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폴 너스 - 생명

• 1강 생명의 원자, 세포
• 2강 생명은 화학이다!
• 3강 생명은 정보장치다
• 4강 진화의 메커니즘, 자연선택
• 5강 생명이란 무엇인가

1강 생명의 원자, 세포#

1강 생명의 원자, 세포 생명의 다섯 가지 핵심 아이디어 중 폴 너스가 먼저 소개할 두 가지 개념은 세포와 유전자이다. 먼저 세포는 생명의 원자이자 구조적·기능적 기본 단위이다. 우리가 모두 한때는 수정란처럼 단세포였던 때가 있었던 것처럼, 세포는 그 자체로 생명의 특징을 지니며 모든 생명체를 이루는 근간이다. 따라서. 세포를 이해하는 것은 생명을 이해하는 출발점이 된다. 다음으로 소개하는 것은 유전자다. 모든 생명에서 유전의 기반이 되는 유전자는 어떻게 발견됐을까? 150여 년 전 유전학의 시작을 알린 멘델의 연구부터 시작해 DNA 이중 나선 구조를 밝혀낸 폴 너스의 동료 과학자들의 업적까지 유전자의 모든 것을 알아본다.

저는 폴 너스예요. 유전학자이자 세포학자예요. 유럽 최대 규모의 생체 의학 연구소인 런던 프랜시스 크릭 연구소 소장이기도 해요.

생명이란 뭘까요? 질문은 참 단순한데 대답하기는 쉽지 않아요.
지구에는 정말 다양한 생명체가 살고 있어요. 지구상의 생명체들은 물리적 독립체예요.
스스로 생명을 유지하고 성장하고 자가 조직화하고 번식해요.

이 다양한 생명체들의 공통점은 무엇일까요?
모든 생명체는 움직이고 느끼고 반응하고 자기 목적에 아주 충실해 보여요.

'살아있다는 것은 과연 어떤 의미일까?', '생명이란 무엇일까?'
이 질문들에 답을 하기 위해 생물학의 5가지 핵심 개념과 생명의 근본 원리까지 생각해 보죠.

가장 먼저 설명할 개념은 세포예요. 세포는 구조적이고 기능적인 생명의 기본 단위예요. 생명의 원자예요.
모든 살아있는 생명체는 단세포 혹은 다세포로 이뤄졌어요. 그렇게 과학은 세포가 생명체의 기본 구조 단위라는
분명한 결론에 이르게 돼요. 그리고 모든 세포가 그 자체로 하나의 생명체란 사실을 깨달으며 세포에 대한 이해도는 한층 더 높아졌어요.

세포는 생명체의 특성을 보이는 가장 단순한 물리적 독립체예요. 반투과성 지질 막으로 둘러싸여 있어 환경으로부터 자신을 분리하면서 동시에 그 환경과 소통할 수 있어요. 이러한 분리를 통해 세포 내부에는 질서가 확립돼요.

브르노 수도원의 원장이었던 그레고어 멘델이 1865년에 발표한 연구가 있어요. 다양한 형질을 가진 완두를 교배해서 수천 가지의 결과물을 얻어냈어요. 그 결과물들을 통해 유전의 원리가 무엇인지 알아냈어요.

수많은 완두는 키와 꽃 색깔, 씨앗 모양 등 많은 것이 달랐어요. 특별한 형질이 있거나 없는 완두가 교배되면서 부모가 가진 형질을 수학적 비율로 가질 수 있다는 걸 알게 되었어요.

두 번째는 유전자예요. 유전 현상은 유전자를 통해 이뤄져요. 멘델의 법칙에 따르면 유전되는 형질은 쌍으로 존재하는 어떤 입자를 통해 결정돼요. 모든 유전자는 쌍으로 존재해요. 생물학적 부모로부터 각각 하나씩 받아요. 정자와 난자가 합쳐지는 수정 과정을 통해 유전자가 우리에게 전달돼요.

DNA는 아데닌과 티민, 사이토신과 구아닌이 서로 짝을 지어 염기쌍을 이루고 있어요.

