동물학

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동물학(動物學, )은 동물을 연구하는 과학이다. 동물학의 연구 분야에는 현존하거나 멸종한 모든 동물의 구조, 발생학, 분류, 습성, 분포 및 동물이 생태계와 상호작용하는 방식이 포함된다. 동물학은 생물학의 주요 분야 중 하나이다. 이 용어는 동물을 뜻하는 과 학문을 뜻하는  ()|}}에서 유래했다. .

인류는 주변에서 보는 동물의 박물학에 항상 관심을 가져왔고, 특정 종을 가축화하는 데 이러한 지식을 활용해 왔지만, 공식적인 동물학 연구는 아리스토텔레스로부터 시작되었다고 할 수 있다. 그는 동물을 살아있는 생물로 보고 그 구조와 발달을 연구했으며, 주변 환경에 대한 적응과 각 부위의 기능을 고찰했다. 현대 동물학은 르네상스와 근세 시기에 칼 폰 린네, 안토니 판 레이우엔훅, 로버트 훅, 찰스 다윈, 그레고어 멘델 등을 거치며 기원을 두게 되었다.

동물 연구는 크게 형태와 기능, 적응, 집단 간의 관계, 행동 및 생태를 다루는 방향으로 나아갔다. 동물학은 점차 분류학, 생리학, 생화학, 진화와 같은 세부 학문으로 분화되었다. 1953년 프랜시스 크릭, 제임스 D. 왓슨, 로절린드 프랭클린에 의해 DNA 구조가 발견되면서 분자생물학의 영역이 열렸고, 이는 세포생물학, 발생생물학, 분자유전학의 발전으로 이어졌다.

 역사 
섬네일|left|콘라트 게스너 (1516–1565). 그의 은 현대 동물학의 시작으로 간주된다.

동물학의 역사는 고대부터 현대까지 동물계에 대한 연구를 추적한다. 선사 시대 인류는 생존과 자원 활용을 위해 주변 환경의 동물과 식물을 연구해야 했다. 15,000년 전 프랑스의 동굴벽화, 판화, 조각품에는 들소, 말, 사슴이 정교하고 상세하게 묘사되어 있다. 세계 다른 지역의 유사한 이미지들도 대부분 식량으로 사냥되는 동물이나 맹수들을 묘사했다.

동물의 가축화로 특징지어지는 신석기 혁명은 고대 시기 내내 계속되었다. 야생 동물에 대한 고대의 지식은 근동, 메소포타미아, 이집트에서 사육 관행과 기술, 사냥 및 낚시를 포함하여 야생 및 가축 동물을 사실적으로 묘사한 것에서 잘 나타난다. 문자의 발명은 이집트 상형문자에 동물이 등장함으로써 동물학에 반영되었다.

동물학이 하나의 일관된 분야라는 개념은 훨씬 나중에 생겨났지만, 동물학적 과학은 고대 그리스-로마 세계의 아리스토텔레스와 갈레노스의 생물학적 저작으로 거슬러 올라가는 박물학에서 유래했다. 기원전 4세기에 아리스토텔레스는 동물을 살아있는 유기체로 보고 그 구조, 발달, 생명 현상을 연구했다. 그는 동물을 유혈 동물(현대의 척추동물 개념에 해당)과 무혈 동물(무척추동물)의 두 그룹으로 나누었다. 그는 레스보스섬에서 2년 동안 동식물을 관찰하고 기록하며, 서로 다른 유기체의 적응과 각 부위의 기능을 고찰했다. 400년 후, 로마의 의사 갈레노스는 당시 인간 사체 해부가 금지되었기 때문에 해부학적 구조와 각 부위의 기능을 연구하기 위해 동물을 해부했다. 이로 인해 그의 결론 중 일부는 틀린 것으로 판명되었으나, 수 세기 동안 그의 견해에 도전하는 것은 이단으로 간주되었기 때문에 해부학 연구는 정체되었다.

