전 세계 10개국에서 10만 부 가까이 출간된 DK 베스트셀러 도감형 백과사전

미국 스미스소니언 등 각국 자연사 박물관의

최근 수집 자료와 데이터를 바탕으로 한 새로운 미시 세계 가이드

“이토록 작은 존재들이 어떻게 그렇게 중요할 수 있을까?” SF 작가 아이작 아시모프는 미소 세계를 사는 생물들을 가리켜 이렇게 말한 적이 있다. 그렇지만 우리 눈의 최소 초점 거리는 너무 길고 해상도는 매우 낮기 때문에 지구 생명체는 대부분 맨눈으로 보기에 너무 작다. 동식물마다 생명을 유지하기 위해 특별한 기능을 수행하도록 적응된 다양한 세포를 갖고 있다. 세균처럼 가장 단순한 단세포 미생물은 분간이 안 될 정도로 똑같아 보이지만, 유전적 · 화학적 구성은 매우 다양해서 진화론적인 측면에서 볼 때 식물인 경우도 있고 동물인 경우도 있다. 미소 생물은 흔히 단세포이지만, ‘거대 생물’에 이른 생명체들도 현미경으로 들여다봐야 하는 작은 세포로 이루어져 있다. 이 책에서는 첨단 장비와 최신 기술로 구현된 독특한 미시 세계를 만날 수 있다.

미소 생물(micro life)과 거대 생물(macro life)의

경이로운 조합을 목도하라!

㈜사이언스북스에서 출간되고 있는 도감형 대백과사전 시리즈인 『식물』, 『동물』, 『해양』, 『미소 생물』은 전 세계 10여 개국에서 절찬리에 출간되는 베스트셀러 대백과사전 시리즈로 미국 스미스소니언 박물관, 영국 자연사 박물관 등 세계적인 자연사 연구 기관과 영국 출판의 명가 돌링 킨더슬리(DK)의 협업의 결실이다. 이번에 ㈜사이언스북스에서 출간된 『미소 생물(Micro Life)』은 그 최신작이다. 앞의 책들이 우리가 눈으로 보고 만질 수 있는 식물, 동물, 해양 생물 등을 다뤘다면, 이번 책은 전자 현미경 같은 첨단 과학 기술 장비의 도움을 받지 않으면 볼 수 없는, 그렇지만 우리의 삶과 자연에 막대한 영향을 미치는 미소 생물들의 세계를 다룬다.

박물학자이자 과학 저술가, 사진 작가 크리스 패컴이 『동물』, 『해양』에 이어 『미소 생물』의 서문을 열며 미소 생태계 속으로 독자를 안내하고, 『보이지 않는 권력자』, 『담장 속의 과학』 등을 저술하며 미생물 과학의 대중화에 앞장서 온 이재열 경북 대학교 생명 과학부 명예 교수가 한국어판의 감수를 맡아 주었다. 작게는 1000배에서 크게는 100만 배까지 확대한 광학 및 전자 현미경 사진 700컷과 밀도 높은 과학적 사실 설명은 인간의 허파꽈리에서 일어나는 산소 분자의 교환 과정에서부터 대장균 같은 세균과 바이러스 등이 정상 세포를 감염시키는 전염병의 현장은 물론이고, 반데르발스 힘 같은 화학 분자 간 작용력을 이용해 풀에 매달리는 산개미거미의 솜털 달린 발까지 미소 생물 세계의 온갖 장면을 포착해 낸다. 독자들은 이 책 책장을 넘길 때마다 상상도 못 한 미소 세계의 광경에 거대한 충격을 받게 되리라.

지구에는 120만 종이 넘는 생명체가 존재하지만, 아직 발견되지 않는 수백만 종의 생명체 대부분은 미시 세계에 속해 있다. 세포를 탐험하는 방법은 최신 기술과 함께 발달해 왔다. 전통적인 유리 렌즈를 이용해 빛을 모으는 광학 현미경 사진(light micrograph, LM)은 대상을 최대 1000배까지 확대한다. 전자기 ‘렌즈’로 초점을 맞춘 전자 현미경은 파장이 훨씬 작은 전자빔을 이용해 확대력을 100만 배까지 높인다. 투과형 전자 현미경 사진(transmission electron micrograph, TEM)은 전자를 표본의 얇은 박편에 투과시킨 것이며 주사형 전자 현미경 사진(scanning electron micrograph, SEM)은 고체 표본을 전자빔으로 스캔해 3차원 효과를 얻는다.

지름이 0.1마이크로미터(1000억분의 1미터)에 불과한 SARS-CoV-2(코로나19 대유행을 일으킨 코로나바이러스)에서부터 복잡한 모낭과 꽃가루 구조에 이르기까지 온갖 생명 형태의 근간을 최첨단 과학적 이미지로 살핀 이 책은 압도적인 사진과 정교한 인포그래픽을 절묘하게 구성하고 미소 생태계 속 생명체 기능을 8가지로 압축해 독자를 미소 생물 세계 속으로 전격 안내한다. 한국어판에는 부록으로 미소 생물 엽서 4장과 다양한 미소 생물 사진과 세밀화 380점을 담은 『미소 생물 도감』까지 별책으로 포함하고 있다.

