거의 모든 것의 역사 / 빌 브라이슨

원자들 모두가 당신이 존재하는 동안에는 무엇보다 소중한 단 하나의 목표를 위해서 노력할 것이다. 당신을 살아 있게 만드는 것이 바로 그 목표이다.

화학적으로 볼 때 생명체는 놀라울 정도로 평범하다. 탄소, 수소, 산소, 질소, 약간의 칼슘, 소량의 황 그리고 다른 평범한 원소들이 조금씩만 있으면 된다.



제1부 우주에서 잊혀진 것들

우주가 팽창하기 시작한다고 해서, 비어 있던 공간을 채우게 되는 것이 아니기 때문이다. 우리에게는 폭발이 일어나면서 만들어지는 공간만이 존재할 뿐이다.

우주는 산소 공급기의 고무 주머니처럼 팽창하고 수축되는 순환 과정을 영원히 반복하고 있다.

수소가 헬륨으로 변환될 때는 질량의 0.007%가 에너지로 바뀌어야만 한다.

절대 우주의 끝까지 갈 수 없다. 오히려 처음 출발했던 곳으로 되돌아 오게 된다. 휘어져 있기 때문이다.

가벼운 원소 - 헬륨, 수소, 리튬
무거운 원소 - 탄소, 질소, 산소

명왕성 (얼음덩어리)

우주의 별들이 대부분 2개의 별들로 된 이중성, 태양만이 홀로 존재하는 특이한 별


초신성은 우리 태양보다 훨씬 더 큰 거대한 별이 수축되었다가 극적으로 폭발하면서 1,000억개의 태양이 가진 에너지를 한순간에 방출하여 한동안 은하의 모든 별을 합친 것보다 더 밝게 빛나는 상태를 말한다.

생명은 그런 유독한 혼합물에서 생겨났다. 이산화탄소는 강력한 온실 기체이다. 그 당시에는 태양이 지금처럼 뜨겁지 않았기 때문에 정말 다행스러운 일이었다. 그런 온실 효과가 아니었더라면 당시의 지구는 영원히 얼어붙어버렸을 것이고, 생명은 발 붙일수가 없었을 것이다. 그렇게 해서 결국 생명이 시작되었다.



제2부 지구의 크기

프린키피아 - 인간이 밝혀낸 최초의 보편적인 자연법칙

지구의 질량 - 약 5,000조 톤

1859년 찰스다윈 - 종의 기원




제3부 새로운 시대의 도래

상대성이론은 공간과 시간이 절대적인 것이 아니라 관찰자와 관찰되는 대상 모두에게 상대적인 것이며, 속도가 빨라질수록 그 차이가 더욱 커진다는 것이다. 우리는 절대로 빛의 속도보다 빠른 속도로는 움직일 수가 없고, 우리가 더 빨리 갈고 노력할수록 외부의 관찰자가 보기에는 더욱더 왜곡된 것처럼 보인다.

시간은 변화할 수 있는 것일 뿐만 아니라, 실제로 끊임없이 변화하고 있는 것이다. 시간은 모양도 가지고 있다. 풀어헤칠 수 없도록 서로 얽힌 시공간

질량을 가지고 있는 모든 물체는 우주의 평면에 약간의 짓눌림을 만든다.

어떤 의미에서는 중력은 존재하지도 않는다. 행성과 별들을 움직이게 만드는 것은 공간과 시간의 뒤틀림일 뿐이다.

우리가 죽고 나면 그 원소들은 모두 재활용된다. 원자들은 모두 윤회하고 있는 셈이다. 우리 몸 속에 있던 원자들은 모두 흩어져서 다른 곳에서 새로운 목적으로 사용된다. 원자들은 실질적으로 영원히 존재한다.

원자의 대부분은 빈 공간이고, 중심에는 밀도가 아주 큰 핵이 있다.

