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크기의 과학: 왜 모든 생명체의 크기는 서로 다를까   

존 타일러 보너 :  Why Size Matters

1장 머리말
    왜 ‘크기’인가? / 크기가 결정하는 요소들
2장 크기에 대한 인류의 생각
    보이지 않는 세상에 대한 연구 / 크기에 대한 인류의 관심 / 살아있는 생명체들의 크기
3장 크기와 물리 현상
   무게와 힘의 관계/ 크기와 확산 / 작은 세계들 /
   상대 성장-크기에 따른 비율의 변화 / 다섯 가지 법칙
4장 크기와 진화
   지질연대와 크기 변화 / 구조 혁신과 크기 변화, 어느 쪽이 먼저인가?
   세포 크기 / 세포 수에 따른 크기 변화
5장 크기와 분업
   분업의 기원 / 커다란 유기체의 크기 감소 / 분업의 영향력 / 크기와 개체수 법칙
6장 크기와 시간
   크기와 물질대사 / 크기와 노래 / 크기와 세대 / 크기와 수명
   크기와 속도-수영하고 달리고 날아다니는 생물들 , 거대한 우주에서 미세한 소립자까지

크기, 그 보이지 않는 세계에 대한 탐구!

크기에 대한 인류의 관심은 본능이라 할 만큼 오랫동안 이어져왔다. 어린 시절 까치발을 하며 친구보다 조금이라도 더 커 보이려고 했던 일부터, 옷을 살 때 치수에 민감하게 반응하고 슈퍼마켓에 가면 조금이라도 더 큰 과일을 사려고 하는 등, 우리의 일상에서 ‘크기’란 매우 중요한 요소로 작용해왔다. 그 뿐 아니다. 조금이라도 크기를 정확하게 측정하기 위해 인류는 저울이나 자를 만들어내고, 현미경이나 망원경을 개발해 육안으로 볼 수 있는 세계의 한계를 넘으려 끊임없이 노력해왔다.

『크기의 과학』에서는 이를 다섯 가지로 정리하여 과학도가 아닌 일반인들도 쉽게 이해할 수 있는 법칙을 소개했다.

ㆍ크기는 생물의 힘을 결정한다.
ㆍ크기는 신체의 표면적을 결정한다.
ㆍ크기는 분업(세포의 분화 정도)을 결정한다.
ㆍ크기는 생명체의 신체 활동 속도를 결정한다.
ㆍ크기는 자연 속에 존재하는 유기체의 개체수를 결정한다.

첫째, 크기는 생물의 힘을 결정한다. 생물체는 크기가 커지면 그 무게를 감당할 수 있는 구조로 변해야 하기 때문이다. 몸을 지탱하는 뼈는 더욱 단단해져야 하고, 두 다리도 강해져야 한다. 크기가 무게에 비례해 증가하는 이상, 생물체는 이처럼 자신의 크기에 적합한 힘을 가져야만 한다.

둘째, 크기는 온몸 구석구석의 표면적을 결정한다. 이는 몸속의 수많은 융털과 같은 돌기를 떠올려보면 쉽게 이해할 수 있다. 주름을 만들고 나선형으로 돌돌 말아 표면적을 크게 넓히면 세포는 내부 공간을 표면과 아주 가깝게 만들 수 있다. 생물체의 세포는 산소를 제때 공급받기 위해 이처럼 적절한 표면적을 유지해야 하는데, 크기의 변화가 생기면 이러한 표면적 역시 영향을 받게 되는 것이다.

셋째, 크기는 분업을 결정한다. 여기서 ‘분업’이란 한 개체가 얼마나 다양한 세포들로 구성되어 그 역할을 나누어 수행하느냐를 뜻한다. 인간사회가 발달할수록 분업화가 세밀해지듯, 크기가 커져 세포수가 많아지면 세포들도 각각의 역할에 따라 다양한 역할을 수행하게 된다.

넷째, 크기는 수명, 이동속도, 심장박동수와 같은 신체활동 속도를 결정한다. 크기에 따라 물질대사율이 달라지기 때문에 생물들은 저마다 그 크기에 맞는 속도를 갖게 되는 것이다. 코끼리의 심장은 1분에 25번 뛰지만 뒤쥐는 1분에 600번이나 뛴다는 사실만 보아도 이를 잘 알 수 있다.

다섯째, 크기는 개체수를 결정한다. 크기가 클수록 먹이가 많이 필요하고 그렇게 되면 한 지역에 사는 개체수는 줄어들 수밖에 없다. 동일한 면적에 분포해있는 식물과 동물의 수, 세균의 수 등을 비교해보면 개체수가 크기와 밀접한 관계가 있음을 알 수 있다.

구조 변화를 야기하는 진화의 원동력!
이처럼 크기는 생물체에 막대한 영향을 미치는 중요한 요소이다. 우리가 인식하고 있건, 그렇지 않건 간에 생물체는 이러한 크기로 인해 다양한 방식으로 진화를 거듭해 왔으며, 이를 통해 오늘날까지 가장 적합한 모습으로 살아남을 수 있었다. 이는 구조의 변화로 인해 결과적으로 크기가 변한다고 보았던 과학적 통념을 뒤집는 놀라운 발상이다.

과학을 잘 알지 못하는 일반인들도 쉽게 접근할 수 있는 『크기의 과학』. 풍부한 소재를 다루는 교양서는 아니지만, 이제껏 제대로 다뤄지지 않았던 ‘크기’라는 소재에 대한 연구가 독특하게 와 닿는 보기 드문 과학서라 할 수 있다. 『크기의 과학』을 통해 우리 주위의 다양한 생명체를 새롭게 바라보는 좋은 기회가 될 것이다.