@Chapter
03. Eukaryota
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신경시스템이 가장 총체적으로 드러난 형태는 동물들이 하는 행동들이다. 행동의 담당기관은 중추신경계 즉, 뇌이다. 뇌는 많은 신경세포의 집합. 신경세포들이 국부적으로 회로를 만드는 것이 우리의 기억이나 감정, 여러 정신현상으로 나타난다.
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신경회로의 구성요소는 신경세포이다. 신경세포와 신경세포가 만나는 연접부위가 시냅스이다. 시냅스야말로 모든 사고작용, 의식작용의 최종적인 물리적 기반이다.
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시냅스에서 깊이 들어가면 시냅스 전후막의 이온채널이 있고, 이 이온채널에서 여러 신경전달물질이 방출된다. 신경세포막, 신경전달물질, 기타등등도 결국은 단백질이 포함됨으로서 신경세포체핵에서 그러한 단백질을 만들어야한다. 그러면 결국 생명의 근원인 DNA와 연결이 된다.
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따라서 신경활동을 이해한다는 것은 하나의 세포를 이해한다는 것과 일맥상통하다.
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생명은 하나의 주제에 다양한 변주곡이다. -Richard Dawkins.
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생물학적 관점에서 뇌를 이해하려면 많은 사실들을 이해하고 있어야한다. 가장 중심적인 것은
신경세포, 이온채널, 신경계의 진화, 신경계의 발생, 감각입력과 운동출력, 유아기의 뇌, 청소년기의 뇌, 신경전달물질, 감각기관의 진화, 운동시스템, 감정, 작업기억, 주의집중, 일차의식, 고차의식, 언어, 자폐증, 감각질, 자아의식, 신념기억과 학습기억, 꿈의 생성, 자각몽, 신경 경제학, 신경신학, 세계상의 출현 이 될것이다.
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세계상의 출현. 나의 관점에서 볼 때 어떻게 바깥 세상이 출현하였고 어떻게 그것을 내면화 했는가.
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생명이란 하나의 주제에 대한 다양한 변주곡이다.
하나의 주제란 DNA->RNA->단백질의형성.
생명현상은 단백질의 3차원 구조에서 기원한다고 말하는 생물학자도 있다. 생체세포내에서 다양한 기능들은 세포내에 있는 효소들이 하는 생화학작용이다. 생명현상이 드러나는 것은 단백질이고 그러한 단백질을 만들어 주는 것이 DNA이다. 이 내용을 central dogma 라고 한다.
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대략 6억년에 걸쳐서 세포공생의 결과로서 원핵세포에서 진핵세포가 형성이 되었다. 진핵세포들이 여러개 모여서 다세포 동물로 진화했다. 다세포형성에 20억년이 걸렸다고 이나스는 주장한다. 다세포가 형성이 된후 5억 4천만년전에 캄브리아기의 대폭발이 발생했다. 대폭발은 지구상에 있는 생명체의 수십가지 다양한 종이나 문을 형성하는 것이다. 지금 우리가 볼 수 있는 수백만종의 다양한 종들은 궁극적으로 5억 4천만년전에 캄프리아기의 대폭발에서 기원한다.
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호메오박스(homeo box) : 각 생명체의 조상에 해당하는 분기점에 있어서 공통요소인 체형을 결정해주는 유전자이다.
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외부에서 태양에너지는 화학에너지든, 에너지들의 흐름이, 생체내에서 접수되는 과정은 세포막을 통과하는 것이다. 세포막의 수용체를 구성하는 단백질, 결국이온채널을 형성한다. 세포막에서 일어나는 전자전달, 양성자펌프, 세포막에서 일어나는 화학반응에 의해서 에너지의 흐름이 생긴다. 이렇게 생긴 단백질들의 2차반응들이 신경전달이 되는 것이다. 그것들이 총합으로 모인것이 뇌의 작용이 된다.
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생물학적 도메인이 설정되었다.
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원핵생물(prokaryotes)
1.진정세균(bacteria)
단세포.
일부는 병원성 박테리아.
크기가 아주 작다. 수 마이크로미터이다.
세포내 소기관이 없다.
유전정보 DNA가 세포질 속에 떠있다.
세포벽이 단단하다. 따라서 세포 자체의 유동성과 변형이 어렵다.
