생물학이란

생물학이란

생물학은 생명의 과학적 연구이다. 생물학은 넓은 범위에서 자연 과학이지만, 생물학을 일관된 분야로 연결시키는 몇 가지 주제를 가지고 있다. 예를 들어, 모든 유기체는 유전자에 코드 된 유전 정보를 처리하는 세포로 구성되어 있으며, 이는 다음 세대에 전달된다. 또 다른 큰 주제는 진화이며, 진화는 생명의 통일성과 다양성을 설명한다.

생물학의 역사

생물학의 역사는 1736년에 스웨덴의 과학자 칼 폰 린네의 저서에서 biologi를 사용하면서 처음으로 등장했다. 생물학이라는 용어는 1766년 크리스티안 볼프의 제자인 미하엘 크리스토프 하노버의 저서에서 다시 사용되었다. 현대적인 생물학은 최근에 발전되었지만, 생물학과 관련되고 포함되는 과학은 고대부터 연구되었다. 자연철학은 메소포타미아, 이집트, 중국의 고대 문명에서 연구되었다. 그러나 현대 생물학의 기원과 자연 연구에 대한 접근 방식은 고대 그리스에서 시작된다. 의학에 대한 연구는 히포크라테스로 거슬러 올라가지만, 생물학의 발전에 가장 큰 공헌을 한 이는 아리스토텔레스이다. 특히 아리스토텔레스의 동물지와 그의 자연주의적인 성향을 보여준 다른 작품들과 그 이후에 생물학적 인과 관계와 생명의 다양성에 초점을 맞춘 좀 더 경험에 근거를 둔 작품들이다. 이후 생물학은 중세 이슬람 세계의 학자들에 의해 큰 발전을 이루었다. 생물학은 안톤 반 리우웬호크 현미경의 극적인 개량과 함께 급속히 발전하기 시작했다. 그때 학자들은 세균, 독감 그리고 현미경적인 생명의 다양성을 발견했다. 얀 스워덤의 조사는 곤충학에 대한 새로운 관심으로 이어져 현미경적 해부와 염색 기술 개발에 기여했다. 현미경의 발전은 생물학적 사고에 큰 영향을 미쳤다. 19세기 초 생물학자들은 세포의 중심적 중요성을 지적했다. 1838년에 슈라이덴과 스완은 유기체의 기본 단위는 세포이며, 개별 세포가 생명의 모든 특성을 가지고 있다는 사고방식을 제창했다. 그러나 그들은 모든 세포가 다른 세포의 분열에서 비롯된다는 생각에 반대하며 자연발생을 계속 주장하고 있다. 진화적 사고는 일관된 진화론을 제시한 장 티스트 라마르크의 작품에서 비롯됐다. 영국 박물학자 찰스 다윈은 훔볼트의 생물지리학적 접근법, 라이엘의 지질학, 그리고 그 자신의 형태학적 전문지식과 광범위한 자연관찰을 결합한 것이다. 자연도태에 기반한 보다 성공적인 진화론을 만들어냈고, 비슷한 추론과 증거가 알프레드 러셀 월레스를 독립적으로 같은 결론으로 이끌었다. 현대 유전학의 기초는 1865년 그레고르 멘델의 연구에서 비롯됐다. 이는 생물학적 유전의 원리를 설명한 것이다. 그러나 다윈의 진화와 고전적 유전학이 현대적 합성에 의해 융합되면서 진화론이 통일된 20세기 초까지 그의 연구는 실현되지 못했다. 1940년대부터 1950년대 초까지 알프레드 허시와 마사 체이스의 실험은 유전자로 알려진 형질 전달 단위를 보유한 염색체의 구성요소로 DNA라고 말했다. 1953년 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 DNA 이중나선 구조를 발견하고 바이러스와 세균 등 새로운 종류의 모델 유기체에 초점을 맞춰 분자유전학 시대로 이끌었다. 1950년대 이후 생물학은 분자 영역에서 크게 확대되었다.

