다윈이 풀지 못한 수수께끼를 멘델이 풀다
흐름으로 읽는 유전학 이야기

“왜 자녀들을 부모를 닮는 걸까?” 이 질문은 고대부터 계속된 질문이었다. 의학의 아버지라 불리는 히포크라테스 역시 같은 고민을 했다. 그리고 과학적인 추론 끝에 “자식에게 건네지는 부모의 액체 속에 틀림없이 미지의 물질이 존재한다”고 결론 내리고 그것을 작은 ‘씨앗’이라고 불렀다. 다윈은 이 씨앗을 ‘제뮬’이라 이름 짓고, 부모의 제뮬이 물감처럼 섞여 자식에게 전달된다고 생각했다. 비록 오류가 있는 발상이었지만, 이 이론(범생설, pangenesis)을 따서 유전자(gene)라는 단어가 만들어졌다.

다윈에게는 풀지 못한 문제가 하나 있었다. 만약 돌연변이로 생긴 유전정보가 물감처럼 희석되거나 섞여서 전달된다면 몇 세대를 내려간 뒤에는 그 유전정보가 점점 묽어져 사라질 것이다. 유전정보를 온전히 보존할 수 있는 어떤 독립된 물질을 생각하지 못한 것이다. 이 수수께끼를 푼 사람이 바로 독립의 법칙과 분리의 법칙을 발견한 유전학의 아버지 멘델이었다. 그는 완두 교배 연구를 통해 유전물질은 섞이거나 희석되지 않고, 세대를 건너도 언제든지 다시 표현형으로 나타날 수 있다는 것을 밝혀냈다.

이처럼 과학은 과거의 지식을 바탕으로 진실에 한 걸음씩 나아간다. 동료가 남긴 연구가 풀리지 않던 문제를 푸는 열쇠가 되기도 한다. 《이토록 재밌는 진화와 유전 이야기》는 마치 선배가 남긴 숙제와 문제를 후배가 해결하듯, 현대의 유전학이 형성되는 과정에서 중요한 역할을 한 학자와 이론의 전후관계를 하나의 이야기로 엮어낸다. 그 흐름을 따라가다 보면 독자들도 유전학에 대한 사고와 지식이 자연스럽게 깊어지는 것을 경험하게 될 것이다.

책은 또한 진화와 유전학의 중요한 발견을 이룬 주인공들의 면면을 드라마틱하게 드러내며 흥미로운 일화를 빼놓지 않는다. 반복되는 실험 실패에도 “괜찮습니다. 넘어질 때마다 항상 뭔가를 주울 수 있거든요.”라고 말하며 묵묵히 연구를 한 오즈월드 에이버리는 마침내 DNA(핵산)가 유전을 통솔하는 물질임을 밝혀냈다. 유전의 비밀을 풀기 위한 의과학자들의 고군분투를 함께 읽다보면 어렵게만 느껴지던 유전현상에 더욱 쉽게 다가갈 수 있다.

저자는 진화와 유전의 비밀을 탐구하는 과정이 마치 한 편의 추리소설을 읽는 것과 비슷하다고 느낀다. 기존의 단서들을 이용해 탐정처럼 추리하면서 생명의 기원과 유전 현상에 대한 수수께끼를 조금씩 풀어가기 때문이다. 추리소설에서 모든 비밀이 풀릴 때 쾌감을 느끼듯 왓슨과 크릭이 여러 단서를 모아 “DNA의 비밀을 모두 알아냈어!” 하고 선언하는 부분이 나올 때 그들과 함께 우리 독자들도 지적 쾌감을 느끼게 될 것이다.

일상 속 흥미로운 유전자 이야기에서
고급 생명과학 지식까지 한 권으로 읽는다

2013년 《뉴욕타임스》에 유명 영화배우 안젤리나 졸리의 ‘나의 의학적 선택’이라는 기고문이 실렸다. 유방암으로 숨진 자신의 어머니처럼 자신 역시 관렴 암유전자인 BRACA1을 갖고 있고, 예방적 차원에서 가슴을 절제했다는 내용이었다. 그녀의 선택이 극단적으로 보일 수도 있지만, 그만큼 우리가 유전자로부터 자유로울 수 없음을 보여준 사례였다.