2.고세균(archaea)
It's discovered recently.
해저화산같은 온도가 높은데서 서식.
진정세균보다 더 진핵생물에 가깝다.
진핵생물(eukarya)
1.Animal
척색동물문
척추동물아문
어류
양서류
파충류
조류
포유류
2.Plant
3.Fungus
진핵생물도 처음에는 단세포.
진정세균보다 10배에서 100배의 크기이다.
많은 세포 소기관들이 들어왔다.
유전정보가 핵 내에 갇히게되었다. DNA가 보호된다.
세포내 골격(유사분열, 염색체분열 등을 가져옴)으로부터 유연해서 다양한 변형이 가능하다. 세포 이동을 가져옴. 단세포의 운동성을 가져옴. 운동성이 모여서 척추신경을 통해서 내뇌가 되는게 이나스가 주장하는 운동의 진화적인 내면화이다. 그것이 바로 우리가 생각하는 행위이다.
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세 도메인의 진화 도표.
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중요한 점은 세 도메인에서 유전물질이 수평으로 이동한다는 점(lateral gene transfer)이다. 이점에 분류학자들에게 복잡한 문제를 일으킨다. 유전정보가 종과 종 사이에 이동해버리는 것이다.
생명의 다양성이 폭발적으로 늘어나는 원인이기도 하다.
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생명현상에서 산소는 생명의 본질이다. 지구상의 산소는 특이한 현상이다. 태양계에서 많은 행성과 그 행성을 도는 위성이 있다. 태양계에서 지구를 제외하고 많은 행성과 위성 들에서 산소가 있는 곳은 아직 발견되지 않았다.
오직 지구만이 대기중에 산소를 갖고있다.
결론적으로, 대기중 산소의 농축은 생명체의 탄소 동화작용의 결과로서 수십억년동안 농축된 현상이다.
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초기에 태양을 도는 운석들이 충돌해서 지구가 형성이 되고 용융상태로서 표면 온도가 높았다. 지구가 식어가면서 대기중의 수증기 들이 응축되면서 바다를 형성했다.
35억년전에 남조류에 의해 바다속에서 탄소동화작용이 시작되었다. 남조류는 호주에 많이 볼수있다. 스트로마 톨라이트 형태로. 스트로마톨라이트는 남조류가 모래, 이끼 등이 엉커서 수천년동안 바위 형태로된 생명체이다. 이 생명체가 지구에서 최초로 산소를 만들어 냈던 생명체이다. 남조류의 탄소동화작용으로 산소가 바닷물속으로 분출되었다. 이 당시에 바다에서는 지구 표면에서 씻겨내려온 철 성분이 많았다. 이 철과 산소가 결합해서 산화철이 형성되었다. 산화철은 대양바닥에 층상으로 누적되면서 수억년동안 가라앉아서 대륙이 된다. 호주에서는 스트로마톨라이트랑 이당시 형성된 산화철로 이루어진 붉은 지역이 많다. 바다에 산소가 포화상태가 되면 산소는 대기중으로 분출된다. 대기중에 산소가 농축되기 시작한다. 산소는 혐기성 박테리아한테는 유해하다. 지표면에 있던 박테리아들이 산소가 없는 환경(동물의 내장 등)으로 피해갔다.
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지구의 형성은 45억년전인데 25억년전부터 산소가 대기중에 농축된다.
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생명 최초의 30억년 도표.
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지구탄생 45억년전.
40억년전 대륙지각형성. 퇴적암.
35억년전 남조류 탄소동화작용으로 산소농축 시작. 원핵생물시대.
5억 4천만년전 고생대시작 with 캄브리아기 대폭발.
중생대: 쥐라기, 백악기.
신생대.
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원핵생물에서 진핵생물로 가는 과정이 세포공생설이다. 린 마굴루스.
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진핵생물에는 미토콘드리아가 있다. 미토콘드리아는 독자적인 DNA를 가지고 있다.
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생명의 나무.
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핵이 생성되는 과정.
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미토콘드리아 들어오는 과정.
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세포막이 접히는 모습.
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세포막은 인-지질 이충층막. 대부분의 생화학작용은 막에서 일어남. 친수성 머리 소수성꼬리.