EBS 위대한 수업(당신이 몰랐던 진화론)제1강~5강 요약 정리

위대한 수업 세 번째 강연 '당신이 몰랐던 진화론'

 

옥스퍼드대학교 명예교수 리처드 도킨스

<이기적 유전자>(1976)의 저자

니에런버그 공익과학성(2009), 루이스 토머스 과학저술상(2006)

국제코스모스상(1997), 왕립학회 마이클 페러데이상(1990)

 

 

제1강 생명은 왜 복잡한가?

 

 

 ■ 생명체가 복잡한 이유

 

   1. 생존을 위한 끊임없는 경쟁

         

   2. 짝짓기를 위한 동족 간의 경쟁

 

 

  ※ 생명체의 존재 이유 : 유전자를 후대에 물려주는 것

 

    ·  세균조차도 그 속을 들여다보면 매우 복잡함 : 단일 세포 유기체 박테리아

    ·  단세포에서 다세포로 진화 : 생명체가 다양하고 복잡해지는 계기

    ·  다세포 생물 : 수백만 년의 진화를 거쳐 온 최종산물

                        → 진화적 군비 경쟁(포식자/피식자, 기생충/숙주)

 

 

     ♣ 복잡성 : 생물과 무생물을 구분하는 기준 중 하나

 

 

  ※ 색을 바꾸는 이유 : 생존과 번식

     

    - 두족류 동물 : 연체동물 가운데 다리가 머리에 달린 동물(오징어, 문어, 낙지)

                      피부색이 변하는 특징이 있음(텔레비전 화면의 화소 같은 구조)

      · 오징어 색 : 빨강, 노랑, 갈색

 

    - 색의 필요성

      1. 위장과 경고

         말벌 : 노랗고 검은 얼룩무늬 (경고의 의미)

      2. 구애

         화려한 동물의 색 : 선전 도구이자 경고  

   

 

※ 생명의 복잡성과 다양성을 설명한 다윈의 자연선택설

 

  - 생명 기원에 대한 질문들

    생명체는 왜 이렇게 복잡할까?  / 지구 상에는 왜 이렇게 많은 동물들이 존재할까?

 

  - 다윈의 자연선택설의 탄생 배경

     · 경제학자 토마스 맬서스의 인구론이 단서가 되었다.

      : 인구는 기하급수적으로 증가하고 식량은 산술급수적으로 증가한다

         → 인구 과잉이 경쟁으로 이어져 개체군이 진화하게 된다.

    · 엘프리도 월리스도 독자적으로 발견

    · 1858년 런던의 린네 협회 : '자연선택에 의한 진화론' 발표(윌리스, 다윈 모두)

    · 논문 발표 1년 후 종의 기원 출판

    · 19세기 중반까지도 아무도 진화론의 이론을 증명한 사람은 없었다

      : 단순한 이론으로는 설명하기 어려운 생명의 복잡성(신만이 가능하다고 생각)

 

 

 

제2강 우리 몸에 설계자가 있을까?

 

 

■ DNA의 설계 방식

   - 하향식 설계 방식 : 설계자의 설계도에 의해 구조물이 만들어지는 방식(가우디의 건축물)

                            설계도의 본질 : 청사진에 의해 되돌릴 수 있다

   - 상향식 설계방식 : 작은 규칙에 의해 구조물이 만들어지는 방식(흰개미의 집, 찌르레기 떼의 군무)

                             작고 부분적인 규칙을 따름

                                → 생명체(발달하는 모든 세포)도 이와 같은 방식으로 만들어짐

                             DNA는 되돌릴 수 없다 : 해야 할 일을 순서대로 적은 레시피나 프로그램과 비슷

 

  ※ 세포 발생 : 찌르레기 떼와 비슷하게 작용하지만 훨씬 더 복잡하다. 각 세포는 DNA에 영향을 받음   

 

   - 조지 오스터의 프로그램

    1. 세포 하나의 행동을 복제

    2. 수백 개의 세포 생성

    3. 상호작용과 행동방식 관찰

       → 세포는 배아 발달 과정에서 동일한 규칙을 반복하며 분열/증식

 

 

 ※ 세포 분열의 과정

   포배 : 거듭된 세포 분열 후 안쪽에서 빈 공간이 생기는 시기

   함입 : 세포벽 일부가 안으로 들어가 새로운 세포층 형성

   낭배 : 함입 이후 배아의 내부에 주름 형성

   낭배 이후 세포분열을 통해 신경관 형성

     → 배아 발달 과정에도 상향식 설계 적용

 

