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과학 기타
생물다양성 보전의 중요성(하)

도도새 배설물과 도도나무이후 파나마병에 잘 견디는 ‘캐번디시(Cavendish)’ 바나나를 재배하게 되었다. 그러나 ‘변종 파나마병’이 유행하게 되면서 ‘캐번디시’는 ‘그로 미셀’과 같은 운명을 맞이하게 될 운명이다. 이는 생물의 다양성이 감소되었을 경우 벌어질 일들을 미리 알려주고 있다.아프리카의 동쪽에 있는 모리셔스(Mauritius) 섬(島)은 1505년 최초로 포르투갈 선원에 의해 발견되었다. 발견될 당시 사람이 살지 않은 무인도였다. 도도(Dod)는 포르투갈어로 ‘바보’라는 뜻도 있는 것으로 보아 이 섬에 살던 도도새(Dodo bird)는 영리하지는 않은 새처럼 느껴진다. 모리셔스 섬이 알려진 이후 배들이 지나다니는 중간 경유지로 활용되면서 도도새는 다음 항해를 준비하는 선원들에게 식량으로 무분별하게 포획되었다.선원들의 무분별한 포획과 섬에 사람, 원숭이, 쥐 등이 계속 유입되면서 섬의 환경 변화가 나타났으며 이로 인해 도도새의 개체 수는 계속 줄게 되었고, 결국 1681년 도도새는 멸절(Extinction)하게 된다. 도도새의 멸절은 인간에 의해 생물 종이 사라진 대표적인 사례로 알려져 있다.또한 도도새의 멸절과 비슷한 시기에 ‘도도나무’도 번식을 멈추면서 지금은 사라질 위기에 있다. 이유는 도도새 배설물에 의해 도도나무 씨앗의 발아가 가능하기 때문에, 도도새 멸절로 도도나무 씨앗이 발아될 환경이 사라졌기 때문이다. 이는 생물 간의 상호작용에 의해 도도새의 멸절이 도도나무의 번식에 영향을 주는 과정을 설명하고 있다. 다시 말하면 생물의 다양성이 감소하면 생물 간 상호작용에 의해 결국은 그 영향이 인간에게도 올 수 있다는 것을 말하고
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생물다양성 보전의 중요성(상)

‘그로 미셀’ 바나나바나나가 미국과 유럽 등지에 소개된 이후 공급업자들은 대량 생산과 공급을 위해 400여 종의 바나나 중에서 단일 품종으로 ‘그로미셀(Gros Michel)’ 바나나만 재배해 공급했다. 그러다 치명적인 바나나 전염병인 ‘파나마병’이 1903년 발견됐다. 지금도 치료법이 없을 정도로 무서운 파나마병이 점점 확산되면서 그로미셀 바나나는 멸종 위기에 처했고 이로 인해 바나나 재배가 중단됐다.그로미셀 바나나의 재배 중단 이후 파나마병에 잘 견디는 ‘캐번디시(Cavendish)’ 바나나를 재배해 전 세계로 공급했다. 지금 우리가 먹는 바나나는 모두 캐번디시 품종이다. 그러나 ‘변종 파나마병’이 유행하면서 캐번디시는 그로미셀과 같은 운명을 맞이해 곧 사라질 위기에 처해 있다.파나마병 확산으로 인한 그로미셀 바나나의 재배 중단은 우리에게 “다양한 품종이 아닌, 단일 종의 대량 생산 체제는 유전적 다양성이 없어 환경 변화에 적응이 어렵기 때문에 멸종 가능성이 크다”는 중요한 교훈을 주고 있다.교배할 수 있는 생물‘생물 종(Species) 다양성’ ‘생태계(Ecosystem) 다양성’ ‘유전자(Gene) 다양성’을 모두 포함하며, 일정한 지역에서 생태계에 존재하는 생물의 다양한 정도를 나타내는 것을 ‘생물의 다양성’이라 한다. 생물다양성협약(1992년)에서 ‘생물 다양성이란 육상, 해상, 그 밖의 수생 생태계 및 생태학적 복합체(ecological complexes)를 포함하는 모든 자원으로부터의 생물 간 변이성을 말하며 종 간 또는 종과 그 생태계 사이의 다양성을 포함한다’고 정의하고 있다.종(Species)이란 ‘자연적으로 교배하여 생
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세균과 항생제

