생물학과 생물학의 연구대상, 유전자의 전달방식

생물학이란

생물학은 생물을 과학적으로 연구하는 학문이다. 지구상에는 천만 종 이상의 생물이 있다. 현미경을 통해서만 볼 수 있는 작은 세균에서 거대한 흰수염고래에 이르기까지 생물의 크기는 매우 다양하다. 또 생물이 사는 장소와 살아가는 방법도 천차만별이다. 그러나 모든 생물은 무생물과 구별되는 공통된 특성이 있는데 번식, 생장, 환경 변화에 대한 반응 등이 그것이다.

 

 

전통적으로 생물학은 크게 식물학과 동물학으로 구분되낟. 식물학과 동물학은 다시 좀 더 전문적이고 세분화된 영역으로 나눌 수 있다. 하지만 생물의 구조를 연구하는 해부학이나 유전 현상을 연구하는 유전학 등 대부분의 분야는 식물과 동물 모두에 적용된다.

 

생물학은 또 생태학, 생리학, 분류학으로 나눌 수도 있다. 생태학은 생물과 생물, 생물과 환경의 관계를 연구학, 생리학은 소화나 호흡과 같은 생물의 기능에 관심을 두며, 분류학은 동물과 식물을 과학적, 체계적으로 분류하는 학문이다. 생물학을 연구할 때는 종종 다른 분야의 과학에서 사용하는 방법과 결론을 이용한다. 예를 들어 생물체 내에서 일어나는 대사 과정을 이해하기 위해 물리와 화학의 도움을 받는다. 또한 개체군의 크기를 연구하기 위해 통계학을 이용한다.

 

 

생물학의 연구 대상

생물학의 연구 대상은 매우 광범위해서 생물학자들은 대부분 세분화된 전문 분야가 있다. 생물학은 어떤 생물을 대상으로 하느냐에 따라 동물학, 식물학, 미생물학 등으로 나뉘는데, 이들은 다시 더 작은 분야로 세분될 수 있다. 예를 들어 동물학은 척추동물학, 곤충학 등으로 나뉜다. 이 밖에 생명 현상을 어떤 수준에서 연구하느냐에 따라 분자생물학, 세포학, 조직학, 생태학 등으로 나뉜다. 생명현상을 어떤 측면에서 연구하느냐에 따라서는 유전학, 발생학, 행동학 등으로 나뉘기도한다.

 

이렇게 세분화된 분야 속에서 조류학자는 새를, 발생학자는 동물과 식물이 독립된 개체로 발달하고 생장하기까지의 과정을 연구하는 등 관심 있는 전문 분야를 공부한다. 그러나 전공에 관계없이 모든 생물학자들은 생물의 각 부분과 그 부분들이 서로 어떻게 작용하는지에 관심을 가진다.

 

생물학자들이 사용하는 기술과 도구는 연구 대상에 따라 다르다. 많은 생물학자들이 정보를 얻고, 이론을 개발하고, 검증하기 위해 실험을 한다. 실험은 생물의 생활 방식이나 서식 환경을 변화시켜서 그 동물의 생장과 기능에 어떤 영향을 미치는지 조사할 수 있다.

 

현미경은 오랫동안 생물학자들이 유용하게 사용해오고 있는 도구로 미생물학은 현미경을 통해서만 볼 수 있는 생물을 연구한다. 이 밖에도 식물과 동물 개체군의 지역 분포를 조사하는 것에서 살아 있는 세포의 특정한 분자를 분리해내는 것에 이르기까지 생물학자들이 사용하는 기술과 도구는 다양하다. 

 

유전자의 전달 방식

개체는 생식 과정에서 유전자를 복사하여 자손에게 전달한다. 유전자는 실타래처럼 생긴 염색체 속에 들어있다. 단세포생물인 세균은 DNA 가닥으로 된 한 개의 염색체를 가지고 있다. 좀 더 복잡한 생물은 각 체세포 속에 두 개씩 쌍을 이룬 염색체들을 가지고 있다. 염색체들이 쌍으로 들어 있는 세포를 이배체세포라고 하며, 각 쌍의 염색체들 중 하나씩만 가지고 있는 세포를 반수체세포라고 한다.

 

 

유성생식을 위한 유전자 전달

유성생식에서는 자손이 양쪽 부모로부터 유전자를 물려받는다. 새로운 개체를 형성하는 유전자들은 두 배우자에 의해 전달된다. 유성생식은 감수분열과 수정, 이 두 과정이 뒤폴이된다. 감수분열이란 이배체세포가 반수체세포인 배우자를 만드는 과정으로 수컷이 만든 배우자를 정자, 암컷이 만든 배우자를 난자라고 한다. 수정은 반수체세포인 이들 배우자가 결합하는 것이며, 수정에 의해 이배체세포인 수정란이 만들어져 새로운 개체로 자라난다. 자손은 양쪽의 부모에서 유전자를 받기 때문에 부모 어느 쪽과도 똑같지 않은 고유의 유전자 조성을 갖게 된다.

 

무성생식을 통한 유전자 전달

많은 이배체생물은 유성생식을 하지만, 무성생식을 하는 종류도 있다. 예를 들어, 이배체동물인 해면동물은 몸 일부가 떨어져나가 새로운 개체가 되는 출아법으로 번식한다. 이 과정에서는 감수분열도 하지 않으며 수정도 없다. 이와 비슷하게 많은 식물들이 영양생식이라는 무성생식으로 번식한다.

 

또 다른 형태의 무성생식은 세균을 비롯한 단세포생물에서 볼 수 있다. 이런 생물들은 일정한 크기로 자라면 단순히 분열하는 방법으로 번식하는데, 이것을 이분법이라고 한다. 이분법에서는 둘로 나누어지기 전에 유전자를 포함하고 있는 염색체를 복사해서 세포가 둘로 나뉠 때 하나씩 나누어 가진다. 따라 무성생식으로 새로 생긴 개체는 부모와 똑같은 유전자를 가지며, 자손과 부모는 동일하다.