생명의 도약/ 닉 레인

• 생명은 산소라는 새롭고 강력한 잠재적 에너지원으로부터 힘을 얻게 되면서 만개했다.
• 진화에는 미래에 대한 계획도 없고 전망도 없다. 발명가도 없고, 지적 설계도 없다. 그럼에도 자연선택을 통해 모든 형질은 가장 가혹한 시험을 거치고, 그로부터 최고의 설계가 나온다. 
• 이 책은 진화의 가장 위대한 발명들에 대한 책이다.
• 생명의 역사의 중요한 사건을 나누는 4 가지 기준
  1) 지구 전체의 변화이여야 한다.
  2) 오늘날에도 지극히 중요해야 한다.
  3) 자연선택에 의한 진화의 직접적 산물이어야 한다. 
  4) 어떤 식으로든 상징적이어야 한다.
• 대단히 많은 구성 요소가 오랜 세월에 걸쳐 바뀌었지만, 분자의 전체적인 구조와 형태는 진화 기간 내내 보존되고, 그 결과 기능도 그대로 유지된다.

 

 

 

 

 

제1장 생명의 기원 ― 변화하는 지구에서

• 밤과 낮은 대단히 빠르게 바뀌었다. 당시 지구는 하루가 겨우 5~6시간에 불과했다. 지구는 엄청난 속도로 자전을 했다. 지구와 달 사이의 거리가 지금보다 훨씬 가까웠기 때문에 오늘날보다 달이 훨씬 커 보였다. 산소가 없어 숨도 쉴 수 없다.
• 지구의 과거 및 역사를 짐작할 수 있는 것은 오늘날까지 남아 있는 소량의 암석 때문이다. 이 암석에는 아주 작은 탄소 조각이 들어 있는데, 그 탄소 조각에는 생명의 흔적이 뚜렷한 원자 구조가 보인다.
• 세균은 지구를 지배해왔다. 세균은 지금도 지구를 지배하고 있다. 식물과 동물을 모두 합해도 세균의 생물량에 미치지 못한다.
• 밀러 - 유리의 실험, 1953년 - 단순한 기체 혼합물에 전기 충격을 가했는데 생명의 기본 구성 요소들이 모두 그 혼합물에서 응축되었다. (원시수프)
• 모든 생명은 결국 평형을 완전히 벗어난 두 분자인 산소와 수소의 화합으로 요약된다.
• 지구에서 일어나는 거센 화산 활동은 대부분 바닷물이 맨틀 속으로 끊임없이 유입되면서 일어난다. 이것이 바로 이 세상에 끊임없이 불균형을 일으키는 힘, 지구가 돌아가게 하는 힘이다.
• 지구상에 살고 있는 모든 생명이 가진 공통적인 특성이 있다. 모든 생명체는 세포로 이루어져 있고 (유일한 예외는 바이러스인데, 바이러스도 세포 안에서만 생명활동을 할 수 있다). DNA로 이루어진 유전자가 있으며, 공통의 암호로 아미노산을 정하는 방식으로 단백질이 암호화되어 있다. 또 ATP라고 알려진 보편적 에너지 통화가 있어, 세포에서 일어나는 모든 일에 값을 지불한다. - 모든 생명체가 이런 공통적인 특성을 아주 오래전의 공통조상 LUCA에서 물려받았다.
• <은하수를 여행하는 히치하이커르르 위한 안내서> - 나뭇잎을 법정 통화로 채택해 모든 사람들이 어마어마한 부자로 만들었다.
• 가치는 모두 상대적 가치, 희소성 따위로 결정된다.
• 최초의 공통조상은 독립생활을 하는 세포가 아니라 무기세포가 미로처럼 얽힌 암석이었을 것이다. 이 무기세포의 벽은 촉매작용을 하는 철과 황과 구리로 이루어져 있었으며 천연 양성자 기울기에 의해 에너지를 얻었다. 최초의 생명은 복잡한 분자와 에너지를 만들어낼 수 있는 다공성 암석이었다. 이 최초의 생명은 곧바로 단백질과 DNA의 형성을 향해 나아갔다. 

