생물학 산책 - 물길 속의 직소퍼즐
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hanjy9713
2023.10.01. 07:01조회 1
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생물학 산책
물길 속의 직소퍼즐
생명을 분수와 같은 하나의 흐름으로 파악하면 그 아름답고 완벽한 대칭에 조각처럼 예쁜 생명체의 형태가 어떻게 결정되는지 궁금해진다. 어떻게 흐름 속에 있는 물체가 그토록 정교한 모습을 유지할 수 있을까? 이에 대한 해답을 절묘하게 제시한 사람이 후쿠오카 신이치 교수이다. 그는 저서 『생물과 무생물 사이』에서 형태를 유지하는 비결이 직소퍼즐에 있다고 제시했다. 또한 저자는 생명을 동적 평형 상태의 모래성이라 비유했다. 얼마나 멋진 비유인가! 이것이 1년 전의 나와 지금의 나는 물리적으로 완전히 다른 원소로 구성되지만 내 친구들이 나를 알아보는 이유이다.
직소퍼즐의 원리를 함께 생각해보자. 나는 가끔 휴가철이나 여가 시간에 1,000피스짜리 직소퍼즐을 맞추고는 한다. 최근에는 고흐의 <별이 빛나는 밤에> 명화 퍼즐을 맞추고 있다. 그런데 간혹 직소퍼즐을 서너 달에 걸쳐서 맞추다 보면 중간에 한두 조각이 버뮤다 삼각지대로 사라져버리는 경우가 있다. 다행히 이럴 때를 대비하여 직소퍼즐 회사에서는 잃어버린 조각을 보내주는 서비스를 제공한다.
퍼즐 상자에는 항상 우편엽서가 들어 있는데, 그 속에는 내가 잃어버린 조각이 무엇인지 묘사하여 보낼 수 있게 해놓았다. 이제 내가 필요로 하는 조각이 어떤 조각인지 설명하기만 하면 공장에서 보내줄 것이다. 어떻게 설명할까? 하늘 배경의 흰 회오라기가 나선으로 돌아가는 부분이라고 설명할까? 아니면 좌표로 가로 세로 몇 센티미터 부분의 조각이 빠졌다고 설명할까? 쉬운 문제가 아닌 것 같다. 생각해보라. 1,000피스짜리 직소퍼즐에서 어떤 조각이 분실되었는지 설명하는 것이 과연 쉬운 일일까?
이 문제의 절묘한 해답은 우편엽서 안에 상세히 기술되어 있다. 제조회사에서는 빠진 조각을 금방 알아볼 수 있게 잃어버린 조각을 둘러싸고 있는 여덟 조각을 우편엽서에 풀이나 테이프로 붙여서 보내라고 안내한다. 여덟 조각을 이어놓으면 잃어버린 조각이 어떤 것인지 금방 맞춰볼 수 있기 때문이다. 참으로 간단한 해답이다. 직소퍼즐을 맞춰본 사람은 알겠지만 1,000개의 조각 가운데 모양이 같은 것은 하나도 없다. 때문에 고흐의 그림을 보지 않고 거꾸로 뒤집어서 맞추어도 맞출 수 있다. 물론 시간은 꽤 걸리겠지만 이 작업을 어렵지 않게 해내는 자폐아들도 있다고 한다.
후쿠오카 신이치는 끊임없이 흘러가는 물질이 계속 특정한 형태를 유지할 수 있는 생명체의 비법이 이러한 직소퍼즐 방식이라 설명한다. 조금 자세히 말하면 생물체를 구성하고 있는 어떤 단백질이 낡아서 훼손되면 그 단백질은 빠져나가고 새로 합성된 단백질이 그 자리에 들어오게 되는데, 이때 새로 만들어진 단백질 중 그 자리에 상보적으로 딱 맞는 형태를 가진 단백질이 들어오게 된다는 말이다. 즉 잃어버린 직소퍼즐 조각이 무엇인지 알아내는 것이다.
생물체 내에는 단백질 간의 상호 작용이 잘 알려져 있다.1) 최근의 생물학적 경향은 빅 데이터를 창출하는 거대생물학이 주도하므로 조만간 포유동물은 말할 것도 없고 인간을 구성하는 단백질도 전체 단백질들이 어떻게 서로 연결되어 상호 작용하는지 밝혀낼 것이다. 이러한 단백질 간 상호 작용 네트워크는 직소퍼즐이 어떻게 구성되어 있는지를 보여준다. 물론 직소퍼즐은 단백질에 국한되지 않고 모든 거대분자들이, 나아가서 생명체를 구성하는 전체 분자들이 어떻게 서로 연결되어 그 형태를 결정하는지에 대한 아이디어를 제공한다.2)
다만 직소퍼즐의 비유가 생명체에 맞지 않는 점이 있다. 직소퍼즐은 상보적 형태가 딱 맞춰지면 고정되어버리지만, 생명체의 직소퍼즐은 고정된 것이 아니고 유동적이다. 생명 자체가 하나의 흐름이기 때문에 새로운 분자가 들어오고 낡은 분자가 나가는 현상이 유동적으로 일어날 수 있어야 한다. 즉 모든 분자 간 상호 작용은 떨어졌다 붙었다를 되풀이할 수 있는 동적 평형 상태에 있어야 한다. 그런 면에서 생명은 동적 평형 상태에서 직소퍼즐을 수행하는 흐름이다. 그렇다면 직소퍼즐을 수행하는 손은? <생명을 구성하는 레고블록>에서 직소퍼즐을 수행하는 손이 단백질임을 설명할 것이다.
직소퍼즐 고객카드 작성 요령 설명서
[네이버 지식백과]
물길 속의 직소퍼즐 (이일하 교수의 생물학 산책, 2014. 12. 10., 이일하)
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