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역사적 배경

원시시대에는 동물이란 존재가 인간의 식량 또는 인간의 생명을 위협하는 적으로서 극히 단순한 의미를 지니는 것이었다.

인간의 문화가 발달하면서 차츰 주변의 동물에 대한 관찰과 탐구가 시작되어, 고대 그리스 시대에 이르러서는 생명체에 대한 체계적인 연구를 시작하게 되었다.

로마 시대에 플리니우스는 천문학·지질학·생물학·광물학 등을 총망라하는 〈박물지 Historia naturalis〉라는 37권으로 된 백과사전격의 책을 펴냈는데, 이중 7권에서 11권까지가 생물을 대상으로 하는 내용으로 후세에 큰 영향을 주었다.

고대 그리스에서는 생물 각 부분의 기능의 조화가 깨질 때 질병이 생긴다고 생각한 히포크라테스와, 생명체에 대한 끊임없는 연구를 통해 자연의 법칙 및 질서에 관한 일반적인 진리를 찾고자 노력한 아리스토텔레스의 업적이 뛰어났으며, 특히 아리스토텔레스주의는 수세기 동안 지중해 연안 및 중세 유럽의 윤리·풍속·미신 등에까지 영향을 미쳤으며 15세기에 접어 들어서는 인쇄술의 발달로 연구자료들이 후대에 정확하게 전해질 수 있게 되었다.

생명현상을 역학적인 측면에서 설명하고자 하는 시도도 있었는데, 윌리엄 하비는 혈액순환을 유체역학적(流體力學的)인 면에서 설명했다(하비).

17세기에 세포라는 개념이 도입되면서 생물학은 획기적인 발전을 맞게 되었다.

현미경 기술의 발달에 힘입어 1839년에 독일의 마티아스 슐라이덴과 테오도르 슈반은 세포가 생명체의 기본단위라고 규정하게 되었다. 한편 이 무렵 카를 폰 린네는 생물의 명명법(命名法)을 체계화시켰다. 18세기 중엽에는 화학의 원리가 생물학 연구에도 적용되기 시작했는데, 프랑스의 르네앙투안 페르쇼 드 레오뮈르는 위액의 소화작용이 화학반응이라는 것을 보여주었으며, 19세기에는 역시 프랑스의 생리학자 클로드 베르나르가 세포의 개념과 화학이론을 접목하여 생체내 항상성(恒常性 Homeostasis)의 개념을 수립했다(레오뮈르). 세포의 발견은 발생학의 연구에도 영향을 미쳤는데 카를 폰 베어는 최초로 난소에서 난자를 발견했으며, 1817년에 크리스티안 하인리히 팬더는 생식세포의 개념을 도입했다.

이무렵 영국의 찰스 다윈은 종(種)의 생물학적 변화는 자연선택에 의해 일어난다는 진화론을 주장했다. 이당시 진화론은 종교적인 창조론에 완전히 상반된 것이었으며, 린네의 종 분류법과도 모순되는 점을 지니고 있었으므로, 타당성을 증명하기 위해서는 형질이 어떻게 후손에 전해지는가에 대한 합리적인 이론적 뒷받침이 필요했는데, 불행히도 멘델이 내놓았던 유전법칙이 알려지지 않아 진화론과 접목될 기회가 없었다.

멘델이 기초를 세운 유전학은 20세기에 들어와서야 발달하기 시작했으나 지금은 생물학의 핵심분야가 되어 있다.

형질의 유전을 조절하는 유전자의 발견은 현대 생물학의 가장 큰 업적 중의 하나이다. 이무렵 생명체와 환경과의 관계를 연구하는 생태학이론이 체계화되었는데 생산자인 식물, 소비자인 동물, 분해자인 곰팡이·세균 등의 관계를 상호 의존적인 것으로 설명했다.

현대의 생물학은 고대의 생물학에 비해 크게 2가지가 달라졌다고 할 수 있다.

첫째는 연구분야의 저변 확대로서, 이전에는 학자들이 자신의 학문적 기호에 따른 극히 세부적인 몇몇 분야만을 연구한 데 반해 현재는 전분야에 걸친 중요성이 부각되면서 생태·생리·유전·발생·진화 등의 전분야가 고루 발전되고 있다. 둘째는 과거의 경험주의적 접근방법에서 벗어나 개념적이고 이론적인 방법으로 접근을 하게 되었다는 점이다.

