학습

목표

생명과학의역사와발달과정

•생명 과학의 역사와 발달 과정을 설명할 수 있다.

•생명 과학의 주요 발견을 시기에 따라 나열하고 설명할 수 있다.

1661년에 이탈리아의 말피기(Malpighi, M., 1628~

내가

말피기란다.

1694)는 현미경으로 개구리의 폐를 관찰하여 폐포와 모세 혈

관을 발견하였다. 현미경을 이용한 생물 관찰은 생명 과학이

라는 학문이 확립되는 데 결정적인 역할을 하였다. 생명 과학

은 어떻게 발전해 왔을까?

세포의 발견과 세포설의 확립

생명체의 기본 단위인 세포가 발견된 이후 생명 과학자들은 다양한 종류의 세포를

관찰하였다. 현미경 제작 기술이 향상됨에 따라 살아 있는 세포의 내부를 관찰하고 연

구하게 되었으며, 모든 생물은 하나 이상의 세포로 이루어져 있다는 세포설이 등장하

였다. 이후 새로운 세포는 살아 있는 세포로부터 만들어진다는 사실이 밝혀지면서 세

포설이 확립되었고, 세포의 구조와 기능을 활발하게 연구하기 시작하였다. 특히 전자

현미경의 발달로 미토콘드리아, 세포막, 리보솜 등의 구조와 세포 분열에 관한 지식이

축적되면서 세포 소기관의 기능을 자세히 연구하게 되었다.

그림Ⅰ-1 세포의 발견에서 항생제가 개발되기까지

1665년

세포 발견

훅(Hooke, R., 1635~1703)은 자신이 만든

현미경으로 얇게 자른 코르크를 관찰하여 벌집

형태의 수많은 작은 구멍이 가지런하게 배열되

어 있음을 발견하고, 이를 세포라고 하였다.

1673년

미생물 발견

레이우엔훅(Leeuwenhoek, A. van, 1632

~1723)은 자신이 만든 단안 렌즈 현미경으로

치석, 침, 정액, 빗물 등을 관찰하여 맨눈으로는

보이지 않는 미생물의 존재를 밝혔다.

1838년

세포설 등장

슐라이덴(Schleiden, M., 1804~1881)은 식

물 세포를, 슈반(Schwann, T., 1810~

1882)은 동물 세포를 현미경으로 관찰하고

세포설을 주장

하였다.

14

Ⅰ.생명과학의역사

오늘날 세포의 연구는 세포 주기 조절과 암세포 연구로 이어져 사람의 질병 치료를

위한 기초로 활용되고 있다.

미생물의 발견과 백신 개발

17세기에 레이우엔훅이 자신이 만든 현미경을 이용하여 맨눈으로는 보이지 않는 미

생물을 발견하였지만, 한 동안 미생물의 연구는 거의 이루어지지 않았다. 19세기 중반

에 이르러 발효가 미생물에 의해 일어난다는 것이 밝혀지면서 미생물의 연구가 활발히

진행되었다. 이후 탄저균, 결핵균과 같은 세균이 전염병을 일으키는 원인이라는 것이

밝혀지면서 소독법과 멸균법이 개발되어 수술 후 상처 부위의 세균 감염에 의한 사망

률을 크게 줄일 수 있게 되었다.

또, 전염병의 원인과 감염 경로를 밝히기 위한 연구가 진행되었고, 전염병을 예방할

수 있는 백신이 개발되었다. 그리고 항생 물질이 발견되고 항생제가 대량으로 만들어

지면서 세균성 전염병으로 고통받는 수많은 환자를 치료할 수 있게 되었다.

▼세균 배양 접시에 핀 푸른곰팡이

창의 융합 사고

과거에 수백만 명의 목숨을 앗아 갔던 천연두는 오늘날 예방 가능한 전염병이 되었

다. 천연두를 예방할 수 있게 된 까닭을 생명 과학의 주요 발견과 관련지어 조사하고 토의해 보자.

세균

푸른

곰팡이

1882

년

1928년

최초의 항생 물질 발견

1

861년

결핵균 발견 및 결핵 진단 약 개발

코흐(Koch, H. H. R., 1843~1910)는 결핵

플레밍(Fleming, Sir A., 1881~1955)은 세

균 배양 접시에 핀 푸른곰팡이에서 세균의 증식

을 억제하는 페니실린을 발견하였다.

