생물학에 대해 알아보자

 

 

생물학은 생명의 학문이다. '생물학'이라는 단어는 그리스어 '바이오스'(생명)와 '로고스'(공부)에서 유래했다. 일반적으로 생물학자들은 생물체의 구조, 기능, 성장, 기원, 진화 및 분포를 연구한다.

 

브리태니커 백과사전에 따르면 생물학은 생물들이 어떻게 작용하는지 그리고 생물들이 어떻게 여러 수준에서 기능하고 상호작용하는지를 이해하는데 도움을 주기 때문에 중요하다. 생물학의 발전은 과학자들이 더 나은 약과 질병 치료법을 개발하고, 변화하는 환경이 식물과 동물에게 어떤 영향을 미칠지 이해하고, 증가하는 인구를 위한 충분한 식량을 생산하고, 새로운 음식을 먹거나 운동 요법을 고수하는 것이 우리 몸에 어떤 영향을 미칠지 예측하는 데 도움을 주었다.

 

현대 생물학의 기본 원리

 

책 "매니징 사이언스" (Springer New York, 2010)에 따르면, 네 가지 원칙은 현대 생물학을 통일한다.

 

1. 세포이론은 모든 생물은 세포라고 불리는 근본적인 단위로 이루어져 있으며, 모든 세포는 현존하는 세포에서 나온다는 원리다.
2. 유전자 이론은 모든 생명체가 세포의 구조와 기능을 암호화하고 자손에게 전달되는 분자인 DNA를 가지고 있다는 원리다.
3. 동종요법은 모든 생물이 자신의 환경에서 생존할 수 있도록 하는 균형 상태를 유지한다는 원칙이다.
4. 진화는 모든 생물이 어떻게 변화하여 그들의 환경에서 더 잘 살아남을 수 있는 특성을 가질 수 있는지를 설명하는 원칙이다. 이러한 특성은 자연 선택이라고 불리는 과정을 통해 "선택"되는 유기체의 유전자의 무작위 돌연변이에 기인한다. 자연 선택 동안, 환경에 더 적합한 특성을 가진 유기체는 생존율이 더 높으며, 그 특성을 자손에게 전달한다.

 

생물학의 많은 분야

 

비록 단 4개의 통일 원칙이 있을 뿐이지만, 생물학은 많은 학문과 하위 학문으로 나뉜 광범위한 주제를 다룬다.

 

"Blackie's Dictionary of Biology"(S Chand, 2014)에 따르면, 생물학의 다른 분야들은 각각 한 종류의 유기체에 대한 연구라고 생각할 수 있다. 예를 들어 동물학은 동물학, 식물학은 식물학, 미생물학은 미생물을 연구하는 학문이다.

 

그러한 광범위한 분야 내에서, 많은 생물학자들은 특정한 주제나 문제를 전문적으로 연구한다. 예를 들어, 과학자는 특정 어종의 행동을 연구하는 반면, 다른 과학자는 그 행동 뒤에 있는 신경학적, 화학적 메커니즘을 연구할 수 있다.

 

생물학에는 수많은 가지와 하위 학문이 있지만, 여기에 생물학의 우산에 속하는 좀 더 넓은 분야의 짧은 목록이 있다.

 

생화학: 생화학회에 따르면 생물에서 발생하거나 생물과 관련된 화학적 과정에 대한 연구. 예를 들어, 약리학은 2010년 생화학 학술지 생화학(生化學)의 리뷰에서 설명한 바와 같이 약물이 체내의 화학물질과 어떻게 상호작용하는지를 연구하는 데 초점을 맞춘 생화학 연구의 한 유형이다.

 

생태학: 유기체가 그들의 환경과 어떻게 상호작용하는지에 대한 연구. 예를 들어, 생태학자는 꿀벌의 행동이 근처에 사는 인간에 의해 어떻게 영향을 받는지를 연구할 수 있다.

 

유전학: 유전 연구. 유전학자들은 유전자가 부모에 의해 어떻게 자손에게 전해지는지, 그리고 유전자가 사람마다 어떻게 다른지를 연구한다. 예를 들어 과학자들은 인간의 수명에 영향을 미치는 여러 유전자와 유전자 돌연변이를 밝혀냈는데, 이는 학술지 '네이처 리뷰 유전학'에 실린 2019년 리뷰에서 보고된 바 있다.

 

생리학: 생물이 어떻게 작용하는가에 대한 연구. 자연에 따르면, 어떤 살아있는 유기체에도 적용되는 생리학은 "생물이나 그 부분의 생명 유지 기능과 과정을 가지고 죽는다"고 한다. 생리학자들은 특정 기관이 어떻게 작동하는지, 그 기능이 무엇인지, 그리고 외부 자극에 의해 어떻게 영향을 받는지와 같은 생물학적 과정을 이해하려고 한다. 예를 들어, 생리학자들은 음악을 듣는 것이 어떻게 더 느리거나 더 빠른 심장 박동수와 같은 신체적인 변화를 일으킬 수 있는지를 연구해왔다.

