크기의 과학

과학 2014. 10. 19. 13:46

 


크기의 과학

저자
존 타일러 보너 지음
출판사
이끌리오 | 2008-03-19 출간
카테고리
과학
책소개
크기, 그 보이지 않는 세계에 대한 탐구! 크기에 대한 인류의 ...
가격비교

- 분자의 응집력을 나타내는 직선이 주력을 나타내는 직선보다 더 완만함. 그래프에서 중력과 응집력을 나타내는 선이 교차하는 곳은 길이가 1밀리미터 정도인 유기체 부근임. 교차점을 기준으로 윗부분은 중력이 분자력보다 훨씬 더 급경사를 이루며 증가하지만, 작은 유기체들이 있는 아래부분은 분자력에 비해 중력이 미치는 영향력이 아주 작음. 다시 말해 작은 유기체들은 중력을 거의 느끼지 않지만 분자의 결합력은 작은 유기체들의 삶 전반에 영향을 미침. 두면의 분자거리가 가까울수록 분자들의 결합력은 증가. 또한 몸집이 작은 동물일수록 중력에 비해 분자의 결합력이 미치는 영향력이 커짐. 이로 인해 파리나 도마뱀붙이는 인간이 시도도 하지 않을 벽을 타고 걷는 일을 쉽게 해냄.
- 힘이나 에너지 소비와 관계 있는 확산 같은 2차원적 특성이 존재하려면 반드시 크기가 증가할 때 부피와 질량도 크게 변해야 함. 몸집이 큰 동물들이 작은 동물과 달리 아주 두꺼운 사지를 갖고 있더나 돌돌 말린 장을 갖게 되는 이유가 바로 그 때문
- 식물이 효과적인 조직으로 인식하여 내부구조로 받아들인 관다발 조직도 처음에는 종자나 포자에서 퍼져나간 작은 가지들을 지지하기 위해 만들어졌을 것이다. 일단 관다발 조직을 만들어낸 식물은 그 내용을 유전정보 속에 기록한 후 커다란 나무로 변할 때까지 계속해서 관다발 조직의 구조를 바꾸어 나갔을 것임. 물론 진화에 있어 언제나 크기 변화가 구조변화를 앞서나간다고는 할 수 없음. 그 역도 언제나 성립할 수 있음. 진화의 과정은 시소와 같아서 계속해서 앞서거니 뒤서거니 하는 법이다. 크기가 변할 때는 언제나 구조도 변하며, 구조를 변화시켜야만 크기변화가 가능하기 때문. 크기변화가 먼저일 때는 구조변화가 비교적 단조로울 때가 많음. 그러나 구조변화가 먼저일 때는 크기가 크게 변할 수 있음. 이 같은 사실은 몸집이 큰 동물과 식물이 최대크기로 자라는 동안 일어나는 변화를 관찰하면 알 수 있음.
- 유기체는 점점 더 몸집이 커지는 쪽으로 진화. 그 이유는 가장 몸집이 큰 동물이 차지할 수 있는 상위 공간이 항상 비어있기 때문에 작은 유기체들과 경쟁하는 쪽보다는 큰 유기체가 되는 쪽을 택하려는 경향 때문. 이 같은 경향은 한 종의 내부에서도 일어나며 종간의 경쟁에서도 일어남. 동물의 경우 크기 차이는 자연선택 때문인 경우가 있으며, 바다포유류의 몇몇 종이 그렇듯 암수간의 몸집차이가 엄청나게 나는 경우도 있음