고전후 시대 동안 중동의 과학과 의학은 고대 그리스, 로마, 메소포타미아, 페르시아의 개념뿐만 아니라 고대 인도의 아유르베다 전통을 통합하고 수많은 발전과 혁신을 이루며 세계에서 가장 앞서 있었다. 13세기에 알베르투스 마그누스는 아리스토텔레스의 모든 저작에 대한 주석과 해설을 작성했다. 식물학, 동물학, 광물과 같은 주제에 관한 그의 저서에는 고대 자료의 정보뿐만 아니라 그 자신의 조사 결과도 포함되어 있었다. 그의 일반적인 접근 방식은 놀라울 정도로 현대적이었으며, 그는 "자연과학의 과제는 단순히 들은 것을 받아들이는 것이 아니라 자연물의 원인을 탐구하는 것이다"라고 썼다. 초기 개척자 중 한 명인 콘라트 게스너의 기념비적인 4,500페이지 분량의 동물 백과사전인 은 1551년에서 1558년 사이에 네 권으로 출판되었다.

유럽에서 갈레노스의 해부학 저작은 16세기까지 거의 독보적이고 도전받지 않는 상태로 남아 있었다. 르네상스와 근세 시기에 경험론에 대한 새로운 관심과 수많은 새로운 생물의 발견으로 인해 유럽의 동물학적 사고는 혁신을 겪었다. 이 운동에서 두드러진 인물은 생리학에서 실험과 세심한 관찰을 사용한 안드레아스 베살리우스와 윌리엄 하비, 그리고 생물학적 다양성과 화석 기록을 분류하기 시작하고 생물의 발달과 행동을 연구한 칼 폰 린네, 장바티스트 라마르크, 뷔퐁과 같은 박물학자들이었다. 안토니 판 레이우엔훅은 현미경학 분야에서 선구적인 연구를 수행하여 이전에는 알려지지 않았던 미생물의 세계를 드러냈으며, 이는 세포 이론의 토대를 마련했다. 판 레이우엔훅의 관찰은 로버트 훅에 의해 지지되었다. 모든 살아있는 유기체는 하나 이상의 세포로 구성되며 자연적으로 발생할 수 없다는 사실이 밝혀졌다. 세포 이론은 생명의 근본적인 토대에 대한 새로운 시각을 제공했다.

이전에는 신사 박물학자들의 영역이었던 동물학은 18, 19, 20세기를 거치며 점차 전문적인 과학 분야가 되었다. 알렉산더 폰 훔볼트와 같은 탐험가이자 박물학자들은 생물과 환경 사이의 상호작용, 그리고 이러한 관계가 지리에 어떻게 의존하는지를 조사하여 생물지리학, 생태학, 동물행동학의 기초를 닦았다. 박물학자들은 본질주의를 거부하고 멸종의 중요성과 종의 가변성을 고려하기 시작했다.

이러한 발전과 발생학 및 고생물학의 결과는 1859년 자연선택에 의한 진화 이론을 담은 찰스 다윈의 저작에서 종합되었다. 다윈은 이 책에서 유기적 진화가 일어날 수 있는 과정을 설명하고 그것이 실제로 일어났다는 관찰 증거를 제공함으로써 유기적 진화 이론을 새로운 토대 위에 올려놓았다. 다윈의 이론은 과학계에 빠르게 받아들여졌고 곧 급속히 발전하는 생물학의 중심 공리가 되었다. 현대 유전학의 기초는 1865년 완두콩에 대한 그레고어 멘델의 연구로 시작되었으나, 당시에는 그 연구의 중요성이 인식되지 못했다.

다윈은 형태학과 생리학을 공통된 생물학 이론인 유기적 진화론으로 통합함으로써 새로운 방향을 제시했다. 그 결과 계보학적 기초 위에 동물의 분류가 재구성되었고, 동물의 발달에 대한 새로운 조사와 그들의 유전적 관계를 결정하려는 초기 시도가 이루어졌다. 19세기 말에는 자연발생설이 무너지고 질병의 세균 이론이 대두되었으나, 유전 메커니즘은 여전히 미스터리로 남아 있었다. 20세기 초, 멘델의 연구가 재발견되면서 유전학이 급속히 발전했고, 1930년대에 이르러 집단유전학과 자연선택이 결합된 현대 진화 이론을 통해 진화생물학이 탄생했다.

