[풀빛] 유전자 쫌 아는 10대

[풀빛(김민경)]

“내 몸의 모든 것이 유전자에 쓰여 있다고?”
유쾌한 질문과 답변으로 이해하는 유전자의 모든 것
생명과 진화의 비밀을 찾아 이중나선 속으로!

한때 수백만 원을 호가했던 유전자 검사가 최근엔 저렴한 비용으로도 할 수 있게 됐고, 유전공학을 활용해 만들어진 백신과 치료약이 건강한 삶을 연장시켜 주는 시대다. 하지만 우리의 일상에 이처럼 가까워진 유전학을 이해하는 일은 여전히 만만치 않다. 염색체, DNA, 체세포분열 등의 용어는 익숙하지만 생명이 태어나고 자라면서 벌어지는 유전자의 다양하고 복잡한 작용을 한눈에 살펴보는 것은 어렵기 때문이다.

《유전자 쫌 아는 10대》는 150여 년 전, 멘델을 시작으로 현대까지 이어진 유전학의 발전을 쉽고 재미있게 살펴볼 수 있도록 만들어진 과학책이다. 저자인 전방욱 선생님은 어려운 과학 용어나 이론을 주입식으로 학습하게 하는 방식이 아니라, 청소년들이 궁금해 할 질문에 답해 주는 형식으로 유전자의 모든 것을 이해할 수 있게 이 책을 썼다.

이 책의 가장 주요한 특징은 학교 수업 시간에 배웠거나 관련 뉴스를 통해 들은 적은 있지만, 명확하게 원리를 알지 못하는 과학 이론들이 쉽고 빠르게 이해된다는 점이다. 유전 현상은 왜 생기는지, 유전을 일으키는 인자는 어디에 있는지, 유전인자가 담긴 물질은 어떤 모양인지 등의 질문은 자연스럽게 유전학자들의 다양한 실험으로 이어진다. 멘델의 완두 교배 실험, 모건의 초파리 실험, “생물학에서 가장 아름다운 실험”으로 불린 메셀슨과 스탈의 DNA 복제 실험 이야기들을 읽다 보면 과학자들의 실험에 녹아 있는 끈기와 열정, 아이디어와 함께 유전자 연구의 발전을 어렵지 않게 알 수 있다.

침 한 방울이면 끝! 간편해진 유전자 검사부터
환경과 만나 유전자가 달라지는 후성 유전까지
작은 세포 속 유전자가 만드는 새로운 세계 속으로!

멘델이 유전법칙을 찾아내면서 시작된 고전유전학은 여러 분자가 모여 이루어진 유전물질인 DNA를 발견하게 되면서 분자유전학으로 나아갔다. 이후로도 유전학은 거듭 발전해 완두나 초파리를 넘어 사람의 유전자를 살펴보고, 까마득한 옛날에 살았던 고인류의 비밀까지 밝혀내는 데 이르렀다. 《유전자 쫌 아는 10대》는 이전 시대 과학자를 알아보는 데서 그치지 않고 다음 세대에게 더욱 중요할 최신 유전학을 소개한다.

아기가 태어나기 전, 양수에서 채취한 세포 조각만으로도 유전자를 들여다볼 수 있는 유전자 검사는 현대유전학의 놀라운 성취다. 이를 통해 돌연변이 유전자를 미리 파악해 높은 발병 확률을 보이는 유전병을 사전에 예방할 수 있다. 유방암을 유발하는 BRCA1 돌연변이 검사가 대표적이다. 의료 기관을 거치지 않고 소비자가 직접 유전자 검사를 의뢰하는 DTC 유전자 검사도 더 이상 낯설지 않다.

책은 이처럼 유전자가 만든 새로운 문화와 산업을 알기 쉽게 전하는 것은 물론, 유전자 연구에 따르는 윤리적인 고민도 놓치지 않았다. 예를 들어 출산 전 검사로 유전 질병을 확인했을 때 임신을 중단할 수 있는가의 문제, DTC 유전자 검사로 치료가 불가능한 질병 유전자를 가졌다고 판정 받았을 때 남은 일생 동안 환자가 감당해야 할 불안과 차별은 어떻게 할 것인가 등의 논의를 담아내어 유전학을 바라보는 다양한 시선을 두루 살펴볼 수 있게 해준다.

매운 음식을 좋아하는 건 유전자 때문일까, 환경 때문일까?
유전자가 성격과 취향, 행동까지 결정한다고?
십 대들을 위한 다가올 미래의 유전자 이야기

유전자를 깊이 알수록 유전자의 영향력은 커 보인다. 성격과 취향, 행동에 영향을 주는 유전자가 있다는 사실은 인간을 포함한 생명체의 진화와 신비를 이해하는 데 큰 도움을 주지만, 앞으로의 삶까지 유전자가 모두 결정하는 것은 아닐지 염려하는 시선도 한편에는 분명히 있다.