영역

형태학과 해부학

생물의 외형이나 내부구조를 기술하는 것은 아주 오래된 분야 중의 하나이다.

아리스토텔레스는 꾸준히 동물의 수집·분류를 시도하여 비록 합리적이지는 못했으나 동물들의 습성이나 각 기관의 형태 차이에 따라 하등한 것에서 고등한 동물에 이르기까지 계통을 확립했으며, 그중 인간은 다른 동물보다 훨씬 복잡하고, 사고를 한다는 점에서 특별한 군(群)으로서 따로 분류했다. 2세기경 갈레노스가 해부학을 연구하기 시작한 이래 르네상스 시대의 해부학자 안드레아스 베살리우스에 이르러 비교해부학이 발달하기 시작했다.

15세기 후반 및 16세기에 걸쳐서도 동물들의 해부학적 공통성에 관한 많은 연구가 있었으나, 이때까지의 해부학은 단지 서술적인 묘사에 지나지 않았으며, 프랑스의 학자 뷔퐁과 퀴비에의 시대에 이르러서야 비로소 각 기관의 구조와 기능의 상호연관성에 관한 연구가 시작되었다.

퀴비에는 동물의 특이한 습성은 반드시 동물 신체의 어느 특정 부분과 관계되어 있다고 생각하고, 유사한 기관을 갖는 동물들은 유사한 습성을 지닌다고 단정하여 이를 근거로 분류를 시도했다(적응).

기관의 구조에 기초를 둔 상동성(相同性) 및 상사성(相似性)은 19세기 영국의 해부학자 리처드 오언에 의해 창시되었는데, 그는 생명체들이 하나의 공동조상으로부터 유래되었다는 진화적인 관점을 받아들이지 않았으나, 그의 업적은 후에 다윈의 진화론을 설명하는 중요한 근거가 되었다(오언).

계통분류학

카를 폰 린네에 이르러 생명체의 다양성은 계통화되기 시작했으며, 그의 연구는 종의 분류학적 명명에 지대한 공헌을 하였다(명명법). 린네의 다양한 생명체에 대한 분류작업은 매우 치밀한 것이기는 했으나 후세에 많은 수정을 받게 되었는데, 고래를 어류의 일종으로 분류한 것이 그 한 예이다.

린네는 철저히 형태학에 의존하여 종을 분류했으나 20세기 들어 새로이 등장한 계통분류는 종을 진화의 개념에서 다루기 시작했다. 즉 분류의 최소 단위인 종은 가장 작은 진화 단위로서 서로 교배가 이루어질 수 있는 집단들을 하나의 종으로 인식하게 되었다. 곧 서로 교배가 가능한 집단들은 교배를 통해 유전물질의 교환이 이루어지며, 이것이 거듭되면 집단내의 고유한 유전자풀(Gene pool)이 생성되고, 이것이 종을 나누는 기준이 된다는 것이다(개체군). 이러한 접근방법은 새로운 종을 분류하거나 계통수(系統樹)를 작성하는 지표가 되었다.

생리학

일련의 생리현상은 의학적인 면이나 축산에서 볼 때 인간의 큰 관심거리이며 히포크라테스 시대에서부터 현대에 이르기까지 동물과 식물을 대상으로 꾸준히 연구되어왔다.

생리학은 1800년초에 실험동물을 통한 연구가 일반화되고 비교생리학(比較生理學)이란 학문이 생겨나면서부터 크게 발달하기 시작했다(실험). 하비의 혈액순환에 관한 연구를 선두로 생리의학 또한 빠른 속도로 발전하기 시작했으며, 알브레히트 폰 할러의 〈인체생리학 원리 Elementa Physiologiae Corporis Humani〉(8권) 등이 출간되었다.

18세기말에는 화학이 생리학의 발달에 큰 공헌을 하게 되었다. 라부아지에는 호흡을 하나의 연소과정으로 설명했으며 생명체에서 일어나는 산소의 연소가 생명체의 에너지 생성과정임을 밝혔다. 베르나르는 생체의 항상성 개념을 중요시하고 생체 내의 상태가 일정하게 유지될 때만이 최고의 기능을 발휘할 수 있다고 주장했다.