세포생물학 연구는 유전학, 생화학, 의료 미생물학, 면역학, 세포화학 등 다른 분야와 서로 연결되어 있다. 1953년 프랜시스 크릭과 제임스 D. 왓슨이 DNA 분자의 이중 나선 구조를 규명하면서 분자생물학의 영역이 열렸고, 이는 세포생물학, 발생생물학, 분자유전학의 발전으로 이어졌다. 계통학 연구는 DNA 시퀀싱이 서로 다른 생물 간의 유연 관계의 정도를 밝혀내면서 변화했다.

동물학은 기후변화, 서식지 파괴, 종 멸종을 포함한 현대 환경 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 한다. 동물학자들은 동물의 다양성과 생태계 상호작용을 연구함으로써 보전 전략과 생태계 복원 노력을 뒷받침한다. 예를 들어, 종의 행동, 유전학 및 서식지 요구 사항에 대한 연구는 멸종위기종 보호 및 야생동물 통로 설계에 직접적으로 기여해 왔다.

 범위 
동물학은 동물을 다루는 과학 분야이다. 종은 적절한 성별을 가진 두 개체가 임태 가능한 자손을 낳을 수 있는 가장 큰 생물 집단으로 정의할 수 있다. 약 150만 종의 동물이 기재되었으며, 최대 800만 종의 동물 종이 존재할 것으로 추정된다.
초기에는 생물을 식별하고 그 특성, 차이점 및 관계에 따라 그룹화하는 것이 필요했으며, 이는 분류학자의 분야이다. 원래 종은 변하지 않는 것으로 생각되었으나, 다윈의 진화론이 등장하면서 서로 다른 그룹이나 계통군 사이의 관계를 연구하는 분지학 분야가 생겨났다. 계통분류학은 생명 형태의 다양화를 연구하는 학문이며, 한 그룹의 진화 역사는 계통수로 알려져 있고, 계통군 간의 관계는 분지도를 통해 도식적으로 보여줄 수 있다.

역사적으로 동물에 대한 과학적 연구를 수행한 사람은 스스로를 동물학자라고 칭했으나, 이 용어는 점차 개별 동물을 다루는 사람들을 지칭하게 되었고, 다른 이들은 자신을 생리학자, 행동학자, 진화생물학자, 생태학자, 약리학자, 내분비학자 또는 기생충학자 등으로 더 구체적으로 설명하게 되었다.

 동물학의 분야 
섬네일|400px| 오슬로 대학교 자연사 박물관에 전시된 다양한 동물 표본
동물의 생명에 대한 연구는 고대부터 있었지만, 과학적인 형태의 연구는 비교적 현대적이다. 이는 19세기 초 박물학에서 생물학으로의 전환을 반영한다. 존 헌터와 조르주 퀴비에 이후, 비교 해부학 연구는 형태 기술과 결합되어 해부학, 생리학, 조직학, 발생학, 기형학, 동물행동학과 같은 현대 동물학 조사 영역을 형성했다. 현대 동물학은 독일과 영국의 대학에서 처음 시작되었다. 영국에서는 토머스 헨리 헉슬리가 저명한 인물이었다. 그의 아이디어는 동물의 형태학에 중점을 두었다. 많은 이들이 그를 19세기 후반 최고의 비교 해부학자로 간주한다. 존 헌터와 마찬가지로 그의 과정은 강의만 하던 이전 형식과 달리 강의와 실험실 실습으로 구성되었다.

 분류 
동물학의 과학적 분류는 동물학자들이 속이나 종과 같은 생물학적 유형에 따라 생물을 그룹화하고 범주화하는 방법이다. 생물 분류는 과학적 분류 체계의 한 형태이다. 현대 생물 분류는 공유된 신체적 특성에 따라 종을 그룹화한 칼 폰 린네의 연구에 뿌리를 두고 있다. 이러한 분류는 이후 다윈의 공통 조상 원칙과 일치하도록 수정되어 왔다. 염기서열을 데이터로 사용하는 분자계통학은 최근의 많은 개정을 주도했으며 앞으로도 그럴 가능성이 높다. 생물 분류는 동물 계통분류학의 과학에 속한다.

