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찰스다윈 진화를 말하다

제목: 수십 억년 역사의 흐름 속의 나‘찰스 다윈 진화를 말하다’현대 과학 기술의 발달로 생물학을 전공하지 않는 그 누구도 ‘생물은 진화를 한다.’ 라는 말에 동의하지 않는 사람은 없을 것이다. 그렇다고 진화의 개념을 완전히 이해한다는 것은 아니다. 실질적으로 우주 역사의 흐름 속에서 진화란 오랜 세월에걸쳐 변화되고 누적된 유전자들이 오늘 날의 표현형적 형태로 나타나는 것이 현존하는 종이라 불리는 생물들이다. 그 흐름 속에 반해, 인간이란 그 시간 속의 극히 일부분에 불과하며 진화를 목격하기에는 너무 짧은 시간이다. 하지만 그것을 직접 볼 수 없다고 해서 예부터 우리의 인류나 다른 생물들의 진화를 알 수 없는 것은 아니다. 그 진화의 장을 열어준 사람이 바로 찰스 다윈이라 할 수 있다.흔히, 특정 분야의 최고 권위자를 아버지 또는 어머니란 호칭을 붙이면서 인정해주는 데 진화의 아버지라고 한다면 다윈을 손꼽을 수 있지 않을까. 영국의 박물학자인 찰스 다윈은 자연선택을 통한 생물의 변화로 진화를 주장했다. 당시 종교적, 사회적 배경으로서는 큰 파장이 아닐 수 없었다. 복수적이고 창조론에 입각한 사람들에게 다윈은 비글호의 여행과 여러 실험적 증명을 통해 생물학을 발전시켰다. 흔히들 다윈은 생물의 진화적 측면에 있어 위대한 공헌을 했기 때문에 다른 분야에 있어서는 잘 모를지 모르지만 동물 심리학, 고생물학, 분자생물학, 유전학 등 현재 생물학의 다양한 분야에 기초의 틀을 확립할 만큼 생물학에 있어서 위대한 사람이었다. 그가 주장한 자연선택설 이론은 특정 생물들이 처해 있는 상황이나 환경에 적응을 하여 살아남는 종들만 세대를 이어가고, 그렇지 못한 종들은 멸종한다는 것이다. 이는 진화를 바라보는 시각을 단순히 생물적 종 내에서만 바라보지 않고 환경적 영향을 함께 고려한 것이다. 가령 한국 사람들을 예를 들 때, 우리의 조상들을 보면 평균 신장이 크지 않고 팔다리가 짧고 몸통이 큰 편이었지만, 근대부터 서양 문화의 유입으로 식생활과 여러 환경적 조건이 서양식으로 변하면서 그에 따른 우리들의 체형도 점점 서구화되었다. 물론 이것이 진화라고 말할 순 없지만 후세대에 어느 선택압이 작용해 그 체형이 선택된다면 그때는 비로소 진화라고 말할 수 있을 것이다. 그렇다고 진화를 단순히 외형적이거나 형태학적으로만 말하는 것은 아니다. 지금의 우리는 조류독감, 신종플루 등 많은 병원성 균들과 싸우고 있다. 마찬가지로,우리 조상들도 바이러스나 다양한 병원성 균들과 치열하게 싸워가며 후손들을 퍼뜨리려 했을 것이고, 균 또한 자신들의 번식을 위해 우리의 조상들을 감염시키고, 죽지 않도록 유전자를 변형시키는 일들을 되풀이했을 것이다. 그 균에 면역성을 가진 사람은 건강하게 회복하여 자손을 낳았을 것이고, 반면 면역성을 가지지 못한 사람은 죽게 되어 그의 자손은 없었을 것이다. 이 측면에서 볼 때, 시대를 따라 내려오면서 조상들이 병원성균들과 싸워가며 그 균들에 저항성 있는 유전자들이 생기고 발달하게 되었고 이를 지금의 우리가 물려받은 것이다. 즉, 우리 몸속의 유전자들도 바이러스라는 환경 하에서 적응을 하고 생존해온 것이라 볼 수 있다. 