 

 

제2장 DNA ― 생명의 암호

• DNA는 유전물질이다. 인간에서 아메바, 버섯에서 세균에 이르기까지, 일부 바이러스를 제외하고 지구상의 모든 생물의 정보가 암호화되어 있다. 
• DNA의 알파벳은 A, T, G, C라는 단 네 글자로만 이루어져 있다. A는 T와만, C는 G와만 짝을 이룬다.
• 세포는 분열을 할 때마다 자신의 DNA를 모두 복제한다. 인간의 몸은 무려 15조 개의 세포로 이루어져 있으며, 똑같은 DNA를 충실하게 복제한 복사본이 세포마다 들어 있다. 정확히 말하면 한 세포당 두 개씩 들어 있다. 한 개의 세포에서 출발해 우리 몸이 되기까지, 우리 몸속에 들어 있는 DNA 나선이 두 가닥으로 분리되어 주형이 되기를 15조 번만큼 반복했다는 것이다. 세포는 항상 죽고 다른 세포로 대체되므로 실제로는 그보다 훨씬 많다. 각각의 문자는 놀라우리만치 정확하게 복제되는데, 오류가 생길 확률은 약 10억분의 1이다. 성경 전체를 280번 필사하는 동안 딱 한 글자만 틀린다는 이야기다. 
• 그러나 유전체는 대단히 크기 때문에 DNA에서도 실수가 생긴다. 이런 실수를 점돌연변이 Point mutation라고 부르는데, 문자 하나가 다른 문자로 바뀌는 것이다. 인간의 세포는 분열을 할 때마다 염색체 한 세트당 약 세개의 비율로 점돌연변이가 일어난다. 따라서 세포 분열을 거듭할수록, 이런 돌연변이가 더 많이 축적되고 결국 암 같은 질병의 원인이 된다. 돌연변이는 다음 세대로도 전달된다.
• 돌연변이를 일으켜 개체군의 건강을 가장 위협하는 집단은 바로 생식 능력이 있는 노인들이다.
• 자연선택은 DNA의 변형과 뒤틀림을 바로잡는다. 긍정적인 변화는 유지되지만, 심각한 오류나 변화는 가차 없이 버려진다. 
• 우리 모두는 1000개의 문자 중 999개가 같다.
• 침팬지와 인간은 약 98.6% 서열이 일치한다.
• '유전 암호가 단백질을 암호화한다.'
• 지구상의 모든 유기체가 이미 암호가 정해져 있던 하나의 공통조상으로부터 내려왔다.
• '동결된 우연'이라는 개념 자체가 암호의 기원이다. 우연은 그냥 일어나는 일이다.
• 주기적으로 변하는 온도(열순환)는 만능 실험인 PCR (중합요소 연쇄반응 polymerase chain reaction)

www.safetimes.co.kr/news/articleView.html?idxno=79919

DNA 중합요소를 이용해 DNA의 양을 증폭시키는 기술

 

 

• 모든 살아 있는 세포에서 일어나는 유전의 물리적 메커니즘인 DNA 복제는 분명히 두 차례 진화했다. DNA 복제는 고세균에서 한 번, 세균에서 한 번, 이렇게 두 번 진화했다. 세균과 고세균의 공통조상은 독립생활을 하는 유기체가 아니라 다공성 암석에 갇혀 있던 일종의 복제자이다.
• 아마 우리는 결코 알 길이 없을 것이다. 그러나 필연과 우연의 장난은 누구라도 잠시 생각에 잠기게 한다.