원자의 화학적 정체는 양성자의 수에 의해서 결정된다. 양성자의 수가 늘어날 때마다 새로운 원소가 만들어 진다. 원자에 들어있는 양성자 수는 언제나 전자의 수와 똑같이 때문에 전자의 수에 의해서 원소의 정체가 결정된다.

1) 동위원소 연대측정법
모든 살아있는 생물체에 들어있는 탄소-14라는 동위원소가 죽는 순간부터 정확하게 측정할 수 있는 속도로 붕괴된다. 탄소-14는 시료의 절반이 붕괴되기까지 반감기가 대략5,600년 이다.

2) 암석의 방사분석 연대 측정법


Quark의 표준모형
6가지 쿼크, 6가지 렙톤, 5가지 보손, 6번째 힉스보손
표준 모형에 따르면 쿼크들이 물질의 기본적인 구성 요소이고, 쿼크들은 글루온이라는 입자들에 의해서 결합되어 있으며, 쿼크와 글루온이 합쳐져서 양성자와 중성자를 비롯한 원자의 핵을 구성하는 물질이 된다. 렙톤은 전자와 중성미자를 말한다. 쿼크와 렙톤을 합쳐서 페르미온이라고 부른다.
보손은 힘을 만들어내고 전달해 주는 입자들로 광자와 글루온들을 말한다. 힉스보손은 실제로 존재할 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있는것으로 입자들이 질량을 가질 수 있기 위해서 제안된 것이다.

우주의 나이 - 120억년~135억년



제4부 위험한 행성


제5부 생명, 그 자체

달은 지구의 동반자이다. 달은 매년 약 3.8cm 씩 지구에서 멀어지고 있다.

탄소는 원자세계의 핵심구성원으로 자신을 포함한 다양한 종류의 원소들과 단단하게 결합해서 정말 튼튼한 분자들을 만들어낸다. 바로 단백질과 DNA를 만들어는데에 필요한 자연의 비밀이다.

인체를 구성하는 원자 200개 중에서 126개는 수소, 51개는 산소, 탄소는 19이다.

산소와 수소는 가장 쉽게 타는 원소 - 둘을 결합시키면 타지않는 물이된다.

대류권 - 성층권 - 중간권 - 열권

태양에서 오는 열이 균일하게 분배되지 않기 떄문에 지구상에서 대기압의 차이가 생긴다.

인체에는 100만가지 단백질, 생명의 기본재료 아미노산
콜라겐 단백질을 만들려면 1,055개의 아미노산을 정확한 순서로 연결해야 한다.

인간처럼 살아 있는 것을 만들어 내는 데는 탄소, 수소, 산소, 질소의 4가지 주된 원소들과 주로 황, 인, 칼슘, 철을 비롯한 몇가지 다른 원소들이 조금씩 필요할 뿐이다. 이런 원소들을 30여가지 방법으로 조합하면 당이나 산을 비롯하여 살아있는 어떤 것도 만들 수 있는 기본적인 화합물을 만들 수 있다.

무엇때문에 생명이 시작되었는가는 알 수 없지만, 생명의 출현은 단 한번만 있어났다. 그것은 생물학적으로도 아주 특이한 사실이고, 어쩌면 우리가 알고 있는 것 중에서도 가장 특별한 것일 수도 있다. 지금까지 살았던 모든 식물과 동물들은 모두 동일한 원시생물에서 시작되었다.

워형덩어리가 스스로 갈라져서 후손을 만들어낸 것이다. 한 생명으로부터 아주 적은 양의 유전물질이 다음 생명에게로 전해졌고, 그 이후로는 그런 일이 한번도 멈춘 적이 없었다. 그것이 바로 우리가 창조되는 순간이었다. Big Birth