이것을 요약하면 생물은 환경에 따라 변이하고 그것을 후손들에게 유전시킴을 알 수 있다. 하지만 여기서의 변이는 환경에 적응을 의미할 뿐, 목적 의식이 있는 것은 아니다. 물론 종들의 서식지나 먹이나 환경에 제한이 있을 경우 생존을 위한 목적으로 경쟁을 하고 거기서 이기는 종이 자손을 퍼뜨리기 위한 목적은 있을지 모르지만, 진화의 역사에서 볼 때 특정 환경이 특정한 형태나 유전자를 가진 생물을 원한 것은 아니다. 단지 그 환경에서 적응한 생물을 선택한 것일 뿐이다. 만약 선택압에 목적 의식이 있었다면 과연 종의 다양성이 존재했을까? 오로지 완벽한 한 종만을 향해 생물들이 진화했다면 지금같은 형형색색의 생물들을 보지 못할 것이다. 게다가, 종 간에서 뿐만 아니라 종 내에서도 진화적 목적 의식이 있다면 모든 인간들은 한 표현형만 가지고 모두가 개성을 잃고 존재 자체가 무너지지 않을까 생각한다. 다윈이 자연선택설을 주장하던 당시의 상황을 볼 때, 완벽한 종은 아마도 신이나 조물주일 것이다. 그리고 하등한 지구 생물체들은 신을 바라보고 그를 따라가려고 한다. 종교적 사상이 인간을 지배하던 시대에 과학이 발달하기란, 그리고 그 이론을 주장하기란 반혁명적과도 같은 일이었는데 다윈이 이 모든 것을 뒤엎었다. 물론 다윈이 그렇게 되기까지는 많은 사람들의 영향과 도움이 있었지만 말이다. 그로 인해 종은 신이란 완벽한 존재를 따라 가는 것이 아니라 종간 다양성 속에 경쟁이란 선택압을 통해 생존해나가는 것이고 이 경쟁에서 이기기 위해 변이하고 더 복잡성을 지닌다는 것을 알게 되었다. 다시 말해서, 진화의 목표가 있다면, 이는 완벽한 종을 만들어내는 것이기 보다는 종의 다양성을 늘리는 것이다. 아무리 완벽한 생물이라도 변화하는 다양한 환경에 속에서 적응하고 생존하는 데는 무리가 있다. 결국, 그 완벽한 생물을 따른 진화는 멸종을 초래할 것이다. 그래서 한 조상으로부터 계속해서 변해온 진화보다는 가치지기를 통한 조상으로부터 새로운 형질을 얻은 종들이 더 복잡성과 다양성을 가지고 변화하는 환경에 더 잘 적응을 한 것이라 생각한다.다양한 생물들이 존재하고 생활하는 생태계를 흔히들 약육 강식의 세계라고 한다. 서로 경쟁을 해서 살아남고 자손을 낳기 위해서. 하지만 그 동물 혹은 식물들에게 있어 그것을 가르쳐준 존재는 없다. 그저 자연의 섭리에 따라서, 본능에 따라서, 그들이 존재하기 전부터 이미 누군가가 정해놓은 법칙처럼 행할 뿐이다. 그들에게 진화의 개념이란 없다. 마찬가지로 현대의 바쁜 일상을 살고 있는 나에게도 이런 법칙이 적용될 것이다. 병에 걸리면 살기위해 치료를 받고 굶지 않기 위해서 먹는다. 어떻게 보면, 행동 하나하나가 결국에는 생존과 연관되어 있다. 하지만 그들이나 나나 살기위한 맹목적인 목표만 있을 뿐 진화적인 측면에서 생각하지는 않는다. 개구리는 헤엄을 잘 치기 위해서 물갈퀴가 있고, 토끼는 포식자가 다가오는 소리를 잘 듣기 위해서 큰 귀를 가지고 있다. 하지만 이것들은 그들이 원해서 그런 것도 아니고 조물주가 그렇게 만든 것도 아니다. 이런 복잡한 메카니즘은 우리도 모르는 체로 존재하고 각각의 생물마다 독자적인 방식으로 생존 전략들을 발전시켜 왔다. 창조주와 같은 역할을 하는 자연 선택이 여러 생존 전략 중에서 그저 현재의 환경에 더 적합한 특성을 가진 종을 살아남게 한 것이다.

