목차
1 개요
| 과학의 범위 | |||
| 자연과학 | 물리학 · 화학 · 생명과학(생물학) · 지구과학 · 천문학 | ||
| 형식과학 | 수학 · 통계학 · 논리학 · 암호학 · 이론전산학 · 결정이론 | ||
| 응용과학 | 공학 · 의학 · 수의학 · 치의학 · 약학 · 건축학 · 농학 · 컴퓨터과학 | ||
| 사회과학 | 정치학 · 사회학 · 경제학 · 지리학 · 인구통계학 | ||
| 과학이 아닌 것 | 유사과학 · 비과학 · 반과학 · 변경지대의 과학 · 인문학 | ||
생물(생명)체를 연구 대상으로 하는 자연과학의 한 분야. 최근 들어서는 생물학(Biology)이라는 명칭 대신 생명과학(Life Sciences, Biological Sciences, Bioscience)이라는 명칭이 주로 쓰이고 있는데 그에 대해서는 바로 밑 문단 참조.
1.1 '생명과학'과 '생물학'의 차이
전통적으로 생물학(Biology)은 말 그대로 생물의 구조와 기능을 연구하는 학문이기 때문에 동물, 식물, 미생물 등으로 나뉘어 그 생리적인 역할을 규명하는 것이 주된 목적이었다. 반면 생명과학(Life Sciences, Biological Sciences)은 이렇게 분화된 생물학의 연구 대상을 통합하면서 이들에게서 공통적으로 나타나는 생명이라는 현상의 본질을 이해하고 그것을 인류를 위해 발전시키는 것이 구체적인 목적이라 하겠다.
이러한 경향은 1950-60년대 들어 생명유지장치가 공통적인 점에 기반을 둔다는 과학적 성과를 기반으로 성장하기 시작하였으며, 분자생물학의 개념과 방법론이 고도로 발전하면서 꽃을 피게 되었다. 현재 분자생물학의 개념과 방법론은 생물을 연구 대상으로 하는 모든 학문 분야에서 사용되고 있기 때문에 생명과학이라는 명칭이 기존의 생물학보다 훨씬 넓은 포괄성을 갖게 하는 계기가 되었다.[1]
생명과학(Life Sciences, Biological Sciences)이란 단어는 한국이나 영어권이나 아직까지 학계에서나 점진적으로 통하는 단어다. 최근에는 Biology 보다는 Biological Sciences 라는 영어 단어를 더 많이 사용한다. 분자 생물학의 급격한 발전으로 인해 기존 Biology 와 살짝 구분하려고 하는 움직임으로 보인다. 최근 대부분의 대학교 학과명이 Biological Science 나 기타 Science 를 포함한 형식으로 바뀌고 있음을 보자... 그럼에도 불구하고 영어권 일반인들에게는 Biology라는 단어가 압도적으로 인지도가 높으며 Life Sciences라고 하면 생활과학(의류학이나 식품영양학 등...)이라는 의미로 통용되는 경우가 더 많다. 실제로 생활과학으로 Life Sciences라는 단어를 쓰기도 하니... 이러한 이유로 여기서는 가장 일반적으로 통용되는 단어인 생물학이라는 단어를 이용하도록 하자.[2]
대학교의 학과명이나 교재의 이름에서 '생물학'와 '생명과학'에서 배우는 내용은 차이가 거의 없다고 보면 된다. 국립대학교 중에서도 부산대학교의 경우 '생명과학과'라 쓰고, 경북대학교의 경우 '생명과학부 생물학전공'이라 쓰는 등 제각각이기 때문이다. 심지어 전남대학교의 경우 생물학과와 생명과학기술학부 생명과학전공이 둘 다 있다. 과거 Biology 시절 에는 미생물학과, 동물학과, 식물학과 등으로 학과를 분류해 두었다. 하지만 최근 분자 생물학의 급격한 발전으로 모든 분야에서 분자 생물학적인 테크닉을 이용하게 됨으로 사실상 위의 분류 방식이 크게 의미가 없어졌다. 이에 세부 학과 분류를 통합해서 생명과학부, 혹은 이와 유사한 이름의 학부를 만들게 된 것이다. 그리고 영어 명은 Biology(생물학) 대신 Life Sciences 나 Biological Sciences(생명과학)를 사용한다. 대 통합의 시대 그래서 학과명이나 교재명에서 생물학과 생명과학이 혼용되는 것이다.