그렇다면 과연 유전자의 영향력은 얼마나 크고, 극복할 수 있는 방법은 없는 것일까. 이는 선천적인 본성과 후천적인 노력 중 어느 것을 더 중요시해야 하느냐에 대한 유전학의 오래된 주제와 연결된다. 책에서 이러한 내용을 집중적으로 살펴보는 것도 매우 흥미롭다. 대규모의 쌍둥이 사례를 분석한 한 연구에서는 일란성 쌍둥이가 다른 환경에서 자라더라도 비슷한 지능을 갖는지 파악한다. 인간의 지능을 결정하는 유전자를 찾는 연구도 소개된다.

본성과 양육의 논쟁은 단지 아이들 성적을 판단하는 것에 그치는 문제가 아니다. 저자는 본성을 강조했던 우생학자들의 시도가 결국 나치의 인종 학살이라는 끔찍한 만행으로 이어졌고, 구소련 과학자 리센코는 본성을 훈련으로 개조할 수 있다는 생각에 수백만 명의 소련 국민들이 굶어죽게 만들었다고 지적한다. 유전학의 양극단에서 벌어질 수 있는 일을 통해 과학의 윤리적인 측면까지 생각해볼 수 있다.

그밖에도 유전학을 둘러싼 흥미로운 이야기가 가득하다. 팬데믹 기간 동안 중요한 검사였던 PCR의 DNA 조각을 증폭하는 기술이 어떻게 탄생했는지, 서래 마을 영아 살해 사건 해결의 실마리가 된 유DNA 지문법, 유전자의 결함을 근본부터 치료하는 유전자 치료 기술, 불로장생의 비밀이 숨겨져 있는 텔로미어 등, 이미 우리 곁에 있는 기술부터 앞으로가 더 기대되는 유전자 기술의 원리와 이론까지 재미있는 삽화와 함께 살펴볼 수 있다.

들어가며

1장. 《종의 기원》의 등장
린네가 해결하지 못한 문제 ｜ 최초로 체계적인 진화론을 주장했던 라마르크
천재지변으로 시작된 생명의 역사 - 퀴비에의 ‘격변설’
현재는 과거의 열쇠 - 라이엘의 ‘동일과정설’ ｜ 다윈의 비글호 여행기
다윈의 고민과 경쟁자의 등장 ｜ 하물며 위대한 자연이 그것을 못 하겠는가?
적자생존과 눈먼 시계공 ｜ 친척 중에 누가 원숭이였나요?

2장. 다윈과 멘델이 만나다
부모의 물감이 자식 안에서 섞인다 - 다윈의 ‘범생설’
그가 쥐의 꼬리를 잘라낸 이유 - 바이스만의 ‘생식질 연속설’
다윈이 해결하지 못한 문제 ｜ 그레고어 멘델의 위대한 연구가 시작되다
형질, 표현형, 유전자형 ｜ 유전물질은 섞이는 것이 아니다
대립 유전자와 분리의 법칙 ｜ 독립 유전의 법칙
제 법칙의 가치가 인정받는 날이 반드시 올 것입니다
멘델 법칙의 재발견과 유전학의 탄생 ｜ 멘델의 법칙이 인간에게도 적용될까?
키와 몸무게도 멘델의 법칙으로 설명할 수 있을까? ｜ 진화의 신종합설

3장. 깊이를 더해가는 유전학
난자와 정자 중 더 중요한 것 ｜ 세포학의 발달과 세포설의 등장
핵산과 염색체가 발견되다 ｜ 염색체와 세포분열 ｜ 성염색체의 발견
토머스 모건과 초파리 연구 ｜ 유전자 지도를 그리다 ｜ 돌연변이를 인공적으로 유발하다
하나의 유전자가 하나의 효소를 지배한다 ｜ 새로운 실험 미생물의 등장, 박테리오파지
진화에서 생물체의 의도와 노력은 무의미한가? - ‘루리아-델브뤼크 실험’

