지구상의 모든 생명체의 공통조상인 LUCA는 유전자의 형태로 후손에게 생존 형질을 물려준다. 그의 자손 중 일부(아마도 규모가 클 것으로 추정됨)는 살아남지 못했습니다. 그런데 한 그룹이 그랬어요. 박테리아는 35억년 전에 나타났으며 오늘날 지구상에서 가장 많은 수의 유기체입니다.
뒷마당, 뜨거운 바다 깊은 곳, 북극, 미사 연못이나 사막, 그랜드 센트럴 역의 남자 화장실, 대장의 독소나 프로바이오틱스 등 박테리아 세포는 많은 일을 수행해야 합니다. 인간이 생존하고 건강을 유지하기 위해 수행하는 중요한 작업은 위험을 피하고, 영양분과 에너지원을 감지 및 흡수하며, 적절한 체액 및 전해질 수준을 유지하는 것입니다.
그리고 이들 종족이 생존하려면 번식을 해야 합니다. 우리와 마찬가지로 그들은 행동에서 환경과 상호 작용하는 것을 포함하여 많은 생존 요구를 충족합니다.
모두를 위한 하나
박테리아의 전체 몸은 하나의 세포에 포함되어 있기 때문에 감각과 운동 활동을 조정하기 위해 별도의 감각 기관, 근육 또는 신경계를 구성하는 추가 세포가 없습니다. 단일 셀은 단독으로 작동합니다.
많은 박테리아는 이동성이 있으며 일상적인 생존에서 끊임없는 혼란스러운 움직임을 사용합니다. 그들은 편모라고 불리는 섬유질 돌기를 제어하는 분자 모터 덕분에 움직입니다. 그들은 이동하기 위해 "수영"과 "텀블링"이라는 두 가지 유형의 움직임을 사용합니다. 모든 편모가 반시계 방향으로 회전하면 세균은 일정한 방향으로 흐르고, 편모가 시계 방향으로 회전하면 세균은 넘어집니다.
이동성에는 이점과 비용이 모두 있습니다. 편모가 필요하며 편모의 움직임은 박테리아의 일일 에너지 공급량의 상당 부분을 사용합니다. 장점으로는 이동성이 뛰어나 음식을 얻고 위험을 피할 수 있는 기회가 더 많아진다는 점입니다. 우리가 언급했듯이 박테리아의 원시적 움직임은 택시라고 불리며 유익한 물질에 대한 방향 반응과 유해 물질에 대한 반대 방향입니다. 유용한 물질을 유인 물질이라고하고 유해 물질을 기피제라고합니다. 분류군은 이동하는 유기체에서만 발견되므로 정지 식물의 줄기, 잎 또는 뿌리의 방향성(tropism)과 다릅니다. 택시의 경우 전체 유기체가 공간에서 위치를 바꿉니다.
택시는 수용체에 의해 유인물질이나 퇴치물질이 감지된 결과로 시작됩니다. 일부 수용체는 환경의 화학물질 농도에 민감하고(화학수용체), 다른 수용체는 빛에 민감합니다(광수용체). 화합물의 영향을 받는 행동을 주화성, 빛의 영향을 받는 행동을 광주성이라고 합니다.
텀블링 동작은 박테리아의 순간적인 상황에 따라 달라집니다. 유인물질이 검출되면 텀블링이 감소하여 박테리아가 물질을 향해 흘러갑니다. 반면에 기피제의 존재는 전복을 증가시켜 이동 및 후퇴 방향의 변화를 유발합니다. 텀블링이나 수영의 발생은 박테리아 수용체가 보내는 분자 신호에 따라 달라집니다. 이러한 반응의 강도는 자극(화학적 또는 빛)의 농도에 따라 달라집니다.
따뜻해, 더 따뜻해, 화상!
박테리아 세포는 또한 건강을 유지하기 위해 적절한 양의 체액을 유지해야 합니다. 물이 너무 많으면 세포가 터지고, 물이 너무 적으면 세포가 터집니다. 이 과정에는 전해질(소금, 예:나트륨 및 칼륨)과 물 사이의 일련의 복잡한 상호 작용이 포함됩니다. 세포 내부보다 외부의 염분 농도가 더 높으면 수분이 제거되어 체액-염분 균형이 균형을 이루고 세포가 파열되는 것을 방지합니다. 내부의 염분 농도가 너무 높으면 물을 끌어 들여 세포가 무너지는 것을 방지합니다.
동물의 체내 여러 세포에서 체액 균형을 유지하는 것도 마찬가지입니다.
세포에 염분이 너무 많으면 우리는 세포에서 염분을 빼내고 균형을 회복하기 위해 액체를 마십니다. 구토, 설사 또는 격렬한 운동으로 인한 체액 손실은 전해질 양을 감소시켜 세포 균형을 뒤흔듭니다. 그런 다음 전해질이 풍부한 음료(예:게토레이)를 마시거나 심한 경우 드립으로 전해질과 체액을 교체해야 합니다.