하지만 저자는 “유전자 연구가 더 활발해져 유전자를 잘 알게 될수록 유전자가 할 수 있는 것과 할 수 없는 것이 무엇인지 명확해진다”며, 후성 유전의 예로 알 수 있듯 주변의 환경과 습관이 때로는 삶 속에 유전자보다 더 큰 영향을 줄 수 있다고 말한다. 《유전자 쫌 아는 10대》는 유전자에 관한 과학 교과 지식을 전할 뿐 아니라 이처럼 유전자를 올바르게 보게 하는 최신 과학 트렌드를 소개해 유전학과 유전자 지식을 ‘쫌 잘 아는’ 수준으로까지 높여 준다.

저자 소개

지은이 전방욱

서울 대학교 식물학과를 졸업하고 같은 대학원에서 석사 및 박사 학위를 받았습니다. 1986년 강릉 대학교에 부임해 학장과 총장 등을 거쳐 현재 강릉원주 대학교 생물학과 명예교수입니다. 한국생명윤리학회장, 한국분자세포생물학회 윤리위원장, 아시아생명윤리학회 회장, 대통령 직속 국가생명윤리심의위원회 부위원장을 역임했습니다.

플로리다 대학교 식물학과에서 박사 후 연수 과정을 마치고 평범한 생물학자의 길을 걷다 학계에서 소홀히 다루어지던 생명윤리에 관심을 갖게 되었습니다. 이후 《수상한 과학》을 썼고, 캘거리 대학교 커뮤니케이션문화학부에서 과학커뮤니케이션을 연구해 제1회 한국생명윤리학회 논문상을 받았습니다. 새로운 생명공학 기술의 윤리적 문제에 관심을 두고 《DNA 혁명 크리스퍼 유전자가위》와 《크리스퍼 베이비》를 썼습니다. 코로나19 팬데믹 퇴치에 기여하고자 《백신 거부자들》을 번역해 소개하고, 《mRNA혁명, 세계를 구한 백신》과 《바이러스 쫌 아는 10대》를 썼습니다. 생명과 인류의 기본이 되는 유전자에 관한 청소년의 이해를 돕기 위해 이 책을 썼습니다.

그린이 이혜원

서울의 끝자락, 아름다운 도봉산 아래 터를 잡고 일하고 있는 행복한 일러스트레이터입니다. 서울 여자 대학교 시각디자인과를 졸업하고 문구디자인 회사에서 제품디자인과 일러스트 작업을 맡아 활동한 뒤 현재는 프리랜서로서 다양한 그래픽디자인 분야에서 일하고 있습니다. 그림 그린 책으로는 《꼬불꼬불한 컬링 교과서》, 《생각하는 스포츠인권 교과서》, 《궁금했어, 첨단소재》 등이 있으며, 그림을 그리고 디자인한 책으로는 《낯선 기술들과 함께 살아가기》, 《인류세 쫌 아는 10대》, 《언론 쫌 아는 10대》 등이 있습니다.

본문 중에서

생물체는 각각 고유한 역할을 하는 수천 종류의 단백질을 생산해. 효소도 그중 하나야. 그리고 반응을 일으키는 데 관여하는 효소나 생체 신호, 수용체, 항체 등의 역할을 하는 여러 단백질은 모두 유전자에서 유래하지. 즉, 유전자는 단백질을 만드는 방법이 적힌 설계도면이었던 거야. DNA의 한 부분인 유전자는 암호화라는 방식을 통해 단백질에 대한 정보를 세포가 읽을 수 있는 방식으로 가지고 있었어._<2. 염색체, 유전자, DNA> 중에서

멘델은 선구적인 연구를 통해 훗날 유전자로 밝혀진 유전인자를 별개의 실체로 제시했어. 이어 모건, 비들, 테이텀은 실험적으로, 개로드는 의학적으로 유전자의 기능을 증명했지. 유전학자 리하르트 골트슈미트(Richard Goldschmidt)는 1950년대까지의 이러한 고전유전학의 발전을 ‘코페르니쿠스, 케플러, 뉴턴의 천체 운동 설명, 갈릴레오의 실험과 다윈의 진화론 확립’에 견줄만한 과학의 도약이었다고 회상했어._<2. 염색체, 유전자, DNA> 중에서

1953년 4월, 왓슨과 크릭은 한 쪽짜리 간단한 논문을 발표해 과학계를 놀라게 했어. 그들은 이 논문에서 DNA 분자 모형을 제시했는데, 이것이 바로 오늘날까지 분자생물학의 상징이 되고 있는 이중나선 DNA 모형이야. 70년이 지난 지금도 이 DNA 모형은 현대생물학의 중심에 있지.

멘델이 생각한 유전인자와 모건이 발견한 염색체 위 인자들은 모두 DNA로 구성되어 있었어. 화학적 관점에서 이야기하자면, 부모님으로부터 온 DNA야말로 우리가 최초로 물려받은 유산인 거지. 그래서 유전물질인 DNA는 우리 시대의 가장 기념비적인 물질이라고 할 수 있어.