2 역사
2.1 전통적인 의미로서의 생물학
생물학(biology)이라는 용어는 그리스어의 ‘생명’을 뜻하는 ‘bios’와 ‘연구’를 뜻하는 ‘-logia’에서 나왔고, 라틴어로 처음 등장한 것은 1736년 린네(Carl von Linné)가 『식물전집(Bibliotheca botanica)』에서 ‘biologi’를 사용했을 때로 알려져 있다.
생물학은 원래 박물학, 다시 말해서, 자연물의 분포와 성질 등의 정보를 취합하는 학문의 한 분과에 불과했으며, 현재의 생물학적 체계와는 다소 거리가 있었다. 물론 생물학적 구조(형태)를 연구하거나 생물학적 체계(분류)를 정리하는 연구는 고대부터 있었지만, 전통적인 과학분야가 다 그렇듯이 경험적인 지식의 취합과 정리수준에 머물고 근본적인 물음은 부족했다.
그리고 생물학과 깊은 관련이 있는 의학의 경우 애당초 기원부터 달랐다. 대부분의 자연과학은 철학의 한 갈래였으며, 의학은 (문화권에 따라서는 주술과 같은 기원을 갖고 있기도 한) 완전히 별개의 학문이었던 것. 그나마 중세와 근대를 거치면서 의학적 지식이 생물학에, 생물학적 지식이 의학에 쓰이기 시작하면서 비로소 두 학문의 관련이 깊어졌다.
2.2 근대 생물학의 발달
생물학은 물리학과 화학과 달리 근대적 연구방법론은 17~18세기 들어서야 비로소 확립되기 시작하는데, 이때 결정적인 역할을 한 도구가 바로 현미경이다. 현미경을 통해 세포라는 구조를 실질적으로 이해할 수 있는 계기가 되었고, 세포가 생명체로써의 특징을 갖는 독립된 가장 작은 단위라는 것을 이해하는 시발점이 되었다.
현미경은 1650년 자카리아스 얀센·한스 얀센(Zaccharias Janssen·Hans Janssen) 부자(父子)에 의해 처음으로 개발되었고, 1665년에 로버트 훅(Robert Hooke)은 자신이 만든 현미경으로 코르크를 관찰하는 과정에서 세포(cell)를 발견하였다. 그리고 안톤 반 레벤후크(Anton van Leeuwenhoek)가 현미경을 극적으로 개량하면서부터 생물학은 다시 한 번 급격하게 발달하는 계기가 되었다. 이때부터 학자들은 다양한 미생물들을 발견하기 시작하였고 현미경의 발전은 생물학적 사고에도 중대한 영향을 끼쳤다.
그리고 다시 한 번 전환점을 가져다 준 개념은 진화론이다. 18세기에 칼 폰 린네(C. Linné)가 근대적으로 체계화한 분류 이론[3]에, 뷔퐁(G.L. Buffon)이 공통조상이라는 개념을 적용함으로써 진화론의 선구적인 역할을 하게 되었다.[4] 이후 다윈(C. Darwin)이 《종의 기원》을 출간함으로써 진화론은 엄청난 논쟁과 떡밥을 던져 주었고[5], 이 진화론은 현대 생물학의 사유 방식에 있어 근간을 차지하게 된다.
한편 멘델(G. Mendel)의 실험에 기원을 두고 있는 유전학은 유전자의 개념을 도입하는 데 결정적인 역할을 하였고, 진화론과 결합하여 생물학뿐만 아니라 사회적으로도 큰 영향을 끼치게 된다.[6]
2.3 현대 생물학의 경향
이러한 가운데 20세기 들어 생물학의 패러다임을 바꾸게 된 계기는 유전학의 발전과 분자생물학이라는 학문의 발전이다.
