동물학
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1. 개요
동물학은 동물을 연구하는 생물학의 한 분야이다. 고대 그리스의 아리스토텔레스 시대부터 연구가 시작되었으며, 해부학, 생리학, 발생 생물학, 진화 생물학, 행동학, 생물지리학, 분자 생물학 등 다양한 분야로 발전해왔다. 분류학, 척추동물학, 무척추동물학 등 동물의 분류와 관련된 연구도 중요한 부분을 차지한다. 한국의 동물학은 전통적으로 가축 관련 지식이 중요했으며, 조선 시대 실학자들의 연구를 거쳐 근현대에는 서구 과학의 영향을 받아 발전했다.
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무척추동물은 척추가 없는 동물을 통칭하며 지구상 동물 종의 대부분을 차지하고, 다양한 문으로 구성되어 유성생식과 무성생식을 포함한 생식 방식과 사회적 상호작용을 보이는 등 생태계에서 중요한 역할을 수행하며 생물학 연구에도 기여한다.
| 동물학 | |
|---|---|
| 동물학 | |
 | |
| 개요 | |
| 학문 분야 | 동물을 연구하는 생물학의 한 분야 |
| 어원 | (zōion, '동물') (logos, '연구') |
| 세부 분야 | |
| 분야 | 인류학 인간동물관계학 양봉학 거미학 절지동물학 고래학 패류학 곤충학 동물 행동학 기생충학 파충류학 어류학 연체동물학 포유류학 개미학 선충학 신경 행동학 조류학 고생물학 부유생물학 영장류학 |
| 주요 동물학자 | |
| 학자 | 퀴비에 다윈 커비 파브르 린네 로렌츠 세이 월리스 |
| 역사 | |
| 역사 | 다윈 이전 다윈 이후 |
2. 역사
동물학의 역사는 고대부터 현대에 이르기까지 동물의 왕국에 대한 연구를 추적한다. 하나의 일관된 분야로서 동물학 개념은 훨씬 나중에 등장했지만, 동물학은 박물학에서 발전하여 고대 그리스 로마 세계의 아리스토텔레스와 갈레노스의 연구로 거슬러 올라간다. 이러한 고대의 노력은 중세 시대에 알베르투스 마그누스 등의 이슬람 물리학자들과 학자들에 의해 더욱 발전되었다.[47][48][49]
선사시대 사람들은 생존을 위해 환경 속 동식물을 연구해야 했다. 프랑스에서 발견된 1만 5천 년 전의 동굴 벽화, 조각, 조형물에는 들소, 말, 사슴이 정교하게 묘사되어 있다.[3] 신석기 혁명은 가축화를 특징으로 하며, 고대 시대 내내 계속되었다. 야생 동물에 대한 고대 지식은 근동, 메소포타미아, 이집트 등에서 찾아볼 수 있으며, 문자의 발명은 이집트 상형 문자에 동물이 등장하는 것으로 동물학에 반영되었다.[4]
후기 고전 시대 동안 중동 과학 및 의학은 고대 그리스, 로마, 메소포타미아, 페르시아의 개념뿐만 아니라 고대 인도 전통인 아유르베다를 통합하면서 발전하였다.[8]
유럽에서는 르네상스와 근대 초기 경험주의에 대한 관심이 되살아나고 많은 새로운 유기체가 발견되면서 동물학적 사고는 혁신을 맞았다. 안드레아스 베살리우스와 윌리엄 하비는 생리학에서 실험과 세심한 관찰을 사용했고, 칼 폰 린네, 장-바티스트 라마르크, 뷔퐁과 같은 자연주의자들은 생명의 다양성을 분류하고 화석 기록을 연구할 뿐만 아니라 유기체의 발달과 행동을 연구하기 시작했다. 안톤 판 레이우엔훅은 현미경 분야에서 개척적인 연구를 수행하여 미생물의 세계를 밝혀내어 세포 이론의 기반을 마련했다.[13]
