| 초록 |
신진대사는 생물체의 기본 생리과정이며, 또 다양한 환경 중 생물의 물질 순환과 에너지 전달에 영향을 미친다. 대사율(metabolic rate)은 생물체의 중요한 생명과정 지표로서 거의 모든 생물의 활성 속도에 영향을 미치며, 수많은 연구에서 모두 상대생장(allometry) 현상을 나타냈다. 대사 상대생장이란 생물체 대사율과 개체 크기(혹은 무게)의 멱함수(power function) 관계를 말한다. 대사 상대생장 이론과 메커니즘 모델을 통하여, 보편적으로 존재하는 생명현상인 대사 상대생장을 해석하였다. 프랙탈 기하학(fractal geometry)과 유체 역학(fluid dynamics) 등 원리를 해당 이론에 이용하고, 생물에너지학(bioenergetics) 관점으로부터 상대생장 법칙의 메커니즘을 설명하였으며, 3/4 스케일링 지수(scaling exponent)의 존재를 증명하였다. 그러나 어떤 연구에서 스케일링 지수는 환경 요소의 영향을 받아 2/3와 1 사이였으며 비상수였다. 심도깊은 연구 작업을 통하여, 대사 상대생장 이론에 관한 연구는 초기의 거시적 동물로부터 미생물 분야까지 확장하였다. 미생물의 대사 상대생장 이론을 연구할 때, 미생물의 조작 분류 단위(operational taxonomic unit, OTU) 혹은 특수 기능을 갖춘 기능성 개체군을 하나의 미생물 개체로 여기고 그 유전 다양성과 기능 다양성에 기반하여 특성을 규명하였다. 이는 미생물 군락의 다양성과 생태 기능성을 연결하는데 유리하였으며, 미생물 생태학 분야의 해당 이론을 보충하는데 유리하였다. 세균은 독특한 생물학적 특성을 갖고 있으나, 거시적 생태계에서 관측한 현상과 뚜렷한 일치성을 나타낸다. 연구 결과, 3개 농경지 토양 세균의 유전 다양성에 기반한 OTU 수의 평균 회전율(turnover rate)은 각각 0.71, 0.80, 0.84로서, 2/3보다 크고 1보다 작았는데, 이는 생물의 대사 상대생장 지수와 일정한 연관이 있었다. 그러므로 미생물의 대사 상대생장 지수 연구를 위한 참고적 해결 방안을 제기하였다. 미생물 개체의 특성과 생물학적 특성을 참고하여, 대사율과 개체 크기의 관계를 분석하는 과정에서 미생물 개체에 대한 정의, 개체 크기의 특성을 계량 단위까지 통일하였다. 대사 상대생장 이론의 미생물과 생태계 기능 관계 연구에서의 응용 상황을 분석하고, 해당 이론의 응용 범위를 확장하였으며, 한층 더 연구할 필요가 있는 문제에 대하여 평가하고 전망하였다. |