섬네일|자연의 체계 제1판(1735)에 실린 린네의 동물계 표

현재 많은 과학자는 5계 체계를 낡은 것으로 간주한다. 현대의 대안적 분류 시스템은 일반적으로 3역 분류 체계에서 시작한다: 고세균, 세균, 진핵생물(원생생물, 균계, 식물, 동물 포함). 이 역들은 세포에 핵이 있는지 여부와 세포 외부의 화학적 구성 차이를 반영한다.

나아가 각 계는 각 종이 개별적으로 분류될 때까지 재귀적으로 세분화된다. 그 순서는 다음과 같다:
역, 계, 문, 강, 목, 과, 속, 종. 생물의 학명은 속과 종으로부터 생성된다. 예를 들어, 인간은 호모 사피엔스로 나열된다. 호모(Homo)는 속이고 사피엔스(sapiens)는 종소명이며, 이 둘을 합쳐서 종의 이름을 구성한다. 생물의 학명을 쓸 때는 속의 첫 글자를 대문자로 쓰고 종소명은 모두 소문자로 쓰는 것이 적절하다. 또한 전체 용어는 이탤릭체로 쓰거나 밑줄을 칠 수 있다.

지배적인 분류 체계는 린네 분류법이라 불린다. 여기에는 계급과 학명이 포함된다. 동물의 분류, 분류학 및 명명법은 국제동물명명규약에 의해 관리된다. 명명법을 표준화하기 위한 시도로 1997년에 통합 초안인 BioCode가 발표되었으나, 아직 공식적으로 채택되지는 않았다.

 척추동물 및 무척추동물학 
척추동물학은 척추를 가진 동물, 즉 물고기, 양서류, 파충류, 새, 포유류와 같은 척추동물을 연구하는 생물학적 규율이다. 포유류학, 체질인류학, 양서파충류학, 조류학, 어류학과 같은 다양한 분류 중심 학문들은 종을 식별 및 분류하고 해당 그룹 고유의 구조와 메커니즘을 연구하고자 한다. 나머지 동물계는 무척추동물학에서 다루는데, 이는 해면동물, 극피동물, 피낭동물, 벌레, 연체동물, 절지동물 및 기타 여러 문을 포함하는 방대하고 매우 다양한 동물 집단이지만, 단세포 생물이나 원생생물은 보통 포함되지 않는다.

 구조 동물학 
세포생물학은 세포의 행동, 상호작용 및 자연 환경을 포함한 구조적 및 생리학적 특성을 연구한다. 이는 세균과 같은 단세포 생물뿐만 아니라 사람과 같은 다세포 생물의 전문화된 세포에 대해 현미경 및 분자 수준에서 수행된다. 세포의 구조와 기능을 이해하는 것은 모든 생물학의 기초가 된다. 세포 유형 간의 유사점과 차이점은 특히 분자생물학에서 중요하다.

해부학은 기관 및 기관계와 같은 거시적 구조의 형태를 고려한다. 해부학은 기관과 기관계가 독립적으로 작동하는 방식뿐만 아니라 인간과 다른 동물의 몸에서 어떻게 함께 작동하는지에 초점을 맞춘다. 해부학적 구조와 세포생물학은 밀접하게 연관된 두 가지 연구이며, "구조적" 연구로 분류될 수 있다. 비교해부학은 서로 다른 그룹의 해부학적 유사점과 차이점을 연구하는 학문이다. 이는 진화생물학 및 계통학(종의 진화)과 밀접한 관련이 있다.

 생리학 
섬네일|예술가를 위한 동물 해부학 편람에 실린 동물의 해부학적 판화.