우선 유전학의 발전과정을 살펴보면, 멘델의 실험은 그 당시에는 별 주목을 받지 못하였으나, 20세기들어 과학자들의 연구가 이어지면서 비로소 빛을 보기 시작하였다. 즉 학자들에 의해 멘델의 실험결과가 재해석되었고, 이를 통해 우열의 법칙, 독립의 법칙, 분리의 법칙 등의 멘델의 유전법칙도 정립되었다. 즉 멘델의 유전법칙은 멘델이 아니라 후대 학자들에 의해 체계화 되고, 이름 붙여진 것이다. 한편 염색체 속의 DNA가 유전물질이라는 사실은 1944년 에이버리(O.T. Avery)가 증명하였다. 그리고 왓슨(J. D. Watson)과 크릭(Crick)은 1953년에 DNA의 이중나선구조를 밝히면서 바이러스와 세균과 같은 새로운 모델 생물을 연구 대상으로 하는 분자유전학(molecular genetics)의 시대를 열었다. DNA가 유전물질이라는 것은 밝혀졌지만 DNA로부터 단백질이 합성되는 과정에 대한 연구는 1960년대에 여러 연구자들에 의해서 이루어졌다. DNA가 아미노산을 지정하는 유전 단위, 즉 코돈(codon)을 갖고 있다는 것을 알게 된 이후, 코라나(H.G. Khorana), 홀리(R.W. Holley), 그리고 니런버그(Nirenberg)에 의해서 유전암호(genetic code)가 해독되었다.
한편 분자생물학은 생체를 구성하는 물질의 분자구조와 기능으로부터 생물체를 이해하고자 하는 학문이라고 설명하지만, 이러한 점은 생화학도 마찬가지고, 분자생물학의 핵심적인 연구는 유전정보가 발현되는 과정을 분자구조로 확인하고자 하는 것이라고 보는 것이 정확하다. 생물체의 기본적인 기능뿐만 아니라 유전의 본질과 진화 역시 유전정보가 발현되는 과정에서의 변화에 의해 일어나는 것...이라는 극히 환원주의적인 입장이 대두하게 되는 계기가 된다[7]. 현대 생물학에서는 생화학-분자생물학적인 접근 방식을 통해 생물체의 현상을 분자수준까지 밝히고자 하고 있다.
한편 현대 생물학에서는 학제간 연구가 매우 활발하다. 가령 뇌의 신호전달 과정은 기본적으로 전기적인 흐름을 바탕으로 하기 때문에 물리학적 이해가 필수적이다. 또 뇌의 기능에 따른 영역의 활성을 보기 위해서는 컴퓨터공학, 전자공학적인 접근이 필수적이며, 물리학의 복잡계(카오스) 이론을 도입하여 뇌를 연구하는 분야(Brain Dynamics)까지 출현하였다.
3 생물학의 연구 분야
전통적인 생물학도 여전히 연구되고 있고, 그와 더불어 21세기 과학의 총아인 생명과학도 비약적으로 발달하고 있으니 그 분야는 매우 넓다. 아래의 분류는 한국과학재단의 연구 분야 분류표를 기준으로 한 것이며, 포괄적 의미의 생물학의 범위를 규정한 것이다.
3.1 상세
- 분자세포생물학
- 분자생물학 : 유전정보가 발현되는 과정을 분자적으로 규명하고자 하는 학문이다. 다시 말해 DNA가 재생산이 되고(복제), DNA가 RNA를 거쳐(전사) 단백질이 되는(번역) 과정을 핵심적으로 연구한다. 그리고 과장을 약간 섞어서 말하면 현대 생물학은 기본적으로 분자생물학을 배경으로 하고 있다. 비록 직접 연구하는 게 아니더라도 거의 모든 생물학 분야에서는 분자생물학 특유의 기반으로 다양한 접근방법이 시도되고 있다.
화학과에서는 아래 유전공학까지 퉁쳐서 그냥 생화학이라고 부른다. 이 분야를 정립한 선구자들이 죄다 생화학자였다. - 세포생물학 : 생물체로써의 성질을 갖고 있는 최소단위인 세포를 연구한다. 보통 '세포생물학 연구실'이라고 하면 진핵생물을 연구하는 경우가 많고, 원핵생물은 '미생물학 연구실'에서 주로 연구한다.
