생명체의 공통적인 특성으로써 우리는 생식과 대사, 반응의 세 가지 정도를 이야기했고,
형태적으로 모든 생명체는 세포로 이루어졌으며, 세포의 특성에 따라 원핵생물과 진핵생물로 분류할 수 있다고 이야기했습니다.
생명체를 이해하기 위하여, 과학의 다른 영역에서 그러했듯이 우리는 눈에 보이는 것보다 더 아래로 내려갈 필요가 있습니다. 보이는 복합적 시스템이 더 낮은 단계의 시스템들이 모여서 생긴 것이라면, 현재 보는 복합적 시스템을 더 잘 이해하기 위하여 그 구성이 되는 시스템들을 이해하는 것이 필요합니다. 이러한 환원주의적 접근은 과학의 주요 방법론이기도 하며, 화원주의적으로 설명하기 힘든 창발적 현상(더 복합적인 시스템이 되면서 새롭게 나타나는 현상)도 우리는 놓칠 수 없습니다. 이러한 관점을 유지하면서 우리는 분자적 수준에서 생명체를 들여다 봅니다.
생명체를 이루는 주요 분자들은 단백질, 지질, 탄수화물 그리고 DNA와 RNA와 같이 유전형질에 관여하고 단백질을 합성하는 생체분자, 대사에 필요한 에너지를 생산하는 ATP 등의 분자들이 있습니다. 이들 생체분자들은 주기율표의 4족에 속하는 탄소(C)를 뼈대로 하여 구성되어 있습니다. 4족의 원소들은 결합할 수 있는 여지가 가장 크기 때문에 다양한 분자구조를 만들 수 있고 이렇게 함으로써 생체에 필요한 다양한 생체분자들을 구성할 수 있습니다. 규소(Si 실리콘)역시 4족 원소로써 다양한 결합이 가능하지만, 규소를 중심으로 한 분자는 고체상태가 대부분이라서 생체분자가 아니라 주로 지각에서 발견되며 지각을 이루는 광물의 90 % 이상이 바로 규소를 기반으로 하고 있습니다.
유전학은 멘델의 숨은 노력이 1900년에 재발견되면서 시작되었습니다. 형질을 유전하는 물질에 대한 멘델의 가설은 토머스 모건에 의한 염색체 이론을 거쳐 유전물질의 정체는 DNA 라는 연구에 이어 1953년 왓슨과 크릭이 DNA 구조를 해독하면서 분자생물학이 떠오르기 시작했습니다. 이 시기를 가히 생물학의 혁명이라고 부를 수 있을 정도로, 이제 생물에 대한 연구는 분자수준에서 많이 이루어지고 있습니다.
유전자(Gene)는 DNA 상에 천 개~백만 개 정도의 염기쌍으로 이루어져 하나의 단백질에 대응합니다. 이러한 유전자들이 사람의 경우에 약 2만 천여 개 정도 있으며, 유전자 전체의 합집합을 게놈 혹은 유전체(Genome)이라고 합니다. 어미 -ome는 전체 혹은 총합을 나타내며, 단백질 전체의 집합을 단백체(Proteome)라고 하며 신경세포 전체를 커넥톰(Connectome)이라고 부릅니다. 신경세포는 연결이 중요하기 때문에 그렇게 이름이 제안되었습니다. 슬라이드의 표에서 보는 것처럼 인간의 유전체는 다른 생물과 독보적으로 다르다고 할 수 없습니다. 사람보다 유전자가 많은 생물들도 여럿 있으며, 코끼리와 같이 사람보다 신경세포가 많은 대형동물도 있습니다. 그러나 사람은 신경세포의 접합인 시냅스가 다른 어느 동물보다 많습니다. 즉 뇌의 지도가 다른 동물보다 훨씬 복잡하다는 생리적 특징을 갖고 있으며, 이것이 사람의 생리적 특성이 아닐까 생각됩니다. 어떤 연구자들은 시냅스가 바로 정신이라고 주장하기도 합니다.
분자 수준에서 생명의 이해, 주요 생체분자들과 유전에 대한 기본적인 내용들이 소개됩니다.