생리학은 모든 구조가 전체로서 어떻게 기능하는지 이해함으로써 살아있는 유기체의 기계적, 물리적, 생화학적 과정을 연구한다. "구조에서 기능으로"라는 주제는 생물학의 핵심이다. 생리학 연구는 전통적으로 식물생리학과 동물생리학으로 나뉘었지만, 생리학의 일부 원리는 연구되는 특정 생물에 관계없이 보편적이다. 예를 들어, 효모 세포의 생리학에 대해 배운 내용은 인간 세포에도 적용될 수 있다. 동물생리학 분야는 인체 생리학의 도구와 방법을 인간 이외의 종으로 확장한다. 생리학은 예를 들어 신경계, 면역계, 내분비계, 호흡계 및 순환계가 어떻게 기능하고 상호작용하는지 연구한다.

 발생생물학 
발생생물학은 동물과 식물이 번식하고 성장하는 과정을 연구하는 학문이다. 이 분야에는 배아 발달, 세포 분화, 재생, 무성생식 및 유성 생식, 변태, 성체 유기체에서 줄기세포의 성장과 분화에 대한 연구가 포함된다. 동물과 식물 모두의 발달은 진화, 집단유전학, 유전, 유전적 가변성, 멘델의 유전법칙 및 생식에 관한 기사에서 더 자세히 다루어진다.

 진화생물학 
진화생물학은 지구상의 생명 다양성을 만들어낸 진화 과정(자연선택, 공통 조상, 종분화)을 연구하는 생물학의 하위 분야이다. 진화 연구는 종의 기원과 계통, 시간에 따른 변화와 관련이 있으며, 많은 분류 중심 학문의 과학자들이 포함된다. 예를 들어, 일반적으로 포유류학, 조류학, 양서파충류학 또는 곤충학과 같은 특정 생물에 대해 특별한 훈련을 받았으나, 그 생물들을 진화에 대한 일반적인 질문에 답하기 위한 시스템으로 사용하는 과학자들이 참여한다.Gilbert, Scott F.; Barresi, Michael J.F. (2016) "Developmental Biology" Sinauer Associates, inc.(11th ed.) pp. 785–810. 

진화생물학은 부분적으로 화석 기록을 사용하여 진화의 방식과 속도에 대한 질문에 답하는 고생물학에 기초하며, 부분적으로는 집단유전학 및 진화 이론과 같은 분야의 발전에 기초한다. 20세기 후반 DNA 지문 기술의 발전 이후, 동물학에 이러한 기술을 적용함으로써 동물 개체군에 대한 이해가 깊어졌다. 1980년대에는 현대 진화 이론에서 처음에 배제되었던 발생생물학이 진화발생생물학 연구를 통해 진화생물학에 다시 편입되었다. 진화생물학의 일부로 종종 간주되는 관련 분야로는 계통학, 계통분류학 및 분류학이 있다.

 동물행동학 

동물행동학은 실험실 환경에서의 행동 반응 연구에 중점을 두는 행동주의와 달리, 자연 상태에서의 동물 행동을 과학적이고 객관적으로 연구하는 학문이다. 행동학자들은 특히 행동의 진화와 자연선택 이론의 관점에서의 행동 이해에 관심을 가져왔다. 어떤 의미에서 최초의 현대 행동학자는 찰스 다윈이었으며, 그의 저서 인간과 동물의 감정 표현은 미래의 많은 행동학자들에게 영향을 미쳤다.

동물행동학의 하위 분야로는 동물 행동과 관련하여 니콜라스 틴베르헌의 네 가지 질문, 즉 행동의 근접 원인, 유기체의 발달사, 생존 가치 및 행동의 계통학에 대해 답하고자 하는 행동생태학이 있다. 또 다른 연구 분야는 동물의 지능과 학습을 조사하기 위해 실험실 실험과 세밀하게 통제된 현장 연구를 사용하는 동물 인지이다.

 생물지리학 

생물지리학은 지구상의 생물의 공간적 분포를 연구하며, 종의 확산과 동물 이주, 판 구조론, 기후변화, 분지학과 같은 주제에 초점을 맞춘다. 이는 진화생물학, 분류학, 생태학, 자연지리학, 지질학, 고생물학 및 기후학의 개념과 정보를 통합하는 통합적인 연구 분야이다. 이 연구 분야의 기원은 찰스 다윈과 함께 일부 연구 결과를 공동으로 발표했던 영국의 생물학자 앨프리드 러셀 월리스에게 널리 돌아간다.