- 분자생물학 : 유전정보가 발현되는 과정을 분자적으로 규명하고자 하는 학문이다. 다시 말해 DNA가 재생산이 되고(복제), DNA가 RNA를 거쳐(전사) 단백질이 되는(번역) 과정을 핵심적으로 연구한다. 그리고 과장을 약간 섞어서 말하면 현대 생물학은 기본적으로 분자생물학을 배경으로 하고 있다. 비록 직접 연구하는 게 아니더라도 거의 모든 생물학 분야에서는 분자생물학 특유의 기반으로 다양한 접근방법이 시도되고 있다.
- 유전학/유전공학
- 발생/신경생물학
- 생리학/면역학
- 분류/생태/환경생물학
- 계통분류학 (식물분류학, 동물분류학, 미생물분류학)
- 진화생물학 : 생물의 진화를 연구하는 학문이다. 현대에는 단순히 화석 등을 이용하는 연구뿐만 아니라 생화학적, 분자생물학적 방법을 통한 체계적인 연구가 이루어지고 있다.
- 생태학 : 생물학 중 가장 거시적인 시야를 갖고 있으며, 생물과 환경 간의 상호관계를 연구한다.
- 환경생물학 : 생물과 환경 간의 상호 작용을 연구하는 분야로써, 상당히 복합적인 성격을 띤다.
- 행동생물학
- 미생물학 : 눈에 보이지 않는 생물을 연구한다. 주로 세균, 고세균을 다룬다.
- 동물학 : 대형동물은 박제, 소형동물은 표본
- 식물학 : '식물학'이라고 부를 때는 주로 식물형태학, 식물생리학, 식물분류학 등을 포괄해서 말한다. 식물학 연구자들은 식물 표본을 만들기도 한다.
- 생화학/구조생물학
- 생물정보학 : 대량의 생물학적 정보를 전산/통계/수학적인 도구를 통해 가공하는 방법론적인 성격이 짙은 학문이다. 시스템생물학과도 상통하는 경우가 많다.
3.2 기타 관련 학문
3.3 개론
생물학의 내용을 전반적으로 다루는 과목은 '일반생물학/생명과학개론/생물학개론/생물학' 등의 이름으로 생명과학과에 개설된다. 이에 대해서는 일반생물학 항목 참조.
4 생물학의 주요 개념
- 생물학 관련 정보 항목 참조.
5 주요 인물
현대 생물학의 틀이 물리학과 화학의 방법론을 수용하면서 발전하기도 했고, 생물체에서 일어나는 현상 자체가 근본적으로 물리적이고 화학적인 현상이기 때문에 물리학/화학을 하던 사람들이 생물학 분야로 많이 넘어오기도 했다. 심지어 생물학적으로 위대한 발견을 하였음에도 자기는 생물학자가 아니라고 말하는 사람도 있다;; 노벨화학상을 탄 사람들의 수상 근거를 보면 1950년대 이후에는 절반이 생합성이나 생물학적 메커니즘과 관련된 경우가 많다. 이하에는 나무위키에 등재된 사람들 위주로 몇몇 인물들이 거론되어 있으나, 이외에도 수 많은 유명 학자들이 많다. 노벨생리학·의학상/수상자도 참조.
- 찰스 다윈 : 진화론의 창시자.
기독교 근본주의자의 표적이 되기도 - 앨프리드 러셀 월리스 : 진화론의 공동 창시자. 위의 다윈과는 우연히 똑같은 결론에 도달한 것을 계기로 두 사람이 공동으로 연구 성과를 확립했다.
근데 콩라인 아닌 게 아니라, 창조좀비들이 허구헌날 다윈을 까대는 데 거기서 월리스에 대한 언급은 일언반구도 없다(...).다윈과는 다른 의미로 안습 - 칼 폰 린네: 현재까지도 이어져오는 학명의 이명법을 최초로 성립한 학자. 생물 분류학의 아버지.
- 그레고어 멘델 : 유전학의 창시자
- 토머스 헌트 모건 : 현대 유전학의 이론적/방법론적 기초를 다진 사람. 현대 유전학의 1장을 멘델이 차지하고 있다면, 2장의 주인공을 맡고 있는 건 모건이다. '초파리 돌연변이'실험으로 유명하며, 물리학의 '헤르츠'처럼 본인의 이름을 딴 '모건'이라는 단위가 있다[8].