1강 강의 정리#

생명의 핵심 5가지 개념: 세포, 유전자, 화학, 정보, 진화

세포

• 생명의 구조적, 기능적 기본 단위 -> 생명의 원자
• 모든 세포는 그 자체로 하나의 생명체
• 모든 생명체는 세포 분열을 통해 연결
• 생명체 중 가장 단순한 독립체
• 세포의 이해가 곧 생명의 이해
• 주변 환경과 분리된 물리적 독립체(세포 내부는 질서, 외부는 무질서)

유전자

• 모든 생명 유전의 기반
• 멘델의 법칙 -> 유전학 기초 마련
• 멘델이 추정한 입자 형태의 원소 -> 유전자
• 유전되는 화학 물질 -> DNA
• 유전되는 형질은 쌍으로 존재하는 입자에 의해 결정
• 모든 생명체는 생식 과정을 통해 유전자 전달

유전자 발견의 역사
1865: 멘델 - 유전의 원리 최초 발견
1900: 더프리스, 코렌스, 체르마크 - 멘델의 법칙 발견
1945: 에이버리 - DNA 발견
1951: 프랭클린, 고슬링 - DNA X선 회절 사진 촬영
1953: 크릭, 왓슨 - DNA 이중 나선 구조로 유전의 원리 설명

2강 생명은 화학이다!#

2강 생명은 화학이다! ‘화학 반응’은 세포가 생명이라는 하나의 표현이다. 몸속 대사 작용을 돕고, 근육 세포 수백만 개를 움직이고, DNA로부터 단백질을 생산하고, 생명의 에너지원을 얻는 이 모든 활동이 전부 화학 반응에서 비롯된다. 이로 인해 자그마한 세포 속에서 동시에 긴밀히 일어나는 화학 반응만 수천 가지에 달한다. 세포는 어떻게 이 모든 화학 반응들을 질서정연하게 조절할까? 핵심은 ‘구획화’다. 도시가 기능에 따라 분리된 것처럼 세포 속 모든 화학 반응들이 기능별로 분리되어 일어나고 있다는 것이다. 놀랍도록 복잡하지만 결국에는 이해할 수 있는 ‘화학적·물리적 기계’라는 생명, 그 원리를 함께 들여다보자.

생명체의 기능은 화학 반응에 기반을 둬요. 이 개념은 프랑스 화학자들이 생각해 냈어요. 알코올 업자들의 요청으로 루이 파스퇴르가 프랑스 북부에서 사탕무 발효 실험을 했어요.

가끔 발효가 잘되지 않고 산이 생기는 문제가 있었거든요. 효모 대신 박테리아가 작용하면 발효 과정에서 산이 만들어진 걸 알게 되었어요. 발효가 세포를 위한 생성물을 만들어내는 생리학적 작용이며 결론적으로 화학 반응은 세포가 하는 생명 활동의 한 표현이라는 거예요.

효소는 화학 반응을 촉진하고 가속하는 촉매예요. 대부분의 효소는 긴 사슬 형태의 중합체인 단백질로 만들어져요. 중합체는 지질, 탄수화물, DNA와 RNA 같은 핵산 등 생명체에서 발견되는 모든 물질의 근본을 이뤄요. 그리고 탄소는 생명체 속 발견되는 중합체들과 다른 화학 중합체의 형성에 중요한 역할을 해요.

생명체는 단백질을 만드는 데 20가지의 아미노산을 사용해요. 각 아미노산은 주된 사슬 곁가지에 다른 분자들을 가지고 있고, 이에 따라 독특한 화학적 특성을 띠어요. 어떤 아미노산은 양전하 또는 음전하를 띠고, 어떤 아미노산은 물을 끌어당기거나 밀어내며, 어떤 아미노산은 다른 분자와 쉽게 결합할 수 있어요.

서로 다른 모든 화학 반응들은 세포 안에서 굉장히 인접하게 일어나야 하지만 서로를 방해해서도 안 돼요. 이것을 가능하게 하는 게 구획화예요. 구획화가 온갖 종류의 복잡한 체계를 잘 작동하도록 만들어요. 각기 다른 화학적 미시 환경들이 물리적 공간으로든, 시간적으로든 서로 분리돼야 해요. 생명체도 이것이 가능하도록 상호작용을 하는 형태의 구획 시스템을 구축해요.