 

생물학의 다학제적 특성

 

생물학은 종종 수학, 공학, 사회과학을 포함한 다른 학문 분야와 연계하여 연구된다. 여기 몇 가지 예가 있다.

 

NASA에 따르면, 우주 생물학은 외계 생명체를 찾는 것을 포함하여 우주에서 생명체의 진화를 연구하는 학문이라고 한다. 이 분야는 생물학의 원리와 천문학을 통합한다.

 

조지 메이슨 대학에 따르면 생물학자는 고고학 기술을 접목해 골격 유적을 연구하고 과거 사람들이 어떻게 살았는지에 대한 통찰력을 얻는 생물학자라고 한다.

 

생명공학은 생물학에 공학적 원리를 적용하는 것이고 그 반대의 경우도 마찬가지라고 캘리포니아 버클리 대학은 말한다. 예를 들어, 생명공학자는 인간의 몸을 더 빠른 속도와 더 높은 해상도로 스캔하는 개선된 자기공명영상(MRI)처럼 신체 내부를 더 잘 영상화하는 새로운 의학 기술을 개발하거나, 생물학적 지식을 적용해 인공 장기를 만들 수 있다고 셀 이식 저널은 전했다.

 

노르웨이 과학기술대학에 따르면 생명공학은 생물학적 시스템을 사용하여 제품을 개발하는 것을 포함한다. 예를 들어, 러시아의 생명공학학자들은 유전적으로 더 맛있고 질병에 강한 딸기를 만들어냈는데, 이 딸기는 연구원들이 2007년 연구 잡지 '바이오테크놀로지 앤 지속가능 농업 2006'과 '비욘드'에서 기술한 바 있다.

 

생물물리학회에 따르면 생물물리학은 생물학적 시스템이 어떻게 작용하는지 이해하기 위해 물리학의 원리를 이용한다. 예를 들어, 생물 물리학자들은 단백질 구조의 변화를 이끄는 유전적 돌연변이가 단백질 진화에 어떻게 영향을 미치는지 연구할 수 있다고 왕립 학회 저널이 보도했다.

 

생물학자들은 무엇을 하는가?

 

미국생물과학원에 따르면 생물학자들은 연구, 건강관리, 환경보전, 예술을 포함한 다양한 분야에서 일할 수 있다고 한다. 여기 몇 가지 예가 있다.

 

연구: 생물학자들은 많은 종류의 환경에서 연구를 수행할 수 있다. 예를 들어, 미생물학자들은 실험실 환경에서 박테리아 배양균을 연구할 수 있다. 다른 생물학자들은 그들의 토착 서식지에서 동물이나 식물을 관찰하는 현장 연구를 수행할 수도 있다. 많은 생물학자들이 실험실과 현장에서 일할 수 있다. 예를 들어, 과학자들은 실험장에서 토양이나 물 샘플을 채취하여 노스캐롤라이나 대학의 토양과 물 연구소와 같이 실험실에서 더 자세히 분석할 수 있다.

 

보존: 생물학자들은 미래를 위해 자연계를 보호하고 보존하는 방법을 연구하고 결정함으로써 환경 보존에 대한 노력을 도울 수 있다. 예를 들어, 생물학자들은 멸종위기에 처한 종의 감소를 막기 위해 동물들의 자연 서식지 보존의 중요성에 대해 대중에게 교육하고 멸종위기에 처한 종들의 회복 프로그램에 참여하는 것을 도울 수 있다고 미국 어류 야생동물 관리국은 밝혔다.

 

헬스케어: 생물학을 공부하는 사람들은 의사든 간호사로 일하든, 제약 회사에 들어가 새로운 약과 백신을 개발하고, 치료의 효능을 연구하거나, 아픈 동물을 치료하는 데 도움이 되는 수의사가 될 수 있다고 미국생물학연구소는 말한다.

 

예술: 예술에 대한 배경도 가지고 있는 생물학자들은 기술적 지식과 예술적 기술을 모두 갖추고 있어 복잡한 생물학적 정보를 다양한 관객들에게 전달할 수 있는 비주얼을 만들어 낸다. 의료 일러스트레이터 협회에 따르면 의료 일러스트레이터가 배경 연구를 수행하고 전문가와 협업하며 의료 절차를 관찰하여 신체 부위를 정확하게 시각적으로 볼 수 있는 의료 일러스트레이션(Medical Illustrators Association of Medical Illustrators)는 말했다.