지금으로부터 약 37억 년 전, 지구에 생명이 탄생하고 그 생명의 기나긴 역사 속에 모습을 드러낸 인간은 지구의 다양한 생물과 관계를 맺으며 여러 혜택을 누려왔습니다. 그야말로 인간은 ‘다른 생물 덕분에’ 살아남을 수 있었던 것이지요.
이 책에서는 지구상의 생물이 긴 역사 속에서 체득한 생명의 신비한 구조와 그것이 우리 인류의 생활에 얼마나 도움이 되었는지를 알기 쉽게 설명하려고 합니다. 이 글을 통해 생물의 세계가 얼마나 심오하고 흥미로운지, 수많은 생물이 우리의 삶에 얼마나 깊숙이 관여하고 있는지 느껴보길 바랍니다.
들어가며 | 생물 탐구는 인간의 삶을 어떻게 변화시켰을까? 5쪽

장내세균이 어떤 존재인지 쉽게 이해하기 위해 인간의 생활에 비유해서 설명해보려고 합니다. 장내를 ‘마을’에 세균을 ‘마을 주민’으로 바꿔서 상상해봅시다.
이 마을(장내)은 외부 지역의 영향을 받지 않으며 기후가 일정해서 흡사 사시사철 따뜻한 남쪽 나라와도 같은 곳입니다. 또한 하루에 세 번이나 하늘에서 무료로 음식이 제공되지요. 음식 중에 특히 사람들(세균)에게 인기가 많은 것은 식이섬유로, 이를 받은 사람들은 무척이나 기뻐합니다. 마치 낙원과 같은 이 마을에는 사람들이 많이 살아서 인구밀도가 매우 높습니다. 도시의 고층 아파트에 비할 바가 아니지요. 출퇴근 시간 무렵 혼잡한 도로에 맞먹을 정도로 북적이는 곳이랍니다.
그런데 이 마을에 이주민(세균)이 새로 들어오려고 합니다. 아무래도 이곳이 마음에 들어 정착하고 싶지만 이제는 남은 땅이 없는 상황입니다. 그들은 하는 수 없이 마을을 지나쳐가고 맙니다. 이주민 중에는 강압적으로 원주민을 밀어내고 마을로 들어가려는 병원성을 지닌 나쁜 무리도 있었지만, 마을을 지키는 경찰(면역세포)들이 물리쳐주었습니다.
반정부 세력처럼 이주민들이 한꺼번에 들이닥치면 어떻게 될까요? 경찰이 손 쓸 수 없을 정도로 많은 수가 밀려들어와 이제까지 살고 있던 원주민을 억압하고 결국에는 마을 일부를 점거해버릴 때도 있습니다. 이렇게 되면 하늘에서 마을 전체를 강제로 쓸어버리는데, 사람의 몸에서 이러한 현상은 ‘설사’로 나타나게 됩니다.
이처럼 병원성 세균을 조금 먹게 되더라도 쉽게 감염되지 않는 이유는 원래 우리 몸에 살고 있는 장내세균 덕분이랍니다.
PART 1 의학과 건강 발전에 이바지한 생물들 24쪽

DNA 종이접기의 최대 장점은 DNA가 스스로 달라붙어 구조를 만든다는 점입니다. 나노 크기의 DNA를 핀셋을 이용해 조합하는 일은 불가능에 가깝지만 그럴 필요조차 없는 것이지요. DNA 염기가 쌍을 이루는 배열을 찾아내서 이중나선을 이루려고 하는 성질을 효과적으로 이용하기만 하면 되니까요.
준비물은 세로실과 가로실로 사용할 DNA와 온도를 조절할 수 있는 작은 장치뿐으로, 집에서 사용하는 냄비를 이용해도 됩니다. 예를 들어 DNA 종이접기로 속이 빈 입체 상자를 만들어서 그 안에 세포에 손상을 주는 약제를 넣어둡니다. 생체물질인 DNA로 감싸서 평소엔 인체에 해롭지 않으나 암세포를 만났을 때엔 그 상자의 뚜껑을 열어 내부의 약제를 방출하게 하는 것이지요. 이처럼 선택적으로 암을 제거하는 치료법이 개발되고 있습니다.
실용화를 기다리는 DNA 나노기술은 셀 수 없이 많으며, 한발 더 나아가 이제까지의 상식을 뛰어넘는 놀라운 가능성을 품고 있답니다.
