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경이로운 생명
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경이로운 생명

  • 브라이언콕스
  • |
  • 지오북
  • |
  • 2018-06-30 출간
  • |
  • 287페이지
  • |
  • 230 X 288 mm
  • |
  • ISBN 9788994242583
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북스크린영상으로 만나보는 한 권의 책 이야기

출판사서평




생명의 고향, 우주의 유일한 오아시스 지구
과학자들은 산소와 수소가 우주에서 가장 풍부한 분자라는 점에 비추어 볼 때 물은 우주 어디에나 있고 물이 있는 곳에 생명체도 존재한다고 본다. 그렇기에 물은 지구를 생명의 고향으로 만든 요인이다. 생명이 존재하는데 절대적이며 필수적인 요소이기 때문이다. 물이 생명에 필수불가결한 요소가 된 이유는 ‘수소결합’이란 분자간의 강력한 결합 상태를 가지기 때문이다. 물 분자와 단백질 분자의 ‘수소결합의 마술’은 생물학적 기능을 정확히 수행할 수 있도록 도와준다. 저자인 브라이언 콕스 교수는 이러한 물의 한 특성을 소금쟁이가 물 위를 걷는 아름다운 사진과 설명 통해 보여주고 있으며 지구상의 물의 분포, 물 순환 생물의 수분함량은 그래픽을 통해 설명하고 있다.

생명은 심해의 암흑세계에서 출발해 육상의 녹색세계를 건설
지구상에 생물이 처음 나타났을 때 태양빛은 자비심 많은 동반자가 아니었다. 태양이 내뿜는 방사선 때문이었다. 그러므로 생물은 어두운 심해 열수분출공에서 출발해 수십억 년 동안 어둠 속에서 지냈다. 해수면으로 처음 올라와 육상에 정착한 생물은 태양의 자외선 UV의 강력한 도전을 받고 멜라닌 색소를 진화시켰다. 그리고 엽록소를 가진 남세균은 태양 빛의 위협을 양분으로 전환하는 데 광합성을 이용했다. 광합성의 과정은 복잡하지만 목적은 태양에너지를 포획하여 포도당을 만들고 ATP형태로 저장하는 것이다. 그 과정에서 물이 분해되어 산소가 발생하게 된다. 이 ‘산소 발생 광합성’의 진화는 지구상에서 딱 한 번 일어났다고 한다. 그리고 식물과 조류(algae)의 엽록체는 남세균의 엽록체를 빼닮았을 뿐 아니라 독자적인 DNA를 보유하고 있다. 이 점은 세포내공생을 시사한다. 지구생명사의 한 시기에 어떤 세포가 남세균을 삼켰는데 소화되지 않고 살아남아 광합성을 하게 되었으며 생물이 능력이 크게 도약되는 계기가 된다. 비로소 지구는 산소가 가득한 녹색 세상이 되었다.

생명이란 무엇인가? 라는 물음을 좇는 과학자들
우주의 거대한 미스터리를 탐구하는 동안 과학은 늘 생명력, 정신 또는 영혼이라는 개념과 씨름해왔다. 또한 아리스토텔레스를 비롯한 고대 그리스 철학자들부터 데카르트, 칸트와 같은 현대 철학자들에 이르기까지 생명의 본질을 밝히는 일은 길고 때로 헛된 일로서 합리주의보다는 종교에 기대는 편이 나을 정도였다. 심지어 현대과학이 등장한 후에도 삶과 죽음을 나누는 경계선에 대한 물리학적 근거를 대는 일은 힘겨운 일이었다. 그러나 콕스 교수는 지난 100년 동안 우리는 생명의 본질을 가장 물리학적인 용어로 설명하는 데 조금씩 근접해왔다고 한다. 필리핀 마닐라시 북부 산악지대의 토착민의 ‘관매달기’ 풍습을 경험하고 삶과 죽음 그리고 영혼에 대한 화두를 시작한다. 그리고 에르빈 슈뢰딩거의 질문 ‘생명이란 무엇인가’의 해답을 찾아, 생명의 기원과 질서에 대한 물음을 안고 물리학과 화학의 세계로 들어간다.