※ DNA는 세포의 행동 결정 / 단백질 합성 과정 프로그래밍   신체의 각 부위마다 다르게 발현   아미노산 체인이 단백질을 이룸 : 3차원적 단백질 형성                                          → 촉매의 특성을 결정 : 효소(촉매)                                                                         효소는 세포마다 다른 반응을 일으킴

 

   ♣ 촉매 : 화학반응에 직접 참여하지는 않지만 물질의 반응 속도를 높여주는 물질

 

- 세포 내 활성화되는 유전자에 따라 어떤 효소를 만들지 결정- 유전자 활성화 → 특정 단백질 형성 → 효소 특성 결정 → 세포 행동 결정- 세포의 행동은 다른 세포와 상호작용하는 방식으로 결정

 

   모든 세포의 행동을 결정하는 것 DNA    : 설계자는 없다. 

 

 

 

제3강 날개의 비밀

 

 

■ 비행의 꿈

 - 왜 인간은 날 수 없을까

  : 무겁고 거대한 인간, 인간이 비행하려면 거대한 날개가 필요(한쪽 날개만 3m 내외)

 - 케찰코아틀루스 :  백악기 시대의 익룡으로 날개 길이 10m 내외(비행이 가능한 가장 큰 동물)

 

-  비행의 조건

   1. 작아야 한다(요정, 파리 등)  → 부피와 무게에 비해 표면적이 크다

   2. 표면적의 증가(여우원숭이, 날다람쥐 등) → 비막으로 바람의 저항을 이용해 활강

   3. 우람한 가슴 근육(닭:용골 돌기) → 날개를 움직이기 위한 근력이 필요

                                                 새가 인간의 몸무게라면 가슴 근육은 인간보다 7~8배 발달

   4. 충분한 근량과 활공법(행글라이더) → 열기류(찬 공기가 뜨거운 공기를 밀어 올려 상승 기류 발생)를 이용  

   5. 추진력(비행기) → 기체를 밀애냄

 

  · 새들이 양력을 얻는 방식 : 작용-반작용, 베르누이의 원리

 

   ♣ 뉴턴의 운동 제3법칙 : 모든 작용에는 반대 방향의 동일한 반작용이 있다. 

   ♣ 베르누이의 원리 : 기체나 액체가 빠르게 흐르면 압력이 내려가고 느리게 흐르면 압력이 올라감

 

     : 프로펠러처럼 날개의 각도를 달리해 양력 생성 → 헬리콥터의 원리

 

  · 곤충의 비행 : 곤충의 날개는 등 쪽 피부가 자라서 딱딱하게 변형된 것

                      진동근 이용

 

  · 날개가 있지만 날지 않는 동물들 : 평흉류 동물(흉골이 평평하고 날개가 퇴화해 날지 못하는 새), 타조

    - 모아새 ; 뉴질랜드에 서식했던 대형 조류, 날개가 완전히 퇴화해 날지 못한다.

    - 도도새 : 모리셔스 섬 정착 후 비행하는 법을 잊은 도도새 → 포식자가 없는 안전한 환경 비행은 비경제적 행위

    - 개미 : 짝짓기를 끝내면 여왕개미는 날개를 뜯어냄

 

 

  

 

제4강 불완전한 설계

 

 

 ■ 지구 상에 많은 종류의 동물들이 존재하는 이유

    - 지구 상의 모든 동식물은 자연선택에 의해 진화

    - 대부분의 돌연변이는 번식에 불리하게 작용, 극소수의 돌연변이만 생전

        → 다윈의 자연선택설

    - 수천 년부터 사용된 기술 : 품종개량

 

    - 잘 살아남기 위한 유전자의 조건       1. 배우자를 잘 유혹한다       2. 자손을 잘 번식한다       3. 자식을 잘 돌본다

 

    - 자연선택에 의한 진화 : 동물들은 생존과 번식에 능숙해짐

 

    - 변화의 원인 = 돌연변이      DNA 복제과정에서 벌어지는 실수 → 유전정보의 변화    - 유전자의 생존은 무작위적으로 정해지지 않는다.

 

 ■ 어떤 돌연변이가 변화에 유리한가

    - 로널드 피셔 : 20세기 다윈주의 선구자

                        '변화가 작으면 작을수록 생명체는 완벽에 가까워진다.'