19세기에는 찰스 다윈의 자연 선택에 의한 진화 이론이 출판되어 동물학에 큰 영향을 미쳤다.[16] 현미경 연구가 발전하면서 세포 수준의 동물 구조 연구가 활발해졌고, 세포설이 확립되었다.[13][14] 화학의 발전과 함께 생물체 내 화학에 대한 연구도 진행되었으며, 발생학 분야에서는 비교발생학이 발전하고, 에른스트 헤켈의 반복설이 등장했다. 실험발생학의 흐름도 생겨났다. 그레고어 요한 멘델의 유전 법칙은 19세기 말에 발견되었지만, 20세기에 들어서야 그 중요성이 인식되었다.[17]
20세기에는 한스 슈페만의 유도(誘導) 발견이 중요한 업적으로 꼽히며, 발생학은 유전자 연구의 발전을 기다려야 했다.[18] 19세기 말부터 루이 파스퇴르와 로베르트 코흐 등에 의해 병원 미생물 연구가 발전하면서 전염병 대응책이 마련되었고, 이는 동물학적 관점에서 동물의 생체 방어 기전이 밝혀지는 과정이었다. 이 과정에서 체액성 면역이 발견되었고, 이후 일리야 메치니코프는 백혈구의 식작용(세포성 면역)을 발견했다.[18]
동물학 연구는 고대 그리스의 아리스토텔레스 연구로부터 시작되었으며, 근대 동물학에 영향을 준 인물로는 찰스 다윈을 들 수 있다. 19세기 이후 동물 연구는 체내 구조 연구가 우선적으로 진행되었으며, 17세기 이후 크게 발전했다. 조르주 퀴비에와 마르첼로 말피기 등은 비교해부학을 탄생시킨 대표적인 연구자이다.
2. 1. 고대
고대 그리스의 아리스토텔레스는 동물을 살아있는 유기체로 보고, 그 구조, 발생 및 생명 현상을 연구했다.[5] 그는 동물을 척추동물과 무척추동물의 두 그룹으로 나누었다.[5] 400년 후, 로마의 의사 갈레노스는 동물을 해부하여 그 해부학과 각 부분의 기능을 연구했다.[6]2. 2. 중세
이슬람 세계의 의학자들과 학자들은 고대 그리스와 로마의 지식을 바탕으로 동물학을 발전시켰다.[47][48][49] 13세기 알베르투스 마그누스는 아리스토텔레스의 저술에 주석을 달고 자신의 연구 결과를 추가했다. 그의 일반적인 접근 방식은 놀랍게도 현대적이었으며, "자연 과학의 [임무]는 우리에게 알려진 것을 단순히 받아들이는 것이 아니라 자연의 원인을 조사하는 것"이라고 썼다.[9]2. 3. 르네상스 시대와 근대 초기
르네상스와 근대 초기 유럽에서는 경험주의에 대한 관심이 다시 높아지고 많은 새로운 유기체가 발견되면서 동물학적 사고에 혁신이 일어났다. 이 운동에서 두드러진 인물은 안드레아스 베살리우스와 윌리엄 하비였는데, 그들은 생리학에서 실험과 세심한 관찰을 사용했다.[13] 칼 폰 린네, 장-바티스트 라마르크, 뷔퐁과 같은 자연주의자들은 생명의 다양성을 분류하고 화석 기록을 연구할 뿐만 아니라 유기체의 발달과 행동을 연구하기 시작했다. 안톤 판 레이우엔훅은 현미경 분야에서 개척적인 연구를 수행하여 이전에는 알려지지 않았던 미생물의 세계를 밝혀내어 세포 이론의 기반을 마련했다.[13]2. 4. 19세기
찰스 다윈의 자연 선택에 의한 진화 이론은 19세기에 발표되어 동물학에 큰 영향을 미쳤다. 다윈의 이론은 동물 분류, 발생, 유전 관계 연구에 새로운 방향을 제시했다.[16]현미경 연구가 발전하면서 세포 수준의 동물 구조 연구가 활발해졌다. 세포설이 확립되고 골지체, 중심체 등 세포 내 구조에 대한 연구도 진행되었다.[13][14]
화학의 발전과 함께 생물체 내 화학에 대한 연구도 진행되었다. 요소의 인공 합성, 혈당량 조절, 효소 작용, 호흡 등에 대한 연구가 이루어졌다.