생명의 수명을 정하는 사이즈
지구상의 모든 생물의 크기와 구조, 형태는 다양하다. 그 다양성은 물리법칙과 환경 간의 복잡한 상호작용이 반영된 결과이다. 중력은 육상생물의 크기를 제한하며, 물의 밀도와 점성이 해양생물의 크기와 모양을 결정한다. 그리고 곤충 크기가 작아진 것은 산소 농도 때문이다. 크기를 결정하는 요인이 다양한 가운데 크기가 정말 중요한 이유는 체온(대사율), 심박수과 수명을 결정하는 것에 있다. 소형동물은 체온을 유지하기 위해 높은 대사율, 빠른 심장박동을 가지고, 대형동물은 반대로 내부에 많은 열을 보유할 수 있어 낮은 대사율과 느린 심장박동을 가진다. 대사율과 수명의 관계를 일목요연하게 정리한 표를 책 속에서 직접 확인해보자.

신비로운 감각기관의 기원과 진화
감각기관의 발달은 진화의 전형적 사례로 감각이 진화한 과정은 제각기 다르고 그 다양성은 환경과 생활방식에 의해 결정된다. 인간을 비롯한 포유류는 가장 예리한 청각을 가지고 있는데, 귀가 턱뼈에서 진화한 사실은 무척 흥미롭다. 최초의 척추동물이 바다에서 육지로 올라올 때 쓸모가 없어진 아가미구멍(새궁)에서 귀로 발달하게 된 과정을 콕스 교수는 다큐멘터리 「경이로운 생명」을 촬영하면서 알게 된 것들 중 가장 신비로운 것이라고 말한다.
어떤 최고급 카메라라고 해도 인간의 눈을 따라올 수 없다. 그만큼 인간의 눈은 공학적 걸작이다. 그렇기에 다양한 동물의 눈은 서로 공통점이 없이 설계된 듯하다. 하지만 어떤 눈이든 빛을 탐지하는 방법의 생화학적 원리는 거의 보편적인 진화적 기원을 갖는다. 녹조류 볼복스가 빛을 인지하는 안점을 관장하는 유전자와 인간의 눈 발달을 관장하는 유전자가 흡사하다. 인류와 조류의 시각이 공통조상에서 기원한다는 것은 지구상의 생명들이 서로 깊이 연결되어 있다는 증거이기도 하다.

공통조상이 자연선택을 통해 생물다양성까지 이르는 여정
콕스 교수는 마지막 장에서 다윈의 자연선택을 다루고 있다. 물리적으로 격리된 마다가스카르는 25만종의 생물이 있는데 그 중 90%가 고유종이다. 어떻게 종분화가 일어났고 생활환경에 적응하기 위한 변이가 진화를 이끌어냈는지 영장류계의 딱따구리라고 하는 아이아이원숭이 등을 통해 설명한다.
오늘날의 생물은 모두 동일한 유전자 코드를 보유하고, 이것은 마지막 보편적 공통조상이 하나임을 입증하는 핵심적 증거이다. 그렇다면 하나의 공통조상에서 종 다양성이 일어난 계기는 무엇일까? DNA 염기서열이 복제되는 과정에서 환경 변화에 살아남기 위해 복제오류가 개입되면서 돌연변이가 생겨난다. 이 돌연변이가 계속 살아남아 다음 세대에 전달이 되면 그것이 다양성으로 자리를 잡게 되는 것이다.
그리고 덧붙여 저자는 칼 린네의 고안한 분류체계에 의한 명명법의 소개, 생명의 기본적인 틀을 이루는 탄소와 탄소의 순환, 우주의 빅뱅으로부터 출발한 오늘의 우리, 생물학의 빌딩블록과 아미노산, 단백질, DNA에 이르기까지 생명의 역사와 과정 어느 것 하나 놓치지 않고 설명하고 있다.

물리학교수가 바라본 생명현상에 대한 스토리텔링
콕스 교수의 스토리텔링 방식은 우리에게 책을 읽는다기보다 그의 실험과 경험을 함께 체험하며 이야기를 나누고 있는 듯한 느낌을 준다. 브라이언 콕스 교수는 이 책에서 대학 다닐 때 처음 생물학을 경험하고 이내 흥미를 잃어버렸다고 한다. 그리고 물리학 교수로서 다큐멘터리 진행자가 되어 우주와 천문학 연구를 하면서 새삼스럽게 생명탄생과 진화에 대한 경이로움을 느낀다.
콕스 교수는 결코 근엄한 교수의 자세를 취하지 않는다. 교실 혹은 실험실에서 칠판을 두드리며 딱딱하고 어려운 법칙을 설명하는 대신 휘발성 가스가 분출되는 화산섬이든, 백상아리가 거대한 입을 벌리고 달려오는 바닷속이든 현장을 찾아가 직접 고안한 실험을 진행하며 생명현상을 알기 쉽게 설명해준다. 바로 이 점이 콕스 교수를 극찬하는 이유 중의 하나이며 동시에 『경이로운 생명(Wonders of Life)』이 미국과 영국 아마존에서 스테디셀러의 반열에 오르게 한 원동력이다.

