“생명과학은 처음부터 끝까지 외우는 과목이야.” 많은 사람들이 이렇게 이야기한다. 시간이 지나서 고등학교 때 배운 ‘생물’ 혹은 ‘생명과학’ 공부를 돌이켜보면 영단어 외우듯이 수많은 용어를 달달 외웠던 것 같다. 하지만 아무리 고등학교 과목이라도 생명과학 관련 용어는 단순히 몇 십 개 수준이 아니다. 심하면 몇 백 개 단위이다. 이렇게 무작정 외운 용어와 개념이 머릿속에 남아있기나 할까? 기억 속에서 금방 사라지는 공부만큼 허무한 게 있을까?

하지만 수없이 많은 용어라도 스토리가 있다면 다르다! 인간의 뇌는 ‘이야기’를 기억하도록 진화했기 때문에, 외울 게 많은 과목도 이야기로 기억하면 학습 효과가 훨씬 좋고 장기기억으로 전환되기도 쉽다! 『한 번 읽으면 절대 잊을 수 없는 생물 교과서』는 한 줄의 수식으로 정의될 수 없는 생명 현상에 대한 용어와 개념을 스토리로 정리한다. 또한 우리 자신, 즉 ‘인간’을 중심으로 최소한의 개념을 사용해 재미있는 생명과학 이야기를 들려준다. 예전에 생명과학(생물학)이 어려워 포기했거나, 혹은 공부하는 게 너무 어려워서 지금 당장 포기하려고 한다면, 이 책이 진정한 재미를 찾아줄 것이다.

입시학원 강사, 시험 문제 어드바이저, 이학 석사. 1968년 아이치현 가스가이시 출생. 대학원생 때부터 학원 강사로서 수업이 친절하고 매우 알기 쉽다는 호평이 자자하여 일본의 유명한 입시학원에서 생명과학 강사로 활동했다. 수험생을 희망 대학에 합격시킨 유명 입시학원의 실력 있는 강사들의 수업을 집에서 수강할 수 있는, 온라인 수업에서 전국에 송출되는 온라인 강좌를 열었다. 지금도 학원에서 학생들을 가르치는 한편, 문제 출제 및 감수에도 참여하고 있다.

참고서를 포함한 다수의 책을 집필했으며, 해외에서 번역된 책도 있다. (이하 국내 미발매) 『대학입시: 세상에서 가장 쉬운 생명과학』, 『개정판 대학입시: 야마카와 요시테루의 재미있고 알기 쉬운 생명과학 기초 강의』, 『개정판 대학입시: 야마카와 요시테루의 재미있고 알기 쉬운 생명과학 강의』, 『전국 대학입시 문제풀이 생명과학편』 등이 있다. 일반 단행본으로는 『과학도라면 알아야 할 생명과학의 기본 노트.생화학 · 분자생물학편』, 『사상 최강 도해 누구나 이해하는 생명과학』 등이 있다. 옮긴이_정한뉘 한양대학교 분자생명과학과 졸업. 생명과학을 전공하여 연구자의 길을 걷던 중 오랜 꿈이었던 일본어 번역가의 길을 포기할 수 없어 번역의 세계로 뛰어들었다. 책 한 권 한 권에 담긴 세상을 독자들에게 널리 알리고 싶다는 마음을 잊지 않고자 ‘한뉘(넓은 세상)’라는 필명을 지었다. 바른번역 글밥 아카데미 일본어 출판번역가 과정을 수료한 후 현재 각종 일서 검토·기획을 맡고 있다. 주요 역서로 『한 권으로 이해하는 독과 약의 과학』, 『한 권으로 읽는 과학 노벨상』, 『오늘도 화학』, 『소설처럼 재미있게 읽는 뇌과학 강의』 등이 있다.

들어가며_생명과학은 하나의 이야기! 

[Homeroom ①] 생명과학이 싫어지는 이유 

[Homeroom ②] 생명과학을 배울 때는 인간이 주인공인 이야기로! 

[Homeroom ③] 생명과학은 왜 배워야 할까?

