유전학, 과거 읽는 방식 변화시켜대중의 상상력·문화적 매체 확장6개 키워드로 유전학의 길 보여줘생물 식민주의·윤리 문제 등 우려DNA 문화적 권위로 왜곡 가능성 2000년대 초 ‘통섭’이 유행했던 적이 있다. 미국의 사회생물학자 고 에드워드 윌슨의 저서 ‘Consilience’를 최재천 이화여대 석좌교수가 번역하면서 ‘통섭’이라는 이름을 붙이면서였다. 통섭은 단순한 학문 간 융합을 넘어 모든 학문 분야가 과학기술에 통합되는 것을 의미한다는 주장까지 나왔다. 이런 주장은 당시 많은 인문·사회학자의 반발을 샀다. 지금 상황을 보면 모든 학문이 과학기술에 흡수 통합되는 것까지는 아니지만, 인문·사회 분야 학문의 상당 부분이 과학기술에 빚을 지고 있다. 연구 방법론뿐만 아니라 기존에 풀리지 않았던 수수께끼들이 과학기술을 통해 해결되는 경우도 늘고 있다. 투박한 구분이지만 19세기가 물리학의 시대, 20세기는 화학의 시대였다면 21세기는 생물학의 시대다. 지난 20년 동안 생물학, 특히 유전학 분야 지식은 폭발적으로 증가해 축적되고 있다. 이런 지식은 단순히 연구 현장이나 산업계만 바꾸는 것이 아니라 대중의 상상력을 확장하고 다양한 문화적 매체를 통해 과거를 이해하는 방식까지 변화시키고 있다. 책의 원제는 ‘이중나선 역사’다. 두 개의 대칭 나선이 같은 축 방향으로 놓여 회전하는 DNA 이중나선 구조가 생명현상을 보는 시각을 완전히 바꾼 것처럼 역사도 유전학이라는 가닥을 만나 얽히면서 과거를 읽는 방식을 완전히 변화시켰음을 책에서는 시종일관 보여준다. 책 제목도 그렇고, 책 속 주장들도 자연과학자가 쓴 것 같지만 놀랍게도 저자는 문화사학자로 공공역사와 대중 문화 속 역사 표현 연구 분야의 세계적 석학인 제롬 드 그루트 영국 맨체스터대 문학·문화 교수다. 그는 ‘과거를 말하는 사람의 권위’가 역사학에서 생명과학으로 이동하고 있음을 주장하며, ‘게놈으로 쓰는 역사’라는 새로운 역사 해석법을 제시한다. 그루트 교수는 책에서 ▲공공 ▲실천 ▲정치 ▲윤리 ▲상상 ▲자아라는 6개의 키워드로 유전학이 역사 이해의 조건을 어떻게 바꾸어왔는지를 보여준다. 고(古)유전학 연구는 텍스트와 기록 중심이었던 전통적 역사 연구에 균열을 일으키고 개별 신체에 남겨진 흔적을 통해 과거에 접근할 수 있게 했다. 이를 통한 아프리카 디아스포라 연구나 가족사 DNA 검사는 잊혔거나 지워졌던 역사적 연결을 복원했다. 이어 유전 정보가 역사 연구 방식을 우리가 상상할 수 없는 방식으로 바꿀 수 있다는 가능성도 강력하게 주장한다. 그렇다고 해서, 책이 유전학 만능 또는 찬양 일색으로 흐르지는 않는다. DNA가 역사 해석에 새로운 장을 열었지만, 인종, 민족, 국가, 정체성 정치의 새로운 전장을 형성해 생물 식민주의와 윤리 문제를 유발할 가능성도 크다고 경고한다. 저자는 “유전학은 정당성, 순수성, 진정성, 민족주의에 관한 주장을 펼치는 극우 세력에 의해 반복적으로 차용됐다”며 “우파 집단들과 과학을 동원해 정당성과 순수성에 관한 이론을 뒷받침하려는 인물들은 DNA가 지닌 ‘문화적 권위’를 활용해 인종과 정체성에 관한 새로운 주장을 만들 것”이라고 지적했다. 이 책은 과학이나 역사에 관심 있는 사람은 물론 두 분야에 대한 배경지식이 없는 이들까지도 재미있게 읽을 수 있다는 장점이 있다. 다만, 선뜻 손이 가지 않는 표지 디자인은 못내 아쉽다.

세포 속 단백질 분비 과정 첫 규명노벨상 당시 ‘자유로운 연구’ 강조실패 위험 감수하고 밀고 나가야파킨슨병 앓던 아내와 사별 이후현재는 연구 컨소시엄 고문 활동한국 과학자도 많이 참여해 주길자신의 가설 증명할수록 자신감시험 아닌 실험 중심 교육 구성을성과 늦어도 꾸준한 지원이 중요 “자유로운 탐구 정신이 오늘날 노벨상 수상자들의 경력을 다채롭게 만들었습니다.” 세포 내 물질 수송 경로를 밝혀 2013년 노벨 생리의학상을 받은 랜디 셰크먼(78) 캘리포니아대(UC) 버클리 분자생물학과 교수는 당시 노벨상 수상 소감에서 ‘자유’라는 단어를 네 차례 언급했다. 노벨 평화상이 아닌 생리의학상 수상 소감에서는 이례적이었다. 셰크먼 교수는 지난달 24일(현지시간) 미국 캘리포니아주 UC 버클리 교정 내 사무실에서 진행한 서울신문과의 인터뷰에서도 ‘자유로운 연구 환경’이 미국에서 노벨 과학상 수상자가 많이 배출된 비결 중 하나로 꼽았다. 자신이 노벨상을 받기까지 36년의 연구를 했는데, 미국 민간 연구소의 지원 덕에 자유로운 연구를 할 수 있었다는 것이다. 또 한국교육의 현실을 언급하며 시험보다는 실험 중심의 과학교육을 강조했다. 셰크먼 교수는 오는 26일 서울 신라호텔 다이너스티홀에서 열리는 ‘K-과학인재 아카데미 비전선포식’에서 기조연설을 한다. 이번 행사는 호반그룹과 호반장학재단이 주최하고 서울신문과 전자신문이 주관한다. 학계·산업계·교육계 전문가들이 한자리에 모여 과학 인재 육성 방안을 논의한다. 호반그룹과 서울대는 ‘K-과학인재 아카데미업무협약(MOU)’을 맺고 예비 과학 인재들이 연구 경험을 넓힐 수 있도록 지원한다. 다음은 셰크먼 교수와의 일문일답. -처음 과학자가 되겠다는 꿈을 꾼 계기가 무엇인가. “첫 기억은 11살로 거슬러 올라간다. 학교를 마친 후 물병으로 근처 호숫가에서 물을 퍼 올려 현미경으로 봤더니 꼬물거리는 작은 생물들이 살고 있었다. 그게 신기해서 더 좋은 현미경을 사고 싶었는데, 중고 제품도 100달러가 필요하더라. 동네 아이들을 돌보는 ‘베이비시터’ 아르바이트를 해서 모은 돈을 어머니가 장을 보는 데 썼다. 현미경을 못 산 게 분해서 그 길로 자전거를 타고 경찰서에 신고를 했다가 집안이 발칵 뒤집혔다. 부모님은 화를 내다 결국 나를 전당포에 데리고 가서 현미경을 사줬다. 그 현미경으로 과학자의 꿈을 키웠다.” -과학자의 꿈은 어떻게 이어졌나. “청소년기엔 학교에서 열린 과학 프로젝트 박람회에 출전하며 과학자의 꿈을 꾸었다. UC 로스앤젤레스(LA) 화학과에 진학했는데, 신입생 때 원하는 교수의 연구실에 들어가 일을 할 수 있었다. 그때 박테리아와 바이러스를 연구하는 교수님 아래서 실험하고 연구 현장을 배웠다. 그때 지도교수님이 빌려준 책이 유전자(DNA)의 이중나선 구조를 밝혀 노벨상을 수상한 제임스 왓슨 박사의 분자생물학 책이었다. 