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김응빈 저
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자음과모음
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2022년 05월 09일
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- 청소년 수학/과학 top100 9주
- eBook
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산소를 머금은 공기는 산소 호흡을 하는 생명체가 진화하는 길을 열어 주었습니다. 실제로 화석 증거는 공기에 산소가 상당히 축적되는 시점부터 다양한 생명체가 속속 나타났다는 것을 보여 줍니다.
장장 46억 년에 걸친 지구 역사를 하루(24시간)로 생각하면, 새벽 5시쯤(36억 년 전) 최초 세균이 탄생한 뒤로 밤 9시까지는 미생물만의 세상이었어요. 이때 미생물은 지구가 지금과 같은 푸른 행성이 될 수 있는 기본 환경을 만들어 나갔죠. 덕분에 마지막 3시간 동안 고생대, 중생대, 신생대에 걸쳐 ‘삼엽충 → 어류 → 양서류 → 파충류 → 조류 → 포유류’로 이어지는 생물 진화가 일어날 수 있었다고 자부합니다. 그리고 자정이 되기 30초 전쯤 맨 마지막으로 인류의 직계 조상인 호모 사피엔스(Homo sapiens)가 등장했답니다.
지구의 터줏대감 격인 미생물은 인류는 물론이고 모든 생물이 탄생하는 데 산파 노릇을 했습니다. 그리고 지금까지 그들의 삶을 도우며 함께하고 있죠. 다시 한번 부탁드립니다. 모든 미생물을 해로운 병원균으로 생각하지는 말아 주세요.
--- p.33~34
인간이 첨단 바이오 기술로 만들어 낸 미생물 의사도 있습니다. 일명 ‘스마트 미생물’입니다. 1978년에 사람 인슐린 유전자를 대장균에 넣어 당뇨병 치료용 인슐린을 만드는 데 성공한 이래로 유전공학은 다양한 제품을 연이어 선보이며 바이오 시대를 열었죠. 그리고 21세기에 들어서면서 한층 더 추진력을 얻었습니다. 인간의 유전 정보까지 읽어 낼 수 있는 능력을 보유했으니 이제부터 유전 정보를 설계하고 조립하여 새로운 생명체를 만들어 내자는 목소리가 나온 거죠. 합성생물학(Synthetic Biology)의 등장입니다.
합성생물학자들은 생명체를 컴퓨터 같은 기계처럼 모듈로 나누어 접근해서 체계적으로 이해하려고 시도하고 있습니다. 모듈은 떼어내어 교환하기 쉽도록 설계된 컴퓨터의 각 부분을 말해요. 이렇게 얻은 지식을 바탕으로 원하는 생명체를 설계하고 만들어 내는 연구가 진행 중이죠. 그런 가운데 ‘크리스퍼(CRISPR)’라는 신형 유전자 가위가 개발되면서 바이오 기술은 날개를 달았습니다. 2020년에는 두 명의 여성 과학자 제니퍼 다우드나(Jennifer Doudna)와 에마뉘엘 샤르팡티에(Emmanuelle Charpentier)가 크리스퍼 유전자 가위 작동 원리를 규명한 공로를 인정받아 노벨화학상을 수상하기도 했죠. 크리스퍼 유전자 가위는 스마트 미생물을 포함해 생명체를 맞춤형으로 변형할 수 있다는 발상을 점차 실현해 주고 있습니다.
--- p.83~84
물질이 생물과 환경 사이를 끊임없이 오가야만 지구는 생명력을 유지할 수 있습니다. 이때 물질 순환을 전담하는 게 미생물이에요. 그러니 미생물이 없으면 지구에는 그 무엇도 살 수가 없어요.
1991년 미국에서 ‘바이오스피어(Biosphere) 2’라는 대규모 생태실험을 진행한 적이 있습니다. 애리조나주 사막에 세워진 이 구조물은 약 축구장 2개, 아파트 2층 정도의 넓이와 높이를 뽐내는 거대한 온실입니다. 그 안에 총 7개의 생태 구역(열대우림, 바다, 습지, 사바나 초원, 사막, 농경지, 인간 주거지)을 조성해서 대략 3000종에 달하는 동식물을 입주시켰죠. 그리고 선발된 8명의 자원자가 햇빛을 제외하고는 외부와 완전히 격리된 채로 이곳에서 자급자족 생활을 시작했습니다.