발생학 분야에서는 비교발생학이 발전하고, 에른스트 헤켈의 반복설이 등장했다. 실험발생학의 흐름도 생겨났다.
그레고어 요한 멘델의 유전 법칙은 19세기 말에 발견되었지만, 20세기에 들어서야 그 중요성이 인식되었다.[17]
2. 5. 20세기 이후
20세기는 생물학, 특히 생화학과 분자생물학 분야가 크게 발전한 시대이지만, 이러한 발전은 대부분 미생물을 이용하여 이루어졌다.발생학은 19세기 말 실험 발생학의 흐름을 따라 발전했으며, 한스 슈페만의 유도(誘導) 발견이 중요한 업적으로 꼽힌다.[18] 그러나 그 이후 발전은 정체되었고, 유전자 연구의 발전을 기다려야 했다.
19세기 말부터 루이 파스퇴르와 로베르트 코흐 등에 의해 병원 미생물 연구가 발전하면서 백신과 예방 접종 등 전염병 대응책이 마련되었다.[18] 이는 동물학적 관점에서 동물의 생체 방어 기전이 밝혀지는 과정이었다. 이 과정에서 체액성 면역이 발견되었고, 이후 일리야 메치니코프는 백혈구의 식작용(세포성 면역)을 발견했다.[18]
3. 동물학의 분야
동물학은 동물을 연구하는 학문으로, 다양한 하위 분야를 포함한다.
초기에는 유기체를 식별하고 특징, 차이점, 관계에 따라 분류하는 분류학이 중요했다. 다윈의 진화론 등장 이후, 분지군 간의 관계를 연구하는 분지학이 발전했다. 계통 분류학은 살아있는 생물의 다양성을 연구하며, 분지도를 통해 계통 발생 관계를 도식적으로 나타낸다.[22]
헌터와 퀴비에 이후, 비교 해부학 연구는 형태기술과 관련되어 현대 동물학의 연구 분야인 해부학, 생리학, 조직학, 배아학, 기형학, 행동학을 형성했다.[24]
19세기에는 현미경을 이용한 연구와 세포설 확립으로 비교발생학이 등장했고, 에른스트 헤켈은 반복설을 주장했다. 이후 실험발생학이 발전하여 한스 슈페만(Hans Spemann)의 유도(誘導) 발견으로 이어졌다.[32]
20세기에는 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 DNA 구조를 밝혀내면서 분자생물학이 발전했다.[45] 분자유전학은 유전자 구조와 기능을 연구하는 분야로, 2000년대 초부터 분자생물학의 가장 중요한 하위 분야 중 하나였다.[46]
동물학의 주요 하위 분야는 다음과 같다:
- 척추동물학 및 무척추동물학: 척추동물과 무척추동물을 각각 연구한다.[22]
- 구조 동물학: 세포생물학과 해부학을 포함하며, 생물체의 구조를 연구한다.[29]
- 생리학: 생명체의 기계적, 물리적, 생화학적 과정을 연구한다.[31]
- 발생 생물학: 동물의 생식과 성장 과정을 연구한다. 동물은 보통 유성생식으로 번식하지만, 일부는 단위생식도 가능하다.[32]
- 진화 생물학: 자연 선택, 공통 조상, 종 분화 등 진화 과정을 연구한다.[33]
- 행동학: 자연 조건에서 동물 행동을 연구한다. 행동 생태학은 틴베르헌의 4가지 질문에 답하고자 한다.[38]
- 생물지리학: 분산, 이동, 판구조론 등 생물 분포를 연구한다.[42]
3. 1. 분류학