이밖에 요하네스 뮐러는 해부학과 생리학을 연결시켰으며, 요하네스 유스투스 폰 리비히와 카를 루트비히는 각각 화학적·물리학적 방법론을 생리학에 적용시켰다.

또한 신체 각 기관의 구조 및 기능을 세포학적인 측면과 화학적인 측면에서 관찰하려는 시도가 이루어졌다.

현대의 세포생리학은 막을 통한 물질의 전달, 세포 내 분자의 합성 및 분해, 이러한 과정에 대한 조절 등을 다루는 분야이다. 생체 내에서 가장 복잡한 구조인 신경계에도 많은 흥미가 집중되었는데, 실험동물을 이용한 비교학적인 측면에서 많은 업적이 이루어졌다. 현대의 생리학자들은 분자적인 수준에서 연구를 하면서도 이 연구들을 종합하여 개체의 행동을 규명하고자 노력하고 있다.

발생학

배(胚)의 발생과 기관의 분화는 고대부터 중요한 생물학적 문제가 되어왔다.

17세기까지만 해도 인간과 모양은 똑같으나 크기를 축소시켜 놓은 아주 작은 물질이 있어 이것이 자람에 따라 성인이 되어간다는 식으로 발생을 설명했다(소인). 1759년 독일의 카스파르 프리드리히 볼프가 처음으로 발생은 아직 분화되지 않은 작은 물질이 일련의 분화과정을 거쳐 성체가 되는 것이라는 개념을 발표했다(후성설). 1801년에 프랑스의 학자 마리 프랑수아 그자비에 비샤는 이렇게 분화해가는 물질은 조직으로 이루어져 있으며 이 조직은 다시 세포로 이루어진다고 발표했다.

이러한 업적은 오늘날의 발생학에도 커다란 영향을 주었다. 19세기에 이르러 세포 수준에서 일어나는 어떠한 메커니즘이 분화 및 성장, 모습의 형성 등에 필수적이라고 생각하게 되었다. 즉 하나의 수정란은 3부분으로 나누어져 그 각 부분에서 특정기관이 생성되며, 이런 분화과정에는 염색체와 다른 세포 내 물질이 관여한다고 생각했다(접합자). 1895년 아직 염색체를 통한 유전의 개념이 확립되지 않았을 때 테오도르 보베리는 염색체가 다음 세대로 이어져 내려간다는 것을 밝혀냈으며 곧이어 하나의 수정란 속에 있는 염색체 중 반은 아버지로부터, 반은 어머니로부터 받은 것이라는 사실이 많은 학자들에 의해 밝혀졌다.

현재는 각 유전자의 서로 다른 독특한 작용에 의해 세포분화 및 조직분화가 진행된다고 생각하고 있다.

즉 발생중인 개체를 이루고 있는 세포들은 모두 같은 유전정보를 지니지만, 어느 유전자가 활성화되는가는 세포마다 달라서 결국 서로 다른 유전자 산물이 생성되며 이에 따라 서로 다르게 분화가 일어난다는 것이다. 그러나 어느 세포에서 어느 유전자가 활성화되고 비활성화되는지는 아직 밝혀지지 않고 있다.

진화론

생명체는 세대를 거치면서 변화하며 결국은 진화한다는 것을 관찰한 학자가 다윈이 최초는 아니었지만 그는 이런 변화가 어떻게 축적되어 진화에 작용하느냐 하는 메커니즘을 처음으로 제시했다.

그의 학설에 따르면 끊임없는 생존경쟁을 통해 개체 내에 변이가 축적되면서 다음 세대로 유전될 변이가 생겨나게 되며, 이러한 변이들의 누적이 오랜 세대를 거치면서 새로운 형태의 종으로 발전하게 된다는 것이다.

또한 생존에 유리한 변이일수록 보전되므로 결국 환경에 고도로 적응된 것만이 살아남게 되며 이를 자연선택이라 했다(유전자형).

다윈 전의 학자들, 특히 라마르크 같은 사람은 종의 변이개념을 이미 받아들이고 있었다. 물론 종의 변이개념은 그 당시의 창조론이나 린네의 고정적인 종의 개념에는 전적으로 상반된 것이었다.

라마르크가 다윈과 다른 점은 변이가 개체의 습성을 통해 생성된다는 이른바 '용불용설'(用不用說)을 주장했다는 것이며, 이상적이고 완벽한 원리를 만들겠다는 낭만주의적 사고를 갖고 있었다는 점이다.