미생물의 존재 증명

파스퇴르(Pasteur, L., 1822~1895)는 S자

형(백조의 목)의 플라스크를 이용하여 공기 속

에 미생물이 존재한다는 것을 밝힘으로써 생물

속생설을 입증하였다.

균을 발견하고, 결핵 진단 약인 투베르쿨린을 개

발하였다.

1.생명과학의역사와발달과정

15

닭 콜레라 연구를 통해 면역의 원리를 발견한 파스퇴르가 탄저병 백신을 개발하고,

그 백신의 효능을 어떤 방법으로 입증했는지 알아보자.

조사

해 보기

탄저병 백신의 효능 입증 실험

탐구능력 문제해결력 의사소통

탄저병

소, 양, 염소 등이 탄저균에 오염된

풀이나 사료를 먹음으로써 발생하

는 전염병

능력

파스퇴르는 탄저병을 일으키는 탄저균의 독성을 약화해 탄저병 백신을 만들었다. 하

지만 많은 의사와 수의사들이 아래 그림과 같은 이유를 들어 탄저병 백신의 사용을 반대

하자, 파스퇴르는 실험을 통해 탄저병 백신의 효능을 입증하였다.

탄저균의 독성을

약화해 만든 백신도

결국 탄저균이잖아.

오히려 많은 양들을

죽일지 몰라!

담배모자이크바이러스(TMV)

50 nm

담배와 같은 가짓과 식물의 잎에 감

염되는 바이러스이다. 1935년에

미국의 생화학자 스탠리(Stanley,

W. M, 1904~1971)가 담배모자

이크바이러스를 결정으로 분리하는

데 성공하였다.

핵심 개념 확인하기

1. 파스퇴르가 탄저병 백신의 효능을 입증하기 위해 수행한 실험을 조사하여 발표해 보자.

2. 파스퇴르의 탄저병 백신 개발이 사회에 어떤 영향을 미쳤는지 토의해 보자.

19세기 말에 담배모자이크병에 걸린 식물을 연구하는 과정에서 바이러스가 발견되었

고, 담배모자이크바이러스(TMV)의 결정을 얻으면서 바이러스의 구조가 확인되었다.

이후 TMV를 비롯한 여러 종류의 바이러스를 전자 현미경으로 관찰하게 되면서 바이

러스의 구조적 특징과 생명 현상에 관한 연구가 활발하게 진행되었다. 이를 통해 감기,

소아마비, 천연두, 후천성 면역 결핍증(AIDS) 등이 바이러스성 질환이라는 것이 밝혀

졌으며, 바이러스성 질환의 치료제 및 백신을 개발하기 위한 연구가 계속되고 있다.

1  세포와 미생물의 연구 과정에서 이루어진 다음의 주요 발견들을 시간 순서대로 나열해 보자.

●

다음 개념을 이해하였는지

표

를 하면서 확인해 보자.

㉠ 세포설 등장

㉡ 세포 발견

㉢ 결핵균 발견

㉣ 최초의 항생 물질 발견

세포설의 확립 과정

2  창의 융합 사고 | 바이러스가 세균보다 늦게 발견된 까닭을 생각해 보자.

미생물의 발견과 백신 개발

과정

16

Ⅰ.생명과학의역사

생물 분류의 발달과 진화론의 확립

생물 분류는 고대 그리스 시대부터 아리스토텔레스(Aristoteles, B.C. 384~

B.C. 322)를 비롯한 여러 과학자에 의해 이루어졌지만, 18세기까지 큰 발전은 없었

다. 18세기 이후에 린네에 의해 체계적인 생물 분류가 시작되었다. 또, 화석이 발견되

고 지질학이 발달하면서 생물이 변화할 수 있다는 생각을 하게 되었다. 이러한 영향을

받은 다윈은 오랜 연구를 통해 자연 선택에 의한 진화를 주장하는 『종의 기원』이란 책

을 출판하였다. 다윈의 진화론은 전 세계적으로 대단한 논란을 불러일으켰다. 그러나

여러 과학자가 다윈의 진화론을 검증하고 수정 보완하면서 진화론은 점차 생명 과학

의 여러 분야를 통합하는 이론으로 자리 잡게 되었다.