 

제3장 광합성 ― 태양의 부름을 받고

• 광합성 색소 중 엽록소는 광선을 훔쳐 다량의 화학 에너지로 바꾸고, 이 에너지가 동식물이 살아가는 원동력이 된다.
• 자외선은 물을 산소와 수소로 분해한다. 
• 광합성의 노폐물에 지나지 않는 산소는 진정 세상을 만든 분자다.
• 산소가 생물체의 크기를 키운다.
• 광합성은 새로운 유기물뿐 아니라 생명의 에너지 통화인 ATP도 만들어낸다.
• 엽록체가 한때 독립생활을 하던 남조세균이었다.
• 남조세균은 오늘날처럼 산소를 노폐물로 내놓았을 것이다.
• 광합성은 우리가 먹는 모든 양분의 궁극적 급원이며, 그 양분을 연소시켜 에너지를 얻는 데 필요한 산소를 공급해 준다. 우리는 이런 광합성에 두 번 감사해야 할 것이다.

 

 

 

제4장 진핵세포 ― 운명적인 만남

• 아메바 - 극미동물 - 원생동물 - 최초의 동물 - 원핵생물(핵이 없음) => 진핵생물(핵이 있음)
• 핵은 세포의 지휘 본부로, 유전물질인 DNA가 가득 들어 있다. 
• 진화의 빠지 연결고리가 결코 발견된 적이 없다는 주장은 정직과 진실에 대한 모독이다.
• 돌연변이가 일어나면 보통 문자 하나가 다른 문자로 바뀐다. 
• 미토콘드리아는 유전자를 보관하기에는 어처구니 없는 장소다. 미토콘드리아는 곧잘 세포의 발전소라고 불리는데, 상당히 정확한 비유다. 미토콘드리아의 막에서 수백만 분의 1밀리미터를 사이에 두고 만들어내는 전위차는 번개의 전압과 같으며 가정용 전기보다 1000배 이상 강력하다. 이런 미토콘드리아에 유전자를 저장하는 것은 국립 도서관의 가장 귀중한 책들을 위험한 핵발전소 안에 두는 것이나 마찬가지다.
• 그렇다면 미토콘드리아는 왜 유전체를 보유하고 있는가? 그 해답은 단순히 호흡 조절에 있다. 미토콘드리아는 호흡을 조절하여 수요에 걸맞은 힘을 얻기 위해 작은 유전체를 보유한다.

 

제5장 성 ― 지상 최대의 제비뽑기

• 일반적으로 지능은 분명히 유전된다. 다시 말하면, 유전자가 결과를 결정하는 것이 아니라 영향을 미친다.
• 왜 그냥 복제를 하지 않을까? 선택의 복제는 가장 승률이 높은 도박이다.
• 짝을 찾는 데 많은 비용이 들지만, 이는 짝을 차지하는 데 드는 비용에 비하면 아무것도 아니다. 성은 두 배의 비용이 드는 것으로 악명이 높다.
• 다윈이 생각하기에 성의 기본적인 이득은 잡종 강세였다.
• 감수분열 - 유전자의 복사본을 한 개씩만 갖고 있는 생식세포를 다시 생산하는 과정
• 성은 좋은 유전자의 조합을 한데 모으고 나쁜 유전자의 조합은 제거해 개체군을 이롭게 한다.
• 재조합은 개체보다는 종의 이득을 위해 진화한 것이다.
• 성이 처음 퍼진 까닭은 집단 전체가 아닌 그 집단을 구성하는 개체에 이득이 되었기 때문이다.
• 자연선택은 '적자생존'이 아니다. '적자'가 번식에 실패하면, '생존'은 아무 의미가 없기 때문이다. 
• 유성생식을 하면 자손의 수는 절반으로 줄지만, 결국에는 두 배 이상 더 적응을 잘한다.

 

제6장 운동 ― 힘과 영광

• 운동성이 없다면 생활방식으로서의 포식은 상상하기 어렵다. 운동성은 심오하고 근원적인 발명품이다. 먹이를 사냥하려면 먼저 달릴 줄 알아야 한다.
• 급변하는 환경에 적응하기 위해 생긴 운동성이 식물과 동물 사이의 상호작용을 더욱 긴밀하게 하고, 포식 같은 새로운 생활방식을 만들고, 더욱 복잡한 생태계를 형성한 것이다.
• 근육 수축은 액틴과 미오신이라는 두 물질의 특성에 의해 일어난다. 액틴과 미오신은 모두 단백질 단위가 반복되면서 기다린 필라멘트(중합체)를 형성한다.
• ATP는 근육섬유를 움직이는 동력이 된다.

