생명 시스템의 구성 단계
본문사람의 몸은 약 37조 개의 세포로 되어 있다고 한다. 그런데 세포를 아무렇게나 쌓아 둔다고 사람이 되지는 않는다. 근육 세포는 근육 세포끼리, 신경 세포는 신경 세포끼리 모여 일을 나눈다. 세포는 어떤 단계를 거쳐 하나의 개체를 이룰까?
1.2.1동물의 구성 단계
세포는 생명 활동을 하는 가장 작은 단위이다. 모양과 기능이 비슷한 세포들이 모이면 조직이 된다. 동물의 조직은 몸의 겉과 기관의 안쪽을 덮는 상피 조직, 몸을 움직이는 근육 조직, 신호를 전달하는 신경 조직, 다른 조직을 잇고 받치는 결합 조직으로 나뉜다.
여러 조직이 모여 특정한 기능을 하는 구조를 이루면 기관이다. 위는 안쪽의 상피 조직, 벽의 근육 조직, 이를 조절하는 신경 조직, 사이를 채운 결합 조직으로 되어 있다. 여러 기관이 함께 하나의 큰 일을 맡으면 기관계가 되고, 기관계들이 모여 한 개체를 이룬다.
동물 세포 → 조직 → 기관 → 기관계 → 개체
식물 세포 → 조직 → 조직계 → 기관 → 개체
그림 1의 슬라이더로 단계를 올려 보면 크기가 수십에서 수백 배씩 커진다. 각 단계에는 아래 단계에 없던 새로운 성질이 나타난다. 심장 근육 세포 하나는 수축만 하지만, 심장이라는 기관이 되면 혈액을 한 방향으로 밀어 보내는 펌프가 된다. 그 펌프가 혈관과 이어져 순환계가 되면 온몸의 세포에 산소를 나르는 일까지 해낸다. 부분만 따로 떼어 보아서는 알 수 없는 성질이다.1
1.2.2식물의 구성 단계
식물에는 기관계 대신 조직계가 있다. 표피 조직계는 겉을 덮고, 관다발 조직계는 물과 양분을 나르며, 기본 조직계는 광합성과 양분 저장을 맡는다. 이 조직계들이 뿌리, 줄기, 잎 같은 영양 기관과 꽃, 열매 같은 생식 기관을 이룬다. 식물은 한자리에 머물러 살기 때문에 몸 전체를 빠르게 조율하는 신경계나 근육계가 따로 없고, 그 대신 관다발 조직계가 뿌리에서 잎까지 이어져 물과 양분을 나르는 통로 구실을 한다. 그래서 식물에서는 기관계가 아니라 조직계가 몸 전체를 잇는 단위가 된다.
1.2.3예제 풀이
사람의 적혈구(지름 약 8 μm)를 광학 현미경의 대물렌즈 40배, 접안렌즈 10배로 보았다. 눈에 보이는 적혈구의 크기는 몇 mm인가? 같은 배율로 보았을 때 시야에 0.5 mm로 보이는 세포의 실제 크기는 몇 μm인가?
총 배율은 \(40 \times 10 = 400\)배이다. 적혈구는 \(8 \times 400 = 3200\) μm, 곧 3.2 mm 크기로 보인다.
0.5 mm는 500 μm이므로 실제 크기는 \(\dfrac{500}{400} = 1.25\) μm이다. 이는 세균 하나의 크기쯤이다. 단계마다 크기가 수십에서 수백 배씩 달라지므로, 세포는 현미경으로, 기관은 맨눈이나 영상 장비로 관찰한다.
생명 시스템은 개체에서 끝나지 않는다. 같은 종의 개체가 모여 개체군을, 여러 개체군이 모여 군집을, 군집이 환경과 함께 생태계를 이룬다. 아래 탐구 카드에서 세포에서 개체까지 확대해 보고, 개체 너머의 단계도 살펴보자.
- 아래 단계의 부분들이 모여 상호 작용할 때 부분에는 없던 성질이 새로 나타나는 것을 창발성이라 한다. 생명 현상을 이해하려면 부분을 분석하는 것과 함께 전체를 보는 것이 필요한 까닭이다.
동물은 세포, 조직, 기관, 기관계, 개체의 단계로, 식물은 세포, 조직, 조직계, 기관, 개체의 단계로 구성되며, 단계마다 새로운 기능이 나타난다. 그래서 처음 질문의 사람은 세포를 그냥 쌓은 것이 아니라, 같은 일을 하는 세포가 조직을 이루고 조직이 기관과 기관계를 이루는 체계적인 단계를 거쳐 만들어진다.