                          → 아주 작은 변화만이 생존에 유리하게 작용

 

 ■ 불완전한 설계의 의미

    - 진화는 완전히 새로 시작할 수 없다. 이미 존재하는 변이로부터 점진적인 향상이 누적된다.

      · 인간의 폐 : 부레에서 진화

      · 가지미 류의 물고기 : 모랫바닥에 누워서 생활 → 머리 한쪽에 두 눈이 위치하도록 진화

      · 후두신경 : 뇌신경의 일종으로 목소리를 만들어내는 신체기관인 성대의 움직임을 담당

                     후두와 흉부를 거쳐 다시 후두로 역행(되돌이 후두신경) → 인간이 물고기에서 진화한 결과

      · 인간의 망막 : 시세포의 집합체, 척추동물은 망막이 뒤집혀서 장착

                         시세포 → 신경세포 → 망막 뒤 → 뇌 : 맹점을 통해 뇌로 연결되는 신경세포

 

 ■ 진화에서 불완전함과 완전함의 공존이 중요한 이유

    - 진화에는 비용이 발생, 불완전을 피할 수 없다.

    - 서로 다른 압력 사이의 절충

      · 짝짓기에 유리한 수컷의 화려한 색 VS 포식자 회피에 불리

 

 

 

 

 

제5강 과학이라는 마법

 

 

 ■ 초자연적인 것은 왜 현실은 설명할 수 없나

    - 현실 : 존재하는, 존재해 온, 존재할 모든 것

    - 초자연적인 것은 현실을 벗어나 있으므로 설명할 수 없음

    - 마술 또한 물리학 법칙을 벗어나지 않는 선에서만 가능한 기적

 

 ■ 신화는 왜 초자연적인 건가

    - 과학적 사실이 담보될 때 진실은 보편적이다

    - 화물 신앙 : 19세기 말, 남태평양 인근 섬에서 생겨난 컬트계 종교의 한 형태

                    제2차 세계대전 당시 전초기지 역할을 했던 태평양 인근의 섬들

                    군인들이 돌아오길 빌며 생긴 화물 숭배 신화 → 신화의 탄생과 작동방식을 살필 수 있음

    - 신화 : 과거의 시대 상황에 따라 퍼져나간 이야기

 

■ 과학은 현실을 어떻게 설명하나

    - 관찰, 감각기관과 도구의 사용

    - 관찰을 통해 아이디어 검증 ; 과학에서 얻은 아이디어는 수학적 방법으로 추론/검증

    - 실험 : 조작하고 무엇인가를 바꾸는 작업 

 

  ♣ 과학적 방법으로 현실을 설명할 때 필요한 것 : 용기

 

    - 과학은 우주의 기원을 아직 밝혀내지 못함 : 물리학 법칙, 기본 상수의 근원

   

■ 과학에서 용기를 얻는 방법

    - 과학적 사고가 변화시킨 현실 : 삶을 유지 / 질병 극복 /  생활의 편리 / 기대하는 모든 것의 현실화 가능

    - 과학적 사고가 특히 더 중요한 이유 ; 팬데믹

    - 코로나 백신 개발이 특별한 이유 : 어떤 새로운 바이러스에 적용 가능 → 새로운 백신 개발 가능

  

  ♣ mRNA 백신 : 항원을 배양, 주입해 면역반응 유도하지 않고 세포가 직접(면역반응) 항원을 생산하도록 유도

 

    - 과학이 주는 영감 : 세상이 얼마나 아름다운지 알려준다.

      · 분광학 : 뉴턴에 의해 탄생한 학문, 물질에 의해 빛이 흡수 도는 복사되는 스펙트럼을 연구

                   모든 물질은 고유의 스펙트럼이 있다.

    - 다양한 방식으로 과학을 즐기는 것도 중요하다.

    - 과학이야말로 가슴 뛰는 마법이다.

 

 

 

     

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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위대한 수업

 

70원의 기적 EBS에서 전 세계 최고의 지성을 한 자리에 만날 수 있는 프로그램을 기획했다.

 

방송시간 EBS1TV 월~금 23:35~23:55                        EBS2TV 월~금 22:00~22:20(재방)

                        토     09:30~11:00(종합)                            토      22:15~23:45(종합)

                        월~금 15:05~15:25(재방)