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생명 노래하는 '세포들의 연주' 들리나요?

[과학책을 읽읍시다] <11> '바이오 필하모니'…생명은 단백질·DNA 등 세포 구성요소의 '어울림'

머니투데이 김지훈 기자 |입력 : 2016.07.16 03:10
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편집자주과학은 실생활이다. 하지만 과학만큼 어렵다고 느끼는 분야가 또 있을까. 우리가 잘 모르고 어렵다며 외면한 과학은 어느새 ‘로봇’이나 ‘인공지능’의 이름으로 인간을 위협하는 존재로 우리 앞에 섰다. ‘공상’이란 수식어를 붙여야 더 익숙한 과학을 현실의 영역에서 마주하게 된 것이다. 더는 ‘가까이하기엔 너무 먼 그대’로 과학을 방치할 수 없다. 과학과 친해지는 손쉬운 방법의 하나는 책 읽기다. 최근 수년간 출판계 주요 아이템이 과학이란 것만으로도 읽어야 할 충분한 이유가 된다. 과학에 대한 이해를 토대로 사고의 지평을 넓히고 싶은 독자라면 ‘과학책을 읽읍시다’ 코너와 함께하길 기대한다. 연재는 미래창조과학부와 한국과학창의재단이 과학계 오피니언 리더들과 함께 선정한 우수 과학도서를 중심으로 구성된다.
생명 노래하는 '세포들의 연주' 들리나요?


생물과 무생물을 나누는 차이는 뭘까. 스마트폰 화면에서 동물을 손가락으로 터치하면 반응을 하도록 프로그램된 앱이 있다. 생명체가 지닌 특성인 ‘외부 환경에 대한 반응’으로 설명할 수 있을 듯하다. 하지만 화면 속 동물을 생명으로 볼 수 없다.

김학용은 ‘바이오 필 하모니’에서 앱 속 가상의 동물을 비유, 생명체를 설명한다.

프로그램으로 짜인 가상의 동물은 외부 환경에 대한 반응 외에도 호흡하고 생식 하며 스스로 진화하는 생명체의 무수한 특성에 맞는 조건을 갖추지 못했다.

더욱이 생명체는 최고의 ‘유연성’을 지니고 있다. 자기조절 기능을 통해 급격히 변화하는 외부 조건에서도 생명 본질을 유지하려는 특성인 ‘향상성’(homeostasis)을 발휘한다. 생명이 외부 환경에서 자신을 지킬 수 있는 힘이다.

생물은 다양하고 복잡한 구조로 이뤄졌다. 기관이 있고, 기관은 다시 조직으로 나뉜다. 조직을 구성하는 최소 단위는 ‘세포’다. 컴퓨터 부품이 하나둘 모여 컴퓨터가 만들어진 것처럼, 생물은 세포들로 구성돼 있다. 모두 살아 숨 쉬는 무수한 수의 세포가 몸속에 함께 하고 있다.

하나의 인간 세포에는 10만 종의 단백질, 2미터 길이의 DNA, 헤아리기 힘들 정도로 많은 수의 탄수화물, 지방, 무기물, 이온이 모여 산다. 60조 개의 세포가 모여 사람을 만든다. 사람의 몸 안팎으로 그 수보다 10~100배 많은 박테리아도 공생한다.

책은 이 같은 생명의 ‘어울림’에 주목했다. 각 세포와 이를 구성하는 요소들이 교향곡처럼 화음을 빚는다. 세포에 들어있는 탄수화물은 생명의 에너지원 역할을 한다. 단백질은 생명체 내에서 생명 활동을 직접 조절 또는 관여하는 역할을 한다. 생명체의 설계도 또는 미래 청사진 역할을 하는 DNA도 있다.

하지만 ‘불협화음’을 일으킬 수도 있다. 박테리아뿐 아니라 바이러스까지 수시로 몸을 넘나들고 있어 몸을 아프게 만들 수 있다. 숲 속에는 100억 마리의 박테리아, 100만 마리 효모, 20만 마리 곰팡이가 함께 산다. 그 곳에 1만 마리의 원생동물도 함께 한다. 바다의 바이러스는 10의 32제곱 개에 달한다.

저자는 생명체 내의 미시세계를 여행하면서 분자들을 들여다봤다. 분자 수준을 넘어 생명제 자체를 조망하는 과정도 담았다. 생명은 애초에 주변 환경에 기반에 발생한 것으로, 생명체와 주변 환경이 어떻게 더불어 살아가는지 이해하는 것이 중요하다는 관점이다.

저자는 이런 생명의 특징을 모방하면 인류가 더 풍요로운 삶을 누릴 수 있다고 말한다. 대표적인 사례가 ‘생체모방’이다. 자연에서 볼 수 있는 디자
인적인 요소, 자연이 가지고 있는 물질적인 성질, 생명체의 특성을 모방해 인류에 직면한 과제를 해결하는 기술이다. 상어 피부 구조를 테니스 라켓 표면에 적용해 속도를 높이는 시도뿐 아니라 장미 넝쿨에서 착안해 만들어진 ‘철조망’도 ‘생체모방’의 사례다.

◇바이오 필 하모니=김학용 지음, 북스힐 펴냄. 360쪽/1만5000원.

※ 이 기사는 빠르고 깊이있는 분석정보를 전하는 VIP 머니투데이(vip.mt.co.kr)에 2016년 7월 15일 (07:50)에 게재된 기사입니다.


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