제1장 세포생물학

[생물의 다양성] 다양성과 공통성: 생물의 상반된 특징  [생물의 진화] 진화란 무엇일까?  [생물의 공통성] 모든 생물의 공통 특징  [인류의 진화] 인류는 어떻게 진화했을까?  [세포의 구조] 원핵세포와 진핵세포  [생물과 에너지] 에너지는 어디서 만들어질까?  [호흡과 광합성] 생물의 호흡과 식물의 광합성 [발효] 세포 호흡이 아니어도 ATP를 얻을 수 있다!  [대사와 효소] 대사를 담당하는 효소  제2장 분자생물학 [유전] 형질은 어떻게 부모에서 자식에게 전해질까?  [DNA] DNA란 무엇일까?  [유전자의 본체] 유전 정보를 담당하는 물질의 정체  [DNA의 복제] DNA는 어떻게 복제될까?  [DNA의 분배] 체세포 분열과 감수 분열  [유전자와 단백질] 유전자는 단백질의 설계도  [유전자의 발현] 유전 정보를 바탕으로 단백질이 합성되는 과정  [유전체] 유전체란 무엇일까?  제3장 생리학 [몸속 환경과 항상성] 신체 기능의 조절  [신경계] 신경계를 통한 정보 전달과 조절  [내분비계와 호르몬] 내분비계를 통한 정보 전달과 조절  [혈당 조절] 혈당은 어떻게 조절될까?  [체온 조절의 원리] 체온은 어떻게 일정하게 유지될까? 제4장 면역학 [혈액 응고] 혈액 응고의 원리  [생체 방어] 면역 반응  [획득 면역] 획득 면역의 원리  [면역과 질병] 면역 반응 때문에 병에 걸린다고?  [면역과 의료 ]의료에 응용되는 면역의 원리  [자기와 비자기] 자기와 비자기를 구분하는 원리  [면역 반응과 항암 치료] 항암 치료에 활용하는 면역 반응 제5장 생태학 [식생] 식생과 환경  [천이] 식생은 어떻게 변할까?  [바이옴] 바이옴을 결정하는 기온과 강수량  [생물 다양성] 생태계와 생물의 다양성  [생태계의 균형] 생태계의 균형과 보전  [인간 활동] 인간 활동과 생태계  나오며 주요 참고문헌

진핵세포의 미토콘드리아와 엽록체에는 고유 DNA가 있습니다. 그리고 두 세포 소기관은 모두 이중막으로 둘러싸인 구조입니다. 이러한 특징을 근거로 과학자들은 미토콘드리아와 엽록체가 원래 독립된 원핵생물이었을지도 모른다고 추정하고 있습니다. 산소로 유기물을 분해하는 세균(호기성 세균)이 다른 세포에 들어가 미토콘드리아가 되거나 광합성을 하는 세균(남세균)이 들어가 엽록체가 되었다는 뜻이지요. 이처럼 세포 안에 다른 세포가 공생하는 현상을 세포 내 공생이라고 합니다.

이 실험 결과는 형질 전환을 일으키는 물질이 DNA임을 보여줍니다. 즉 ‘피막을 만드는 방법’이 적힌 책이 S형 균의 DNA에 들어 있고, 이 정보를 받은 R형 균이 직접 피막을 만들었던 것이지요. 형질 전환의 효율이 1~2%라니 의외로 낮게 느껴질지도 모르지만, 유전자 돌연변이와 비교하면 매우 높은 수치랍니다. 그리피스의 실험 결과 발병한 쥐의 몸에서 S형균만 검출된 이유는, 형질 전환되지 않은 R형 균은 쥐의 면역 체계에 의해 사멸되고 형질 전환으로 살아남은 S형 균만 증식했기 때문입니다. 에이버리의 실험은 오늘날 고등학교 교과서에 소개될 만큼 중요한 실험이며, 유전자의 본체가 DNA임을 밝혔다는 점에서 의의가 큽니다. 

자율 신경계에서는 교감 신경이라면 대부분 노르아드레날린, 부교감 신경이라면 아세틸콜린이라는 신경 전달 물질이 분비됩니다. 신경 전달 물질이 세포의 수용체에 결합하면 고유한 반응이 일어납니다. 따라서 신경 전달 물질이나 이와 구조가 비슷한 유사 물질을 투여하면 자율 신경이 작용했을 때의 몸 상태를 인위적으로 유도할 수 있습니다. 예를 들어 안저 검사에서 동공을 확대할 때 사용하는 점안액에는 노르아드레날린 수용체를 자극하는 화학 물질이 들어 있습니다. 그리고 ‘에피펜’으로 유명한 과민성 쇼크 보조 치료제에는 노르아드레날린과 구조가 유사한 아드레날린이 들어 있는데, 아드레날린은 교감 신경 수용체에 작용하여 심장 박동을 빠르게 하고 혈압 상승 및 기관지 확장 효과를 유도합니다.

이미 많은 사람이 접종했을 코로나19 백신은 COVID-19 예방 목적으로 개발된 mRNA 백신입니다. 여기서는 코로나19 백신의 원리를 배워 볼 텐데요. 코로나19 백신의 원리를 이해하려면 일단 신종 코로나바이러스가 어떻게 우리 몸을 감염하는지를 알아야 합니다. 신종 코로나바이러스(이하 ‘바이러스’)의 표면에는 스파이크 단백질이라는 돌기가 수없이 달려 있습니다. 바이러스가 인간 세포에 감염할 때 스파이크 단백질이 세포 표면의 ACE2 단백질에 결합하고, 이를 발판 삼아 세포 안으로 침입합니다. 그러니까 ACE2라는 열쇠 구멍에 스파이크 단백질이라는 열쇠를 끼우면 세포로 들어가는 문이 열리는 셈입니다. 따라서 스파이크 단백질과 ACE2가 결합하지 못하게 막는 항체를 만들도록 면역 반응을 유도할 수 있다면 감염을 예방할 수도 있습니다.