독후감/창작| 2010.06.03| 1페이지| 1,500원| 조회(153)

독후감, 생물, 다윈, 진화

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Gram-staining / Negative-staining

1. Subject: Gram-staining / Negative-staining2. Object: Staining 법을 알아보고, 이를 통해 다양한 microorganism을 관찰, 구별해 본다.3. Introduction(1)현미경①원리 : 육안으로 관찰이 불가능한 미세한 물질을 광학 렌즈와 빛을 이용하여 표본을 확 대하여 볼 수 있는 장치②종류*광학 현미경(Brightfield microscope)-2개의 lens system(접안렌즈, 대물렌즈)를 가지고 있다.-명암 조절이 가능하다.-살아있는 세포는 보기 힘들다.-광원으로 가시광선을 이용한다.㈀암시야 현미경(Darkfield microscope)-외부가 검게 보이고 cell이 하얗게 보인다.-살아있는 세포를 관찰하기에 좋다.㈁위상차 현미경(Phase-contrast microscope)-명암이나 빛깔의 차이가 아닌 굴절률의 차이를 이용-살아있는 세포나 투명한 물체 관찰㈂형광 현미경(Flourscent microscope)-파장이 짧은 자외선을 시료에 비추면 형광을 내는 원리를 이용-시료에 형광물질(색소)를 처리한 후 관찰하는 방법으로 면역검사에 많이 이용㈃간섭현미경(Interfference microscope)-물체가 빛을 지연시키는 현상을 이용-표본을 투과한 물체광에 광원에서 분리된 간섭광을 겹치게 하여 광파장에 대한 간섭현 상으로 투명한 표본에서도 그 구조가 뚜렷이 나타나게 하는 원리를 이용㈄편광 현미경(Polarizing microscope)-두 개의 편광프리즘을 이용-편광프리즘을 이용하여 특정한 파장만 통과시키는 두 필터가 광선 경로에로 90도 각도 로 앞뒤로 나란히 있을 때 어떤 빛도 투과되지 않는 원리이용*전자 현미경(Electron microscope)-유리렌즈 대신에 자계렌즈(마그네틱 렌즈)를 이용-광원은 가시광선 대신 파장이 짧은 전자를 이용-컬러상이 아닌 흑백상 관찰됨③구조*Stage(재물대)-Sample을 올려 놓은 장치로서 고정식과 이동식이 있다.-이동식의 경우 slide의 X축 en Lamp이다.-발생파장의 다양성 또는 빛의 intensity의 요구에 따라 Hg Lamp 또는 Xe Lamp등이 사용된다.*Condenser(집광기)-condenser의 조리개가 하는 가장 큰 역할은 콘덴서의 Numerical Aperture를 변화 시 키는 것이다.*Eyepieces-통상의 경우 10배 eyepieces가 표준으로 사용된다.-eyepiece의 배율은 사람의 눈이 충분히 적응해서 선명한 상을 만들 수 있는 근접거리 (명시거리) 250mm를 eyepiece lens의 초점거리로 나누어서 표시하게 된다.④용어*Magnicification(배율)-현미경의 확대능력으로 대물렌즈의 단독배율과 접안렌즈의 단독 배율의 곱*Resolution(분해능)-관찰하는 시료의 구조를 자세히 볼 수 있는 능력으로 해상력이라고도 함-보통 대물렌즈의 성능에 의하여 결정됨-해상력은 그것으로 식별되는 두 점의 최소러기 D로 표시되며조명광의 파장을 λ, 대물렌즈의 개구수를 a라고 하면 d=λ/a로 주어짐-즉, 파장이 짧은 빛으로 조명할수록, 또한 개구수가 큰 대물렌즈 일수록 해상력은 좋아 진다.