생생한 현장 사진과 전자현미경 사진 그리고 인포그래픽
과학과 거리감을 둔 독자들도 거부감 없이 책을 펼치게 만드는 것은 콕스 교수의 독특한 설명 방식 말고도 다채롭게 수록된 사진과 그림들도 한몫을 한다. 복잡해 보이는 물리와 화학 공식, 생물의 진화과정에 대한 방대한 정보를 한 눈에 볼 수 있게 만든 인포그래픽이 돋보인다. 또한 생명의 전지 ATP를 생산하는 미토콘드리아와 청각기관의 전자현미경 사진, 생명의 최초 에너지원을 찾아간 타알 화산 분화구 사진, 바닷속에서 백상아리와 마주한 장면, 문어와의 한판 대결까지 생생한 현장 사진이 독자들의 호기심을 자극하며 한시도 눈을 떼지 못하게 만든다.


목차


머리말-경이로운 생명

1장. 생명의 고향

생명의 진화
왕의 귀환
매우 특별한 고향
단순하지만 복잡한 물
물 탐구의 역사
물은 우주 어디에나 있다
물: 필수적인 구성요소
물 위를 걷는 동물
수소결합의 마술

빛 속으로
열차를 타고 떠나는 시간여행
어린 태양
독특한 총천연색 세상
생명의 빛깔은 어디에서 왔나
시작은 미약하였으나
태양을 먹다
신선한 공기
생명의 숨결
네발동물의 역사

2장. 생명이란 무엇인가

생명의 본질을 좇는 과학자들
죽은 자들의 날
생명이란 무엇인가?
에너지와 열역학 제1법칙

최초의 생명
생명의 최초 에너지원
전지와 생명의 기원
에덴동산을 찾아서: 따뜻한 작은 연못
보편적 생명
원핵생물과 진핵생물
생명과 열역학 제2법칙: 슈뢰딩거의 역설
태양을 쫓아라
생명의 질서는 어디에서 왔나
우리는 하나의 대가족

3장. 사이즈가 중요하다

실물 크기의 차이
같은 행성, 다른 세상
바다의 거인들
킬러의 물리학
작은 것이 아름답다
아르키메데스의 왕관 실험
큰 동물들은 점프하지 않는다
사라진 거인들

작은 동물들의 세상
곤충 속으로
딱정벌레 마니아
인간, 시궁쥐, 말의 수직낙하
이보다 더 작을 순 없다
지구에서 가장 작은 세균
사이즈는 정말 중요하다
거인의 섬

4장. 감각의 진화

감각의 탄생
사마귀새우의 핵펀치
공통적인 감각
청천벽력
감각의 보편적 성질
강물 속의 괴물

멋진 바이브레이션
청각의 힘
인간의 귀: 음향공학의 신비
청소골: 자연이 대충 만든 위대한 진화적 업적
귀와 눈의 진화
턱 없는 칠성장어

빛이 있으라
빛을 본다는 것
신속하고 다양하게 진화한 눈
지능적인 생명체의 인간적인 경험
겹눈과 카메라눈: 단순성과 복잡성의 장단점
우주를 바라보다

5장. 무한한 다양성의 아름다움

보편적 공통조상
진화와 마다가스카르
다윈나무껍질거미
다윈난초
생명의 이름
생명의 물질
더 버드: 1조 개의 태양이 충돌하다
호일의 공진:
우리가 여기에 살고 있는 건 행운일까?

탄소 순환
가장 커다란 생명 순환
탄소를 수확하다
왜 탄소인가?
생물학의 빌딩블럭
DNA, 태초부터 지금까지
우리의 조상을 만나보자
돌연변이: 다양성의 샘
돌연변이의 힘
자연선택은 주사위놀이만 하지 않는다
섬의 힘
마다가스카르섬
다른 세상에서 온 생명체
귀중한 섬

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사진출처

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