생명현상의 과학적인 연구는 무엇인가

생명과학의 연구 대상

1.1생물의 구성 단위가 생명과학의 연구 범위를 결정짓는다

 회색머리의 과일박쥐와 유칼리나무는 서로 영향을 주고받으며 살아간다. 이러한 상호관계는 생태계를 이루는 기본요소이며 생명체의 구성체계 중 가장 높은 단계이다.
생태계에는 일정한 지역의 생물뿐 아니라 생물에 영향을 미치는 공기, 토양, 햇빛과 같은 물리적 환경요소도 포함된다.
생태계는 여러개체군으로 구성된 군집의 집단이며, 개체군은 '살아있는 생명체, 즉 하나하나의 개체가 모인 것'이다
각 개체는 다시 여러 단계로 구성되어 있다.
과일박쥐의 몸은 여러기관계, 즉 순환계, 배설계, 신경계 등으로 구성되며, 각 기관계는 또 여러 기관으로 이루어져 있다.
예를 들어 신경계의 주요 기관은 뇌, 척수 그리고 몸의 각 부분과 척수 사이의 정보를 전달해주는 신경들로 이루어져 있다
그 다음 단계로 계속 내려가 보면 기관은 여러 종류의 조직으로 구성되며, 각 조직은 비슷한 기능을 가지고 있는 세포로 이루어져 있다.
세포는 살아있는 물질의 기본 단위이며 원형질막이 세포를 둘러싸고 있어 세포 외부와 구분된다.
조직은 조직을 구성하고 있는 세포에 의해 고유한 기능을 수행한다.
예를 들면 뇌의 대부분을 차지하는 신경조직은 신경세포로 이루어져 있다.
과일박쥐의 뇌 조직에는 수배간 개의 신경세포가 놀랄 만큼 복잡한 통신망을 형성하고 있어서 박쥐가 나는 동안 근육과 여러 기관을 상호 연결시키는 신호를 보낸다.
생명체를 구성하고 있는 가장 낮은 단계는 분자이다 DNA의 예를 들면, DNA 분자는 개체를 구성하고 있는 분자를 합성할 수 있는 정보를 가지고 있으며 이런한 정보를 유전자라는 형태로 자손에게 전달해준다.
분자는 물질의 가장 작은 입자인 원자들이 모여 이룬 집단이다. 생명체는 분자에서 생태계를 이루기까지 체계적으로 구성되어 있다.
많은 분자가 모여 세포를 이루고 세포는 다시 조직을 이루며 여러종류의 조직이 모여 기관을 이룬다.
대부분의 생물학자들은 특정한 한 단계에서 깊이 있게 연구한다.
예를 들면 과일박쥐가 나는 순간의 자세를 분석하고자 하는 연구자는 개체 수준에 초점을 맞춘다. 그러나 과일박쥐의 나는 자세를 이해하기 위해서는 기관계 수준에서 근육과 뼈의 상호작용을 이해해야 한다.
실제로 생물학적 통찰력은 생물을 이루는 각 체계들이 서로 연결되어 있다는 것을 인식하는 것에서 비롯된다. 생물학은 분자에서 생태계까지 모든 범위를 대상으로 하고 있다 이것을 염두에 두고 생물학자들이 어떻게 연구하는지 살펴보기로 하자.

 

과학적 연구의 과정

 

1.2 과학자는 자연현상을 연구하기 위해 두 가지 접근 방법을 사용한다

 

자연과학이란 말은 라틴어 '알기 위하여'란 뜻을 가진 동사에서 시작되었다.
자연과학은 우리 자신을 비롯하여 우리 주변의 세계에 대한 호기심에서 시작된다. 이러한 인간의 기본적인 지식에 대한 욕구는 두 개의 주요한 과학적 접근법에 의행 충족된다. 즉 과학의 발견과 가설이 그것이다.

 

발견과학

 

과학은 자연현상에 대한 자연발생적인 원인을 탐구한다. 이 기준에 의해 현미경 같은 도구를 직접 혹은 간접적으로 이용하여 관찰하고 측량할 수 있는 구조나 과정을 연구하기 위한 과학의 범위가 결정된다.
다른 사람들이 확시할 수 있는 관찰력에 의존하여 자연의 신비를 벗기고, 과학과 초자연에 대한 믿음을 구별한다. 자연과학은 자비스러움이나 사악함. 천사나 악마, 혹은 신의 전지전능한 힘이 무지개를 만들고 폭풍을 일으키고, 병에 걸리게 하거나 낫게 한다는 믿음, 어느 것에 대해서도 증명도 반증도 할 수 없다.
그러한 설명은 과학의 영역 밖에 있다.
증명할 만한 관찰이나 측량은 발견과학의 자료가 된다.
생물학에서 발견과학은 우리로 하여금 생태계에서 세포와 분자에 이르기까지 각 단계에서 생물을 자세히 설명할 수 있게 한다.
과일박쥐의 해부학적 구조나 행동을 설명하는 것이 발견과학의 한 예이다. 예를 들명 갓 태어난 과일박쥐가 처음 몇주간 어미 박쥐에게 어떻게 매달리는지를 관찰하여 설명한다. 특이한 것은 새끼 박쥐를 밤에 먹이를 찾으러 갈 때 같이 데리고 다닌다는 사실이다.
분자 수준에서 인간 유전체 서열 작업을 예로 들 수 있다 인간유전체연구는 인간 DNA를 아주 세밀하게 자른 후 열거해야 하는 등의 어려운 문제가 있다,
발견과학은 귀납적 추리법에 의해 논리적으로 중요한 결론을 이끌어내게 한다. '모든 생명체는 세포로 되어 있다'와 같은 것이 그 예이다. 귀납법은 지난 2세기에 걸쳐 생물학자들이 현미경을 이용하여 많은 생물에서 세포를 발견한 데서 기초가 만들어졌다.
주의 깊은 관찰과 귀납적 결론 등은 자연을 이해하는데 주요한 기본을 이룬다.

가설-유도과학

 

과학적 사실을 발견하고 관찰하면 의문이 생기고 그 의문을 풀려고 하는 강한 의욕이 생기게 된다. 그러한 의문점을 해결하기 위해서 '과학적 방법'을 사용한다. 과학적 방법은 단계적으로 이루어지며 대부분 현대과학에서 이용되는 방법은 가설-연역적 추리 혹은 단순히 가설-유도과학이라고 한다.
가설은 어떤한 질문을 기초 지식에 근거하며 답한 것이라고 할 수 있다. 예를 들면 잘 눈여겨보면 과알박쥐가 그들의 서식처에서 강을 따라가면서 먹이를 구하는 것을 발견할 수 있다.
이미 알려진 박쥐의 야행성에 기초하여 과일박쥐가 강을 비행 항로의 방향으로 이용하고 있다는 합리적인 가설을 이끌어낼 수 있다
연역적 추론은 가설을 검증할 연역적 논리를 이용한다. 이는 관찰을 통하여 결론에 도달하는 귀납적 추론과는 대조적으로 추론이 반대 방향으로 진행되어 일반 개념에서 특정 개념에 이르게 된다.
전제한 사실에서 기대될 수 있는 특정 결과를 추론하여 얻어낸다. 만약 모든 유기체가 세포로 되어 있다면, 또 사람이 유기체라면, 사람은 세포로 이루어져 있다는 추론(연역적 추론)이 가능하다. 이 연역적 추론은 사람의 조직을 현미경으로 관찰함으로써 검증할 수 있다.