- 다세포인 점균류가 있다고 하자. 이 점균류는 단세포인 점균류에 비해 어떤 유리한 점이 있을까? 다세포가 된 점균류는 세포들이 서로 협력해서 바람을 타고 포자가 멀리 퍼져나가도록 몸을 한껏 세울 수도 있을 것이다. 독자적으로 생활하는 단세포 생물이 다세포 생물처럼 군집을 이루면 고등동물의 장에서 여러 세포가 한꺼번에 소화효소를 분비하여 음식물을 분해하는 것처럼, 한데 모인 세포들이 단백질을 아미노산으로, 다당류를 단당류롤 분해하는 소화효소를 함께 분비. 그렇게 되면 큰 입자가 아닌 작게 분해된 입자를 보다 더 효율적으로 흡수할 수 있을 것임. 많은 세포들이 한데 모여 군집을 이루면 주변에 있는 큰 입자를 분해할 수 있는 소화효소를 충분히 분비할 수 있음. 다시 말해 소화하기 어려운 음식물도 소화할 수 있는 형태로 바꿀 수 있는 셈. 혼자서는 흡수할 수없는 음식물도 여러 세포가 모이면 충분히 흡수할 수 있기 때문에 이 같은 전략을 이리떼 전략이라고 함. 두번째 예는 덩어리를 이루는 혐기성 세균임. 이런 세균들은 산소가 있으면 살 수 없기 때문에 산소가 없는 장소에서만 서식. 혐기성 세균이 덩어리를 이루는 이유는 주변에 산소가 있을 때 중심부로 산소가 침투하지 못하게 하여 전멸을 막고 살아남기 위해서임. 세번째 예는 실험실에서 배양한 조류에서 발견한 것으로 무척 흥미로움. 조류가 들어 있는 배양기 속에 천적을 집어넣을 때마다 이 작은 세포들은 모두 잡아먹혔음. 그러나 가끔 조류가 돌연변이를 일으켜 연약한 세포표면에 점액질 물질이 생기면 세포들이 한데 결합하여 천적이 잡아먹을 수 없을만큼 커졌음. 그리고 그 크기로 인해 살아남을 수 있었음. 한데 뭉쳤을 때 얻을 수 있는 장점은 여러가지가 있겠지만 그 중에서도 가장 중요하고 이득이 되는 특성은 분명 크기증가일 것임.
- 크기가 커진다는 의미는 생명체에게 관여하는 시간의 흐름이 모두 느려진다는 뜻이기 때문에 그만큼 한가지 일이 진행되는데 걸리는 시간이 길어짐. 이는 생명체가 부피대 표면적의 비를 일정하게 함으로써 효율성을 최대로 유지하기 위한 노력의 결과임. 자연선택에 있어 효율성은 가장 중요한 요소이기 때문에 시간에 영향을 받는 유기체들은 크기가 커지면 물질대사 속도도 느려지고 움직이는 속도에서부터 움직이기 위해 준비하는 과정에 이르기까지 모든 시간의 흐름이 느려짐. 시간과 크기는 지구상에 존재하는 동식물의 다양성을 결정하는 요소로 떼려야 뗄 수 없는 관계를 맺고 있음.
- 수명이 물질대사에 직접 영향을 미친다고 믿는 데는 여러가지 이유가 있음. 몸집이 큰 동물일수록 수명이 더 길고 세포는 연료를 천천히 소비하며 물질대사 속도도 느림. 코끼리의 세포는 쥐의 세포보다 산소를 소비하는 속도도 느리고 한 세포가 성장하고 살아가는 세포주기도 더 김. 실험을 통해 수명이 물질대사 속도에 영향을 준다는 것을 알려주는 증거도 있음. 인공적으로 물질대사 속도를 줄이기 위해 실험실에서 기르는 동물들에게 먹이를 아주 조금만 주자 수명이 늘어났음. 선충의 수명을 두배정도 늘리는 유전자가 있는데, 이 유전자가 발현하면 물질대사 속도가 두배정도 느려짐. 선충의 수명이 늘어난 이유는 물질대사 속도가 느려졌기 때문일 것임.

'과학' 카테고리의 다른 글

명령하는 뇌, 착각하는 뇌  (0) 2014.10.23
우연을 길들이다  (0) 2014.10.23
생명을 읽는 코드, 패러독스  (0) 2014.10.18
새로운 황금시대  (0) 2014.10.18
몸의 인지과학  (0) 2014.10.18
Posted by dalai
,