세포 내에서 가장 작은 화학적 구획은 효소 분자의 표면이에요. 각 효소 단백질 분자는 특정한 분자가 끼워지도록 맞춤형 결합 부위를 지니고 있죠. 특정 분자와 맞물려 잘 기능하도록 딱 맞는 모양을 갖추고 있어요. 효소와 기질은 서로 딱 맞춰져요.

세포가 일하기 위해서는 에너지가 필요한데 세포 호흡이라는 화학 과정을 통해 에너지를 만들어내요. 이 반응의 마지막 단계는 또 다른 세포 소기관인 미토콘드리아에서 일어나요. 세포 호흡 중 에너지를 확보하는 핵심 단계는 양성자의 움직임에 의해 일어나요. 양성자란, 전자 하나가 떨어져 나가 양전하를 띠게 된 수소 원자를 가리켜요.

우리는 데이터의 바다에 익사하면서 지식을 목말라한다.
— 노벨상 수상자 시드니 브레너

그는 많은 생물학자가 생명의 화학 반응을 종합적으로 이해하지 못한 채로 그 복잡성을 세세히 기록하고 묘사하는 일에만 많은 시간을 쏟아붓는 것을 우려했어요. 이 모든 데이터를 유용한 지식으로 전환하는 핵심은 생물의 정보 처리 방식을 이해하는 거예요.

2강 강의 정리#

화학 반응

• 세포 안에서 수천 가지의 화학 반응 생성
• 화학 반응은 세포 생명의 한 표현
• 화학적 환경 분리가 필요한 세포

효소의 정확한 화학 반응은 최적의 화학 조건에서 진행

• 염색체 분리, 세포 분열 등 다양한 물리적 작업에 관여
• 화학 반응을 촉진하는 촉매
• 종합체인 단백질로 구성
• 생명 활돌에 필요한 화학 물질 생성
• 생명체를 이루는 보다 복잡한 분자를 합성

탄소: 종합체 형성에 중요한 역할
중합체: 지질, 탄수화물, 핵산 등 생명체를 이루는 핵심
단백질: 아미노산 분자들이 결합. 탄소 기반의 중합체

• 효소 단백질: 특정 분자와 맞물려 화학 반응 수행
• 효소와 기질: 효소와 작용하는 화학 물질
• 대사경로: 한 반응의 생성물이 다음 반응의 기질이 되는 연속된 화학 반응
• 모터 단백질: 화학 반응의 에너지로 물리적 작업을 수행하는 효소
• 모든 움직임은 단백질들이 협력해 만들어낸 결과
• 개별 효소와 모터 단백질보다 더 큰 단백질 집단의 화학 과정
• 리보솜: 단백질을 합성하는 단백질 + RNA 복합체

DNA와 RNA 1차원 구조 -> 번역 단백질 3차원 구조

• 구획화를 통해 수많은 화학 반응을 수행하는 세포. 세포는 복잡하지만, 이해할 수 있는 화학적, 물리적 기계

3강 생명은 정보장치다#

3강 생명은 정보장치다 세포를 비롯한 생명체는 아주 복잡한 시스템으로 통제와 조정이 필요하다. 만약 통제와 조정이 없다면 생명체의 복잡한 시스템은 엉망진창이 되어버릴 것이다. 통제와 조정을 가능하게 만드는 것은 바로 생명의 정보 처리 능력! 정보의 관점에서 생명을 이해한다면, 이토록 복잡한 생명체가 어떻게 전체로서 기능할 수 있는지 이해하게 될 것이다. 그렇다면 컴퓨터도, 기계도 아닌 생명은 어떻게 스스로 정보를 처리할까? DNA의 네 문자를 이용해 유전자가 정보를 저장하고 처리하는 방식부터 유전자 조절기작까지 생명의 정보 처리 과정의 다양한 예시를 살펴본다. 또한 하나의 난세포로부터 생물의 3차원 구조물이 만들어지는 방식도 정보 처리의 관점에서 이해해 본다.