고혈압, 당뇨병 등의 질병은 생활 방식이나 유전 등이 원인이 되어 나타나지만 다른 사람에게 전염되지 않는 비감염성 질병이다. 반면 감염성 질병은 외부에서 침입한 병원체(Pathogen)에 의해 나타나고 다른 사람에게 전염될 수 있다. 감기, 결핵 등이 감염성 질병이다. 감염과 비감염성 질병을 구별하는 포커스(focus)는 병원체의 유무로 볼 수도 있는 것이다. 병원체는 “병의 원인이 되는 본체”로 바이러스, 세균, 원생동물, 곰팡이, 프라이온 등이 있다.페니실린은 최초 항생제바이러스는 숙주(Host)에 의존해 살아가는 병원체이며, 핵산과 단백질로 구성되어 있다. 바이러스의 크기는 세균보다 작다. 바이러스가 숙주 세포 안에서 증식하여 세포가 정상적인 기능을 하지 못하게 하며, 세포 밖으로 나올 때 숙주 세포를 파괴하여 질병을 유발한다. 바이러스에 의한 질병으로 감기, 독감, 천연두, AIDS 등이 있다. 바이러스 감염에 의한 질병은 치료가 어렵고 치료 효과도 낮다. 이 때문에 바이러스에 의한 질병은 예방이 가장 중요하다.세균은 단세포 원핵생물로 세균에 의한 질병은 파상풍, 식중독, 결핵 등이 있다. 원핵생물은 세포벽을 이루는 주성분인 ‘펩티도글리칸(Peptidoglycan)’을 갖고 있다. 또한 효소가 있어 스스로 물질 대사를 하며 하나의 독립된 세포로 숙주 없이 살아갈 수 있다.주로 결핵, 식중독 등 세균 감염이 생긴 경우 의사의 처방을 받아 약을 섭취하게 되는데 이를 ‘항생제(Antibiotics)’라 한다. 우리가 자주 먹는 마늘, 생강 등은 천연 항생제이다.항생제 내성은 국제 문제1928년 영국의 과학자 플레밍(Alexander Fleming)에 의해 발견된 ‘페니실린(Penicillin)’은 최초의 항생제
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변이와 다양성 (하)

다윈의 자연선택예를 들면 집단 내에 기린의 목 길이는 다양하게 존재하였을 것이다. 목이 긴 기린은 나무의 높은 곳에 있는 먹이를 먹기 수월하였기 때문에 생존 경쟁에 유리하였을 것이며, 목의 길이가 짧은 기린은 도태되었을 것이다. 경쟁에서 유리한 목이 긴 기린들이 자손을 더 많이 남기면서 기린 목의 길이에 유전적 변이가 나타났으며 목이 긴 기린의 개체수가 점점 많아져 현재 기린의 목 길이가 되었다.변이는 “같은 종의 생물 개체에서 나타나는 서로 다른 특성”이다. 같은 종(species)의 생물이라고 모두 똑같은 모양은 아니며, 저마다 약간은 다른 비슷한 모양을 하고 있다. 변이는 비유전적 변이와 유전적 변이 두 종류로 구별할 수 있다. 이 둘의 가장 큰 차이는 “형질이 자손에게 유전되는가, 혹은 유전되지 않는가”이다. 형질이 자손에게 유전되는 유전적 변이의 예는 혈액형, 머리카락 색 등이 있다. 반면 태국 북부와 미얀마 내륙지역의 소수 민족인 카렌족 여인의 목 길이 변화는 비유전적 변이의 예로 볼 수 있다.다윈 이전의 진화론변이와 자연선택으로 진화를 설명할 수 있다. 사전에서 진화(進化)는 “생물이 생명의 기원 이후부터 점진적으로 변해 가는 현상”이라 한다. 여기서 “변해 가는 현상”은 환경의 변화에 적응해 가는 과정을 의미하며 이를 통해 새로운 종이 형성되는 과정이기도 하다.다윈 이전의 진화설로는 라마르크(Jean-Baptiste Lamarck)의 ‘용불용설(用不用說)’이 대표적이다. 그는 “생물에는 환경에 대한 적응력이 있어, 자주 사용(用)하는 기관(器官)은 발달하고 그렇지 않은(不用) 기관(器官)은 퇴화가 되며, 그 결과 기관의 변화는 번

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변이와 다양성 (상)

