국어로 설명 가능한 과학, 생물학이 사랑받는 이유
안녕하세요 독서칼럼에 진심인 타르코프스키입니다.
생물학/생명과학은 왜 출제자들에게 큰 사랑을 받을까요? 한 마디로 말하자면, 수학 없이도 국어로 충분히 설명 가능한 과학이기 때문이 아닐까 싶습니다. 한 번 읽는 것 마느로 머리속에 지식을 넣을 수는 없습니다. 하지만 간접적으로라도 읽어본 사람과 안 읽어본 사람의 점수는 다를 수밖에 없습니다.
긴 말 필요 없습니다.
핸드폰 켠 김에, 아래 생물학 지문을 읽어보세요.
이 글을 완독하면 적어도 12개의 개념어를 얻어갈 수 있습니다.
창발적 특성, 생물지구화학적 순환, 유전자 발현 제어
영양 단계의 연쇄 반응(trophic cascades), 생물다양성 핫스팟(biodiversity hotspots), 환경 불의(environmental injustices)
클라인(cline), 유전적 다양성(genetic diversity), 대립유전자(allele)
피지(sebum), 식세포작용(phagocytosis), 자연살해세포(natural killer cell)
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(연습문제 1)
출처: https://thecrashcourse.com/topic/biology/
참조 및 재구성.
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(연습문제 2)
지구의 생태계는 역사적으로 대규모 멸종 사건인 '대멸종(mass extinctions)'을 다섯 차례 겪었는데, 이는 주로 소행성 충돌이나 대규모 화산 폭발과 같은 격변적 현상에 의해 촉발되어 지구상 종의 75% 이상이 소멸되는 사건을 일컫는다. 현재 많은 과학자들은 인류가 여섯 번째 대멸종을 야기하고 있다고 주장하며, 이는 종들이 자연적 배경 멸종 속도보다 약 1,000배 빠르게 사라지고 있다는 사실에 근거한다. 이러한 전례 없는 감소는 서식지 파괴와 단편화, 외래 침입종(invasive species)의 유입, 환경오염(pollution), 기후변화(climate change), 그리고 천연자원의 과도한 착취 등 인위적 요인(anthropogenic factors)에 기인한다. '생물다양성(biodiversity)'은 생명의 다양한 형태와 수준을 포괄하는 개념으로, 종 다양성, 생태계 다양성, 그리고 종 내의 유전적 다양성을 아우른다. 종 내의 유전적 다양성은 환경 변화와 위협에 대한 저항성을 높여 적응성과 생존에 필수적인 요소이다. 생물다양성의 손실은 종간 상호작용과 영양 순환 및 에너지 흐름과 같은 중요한 생태학적 과정을 교란시켜 생태계를 불안정하게 만든다. 더욱이 환경 파괴는 역사적이고 구조적인 불평등으로 인해 소외된 공동체가 불균형적으로 생태적 피해를 입는 환경 불의(environmental injustices)로 이어지기도 한다. 예를 들어, 오염 물질과 독소에 노출된 인구는 심각한 건강 문제를 겪을 수 있다. '보전생물학(conservation biology)'은 지구상의 생물다양성을 보전하기 위해 위협을 이해하고 완화하는 데 전념하는 과학 분야이다. '복원생태학(restoration ecology)'은 보전생물학의 한 분야로, 훼손된 서식지를 이전의 생태학적 상태로 복원하는 데 초점을 맞추고 있다. 그 예로 케냐에서 왕가리 마타이(Wangari Maathai) 박사의 '그린벨트 운동(Green Belt Movement)'은 생태계 복원과 지역 사회의 생계 개선을 위해 재조림 노력을 수행하였다. 보전 전략에는 또한 단편화된 서식지를 재연결하는 야생 동물 통로의 구축, 고유종이 풍부한 생물다양성 핫스팟(biodiversity hotspots)의 보호, 그리고 종을 야생에 재도입하기 위한 사육 번식 프로그램의 실행이 포함된다. 옐로스톤 국립공원(Yellowstone National Park)에서의 늑대 재도입은 보전 활동으로 인한 복잡한 생태학적 영향을 보여주는데, 핵심 포식자의 복귀가 생태계 전체에 영향을 미치는 영양 단계의 연쇄 반응(trophic cascades)을 촉발할 수 있기 때문이다. 