생명이란 복잡한 시스템이죠. 이런 생각을 처음 제시한 사람은 철학자 임마누엘 칸트예요.
세포도 아주 복잡한 체계를 지니며 통제와 조정이 필요하죠. 각각의 세포에서는 수많은 화학 반응과 물리 작용이 발생해요.

세포가 전체로서 작동하는 화학적, 물리적 기계라는 점을 알고 계셔야 해요. 수많은 화학 반응이 서로 소통하고 긴밀하게 협력해야 해요. 외부 환경과 내부 상태가 변할 때, 세포는 변화를 감지하고 그에 맞춰 적응할 수 있는 거예요. 그럼으로써 전체 체계의 기능을 가능한 한 최적의 상태로 유지하는 거예요. 세포는 자기 안팎의 화학적, 물리적 환경을 끊임없이 측정하면서 그 정보를 이용해 자신의 상태를 조절할 수 있게 돼요.

정보 처리 과정을 통해 우리 몸은 항상성을 갖게 돼요. 체온과 혈액량, 혈당이 일정하게 유지되는 거예요. 정보 처리는 생명의 모든 영역에 스며들어있어요.

세포의 복잡한 구성 요소와 다양한 과정을 살펴볼게요. 첫 번째는 DNA와 그 분자 구조가 유전을 설명하는 방식이에요. DNA에 관한 중요한 사실은 각 유전자가 한 줄로 적은 정보라는 거예요. DNA의 네 종류의 염기를 이용해서 쓰였죠.

세포에서 DNA 코드가 RNA를 거쳐 단백질로 번역될 때, 세포는 유전적 정보를 물리적 행위로 전환해요. 이 과정을 중심 원리 개념으로 설명할 수 있어요. DNA가 단백질 구조를 암호화하는 방식이에요. 중심 원리는 유전자를 구성하는 염기서열이 어떻게 DNA에서 RNA로 전사되는지 설명해요.

RNA는 염색체가 있는 세포핵 속의 DNA와 단백질이 만들어지는 세포질 사이에서 전달자 역할을 담당해요. 전달자 RNA의 서열은 단백질 구조를 결정하는데 이때 각 단백질은 정보 코드를 암호화하는 하나의 유전자로부터 만들어져요.

DNA의 선형 중합체는 코딩된 염기서열을 나선형 안쪽에 위치시켜 정보가 변형되지 않도록 보호해요. 이 정보가 단백질의 화학 작용으로 전환되는 거예요. DNA의 또 다른 중요한 기능인 자기 자신을 정확하게 복제하는 능력 또한 이러한 DNA 분자 구조에서 와요. DNA 분자에 저장된 유전 정보가 복제될 때, 염기쌍 A와 T, C와 G 사이에 존재하는 분자 인력은 DNA가 아주 정확하고 신뢰도 높은 복제품을 만들 수 있도록 해줘요.

두 번째는 세포의 화학 반응 조절 적용이에요. 다른 당이 제공되면 박테리아는 억제돼 있던 유전자를 재빨리 활성화해 그 당을 소화하는 음성 피드백 고리라는 정보 처리 모듈과 일단 켜지면 꺼지지 않는 돌이킬 수 없는 스위치를 형성하는 양성 피드백 고리 모듈이 있어요. 이 정보 모듈들은 긴밀하게 연결되어 정보를 처리하는 데 더욱 정교한 루틴을 형성해요.

세포는 여러 가지 구성 요소들을 연결하기 위해 습식 화학 작용을 일으켜요. 세포와 생물의 배선은 유동적이고 역동적이에요. 세포의 화학 물질들이 물을 통해 확산되어, 세포의 구성 요소와 구획 사이를 이동하기 때문이에요. 그리고 외부 환경 사이에서 효율적인 정보 교환이 이뤄져야 해요. 정보 교환을 위해 세포 내부와 세포 사이에, 다양한 조직들과 기관들 사이에 신호 전달 경로가 존재하게 돼요.

정보를 통해 생물의 화학 반응을 통제하는 건, 복잡한 체계가 하나의 목적을 향한 완전체로 행동하게 해요.