-Immersion oil은 대물렌즈로 들어오는 빛의 양을 늘려준다.*Refractive index(굴절률)*Illumination(광원)(2)Staining방법①종류*Simple staining(단일 염색)-한 가지 종류의 dye를 사용하는 방법-세균의 형태, 크기, 배열 분포등을 관찰하기 위해 사용-Methylene blue나 crystal violet등의 염기성 염료를 주료 사용하는데 이것들은 ribosome이 많은 부분인 원형질을 염색-Methylene blue는 동?식물세포, protozoa의 관찰에도 이용되며 세균내의 이질염색입자 관찰에도 사용된다.*Negative staining(세균의 캡슐염색)-많은 세균들은 capsule과 slime layer를 형성하여 세포벽 외부가 젤라틴성 물질로 둘 러 싸여 있다.-Negative staining는 관찰하고자 하는 구조물을 제외양을 변화시키지 않고 관찰할 수 있는 장점이 있다.*Spore staining(아포 염색)-Spore는 지방산이 많아서 보통의 염색법으로 염색되지 않으나 항산성이 있다는 특징을 이 용한다.-Spore의 위치에 따라 중앙성, 편재성, 단재성 아포를 형성하며 아포의 형태와 위치는 균의 종류에 따라 다르다.-spore는 무염색상태에서는 광선을 강하게 굴절시키고 simple stain에서는 염색이 잘 되지 않으므로, spore staining을 하여 불침투 아포막에 염색액의 침투를 높이기 위해 가온염색 을 한다.-아포를 가온염색하면 색소가 아포에 침투되고 균체에 비하여 alcohol등 탈색제에도 어느 정도 내성이 있어 탈색이 잘 되지 않는다. 그러므로 탈색된 영양세포에 대조염색하여 관찰 할 수 있다.-가장 많이 쓰이는 endospore staining은 Schaeffer-Fulton endospore stain이다.*Gram staining-세균학에서 가장 많이 사용되는 염색법으로 positive균과 negative균을 구별하는 염색법이 기 때문에 Differential stain이라고 한다.-Gram염색결과 자주색으로 염색되는 세균은 gram positive이고 분홍색으로 염색되는 세균은 gram negative이다.-서로 다르게 염색되는 이유는 근본적으로 세포벽의 구조가 다르기 때문이다.-Gram positive균의 세포벽은 여러 층의 peptidoglycan layer가 두껍게 감싸고 있는데 세포 벽의 약 80~90%가 peptidoglycan layer다.-Gram negative균의 세포벽은 peptidoglycan layer가 매우 얇으며, 이층 외부에는 phospolipid, lipopolysaccharide, lipoprotein 등으로 구성된 외막이 감싸고 있는 형태로 이 루어져 있다. 세포벽의 10~20%만이 peptidoglycan이다.*Gram staining의 4단계-제 1단계 (CV염색)염기성 색소인 crystal violet으로 염색하면 p 처리하면 착색된 CV-1 복합물이 용해된다. 이 때 gram positive균과 negative균은 서로 다른 반응을 보인다. gram positive균인 경우에는 CV-1 complex가 세포내에 그대로 남아있지만, gram negative균은 탈색된다. 따라서 탈색 단계가 지나면 gram negative균은 자주색이지만 gram negative균은 백색으로 보인다.-제 4단계(대조염색)분홍색의 염기성 색소인 safranin으로 대비 염색을 하면 백색으로 탈색되었던 gram negative 균은 분홍색으로 염색되고, positive균은 영향을 받지 않고 그대로 자주색으로 보인다.