그 책이 지금의 진로를 결정하게 된 계기가 됐다.” -단백질 분비 과정을 처음으로 규명해 노벨상을 수상한 과정이 궁금하다. “스탠퍼드대에서 생화학 박사 학위를 받은 후 UC 버클리에서 교수로 막 재직하기 시작했을 때였다. 세포 내에서 아미노산 배열에 따라 나올 수 있는 단백질 종류가 많다. 단백질이 세포 안에서 생성되고 세포 밖으로 나가 순환하면서 역할을 한다. 인간과 동일한 진핵생물(핵과 핵막이 있는 세포로 구성된 생물)인 효모를 이용해 세포 안에서 만들어진 단백질이 분자 수준에서 세포 밖으로 전달되는지 규명한 것이다. 당시에는 단백질 분비 과정에 대한 연구도 거의 없었고, 연구 방식도 대부분 실험쥐와 같은 포유류를 사용할 뿐 효모를 활용한 연구는 많지 않았다. 그래서 미국 국립보건원(NIH)에 신청한 첫 장학금은 떨어졌다. 그런데 미국 국립과학재단(NSF)에서 장학금 요청을 수용해 작은 펀딩을 받을 수 있었다. 그 연구가 노벨상으로 이어졌다.” -노벨상 수상 소감에서 당장 성과가 나지 않는 기초과학이 중요하다고 했다. “1977년에 효모로 시작한 연구가 2013년 노벨상을 받기까지 약 36년이 걸렸다. 효모 실험에서 얻은 결론을 인간에게 적용할 수 있다고 인정받기까지 36년이나 걸린 것이다. 그만큼 당장 성과를 내지 못하더라도 긴 시간 연구를 이어가기 위해선 돈이 필요하다. 내가 연구를 시작했을 때 단백질 분비는 거의 새로운 분야였고 장학금도 거절당할 정도로 유망한 분야가 아니었다. 하지만 2년 만에 성과를 냈더니 미국의 민간 연구소인 하워드 휴즈 의학연구소(HHMI)가 15년 동안 지원을 해줬고, 그 덕분에 비교적 자유롭게 연구할 수 있었다.” -과학자가 지녀야 할 핵심적인 가치는 무엇인가. “과학자는 어느 정도 ‘도박꾼’이 되어야 한다. 실패할 가능성이 있더라도 호기심이 생긴 연구에 대해서는 자신감을 가지고 밀고 나가야 한다. 새로운 것을 찾으려면 위험을 감수해야 하는 게 당연하다. 과학자로서 항상 큰 질문을 생각하고, 좋은 멘토와 최신 연구실 현장에서의 훈련을 통한 경험, 판단도 필요하다. 프랑스 화학자 루이 파스퇴르도 ‘준비된 자만이 기회를 잡는다’고 하지 않았나.” -최근 학문과 산업의 경계가 흐려지고 있다. 미국의 거대한 산업 생태계가 학계엔 어떤 영향을 미치나. “처음엔 제자들이 학계로 빠지길 원했지만 최근에는 학생들에게 학계나 산업계 중 특정한 길을 가라고 강요하지 않는다. 요즘은 많은 박사들이 산업계로 진출해 새로운 발견을 해내기 때문이다. 기업가들 중에서도 많은 혁신가가 나오고 있다. 아마존이나 테슬라가 대표적인 예다. 기업인들도 똑같이 위험을 감수하며 도전하고, 그렇게 산업의 선구자가 되지 않았나. 제자 중 한 명은 캘리포니아공대(칼텍) 교수를 하면서 회사를 창업해 암젠에 인수됐다. 지금은 학계와 산업을 오가며 왕성하게 활동하고 있다.” -생명과학 분야 연구도 인공지능(AI)의 영향을 받나. 과학자는 AI와 어떤 관계를 이뤄야 하나. “요즘 연구실에는 실험 결과를 예측하는 알고리즘이 이미 널리 사용되고 있다. 예를 들어 단백질을 구성하는 아미노산의 배열 구조를 예측하는 것은 생명과학의 오랜 난제였는데 구글 딥마인드의 ‘알파폴드’는 몇 분 만에 이를 예측한다. 이 공로로 알파폴드 개발자들은 2024년에 노벨상까지 받았다. 학생들도 이미 AI를 자연스럽게 사용하고 있다. AI의 도움을 받아 연구에 효율적으로 활용할 수 있다면 AI가 연구실에 들어오는 것은 자연스러운 현상이라고 생각한다.” -지금은 어떤 연구에 초점을 맞추고 있나. “아내가 20년 동안 파킨슨병을 앓다가 2017년에 사망했다. 한번 걸리면 완치가 어려워 사형 선고나 다름없는데, 사망까지는 오래 앓아야 하는 힘든 병이다. 파킨슨병 환자가 알츠하이머 치매 환자보다 더 빠르게 증가하고 있다. 구글의 공동 창업자인 세르게이 브린이 자신이 자금을 지원할 테니 파킨슨병 연구를 도와달라고 연락을 해왔다. 그래서 현재는 글로벌 파킨슨병 공동 연구 컨소시엄인 ASAP(Aligning Science Across Parkinson’s)라는 재단에서 고문 역할을 하고 있다. 여러 연구자들이 팀을 이뤄 파킨슨병을 연구할 수 있도록 협력하는 네트워크를 만든 것이다. 전 세계 과학자들이 팀으로 연구하고 있는데 아직 동아시아 출신의 연구자가 많지 않다. 한국에서 많이 참여해주면 좋겠다.” -한국이 과학 분야에서 인재를 더 성공적으로 배출하려면 무엇이 필요할까. “먼저 한국 정부가 기초과학에 더 투자해야 한다. 일부 연구자에게 집중적으로 펀딩을 하는 기초과학연구원(IBS)은 선례로 볼 수 있다. 하지만 그것만으론 부족하다. 특히 한국은 민간 투자가 미국보다 적다. 미국에서는 개인 또는 기업, 재단의 후원이 과학 연구를 지속하게 만드는 핵심 축이다. 민간에서 지원을 해주면 정부 과제와 달리 특정 주제가 정해져있지 않고 연구자의 자율성을 존중해준다. UC 버클리에서 효모로 연구를 했을 때도 내게 후원을 해준 HHMI 덕분에 정부에 구애받지 않고 원하는 주제를 자유롭게 연구할 수 있었다. 내가 고문으로 있는 ASAP 역시 구글의 창업자인 브린이 큰 금액을 지원한다. 미국에서는 민간이 주된 재원이지만 한국 기업들은 상대적으로 소극적이다. 글로벌 기업들이 기초과학에 더 많이 후원해야 한다.” -한국의 젊은 과학자들에게 해주고 싶은 조언이 있나. “한국의 교육 시스템은 시험 중심으로 구성돼 있다. 학생들은 ‘시험’ 준비를 하느라 ‘실험’은 하지 못한다. 시험은 창의력과 열정, 호기심이 아니라 암기력을 테스트하지 않나. 아이들이 과학에 흥미를 가지려면 스스로 경험하고 실험해보는 기회가 중요하다. 학교에서 과학 박람회를 열고 학생들이 직접 과학 실험을 설계하고 필요한 장비를 조립하는 식이다. 대학에 가서도 수업만 열심히 듣는 게 다가 아니다. 직접 연구실에 가서 실험을 해보길 권한다. 실제로 교수가 연구실에서 어떻게 실험을 하고 어떤 방식으로 결과를 내는지 현장을 통해 경험을 쌓아라. 젊은 과학자들은 자유롭게 탐구할 시간이 필요하다. 자신의 가설을 실험하고 증명할수록 자신감을 얻는다.”