3강 강의 정리#

정보 처리

• 세포는 하나의 거대한 화학적 물리적 기계
• 다양한 화학 반응과 물리 작용이 복잡하게 발생하는 세포
• 세포는 화학적 물리적 환경을 정보로 처리해 자기 조절
• 복잡한 생명 활동에 질서를 부여하는 방법 정보 처리
• 조절 과정이 없다면 엉망이 되는 세포의 시스템
• 정보 처리를 통해 생명의 궁극적 목적 달성
• 생명은 정보 처리를 통해 항상성(체온, 혈액량, 혈당 유지)을 얻음

생명의 정보 처리

1. DNA와 유전원리
   • DNA가 단백질 구조를 암호화하는 방식
   • 이중 나선 구조를 통해 유전 정보 보호
   • 염기쌍의 유전 정보를 정확히 복제
   • DNA 유전 정보 -RNA 번역-> 단백질 물리적 행위
2. 세포의 화학 반응 조절(유전자 조절)
   • 음성 피드백 고리(Negative feedback loop)
   • 양성 피드백 고리(Positive feedback loop)
   • 단순한 단백질 기울기로 복잡한 생명체의 구조 형성
   • 균일한 세포 집단 -정보, 화학적 기울기-> 복잡한 구조

4강 진화의 메커니즘, 자연선택#

4강 진화의 메커니즘, 자연선택 세상은 놀랍도록 다양한 생명체로 가득하다. 이 복잡한 생명은 어떻게 시작된 것일까? 수천 년 동안 많은 이들은 생명을 신성한 창조주가 만든 것이라고 믿어왔다. 하지만 찰스 다윈은 ‘자연 선택’이라는 위대한 아이디어로 이 믿음에 비껴간다. 생물 종은 인간 설계자나 창조자 없이 자연 선택에 의해 스스로 진화해 왔다는 것이다. 폴 너스는 다윈의 진화론을 생명의 ‘상호 연결성’을 설명하는 생물학의 가장 아름다운 기본 개념이라고 소개한다. 이토록 아름다운 개념인 진화가 가능해지려면 생명체는 어떤 특징을 지녀야 할까? 정말로 지구상의 모든 생명체는 하나의 혈통으로 연결돼 있을까?

이번 강의에서 이야기할 주제는 자연선택을 통한 진화예요. 생명의 다양성은 압도적으로 느껴지기도 해요. 우리는 셀 수 없이 많은 동물과 식물 균류, 미생물과 함께 살고 있어요. 이 생명체들은 나름의 생활 방식과 환경에 잘 적응해 있어요.

자연선택은 변이가 발생한 생물 개체가 생물 집단에 존재한다는 사실에 바탕을 둬요. 만약 변이의 원인이 유전적 변화 때문이라면, 이 변이는 다음 세대로 유전돼요. 그중 일부가 생존에 유리한 형질로 작용하면 특정 개체들의 생존율이 높아져요. 그 결과 더 많은 자손을 남길 수 있게 돼요.

자연선택을 통해 환경에 적합한 종은 살아남고 경쟁력이 떨어지는 개체는 제거돼요. 특정 유전적 변이를 지닌 개체가 집단 내에 많아지게 되죠. 특정 유전적 변이를 지닌 개체가 집단 내에 많아지게 되죠. 그 결과 살아있는 종에서 형태와 기능이 완전히 변한 형질이 나타나게 돼요.

자연선택을 통한 진화가 일어나려면 생명체는 중요한 특징 세 가지를 갖춰야 해요.
첫째, 번식할 수 있어야 해요.
둘째, 유전 체계가 있어야 해요. 그래야 생물의 형질을 결정하는 정보가 복제되어 후손에게 대물림될 수 있어요.
셋째, 유전 체계에서 다양성이 발현돼야 하며, 이 다양성이 번식 과정을 통해 대물림돼야 해요.
이 다양성이 번식 과정을 통해 대물림돼야 해요.

자연선택은 진화 과정에서만 일어나는 게 아니에요. 우리 몸의 세포 수준에서도 자연선택은 발생해요. 우리 몸에는 세포의 성장과 분열을 제어하는 중요한 유전자가 있는데, 이게 손상되거나 재배열되면 세포가 제멋대로 분열해 암이 발생해요.

이 행성이 고정된 중력의 법칙에 따라 돌고 도는 동안 이토록 단순한 시작으로부터 매우 아름답고 경이로운 형태들이 수없이 진화해 나왔고 지금도 진화하고 있다.

