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우주탄생 빅뱅에서부터 생명의 시작과 진화, 유전까지! 역사에 숨겨진 과학자들의 열정과 비하인드 스토리!

광활한 우주에서 무수히 많은 행성 중 하나이자, 태양계에서 유일하게 생명체가 존재하는 지구. 바로 그 지구에 사는 인간은 호기심의 존재이다. 이 세상을 포함한 우주와 지구, 그리고 인간 탄생의 시작점과 그 과정에 대한 질문은 끊임없이 이어져 왔다. 그리고 그 질문을 풀기 위한 키는 바로 과학이다!
본 프로그램에서는 우리가 알고 있는 과학사에서 한 발 더 들어가 그 뒤에 숨겨진 과학자들의 열정과 비하인드 스토리를 만나보고, 위대한 과학적 발견이 이루어진 과정과 그 결실의 의미를 알아보고자 한다. 이를 위해 과학사에서 한 획을 그은 노벨상 수상자와 세계적으로 저명한 학자, 그리고 과학 발견의 역사적인 현장을 직접 찾아가 과학사에 이정표가 된 발견의 발자취를 따라가 본다.

1. 우주 탄생의 비밀, 빅뱅
인류 최대의 미스터리, 우주 탄생! 우리는 어디에서 왔으며 이 세상은 어떻게 시작되었을까? 그 모든 시작은 빅뱅이다. 137억 년 전으로 시간을 되돌려 우주 탄생의 비밀을 추적해본다.

- 팽창하는 우주
20세기 초반, 천문학에서 가장 위대한 발견을 한 에드윈 허블은 안드로메다은하에 있는 변광성을 찾아내 우리 은하 외에 다른 은하가 있음을 최초로 확인했고, 이러한 은하들은 우리에게서 멀어진다는 것을 알아냈다. 이런 관측으로 허블은 우주가 정지한 것이 아니라 팽창하고 있다는 것을 처음으로 증명했다.

- 우주의 비밀을 간직한 빅뱅
우주는 어느 한 점에서 대폭발로 시작되었다는 빅뱅우주론을 주장했던 조지 가모프는 우주의 시간을 거꾸로 돌려 우주 온도와 밀도가 어떻게 변화해 가는지 수학적으로 계산했고, 우주에 존재하는 수소와 헬륨의 질량비가 3:1이라는 것을 알아냈다. 그리고 1960년대 벨연구소 안테나에 잡힌 잡음이 대폭발의 흔적인 우주배경복사라는 것을 알게 되면서 빅뱅우주론은 우주의 기원을 밝히는데 결정적인 역할을 하게 되었다.

- 원소의 탄생
대폭발 빅뱅으로 탄생한 우주에서 물질을 이루는 원소는 어떻게 만들어진 것일까? 세계적인 우주학자들을 통해 원소가 어떻게 만들어졌는지 확인해본다.

2. 태양, 태양계의 원리를 찾아서
빅뱅이 일어나고 약 90억 년이 흐른 뒤 초신성의 폭발로 흩어진 별의 잔해들이 모여 커다란 성운이 형성되었고, 그 안에서 태양과 태양계를 구성하는 행성들이 만들어졌다. 행성들은 태양을 중심으로 공전하고 태양은 엄청난 빛과 열을 내며 지구 생명체가 살아갈 수 있게 해준다.
과연 이들에게는 어떤 법칙이 작용하는 것일까? 과학자들은 수백 년에 걸쳐 하늘을 관측해 이 수수께끼를 풀어왔다. 태양과 행성들이 가진 비밀을 밝혀낸 거장들의 과학적 행보에 대해 알아보고 태양과 태양계의 원리에 대해 살펴본다.

- 천동설에서 지동설로 변화한 인류의 우주관
망원경은 태양이 지구 주위를 돈다는 기존의 천동설을 뒤엎는 중요한 매개체가 되어 지동설이라고 불리는 오늘날의 우주관을 확립시키는 도구가 되었다. 처음 지동설을 제시한 코페르니쿠스의 혁명적 사고에서 이를 증명해가는 갈릴레오의 실험적 방법까지 인류의 우주관을 바꾼 현장으로 들어가 본다.

- 모든 만물의 에너지, 태양
지구 생명체가 살아갈 수 있게 해주는 태양에너지의 원리는 무엇이며 태양과 행성 사이에는 어떤 우주 법칙이 작용하는 것일까?
행성이 도는 법칙을 알아낸 케플러와 케플러의 법칙을 중력으로 설명한 뉴턴, 그리고 뉴턴의 중력법칙을 우주공간으로 확장시킨 아인슈타인까지 과학혁명을 이끈 위대한 거장들의 발자취를 따라가 본다.