미소 생태계 구성원의 8가지 생명 기능:

영양, 에너지, 감각, 운동, 방어, 번식, 성장, 서식지를

밀착 관찰한 총천연색 과학 도감!

1. 양분 얻기

식물, 조류, 일부 세균처럼 어떤 생물은 햇빛 에너지를 이용해 단순한 화학 물질에서 양분을 만들어 내거나 화학 물질 자체로 양분을 만들어 낸다. 이들이 만들어 낸 유기 물질은 지구에 존재하는 먹이 사슬의 나머지를 이루는 균류, 동물, 그 밖의 수많은 미생물의 먹이가 된다.

2. 몸을 움직이는 동력

살아 있는 몸에는 화학 에너지가 들어 있으며, 그 에너지를 배출하고 이용해 생명 과정에 힘을 불어넣는 것이야말로 호흡의 화학 반응이 하는 일이다. 일부 미생물은 산소 없이도 호흡할 수 있지만 몸집이 큰 생물은 산소를 필요로 하며, 이들의 몸에 있는 미세하고도 복잡한 구조는 산소를 흡수해 모든 세포에 나누어 주는 일에 관여한다.

3. 느끼고 감지하기

가장 단순한 미생물조차 주변 환경을 감지한다. 느낀다는 것은 생명체의 핵심적인 속성 가운데 하나이다. 생명체는 감각 정보를 이용해 먹이, 빛, 짝짓기 상대를 향해 나아가기도 하고 위험으로부터 멀어지기도 하면서 대응한다. 화학적 감각이 가장 단순할 테지만, 촉각과 빛 따위의 기본적인 감각도 널리 이용된다.

4. 움직이기

운동은 생명체의 필수적인 특징 가운데 하나다. 작은 생물은 관절로 된 다리를 이용해 달리거나 뛰어오르기도 하고 작은 날개를 파닥여 공중에 머물기도 한다. 작디작은 세균조차 세포 조직을 회전시켜 앞으로 나아가는 동력을 얻을 수 있다. 모든 생물은 내부의 세포가 움직이면서 몸의 형태가 바뀌기도 하고 물질이 몸 안팎으로 드나들기도 한다.

5. 지탱하고 보호하기

아무리 작은 생물이라도 형태 유지를 위한 골격과 외피, 움직일 때 몸을 붙들어 매두기 위한 지지 발판 정도는 필요한 법이다. 작고 위험에 취약하기 때문에 물리적으로든, 화학적으로든, 단순히 수적으로든 자신을 방어할 필요가 있다.

6. 번식하기

오늘날 살아 있는 생물의 형태는 40억 년에 걸친 진화를 마친 뒤에 자손을 남기는 일에 능숙해짐으로써 생존에 성공을 거두었다. 여기에는 단순히 자기 복제를 하거나 다른 종과 DNA를 섞거나 새로운 유전자 조합을 만들어 내는 방식이 이용되었다. 그중 일부는 앞으로도 생존을 위한 치열한 싸움에서 성공을 거둘 것이다.

7. 성장과 변화

살아 있는 생명체는 성장한다. 성장은 생명체를 정의하는 중요한 속성이지만, 다세포 생물은 세포 분열, 분기, 분화가 포함된 복잡하고 조직적인 방식으로 성장한다. 어떤 개체의 삶의 시작은 성장, 번식, 확산에 전념하는 여러 단계로 이루어진 생활사의 시작이 될 수도 있다.

8. 서식지와 생활 양식

작은 생명체는 치명적일 만큼 열악한 환경을 포함해 가능한 모든 서식지에서 살아간다. 해수면은 무리를 이룬 플랑크톤으로 가득하고, 심해 퇴적물에는 온갖 미생물이 넘쳐난다. 토양 입자들 사이에서는 작은 동물들이 살아가며 작디작은 기생충은 자기보다 큰 생명체의 피부는 물론 장, 피, 심지어 뇌에서도 살아간다.

이 책은 우리가 살아가는 세계의 내부 세계로 들어가는 통로다.