— 찰스 다윈

4강 강의 정리#

자연선택

• 다윈이 제시한 진화의 메커니즘
• 생명의 복잡성 -> 자연선택을 통한 진화의 결과
• 유전적 변이 -> 자연선택 이론의 기초
  자연선택 -> 적자생존 -> 생존에 유리한 형질 변이종 ⬆️

자연선택을 통한 진화의 조건

1. 번식 가능
2. 유전 체제 존재
3. 다양성(변이) 발현

다윈 진화론 -> 모든 생명은 혈통을 통해 연결(유연관계)

• 지구상 모든 생명체는 우리의 친척
• 자연선택을 통한 진화 -> 생명에 복잡성과 목적성 부여
• 진화는 생물학의 근본 법칙이자 우연(변이)과 필요(적자생존)의 결과
• 인류가 생물권을 보장해야 하는 이유

5강 생명이란 무엇인가#

5강 생명이란 무엇인가 생명의 다섯 가지 핵심 아이디어 <세포>와 <유전자>, <화학 반응>, <정보 처리>, <자연 선택>의 개념을 통합해 생명의 근본 원칙을 세워본다. 대체 생명이란 무엇일까? 폴 너스는 자연 선택에 따라 진화할 수 있는 자기 지향적인 물리적 실체는 모두 살아있다고 정의한다. 생명의 근본 원칙에 더해 지구 위의 생명체를 작동하게 만드는 토대인 생명의 화학 작용에 대해 설명한다. 이를 통해 모든 생명체의 작동 원리가 동일하다는 것을 도출하는 폴 너스는 자연스레 생명체의 깊은 상호 연관성으로 이야기를 옮겨간다. 그러니까 지구상에 단 한 번만 시작됐을 생명의 기원으로부터 연결된 생명은 모두 살아있다는 것이다. 폴 너스는 마지막 강의에서 모든 생명체의 연결을 강조하며 특히 우리 인류에게 더 특별한 책임이 있음을 강조한다.

생명이 무엇이냐는 질문은 답하기 쉽지 않아요. 생명을 정의하는 데 필요한 핵심 원리를 수립해 볼게요. 이 원리들은 생명이 어떻게 작용하는지와 어떻게 시작되었는지 지구의 모든 생명 사이의 관계가 어떤지에 대해 더 깊이 이해하게 해 줄 거예요. 다만 생명을 명쾌하게 정의할 순 없단 걸 미리 말씀드릴게요.

생명체는 경계를 지닌 물리적 독립체예요. 자신의 환경과 분리되어 있지만 동시에 그 환경과 소통해요. 생명체는 화학적 대사 활동을 조직해 스스로를 유지하고 성장시키며 번식해요. 이 모든 작용을 통합하려면 정보 관리가 필요해요.

단백질도 탄소 기반의 중합체지만, DNA와 달리 복잡하고 가변적인 3차원 구조로 되어있어요. 단백질에서 화학적으로 활성화된 부위들은 대부분 중합체 분자의 바깥쪽에 위치해요. 이런 특징으로 단백질들이 생명 유지에 필요한 여러 기능을 수행하고 화학 반응들을 유지하고 재생산할 수 있는 거예요. 또한 DNA와 달리 단백질이 손상되거나 파괴돼도 새로 만들어진 단백질들로 쉽게 대체될 수 있어요.

선형 탄소 중합체의 다양한 배열은 화학적으로 안정된 정보 저장 장치 역할도 하고, 고도로 다양한 화학적 활동도 만들어내요.

저는 이런 생명의 화학 작용이 지극히 단순하면서도 정말 신비롭다고 생각해요. 생명이 선형 중합체에 저장된 정보를 복잡한 중합체의 화학 작용과 연결하는 방식은 너무 압도적이어서 저는 이 원리가 지구 생명의 핵심일 뿐 아니라, 우주의 다른 생명에게도 중요하게 적용될 거로 추측해요. 우리를 비롯해 알려진 모든 생명체는 탄소 중합체에 의존하지만, 지구에서 접하는 생명의 화학 반응만을 염두에 둬선 안 돼요. 우주 어딘가에 존재하는 다른 생명은 탄소를 다른 방식으로 활용하거나 탄소 대신 실리콘 같은 다른 원자를 토대로 삼을 수도 있어요.