20세기 과학사에서 중요한 성과로 꼽히는 DNA 구조를 발견하고 노벨 생리·의학상을 받으며 영광의 순간을 누렸지만, 우생학을 연상케 하는 노골적인 인종 차별 발언으로 노년에는 모든 영예를 박탈당한 세계적인 생물학자 제임스 D. 왓슨이 지난 6일(현지시간) 97세의 나이로 세상을 떠났다. 약관의 나이에 발표한 한 장의 논문현대 생물학의 판도를 바꾸다1928년 4월 6일 미국 시카고에서 태어난 고인은 시카고대에서 학사 과정을 마치고 1950년 인디애나대에서 박사 학위를 받은 뒤 영국 케임브리지대 캐번디시 연구소에서 연구했다. 여기서 영국의 생물학자 프랜시스 크릭을 만나 공동 연구 끝에 DNA 이중나선 구조를 확인했다. 이들은 1953년 4월 25일 과학 저널 ‘네이처’에 ‘핵산의 분자 구조: DNA 구조’(Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid)라는 한 장짜리 논문을 발표했다. 왓슨이 24세의 나이에 발표한 이 논문은 현대 생물학의 판도를 바꿨고, 분자 생물학이 본격적으로 연구되는 기틀을 마련했다. 덕분에 1962년 프랜시스 크릭과 모리스 윌킨스와 함께 노벨 생리·의학상을 수상했다. 왓슨이 DNA 구조를 밝혀내기 전까지 과학자들은 DNA가 유전의 핵심 물질이라는 사실을 알고 있었지만, 어떤 방식으로 유전정보가 저장되는지, 세대를 거쳐 전달되는지, 생명 활동을 어떻게 조절하는지 알지 못했다. 돌연변이의 작동 메커니즘이나 단백질 합성 방식, 최신 유전 공학 기술인 유전자 가위 기술, 염기서열 분석, 항체 개발 등 분자생물학의 모든 혁신적 기술은 모두 DNA 구조를 알고 있기 때문에 가능해졌다. 세기적인 논문을 발표한 3년 뒤인 1956년부터 하버드대 교수로 재직하면서 분자생물학 분야의 기념비적 교과서라고 할 수 있는 ‘세포의 분자생물학’을 다른 연구자들과 출간했고, 1968년 뉴욕의 분자생물학 연구소 콜드 스프링 하버 연구소 소장으로 취임해 세계 최고 수준의 생물학 연구소를 구축하는가 하면, ‘휴먼 게놈 프로젝트’ 총괄 책임자로 활동하는 등 분자생물학의 결정적 순간에 모두 자리했다. 로절린드 프랭클린 데이터 무단 사용‘노벨상 도둑질’ 논란의 중심에저서 ‘이중나선’에서 동료과학자 폄하그러나, 왓슨은 이런 공만 있는 것이 아니라 과학자로서 수치스러울 정도의 ‘과’도 많았던 인물이다. 1968년 지금까지도 많이 읽히는 과학의 고전이라고 불리는 ‘이중나선: DNA 구조 발견의 개인적 기록’을 출간했다. 크릭과 함께 DNA 구조를 처음 규명한 과정을 담은 이 책에서는 자신을 과대평가하면서 영국 여성 과학자 로잘린드 프랭클린을 포함한 다른 동료 연구자를 깎아내렸다. 특히 그는 프랭클린이 DNA 구조를 밝혀낼 수 있는 X선 사진을 촬영했지만, 무엇을 발견했는지 깨닫지 못했다고 주장했다. 사실 왓슨과 크릭은 프랭클린과 모리스 윌킨스의 DNA 분자 X선 분석 데이터 일부를 허락 없이 사용한 정황이 드러나 ‘노벨상을 도둑맞았다’는 논란의 중심에 서기도 했다. 윌킨스는 노벨상을 공동 수상했지만, 여성 과학자인 프랭클린은 수상 4년 전 난소암으로 세상을 떠났다. 게다가, 말년이 되면서 우생학을 연상케 하는 인종차별적 발언들을 공공연히 내뱉는 등 구설에 자주 올랐다. 그는 사람의 외모는 유전자를 조작해 변화할 수 있다고 말하며 “사람들은 모든 여자가 예쁘게 되면 끔찍할 것이라고 하지만, 난 그게 더 좋다”라고 말하기도 하고, 2000년 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리)의 한 강연에서 햇빛 노출로 인한 피부색과 성적 욕구가 연관됐다고 말하면서 “피부의 멜라닌 색소가 성적 충동을 향상하며, 그것이 당신에게 라틴계 연인이 있는 이유”라고 발언해 논란이 됐다. 그뿐만 아니라 과체중인 사람은 절대 채용하지 않을 것이라는 말을 하는가 하면, 2007년 영국의 언론 선데이 타임스와 인터뷰에서는 “서방의 아프리카 지원정책은 ‘흑인과 백인들의 지능이 동등하다’는 잘못된 전제를 갖고 있다. 지리적으로 떨어져 있던 사람들의 지적 능력이 동일하게 진화했으리라고 믿을 확실한 근거가 없다. 흑인 직원을 다뤄본 사람들은 그게 진실이 아니란 걸 안다”라는 등 인종차별적 발언을 쏟아냈다. 그는 ‘멍청함’은 질병이며, ‘정말 멍청한’ 하위 10% 사람들은 치료가 필요하다고 주장하기도 했다. 2000년 이후 각종 구설에 올라노벨상 메달 경매에 내놓기도2007년 인터뷰 공개 이후 “그런 믿음에 과학적 근거는 없다”며 사과했지만, 모든 강연이 취소되고 일주일도 되지 않아 40년 가까이 몸담았던 콜드 스프링 하버 연구소 소장직도 사임했다. 2019년 1월 2일 미국 PBS 다큐멘터리에서 2007년 발언했던 인종차별적 견해가 바뀌었냐는 질문에 대해 “전혀 아니다”라고 답을 한 뒤 연구소는 왓슨과 인연을 완전히 끊었다. 아이러니한 것은 왓슨이 2003년 ‘제3차 인본주의 선언문’ 서명에 참여한 22명의 노벨상 수상자 중 한 명이었다는 점이다. 2000년 이후 왓슨은 생물학자로서 권위를 이용해 여성과 유색인종에 대한 자기의 사회적 편견을 정당화하려 한다는 비판에 직면하면서 과학계에서 퇴출당했고, 어려움에 처했다. 실제로 2014년에는 자기가 받은 노벨상 메달을 경매에 내놓기도 했다. 판매 수익금으로 가족 부양과 과학 연구 지원을 하겠다는 목적이었지만 생활고 때문이었다고 전해졌다. 이후 러시아 억만장자인 알리셰르 우스마노프가 410만 달러(현재 가치로 한화 59억 7739만 원)에 메달을 낙찰받은 뒤 왓슨에게 다시 돌려줘 화제가 됐다. 이렇게 젊어서는 학문의 한 분야를 개척했다는 영예를, 나이 들어서는 인종주의자라는 불명예로 삶이 점철된 세기의 과학자가 2025년 11월 6일 잠들었다.