처음 몇 달간은 모든 것이 순조롭게 진행되었어요. 그런데 어느 순간부터 산소량이 감소하고 이산화탄소량이 늘어나기 시작했습니다. 이런 대기 조성의 변화는 급기야 바이오스피어 2의 기후 변화로 이어졌습니다. 생물 멸종이 시작되었고, 거주인을 비롯한 모든 생물학적 삶이 위험에 빠지는 지경에 이르고 말았죠. 거주인들이 2년간의 사투를 마치고 원래 살던 곳으로 돌아왔을 때, 함께 들어갔던 동식물은 90퍼센트 이상 멸종한 상태였습니다. 도대체 왜 이런 일이 생겼을까요?
--- p.138~139
화이트바이오의 흰색은 공장 굴뚝에서 나오는 검은 연기를 줄일 수 있음을 나타냅니다. 기후 변화, 식량과 연료 부족, 환경 오염, 플라스틱 남용 등이 세계적인 이슈로 떠오르면서 이러한 문제점을 대체할 수 있는 산업으로 화이트바이오가 발전했어요. 화이트바이오의 핵심은 미생물 소재 또는 효소 등을 이용한 바이오 공정 개발입니다. 생물 공정을 거치기 때문에 제품 생산 과정에서 비교적 이산화탄소의 배출이 적고, 바이오매스가 이산화탄소를 흡수하므로 탄소 중립 문제까지 해결할 수 있는 대안으로 거론되죠. 환경 부담을 현저하게 줄일 수 있어 지속 가능 발전에도 크게 기여할 수 있습니다. 우리가 살아가야 하는 터전을 보호하고 지속 가능한 지구를 만들기 위해 앞으로도 화이트바이오 산업의 비중은 점점 더 커질 전망입니다.
우리 미생물은 사람들과 함께 행복한 미래를 열어 갈 준비가 되어 있어요. 남북극의 빙하와 심해 화산의 분화구에서 여러분의 소화관에 이르기까지 미생물은 지구에 존재하는 생물 중 가장 널리 퍼져 있습니다. 게다가 그 종류도 제일 다양하죠. 하지만 이토록 많은 미생물 가운데 인류가 이제껏 분리하고 배양해서 확인한 것은 겨우 1퍼센트 남짓입니다. 자연계에는 아직 접하지 못한 미지의 미생물이 무수히 많다는 뜻입니다.
장장 46억 년에 걸친 지구 역사를 하루(24시간)로 생각하면, 새벽 5시쯤(36억 년 전) 최초 세균이 탄생한 뒤로 밤 9시까지는 미생물만의 세상이었어요. 이때 미생물은 지구가 지금과 같은 푸른 행성이 될 수 있는 기본 환경을 만들어 나갔죠. 덕분에 마지막 3시간 동안 고생대, 중생대, 신생대에 걸쳐 ‘삼엽충 → 어류 → 양서류 → 파충류 → 조류 → 포유류’로 이어지는 생물 진화가 일어날 수 있었다고 자부합니다. 그리고 자정이 되기 30초 전쯤 맨 마지막으로 인류의 직계 조상인 호모 사피엔스(Homo sapiens)가 등장했답니다.
지구의 터줏대감 격인 미생물은 인류는 물론이고 모든 생물이 탄생하는 데 산파 노릇을 했습니다. 그리고 지금까지 그들의 삶을 도우며 함께하고 있죠. 다시 한번 부탁드립니다. 모든 미생물을 해로운 병원균으로 생각하지는 말아 주세요.
--- p.33~34
인간이 첨단 바이오 기술로 만들어 낸 미생물 의사도 있습니다. 일명 ‘스마트 미생물’입니다. 1978년에 사람 인슐린 유전자를 대장균에 넣어 당뇨병 치료용 인슐린을 만드는 데 성공한 이래로 유전공학은 다양한 제품을 연이어 선보이며 바이오 시대를 열었죠. 그리고 21세기에 들어서면서 한층 더 추진력을 얻었습니다. 인간의 유전 정보까지 읽어 낼 수 있는 능력을 보유했으니 이제부터 유전 정보를 설계하고 조립하여 새로운 생명체를 만들어 내자는 목소리가 나온 거죠. 합성생물학(Synthetic Biology)의 등장입니다.