_<3. DNA의 정체> 중에서

장기판에서는 왕이 궁궐을 떠날 수 없다는 걸 알고 있니? 게임의 승패를 결정짓는 중요한 말이다 보니 함부로 움직일 수 없는 거야. DNA도 마찬가지야. DNA가 가지고 있는 유전정보가 워낙 중요해서 DNA는 세포의 핵을 떠날 수 없어. 그런데 세포의 구조와 기능을 책임지는 단백질은 핵 바깥에서만 만들 수 있지. 그래서 DNA는 유전정보를 핵 바깥의 세포질로 전달하기 위해 단일 가닥으로 이루어진 RNA를 활용해. 이런 역할을 맡은 RNA를 mRNA라고 하는데, 배달꾼을 뜻하는 메신저(messenger)의 m을 붙인 거지._<4. 유전정보의 발현과 조절> 중에서

불확실한 점도 있지만 후성 유전의 기본적인 작동 원리는 어떻게 환경에 의해 대물림되는 유전적 변화가 유발됐는지를 과학적으로 설명하고 있어. 유전자와 환경 사이 상호작용을 중개하는 후성 유전학적 메커니즘을 통해 환경 인자가 건강과 질병을 만든다는 증거는 동물, 심지어는 사람에서도 많이 찾을 수 있지. 유전학자 모셰 스지프(Moshe Szyf)에 의하면 후성 유전은 유전체가 세계를 감각하고 스스로를 바꾸는 생리적 메커니즘이야._<4. 유전정보의 발현과 조절> 중에서

대부분의 돌연변이는 생물체에 중립적이거나 해롭지만, 일부 돌연변이는 특정 환경에서 이로울 수 있어. 드물게 발생하는 돌연변이가 진화에 원료를 제공하는 거야. 어느 경우든, 돌연변이는 진화 과정 동안 자연선택이 작용할 수 있는 변이의 근원이 되고, 결국에는 신종의 출현을 일으킬 수 있어.

만약 유전체의 복제와 수선이 완벽해 돌연변이가 발생하지 않았다면 진화나 새로운 생물 종의 출현은 없었을 거야. 복제와 수선 과정의 정확성과, 비록 낮은 확률이지만 무작위로 발생하는 돌연변이 사이의 균형이 오랜 기간에 걸쳐 종의 진화를 유도해 오늘날 지구상에서 볼 수 있는 풍부한 종 다양성을 이끌었던 거야._<7. 유전자와 진화> 중에서

우리는 유전자가 우리의 정신이나 신체의 모든 특성을 결정한다는 유전자 결정론에 쉽게 빠져. 아마 일부 언론이나 심지어는 학자들이 이런 생각을 부추기기 때문에 더 그런 것 같아. 물론 이전에는 환경이 주된 원인으로 생각되던 특성들이 유전의 영향을 받는다고 새로 밝혀지고 있기는 해. 하지만 우리가 살펴보았듯이 유전자가 이런 특성을 전부 결정하는 일은 없어. 환경의 영향도 유전자 못지않게 사람의 특성을 조절할 수 있고, 심지어는 유전에도 영향을 미친다는 사실을 잊지 않았으면 좋겠어._<8. 유전자의 힘> 중에서

차례

유전자의 세계로 들어가며

1. 멘델의 정원에서

완두의 과학┃유전, 생각보다 복잡하네┃멘델은 살아 있다

2. 염색체, 유전자, DNA

유전자와 염색체┃초파리의 방┃유전자와 유전병┃하나의 유전자, 하나의 효소┃하나의 유전자, 하나의 단백질

3. DNA의 정체

유전물질 DNA┃DNA의 구조┃문제아 왓슨

4. 유전정보의 발현과 조절

DNA의 포장┃DNA의 복제┃유전자의 발현┃유전자의 발현 조절┃후성 유전의 이상한 세계

5. 사람의 유전

사람은 실험 대상이 될 수 있을까?┃가족의 유전적 역사, 가계도┃오래전부터 알려져 온 유전병┃유전병의 다양한 사례┃유전병과 유전자 검사┃유전자 검사의 윤리적 문제┃DTC 유전자 검사┃앤젤리나 졸리 효과

6. 유전자와 발달

세포의 역할을 일깨우는 유도신호┃몸의 축을 세우는 형태형성┃마스터 조절 유전자┃진화발생생물학이란?┃생명을 빚는 발생 유전자

7. 유전자와 진화

아깝다, 다윈!┃핀치의 부리┃유전체의 비교┃고인류의 유전체

8. 유전자의 힘

이기적 유전자┃유전자의 탓┃유전자는 행동을 결정할까?┃유전이냐, 환경이냐

주요 참고 문헌