PART 3 생명을 유지하기 위한 생물의 구조 81쪽

악어는 사람과 똑같이 2심방 2심실입니다. 사람의 심장은 우심실에서 폐동맥을 통해 폐로 이어지지만, 악어는 우심실에서 폐동맥과 대동맥, 두 가지 길로 갈라집니다. 악어가 땅으로 올라오면 우심실에서 대동맥으로는 혈액이 흐르지 않고 폐동맥으로 혈액이 흘러서 폐호흡을 합니다. 물속으로 들어가면 폐동맥의 밸브가 닫히면서 우심실에서 대동맥으로 혈액이 흐르게 되지요.
바꿔 말하면 폐를 지나지 않고 심장의 우측으로만 온몸에 혈액을 공급해서 혈액에 남은 산소를 효율적으로 사용한다는 뜻입니다. 이처럼 고등동물이라고 해서 몸의 구조가 복잡한 것은 아니며, 모든 환경에 적응할 수 있는 것도 아닙니다. 생활환경에 특화된 몸의 구조를 지녔다면 진화의 측면에서 하등한 종이라 하더라도 절대 뒤떨어지지 않는다는 사실을 개구리와 악어의 심장을 통해 알게 되었네요.
예컨대 새로운 스마트폰을 출시할 때, 온갖 최첨단 부품을 장착하기보다 사용자에게 편리한 사양을 갖춰서 기존보다 우수한 제품을 생산해내곤 합니다. 동물의 진화 역시 당사자에게 얼마나 적합한지가 가장 중요한 것이랍니다.
PART 5 의외로 알려지지 않은 생물의 신비 153쪽

1997년, 스코틀랜드의 로즐린 연구소에서 복제 양이 태어났습니다. ‘클론’이란 본래 ‘꺾꽂이’를 이르는 말로 옛날부터 농업과 원예 분야에서 이용되었던 방법입니다. (중략) 포유류인 복제 양이 태어난 것을 계기로 ‘이번에는 인간을 복제할 수 있지 않을까?’ 하는 기대감에 큰 화제를 모으기도 했습니다. 그런데 정말 자신과 완전히 똑같은 인간을 복제할 수 있을까요? 생김새뿐만 아니라 성격과 지능 등 모든 성질을 복제한 인간이 실제로 탄생할 수 있을지 궁금해집니다.
이 궁금증을 해소하려면 동물이 탄생하는 과정을 이해해야 하며, 의외일지 모르나 삼색털 고양이에 관해 알아야만 고개가 끄덕여지는 답을 얻을 수 있을 겁니다.
PART 7 우리가 잘 몰랐던 생물학 이야기 207쪽


멘델의 법칙은 거짓이 아닌 분명한 사실입니다. 다만 멘델의 연구결과가 ‘너무 명확하다’는 점에 의혹을 제기하는 것이지요. 법칙으로서 명확한 것이 뭐가 잘못이냐는 생각이 들지도 모릅니다. 멘델은 완두콩에서 대립형질을 나타내는 22종의 품종을 발견했는데 그중 7종만을 골라 실험을 진행했습니다. 어째서 22종 전부가 아닌 7종만을 골랐을까요?
멘델이 증명한 독립의 법칙은 ‘배우자가 형성되었을 때 대립유전자는 각각 독립적으로 행동한다’는 내용입니다. 그런데 만약 두 쌍의 대립유전자가 같은 염색체에 존재한다면 두 쌍의 대립유전자는 함께 행동하게 되므로 이 독립의 법칙에 맞아떨어지지 않습니다. 멘델이 무작위로 선택한 7종의 대립유전자는 우연히 다른 염색체에 존재했기 때문에 독립의 법칙이 성립한 셈입니다.