생물 분류학은 동물학자들이 생물을 생물학적 종류(예: 속 또는 종)에 따라 분류하고 범주화하는 방법이다. 현대 생물 분류는 카롤루스 린네가 공유된 신체적 특징에 따라 종을 분류한 것에 뿌리를 두고 있다. 이러한 분류는 이후 다윈의 공통 조상 원칙과의 일관성을 높이기 위해 개정되었다.[25] 핵산 서열 데이터를 사용하는 분자 계통 유전학은 최근의 많은 개정을 주도했으며 앞으로도 계속 그럴 가능성이 높다.[25]
많은 과학자들은 현재 5계 분류가 구식이라고 생각한다. 현대의 대안적인 분류 시스템은 일반적으로 3역 분류로 시작한다: 고세균; 세균; 진핵생물( 원생생물, 균류, 식물, 그리고 동물 포함)[26]. 이러한 역들은 세포에 핵이 있는지 여부뿐만 아니라 세포 외벽의 화학적 구성 차이를 반영한다.[26]
각 계는 각 종이 별도로 분류될 때까지 재귀적으로 분해된다. 순서는 다음과 같다: 역; 계; 문; 강; 목; 과; 속; 종. 생물의 학명은 그 속과 종으로부터 생성된다. 예를 들어, 인간은 ''호모 사피엔스''로 분류된다. ''호모''는 속이고, ''사피엔스''는 종소명이며, 둘 다 합쳐서 종명을 구성한다. 생물의 학명을 쓸 때는 속의 첫 글자를 대문자로 쓰고, 종소명은 모두 소문자로 쓰는 것이 적절하다. 또한, 전체 용어는 이탤릭체로 표기하거나 밑줄을 그을 수 있다.[27]
주된 분류 시스템은 린네 분류 체계라고 한다. 여기에는 계급과 이명법이 포함된다. 동물 생물의 분류, 분류학, 그리고 명명법은 국제동물명명규약에 의해 관리된다.[28]
3. 2. 척추동물학 및 무척추동물학
척추동물을 가진 동물(어류, 양서류, 파충류, 조류, 포유류)을 연구하는 생물학 분야는 척추동물학이다.[22] 포유류학, 생물인류학, 파충류학, 조류학, 어류학과 같은 다양한 분류학적 분야는 종을 확인 및 분류하고, 해당 그룹에 특유한 구조와 메커니즘을 연구한다. 무척추동물을 연구하는 무척추동물학은 해면동물, 극피동물, 멍게류, 벌레류, 연체동물, 절지동물 및 기타 많은 문을 포함하는 광대하고 매우 다양한 동물 그룹이지만, 단세포 생물이나 원생생물은 일반적으로 포함되지 않는다.[22]3. 3. 구조 동물학
세포생물학은 세포의 구조, 생리학적 특성, 행동, 상호작용, 환경을 연구한다. 이는 세균과 같은 단세포 생물뿐만 아니라 다세포 생물인 인간과 같은 생물의 특수화된 세포에 대해 현미경적 및 분자적 수준에서 모두 수행된다. 세포의 구조와 기능을 이해하는 것은 모든 생물학의 기초이다. 세포 유형 간의 유사점과 차이점은 분자생물학과 특히 관련이 있다.[29]해부학은 기관 및 기관계와 같은 거시적 구조의 형태를 연구한다.[29] 해부학은 기관과 기관계가 인간과 다른 동물의 몸에서 어떻게 함께 작용하는지, 그리고 독립적으로 어떻게 작용하는지에 초점을 맞춘다. 해부학과 세포생물학은 밀접하게 관련된 두 가지 연구 분야이며, "구조적" 연구로 분류될 수 있다. 비교 해부학은 서로 다른 그룹의 해부학적 유사점과 차이점을 연구하는 학문이다. 비교 해부학은 진화 생물학과 계통 발생(종의 진화)과 밀접하게 관련되어 있다.[30]
3. 4. 생리학