70년 전인 1953년 4월 25일 과학 저널 ‘네이처’에는 ‘핵산의 분자구조: 디옥시리보핵산의 구조’라는 제목으로 900단어 정도에 불과한 짧은 논문이 실렸습니다. 이 논문은 분자생물학의 본격적 시작과 생물공학의 출발점이 돼 인류의 삶을 근본적으로 바꿔 놓은 것으로 평가받고 있습니다. 논문의 저자는 물리학자인 프랜시스 크릭, 생물학자인 제임스 왓슨입니다. 이들은 이 논문에서 “DNA 구조가 이중나선이라는 사실을 확인한 것은 로제타스톤을 발견한 바와 같다”고 표현하기도 했습니다. 이들과 함께 화학자 모리스 윌킨스는 DNA 발견의 공로로 1962년 노벨생리의학상을 공동 수상했습니다. 이 과정에서 항상 비운의 과학자로 언급되는 한 명이 있습니다. 바로 영국의 생물물리학자 로절린드 프랭클린 박사입니다. 영국 맨체스터대 동물학과 매슈 콥 교수와 미국 존스홉킨스대 의학사연구소 너새니얼 컴포트 교수는 그동안 밝혀지지 않았던 자료들을 찾아내 분석한 결과 프랭클린 박사는 DNA 구조 발견에 있어서 동등하게 이바지했다는 점을 재확인했습니다. 이들은 DNA 논문 발표 70주년을 맞아 과학 저널 ‘네이처’ 4월 26일자에 이런 내용의 논평을 발표했습니다. 최근에는 프랭클린 박사의 업적과 여성 과학자로서 부당한 대우를 받았다는 점에 대해 많이 알려지기는 했지만 오해는 여전합니다. 1968년 왓슨이 DNA 발견 과정에 관해 쓴 책 ‘이중나선’ 때문입니다. 아직도 많이 읽히고 있는 이 책은 왓슨 자신의 시선으로 가득해 사실에 대한 객관적 기록이라고 볼 수는 없습니다. 이 책 속에서 프랭클린 박사는 성격이 까탈스럽고 공동 연구를 싫어할 뿐만 아니라 좋은 데이터를 갖고 있으면서도 해석할 줄 모르는 한심한 사람으로 묘사되고 있습니다. ‘51번 사진’으로 알려진 X선 회절 사진은 ‘분자생물학에서 철학자의 돌’로 알려져 있습니다. 철학자의 돌은 값싼 금속을 금으로 바꾸고 노인을 젊게 만드는 능력을 가진 연금술에서 전설 속 물질입니다. 그만큼 해당 분야에서 중요한 물질이라는 말입니다. 이 51번 사진이 프랭클린 박사를 깎아내리는 데 쓰인 것입니다. 생물학의 역사를 다시 쓸 정도로 중요한 데이터를 몇 달 동안 방치했는데 천재 생물학자 왓슨이 한눈에 알아봤다는 것이지요. 연구팀은 영국 케임브리지대 처칠 칼리지에 있는 기록 보관소를 이 잡듯이 뒤져 당시 ‘타임’의 과학 기자 조앤 브루스가 DNA 논문 발표 직후 썼지만 실리지 않은 기사 초안과 네이처 논문 발표 약 네 달 전인 1953년 1월 프랭클린의 연구실 동료인 폴린 카원이 크릭에게 보낸 편지를 발견했습니다. 이 문서들을 분석한 결과 프랭클린 박사는 DNA 구조를 이해하는 데 실패하지 않았으며 오히려 윌킨스와 함께 51번 사진의 의미를 정확히 이해하고 있었으며 이를 해석하기 위한 중요한 초기 단계를 밟고 있었던 것으로 확인됐습니다. DNA 구조를 밝혀내는 데 핵심 인물 4인방으로 평가받아야 함에도 지금까지 그의 업적이 폄하됐다는 것입니다. 연구팀은 “프랭클린 박사는 당시 일상적인 성차별뿐만 아니라 과학계에 만연된 더 미묘한 성차별까지 받았다”며 “그런 과학계의 성차별 중 일부는 지금도 여전하다”고 지적했습니다.

유전 정보를 갖고 있는 DNA 손상이 반복, 누적되면 악성 암을 비롯한 각종 질병이 발생한다. 국내 연구진이 손상된 DNA 복구 활성을 조절하고 염색체를 안정화시켜 질병 발생은 근본적으로 막을 수 있는 세포 내 방어체계 원리를 찾았다. 조선대 의대 연구팀은 세포 내 씨피아이피라는 단백질이 손상된 DNA 말단 부위를 정확히 잘라내 DNA 복구를 촉진하고 DNA 집합체인 게놈을 안정화시키는 원리를 규명했다고 27일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘핵산 연구’에 실렸다. 세포의 비정상적 성장으로 발생하는 암, 특히 악성암은 DNA 손상 때문에 발생한다. 이 때문에 염색체 안정성을 유지하는 DNA 복구시스템 원리 규명이 악성암을 극복하는 핵심 열쇠라고 알려져 있다. 세포가 분열 과정에서 발생한 DNA 손상을 회복하지 못하고 불완전한 유전자 정보를 딸세포에 물려주면 다양한 돌연변이를 가진 암세포가 만들어지기 때문이다. 많은 과학자들이 손상된 DNA를 정교하게 절제해 돌연변이 발생을 최소화하고 염색체를 안정화시키는 정확한 메커니즘을 찾아 나섰지만 아직 구체적 성과는 거두지 못했다. 그런데 연구팀은 DNA 복구에 관여하는 씨티아이피(CtIP) 단백질이 세포내 효소단백질에 의해 변형된 뒤 손상된 DNA 이중나선 말단 부위로 이동해 DNA 복구를 촉진하고 정상적으로 복제가 진행되도록 한다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 DNA 복구 조절 실험을 통해 DNA가 손상되면 CtIP 단백질이 세포내 효소단백질에 의해 변형된 다음 손상된 DNA 말단을 정교하게 처리해 돌연변이 발생 없이 DNA를 복구시켜 염색체를 안정화한다는 것을 확인했다. DNA 손상이 심하면 DNA 복제가 정지되는 복제 스트레스가 발생해 악성암의 원인이 되는데 연구팀은 복제 스트레스를 정상으로 회복시켜 돌연변이 발생 억제가 가능하다는 것도 밝혀냈다. 연구를 이끈 유호진 조선대 의대 교수는 “이번 연구는 악성암 발생 주요 원인인 염색체 불안정성을 효과적으로 제어하는 전략 마련에 도움을 줄 것”이라고 설명했다.