합성생물학자들은 생명체를 컴퓨터 같은 기계처럼 모듈로 나누어 접근해서 체계적으로 이해하려고 시도하고 있습니다. 모듈은 떼어내어 교환하기 쉽도록 설계된 컴퓨터의 각 부분을 말해요. 이렇게 얻은 지식을 바탕으로 원하는 생명체를 설계하고 만들어 내는 연구가 진행 중이죠. 그런 가운데 ‘크리스퍼(CRISPR)’라는 신형 유전자 가위가 개발되면서 바이오 기술은 날개를 달았습니다. 2020년에는 두 명의 여성 과학자 제니퍼 다우드나(Jennifer Doudna)와 에마뉘엘 샤르팡티에(Emmanuelle Charpentier)가 크리스퍼 유전자 가위 작동 원리를 규명한 공로를 인정받아 노벨화학상을 수상하기도 했죠. 크리스퍼 유전자 가위는 스마트 미생물을 포함해 생명체를 맞춤형으로 변형할 수 있다는 발상을 점차 실현해 주고 있습니다.
--- p.83~84
물질이 생물과 환경 사이를 끊임없이 오가야만 지구는 생명력을 유지할 수 있습니다. 이때 물질 순환을 전담하는 게 미생물이에요. 그러니 미생물이 없으면 지구에는 그 무엇도 살 수가 없어요.
1991년 미국에서 ‘바이오스피어(Biosphere) 2’라는 대규모 생태실험을 진행한 적이 있습니다. 애리조나주 사막에 세워진 이 구조물은 약 축구장 2개, 아파트 2층 정도의 넓이와 높이를 뽐내는 거대한 온실입니다. 그 안에 총 7개의 생태 구역(열대우림, 바다, 습지, 사바나 초원, 사막, 농경지, 인간 주거지)을 조성해서 대략 3000종에 달하는 동식물을 입주시켰죠. 그리고 선발된 8명의 자원자가 햇빛을 제외하고는 외부와 완전히 격리된 채로 이곳에서 자급자족 생활을 시작했습니다.
처음 몇 달간은 모든 것이 순조롭게 진행되었어요. 그런데 어느 순간부터 산소량이 감소하고 이산화탄소량이 늘어나기 시작했습니다. 이런 대기 조성의 변화는 급기야 바이오스피어 2의 기후 변화로 이어졌습니다. 생물 멸종이 시작되었고, 거주인을 비롯한 모든 생물학적 삶이 위험에 빠지는 지경에 이르고 말았죠. 거주인들이 2년간의 사투를 마치고 원래 살던 곳으로 돌아왔을 때, 함께 들어갔던 동식물은 90퍼센트 이상 멸종한 상태였습니다. 도대체 왜 이런 일이 생겼을까요?
--- p.138~139
화이트바이오의 흰색은 공장 굴뚝에서 나오는 검은 연기를 줄일 수 있음을 나타냅니다. 기후 변화, 식량과 연료 부족, 환경 오염, 플라스틱 남용 등이 세계적인 이슈로 떠오르면서 이러한 문제점을 대체할 수 있는 산업으로 화이트바이오가 발전했어요. 화이트바이오의 핵심은 미생물 소재 또는 효소 등을 이용한 바이오 공정 개발입니다. 생물 공정을 거치기 때문에 제품 생산 과정에서 비교적 이산화탄소의 배출이 적고, 바이오매스가 이산화탄소를 흡수하므로 탄소 중립 문제까지 해결할 수 있는 대안으로 거론되죠. 환경 부담을 현저하게 줄일 수 있어 지속 가능 발전에도 크게 기여할 수 있습니다. 우리가 살아가야 하는 터전을 보호하고 지속 가능한 지구를 만들기 위해 앞으로도 화이트바이오 산업의 비중은 점점 더 커질 전망입니다.
우리 미생물은 사람들과 함께 행복한 미래를 열어 갈 준비가 되어 있어요. 남북극의 빙하와 심해 화산의 분화구에서 여러분의 소화관에 이르기까지 미생물은 지구에 존재하는 생물 중 가장 널리 퍼져 있습니다. 게다가 그 종류도 제일 다양하죠. 하지만 이토록 많은 미생물 가운데 인류가 이제껏 분리하고 배양해서 확인한 것은 겨우 1퍼센트 남짓입니다. 자연계에는 아직 접하지 못한 미지의 미생물이 무수히 많다는 뜻입니다.
--- p.189~190
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