[칼럼] 생리학(生理學) 개론(開論) 1강 - 생명에 대한 정의

[칼럼] 생리학(生理學) 개론(開論) 1강 - 생명에 대한 정의  
병장 정병훈   2008-11-30 19:11:44, 조회: 239, 추천:0 

  인간을 비롯한 동물이나 식물, 미생물과 같이 살아 있는 생물과, 흙, 돌멩이, 물 같이 살아 있지 않은 것은 생명인지 아닌지 쉽게 구분할 수가 있다. 그러나 '생명은 무엇이다.'라고 정의를 내리긴 쉽지 않다. 지금 펜을 들고 '생명은 무엇이다'라고 정의 내릴 수 있을 정도의 실력을 가진 주민이라면 과감하게 백스페이스를 누르고 다른 강의실을 찾아보길 바란다.

  과거에 과학자들은 생명체를 분간할 때 ‘생기력(Vital force)’의 존재 유무에 따라 생물체와 무생물체를 분간했다. 허나 바이러스(virus)의 존재를 발견하면서 숙주(宿主)가 있을 때는 생명체의 형질을 갖고 있다가, 숙주(宿主)가 죽으면 생명체의 형질을 버리는 이 물질을 보고 생명에 대한 정의를 다시 생각해 보게 되었다.

  기본적으로 생물들은 무생물과 달리 근본적으로 에너지와 물질을 조절할 수 있는 능력을 가지고 있으며, 대사 작용, 생식, 조절과 반응 등의 특성을 공유한다. 지금부터 생명의 기준에 대해 짧게 알아보겠다.


특이한 체제(Specific organization) - “생명체는 세포로 이루어 져 있다.”
  각각의 생물은 자신들만의 독특한 구조와 모습, 크기의 특이한 체제(Specific organization)를 지니는데, 이에 따라 생물이 구별되고 특정 지어져 그 기능이 영위(營爲)된다. 즉 모든 생명체는 세포로 이루어 져 있다는 세포설(Cell theory)에 근거한다. 생물체는 크기와 형태가 다양하여도 모든 생물체는 세포로 이루어 져 있다. 세균은 단세포로, 사람 등은 다세포로 구성되어있으며, 세포는 세포의 특성에 따라 함께 결합된 세포와 각각의 기능발휘를 할 수 있는 조직, 기관, 계통으로 유기적 조화를 유지하면서 생활한다. 
(여기서 세포의 특성에 대한 얘기는 나중으로 끌고 가겠다. 간단히 말해 세포의 형태에 따라 장에 위치하는지, 피부에 위치하는지 하는 등의 기능적 분류가 있다.)
위에서 언급한 바이러스(virus)는 단백질과 염색체 정도로 이뤄져 있어 생명체라고 하기 어렵습니다.


물질대사(Metabolism) - "음식을 섭취하고 배설하고, 물질을 합성해서 새로운 물질을 만든다."
  모든 유기체에서는 영향섭취와 호흡, 성장, 에너지 전환 등의 생명활동을 위한 특별한 활동이 끊임없이 일어난다. 이런 활동이 일어나기 위한 모든 화학적 반응을 물질대사(Metabolism)이라고 한다. 인간에서부터 미생물까지 모든 생명체는 다른 유-무기물을 섭취하며 이를 똥으로 배출하는 과정을 이화작용(Catabolism)이라 하고, 염색체가 빛을 받아 광합성을 하고 그 결과로 녹말을 만들어 내는 과정을 동화작용(anabolism)이라고 간단하게 말하겠다. 