궁극적으로 보전 노력은 생물다양성의 본질적 가치와 생태계 서비스 및 인류에 대한 잠재적 이익이라는 도구적 가치를 모두 인정한다. 종의 손실은 연쇄적인 영향을 미칠 수 있으며, 하나의 생물체 제거만으로도 전체 생태계가 불안정해질 수 있다. 인류가 생물다양성 손실에 상당히 기여해왔지만, 이를 완화하거나 역전시킬 수 있는 독특한 능력도 지니고 있다. 생물다양성 손실을 해결하는 것은 복잡하지만 반드시 수행해야 할 과제로, 과학적 이해와 사회정치적 행동이 통합된 다각적인 접근이 필요하다. 종 내의 유전적 다양성을 강화함으로써 개체군은 환경적 도전에 대한 적응력을 높여 생존 가능성을 증대시킨다. 나아가 보전 노력은 인간의 생계 향상과 환경 정의의 증진을 동시에 달성할 수 있다. 따라서 포괄적인 보전 전략은 지구 생태계의 섬세한 균형을 유지하고 지속적인 생명의 다양성을 보장하는 데 필수적이다. |
<틀린 선택지> |
<틀린 선택지> |
<틀린 선택지> |
<이 글에서 얻어갈 개념 3가지> |
(연습문제 3)
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(연습문제 4)
동물계(Animal kingdom)의 구성원들은 질병을 유발하는 병원체(pathogen)에 대항하기 위해 복잡다단한 방어 메커니즘을 보유하고 있다. 이 체계의 최전선에는 피부와 그 부속 구조물들로 이루어진 외피계(integumentary system)가 자리 잡고 있으며, 이는 물리적 방벽으로 작용하여 병원체의 침입을 저지한다. 피부에서 분비되는 산성의 지방질 물질인 피지(sebum)는 항균 특성을 지니고 있어 미생물의 번식을 억제한다. 구강과 비강 같은 신체의 개구부는 점막(mucous membrane)으로 보호되는데, 이 점막은 면역 세포와 천연 항생 물질이 풍부한 점액을 생성하여 병원체를 포획한다. 이 점액은 생물학적 접착제 역할을 하며, 질병 상태에서 그 분비량이 증가하여 기침이나 재채기를 통해 병원체를 체외로 배출하는 데 일조한다. 병원체가 이러한 1차 방어선을 뚫고 들어올 경우, 선천성 면역 체계(innate immune system)가 가동되어 염증 반응과 백혈구의 활동 등을 통해 내부에서 대응한다. 백혈구의 일종인 탐식세포(scavenger cell)는 식세포작용(phagocytosis)이라는 과정을 통해 침입한 병원체를 포식하고 소화한다. 자연살해세포(natural killer cell)는 감염되거나 암화된 세포를 표적으로 삼아 세포독성 물질을 방출하여 제거한다. 염증 반응은 해당 부위로의 혈류를 증가시켜 면역 세포와 치유에 필요한 영양소의 공급을 촉진한다. 발열은 전신적 염증 반응의 일환으로, 체온 상승을 통해 병원체의 복제에 불리한 환경을 조성한다. 선천성 면역 체계가 즉각적이고 비특이적인 방어를 담당하는 반면, 척추동물은 특이성과 기억 능력을 특징으로 하는 적응 면역(adaptive immunity)도 갖추고 있다. 적응 면역은 T 세포와 B 세포 같은 림프구(lymphocyte)를 포함하며, 이들은 병원체의 고유 분자인 항원(antigen)을 인식하여 표적화된 반응을 일으킨다. 기억 세포(memory cell)는 과거에 노출된 병원체의 정보를 저장하여 재노출 시 더욱 신속하고 효과적인 대응을 가능케 한다. 이러한 원리는 무해한 항원을 도입하여 적응 면역 체계를 자극하는 백신(vaccine)의 작용 기전의 기반이 된다. 림프계(lymphatic system)는 면역 감시의 중심지로, 림프절(lymph node)에 위치한 면역 세포들이 림프액을 모니터링하며 병원체를 감시한다. 그러나 면역 체계가 때로는 과민 반응을 일으켜 무해한 물질이나 자기 세포를 공격함으로써 알레르기, 천식, 자가면역질환 등을 유발할 수 있다. 이러한 간헐적 오작동에도 불구하고, 면역 체계는 무수한 미생물의 위협으로부터 생물체를 보호하기 위해 진화해 온 고도로 효율적인 방어 네트워크로, 병원체가 만연한 환경에서 생존을 가능케 하는 핵심 메커니즘이다. |
<틀린 선택지> |
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<이 글에서 얻어갈 개념 3가지> |
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