20억년 동안 박테리아정도의 생물체가 유일한 생명이었다.
생명이 태어나고 10억년이 지나는 사이에 언젠가 시이아노박테리아, 즉 남조균이 물 속에 엄청난 양으로 녹아 있어서 마음대로 활용할 수 있는 자원이었던 수소를 이용하는 방법을 알아냈다. 그들은 물을 빨아들여서 수소를 섭취하고, 폐기물인 산소를 뱉어냈다. 그런 과정에서 그들은 광합성을 발명했다. 광합성의 출현은 지구 생명의 역사에서 가장 중요하고 유일한 대사 과정의 발명이다. 광합서을 발명한 것은 식물이 아니라 박테리아다.
남조균이 번성하게 되면서, 세상은 산소로 가득 채워지게 되었고, 당시 세상에 살고 있던 다른 생물들은 산소의 독성에 깜짝 놀랄 수 밖에 없었다. 산소를 사용하지 않는 무산소성 생물의 세계에서 산소는 독성이 매우 강하다. 실제로 우리의 백혈구는 산소를 이용해서 박테리아를 죽인다.

포획된 박테리아는 미토콘드리아가 되었다. 미토콘드리아 침략에 의해서 복잡한 생명이 가능하게 되었다. 미토콘드리아는 산소를 이용해서 영양분으로부터 에너지를 방출시킨다. 미토콘드리아는 그 자신만을 위한 DNA를 가지고 있다. 그들은 자기 보따리를 따라 챙겨두고 살고 있다.

박테리아는 우리가 버린 것들을 처리해서 다시 쓸 수 있도록 해준다. 박테리아가 부지런히 씹어먹지 않으면 아무것도 썩을 수가 없다. 박테리아는 물을 깨끗하게 해주고, 토양을 비옥하게 만들어준다. 내장 속에 있는 박테리아는 비타민을 합성해주기도 하고, 우리가 섭취한 것을 쓸모있는 당과 다당류로 바꾸어주며, 우리 영토에 몰래 숨어들어온 외래생물과 싸워서 물리친다.

생명의 역사는 우월성과 복잡성과 다양성이 점진적으로 증가한 것이 아니라 대량으로 제거해버린 후에 살아남은 몇 종이 다시 분화되는 과정으로 이루어져왔다. 진화에서의 성공은 제비뽑기에 의해서 결정되는 것과 같다.

생명이라는 것이 그저 존재한다. 인간으로서 우리는 생명에 어떤 의미가 있을 것이라고 생각하는 경향이 있다. 간단히 말해서 생명은 그저 존재하고 싶어할 뿐이다. 그러나 대부분의 생물은 그것만으로 만족하지 못한다는 사실이 아주 흥미롭다.

오늘날 인간이 존재할 수 있는 것은 우리의 혈통이 한번도 끊어지지 않았기 때문이다.

간 세포와 마찬가지로 뇌 세포의 경우에도 그 구성 성분들은 대략 한 달만에 완전히 새로운 것으로 바뀌게 된다. 실제로 몸 속에 떠돌아다니는 분자는 말할 것도 없고, 어느한 조각도 9년 이상 된 것은 아무것도 없다.

우리가 먹는 음식과 호흡하는 산소가 세포 속에서 결합되면서 전기가 발생한다.

DNA 사슬은 평균적으로 8.4초마다 갑자기 날아와서 아무렇게나 칼질을 하고 지나가버리고 화학물질들에 의해서 공격을 당하거나 손상을 입는다. 하루에 1만벅씩이나 그런일이 일어난다.

산소는 미토콘드리아로 들어간다. 미토콘드리아는 세포의 발전소이다. 세포에 들어 있는 미토콘드리아의 수가 세포가 어떤 일을 하고 얼마나 많은 에너지를 소비하는가에 따라 달라지지만, 보통의 세포에는 1,000여개가 들어있다.