다윈의 이론은 그 당시의 생물학에 2가지 커다란 영향을 미치게 되었다. 첫째는 생물학의 전분야에 걸친 재평가가 이루어졌다는 점이다. 둘째는 유전되는 변이의 본질이나 자연선택설을 좀더 명확히 하기 위한 시도가 일어나고, 그 결과 멘델의 유전법칙에 대한 재평가가 이루어지면서 유전학이라는 새로운 학문이 탄생했다는 점이다. 멘델의 유전법칙과 더불어 생겨난 집단유전학의 발달로 종의 개념은 '같은 유전자군을 가지며 서로 교배가 가능한 집단'으로 바뀌었고, 진화의 기본단위는 종이며 종의 분화란 곧 새로운 유전자 풀의 생성을 의미하게 되었다(종분화).

유전학

유전에 관한 문제는 멘델 이전에도 큰 관심의 대상이었다.

멘델 이전의 학자들은 모든 형질의 유전은 혈액을 통해서 이루어지며 체액(體液)에 의해 형질이 결정된다고 믿었다. 멘델은 7가지의 형질에 대한 유전을 3세대에 걸쳐 관찰한 후 유전의 양상을 결론지을 수 있었는데, 이러한 멘델의 업적은 1900년 3명의 유럽 유전학자에 의해 재발견되었다. 20세기초에 유전물질이 염색체상에 존재한다는 것이 알려지면서 유전학은 더욱 발달하게 되었으며 '유전자'라는 단어가 등장했다. 초파리를 대상으로 연구한 미국의 유전학자 토머스 헌트 모건은 염색체상의 유전자 배열과 이들의 상호연관을 밝히는 등 유전학의 개념 정립에 공헌했으며, 그의 제자 멀러는 X선을 이용하여 인공적으로 초파리 유전자의 돌연변이를 유도해냄으로써 변이의 실체에 대한 연구의 장을 열었다(모건, 멀러).

세포생물학 및 분자생물학

세포가 생명의 기본단위라는 것은 이미 19세기초에 밝혀진 사실이지만 1940년대 이후에야 본격적으로 세포의 개념이 발전되기 시작했다(세포학). 새로운 연구방법들이 많이 개발되었으며 특히 전자현미경 및 생화학 기술의 발달은 묘사에 치중하던 세포생물학을 분자 수준으로 끌어올렸다.

1838년 발표된 '세포설'(細胞說)은 그때까지만 해도 진정한 이론으로 받아들여지지 않았으며, 단지 현미경에 의한 관찰에 근거한 추론적 개념에 지나지 않았다. 독일의 군의관이었던 루돌프 피르호는 "모든 세포는 세포로부터 온다"고 하여 세포분열을 통해 생명이 연속됨을 주장했다.

즉 세포란 생명체의 구조적 기본단위일 뿐 아니라 생리적·생식적 기본단위이기도 하다는 것이었다.

세포 내의 핵과 염색체에 대한 연구로 인해 생식과정중에 유전물질이 일정하게 배분된다는 것이 밝혀졌다. 생명에 대한 생화학적인 연구로 생명현상에 관여하는 주된 물질분자들(단백질·핵산·지방·탄수화물 등)이 규명되었으며, 핵산이나 단백질의 분리기술은 현대의 모든 생물학 분야에서 분자 수준의 접근을 가능하게 했다.

생태학

18세기경 생태학의 시초라고 할 수 있는 사상이 린네로부터 비롯되었는데 그는 주변 환경에 대한 식물들의 적응, 꽃의 수정에 있어서 곤충의 역할, 곤충들은 작은 새에 먹히고 작은 새는 더 큰 새에게 먹히는 먹이연쇄 등을 이미 인식하고 있었다.

이러한 인식은 자연계에 존재하는 물질 및 에너지가 미생물·동물·식물 등의 혼합집단 속에서 일정한 방향으로 흐른다는 것을 의미하며 이러한 혼합집단을 '생태계'(生態系)라 한다. 생태학이라는 용어는 19세기 후반 헤켈이 'Oecology'라는 말로 처음 사용했는데, 이것은 집을 의미하는 그리스어 'Oikos'로부터 유래되었다. 1890년대에 와서 다수의 유럽 및 미국 학자들에 의해 생태학이 전문적으로 연구되기 시작했다.