박테리아 세포는 또한 건강을 유지하기 위해 적절한 체액량을 유지해야 합니다. 물이 너무 많으면 세포가 폭발하고, 너무 적으면 파열됩니다.
많은 동물들은 외부 온도 변화에도 불구하고 내부 온도를 일정하게 유지하는 생리적 메커니즘을 가지고 있습니다. 온도 변동이 세포 생존에 필요한 생리적 과정과 화학 반응을 방해할 수 있기 때문입니다. 동물은 또한 온도 조절을 위해 행동을 사용합니다. 우리는 옷을 벗거나 그늘을 찾습니다. 너무 더울 때, 너무 추울 때 우리는 새 옷을 입습니다. 일부 포유류는 주기적으로 털이 빠진다. 새들이 이주합니다.
한편 박테리아는 내부 온도를 설정점 근처로 유지하는 대신 특정 생화학적 과정을 재구성하여 생리학을 외부 온도에 적응시킵니다. 아마도 초기 단세포 생명체가 다양한 기후에서 생존할 수 있는 능력을 결정한 것은 바로 이러한 특성이었을 것입니다. 그러나 그 이상으로 박테리아는 외부 온도를 감지하고 행동을 사용하여 외부 환경에 적응합니다.
그룹에서 더 즐거운 시간을 보내세요
모든 유기체와 마찬가지로 박테리아도 시간이 지나도 생존하려면 번식을 해야 합니다. 인간과 다른 많은 동물의 경우 번식에는 일반적으로 다른 유기체의 참여가 필요합니다. 그러나 박테리아에서는 이는 단순히 세포 분열의 문제일 뿐입니다. 성은 단세포 원생생물에서 세포 분열의 변형으로 나타났으며, 박테리아가 수십억 년 동안 사용해 온 무성생식 형태가 없었다면 존재하지 않았을 것입니다.
박테리아의 번식 자체는 사회적 활동은 아니지만 어떤 의미에서는 사회적 유기체입니다. 박테리아는 종종 표면에 서로 뭉치는 경우가 많습니다. 문자 그대로 개별 세포를 서로 붙게 하는 화학 물질을 분비합니다. 이러한 클러스터를 생물막이라고 합니다.
플라그, 샤워기 벽면의 끈적한 끈적한 물질, 전동칫솔, 자연에 존재하는 끈적끈적한 물질 등이 생물막의 예입니다. 최근 연구에 따르면 이들 세포는 서로 수동적으로 부착될 뿐만 아니라 음식 섭취와 번식을 조정하고 그룹에 새로운 구성원을 끌어들이는 전기 신호를 생성하여 통신하는 것으로 나타났습니다.
더 복잡한 유기체에서 특정 장소나 사물에 끌리거나 냄새에 따라 피하는 등 대인 관계 또는 사회적 상호 작용에 속하는 많은 행동은 실제로 유사한 간단한 요인으로 설명될 수 있습니다.
박테리아는 무엇을 언급하나요?
박테리아는 또한 자신의 세계에 대한 정보를 흡수하여 미래의 행동을 안내하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 환경 조건(온도, 산소 수준)에 대한 내부 분자 표현을 생성하고 이를 사용하여 나중에 환경 조건을 예측하여 적절하게 대응할 수 있다는 증거가 있습니다. 즉, 우리가 말했듯이 그들은 배우고 기억할 수도 있습니다. 박테리아 학습에 대한 증거는 주로 이론적 모델을 기반으로 하지만, 우리는 단세포 원생 생물의 학습과 기억에 대한 확실한 증거를 가지고 있습니다. 학습과 기억에는 신경계가 필요하지 않습니다.
우리는 종종 기억을 의식적으로 과거를 회상하는 능력으로 정의하는 인간중심적 관점을 채택합니다. 그러나 기억은 주로 단세포 유기체이든 다세포 유기체이든 관계없이 과거를 사용하여 세포의 미래 기능을 수정하도록 하는 세포 기능입니다. 우리의 정신적 삶의 대부분과 그것이 의식적인 마음에 나타나는 것에 대해서도 마찬가지입니다.
위의 텍스트는 Copernicus Center Press에서 최근 출판된 Joseph LeDoux의 최신 저서 "우리 의식의 역사"에서 발췌한 것입니다.
의식은 여러 면에서 인간에게 유용하지만(나중에 논의할 것임), 특히 수십억 년 전으로 거슬러 올라가는 생존 메커니즘과 관련하여 능동적인 조절자라기보다 행동을 수동적으로 관찰하는 경우가 많습니다.
우리가 원할 때 생존을 보장할 수 있게 해주는 것은 바로 자신의 활동을 인식하는 두뇌의 능력입니다. 두려움, 즐거움, 기타 감정을 경험하고 자유 의지를 사용하여 다음에 무엇을 할지 결정하십시오.
출처:
위의 텍스트는 Copernicus Center Press에서 최근 출판된 Joseph LeDoux의 최신 저서 "우리 의식의 역사"에서 발췌한 것입니다.