진화론의 확립으로 유전학을 비롯한 생명 과학의 거의 모든 분야는 생물의 진화에

근거하여 생명 현상을 설명하는 방향으로 발전하였다. 또, 진화론은 생명 과학뿐만 아

니라 정치, 경제, 사회, 문화, 철학 등 많은 분야에 큰 영향을 미쳤다.

다윈을 풍자한 그림

다윈의 진화론을 반대하는 사람들

은 다윈을 원숭이나 고릴라로 풍자

하여 비판하였다.

창의 융합 사고

다윈의 진화론이 생명 과학의 발달과 사회 변화에 미친 영향을 설명하는 글을 써 보자.

1801

그림Ⅰ-2 생물 분류와 진화론 확립

1753년

생물 분류 체계 정립

린네(Linné, C. von, 1707~1778)는 생물을

체계적으로 분류하는 방법을 제안하였으며, 분

류의 기본 단위인 종의 개념을 명확히 하였다.

년

무척추동물 분류 및 용불용설 주장

라마르크(Lamarck, J. B. P. A., 1744~

1829)는 동물을 척추동물과 무척추동물로 분류

하였으며, 용불용설을 이용하여 생물의 진화를

체계적으로 설명하였다.

1859년

자연 선택에 의한 진화론 확립

다윈(Darwin, C. R., 1809~1882)은 비글

호 탐사에서 수많은 동식물 표본과 화석을 수집

하고, 갈라파고스 군도의 핀치를 관찰한 결과를

분석·종합하여 자연 선택설을 주장하였다.

1.생명과학의역사와발달과정

17

유전자

멘델이 완두의 교배 실험에서 가정

한 유전 인자를 1909년에 요한센

(Johannsen, W. L., 1857~

1927)이 처음으로 유전자라고 명

명하였다.

유전학과 분자 생물학의 발달

19세기 전까지 사람들은 자손이 부모를 닮는 것은 부모의 형질이 액체처럼 혼합된

방식으로 자손에게 전달되기 때문이라고 믿었다. 그러나 19세기에 멘델이 완두의 교

배 실험 결과를 분석하여 부모의 형질은 섞이거나 변형되지 않는 입자인 유전 인자의

형태로 자손에게 전달된다는 것을 알아냈다. 그 당시 과학자들은 염색체의 존재를 몰

라 멘델의 연구 결과에 관심을 보이지 않았으나, 이후 여러 과학자에 의해 멘델 법칙이

재발견되었다.

세포의 구조와 세포 분열에 관한 연구가 진행되면서 멘델 법칙의 정확한 해석이 이

루어졌고, 유전자는 세포의 어느 곳에 있는가와 유전자를 구성하는 물질은 무엇인가에

과학자들은 관심을 두게 되었다. 모건은 여러 개의 유전자가 염색체의 일정한 위치에

존재한다는 것을 밝혔고, 초파리의 X 염색체에 의한 유전을 연구하였다. 멀러는 초파

리의 돌연변이를 인공적으로 유도할 수 있다는 것과 돌연변이가 염색체와 유전자의 변

화로 일어난다는 것을 발견하였다.

유전학의 발달에 힘입어 과학자들은 유전자가 어떤 방식으로 형질을 나타내는지를 연

구하였다. 비들과 테이텀은 유전자 하나에 의해 효소 하나가 합성된다는 것을 밝혔으며,

이들의 연구로 분자 수준에서 생명 현상을 다루는 분자 생물학의 기틀이 마련되었다.

창의 융합 사고

유전학의 발달이 농업, 의학 등의 발전에 어떤 영향을 미쳤는지 조사해 보자.

그림Ⅰ-3 유전학과 분자 생물학의 발달

1865년

유전의 기본 원리 발견

멘델(Mendel, G. J., 1822~1884)은 완두의

교배 실험을 통해 유전의 기본 원리인 분리의

법칙과 독립의 법칙을 밝혔다.

1926년

유전자와 염색체의 관계 밝힘

모건(Morgan, T. H., 1866~1945)은 초파

리의 교배 실험을 통해 유전자가 염색체의 일정

한 위치에 존재한다는 것을 밝혔다.