미토콘드리아가 포획된 박테리아에서 시작되었고, 오늘날 우리 세포속에서 셋방살이를 하고 있다. 미토콘드리아는 자신의 고유한 유전정보를 가지고 있고, 스스로의 시간표에 따라 분열을 하고, 자신의 언어를 사용한다. 우리의 존재도 미토콘드리아의 처분에 달려있다. 섭취된 거의 모든 음식물과 산소는 적절한 처리과정을 거친 후에 미토콘드리아로 보내져서 아데노신 삼인산 ATP이라고 부르는 분자로 변환된다. 당신이 살아 움직이게 해주는 것이 바로 그것이다. ATP는 기본적으로 세포속을 돌아다니면서 세포에서 일어나는 모든일에 필요한 에너지를 공급하는 배터리이다.
하루에 만들어서 쓰는 ATP의 양은 몸무게의 절반에 해당할 정도다. 피부가 따뜻하게 느껴지면 그것이 바로 ATP가 작동하고 있는 증거이다.

세포가 예정된 순서에 따라 사라지기만 하는 것은 아니다. 분열되면서 마구 성장하기도 하는데, 그 결과를 암이라고 부른다. 사실 암 세포는 혼란에 빠진 세포에 불과하다.

인체의 관리의 대부분의 신호는 호르몬이라는 특사들에 의해서 전달된다. 인슐린, 아드레날린, 여성호르몬(에스트로겐), 남성호르몬(테스토스테론)과 같은 화학물질들이 외딴 곳에 있는 갑상선이나 내분비선에 정보를 운반해온다. 뇌나 측분비 신호체계라고 부르는 지역센터에서 지급전보로 전달되는 메시지들도 있다. 그리고 세포들은 인접한 세포들과 직접 교신을 해서 자신들이 서로 조화롭게 움직이고 있음을 확인하기도 한다.

세포의 활동에 대해서 가장 놀라운 사실은 모두가 그저 아무렇게나 일어나는 광란의 움직임이라는 것이다. 서로 끌어당기고 밀치는 기본적인 법칙만에 의해서 나타나는 끊임없는 충동의 결과일 뿐이다. 세포의 움직임 어느 부분에도 사과의 과정을 찾아볼 수 없는 것이 분명하다. 모든 것이 그저 일어나면서도, 우리가 눈치를 챌 수 도 없을 정도로 완벽하고, 반복적이고, 신뢰할 수 있도록 일어날 뿐만 아니라, 어떻게 해서든지 세포내에서의 질서만이 아니라 조직 전체에서의 완벽한 조화도 유지된다. 수를 헤아릴 수도 없는 반사적인 화학반응들이 서로 겹쳐져서 당신이 움직이고, 생각을 하고, 결정을 내릴 수 있도록 해주고 있다.


다윈의 아버지
사냥과 개, 쥐 잡기에만 빠져 있으면, 너 자신은 물론이고 집안에 부끄러운 사람이 될게다.

흥미롭게도 다윈은 자신의 글에서 적자생존이라는 표현을 쓰지 않았다.

모든 사람들이 다윈의 주장에 인간이 유인원의 후손이라는 내용이 포함되어 있을 것이라고 생각하고 있지만, 사실은 단 한번의 암시이외에 그런 주장은 없었다.

대략 1,000개의 염기 (뉴클레오타이드) 중의 하나, 나머지 0.1%의 작은차이가 우리에게 개성을 부여해준다.

몸속에 들어있는 DNA를 모두 합치면 그 길이가 2,000만 Km 이다.

리보핵산(RNA)가 통역사 역할을 한다. DNA와 단백질이 서로 같은 언어를 사용하지 않는 다는 것은 생물학에서 정말 이상한 일이다. 서로 의사소통을 하려면 RNA라는 중재자가 필요하다. RNA는 리보솜이라는 일종의 화학 서기의 도움을 받아 세포의 DNA에서 전달되는 정보를 단백질이 이해하고, 그에 따라 행동할 수 있는 형식으로 전환시켜준다.

모든 생명체는 하나다.



제6부 우리의 미래

네안데르탈인은 현대인류보다 훨씬 더 큰 뇌를 가지고 있었다.

미토콘드리아 DNA는 모계를 통해서만 전해진다.