“올해의 상은 생명의 코드를 다시 쓰는 것에 돌아갔습니다. 이 유전자 가위를 통해 생명과학은 새로운 시대로 접어들었습니다.” 미국의 제니퍼 다우드나와 프랑스의 에마뉘엘 샤르팡티에가 공동 수상자로 이름을 올린 2020년 노벨화학상은 여러 의미에서 세상을 놀라게 했다. 팬데믹이 전 세계를 덮친 시기 생명공학의 가치를 재평가한 데다 여성 과학자 두 명의 공동 수상은 120년 노벨상 역사상 처음이었다. 두 사람에 앞서 노벨화학상을 받은 여성은 1901년 이후 185명 가운데 다섯 명에 불과했다.두 사람은 2012년 박테리아가 바이러스로부터 자신을 방어하는 후천적 면역체계인 크리스퍼(CRISPR)의 구성 및 작동 원리를 세계 최초로 규명했다. 이는 이른바 ‘유전자 가위’로 불리는 유전자 편집 기술로 발전해 암과 유전병 치료를 꿈꿀 수 있게 했고 최근엔 코로나19 백신 개발 및 진단, 치료 연구에도 쓰이고 있다. 세계적인 전기 작가인 월터 아이작슨이 ‘스티브 잡스’, ‘레오나르도 다빈치’ 이후 지난해 신작으로 낸 제니퍼 다우드나 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 교수의 전기가 최근 국내에 출간됐다. 한 과학자의 생애와 학문 탐구 과정을 매우 세심하고 밀도 있게 정리한 책은 다우드나가 갖는 상징성만큼 여러 관점에서 흥미롭다. 시대의 아이콘들의 일대기를 다룬 경험을 토대로 “많은 창의적인 사람이 주변과의 이질감을 느끼며 자랐다”고 강조한 저자는 다우드나의 호기심과 창의성에도 초점을 맞췄다. 하와이 힐로에서 폴리네시아인들 사이 소수자로 어린 시절을 보내면서도 “내 안에는 아이들이 절대 함부로 건드릴 수 없는 부분이 있다”며 스스로를 다독인 다우드나는 손을 대면 잎이 오그라드는 ‘잠자는 풀’(미모사·신경초)이나 눈 없는 거미 등 자연에서 호기심을 키우며 성장했다. 잠자는 풀은 훗날 다우드나가 자가 스플라이싱 RNA(RNA 이어 맞추기)의 3차원 구조를 밝혀내는 배경이 되기도 했다. 제임스 왓슨의 ‘이중나선’을 읽고 비로소 ‘여자도 과학자가 될 수 있다’는 것을 알았지만 그 길은 시작부터 험난했다. 화학을 전공하겠다던 다우드나에게 교사부터 ‘노, 노, 노’를 외치며 말렸다. 그러나 다우드나는 “내가 보여 줄 거야. 내가 하고 싶다는데 못 할 게 뭐람”이라며 꿋꿋이 꿈을 향해 달렸다. 다우드나뿐 아니라 그와 비슷한 연구를 함께한 동료나 경쟁자부터 인간 게놈 프로젝트, 유전자 편집 등 인류에게 영향을 미친 수많은 생명과학자의 이야기를 함께 다룬다는 점도 매력적이다. 자연의 경이로움에 대한 궁금증을 좇으며 밤낮을 가리지 않고 연구에 매진하는 이들의 노력과 고뇌는 잘 만들어진 드라마 같다. 뛰어난 기술이지만 과연 인간의 유전자를 어디까지 편집하는 게 가능할지 윤리적인 고민과 과제도 빼놓지 않는다. 다우드나를 비롯한 과학자들의 팀워크도 눈여겨보게 만든다. 특히 코로나19는 서로 경쟁자였던 과학자들이 팬데믹을 이겨 내자며 한마음으로 협업하게 해 준 계기라고도 설명했다. “결합이란 화학에서, 또 삶에서 각각 다른 형태로 존재한다. 그리고 때로 지적인 결합은 가장 강력한 힘을 발휘한다”는 설명처럼 보다 나은 인류의 미래를 꿈꾸는 과학자들의 치열한 삶과 지적 결합이 생생하게 전해진다.

과거 암은 ‘불치의 병’으로 알려졌지만 여전히 치료가 쉽지 않은 암종들도 있기는 하지만 과학기술의 발달로 치료 및 관리가 가능한 질환으로 자리잡고 있다. 다양한 치료법이 나오고 있지만 외과수술, 화학항암제, 항암방사선 치료가 여전히 많이 쓰이고 있다. 문제는 항암치료법들이 암 조직 뿐만 아니라 정상세포까지 공격하면서 탈모, 구토, 설사, 체중 감소 등 심각한 부작용들을 수반한다는 것이다. 이에 기초과학연구원(IBS) 유전체항상성연구단, 울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과 공동연구팀은 정상세포에서 손상을 주지 않고 부작용 없이 모든 종류의 암 치료에 적용할 수 있는 기술 ‘신델라’를 개발했다고 23일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 2월 22일자에 실렸다. 기존 항암치료법들이 부작용을 일으키는 것은 암세포 뿐만 아니라 정상세포의 DNA 이중나선까지 손상시키기 때문이다. 연구팀이 개발한 신델라 기술은 크리스퍼-캐스9 유전자 가위를 이용해 암세포에만 존재하는 돌연변이 DNA의 이중나선을 골라서 잘라냄으로써 암세포만 선택적으로 사멸시킬 수 있다. 기존에도 유전자 가위를 이용한 암 치료 시도가 있었지만 각각의 암을 일으키는 돌연변이를 찾아 원인을 밝히고 이를 정상으로 되돌리는 유전자 가위를 제작해야 하기 때문에 과정이 복잡하고 시간이 오래 걸렸다. 연구팀은 생물정보학 분석을 통해 유방암, 결장암, 백혈병, 교모세포종 등 여러 암 세포주에서 정상세포에서는 발견되지 않는 고유의 돌연변이를 찾아냈다. 연구팀은 이 돌연변이들을 표적으로 하는 크리스퍼 유전자 가위 ‘신델라’를 만든 뒤 생쥐 실험을 실시한 결과 정상세포에는 영향을 미치지 않고 암세포만 선택적으로 죽일 수 있다는 것을 입증했다. 또 암세포의 성장도 억제할 수 있음도 증명했다. 모든 암 형성 과정에서 공통으로 만들어지는 돌연변이의 DNA 이중나선을 자르기 때문에 암종에 상관없이 치료가 가능해졌다. 명경재 IBS 단장(UNIST 특훈교수)는 “이번 기술은 부작용 없고 모든 암에 적용 가능한 환자 맞춤형 기술을 개발한 것으로 암치료의 패러다임을 전환할 것으로 기대한다”며 “실제 암 환자에게서 채취한 암세포에 신델라 기술을 적용하는 실험을 하고 있으며 추가 연구를 통해 효율성을 높이고 상용화에 박차를 가할 것”이라고 설명했다.

1962년 영국 케임브리지대 캐번디시 연구소의 두 업적이 노벨상을 받았다. 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭은 DNA 이중나선 구조를 밝혀 노벨 생리의학상을 수상했고, 맥스 퍼루츠와 존 켄드루는 헤모글로빈의 구조를 분석한 연구로 노벨 화학상을 품에 안았다. 당시까지 캐번디시 연구소의 정체성은 물리학 연구소였다. 설립 목적, 역대 소장, 그리고 연구소의 유명 과학자들은 대부분 물리학자들이다. 예를 들어 맥스웰 방정식의 제임스 맥스웰, 전자를 발견한 J J 톰슨, 원자핵을 발견한 어니스트 러더퍼드 등이 있다. 그런데 1962년에 왓슨과 크릭, 퍼루츠와 켄드루에게 노벨 물리학상이 아니라 노벨 화학상과 노벨 생리의학상이 돌아갔다. 유서 깊은 물리학 연구소에서 이런 연구가 어떻게 가능했을까? 캐번디시 연구소는 1874년 실험물리학 연구소로 시작됐다. 학생들을 위한 물리학 교육과 연구 환경을 만들기 위해 설립됐고 초대 소장 맥스웰이 기틀을 닦았다. 이 연구소가 다양하고 선구적인 연구로 명성을 얻게 된 데에는 3대 소장인 톰슨의 공이 컸다. 톰슨은 1884년 스물일곱 살에 소장 후보로 추천됐다. 당시 위원회가 어떤 기준으로 청년 과학자를 소장으로 선택했는지는 분명하지 않다. 다만 톰슨이 30년 이상 소장으로 재직하는 동안 연구소의 성장을 보면 위원회의 선택이 옳았음을 알 수 있다. 톰슨 자신은 1897년 전자를 발견했다. 그리고 호주 출신 러더퍼드를 비롯해 영국, 영연방, 유럽 출신 인재들이 모여 창의적 연구를 할 수 있도록 했다. 유능한 소장의 리더십 아래 개방적이고 느슨하지만 조직된 연구 전통은 계속됐다. 화학, 분자생물학 등으로 연구가 확장된 계기는 로런스 브래그의 소장 부임이었다. 캐번디시 연구소 학생이었던 그는 엑스(X)선 회절을 이용한 결정 구조 분석 연구로 1915년 노벨 물리학상을 받았다. 이 연구는 X선 결정학의 시작이었다. 브래그는 맨체스터대를 거쳐 1938년 캐번디시 연구소의 소장이 됐다. 제2차 세계대전이 끝난 뒤 연구소의 재정 사정이 나빠졌고 연구원도 뿔뿔이 흩어졌기 때문에 연구소 형편에 맞는 새로운 연구주제를 찾아야 했다. 분자생물학은 1930년대 미국에서 성장한 떠오르는 분야였다. 유기물 X선 결정학 연구는 물리학 기반에서 접근 가능한 분자생물학 연구 주제였다. 브래그는 금속, 광물을 주로 연구했지만 의학연구위원회를 설득해 캐번디시 연구소에 분자생물학 연구실을 열었다. 그리고 생화학을 공부한 퍼루츠에게 이 연구실을 맡겼는데, 이 새로운 주제에 매력을 느낀 젊은 연구자들이 모여들었다. 그들 중에는 물리학을 전공한 크릭과 미국에서 생물학 박사학위를 마친 왓슨도 있었다. 이 사례는 융복합 과학기술 교육과 연구를 위한 힌트를 준다. 첫째가 개방성이 중요하다는 점이다. 캐번디시 연구소는 전통을 중시하는 동시에 소장의 리더십을 존중하고 운영의 자율성을 인정했다. 역대 소장들은 자기 분야만 고집하지 않고, 재능 있는 여러 전공 연구자들에게 기회를 주었다. 둘째는 지적 연결에 기반해 연구 영역을 넓혔다는 것이다. 브래그의 선택은 X선을 매개로 물리학과 연결되는 유기물 X선 결정학이었다. 최신 흐름을 반영하면서도 실현 가능한 영역이었다. 세 번째가 지적 다양성이다. 역대 소장과 다양한 배경을 가진 연구원들은 스스로 학문 분야의 경계에 얽매이지 않고 연구 내용을 중심으로 교류하고 협동을 이어 갔다. 융복합 과학기술을 위해 기존 학과에 새 교과과정을 설치하거나 새로운 학과를 만드는 것은 필요하다. 그러나 더 중요한 것은 캐번디시 연구소에서 볼 수 있었던 개방적이고 포용적인 과학자 리더십, 그 리더십을 인정해 주는 대학의 행정, 다양성과 지적 유연성이 작동할 수 있는 자율적 분위기이다.