자, 그렇다면 우리 인간은 생태계에서 어떤 위치를 차지하고 있을까요? 정말로 인간은 먹이사슬의 정점에서 군림하는 생물일까요? 지금으로부터 1만여 년 전, 오늘날보다 인구가 적고 수렵 채집 생활을 하던 인류는 먹이사슬의 일원이라고 할 수 있을지도 모릅니다. 하지만 현대가 되면서 상황이 달라졌습니다. 우리가 평소에 먹는 식단은 대부분 쌀과 밀가루 같은 농작물, 그리고 소고기와 돼지고기 같은 고기반찬입니다. 이는 인류가 먹기 위해 야생종을 반복해서 품종 개량한 결과물입니다. 다시 말해 인류도, 인류의 주식도 자연계의 먹이사슬을 구성하는 종은 아닙니다. 그러므로 현 상황에 맞게 표현한다면 “인류는 자연의 먹이사슬 바깥에 존재한다” 혹은 “인류는 자신에게 유리하게 만들어 낸 먹이사슬 가운데에 있다”라고 해야 할지도 모르겠군요.

생명과학은 우리 인간과 가장 밀접한 분야라고 할 수 있다. 말 그대로 생명 현상의 과학인데, 스스로가 숨을 쉬고 밥을 먹는 생명체인 ‘인간’이라는 것을 생각하면, 그 중요성은 거듭 강조해도 모자람이 없다. 거기다 기초적인 생명과학 지식이 없으면 뉴스에 심심찮게 등장하는 ‘신약 발견, 새로운 임상약 도입, 자가 면역 질환, 유전체 편집’ 같은 소식들을 볼 때, ‘뭔가 대단한 건 알겠는데 정확히 뭔지는 모르는 상태’가 되기 쉽다. 대단한 소식인 것 같은데, 뭔지 모른다면 좀 답답하지 않겠는가?

『한 번 읽으면 절대 잊을 수 없는 생물학 교과서』는 일본의 유명 입시학원 강사이자, 다수의 생명과학 참고서를 만든 저자가 집필한 ‘가장 쉽게 생명과학을 이해하는 책’이다. 이 책에서는 3가지 원칙으로 생명과학을 이야기한다. 첫째, 생명 현상을 우리 인간 중심으로 이해한다. 세포생물학, 분자생물학, 생리학 등 관련 분야를 사람을 중심으로 하는 스토리로 정리했다. 둘째, 법칙에서 벗어나는 예외는 아예 생각하지 않는다. 생명과학도 모든 과학이 그렇듯 예외가 수없이 많지만, 초반에 생명과학을 이해하는 데 방해가 될 수 있어 비중을 줄이거나 아예 생략했다. 마지막으로 셋째, 과감한 목적론적 설명으로 빠르게 이해할 수 있게 했다. 심각한 오류가 발생하지 않는 이상, 이해가 쉬운 쪽의 설명으로 정리했다.  한 계단씩 기본을 다지는, 달달 외울 필요가 없는 생명과학! 생명과학은 용어에 용어가 꼬리를 잇고, 하나의 개념을 이해해야 다음 개념을 이해할 수 있는 분야이다. 예를 들어 ‘유전체’라는 개념을 이해하려면 DNA의 분자 구조를 알아야 하고, DNA를 이해하려면 일정 수준의 화학 지식이 필요하다. 이렇게 내용을 파고들다 보면 다른 학문의 지식까지 공부해야 한다. 그리고 대부분은 이런 방대한 분량 때문에 포기하기도 한다.  하지만 외우는 것도 이해하고 외우면 달라진다. 더군다나 생명과학은 개념과 용어의 큰 줄기를 잡는 초반만 극복한다면 진짜 재미가 기다리고 있다. 인간이 호흡을 통해 어떻게 에너지를 얻는지 알려주는 세포생물학, 나의 신체적 특징이 부모 세대에서 어떻게 유전되었는지 알려주는 분자생물학, 절묘하게 조절되는 우리 신체 기능을 알려주는 생리학, 우리 몸의 ‘자기’와 ‘비자기’를 구분하는 원리를 다루는 면역학 등 흥미로운 과학적 사실이 정리되어 있다. 5장으로 이뤄진 이 책에서 이전에는 느끼지 못했던 생명과학의 재미를 알게 될 것이다.