3. 지구, 45억 6천만 년의 기록
45억 6천만 년 전, 우주의 운석과 소행성이 뭉쳐서 탄생한 지구가 생명의 꽃을 피우며 오늘날 푸른 행성으로 거듭나기까지, 지구를 살아 움직이게 하는 힘의 근원과 지구의 오랜 역사를 추적한 과학자들의 이야기를 들어본다.

- 지구의 기원
우주의 먼지와 운석의 파편이 뭉쳐 탄생한 지구는 미행성체들과 합쳐지면서 점점 더 커졌고, 중력도 강해졌다. 미행성체들과의 충돌로 불덩어리였던 초창기 지구는 수백만 년의 세월이 흐르면서 천천히 식기 시작했고, 표면이 굳어지면서 지각이 만들어졌으며 지구 온도가 내려가자 비가 쏟아지기 시작했다. 지표 온도는 더욱 낮아졌고 빗물이 고이면서 지구에서 가장 역사적인 사건, 바다가 탄생했다. 그 바다에서 최초의 생명이 움텄고 그 생명이 대기에 산소를 불어넣었다. 지구가 탄생하고 생명의 별로 거듭날 수 있었던 과정과 그 비밀에 대해 알아본다.

- 살아 있는 지구
지구를 이루는 원소들의 탄생 과정, 지구 내부 구조 및 자기장 현상과 지각의 움직임 등을 통해 지구가 살아 있다는 과학적 근거를 만나본다. 45억 6천만 년 전 탄생한 이후 잠시도 쉬지 않고 살아 움직이는 거대한 생명체 지구에 대해 알아본다.

4. 생명의 시작, 그리고 진화
진화의 출발점이 된 생명의 기원과 오늘날 인류를 비롯한 생명체가 존재하기까지, 생명의 시작과 진화, 그리고 멸종에 얽힌 기나긴 역사를 추적해본다.

- 과학 실험으로 추적하는 생명의 기원
생명은 무엇에서 시작되었는가? 1950년대 이에 대한 질문에 실험으로 답을 찾은 과학자가 있다. 스텐리 밀러는 초기 원시 지구의 환경을 재현하고, 생명체가 탄생할 가능성을 실험으로 입증했다. 원시 지구에서 생명이 시작될 수 있었던 비밀은 바로 화학적 진화였다. 무기질이 합성돼 단백질과 핵산 같은 생명체에 꼭 필요한 유기물로 진화했다는 것이다. 원시 지구에서 이러한 화학적 진화가 가능한 이유, 생명의 시작을 추적해본다.

- 진화의 열쇠, 미토콘드리아
대기에 산소가 존재하지 않았던 원시 지구에 일부 박테리아가 광합성을 시작하고 산소를 내뿜게 되면서부터 생존을 둘러싼 치열한 전쟁이 펼쳐졌다. 원시 미생물들의 생존전략은 공생. 서로 먹고 먹히면서 공생을 시작한 박테리아가 오늘날 세포로 발달하게 된 것이다. 산소의 발생과 세포내 공생의 결과로 만들어진 미토콘드리아의 탄생은 생명체가 단세포에서 다세포로 진화하는 결정적인 계기였다. 박테리아에서 인간이 되기까지, 진화의 열쇠를 쥔 미토콘드리아의 비밀을 밝혀본다.

5. 생명의 사슬, 유전
자신과 닮은 후손을 남기는 것은 생명의 사슬을 잇는 유전의 신비다. 인류는 끊임없이 유전현상을 탐구하고 유전학을 통해 생명의 신비를 밝혀왔다. 인류 최초로 유전의 법칙을 발견한 멘델에서부터 생명연장의 꿈을 실현시키는 현대의 과학자들까지 유전학사의 주요한 인물들과 유전현상에 대해 살펴본다.

- 20세기 최고의 발견, DNA 이중나선구조
그레고르 멘델의 완두콩 교배실험과 토머스 헌트 모건의 초파리 연구는 현대유전학의 시발점이 되었고, 이후 과학자들은 염색체를 구성하는 DNA가 유전의 실체라는 사실을 알아냈다. 유전에 대한 관심은 DNA로 좁혀졌고, 왓슨과 크릭에 의해 밝혀진 DNA 이중나선구조는 생명의 신비를 밝힐 20세기 최고의 발견으로 평가받는다.

- 유전적 다양성의 비밀과 유전학의 발달
닮기도 하고 닮지 않기도 하는 유전의 비밀은 무엇일까? 그 비밀은 감수분열이라는 독특한 과정을 통해 유전적 다양성을 이끄는 유성생식과 진화의 한 과정으로 현대과학이 풀지 못한 부분을 해결해 주기도 하는 돌연변이에 있다. 유전에 대한 연구결과는 생명에 대한 새로운 도전을 가능하게 하기도 한다. 생명복제와 줄기세포 연구 분야도 빠르게 발전시키고 있는 유전학의 발달이 가져올 우리의 미래를 예측해본다.