국내 연구진이 DNA에는 우리가 흔히 알고 있는 이중나선 구조 이외에 사중나선 구조도 있다는 사실을 밝혀냈다. 성균관대 의대, 한양대 화학과, 광주과학기술원(GIST) 화학과 공동연구팀은 세포 내에 ‘AC-모티프’(AC-motif)라는 새로운 DNA 구조가 있으며 이것이 유전자 발현을 조절한다는 사실을 확인했다고 5일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘핵산 연구’ 9월 1일자에 실렸다. 1953년 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭은 세포 유전정보를 저장하는 DNA가 이중나선 형태라는 것을 밝혀냈다. 60억개 염기로 된 사람의 유전체를 구성하는 DNA는 환경, 세포작용, 염기서열 등에 따라 이중나선 이외에 다양한 구조를 가질 것으로 예측됐지만 지금까지는 몇 개의 구조만 밝혀졌고 기능에 대한 연구도 많지 않다. 보통 세포 모양, 특징, 기능은 각 세포에서 어떤 유전자가 발현되고 있는가에 따라 결정되는데 유전자 발현 조절 원리는 아직 완전히 파악되지 못하고 있는 상황이다. 연구팀은 아데닌(A)과 사이토신(C)이 반복되는 여러 종류의 올리고뉴클레오타이드를 합성하고 이들의 삼차구조 형성과 금속이온의 영향을 연구했다. 그 결과 아데닌과 사이토신이 반복되는 염기서열은 마그네슘이 있는 상황에서 4중나선 구조를 갖는다는 사실을 알아내고 이를 ‘AC-모티프’라고 이름 붙였다. 연구팀은 원편광이색 분광분석법, 자기공명분광분석법, 형광분광분석법 같은 실험기법과 분자동력학 계산법을 이용해 AC-모티프가 두 쌍의 이중나선이 엇갈린 4중나선 구조를 갖는다는 것을 확인했다. 또 4중나선 구조가 유전자를 발현시키는데 중요한 역할을 한다는 사실을 규명했다. 세포실험과 유전체 교정기술을 이용해 AC-모티프가 ‘CDKL3’라는 발암유전자 발현을 조절한다는 것도 확인했다. 김경규 성균관대 의대 교수는 “세포 내 유전자 발현을 조절하는 새로운 DNA 구조를 다양한 생물물리학적, 계산화학적 방법을 통해 알아냈다는 것이 이번 연구의 가장 큰 의미”라며 “유전자 발현에 대한 보다 정밀한 이해를 가능케 함으로써 DNA 관련 질환의 유전자 발현 조절이 가능한 신개념 치료제를 찾는데도 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

코로나19 대유행 상황이 계속 이어지고 있지만 4월 과학의 달을 맞아 다채로운 행사가 진행된다. 과학의 달은 4월에 ‘과학의 날’이 있기 때문에 과학관련 기관과 단체들이 한 달 동안 국민들에게 과학기술의 중요성을 알리자는 취지에서 다양한 행사가 진행된다. 과학의 날은 1933년 과학대중화운동가 김용관이 찰스 다윈 50주기를 기념해 4월 19일 ‘과학 데이’로 정한 이후 1967년 4월 21일 과학기술처가 중앙행정기관으로 설립된 것을 기념하기 위해 1968년 공식적으로 과학의 날이 만들어져 발명대회, 과학글짓기, 그림그리기 등 다양한 행사가 치뤄진다. 경기도 과천의 국립과천과학관에서는 오는 5일부터 어린이날인 다음달 5일까지 한 달 동안 ‘해피사이언스 축제’를 개최한다. 해피사이언스 축제는 매년 과학의 달에 개최되는 종합과학축제로 올해 주제는 ‘과학은 재미있다’로 정하고 체험, 실험, 과학쇼, 경진대회 등 다양한 활동을 온·오프라인으로 진행된다. 가장 먼저 시작되는 행사는 온라인으로 진행되는 ‘미래 과학자 그림대회’이다. 만 4~12세 어린이를 대상으로 ‘감염병과 미래 사회’라는 주제로 다양한 상상력과 창의력을 발휘할 수 있도록 하는 것이다. 온라인(www.kids-sciart.co.kr)으로 오는 5일부터 18일까지 접수를 받고 최종 수상자는 오는 22일 발표된다. 수상자에게는 과학기술정보통신부장관상, 국립과천과학관장상이 수여된다. 대면행사들도 마련돼 있다. 이들 대면행사는 4월 24일~5월 5일 중 주말과 공휴일에 열릴 예정이다. 이 기간 동안 관람객들은 슈퍼밀웜 키우기, 화석표본 관찰하기, DNA 이중나선 만들기 등 다양한 체험 프로그램에 참여할 수 있다. 또 중앙홀 2층에서는 ‘사이언스 북페어’가 열리고 과학관 야외에서는 ‘사이언스 쇼’가 매일 진행되고 ‘나도 과학자 코스프레’ 같은 이벤트들도 진행된다. 자세한 행사내용은 국립과천과학관 누리집에서 확인할 수 있다. 과학관 관계자는 “철저한 방역과 실시간 소독으로 코로나19 상황에서도 안전하게 4월 과학의 달에만 즐길 수 있는 다채로운 행사를 준비했다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 세계 최초로 동물의 에너지를 만들어 내는 세포 내 소기관 미토콘드리아 유전자를 편집하는 데 성공했다. 기초과학연구원(IBS)은 유전체 교정 연구단(단장 김진수)이 염기 교정 효소 ‘DdCBE’(DddA 유래 시토신 염기 편집기)를 이용해 생쥐 미토콘드리아 DNA의 특정 염기를 바꾸는 데 성공했다고 19일 밝혔다. 미토콘드리아 DNA에 변이가 일어나면 시력·청력 뿐만 아니라 중추 신경계·근육·심장 등에 치명적인 결함을 일으킬 수 있다. 미토콘드리아 질환은 5000명 중 한 명꼴로 발생하는 흔한 유전질환이지만 현재까지 마땅한 치료법이 없다. 널리 알려진 유전체 교정 기술인 ‘크리스퍼 유전자 가위’로는 미토콘드리아 DNA를 교정하는 것이 불가능하다. 절단 효소가 목표 DNA를 인식하기 위해서는 가이드 RNA의 도움이 필요한데 가이드 RNA가 미토콘드리아 막을 통과하지 못하기 때문이다. 하지만 지난해 미국 브로드 연구소 데이비드 리우 교수 연구팀이 미토콘드리아 DNA를 정밀 편집하는 분자 도구인 DdCBE를 개발했다. 세균에서 유래한 DddA 탈아미노 효소를 이용해 미토콘드리아 DNA 이중나선의 염기 시토신(C)을 티민(T)으로 바꿀 수 있는 편집 기술이다. 이로써 미토콘드리아 DNA도 교정이 가능하다는 것을 증명했지만 이는 세포 수준의 연구로 동물 개체 수준에서도 정상적으로 작동하는지 확인이 필요했다. 연구팀은 생쥐 세포주(세포 집합)에서 만들어진 다양한 조합의 DdCBE 가운데 가장 효율이 높은 DdCBE를 선정, 생쥐 배아에 주입했다. 이를 대리모에 이식, 미토콘드리아 DNA의 시토신 염기를 티민 염기로 치환한 유전자 교정 생쥐를 제작해 냈다. 나아가 어미 생쥐의 교정된 미토콘드리아 DNA 염기 서열이 다음 세대에게도 온전히 전달됨을 확인했다. 이번 연구 결과는 권위 있는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications) 이날 자에 실렸다. 이현지 선임연구원은 “미토콘드리아 DNA를 동물 배아 수준에서 정밀하게 교정할 수 있게 됐다”며 “미토콘드리아 질환 치료제 개발에 기여할 것”이라고 말했다. 대전 이천열 기자 sky@seoul.co.kr