생리학은 생명체의 기계적, 물리적, 생화학적 과정을 연구하여 모든 구조가 전체적으로 어떻게 기능하는지 이해하려고 시도하는 학문이다. "구조와 기능"은 생물학의 중심 개념이다. 생리학 연구는 전통적으로 식물 생리학과 동물 생리학으로 나뉘지만, 연구 대상이 어떤 생물체이든 일부 생리학 원리는 보편적이다. 예를 들어, 효모 세포의 생리학에 대해 배운 내용은 인간 세포에도 적용될 수 있다. 동물 생리학 분야는 인체 생리학의 도구와 방법을 비인간 종에 적용한다. 생리학은 신경계, 면역계, 내분비계, 호흡계, 순환계 등이 어떻게 기능하고 상호작용하는지 연구한다.[31]3. 5. 발생 생물학
발생생물학은 동물과 식물의 생식과 성장 과정을 연구하는 학문이다. 이 분야에는 배 발생, 세포 분화, 재생, 무성 및 유성 생식, 변태, 그리고 성체 생물체의 줄기세포 성장 및 분화 연구가 포함된다.[32] 동물과 식물의 발생은 진화, 집단 유전학, 유전, 유전적 변이, 멘델 유전, 그리고 생식에 대한 논문에서 더 자세히 다룬다.동물은 일반적으로 유성생식을 통해 번식하는데, 이는 수컷과 암컷의 반수체 생식세포가 결합하는 과정을 포함하며, 각 생식세포는 감수분열을 통해 형성된다. 일반적으로 서로 다른 개체가 생성한 생식세포는 수정 과정을 통해 결합하여 이배체 접합자를 형성하고, 이는 유전적으로 고유한 자손 개체로 발달할 수 있다. 그러나 일부 동물은 대안적인 번식 과정으로 단위생식이 가능하며, 단위생식은 뱀과 도마뱀(Wikipedia Parthenogenesis in squamates 참조), 양서류(Wikipedia Parthenogenesis in amphibians 참조), 그리고 수많은 다른 종(Wikipedia Parthenogenesis 참조)에서 보고되었다. 일반적으로 단위생식 동물의 감수분열은 유성생식 동물의 감수분열과 유사한 과정으로 일어나지만, 이배체 접합자 핵은 서로 다른 개체가 아닌 동일한 개체의 두 개의 반수체 게놈이 결합하여 생성된다.
19세기는 발생학 분야에서 큰 변화가 있었다. 현미경을 사용한 연구 방법이 기술 혁신과 함께 발전하면서, 동물의 구조를 기관에서 조직이나 세포 수준으로 조사하는 것이 일반화되었다. 이를 바탕으로 생물은 세포로 구성된다는 세포설도 확립되었다. 세포설 확립에 따라 발생을 재검토하는 흐름이 생겨났고, 카를 에른스트 폰 베어는 인간의 난자를 확인했으며, 여러 동물의 난자에서 발생이 관찰되었다. 이러한 지식을 바탕으로 여러 동물의 발생을 비교하여 지식을 얻으려는 비교발생학이 등장했다. 이는 비교형태학의 흐름을 잇는 것이기도 하다. 에른스트 헤켈은 이를 진화론적으로 정리하여 반복설을 주장했다. 그러나 발생 기전 자체를 밝히려는 움직임이 생겨나 실험발생학의 흐름이 생겨났다.
20세기는 생물학이 크게 발전한 시대이며, 발생학은 19세기 말에 탄생한 실험 발생학의 흐름을 따라 발전하여 한스 슈페만(Hans Spemann)의 유도(誘導) 발견이 하나의 정점을 이루었다. 그러나 그 이후로는 발전이 정체되어 유전자 연구의 발전을 기다리게 되었다.