PART 7 우리가 잘 몰랐던 생물학 이야기 218쪽

생물학자의 시선으로 바라본 <br/>우리의 일상 속 생물학 들여다보기 <br/><br/>어찌 보면 인간은 생물 덕분에 살아가고 있는, 아니 생물 덕분에 살아남을 수 있었던 건 아닐까요? 우리는 지금껏 늘 다른 생물과 공존하고 그들의 능력을 공유하며 살아왔지만 너무나 당연한 것이란 생각 때문인지 우리가 생물을 통해 어떤 혜택을 누려왔는지를 잘 모르고 있습니다. <br/>예를 들어, 인류를 바이러스에서 구해낸 인플루엔자 백신의 제조는 ‘달걀의 능력’을 이용했기에 가능한 일이었으며, 세균의 세력권 행동을 이용한 덕분에 만들 수 있었던 항생물질은 인류의 수많은 목숨을 구해냈습니다. 생물이 오랜 시간에 걸쳐 형성한 형태와 기능을 모방하여 응용하는 기술인 바이오미메틱스는 벨크로 테이프, 요구르트가 묻어나지 않는 뚜껑, 도마뱀붙이의 손바닥 구조를 이용한 점착체 등과 같은 여러 발명품의 탄생으로 이어졌습니다. <br/>우리의 삶에 엄청난 공헌을 했다고 해도 과언이 아닌 이 같은 생물은 다름 아닌 우리 주변의 동식물입니다. 매일 마주하고 있지만 우리는 그들에 대해 과연 얼마나 많은 걸 알고 있을까요? 본디 이를 알고 파헤치는 것이 생물학인데, 이렇게 학문이라는 타이틀을 달면 우리 머릿속에서는 교과서 속에서 보았던 암기해야 할 따분한 과학 용어와 이론들로 뒤바뀌곤 합니다. <br/>생물학은 교과서 속에서만 머무는 활자가 아닙니다. 오늘 아침 길가에서 마주한 토끼풀과 식탁에 반찬으로 올라온 달걀에서도 생물학 속 반짝이는 지혜들과 재미난 생물학 현상을 살필 수 있습니다. <br/>이 책은 이렇게 생물학이 우리의 삶과 얼마나 가깝게 살아 숨 쉬고 있는지, 가장 일상적인 이야기로 교과서 밖 생물학 이야기를 전합니다. 들여다볼수록 신비롭고 놀라운 생물의 세계가 우리의 삶을 어떻게 바꿔왔고 또 어떻게 함께 발전해가고 있는지 찬찬히 따라가다 보면 생물학이 이렇게 재밌는 학문이었는지 새삼 깨닫게 될 것입니다. <br/><br/><br/><br/>PART 1 의학과 건강의 발전에 이바지한 ‘생물들’<br/>우리 인간은 알게 모르게 생물에게서 의학과 건강 분야에 많은 도움을 얻었습니다. <br/>먼저, 인류의 최대 숙적인 암세포를 물리치는 데 발광평면해파리가 크나큰 공헌을 했습니다. 몸속에서 빛을 내 위치를 알려주는 발광평면해파리의 ‘GFP(녹색형광단백질)’는 외부에서 특정 빛을 비추기만 하면 형광으로 빛을 냅니다. 단백질로 이루어져 인체에 무해한 이 GFP는 사람의 증식하는 암세포를 형광 빛으로 알려주는 진단뿐 아니라, GFP로 실험한 쥐에서 알아낸 사실로 암의 특효약을 개발하고 그 약의 효과를 검증하는 데 쓰이고 있습니다. <br/>그런데 이러한 ‘암이 무한 증식하는’ 성질을 역으로 이용해 인간 사회에 도움을 주는 일도 있습니다. 바로 ‘배양세포’입니다. 배양세포란, 어떤 조직이나 기관의 일부인 세포를 체외로 끄집어내서 페트리 접시에 배양한 세포를 말합니다. 배양세포가 증식하면 그것을 이용해 여러 가지 질병에 관한 실험을 할 수 있는데, 20세기 중반까지는 인간의 세포를 배양하고 증식시키기가 쉽지 않았습니다. 그런데 그 전환점이 된 것이 바로 인간의 암세포입니다. <br/>자궁경부암에 걸린 한 환자의 암세포를 배양하던 조지 가이 박사는 이 세포가 무한 증식할뿐더러 이제까지의 어떤 세포보다도 빠른 속도로 증식한다는 사실을 발견했습니다. 이 세포주에 환자의 이름의 이니셜을 따서 ‘헬라(HeLa)세포’라는 이름을 붙였고, 알고 지내는 연구자들에게 세포를 무상으로 제공했습니다. 