대멸종과 새로운 시작예를 들면 5차 대멸종으로 공룡 등 거대 파충류는 사라졌지만 작은 몸집의 포유류가 빈자리를 차지하게 됐다. 이처럼 대멸종 이후 생태계가 회복되는 과정에서 새로운 환경에 적응한 생물들이 빠르게 번성해 멸종한 생물들의 빈자리를 채우고, 환경 변화에 적응하고 다양하게 분화해 새로운 종으로 ‘진화(進化)’했고, 생명의 다양성이 증가하게 됐다.다윈의 탐험‘진화론(進化論)’을 이야기할 때 절대로 빼놓아선 안 될 사람이 바로 찰스 로버트 다윈(Charles Robert Darwin, 1809~1882)이다. 그는 1831년 해군측량선 비글호에 박물학자로서 승선해 남아메리카, 오세아니아, 아프리카의 세 대륙과, 태평양, 인도양, 대서양의 세 대양, 그리고 많은 섬을 탐사했고 항해 중에 본 동식물의 상이나 지질(地質) 등을 조사했다. 에콰도르의 해안에서 약 1000㎞ 떨어진 갈라파고스 군도에서는 서로 다른 종류의 동물상과 식물상이 섬마다 다르게 분포하고 있음을 관찰하게 된다. 특히 다윈의 흥미를 끈 것은 핀치(finch)라는 새의 부리 모양이 섬에 따라 모양이 조금씩 달랐다는 점이다.1839년 다윈은 《비글호 항해기(Journal of the Voyage of the Beagle)》라는 책에서 다른 환경의 섬과 갈라파고스 군도에서 생활하는 같은 계통의 생물에서 볼 수 있는 사소한 변이(變異)의 관찰 결과를 정리해 발표하였다.1859년 《자연선택에 의한 종의 기원(On the Origin of Species by Means of Natural Selection or the Preservation of Favoured Race in the Struggle for Life)》이라는 책을 다윈이 출판할 당시 초판이 당일 매진됐을 정도로 사회에 엄청난 파문을 불러일으켰다. 진화론에 본격적으로 불이 붙었다. 영국 런던에서 발간된 한 학술지에 실
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마이크로바이옴

사람의 입은 외부 물질이 유입되는 통로이기에 유해물질로부터 몸을 지키기 위해 여러 가지안전장치를 가지고 있다. 요즘 입 건강, 치아 관리 등이 중요하다는 이야기를 많이 한다. 얼마 전 ‘엄지의 제왕’이라는 TV 프로그램에서 한 전문가는 “잇몸 질환을 일으키는 대표적 박테리아인 ‘푸조박테리아(fusobacteria)’가 대장암을 일으키는 원인이 되기 때문에 양치와 치아 관리가 중요하다”고 말했다.미생물 전체는 마이크로바이옴우리 몸속에는 비피더스 등 약 100조 개의 미생물이 살고 있다. 이처럼 우리 몸속에 살고 있는 미생물과 이들의 유전정보 전체를 ‘마이크로바이옴(microbiome)’이라 부른다. 마이크로바이옴은 우리 손가락의 지문처럼 고유하며, 사람에 따라 그 구성이 각양각색이다. 일란성 쌍둥이라 해도 마이크로바이옴 구성이 일치하지 않아 ‘제2의 게놈’이라 불리기도 한다.하지만 마이크로바이옴은 게놈과는 달리 여러 요인에 의해 변화할 수 있다. 태아는 산도를 통과하며 처음 미생물과 접촉하고 모유 수유를 통해 몸속에 미생물들의 생태계가 형성된다. 이후 식습관, 약물 혹은 유산균 제품 섭취, 스트레스 등 다양한 요인에 따라 구성이 달라진다.미생물(microorganism)은 0.1㎜ 이하 크기인 생물로 조류(algae), 세균류(bacteria), 원생동물류(protozoa), 사상균류(fungi), 효모류(yeast) 등이 있으며, 몸속 미생물들은 입, 코, 피부, 장 등 우리 몸 곳곳에 살고 있지만 95% 이상이 장에 살고 있다. 수많은 미생물 중 인간에게 나쁜 질병을 일으키는 종은 100개 미만에 불과하다. 장에 살고 있는 박테리아들이 우리가 먹은 음식물을 섭취하고 노폐물을 배설하면 장 내벽의 세포
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생물 다양성(하)