―크리스 패컴(박물학자, 사진 작가, 과학 저술가, 방송인)

들어가기 미시 세계의 규모 10 / 생명체의 종류 12 / 가까이에서 들여다본 거대 생물 15

양분 얻기 태양열로 움직이는 미생물 18 / 빛을 흡수하기 20 / 현미경 속으로: 뿌리털 22 / 질소 충전하기 25 / 질소 고정하기 26 / 세균 29 / 집중 조명: 대장균 30 / 숙주 해치기 32 / 양분 흡수하기 35 / 집중 조명: 푸른곰팡이 36 / 먹이 삼키기 38 / 미생물 포식자 40 / 자세포 42 / 입자 먹기 44 / 구기 연결하기 46 / 곤충의 구기 48 / 흡혈 동물 50 / 즙액 받아마시기 52 / 먹이 긁어내기 54 / 독이 있는 집게발 56 / 먹이를 소화하기 쉬운 상태로 만들기 58 / 현미경 속으로: 혈류 속으로 들어가는 먹이 60 / 장에서 살아가기 63 / 거미줄 치기 64 / 식물도 아니고 동물도 아닌 66 / 나무 먹기 68

몸을 움직이는 동력 에너지 배출 72 / 산소 이용하기 75 / 무기질 에너지 77 / 발효 에너지 78 / 산소 농도에 대한 다양한 미생물의 반응 80 / 기체 교환 82 / 숨 쉬는 관 84 / 곤충의 아가미 86 / 현미경 속으로: 포유류의 폐 88 / 산소 운반하기 80 / 현미경 속으로: 순환계 92 / 현미경 속으로: 잎의 공기구멍 94 / 체온 유지하기 96

느끼고 반응하기 주변 환경 감지하기 100 / 더듬이 102 / 맛 느끼기 104 / 소리 듣기 106 / 현미경 속으로: 귓속의 감각세포 108 / 거리 판단하기 110 / 겹눈 112 / 색깔 만들기 114 / 보는 각도에 따라 달라지는 빛깔 116 / 빛 만들기 118 / 몸 색깔을 바꾸는 동물들 120 / 현미경 속으로: 신경세포 122 / 행동 조정 124

움직이기 파닥이는 털 128 / 집중 조명: 짚신벌레 130 / 기어 다니는 세포 132 / 털로 헤엄치기 134 / 섬모가 만든 빗 136 / 단순한 근육 138 / 수축하는 근육 140 / 마찰력 극복하기 142 / 매끄러운 노 젓기 144 / 부력 조절하기 146 / 관족 148 / 수면에서 살기 150 / 집중 조명: 송장헤엄치개 152 / 매달리는 발 154 / 늘였다 줄였다 할 수 있는 다리 156 / 마디가 있는 다리 158 / 새총처럼 날아가기 160 / 다리로 뛰어오르기 162 / 곤충의 날개 164 / 안정적인 비행 166 / 가장 작은 비행사 168 / 현미경 속으로: 날개깃 170 / 무임 승차하는 진드기 172

지탱하고 보호하기 세포의 내골격 176 / 규조류 178 / 미세한 껍질 180 / 규산질 골격 182 / 셀룰로스 갑옷 184 / 해면의 골편 186 / 튀기는 물 188 / 화학적 방어 190 / 외부의 골격 192 / 숨어 지내기 194 / 극피동물의 골격 196 / 현미경 속으로: 상어 피부 198 / 척추동물의 골격 200 / 현미경 속으로: 포유류의 털 202 / 세포벽 204 / 현미경 속으로: 식물을 지탱하는 줄기 206 / 잎 표면 208 / 곤충의 침 210 / 자극하는 털 212 / 독을 쏘는 털 214 / 내부 방어 216

번식하기 사보타주 세포 220 / 집중 조명: 코로나바이러스 222 / 군체를 이루는 세균 224 / 무성 생식 226 / 난자 수정 228 / 균류의 번식 230 / 세대 교번 232 / 현미경 속으로: 꽃식물의 성 234 / 꽃가루 입자 236 / 집중 조명: 벌 238 / 은밀하게 이루어지는 수분 240 / 호황과 불황 242 / 굶주림에서 탈출하기 244 / 짝짓기 경쟁 246 / 어버이 양육 248

성장과 변화 세포 군체 252 / 세포 분열 254 / 배아 발달 256 / 곤충의 알 258 / 현미경 속으로: 양치류가 자라는 법 260 / 씨앗 262 / 씨앗 발아 264 / 단순한 식물 266 / 플랑크톤으로 성장하기 268 / 단계적으로 성장하기 270 / 길고 짧은 수명 272

서식지와 생활 양식 어디든 존재하는 세균 276 / 극한 환경에서 살아남기 278 / 집중 조명: 완보 동물 280 / 추위에 살아남기 282 / 붙잡고 매달리기 284 / 해양 플랑크톤 286 / 집중 조명: 요각류 288 / 연못에서 살아가는 미생물 290 / 민물에서 살아가는 생명체 292 / 집중 조명: 선충 294 / 재활용되는 물질 296 / 모래 입자 속에서 298 / 충영 형성 300 / 집중 조명: 모기 302 / 피부에서 살아가기 304 / 털에서 살아가기 306 / 소화관 속 생물 공동체 308 / 혈구 감염 310 / 뇌 기생충 312 / 식물과 균류의 협력 314 / 반은 균류이고 반은 조류 316 / 광합성 조력자 318
용어 해설 320 / 찾아보기 326 / 도판 저작권 334