유전학이란

유전학은 유전에 대한 과학적인 연구이다. 멘델 유전은 유전자와 형질이 부모에게서 자식에게 전해지는 과정이다. 여러 가지 원리 중에 첫 번째는 유전적 특징인 대립유전자가 두 부모 중 한 명으로부터 각각 물려받은 형태를 가지고 있다는 것이다. 어떤 대립유전자는 우성이고 다른 대립유전자는 열성이라는 지배성 및 균일성의 법칙에 기초하여, 적어도 하나의 우성 대립유전자를 가진 유기체는 우성 대립 유전자의 표현이 나타난다. 각 유전자에 대한 대립유전자는 분리되므로, 각 유전자는 각 유전자에 대해 하나의 대립유전자만 가지고 있다. 유전자는 생물의 형태와 기능을 제어하는 유전정보를 전달하는 DNA 영역에 대응하는 유전단위다. DNA는 2개의 폴리뉴클레오티드 사슬로 구성되어 이중나선으로 형성한다. 진핵생물의 선형 염색체로서 원핵생물의 원형 염색체로 발견된다. 세포 내 염색체 집합은 게놈이라고 부른다. 진핵생물에서 DNA는 주로 세포핵에 존재한다. 유전정보는 유전자 내에 유지되며 유기체의 완전한 집합체는 유전자형이라고 불린다. 돌연변이는 기능 상실, 기능 이득 및 조건부 돌연변이와 같은 표현형 효과를 일으킬 수 있다. 몇몇 돌연변이는 진화를 위해 유익하다. 그 밖의 생존에 필요한 유전자의 기능을 상실시키는 돌연변이는 유해하다. 발암물질과 같은 변이 원체는 공중보건정책 목표의 문제로 일반적으로 회피된다. 유전자 발현이란 DNA에 코드 된 유전자형이 생체의 단백질에 관찰 가능한 표현형을 발생시키는 프로세스다. 이 과정은 분자생물학의 중심적 교리에 의해 정리되었고 1958년 프란시스 크릭에 의해 정식화됐다. 중앙 도그마에 따르면 유전 정보는 DNA에서 RNA에서 단백질로 흐른다. 유전자 발현에는 DNA에서 RNA로 이동하는 전사와 RNA에서 단백질로 흐르는 번역이 있다. 환경인자에 의한 유전자 발현 조절과 다른 발달단계 사이는 단백질 전사, RNA 스프라이싱, 번역과 수식 등의 과정의 각 단계에서 일어날 수 있다. 유전자 발현은 전사 인자라고 불리는 두 가지 조절 단백질 중 프로모터에 가까운 DNA 배열에 결합하느냐, 혹은 프로모터에 가까운 DNA 배열에 결합하느냐에 따라 양성 또는 음성조절에 영향을 받을 수 있다. 유전자 발현 양성 조절에서 활성화 인자는 프로모터 근처 또는 프로모터로 배열에 결합했을 때 전사를 자극하는 전사 인자이다. 부정적인 조절은 리프레시라고 불리는 다른 전사 인자가 오페론의 일부인 연산자라고 불리는 DNA 배열에 결합해 전사를 막을 때 발생한다. 억제제는 유도체라고 불리는 화합물에 의해 억제되어 잔사가 일어나게 한다. 유도체에 의해 활성화될 수 있는 특정 유전자는 유도 유전자라고 불리며 항상 활성화되어 있는 구성 유전자와는 대조적이다. 구조 유전자는 유전자 조절에 관여하지 않는 단백질을 코드화한다. 프로모터를 포함하는 조절하는 것 이외에도 진핵세포 내 존재하는 DNA와 단백질 복합체인 크로마틴에 대한 에피제너틱한 변화에 의해 유전자 발현을 조절할 수 있다.

 

 

생물학에 대해 알아보았습니다. 다음 번에는 더욱 흥미로운 과학 분야에 대해 알아보도록 하겠습니다.