동물과 환경과의 관계를 연구하는 동물생태학은 그 범위가 매우 넓다.

예를 들어 사막에 사는 동물들이 물의 저장을 통해 환경에 적응하는 특수적응에 대한 연구라든지, 또는 어느 한 종류의 동물이 생태계에 미치는 영향을 연구하는 것 등이 모두 여기에 속한다. 먹이연쇄에 관한 연구도 많은 생태계를 대상으로 이루어졌는데, 에너지 및 전달의 효율성을 수학적으로 수치화할 수 있게 되어 특정 생태계의 생산성에 대한 계산도 가능해졌다(→ 생물권, 생태계). 이와 같이 많은 발전이 있었음에도 불구하고 동물생태학은 다른 생물학 분야에 비해 아직도 통합된 원리나 이론이 부족한 상태이다.

행동학

생물 중 동물만이 인식·학습·기억을 가능하게 하는 신경계를 갖고 있다.

동물의 행동을 연구하는 이 분야는 20세기에 들어와서야 발달하기 시작했다. 현대의 동물행동학은 많은 분야를 다루고 있는데 원생동물의 수중운동에서부터 원숭이들의 의사소통 및 사회화에 대한 연구에 이르기까지 광범위하다. 특히 교미할 때 특정 동물들이 보이는 구애행동, 갓 태어난 동물이 보이는 친어미에 대한 밀착 등은 많은 관심의 대상이 되어왔다. 오스트리아의 행동학자 콘라트 로렌츠는 이 방면에 대한 연구로 유명하다(로렌츠). 근래에는 생리현상과 관련된 행동에 관심이 모아지고 있는데, 꿀벌사회에서 먹이가 있는 위치를 서로 알려주는 벌들의 행동 등이 그 예이다.

일반적인 동향

동물학이란 동물을 대상으로 생명현상을 연구하는 생물학 분야이다.

한 동물에서 생리·발생·유전·행동 등 모든 분야의 연구가 가능하며 또 이루어지고 있기 때문에, 현재는 자연의 일부로서 동물을 규명할 수 있는 종합적이고도 공통적인 이론을 창출하는 데 초점이 모아지고 있다. 아리스토텔레스 시대부터 19세기까지 이어져온 것과 같은 동물에 국한된 연구가 아니라 다른 학문과의 연계가 가능해졌으며, 이러한 동향은 지금 막 인식되기 시작하고 있다고 할 수 있다.

동물학 연구의 방법론

동물에 대한 연구는 생태계와 생태계를 구성하는 개체군·개체·요소·조직·세포·화학반응 등 폭넓고 다양한 주제들을 다루기 때문에 각각에 알맞은 세분화된 기술이 필요하다. 발생학·생리학·생태학에 있어서 유전자의 분자구조가 강조됨에 따라 세포와 그 구성요소에 관련된 기술이 중요시되고 있다. 따라서 현미경은 동물학에 필수적인 기구이며, 분자의 특성을 파악하고 분리하기 위한 생화학적인 방법 역시 필요하다. 컴퓨터도 여러 가지 자료를 분석하는 데 특별한 역할을 한다. 이런 새로운 장비들은 조직·기관·기관계, 더 나아가 생물체 수준에서의 측정 및 실험과 같은 고전적 기술과 함께 사용된다.

응용동물학

동물과 관련된 산업은 식량·가축·모피·털·거름 및 많은 화학적 부산물을 생산한다. 1870년대 이후 동물사육의 생산성이 괄목할 만하게 증가한 것은 선발육종과 영양의 개선 때문이다. 선발육종의 목적은 유전적으로 강한 가축을 개발해서 보급시키는 것이다.

유전적인 요인과 환경요인은 유전계수에 의해 결정되는데, 이 계수는 전체 변이에 대한 유전자 관련 변이의 비율로 정의된다(→ 유전자형). 식량생산의 또다른 문제로 해충의 통제를 들 수 있다. 그러나 몇 가지 화학농약에서 볼 수 있는 심각한 부작용은, 효과적이며 안전한 통제 메커니즘 개발에 대한 중요성을 부각시켰다. 동물 식량원에는 어업 또한 포함되는데 패류 자원의 개발 및 어업 경영의 개선은 대단히 중요한 문제이다.