선캄브리아 시대, 고생대, 중생대, 신생대를 거치면서 바다와 육지에서 다양한 생물이 나타났다 사라졌다. 특히 많은 생물이 갑자기 사라지는 사건을 ‘대멸종(mass extinction)’이라 한다. 대멸종으로 사라진 동물들의 빈자리는 새로운 동물들이 채운다. 즉 대멸종은 끝이 아니라 새로운 시작을 의미한다. 예를 들면 5차 대멸종으로 공룡 등 거대 파충류는 사라졌지만 거대 파충류의 빈자리를 포유류가 채우며 생명다양성이 더욱 증가했다.대멸종의 역사‘1차 대멸종’은 고생대 오르도비스기와 실루리아기의 경계인 약 4억4300만 년 전에 일어났으며, ‘2차 대멸종’은 고생대 데본기와 석탄기의 경계인 약 3억7000만 년 전에 일어났다. ‘2차 대멸종’은 척추동물이 육상으로 진출하는 계기가 됐다. ‘4차 대멸종’은 중생대 트라이아스기와 쥐라기의 경계인 약 2억1500만 년 전에 일어났다.생물종의 95%가 멸종된 지구 역사상 가장 큰 규모의 대멸종은 ‘3차 대멸종’이다. 고생대의 페름기(Permian)와 중생대의 트라이아스기(Triassic) 사이에 일어났고, 앞 글자를 따서 ‘P/T 대멸종’이라고 한다.‘K(백악기)/T(제3기) 경계’는 세계 각지에서 흔히 발견되는 가느다란 지층 경계다. 공룡 화석은 ‘K/T 경계’ 아래에서만 발견된다. 이는 중생대에서 공룡이 살았으나 신생대에서는 공룡이 존재하지 않았다는 것을 말하고 있는 것이다. 이를 근거로 백악기(Kreide)와 신생대 제3기(Tertiary) 사이에 공룡이 멸종했다고 보고 있으며, 이를 ‘5차 대멸종’이라 한다.소행성 충돌 등이 이유대멸종은 왜 일어났으며 그 원인은 무엇일까? 해양 생물 서식지 감소와 해류 변화로
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생물 다양성(중)

남세균의 한 종류인 ‘스트로마톨라이트(Stromatolite)’가 선캄브리아 시대에 최초의 광합성을 시작하였다. 이로 인해 대기 중 산소 농도가 서서히 증가하여 육지에 동생물들이 살아갈 수 있는 여건이 만들어지기 시작하였다. 지금도 호주 서부 해안가에서는 스트로마톨라이트의 광합성을 관찰할 수 있다.스트로마톨라이트와 광합성고생대(Paleozoic era) 표준화석 중 하나는 우리가 많이 들어 본 ‘삼엽충’이다. 고생대에는 해양생물이 급격히 증가하였다. 중생대(Mesozoic era)는 트라이아스기, 쥐라기, 백악기 등 세 개의 ‘기(紀·period)’로 나누어진다. 중생대에서는 초대륙 ‘판게아(Pangaia)’가 여러 대륙으로 나뉘면서 해안선이 길어졌다. 또한 왕성한 화산 활동으로 인해 마그마와 화산 기체가 대량으로 분출되어 대기에는 온실 기체인 이산화탄소() 농도가 증가해 따뜻하고 기후가 지속되었을 것이다.공룡 등은 중생대에 등장영화 ‘쥬라기공원’에서 보았던 공룡 등 거대한 파충류가 육지를 지배했으며, 겉씨식물과 몸집이 작은 포유류도 출현하였다. 바다에서는 오징어, 문어와 같은 두족류인 ‘암모나이트’가 번성하였으며, 암모나이트는 중생대를 대표하는 표준 화석이다.중생대 백악기(Kreide period)와 신생대 제3기(Tertiary period) 사이에 ‘5차 대멸종’이’ 일어났다. ‘기’의 앞글자를 붙여 ‘K/T(또는 K/Pa) 대멸종’으로 부르기도 한다. 현재는 지질시대와 암석 단위에서 제3기(Tertiary period)를 사용하지 않고 팔레오기(Paleogene period)로 바꿔 부르기 때문에 ‘K/Pa 대멸종’이라 한다.약 6500만 년 전부터 현재에 이르는 신생대(Cenozoic era)는

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