항상성(homeostasis) - "변화에 대한 몸의 즉각적인 반응이다."
  모든 생명체에서 일어나는 다양한 대사활동은 생체 내부 환경의 균형을 이루기 위해 일정하게 조절되는데 이를 항상성(homeostasis)이라고 한다. 간단하게 말하면 몸에는 일정한 평균치가 저장되어 있고, 이를 몸이 기억해 환경의 변화에 반응을 한다는 것이다. 
(이는 계속 말해 갈 적응(adaptaion)과는 비슷한 말이 될 수도 있으나, 그 차이점에 대해선 계속 공부하며 이해하도록 하자.)
  항상성은 그리스어인 homeo(same)와 stasis(staing)에서 유래한 용어로 Walter B. Canon(1871~1949)이 처음 사용하였다.
  단세포로 이루어진 아메바의 경우 주위의 환경인 온도, 수분, 영향 등이 변화하면 자신에게 유리한 환경을 찾아 이동하지만, 그 후 적당한 조건을 찾지 못하면 죽게 된다. 이는 식물에도 같이 적용된다. 그러나 다세포 생물일수록 각각의 세포가 새로운 조건으로 이동할 수 없기 때문에 외부환경 변화에 대한 안정된 내부 환경(internal environment)을 일정하게 유지하는 필요성을 갖게 된다. 정온동물인 인간의 경우 체온을 36.5도로 유지하기 위해 항온조절장치가 설치된 실내온도의 조절처럼 간뇌의 시상하부에 위치하는 체온조절중추의 작용에 의해 조절된다. 
  정상체온보다 상승할 경우 혈관을 확장시켜 증가된 혈액은 외부로 직접 열 발산을 촉진하면서, 피부의 땀샘을 거친 수분을 증발시켜 체표의 열을 빼앗아 낮추게 한다. 또한 심작 박동의 촉진으로 혈류 속도를 증가시키고 빠른 호흡의 증가로 인한 열 증산이 일어난다.
  반면 정상체온보다 낮을 경우 근 수축을 통한 떨림 작용으로 발열을 일으키거나, 혈관 수축 등으로 열 증산을 감소시킨다. 
  이 외에도 산소와 이산화탄소가 부족할 때 몸의 변화, 호르몬에 의한 혈당작용 조절, 혈압상승과 신진대사활동 등이 항상성 유지에 단적인 예라고 할 수 있다.


성장(Growth) - "세포의 크기와 수의 변화로 전체적인 용적이 늘어난다."
  모든 생명체는 생활하면서 일정 기간이 경과 하면 자라게 되는데, 생물학적으로 이를 성장(Growth)라고 한다. 이는 세포가 분열하여 수가 늘어나거나, 세포의 크기가 증가할 때 또는 수와 크기가 동시에 증가하여 전체적인 용적이 늘어나는 것을 의미한다. 동물의 경우 일정한 크기까지만 자라나지만, 식물의 경우 대부분 무한정하게 성장을 한다. 
무생물인 수정(crystal)의 경우에도 자란다는 표현을 쓰는데, 이는 과포화 상태의 광물질이 축적되는 첨가 현상으로 생물학적인 의미의 성장과는 차이가 있다.


운동(Movement) - "생활 영위를 위해 움직인다."
  생명체라는 또 하나의 특성은 일정 생활을 위해 움직일 수 있다는 것이다. 동물에게는 기거나, 걷거나, 뛰거나 하는 등의 행동이 이에 해당한다. 반면 식물에게는 줄기와 뿌리의 움직임, 개화와 같은 매우 느리고, 명확하지 않은 움직임이 있다.


반응(responsiveness) - "내-외부적 자극에 맞춰 반응한다."
  살아 있는 생물들은 외부환경의 물리적, 화학적 자극(stimulus)-빛, 소리, 온도, 압력-뿐 아니라 내부 환경의 생리적 변화에 대하여 반응(responsiveness)을 한다. 이는 단순한 동물일수록 자극에 대하여 무디고, 고등 동물일수록 자극에 대한 반응이 민감하다. 또한 자극을 감지하는 반응을 나타내는 특수세포, 조직, 기관이 더욱 발달되어 있다. (눈은 빛을, 코는 냄새를 귀는 소리를 듣는다.)


생식(reproduction) - “종족 보존의 수단으로 뛰어난 자기복제 능력을 갖고 있다.”
  모든 생물체는 자신을 닮은 종족 번식의 꿈을 갖고 있다. 이를 위해 생식(reproduction)의 방법을 택하는데, 이는 집단의 개체수가 증가하는 것으로 종족 보존을 위한 수단이며 뛰어난 자기복제 능력을 갖고 있다.
  생물의 생식은 썩은 똥에서 구더기가 나타나고, 진흙이 뭉쳐져 사람이 되는 등의 자연발생적인 생성이 아닌, 그 이전에 존재하던 생명으로부터 생성된다는 ‘생물속생설’에 근거한다. 
생식의 방법에는, 저등동물 및 식물일수록 무성생식(asexual reproduction)을 하는데, 출아법, 이분법, 영양생식 등으로 증식을 한다. 고등동물들은 유성생식(sexual reproduction)으로 번식을 한다. 단어를 보면 알 수 있듯, 성별이 필요 없이 번식을 하는 것과, 두개의 다른 성별이 모여 번식을 하는 데에 크게 차이가 있다 할 수 있다.