세포 내 수분양을 조절하는 삼투압조절 단백질이 암이나 노화 발생과 억제에 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀졌다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부, 기초과학연구원(IBS) 유전체항상성연구단 공동연구팀은 ‘톤이비피’(TonEBP)라는 세포 삼투압 조절 단백질이 DNA가 RNA를 합성하는 과정에 관여해 암 발생이나 노화 현상에도 깊이 관여한다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘핵산연구’(Nucleic Acids Research)에 실렸다. 톤이비피 단백질은 유전체(DNA) 이상 구조렐 제거해 유전체 전체 안정성을 유지시켜준다. 특히 톤이비피 단백질은 R루프를 제거하는데 관여하는데 R루프는 DNA를 틀로 RNA를 합성하는 전사 과정에서 DNA 이중나선 구조가 일시적으로 갈라지면서 만들어지는 고리모양 구조체로 R루프가 제 때 제거되지 않고 축적될 경우 DNA 복제에 이상이 생겨 암이나 노화현상이 촉진되는 것으로 알려졌다. 연구팀은 R루프가 만들어지는 곳에 톤이비피 단백질이 있다는 것에 착안하고 DNA 위를 이동하는 단백질 움직임을 실시간으로 관찰할 수 있는 ‘DNA 특수기법’을 이용해 둘 간 상관관계를 관찰했다. 톤이비피 단백질은 세포 삼투압 조절 단백질로 알려져 있지만 최근에는 당뇨성 신장병, 간암, 면역대사질환에도 깊이 관여하는 것으로 알려졌다. 분석에 따르면 톤이비피 단백질은 DNA에 형성된 R루프를 인식해 찾고 RNA 제거효소를 끌어와 제거한다는 것이다. 또 톤이비피 단백질은 R루프에 바로 결합하거나 DNA 가닥을 타고 이동하다가 R루프를 빠르게 찾아 결합한다는 것도 확인했다. 권혁무 UNIST 교수는 “이번 연구는 톤이비피 단백질이 유전체 내에 형성된 이상물질을 인지해 제거함으로써 유전체 불안정성을 줄인다는 사실을 밝혀냄으로써 신개념 항암제, 항노화 치료제 개발에 도움을 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

코로나 이후의 사회 변화에 대한 전망이 봇물을 이룬다. 향후 세계 질서는 첨단 핵심 기술의 패권을 둘러싼 미중 신냉전 체제가 될 것이란 전망이 지배적이다. 미국을 중심으로 자유민주주의를 지향하는 나라들이 연합해 새롭게 세계 질서를 재편해 나가면서도 전 세계가 협력해야 해결이 가능한 기후변화나 감염병 팬데믹 같은 빅이슈에 대한 글로벌 협력은 지속되는 이중나선의 세계질서 구조가 될 것이란 전망이 가장 설득력 있게 들린다. 우리의 미래 전략도 당연히 첨단 핵심 기술을 중심으로 짜야 할 것이다. 지난 6월 26일 정부는 2021년 주요 연구개발 예산 배분·조정(안)을 발표했다. 내년에는 올해보다 9.7% 늘어난 21조 6000억원을 감염병 대응과 미래 성장잠재력 확충에 투자한다. 예산 배분·조정의 주요 방향은 첫째 코로나19 치료제와 백신 개발 등을 통해 감염병에 대응하고, 둘째 디지털뉴딜과 그린뉴딜 등 한국판 뉴딜에 투자해 선도형 경제로의 전환을 가속화하며, 셋째 바이오헬스, 미래차, 시스템반도체 등 3대 중점 산업에 투자해 산업경쟁력의 획기적 향상을 지원하며, 넷째 소재·부품·장비에 투자해 코로나19로 인한 글로벌 공급망 재편에 신속히 대응하며, 마지막으로 연구자 주도의 기초연구를 확대해 창의ㆍ도전적 연구를 꾸준히 지원하는 것이다. 한편 5월 20일 과학기술계 주요 법안이 20대 국회 마지막 본회의에서 의결됐다. 그중 국가연구개발혁신법 제정안은 연구자 자율성 제고, 책임성 확보, 혁신환경 조성 등의 내용을 담고 있다. 부처별로 각각 다르게 적용해 오던 연구개발 관리 규정을 체계화해 연구자의 행정 부담을 줄이고 연구에만 전념할 수 있는 환경을 조성한다는 취지다. 또 연구개발특구 육성에 관한 특별법 개정안은 연구개발특구 내 개별 연구자 등의 연구개발 과정 중 신기술 실증에서 규제로 인한 애로 사항 발생 시 실증 특례를 받을 수 있는 법적 근거를 마련한 것이다. 전국 5개 특구와 6개 강소특구 지역은 신기술 실증 시 규제 특례를 받을 수 있는 길이 열렸다. 이와 같이 정부는 코로나 이후의 첨단 핵심 기술을 축으로 하는 뉴노멀 사회에 대비하기 위해 국가 연구개발 예산의 효율적 활용을 위한 계획을 수립하고 연구개발 환경의 혁신과 규제 혁파를 위한 법령 정비를 서두르고 있다. 그런데 국가 연구개발 결과는 당연히 사회·경제의 발전과 삶의 질 향상에 기여해야 하며 이를 위해 과학기술에 대한 사회적 수용성 확대가 대단히 중요하다. 정부는 새로운 첨단 기술이나 서비스 등이 국내 갈등 구조로 실용화하지 못하거나 해외로 나가는 일들이 없도록 구체적 계획을 수립할 때다. 또 2020년에도 전체 국가 연구개발 예산이 전년 대비 18%나 늘어난 데 비해 2021년 정부의 주요 연구개발 예산 9.7% 증액은 부족하다. 코로나 이후 뉴노멀 시대의 핵심인 첨단 기술의 중요성을 감안하면 향후 정부나 국회의 예산 심의 과정에서 증액 논의가 필요하다. 페스트가 런던을 덮친 1665년 청년 아이작 뉴턴은 고향으로 돌아가 혹독한 시간을 보내며 사과나무 아래에서 만유인력의 법칙을 탄생시켰다. 이처럼 감염병 팬데믹은 재앙이지만, 어떻게 대처하느냐에 따라 기회가 될 수도 있다. 국제통화기금(IMF) 등은 국내외 경제의 역성장을 예측하며 기업의 경영환경 악화로 긴축과 구조 조정에 따른 연구개발 활동의 위축을 전망하고 있다. 지난 4월 국내 한 기업 연구개발 지원 기관의 실태조사에 따르면 참여 기업 가운데 67% 정도가 연구개발 투자를 축소할 계획이라고 한다. 향후 연구개발 활동의 위축에 따른 산업기술 경쟁력의 악화가 우려된다. 1997년 IMF 사태와 2008년 글로벌 금융위기 때 정부는 연구개발 투자를 적극적으로 확대해 조선과 자동차 중심의 산업을 반도체와 바이오 중심의 신산업으로 바꾸었다. 위기가 산업구조 혁신의 기회가 됐다. 코로나 팬데믹으로 인한 시련의 시기를 기회로 활용해야 한다. 국가 사회·경제의 미래가 과학기술 혁신과 이를 합리적으로 수용하는 우리의 자세에 달려 있다. 국민과 산학연, 정부가 뜻을 모아 과학기술을 통해 코로나 위기를 극복하고 한 번도 경험하지 못한 희망찬 미래를 쏘아 올릴 수 있는 절호의 기회다.