 

 

제7장 시각 ― 눈 먼 동물들의 세상을 벗어나

• 전체 동물중의 95%가 눈을 갖고 있다. 눈을 발명한 동물문은 아주 적지만 오늘날 동물의 생활을 철저하게 지배하고 있다.
• 진화가 우리보다 영리하다.
• 눈의 진화는 지구 생명 역사 전체에서 가장 극적이고 중요한 사건임이 분명하다.
• 가장 번성한 눈은 우리 인간의 눈처럼 특화된 단백질로 만들어진 수정체가 있는 눈이다.
• 인간의 수정체에서 발견되는 단백질은 크리스탈린이라고 한다. 
• 대부분의 척추동물은 눈의 진화에 성공했다. 눈의 진화는 적어도 11차례나 일어났다. 게다가 눈을 만드는 과정에는 특별히 까다로운 단계가 없다.

 

제8장 온혈성 ― 에너지 장벽 허물기

• "오래 살려고 술, 담배, 연애를 포기하기로 결심해도 실제로 수명이 더 길어지는 것은 아니고, 단지 더 길게 느껴지는 것이다."
• 체온은 모두 대사율, 곧 생명의 속도와 연관이 있다. 온혈성은 스스로 돕는다. 모든 화학반응이 온도가 올라가면 속도가 빨라지기 때문이다. 
• 체온이 섭씨 10도씩 올라갈 때마다 산소 소비는 2배씩 증가한다.
• 체내에 있는 발전소에서 탄소를 태워 막대한 에너지를 생산하는 인간은 엄청난 양의 온실 기체를 배출한다. 포유류야말로 원조 환경 파괴범인 셈이다.
• 도마뱀은 냉혈동물이다. 다시 말해 밤 동안 체온을 유지할 수 없다. 커다란 악어는 체온을 유지할 수 있을지 모르지만, 몸집이 작은 동물일수록 그렇게 되기 어렵다.
• 포유류는 파충류보다 30배나 많은 양분을 연소시켜야 한다. 날마다 하루도 빠짐없이 도마뱀이 한 달 동안 먹는 양을 먹어야 하는 것이다. 꽤나 부담스러운 비용이다. 
• 무산소 호흡을 하면 ATP(에너지)를 대단히 빠르게 생산할 수 있지만, 곧 젖산이 가득 차서 근육 경련을 일으키게 된다.
• 체력에 대한 선택은 최대 대사율에 대한 선택과 같으며, 결국 호흡 연쇄 장치 전체에 대한 선택으로 요약될 수 있다.
• 우리는 충분한 질소를 얻기 위해 단백질을 섭취 해야 한다. 질소는 우리 몸에서 새로운 단백질과 DNA를 만드는 데 꼭 필요하다. 단백질과 DNA에는 질소가 풍부한다. 
• 사실 영양의 균형을 유지하는 데 더 문제가 되는 쪽은 채식주의자보다는 온혈동물이다. 우리는 분명 너무 많이 먹는다.

 