지구의 모든 생명은 서로 드넓게 연결되어 하나의 거대한 생태계를 이뤄요. 이 근본적인 연결성은 생물들의 깊은 상호 의존성뿐만 아니라, 모든 생명이 공통의 진화적 뿌리를 통해 유전적으로 서로 연관돼 있어요.

생명은 다양성보다 훨씬 더 거대한 유사성이 있어요. 화학적, 물리적, 정보적 기계로서 생물의 기본 작동 방식은 동일해요. 생명의 화학적 토대에 놓인 이런 심오한 공통점은 놀라운 결론으로 이어져요. 현재 지구에 있는 생명은 단 한번 발생했다는 거예요.

그렇다면 생명은 어떻게 시작됐을까요? DNA나 단백질이 아닌 RNA를 통해 생명이 시작되었을 거라는 걸 가장 나은 해답으로 여기고 있어요.
DNA처럼 RNA 분자도 정보를 저장할 수 있어요. RNA 분자는 복제될 수도 있어요. 그 과정에서 오류가 일어나 다양성도 생성돼요. 이 말은 RNA가 진화할 수 있는 유전 분자 역할을 할 수 있다는 거예요. 그런데 RNA 분자의 또 다른 중요한 특징은 복잡한 3차원 입체구조로 접혀서 효소로도 기능할 수 있다는 점이에요. RNA 기반 효소는 복잡성이나 다양성 면에서 단백질 효소에 미치진 못하지만, 특정 화학 반응을 촉진할 수 있어요. 따라서 RNA 분자는 유전자이면서 동시에 효소로 작용할 수 있는 거예요. 유전 체계와 원시적인 대사가 하나의 패키지 안에 있는 셈이에요. 이런 특징 때문에 자립 가능한 RNA 기반의 생명체가 나올 수 있는 거예요.

생명이 무엇인지 더 깊이 이해할수록 인류의 삶이 발전할 가능성도 커질 거예요. 생물학을 통해 우리가 알고 있는 모든 생물이 긴밀하게 상호작용을 한다는 것도 알려줘요. 우리는 깊은 연결을 통해 다른 모든 생명과 얽혀있어요. 우린 지구의 생명을 배려하고 돌봐야 해요. 그러려면 우선 생명을 이해해야 해요. 그 점에서 제 강의가 도움이 됐길 바래요.

5강 강의 정리#

생명의 원리

1. 생명체는 경계를 지닌 물리적 독립체
2. 생명체는 자연선택을 통해 진화
3. 생명체는 화학적, 물리적, 정보적 기계
   생명의 핵심 작동 원리 -> 탄소 중합체 중심의 생명 과학

대표적인 탄소 중합체 -> 정보 저장 장치, DNA -> 화학적 물리적 기계, 단백질
"정보 저장과 화학 활동을 모두 가능하게 만드는 탄소 중합체"

탄소 중합체, DNA

• 장기 유전 정보의 저장소 역할
• DNA 유전 정보는 생명 활동을 위해 활성화 필요

탄소 중합체, 단백질

• 생명 활동에 필수적인 화학 반응을 수행
• 복잡하고 가변적인 3차원 구조로 화학 활동을 활성화
• 손상되거나 파괴되어도 쉽게 대체 가능

바이러스(생명과 비생명 중간 존재)

• 유전체를 지닌 화학적 실체(생명)
• 자연선택을 통한 진화 가능(생명)
• 스스로 번식할 수는 없음(비생명)

생명이란 무엇인가

• 진화 가능한 자기 지향적인 물리적 실체
• 모든 생명은 서로 연결된 하나의 생태계
• 상호 의존적일 뿐 아니라 유전적으로 연결(생명의 연결성)
• 인류는 생명의 연결성을 이해할 수 있는 유일한 생명체
• 생명에 대한 이해는 인류의 삶을 개선

Irrigators channel waters; fletchers straighten arrows; carpenters bend wood; the wise master themselves.

— The Buddha