- 제임스 왓슨/프랜시스 크릭: DNA 이중나선 구조 발견, 크릭은 원래 물리학자이다.
- 알렉산더 플레밍: 페니실린 개발
- 프레더릭 생어: 인슐린 구조 발견, DNA 염기서열 확인법 개발, 생화학 공부하다 보면 꼭 나오는 '생어법'을 개발했다. 노벨상을 두 번 탄 먼치킨이다. [9]
- 다나카 고이치: 단백질의 질량을 측정하는 기법인 MALDI를 개발해 노벨상을 받았다. 놀랍게도 최종 학위가 학사고, 평범한 회사의 평범한 연구원이었다. 수상 소식을 들었을 때 '스웨덴에 노벨상하고 이름이 비슷한 상이 또 있나'하는 생각을 했다고...;; '평범한 회사원의 인생 역전!'이라는 식으로 당시 세계적으로 엄청난 화제가 됐었다. 자세한 내용은 항목 참조.
- 우장춘: 국내에서는 씨없는 수박을 최초로 했다는 말이 돌고 있으나, 이보다 더 중대한 업적이 있다. 유채 참조
- 에르빈 슈뢰딩거: 생명 현상에 대한 물리학적 고찰로 생물학계에 커다란 업적을 세웠다. 슈뢰딩거의 고양이 비유를 만든 양자역학의 그 슈뢰딩거 맞다.
- 샐버도어 루리아: 바이러스의 증식 메커니즘 발견
- 아서 콘버그/로저 콘버그 : 아서가 아버지, 로저가 아들이다. 아서는 DNA중합효소 발견, 로저는 DNA 전사 메커니즘 발견의 공로로 둘 다 노벨상을 수상하였다.
그야말로 가업이 DNA - 에른스트 마이어(Ernst Mayr): 20세기를 대표했던 진화생물학자 중 1인. 현대에 일반적으로 통용되는 생물학적 종 개념 - '생식가능한 2세를 생산하면 같은 종'을 도입.
- 스티븐 제이 굴드
- 리처드 도킨스: 유전자에 대한 엄청난 패러다임을 제시한 인물. '이기적 유전자'의 저자로 유명하다.
대 기독교인 최종결전병기 - 레이철 카슨: 《침묵의 봄》의 저자
- 바버라 매클린톡: 이동성 유전인자(transposon) 발견. 페미니즘에도 발을 걸친 여성 생물학자다.
- 에드워드 윌슨: 사회생물학의 창시자로 알려져 있다....만 사실 사회생물학은 진화학의 발전과 함게 자연스럽게 생겨난 분야고, 윌슨은 그것을 집대성했다고 볼 수 있다. 우리나라에도 많은 저서들이 번역되어 있다.
- 조진원
- 칼 워즈 (Carl woose) : 16S rRNA 유전자의 계통분류를 통해서 고세균을 정의하였다.
-
황우석: 연구 윤리 및 논문주작과 관련해서 꼭 언급되는 그 놈. 항목 참조. -
오보카타 하루코 : 열도의 황우석 모에화. STAP 세포 참조이건 TS지 모에가 아니다
6 시험과목 중의 생물학
- 변리사 : 1차 '자연과학개론' 과목.
- 공무원 시험 : 7급 축산직, 8급 간호직 등에 '생물학개론' 과목이 출제되며, 9급 시험의 '과학' 과목에서도 생물학 문제가 5개 출제된다.
- 의학전문대학원, 약학대학입문자격시험 : MEET에서는 자연과학I이라는 과목으로, PEET에서는 생물추론이라는 과목으로 시험 출제됨.
- 수능 : 생명 과학Ⅰ, 생명 과학Ⅱ
- 기사 : 생물분류기사(식물), 생물분류기사(동물) 시험에서 생태학, 형태학, 분류학 등이 출제됨. 생물공학기사 시험에서 생물학 관련 과목도 출제되는데 이쪽은 생명공학 항목 참조.
- 편입 : 생물학이 출제되는 대학들이 있다. 연세대학교 등.