이 세포는 빠른 속도로 펴져 전 세계의 연구실에서 이용되어, 이후 소아마비 백신, 항암제, 파킨슨병 연구 등 의학 발전에 활발히 이용되었습니다. <br/><br/>PART 2 세균·식물·동물의 생존 전략<br/>인간이 현재까지 살아남기 위해 조금씩 진화한 것처럼 지구상의 무수한 생물 또한 생존을 위해 여러 진화 활동을 거쳤습니다. 이 장에서는 이러한 신기한 생물의 생존 전략에 대해 들려줍니다.<br/>대부분의 동물들은 동종 수컷 간의 세력 다툼에서 이기기 위해 수컷이 암컷보다 몸집이 큰 데, 이와 반대의 경우도 존재합니다. 알을 대량으로 낳아서 자손을 늘리는 전략을 쓰는 동물에게 주로 나타나는 특징으로, 이 가운데 극단적으로 수컷의 몸집이 현저하게 작은 동물 ‘왜웅’도 있습니다. 왜웅 중에 심지어 생식 기능만 남기고 자신을 희생하는 수컷들도 있는데, 심해 속 비파아귀의 수컷이 대표적입니다. 비파아귀의 수컷은 암컷을 만나는 경우가 흔치 않아 그 기회 올 때면 암컷을 놓치지 않고 피부를 꽉 물고 붙어있습니다. 수컷의 입 주변의 피부가 암컷의 피부와 융합되고 점차 눈과 심장도 사라지고 결국에는 혈관도 암컷과 융합되어서 수컷은 암컷의 혈관을 통해 영양을 흡수하게 됩니다. 그러나 수컷의 정소만은 남아서 정자 주머니만이 남은 하나의 ‘기관’으로서 임무를 수행합니다. 작고 위엄은 없을지언정 온몸을 다해 자손 번영에 애쓰는 수컷의 모습에서 이들의 생존 전략을 엿볼 수 있습니다. <br/>식물 또한 여러 생존 전략을 통해 지금껏 세상에 종족을 번식시키고 있습니다. 스스로 이동할 수 없는 식물은 어떻게든 동물에게 자신의 씨앗을 붙여서 그 힘으로 자신의 분포 지역을 멀리까지 넓히려고 합니다. 옷에 달라붙은 씨앗이나 꽃가루들이 바로 그것이죠. 백일홍의 꽃가루는 삐죽삐죽한 돌기가 있어서 날아드는 곤충에 쉽게 달라붙습니다. 흰도깨비바늘의 종자와 황무지도둑놈의갈고리의 꼬투리도 크고 날카로운 가시나 갈고리 모양의 돌기가 잔뜩 돋아있는데 이를 이용해 동물에게 달라붙어 머나먼 지역까지 자신의 종자를 퍼뜨릴 수 있게 되었습니다. 곤충을 통해 수분에 성공하는 충매화는 곤충을 끌어들이기 위해 점점 화사한 꽃잎과 꽃향기, 꿀샘으로 유도하는 곤충에게만 보이는 허니 가이드까지 특별한 전략을 갖추게 되었습니다. <br/><br/>PART 3 생명을 유지하기 위한 ‘생물’의 구조<br/>PART 4 불가능을 가능으로 바꾼 ‘식물’의 지혜<br/>두 개의 장에서는 식물이 생명을 유지하기 위해 택한 그들의 구조를 인간이 어떤 식으로 활용하고 있는지에 대해 다룹니다. <br/>식물은 ‘광합성’을 통해 태양광 에너지를 다른 생물이 이용할 수 있는 형태로 변환하고 있습니다. 이러한 식물의 광합성이 없다면 인간 또한 에너지 자원인 음식을 절대 섭취할 수 없습니다. 지구의 모든 생명체를 지탱해준다고 해도 과언이 아닐 만큼 중요한 식물의 광합성이 구체적으로 어떻게 일어나는 지에 대해 살펴봅니다. <br/>한편, 식물은 원래 물속에서 살던 생명체였는데 약 5억 년 전에 땅으로 올라왔습니다. 이렇게 땅으로 올라온 식물의 진화는 ‘건조에 적응해가는 과정’이라고 할 수 있을 만큼, 이를 위해 특정 물질이 생기고 육지에서 자신의 몸을 단단히 지탱할 수 있도록 여러 방식으로 진화했습니다. <br/>또한 뿌리는 중력 방향으로, 줄기는 중력과 반대 방향으로 뻗어나가는 성질인 식물의 중력 굴성은 식물이 자신이 처한 환경 조건을 감지하여 가장 적합한 형태로 변화시킵니다. 