1927년

최초로 인공 돌연변이 성공

멀러(Muller, H. J., 1890~1967)는 초파리의

돌연변이 비율을 높이는 방법을 연구하던 중 초파

리에 X선을 쬐면 인공적으로 돌연변이를 유도할

수 있다는 것을

발견하였다.

18

Ⅰ.생명과학의역사

♥

염색체가 단백질과 핵산으로 이루어져 있다는 것이 밝혀진 후 여러 과학자의 연구로

DNA가 유전 물질이라는 것이 증명되었다. DNA가 유전 물질이라는 것을 밝히는 데

이바지한 연구 사례를 살펴보자.

자료

해석

해 보기

유전 물질 규명과 관련된 주요 발견

탐구능력 문제해결력 의사소통

능력

➜115쪽

다음은 유전 물질이 무엇인지 확인하는 데 이바지한 두 가지 연구에 관한 내용이다.

(가) 1928년에 그리피스(Griffith, F., 1879~1941)는 폐렴 쌍구균(S형 균, R형 균)

을 생쥐에 주입하는 실험을 통해 S형 균의 어떤 물질에 의해 R형 균이 S형 균으로

형질 전환된다는 것을 밝혀냈다.

(나) 1952년에 허시(Hershey, A. D., 1908~1997)와 체이스(Chase, M., 1927

~2003)는 방사성 동위 원소로 표지된 박테리오파지를 대장균에 감염시키는 실험

을 통해 새로운 파지가 만들어지는 데 필요한 유전 물질은 DNA라는 것을 밝혀냈다.

● (가)와 (나)에서 사용된 연구 방법을 조사하여 발표해 보자.

DNA가 유전 물질이라는 것과 핵산의 구성 성분이 밝혀지면서 과학자들은 DNA

의 입체 구조를 알아내기 위한 연구에 박차를 가하였다. 1953년에 마침내 왓슨과 크릭

이 DNA가 이중 나선 구조로 이루어져 있다는 것을 알아냈고, 이후 유전부호가 모두

해독되었다.

S형 균과 R형 균

S형 균은 병원성이 있지만, R형 균

은 병원성이 없다.

형질 전환

한 개체의 형질이 외부에서 도입된

유전 물질에 의해 변하는 현상

허시와 체이스의 실험은

‘Ⅳ–1. 유전체와 유전자’를 참고하

세요.

1941년

1유전자 1효소설 발표

비들(Beadle, G. W., 1903~1989)과 테이텀

(Tatum, E. L., 1909~1975)은 돌연변이 붉

은빵곰팡이의 생장을 연구하여 1유전자 1효소

설을 발표하였다.

1953년

DNA 이중 나선 구조 제시

왓슨(Watson, J. D., 1928~ )과 크릭

(Crick, F. H. C., 1916~2004)은 여러 과학

자에 의해 밝혀진 DNA에 관한 화학적 기초 지

식과 DNA의 X선 회절 사진 등을 종합하여

DNA의 입체 구조를

제시하였다.

1961년

유전부호 해독

니런버그(Nirenberg, M. W., 1927~2010)

와 마테이(Matthaei, H., 1929~ )는 인공

RNA를 만들고, 이 RNA로부터 어떤 아미노

산 서열을 가진 단백질이 합성되는지를 연구하여

유전부호를

해독하였다.

19

1.생명과학의역사와발달과정

분자 생물학의 발달로 생물의 발생, 생장, 노화, 유전병의 원인 등과 같은 생명 현상

을 분자 수준에서 설명하는 것이 가능해졌다. 1970년 이후에는 유전 현상을 설명하는

단계에서 나아가 유전자를 인위적으로 다룰 수 있게 되면서 유전자 재조합 기술이 탄생

하였다. 1980년대에는 중합 효소 연쇄 반응(PCR)을 이용하여 소량의 DNA를 많은

양으로 증폭할 수 있게 됨으로써 유전자의 작용에 관한 연구뿐만 아니라 여러 종류의

유전병과 감염성 질환을 진단하는 기술 등이 획기적으로 발전하였다. 또, DNA 염기

서열 자동 분석기를 통해 생물의 유전체를 빠르고 쉽게 분석할 수 있게 되었다.