- ↑ 사실 그냥 이름만 갖다 붙이면 학문이 되는 마법의 단어이기도하다. 당장 의생명과학, 농업생명과학, 동물생명과학이라는 명칭은 생명과학이라는 명칭이 생기기 전에는 전혀 사용되지 않던 단어들이었다.
그보다 삐까뻔쩍해 보이기도 하고 - ↑ '생명과학'이 일반적인 이름으로 바뀌면 항목명 수정바람.
- ↑ 생물들을 어떤 질서에 따라 정리하고 싶은 것은 생물을 연구하는, 아니 자연 속에서 다른 생물들과 함께 살아가는 인간으로선 자연스런 욕구였다. 처음으로 그러한 시도를 한 사람은 안드레아 체살피노(Andrea Cesalpino)였다. 그는 1583년에 『식물론 제16권』라는 책에서 식물을 꽃이나 씨앗, 그리고 열매의 특징에 따라 약 1500종류로 분류하였다. 이후 스위스의 가스파르 보앵(Gaspard Bauhin)은 체살피노가 개발한 식물의 계통분류법을 발전시켰다. 이후 영국의 박물학자 존 레이(John Ray)는 모든 동식물을 분류하고자 새(1676), 식물(1682년부터), 어류(1686), 육상동물(1693), 그리고 곤충(1705)의 분류를 집필하였고,. 분류학(taxonomy)의 아버지가 된 린네는 식물을 관찰하고, 분류학상의 문제에 대해 연구하면서 많은 책을 서술하였다. 린네의 이론을 기초로 한 생물분류학(biosystematics)이 성립되면서 린네 당시에 약 2만여 종이 기록되었고, 현재까지 약 140만 종이 학명을 갖고 기재되어있다.
- ↑ 뷔퐁은 진화 사상의 발달 역사에서 중요한 위치를 차지한다. 그의 연구 결과는 드 라마르크(de Lamarck)와 다윈의 진화론에 커다란 영향을 주었다. 그는 최초로 통일된 진화론을 제시하였고 ‘진화’를 동물의 특성에 대한 환경적 스트레스의 결과라고 보았다. 즉 어떤 기관을 보다 자주 그리고 열심히 사용하면, 그 기관이 좀 더 복잡해지고 효율적으로 변하기 때문에 동물이 그 환경에 적응하게 된다는 것이다. 이른 바 용불용설로 불리는 이론이다. 라마르크는 이처럼 획득한 형질이 자손에게 전달되어, 좀 더 발달하고 완벽하게 될 수 있다고 믿었다. 그러나 진화론을 확립한 사람은 영국의 박물학자인 다윈이었다.
- ↑ 다윈은 폰 훔볼트(Alexander von Humboldt)의 생물지리학적 접근법과 찰스 라이엘(Charles Lyell)의 지질학적 원리인 동일과정설(同一過程說), 그리고 맬서스(T.R. Malthus)의 인구의 성장에 관한 연구결과를 종합하였다. 그리고 자신의 광범위한 연구 성과와 자연 관찰의 경험들을 보태서 ‘자연선택’에 의한 진화 이론을 확립하였다. 비슷한 사유 과정과 경험을 통해서 월리스(A. R. Wallace)도 독립적으로 똑같은 결론에 도달하였다. 이후, 다윈의 진화론은 과학계에 빠르게 퍼져서, 빠르게 성장하는 생물 과학의 중심적 원리가 되었다.
- ↑ 가령 우생학이라든가 인종차별이라든가... 물론 진화론과 우생학은 아무 상관없다. 사람들이 멋도 모르고 끌어다 쓴 거다...
- ↑ 극단적으로 생물체는 유전자의 조종을 받는 꼭두각시에 불과하다...라는 의견도 있다. 어찌 보면 맞는 말이지만, 단순히 분자수준의 미시적인 현상에 대해 의도를 가정하는 것은 옳지 않다.
- ↑ 유전자 지도 위에서 연속된 두 개의 유전자 사이의 상대적인 거리를 나타내는 단위.
- ↑ 근데 노벨생리의학상이 아니라 노벨 화학상을 2번 수상했다.