청소년을 위한 교양 생명과학: 계통발생학

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2025년 10월 23일 출간

작품소개

책소개

지구상의 모든 생명체는 수십억 년에 걸친 진화의 역사를 통해 서로 연결되어 있습니다. 계통발생학은 이러한 생명체들 간의 진화적 관계를 연구하는 생물학의 핵심 분야로, 다윈의 진화론에서 시작되어 현재는 DNA 분석과 첨단 컴퓨터 기술을 바탕으로 발전했습니다. 이 학문은 단순히 생물을 분류하는 것을 넘어서 생명의 기원과 진화 과정을 밝히고, 생물 다양성의 패턴을 이해하며, 멸종위기종 보전부터 신종 바이러스 추적까지 인류가 직면한 현실적 문제들을 해결하는 도구로 활용되고 있습니다. 현대 생명과학의 거의 모든 분야가 계통발생학적 사고 없이는 온전히 이해될 수 없을 만큼, 이 분야는 생물학 전반의 기초가 되고 있습니다.

아리스토텔레스의 고전적 분류에서 출발한 계통발생학은 린네의 이명법, 다윈과 월리스의 진화론, 헨니히의 분지학 혁명을 거쳐 현재의 모습에 이르렀습니다. 특히 DNA 서열 분석 기술의 발달과 함께 분자계통학이 등장하면서 형태학적 관찰만으로는 알 수 없었던 생물들의 진정한 관계가 밝혀지기 시작했습니다. 최대절약법, 거리 기반 분석법, 최대우도법, 베이즈 추론법 등 다양한 계통 분석 방법들이 개발되었고, 컴퓨터의 발달과 함께 수백만 개의 염기서열을 동시에 분석할 수 있게 되었습니다. 이제 단일 유전자가 아닌 전체 유전체를 비교하는 계통유전체학 시대가 열렸으며, 유전자 수평전달이나 불완전 계통 분류 같은 복잡한 진화 현상들도 정교하게 분석할 수 있게 되었습니다.

계통발생학은 순수 학문을 넘어 의학, 농업, 환경 보전 등 다양한 실용 분야에서 핵심적 역할을 담당하고 있습니다. 코로나19 팬데믹 상황에서 바이러스의 기원과 변이를 추적하고 백신 개발 전략을 수립하는 데 계통 분석이 결정적으로 활용되었으며, 항생제 내성균의 확산 경로를 파악하여 감염병 확산을 막는 데도 사용됩니다. 멸종위기종의 유전적 다양성을 평가하고 보전 우선순위를 정하거나, 침입종의 기원지를 추적하여 생태계 보호 정책을 수립하는 일도 계통발생학 없이는 불가능합니다. 또한 작물의 품종 개량이나 천적을 이용한 생물학적 방제, 심지어 암세포의 진화 과정을 분석하여 맞춤형 치료법을 개발하는 정밀의학 분야에서도 계통발생학적 접근법이 필수적으로 사용되고 있습니다.

인공지능과 기계학습 기술의 도입, 단일세포 유전체 분석 기술의 발달, 환경 DNA를 통한 생물다양성 연구 등 계통발생학은 빅데이터 시대의 새로운 도전과 기회를 맞이하고 있습니다. 기후변화로 인한 생태계 변화를 예측하고 대응하는 데 계통발생학적 정보가 더욱 중요해지고 있으며, 우주생물학이나 합성생물학 같은 신생 분야에서도 핵심적 역할을 할 것으로 예상됩니다. 이 책은 복잡해 보이는 계통발생학의 기본 개념부터 최신 연구 동향까지를 중학생도 이해할 수 있도록 체계적으로 정리했습니다. 25개 장에 걸쳐 계통수 읽는 법부터 첨단 분자 분석 기법까지, 그리고 이론적 배경에서 실제 응용 사례까지를 풍부한 예시와 함께 설명하여 현대 생물학의 핵심을 이해하는 든든한 기초를 제공할 것입니다.

목차

1. 계통발생학이란 무엇인가
2. 계통발생학의 역사와 발전
3. 계통수와 기본 용어들
4. 형질과 형질상태
5. 상동성과 상사성
6. 형질 진화의 이해
7. 최대절약법의 원리
8. 거리 기반 분석법
9. 최대우도법의 이해
10. 베이즈 추론법
11. 분자진화의 기초
12. DNA 서열 분석
13. 단백질 진화 분석
14. 화석과 고생물학
15. 생물지리학과 계통발생
16. 종 개념과 계통발생
17. 집단유전학과 계통발생
18. 비교유전체학
19. 계통유전체학
20. 계통수 평가와 신뢰도
21. 수평유전자전달
22. 병합이론
23. 의학에서의 계통발생학
24. 보존생물학의 응용
25. 계통발생학의 미래

인물정보

저자(글) 루미너리북스 교육출판 에디팅 팀

루미너리북스 교육 출판 에디팅 팀은 전문 교육 콘텐츠 기획자와 편집자들로 구성되어, 학생들의 눈높이에 맞춘 양질의 교육 도서를 제작하는 데 전념하고 있다. 각 분야별 전문가들과의 긴밀한 협업을 통해 정확하고 이해하기 쉬운 교육 콘텐츠를 개발하며, 특히 고등학생을 위한 대학 과목 선행학습 시리즈와 같은 혁신적인 교육 도서를 기획하고 있다.