플라스틱처럼 자유자재로 형태를 바꿀 수 있는 식물은 지구상의 다양한 환경에 적응하고 번성해서 사람을 포함한 다양한 생명이 생존할 수 있는 기반을 다져주었습니다. <br/>이렇게 지금껏 살아남은 식물의 지혜와 대담함에 관한 놀랄 만한 이야기가 펼쳐집니다. <br/><br/>PART 5 의외로 알려지지 않은 ‘생물의 신비’<br/>우리가 잘 모르고 있거나 오해하고 있던 생물의 신비한 이야기들을 담았습니다. <br/>우리는 흔히 혈액형 별로 성격을 판단하곤 합니다. 재미 삼아서, 혹은 이를 신뢰할 만한 근거라며 믿는 경우도 있는데, 그렇다면 O형이 무려 95%를 차지하고 있는 과테말라인들은 다들 비슷한 성격을 갖고 있을까요? 왜 이런 혈액형별 성격 유형이 나오게 된 이유는 무엇인지, 혈액형을 통해 배울 수 있는 과학적 사실들은 무엇이 있는지 다루었습니다.<br/>심장에 관한 오해도 풀어봅니다. 사람을 포함한 포유류의 심장은 2심방 2심실 구조입니다. 어류에서 양서류, 파충류를 거쳐서 포유류로 진화했다는 판단 아래, 과연 진화를 거듭한 포유류의 심장이 마찬가지로 고도로 진화를 이루었다고들 생각합니다. 정말 사람의 심장이 가장 뛰어난 펌프 기능을 갖추고 있는 걸까요? <br/>이밖에도 몸속에 비어있는 공간 덕분에 사람이 납작해지지 않고 지금처럼 부풀린 체격을 가질 수 있다는 ‘체강’ 이야기와, 계절이 바뀔 때마다 단풍과 꽃을 물들이는 식물의 ‘액포와 색소체’의 비밀에 대해서도 다루었습니다. <br/><br/>PART 6 ‘생물학’의 뼈대를 이루는 법칙과 발견<br/>여기에서는 생물학 교과서에서 배웠던 생물학 법칙과 발견에 대해 다룹니다. <br/>교과서에서 빠지지 않고 등장하는 멘델의 분리 법칙, DNA의 복제 구조의 원리, 발아와 개화의 시기를 알리는 식물의 호르몬의 작용 구조, 유전자 조합으로 꽃의 각 기관이 결정되는 ABC모델, 생물학 발전의 기여한 성게의 ‘조절란’ 이야기까지. 그러나 외워야 할 과학적 사실들의 나열에 그치지 않습니다. 이러한 법칙과 발견을 이뤄내는 과정에서 겪었던 과학자들의 실험실 속 뒷이야기와 왜 이러한 내용들이 교과서에 실릴 수밖에 없는지, 그래서 누구나 알고 있는 생물학 지식이 되어야 하는지를 구체적인 예시와 함께 다루고 있습니다. <br/><br/>PART 7 우리가 잘 몰랐던 생물학 이야기<br/>포유류인 복제 양이 태어난 것을 계기로 ‘이번에는 인간을 복제할 수 있지 않을까?’ 하는 기대감에 큰 화제를 모은 적이 있습니다. 지금도 물론 이와 관련한 연구가 계속 진행되고 있습니다. 그런데 정말 자신과 완전히 똑같은 인간을 복제할 수 있을까요? 이에 대한 해답을 삼색털 고양이가 알려줍니다. <br/>오랜 세월에 걸쳐 형태의 특성을 거의 바꾸지 않은 채 현재까지 살아남은 실러캔스와 같은 생물은 어떤 이유로 지금껏 같은 모습으로 살고 있는 걸까요? 유전의 법칙의 근간이 된 멘델의 연구 결과에 의혹을 제기하게 만든 ‘챔피언 데이터’는 무엇일까요?<br/>여태껏 잘 몰랐지만, 알고 나면 생물학의 신비에 감탄하게 될 이야기가 펼쳐집니다. <br/><br/>

‘나’를 포함한 여러 생명체에서 일어나는 자연 현상에 대해 읽기 편하고 이해하기 쉽게 풀어놓았습니다. 과학자들의 실험실 뒷이야기부터 재미있고 신비로운 생명 현상까지 주제별로 나눠져 있어 관심 있는 부분부터 읽어도 좋을 것입니다. 특히 생물의 기능을 이용하고 지배하는 것이 아니라 함께 공유하는 대상으로 바라본 글쓴이의 따뜻한 마음이 엿보여 읽는 내내 가슴이 훈훈해졌습니다.
_양평고 과학교사 정문희