*Gram positive균과 negative균의 염색차이 요인->Positive균의 경우에는 탈색제로 사용되는 alcohol이 여러 층의 peptidoglycan을 탈수시켜 분 자간의 공간을 좁히기 때문에 CV-1 complex가 세포 밖으로 빠져 나오지 못하기 때문에 자주 색이 그대로 남게 되는 것이고, negative 균의 경우에는 대부분 인지질로 구성된 외막과 세포 막이 alcoho에 쉽게 용해되며, 한 겹의 얇은 peptidoglycan layer는 CV-1 complex를 막기 곤란하기 때문에 쉽게 탈색된다.*항생제-peniciliin peptidoglycan 형성 억제-lysozyme*주의사항-처음 세포를 고정할 때 지나치게 강한 열처리를 하거나, alcohol로 탈색되는 것을 지나치게 오 래하거나, 세척을 너무 강하게 하면 gram positive균과 CV-1 complex를 상실하여 gram negative균으로 보일 수도 있다.-24시간 이상 배양된 세균 세포, 즉 대수기가 아니라 정상기나 사멸기의 상태에 있는 오래된 세 균은 gram positive균이 negative균처럼 염색될 수 있다.-gram positive균에도 CV-1 complex를 세포내에 가두는 능력에 차이가 있기 때문에 이를 쉽 게 잃어버리는 gram positive균은 negative균으로 염ss linking되어 peptidoglycan이 mesh-like structure구조를 갖게 해준다.-G+균은 90%내외의, G-는 10%내외의 peptidoglycan을 가지고 있다.-모든 bacteria는 Tetra peptide crosslinking이 있다.-tetra peptide crosslinking에는 L-Ala, D-Glu, D-Ala가 있다.-tetra peptide의 DAP는 모든 G-균과 몇몇의 G-균에서 관찰되지만 eukaryotes나 Archaea에 서는 절대 관찰되지 않는다.-tetra peptide의 L-Lys는 G+bacteria에서만 발견된다.*Dye-보통 benzene ring+ chromophore+ Auxochrome로 이뤄져 있다.-Benzeng ring+ chromophore를 chromogen이라 부르며 이는 색을 띠게 하는 compound이다.-Auxochrome은 염색하고자 하는 물질에 더욱 더 잘 결합하게 해준다.-acidic dye: (-)charge를 띠기 때문에 (+)charge를 띠는 것과 잘 결합한다.-basic dye: (+)charge를 띠고 때문에 (-)charge를 띠는 핵산이나 cell wall과 같은 것에 잘 결합4. Materialsno labeled microorganisms, alcohol lamp, loop, slide glass, cover glass, crystal violet, iodine, EtOH, safranin, india ink, 시험관, 스포이드, 광학현미경5. Methods①alcohol lamp에 loop를 가열하고 1번 시료를 채취해 slide glass에 적당히 도말한다.②crystal violet을 한 두방울을 도말된 옆쪽에 떨어뜨려 흘러내리게 하여 염색시킨다.③backwashing을 실시한다.④iodine을 떨어뜨려 CV-1 complex를 만든다.⑤backwashing을 실시한다.⑥적당량의 alcohol을 떨어뜨려 탈색을 실시한다.⑦safranin으로 최x100