제9장 의식 ― 마음의 뿌리

• "교회의 교도권이 진화의 문제에 직접적인 관심을 기울이는 까닭은 진화가 인간의 개념과 연관성이 있기 때문입니다." - 진화에 대한 교황의 글
• 데카르트는 갈릴레이가 교회로부터 받은 비난을 감당할 자신이 없었다.
• '단순한 물질'에서 어떻게 무형의 마음이 생겨났는가?
• 의식은 사람마다 다 제각각의 뜻과 정의가 다르다.
• 어느 것도 진짜가 아니다. 모두 신경의 흥분이다.
• 감정은 지성보다 더 강력하다. 아니, 더 나아가 지성의 토대를 이룬다.
• 중요한 것은 뇌, 그리고 마음이 상당히 세밀하게 특화된 구역으로 나뉜다는 것이다. 우리는 이 내부적인 작용을 전혀 의식하지 못한다. 
• 누가나 40세가 넘으면 자신의 얼굴을 책임져야 한다. - 몽테뉴
• 맨 처음에는 어떻게 뉴런이 기분을 만들게 되었을까? 만약 의식이 기분을 느끼고 미묘한 감정의 의미를 만드는 능력이라면 자아에 대한 세상의 모든 설명, 곧 웅장하나 체계 전체가 한낱 기분 위에서 춤을 추고 있는 것이다. 철학자들은 이를 두고 감각질의 문제라고 한다.
• 원시적 감정은 모두 기분이며, 항상 인식하고 있지는 않지만 모두 생물학적인 목적을 수행한다는 점이다. 무엇보다도 고통은 불쾌한 기분이다. 섹스의 메커니즘 자체에는 아무 보상도 없다. 우리 동물은 모두 살갗에 닿는 보상, 곧 그 기분을 추구한다. 
• 모든 것이 감정이 뉴런에서 만들어질 수 있다는 의미를 담고 있지만, 우리는 내적 성찰이나 논리, 다시 말해서 철학이나 신학을 통해서는 결코 그 의미에 다가서지 못할 것이다. 그 의미에 가까이 갈 수 있는 길은 실험뿐이다.
• 감정이란 결국 하나의 신경 구조이며, 물질의 근본적인 특성은 아니다.
• 만약 감정이란 게 뉴런이 자신의 일을 하는 것에 불과하다면, 왜 그토록 생생하고 진짜처럼 느껴질까? 감정이 진짜처럼 느껴지는 까닭은 진정한 의미가 들어 있기 때문이다. 그리고 그 의미는 자연선택의 도가니에서 꼭 필요한 의미이며, 진짜 삶과 죽음에서 온 의미다. 사실 감정은 신경의 암호다. 그러나 수겅, 수천만 시대에 걸쳐 만들어진 풍부하고 역동적인 의미를 지닌 암호다. 우리는 우리의 뉴런이 어떻게 이런 의미를 만들어내는지를 아직까지 알지 못하지만, 의식의 가장 밑바닥에는 삶과 죽음에 대한 것이 있다. 의식이 어떻게 생기게 되었는지를 정말 이해하고 싶다면, 우리는 삶과 죽음의 틀에서 우리 자신을 벗어나게 해야 할 것이다.

 

제10장 죽음 ― 불로불사의 대가

• 죽음은 단순히 피할 수 없는 것이 아니다. 운명에 의해 조절되며, 그 운명은 바로 생명의 구조와 함께 계획되어 있다.
• 노화는 서글프다.
• 세포의 삶과 세포의 죽음 사이에는 장기적인 균형이 존재한다.
• 수명과 연관된 돌연변이에서 진짜 놀라운 점은 체계 전체의 유연성이다. 단 하나의 유전자에서 단 하나의 돌연변이가 생겨도 수명이 두 배로 늘어남과 동시에 노인성 질환을 '멈춤' 상태로 놓을 수 있다.
• 성적 능력을 완전히 없애는 대신 살짝 생명을 연기만 하는 것이다.
• 자유라디칼  - 노화의 원인
• 자유라디칼의 누출이 빨리질수록 수명은 더 짧아진다. 자유라디칼 누출 속도는 대체로 대사율, 다시 말해서 세포가 산소를 소비하는 속도에 의해 결정된다. 몸집이 큰 동물은 대사율이 낮다. 심장 박동은 느리고 자유라디칼 누출도 적다. 이런 동물들은 더 오래 산다.
• 열량 제한을 하면 자유라디칼 누출이 낮아지고, 손상을 방지하는 미토콘드리아 막을 강화하며, 미토콘드리아 수를 늘림으로써 생체 시계를 젊음으로 되돌려 다시 맞추게 된다. - 예정된 세포 죽음에 대처해 세포를 강화한다.

 

 

 

 

 

mubnoos

닉 레인의 책을 다 읽어봐야겠다.

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