21세기에 들어 생명 과학은 생물 정보학, 의생명 과학, 법의학, 뇌 과학 등과 같은

여러 학문 분야와 융합된 형태의 학문으로 발전하고 있다. 그리고 생명 현상을 연구하

는 수준을 넘어 의약품의 대량 생산, 유전병 치료, 식량 생산 증대, 환경 오염 방지 등

인류 복지에 이바지하는 종합 학문으로서 그 영역을 계속 확대해 나가고 있다.

핵심 개념 확인하기

1  완두의 교배 실험을 통해 유전 법칙을 발견한 과학자는 누구인가?

●

다음 개념을 이해하였는지

표

2  분자 생물학의 발달 과정에서 이루어진 다음의 주요 발견들을 시간 순서대로 나열해 보자.

를 하면서 확인해 보자.

생물 분류의 발달과 진화론의

㉠ 유전부호 해독

㉢ DNA 이중 나선 구조 발견

㉤ DNA가 유전 물질임을 증명

그림Ⅰ-4 현대 분자 생물학의 발달

1975년

DNA 염기 서열 분석법 개발

생어(Sanger, F., 1918~2013)는 단백질의

아미노산 서열과 DNA 염기 서열을 분석하는

방법을 고안하였다.

㉡ 사람의 유전체 분석

㉣ 유전자 재조합 기술 탄생

1983년

DNA 증폭 기술 개발

멀리스(Mullis, K. B., 1944~ )는 중합 효소

연쇄 반응(PCR: polymerase chain

reaction)을 이용하여 DNA를 짧은 시간에

대량으로 복제하는 방법을 개발하였다.

확립 과정

유전학과 분자 생물학의 발달

과정

2003년

사람 유전체 지도 완성

사람의 DNA 염기 서열

이 밝혀지면서 사람의

유전체 연구가 활발해

져 개인의 유전 정보 분

석이 가능해졌다.

20

Ⅰ.생명과학의역사

1	2	3	4	5

♥

탐구활동

조사

인류 복지에 이바지한 생명 과학의 발견에는 어떤 것이 있을까

탐구능력 문제해결력 의사소통

능력

목표

인류 복지에 이바지한 생명 과학의 발견 사례를 조사하여 발표할 수 있다.

과정

다음은 생명 과학의 발견 사례 중 하나인 혈액형 발견에 관한 내용이다.

1628년에 영국의 하비(Harvey, W., 1578

~1657)가 혈액은 인체를 순환한다는 사실을 처

음으로 발견한 이후, 혈액에 관한 연구가 많이 진

행되었다. 혈액을 연구하는 과정에서 수혈의 부작

용이 심하게 나타났지만, 그 까닭을 알 수 없어 한

동안 수혈이 거의 이루어지지 않았다. 수혈 시 종

종 나타나는 혈액의 응집이 무엇 때문인지를 알아

낸 생명 과학자는 오스트리아의 란트슈타이너

(Landsteiner, K., 1868~1943)이다. 란트

▲란트슈타이너

슈타이너는 사람의 혈액을 연구하여 ABO식 혈액형을 발견하였다.

1 란트슈타이너가 ABO식 혈액형의 종류를 밝히는 데 사용한 연구 방법을 조사하여 발표

해 보자.

2 위 사례 외에 인류 복지에 이바지한 생명 과학의 발견 사례를 모둠별로 한 가지씩 조사하

여 발표해 보자.

정리

● 다음은 란트슈타이너의 ABO식 혈액형 발견이 인류 복지에 어떻게 이바지했는지에 관한

글의 일부이다. 글을 완성해 보자.

ABO식 혈액형을 발견하기 이전에는 수술이 잘되어도 수혈을 받은 환자가 죽는 경우가

많았다. 란트슈타이너는

평가하기

사례 조사 활동에 적극적으로 참

여하였는가?

생명 과학의 발견이 인류 복지에

이바지하였음을 글로 표현하였

는가?

| 활동 후기 | 이 활동에서 어떤 것

을 배웠는지 자유롭게 적어 보자.

1.생명과학의역사와발달과정

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