자연과학| 2010.05.30| 6페이지| 1,000원| 조회(285)

현미경, 미생물학, Gram-staining, spore staining, 현미..

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Ubiquity of Bacteria (omni-test, pure culure) 평가A+최고예요

1. Subject : Ubiquity of Bacteria (omni-test, pure culure)2. Object : Microorganism의 culture방법들을 이해하고 직접 해본다.3. Introduction*Microorganism크기 0.4um->50umDomain(living)-Bacteria 작고 배양이 가능-Archaea(고세균) 극한 환경에서 생존-Eukarya Eukaryote(Algae, protozoa, fungi)Non-living infectious agent->virus, viroid, prion(광우병 일으키는 단백질. 유전 물질은 존재 안 한다.)*명명법속명(genus)+종명(species) ex)Escherichia coli -> E.coli*Pure culture자연계에는 미생물들이 mixed population으로 존재하는 데 여기서 single species를 분류해 내는 것을 말한다.AA B C D E->1. Sterile (멸균)2. Asceptic technic (무균조작기술)*Media(pl. medium)배지는 liquid와 solid 형태 존재. liquid에 solidifying agent(agar, gelatin, 감자 전분)을 넣어주면 solid 형태가 된다. 이 때 solid는 상온(RT)에서 액체가 되면 안 되고, 세균이 생장에 이용해서도 안 된다. 또한 배지의 성분이 미생물의 성장을 저해해서도 안 된다.-배지를 만들 때1)수분 water-D.W2)carbon sourceEnergyCarbonphotoautotrophSolar energyCO₂photoheterotrophSolar energyorganic compoundchemoautotrophinorganic compound(H₂, NH₃, H₂S....)CO₂chemoheterotrophorganic compound(glucose, amino acid...)organic compound+mineral, vitamin, growth factor+pH, O₂, 온도*Sterilization(멸균)1)Heat -Dry-Wet(steam, autoclave-고온, 고압/121도 15psicm 15~30min)2)Filtration - pore size에 따라, solution에 많이 사용3)chemical - Ethylene oxide, b-propiolactone4)Radiation - UV*The Growth cycle1)Lag phase : 접종균이 새로운 환경에 적응하는 시기. 대사가 왕성한 균은 유도기가 짧고 노후된 균은 유도기가 길다.2)Exponential phase : 세포의 수가 2의 지수적으로 증가하는 시기로 미생물 세포의 증식이 활발하다. 생장률은 배지의 성분, 구비된 조건, 미생물의 종류에 따라 달라진다.3)Stationary phase : 영양분의 고갈, 대사산물의 축적 시기. 신생되는 세포의 수와 사멸 되는 세포의 수가 같아서 전체적인 미생물의 수가 변동이 없는 시기.4)Death phase : 사멸 세포수의 증가로 생존 미생물의 수가 감소하는 시기로 미생물의 종류에 따라 사멸기의 기간이 다르다. 생균수는 급격히 감소하고 현탁도는 서서히 감소한다.* 미생물들이 하는 일?-identify new disease, Treatment, cure and prevention-In plant roots, these bacteria convert atmospheric nitrogen into fixed nitrogen androle in the cycling of important nutrients icarbon, nitrogen, sulfur-Dairy products include cheese, yogurt, buttermilk, baked goods, alcoholic beverages etc...-consume spilled oil, solvents, pesticides, other environmentally toxic pollutants4. Materials & Methods-MaterialsPetri dish, Alcohol lamp, 루프(또는 백금), Media(liquid, solid)-Methods①배지가 담겨있는 Petri dish에 labeling을 한다②Petri dish의 media에 실험을 해보고자 하는 대상을 찍는다.③적당한 시간 배양 후 관찰한다.①배양하고자 하는 미생물을 flaming한 루프에 찍는다.*이 때 flmaing한 루프는 뜨거우므로 배지에 찍어 식힌 후 사용한다.②루프를 그림과 같이 돌려가면서 streaking 한다.③적당한 시간 배양 후 관찰한다.5. ResultsFig1. Streaking Fig2. Omni-test6. Discussion-먼저 Fig1.은 우리가 키우고자 하는 미생물을 pure culture하기 위해 streaking을 한 것인데 결과 사진을 보면 steaking이 잘 안되었음을 알 수 있다. 처음 streaking한 부분에서는 colony가 떡지게 나오는 것으로 봐서 liquid media에서 cell을 따낼 때와 incubation하는 과정에서는 문제가 없는 것으로 생각된다. 하지만 처음한 부분의 끝에서 이어 2번째로 할 때에는 colony가 적게 뜨면서 중간부분에서 끊겨 버렸다. 원인을 생각해 봤을 때 아마도 2번째 steaking을 하는 과정에서 루프를 flaming하고 제대로 식히지 않아서 미생물들이 열을 견디지 못해 거의 다 죽고 남은 미생물들만 첫 부분에서 자라난 것으로 보인다. 이 때 생존한 미생물들의 양이 너무 적어서 다음 streaking으로 이어질만큼 충분한 수가 존재하지 못하는 것으로 생각된다.-Fig2.를 살펴 보도록 하자. Fig2.는 omni-test를 한 것인데, plate를 반으로 나누어 한쪽에는 엄지손가락을, 다른 한 쪽은 샤프의 뒷부분을 찍어 보았다. 먼저 엄지손가락의 결과를 보면, 손가락의 면적으로 넓은 범위에서 많은 미생물들이 자라날 것이라 생각했는데 의외로 몇 개의 눈에 띄는 colony만을 관찰할 수 있었다. 어쨌든 이것은 나의 엄지손가락에 미생물들이 존재한다는 것을 가리킨다. 이것이 한 species인지 아닌지는 알 수가 없으나 그 존재만큼은 확실하게 알 수 있었다. 예상과 달리 colony가 적게 뜬 것을 생각해봤을 때, 나의 손과 media는 다소 환경에 차이가 클 것이다. 그 말은 즉, 내 손가락에 존재하며 살아가는 미생물들이 media에서 100% 모두 colony를 생성 못했을 수도 있다는 이야기다.

자연과학| 2010.05.30| 4페이지| 1,000원| 조회(556)

미생물, 미생물학, omni test, Pure culture, 접종균

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