 분자생물학 
섬네일|upright=1.35|늑대와 관련된 7가지 개 품종의 계통군 표현.

분자생물학은 동물과 식물의 공통된 유전 및 발달 메커니즘을 연구하며, 유전의 메커니즘과 유전자의 구조에 관한 질문에 답하고자 한다. 1953년 제임스 D. 왓슨과 프랜시스 크릭이 DNA의 구조와 분자 내 상호작용을 설명하면서, 이 발표는 분자생물학 연구에 활력을 불어넣고 주제에 대한 관심을 증폭시켰다. 연구자들은 분자생물학 고유의 기술을 사용하면서도, 이를 유전학 및 생화학의 방법과 결합하는 것이 일반적이다. 분자생물학의 많은 부분은 정량적이며, 최근에는 생물정보학 및 계산생물학과 같은 컴퓨터 과학 기술을 사용한 상당한 양의 연구가 이루어지고 있다.

유전자의 구조와 기능을 연구하는 분자유전학은 2000년대 초반 이후 분자생물학의 가장 두드러진 하위 분야 중 하나였다. 생물학의 다른 분야들은 세포생물학 및 발생생물학에서와 같이 분자들의 상호작용 자체를 직접 연구하거나, 집단유전학 및 계통학과 같은 진화생물학 분야에서와 같이 개체군이나 종의 역사적 속성을 추론하기 위해 분자 기술을 간접적으로 사용하는 방식으로 분자생물학의 영향을 받는다. 또한 생물리학에서는 생체분자를 "기초부터" 또는 분자 수준에서 연구하는 오랜 전통이 있다.

 생식 

동물은 일반적으로 감수분열에 의해 형성된 수컷과 암컷의 단배체 생식자가 결합하는 과정인 유성 생식을 통해 번식한다. 보통 서로 다른 개체에서 생성된 생식자가 수정 과정을 통해 결합하여 이배체 수정란을 형성하며, 이는 유전적으로 독특한 개별 자손으로 발달할 수 있다. 그러나 일부 동물은 대안적인 번식 과정으로 처녀생식을 할 수도 있다. 처녀생식은 뱀과 도마뱀(위키백과 유늘목의 처녀생식 참조), 양서류(위키백과 양서류의 처녀생식 참조) 및 기타 수많은 종(위키백과 처녀생식 참조)에서 보고되었다. 일반적으로 처녀생식으로 번식하는 동물의 감수분열은 유성 생식 동물과 유사한 과정으로 일어나지만, 이배체 수정란의 핵은 서로 다른 개체가 아닌 동일한 개체의 두 단배체 게놈이 결합하여 생성된다.

 동물 인지 
동물 인지는 지각, 학습, 기억, 의사 결정 및 문제 해결을 포함한 인간 이외의 동물의 정신적 과정과 능력을 포괄한다. 이 분야의 연구는 유인원과 코끼리에서 관찰되는 도구 사용 및 자기 인식부터 돌고래의 복잡한 의사소통 시스템, 그리고 공간 기억 능력이 뛰어난 잣까마귀와 같이 먹이를 저장하는 조류의 능력에 이르기까지 다양한 종에서 놀라운 인지 능력을 밝혀냈다. 연구들은 많은 동물이 의식의 형태를 가지고 있으며, 인과 관계를 이해할 수 있고, 행동의 문화적 전승을 보여주며, 사고에 대해 생각하는 능력인 메타인지의 증거를 보여준다는 것을 입증했다. 인간의 인지와 비교한 동물 의식의 범위와 성격에 대한 논쟁은 계속되고 있지만, 늘어나는 증거들은 인지 능력이 인간과 다른 종 사이의 날카로운 구분이 아니라 연속체 상에 존재함을 시사한다. 신경영상 및 세밀하게 통제된 행동 실험을 포함한 현대 연구 방법은 서로 다른 종들이 정보를 처리하고 환경을 탐색하는 방식에 대한 이해를 계속해서 넓혀주고 있으며, 지능과 의식에 대한 전통적인 인간중심주의적 견해에 도전하고 있다.

 같이 보기 

 동물분류학

 각주