3. 6. 진화 생물학
진화생물학은 지구상 생명체의 다양성을 만들어낸 진화 과정(자연선택, 공통 조상, 종 분화)을 연구하는 생물학의 하위 분야이다.[33] 진화 연구는 종의 기원과 계통, 그리고 시간에 따른 변화에 관심을 두며, 포유류학, 조류학, 파충류학, 곤충학 등 특정 생물에 대한 훈련을 받은 과학자들을 포함한다.[33]진화생물학은 화석 기록을 사용하여 진화의 방식과 속도에 대한 질문에 답하는 고생물학에 기반을 둔다.[34] 또한 집단 유전학[35] 및 진화 이론과 같은 분야의 발전에도 기반을 둔다. 20세기 후반 DNA 지문 분석 기술의 개발 이후, 동물학에서 이러한 기술의 적용은 동물 개체군에 대한 이해를 높였다.[36] 1980년대에는 발생 생물학이 진화 발생 생물학 연구를 통해 진화 생물학으로 재진입하였다. 관련된 분야로는 계통 발생학, 계통 분류학, 분류학 등이 있다.[37]
3. 7. 행동학
행동학은 자연 조건에서 동물 행동을 과학적이고 객관적으로 연구하는 분야이다.[38] 실험실 환경에서 행동 반응 연구에 중점을 두는 행동주의와는 다르다. 행동학자들은 특히 행동의 진화와 자연 선택 이론의 관점에서 행동을 이해하는 데 관심을 가져왔다. 최초의 현대 행동학자는 찰스 다윈이라고 할 수 있으며, 그의 저서 ''인간과 동물의 감정 표현''은 많은 미래의 행동학자들에게 영향을 미쳤다.[39]
행동 생태학은 행동학의 하위 분야로, 니콜라스 틴베르헌의 네 가지 질문에 답하고자 한다. 이 질문들은 동물 행동과 관련하여 행동의 근접적 원인, 유기체의 발달 과정, 행동의 생존 가치, 계통 발생에 대한 것이다.[40] 동물 인지는 또 다른 연구 분야로, 실험실 실험과 신중하게 통제된 현장 연구를 통해 동물의 지능과 학습을 조사한다.[41]
3. 8. 생물지리학
생물지리학은 지구 상의 생물 분포를 연구하는 학문 분야로,[42] 분산과 이동, 판구조론, 기후 변화, 그리고 분지학과 같은 주제에 중점을 둔다. 생물지리학은 진화생물학, 분류학, 생태학, 지리학, 지질학, 고생물학 및 기후학의 개념과 정보를 통합하는 연구 분야이다.[43] 이 연구 분야의 기원은 영국의 생물학자인 알프레드 러셀 월리스에게 널리 인정되고 있으며, 그의 일부 연구는 찰스 다윈과 공동으로 출판되었다.[44]3. 9. 분자 생물학
분자생물학은 동물과 식물의 공통적인 유전 및 발생 메커니즘을 연구하여 유전형질의 유전 메커니즘과 유전자의 구조에 대한 질문에 답하려고 시도한다. 1953년, 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭은 DNA의 구조와 분자 내 상호 작용을 설명했고, 이 발표는 분자생물학 연구를 촉진하고 이 분야에 대한 관심을 증가시켰다.[45] 연구자들은 분자생물학 특유의 기술을 사용하지만, 이러한 기술을 유전학과 생화학의 방법과 결합하는 것이 일반적이다. 분자생물학의 많은 부분은 정량적이며, 최근에는 컴퓨터 과학 기술, 예를 들어 생물정보학과 계산 생물학을 사용하여 상당한 양의 연구가 수행되었다.분자유전학은 유전자 구조와 기능을 연구하는 분야로, 2000년대 초부터 분자생물학의 가장 중요한 하위 분야 중 하나였다. 다른 생물학 분야는 세포생물학 및 발생생물학에서와 같이 분자 자체의 상호 작용을 직접 연구하거나, 집단 또는 종의 역사적 속성을 추론하는 데 분자 기술을 사용하는 경우와 같이 진화생물학의 집단유전학 및 계통유전학과 같은 분야에서 간접적으로 분자생물학의 정보를 얻는다. 또한 생체분자를 "기본부터" 또는 분자 수준에서 연구하는 오랜 전통이 생물물리학에 있다.[46]
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