적응(adaptation) - "주변 변화에 대한 오랜 시간 동안의 순화"
  생물들이 주위 환경 변화에 대해 적극적으로 대응하거나 순응하는 생물의 능력을 적응(adaptation)이라고 한다. 이는 어떻게 보면 항상성과 비슷한 개념이 될 수 있으나, 항상성은 변화에 대한 빠른 반응을 말하며, 적응은 변화에 대한 오랜 시간의 적응을 말한다. 단적인 예로 몸에 열이 나서 땀이 나고, 열이 식는 것은 항상성(homeostasis)의 특성이고, 물에서 사는 물고기가 다리가 아닌 지느러미를 가지고 생활하는 것은 적응(adaptation)이다. 이와 같이 장기간 지속되는 구조, 생리적, 행동의 변화는 고유형질에 대한 변화를 초래하여 진화(evolution)로 연결되기도 한다.


  이상으로 생명체의 특성에 대하여 알아보았다. 위에서 언급한 특이한 체제, 물질대사, 항상성, 성장, 운동, 반응, 생식, 적응의 8가지 특성은 생명체가 가져야 할 기본적인 특성이다. 한가지의 조건도 만족할수 없다면 생명체라고 말할수 없다. 반대로 이 8가지 현상을 만족하는 물체라면 생명체라고 말을 할수 있다. 이제 다가올 로봇과의 세상에서 내가 사랑하는 사람이 생명체인지 로봇인지 정도는 구분하면서 살려면 이정도의 지식은 필요하지 않을까?


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댓글 제안 
  유익한 글과 말은 글쓴이와 본인 모두에게 행복을 가져다 줍니다. 2009-01-26
13:32:56 

 

병장 정병훈 
  일단은 칼럼은 처음 쓰기에, 책가지에 쓸 용기가 나질 않는군요- 읽어보고 궁금한거나 반론이 있다면 받아들이겠습니다. 
더불어, 본인은 학위따위가 없기 때문에 어색한 부분이 대단히 많다는 것을 밝힙니다. 
본인의 전공 서적을 참고하여 작성함을 밝힘니다. 2008-11-30
19:13:29
  

 

병장 이동석 
  이 사람들이... (웃음) 
그래도 칼럼 잘 읽겠습니다. 꿀꺽- 2008-11-30
19:37:54
 

 

병장 이동석 
  그리고 칼럼-이라고 해서 너무 힘줄건 없어요. 뭐 강의해달라는게 아니니까요. 2008-11-30
19:38:25
 

 

병장 정병훈 
  재밌는 껀덕지를 찾으면 그걸 과학적으로 풀어봐야겠습니다. 2008-11-30
19:49:51
  

 

병장 이동석 
  그런데, 저한테는 정말 아련-하게 흘려들어왔던 개념-과 생소한 개념-들이네요. 잠깐 잠깐 버엉-뜨는걸 부여잡고 다시 읽어볼께요. 흐흐. 2008-11-30
19:52:29
 

 

병장 김현민 
  아! 생물학은 쥐약이야! 하고 붕뜨는 걸 부여잡고 다시 읽어도 
모르겠다! 하고 뒤로 자빠질라 할때. 

이 8가지 현상을 만족하는 물체라면 생명체라고 말을 할수 있다. 이제 다가올 로봇과의 세상에서 내가 사랑하는 사람이 생명체인지 로봇인지 정도는 구분하면서 살려면 이정도의 지식은 필요하지 않을까? 

를 읽고 다시 읽어봅니다. 전문적 지식 습득을 게을리해서는 안되지요? 암요(울음) 2008-11-30
23:15:32
  

 

상병 강준호 
  저런!! 상당히 위험한 주제를 고르셨군요...생명에 대한 정의는 해도 해도 끝없는 태클에 시달리는데... 


"이 8가지 현상을 만족하는 물체라면 생명체라고 말을 할수 있다." 


상당히 위험해요. 2008-12-01
07:33:18
  

 

병장 정병훈 
  저도 공부하는 입장이고, 태클은 일단 받아보고 부상으로 실려나가던지, 하겠습니다. 
8가지 모두 충족하는데 생명체가 아닌 것에 대해 알려주세요. 흥미롭군요. 2008-12-01
08:06:26
  

 

상병 이석현 
  생명과 환경이란 책을 보신건 아닌지?!으흐흐 

궁금中 
공상과학 영화 혹은 소설을 보면 
'증식금속'이라는 개념이 있는데요 - 누군가가 실제로 존재한다고 하던제 확실한 건 모르겠음 - 증식금속은 세포는 아니지만 '세포의 성질'을 갖고 끊임없이 늘어납니다. - 영화에선 순식간에 늘어나지만, 실제론(이론상으로) 2배로 늘어나는데 약 반만년이 걸린다더군요 - 또한 형상 기억합금 같은 성질을 같고 있어 '주변 환경에 반응'하는 듯이 보이고, 음식은 섭취하지 않지만 -근데 이부분은 식물도 마찬가지 인듯 - 일정한 수분?이엇나 다른 물질을 빨아들여 자가증식에 이용한다고 하더군요. 
그럼 이건 생물인가요?? 분명 근본은 금속이니 무생물인 듯 한데. 2008-12-01
11:41:01
  

