자기조직화..진화..대사율

자기조직화는 물질계안에서 복잡하고 기능적인 구조가 출현하는 것을 말하며 특정 환경에서 그런 구조가 나타나게끔하는 형태의 변환으로 정의된다. 자연선택에 의한 진화는 생물학에서 몇 안되는 보편법칙 중 하나이다. 자연선택은 구조적이고 기능적인 유기체가 어떻게 형성되었는가를 두가지 경향으로 설명한다.

1. 유기체는 대사용량을 극대화하는 경향이 있다.
: 대사는 생명을 유지하고 재생산하는 데 필요한 물질과 에너지를 제공한다. 생명체는 대사를 위해 환경과 최대한의 자원을 교환하려고 표면적을 넓히는 전략을 취해왔다.
2.생명체 내부의 효율성을 극대화하려는 경향을 보인다.
:이를 통해 체내 물질이 움직이는 거리를 줄일 수 있고 따라서 시간도 절약할 수 있다.

자연계에는 오랜 진화의 결과 다양한 크기를 가진 생명체들이 존재하고 있다. 세균과 고래는 크기 차이가 엄청나다. 따라서 표면을 통한 물질교환과 그것의 이동거리가 몸의 크기에 따라 변화해야 한다는 것은 자명하다. 이 두 경향의 배후에 자기조직화라는 개념이 끼어 들어온다.
유기체는 대사용량을 극대화함으로써 자신의 적응도를 극대화시킨다. 즉 생명체는 생존과 번식을 위해 환경으로부터 자원과 에너지를 최대한 흡수한다는 것이다. 이것이 생명체의 대사속도를 결정한다. 대사속도는 표면적 크기에 영향을 받는다. 그 표면을 통해 내부와 외부 환경 사이에서 물질과 에너지의 교환이 일어나기 때문이다. 

일반적으로 대사율은 표면적에 비례한다. 그래서 생명체의 표면은 밋밋하지 않고 접혀있어 표면적을 최대화시킨다. 생명체 크기의 한계로  표면적은 주어진 공간에 최대한 밀집해야 한다. 이는자원을 이동시키는 데 필요한 거리와 시간을 극소화하는 데도 큰 도움이 된다. 그러므로 길이는 무작정 길어질 수 없다. 몇몇 예외가 있지만 길이와 표면적, 부피에서 다양한 생물체들은 수학적 동질성을 보인다. 이들이 가진 연결망들이  표면적을 확대하는 방향으로 진화해 왔기 때문이다.

학계에서는 유전자는 한 번 진화했지만 프랙털은 여러 차례에 걸쳐 진화했다고 보고 있다.
생명체에서 볼수 있는 프랙털은 잎, 아가미, 폐, 소화관, 신장, 엽록체, 미토콘드리아, 나무 줄기, 해면, 호흡기와 순환기 등이다. 어떤 생명체든 예외없이 가지가 연결된 네트웍으로 구성되어 있다. 프랙털은 자기 조직화의 생물학적 예이다. 자기 조직화를 통하지 않고서 생명체는 결코 탄생할 수 없었을 것이다. 
세포에서 가장 신비로운 사실은 가끔 문제가 생긴다는 것이 아니라 대체로 수십 년동안 모든 것이 너무나 잘 관리된다는 것이다. 그러기 위해서 세포들은 몸 전체를 상대로 신호를 끊임없이 주고 받는다. 완벽한 자기 조직화이다. 

생명은 그 자체로 복잡계다. 이것이 자연선택과 어떤 방식으로 관계 맺는지는 아직도 잘 알지 못한다.

발췌) 
1. 먹고 사는 것의 생물학/ 김홍표 지음/ 궁리