4장. 유전학의 중심에 DNA가 등장하다
독성 없던 균이 독성을 갖게 된 이유 - 그리피스의 ‘형질전환 실험’
유전정보는 DNA 속에 들어 있다 - ‘허시-체이스 실험’
과학자들이 DNA를 화학적으로 분석해내다 ｜ 샤가프의 법칙
DNA 이중나선 구조가 알려지기까지
DNA는 어떤 방식으로 복제되는가? - ‘메셀슨-스탈의 실험’ ｜ DNA가 복제되는 과정
복제된 DNA가 원래의 것보다 짧아지는 문제

5장. 유전자에 대한 이해가 깊어지다
지구의 첫 생명은 어떻게 만들어졌을까? - 밀러의 ‘생명의 기원 실험’
생명의 기원에 대한 딜레마와 리보자임의 발견 ｜ mRNA가 유전정보를 배달한다
유전 암호는 어떻게 해독되는가? ｜ 단백질은 어떻게 합성되는가?
같은 유전자로 다양한 세포가 만들어질 수 있는 이유 ｜ 락 lac 오페론의 발견 207
매클린톡과 움직이는 유전자

6장. 유전자를 다루는 기술이 발전하다
DNA를 자르고 붙이는 법을 알아내다 ｜ 두 생명체의 DNA를 조합하다
DNA 조각을 증폭하는 기술, 캐리 멀리스와 PCR
유전자 지문, 유전자를 이용해 신원을 확인하다
유전자 변형 생물(GMO) 기술 - 황금 쌀을 만들다
크리스퍼-카스 유전체 편집 기술 ｜ DNA 염기 서열을 읽어내다 ｜ 인간 게놈 프로젝트

7장. 유전자를 통해 질병을 바라보다
주변 사람을 행복하게 하는 유전병, 다운증후군 ｜ 러시아 혁명을 불러온 유전병, 혈우병
말라리아로부터 보호해주는 유전병, 낫 모양 적혈구증
바꿀 수 없는 미래, 헌팅턴병의 딜레마 ｜ 최초로 유전자 진단을 받았던 소년
착상 전 유전자 진단 ｜ 유전자 치료의 성공과 실패 ｜ 암은 유전자의 질병이다

8장. 흥미로운 유전자 이야기
진화를 보는 새로운 시각, ‘이기적 유전자’ ｜ 미토콘드리아 이브와 아프리카 기원론
아담의 저주 ｜ 오이를 싫어하는 유전자와 술을 못 마시는 유전자
머리는 타고나는 것일까? ｜ 모험을 좋아하는 유전자
동성연애 유전자가 존재할까? ｜ 불로장생의 꿈, 텔로미어 이야기
후천적으로 유전을 바꿀 수 있다? - 후성 유전학 이야기

9장. 유전학의 양극단, 우생학과 리센코주의
자연주의적 오류와 사회적 다윈주의 ｜ 재능이란 본성 안에 자리 잡고 있다
적극적 우생학, 소극적 우생학 ｜ 우생학과 인권의 충돌, 벅 대 벨 재판
3세대에 걸친 정신박약이면 충분합니다 ｜ 유전학의 극단적 비극, 나치즘
교육에 의해 새로운 인간을 만들 수 있다 - 리센코주의

유전학 이야기를 마무리하며
나의 모든 것을 지배하는 운명적인 것 ｜ 자연의 섭리를 수동적으로 받아들여야 하나?
생식세포를 편집하는 것은 위험하다? ｜ 유전자 편집을 어느 선까지 허락해야 할까?
디스토피아적 미래를 막기 위해

참고문헌
사진 출처
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