 

병장 정병훈 
  석현// 
'생명과 환경'이란 책은 무슨 책인지 모르겠네요. 본인이 본 책은 '생리학'입니다. 
증식금속 - 세포의 성질을 같고 있고, 성장을 하지만, 항상성이나, 적응, 운동같이 다른 특성을 만족 못합니다. 더불어, 형상 기억합금은 환경에 반응은 있으나, 물질대사를 하지 못하는군요. 식물은 식물 나름의 음식을 먹고 생명체로 존재를 합니다. 

조금의 오해가 있는것 같아서 다시 말씀드리지만, 
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위에서 언급한 특이한 체제, 물질대사, 항상성, 성장, 운동, 반응, 생식, 적응의 8가지 특성은 생명체가 가져야 할 기본적인 특성이다. 한가지의 조건도 만족할수 없다면 생명체라고 말할수 없다. 반대로 이 8가지 현상을 만족하는 물체라면 생명체라고 말을 할수 있다 
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글을 자세히 읽어보면, 8가지 특성은 생명체가 가져야 할 기본적인 특성입니다. 한가지 조건도 만족할수 없으면 생명체라고 말을 할수 없다고 명시 했습니다. 
한가지 한가지를 본다면, 혹은 몇가지만 묶어서 본다면 생명이 아닌데도 만족하는게 몇가지 있긴 합니다. 그렇기 때문에 모두 만족해야 생명체라고 할수 있다고 명시 했습니다. 

더 궁금한건 다시 댓글 달아주면 이어나가겠습니다. 2008-12-01
12:03:20
  

 

병장 양홍석 
  라이거는 생식이 불가능 하지않나요, 하하, 이런! 2008-12-12
13:56:21
  

 

일병 한강수 
  흠.. 단세포 생물의 성장은 어떻게 설명 되나요? 

읽다가 문득 궁금한 점이었습니다. 2008-12-12
19:07:03
  

 

일병 한강수 
  그리고 이어서 

진화에 대한 이야기도 살짝 해주시면 
재밌는 진행이 될 듯 싶습니다. 2008-12-12
19:12:01
  

 

병장 정병훈 
  홍석// 라이거의 생식은 가능하다고 알고 있습니다. 일단 제 기억으론 새끼는 형성 되나 그 새끼가 오래지 않아 죽거나 테어나지 못한다고 알고 있구요. 유전자 변형이나, 동족끼리의 교배가 아닌 인공적인 생성은 이미 자연현상의 범위를 벗어난 상태로 봅니다. 자세한건 조금 알아보고 확실해지면 답을 드리겠습니다.(땀) 

강수// 성장의 소주제가 조금은 혼란을 가져올수도 있겠군요. 
"세포의 크기와 수의 변화로 전체적인 용적이 늘어난다."이 말은 다세포 생물의 경우 성장의 모습에 해당합니다. 단세포 생물이라면 그 세포 자체의 크기가 커지는 방법으로 성장을 하지요. 보통 아메바의 경우 크기가 다양하지요. 아메바의 생식은 이분법으로 몸둥이가 잘리는데, 그럼 크기는 반으로 줄어들지만, 어느정도 시간이 경과하면 다시 크기가 원래의 모습으로 돌아옵니다. 성장의 의미죠. 만약 성장하지 못하면 아메바는... 점점 작아져... 안드로메다로 가겠지요. 
칼럼은 일단, 좀더 다듬어야 하는지라, 쉽지 않습니다. 말씀하진 이야기도 뽑아낼수 있으면 뽑아보겠습니다. 으악- 2008-12-12
19:50:52
  

 

상병 강준호 
  대학교 1학년 때로 기억합니다. 
"자연과학을 하는 사람들도 글을 잘 써야 한다."라는 취지로 저희 학교에서 배우는 
"사고와 표현"이라는 과목에 같은 주제가 있었습니다. 
그 때, 많은 예를 봤었는데 잘 기억이 안나네요. 


혹, 생식기능을 잃거나 애초부터 불가능한 동물들은 생명에서 제외되어야 하는건지? 2008-12-13
17:53:07
  

 

병장 정병훈 
  한편 밖에 되지 않는 이 칼럼은 죽었습니다. 본의 아니게 이런 결과에 피를 쏟을 마음으로 사과를 드립니다. 무책임한 제 목을 내 놓겠습니다. 
극악의 수치심을 함께 들고 갑니다. 2008-12-14
16:42:08