국내 연구진이 세포 내 DNA 이상 구조를 제어하는 방법을 찾아냈다. 이번 연구를 활용하면 암 예방에도 도움이 될 것으로 보인다. 기초과학연구원(IBS) 유전체항상성연구단 연구팀은 암 억제단백질로 알려진 ATAD5가 DNA 이상 구조를 어떻게 없애 유전체 안정성을 유지하는지를 규명했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘핵산 연구’(Nucleic Acids Research)에 실렸다. 인체 세포는 생명유지를 위해 DNA 복제, 전사, 복구 등 다양한 대사활동을 한다. DNA 전사과정에서 RNA는 DNA 이중나선의 한 가닥에 결합한 ‘R-루프’라는 것이 일시적으로 형성되는데 대사과정이 끝나면 사라지게 된다. 문제는 R-루프가 해소되지 않고 장시간 유지될 경우 DNA 대사과정이 완료되지 못하는데 이 상태에서 세포분열이 진행되면 DNA가 손상돼 암을 유발시키게 된다.ATAD5 단백질은 DNA가 복제 과정을 완료하지 못하고 멈춰 버리는 DNA 복제스트레스 현상을 해소해 암 억제에 기여한다는 것을 이번 연구에 앞서 밝혀낸 바 있다. 연구팀은 ATAD5 단백질이 DNA 복제 과정에서 R-루프 형성을 제어해 유전체 안정성을 유지한다는 것을 추가로 밝혀냈다. 연구팀은 사람 세포를 이용한 실험에서 ATAD5 단백질 양을 인위적으로 줄이자 DNA 복제가 진행 중인 세포에서 R-루프 양이 증가하는 것이 관찰됐다. ATAD5가 세포 속 유전적 변이에 중요한 역할을 한다는 것을 보여주는 점이라고 연구팀은 설명했다. 이규영 IBS 연구위원은 “이번 연구는 ATAD5 단백질이 DNA 복제를 조절하고 복제스트레스를 해소할 뿐만 아니라 DNA 내 이상구조를 제어할 수 있음을 밝혀냈다는데 의미가 크다”라며 “암 치료제나 노화억제제 개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

英·伊·오스트리아, 남녀 배우 250만명 경력 분석美·인도, 외교문서 골라내 미래 예측·대응 알고리즘 개발“그것은 사회적, 경제적 자극에 대한 인간 집단의 반응을 다루는 수학의 한 분야가 됐다. … 심리역사학은 통계학이기 때문에 한 개인의 미래를 정확히 예언할 수 없다는 것은 익히 알려져 있다.” 미국의 생화학자이자 세계 SF 3대 거장으로 꼽히는 아이작 애시모브가 20대 초반에 시작해 1992년 72세로 세상을 뜨기 전까지 썼던 ‘파운데이션’ 시리즈에는 해리 셀던이라는 천재 수학자가 만든 ‘심리역사학’이라는 가상의 학문이 등장한다. 해리 셀던이 심리역사학으로 은하제국의 몰락을 예측하고 ‘파운데이션’이라는 집단을 만들어 파국적인 상황을 막고 미래를 대비하도록 한다는 것이 파운데이션 시리즈의 주요 줄거리다. ●“배우의 성공은 연기력보다 환경에 좌우” 애시모브의 심리역사학은 통계물리학을 보고 만들어진 것이다. 통계물리학은 입자가 매우 많거나 복잡한 시스템을 통계적 방법으로 연구하는 분야다. 개별 분자 행동은 예측할 수 없지만 공기 전체 움직임을 설명하고 예측하려는 통계물리학처럼 심리역사학도 사람도 개개인의 행동을 예측하기는 어렵지만 거대한 역사의 흐름을 예측할 수 있다고 설정됐다. 그런데 실제로 최근 수학자들이 수학적 방법으로 역사를 예측하고 쇼비즈니스의 성공 가능성까지 예측할 수 있는 방법을 개발했다. SF 속 심리역사학이 현실로 다가오게 된 것이다. 영국 런던 퀸메리대 수리과학부, 앨런튜링연구소, 이탈리아 카타니아대 물리천문학과, 국립핵물리연구소(INFN), 오스트리아 빈복잡계과학허브(CSHV) 공동연구팀은 배우의 경력을 정량화하고 성공과 경력의 지속가능성을 예측할 수 있는 수학적 모델을 만들어 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 6월 5일자에 발표했다. 연구팀은 인터넷영화데이터베이스(IMDb)를 이용해 1888년 최초로 만들어진 영화부터 2016년 1월 16일까지 개봉된 영화, TV드라마에 이름을 올린 남자배우 151만 2472명과 여배우 89만 6029명의 경력을 분석했다. 분석 결과 약 70% 배우들의 전체 경력이 1년에 불과했고 주연급이든 조연급이든 일이 끊기지 않고 배우로서 10년 이상 생명력을 이어 가는 이들은 10% 미만으로 나타났다. 연예계에서 경력은 특정 상품에 대한 수요가 다른 사람들에게 영향을 주는 ‘네트워크 효과’가 강하게 나타난다고 연구팀은 설명했다. 유명세를 타는 배우들이 일자리를 더 얻기 쉽고 대부분의 일을 가져간다는 것이다. 공백기가 긴 배우들은 이전의 유명세와는 상관없이 복귀 후 인기를 회복할 확률이 낮아지는 것으로 예측됐다. 연구팀은 이번 예측식으로 일부 배우들의 활동 기간과 흥행 여부를 계산한 결과 비교적 정확하게 계산된 것으로 알려졌다. 루카스 루카사 퀸메리대 수리과학부 교수는 “이번 연구 결과에서 흥미로운 것은 임의적인 무작위적 사건들이 증폭되면서 부익부 빈익빈 현상이 나타난다는 점”이라면서 “배우들의 성공과 생명력은 연기력보다는 환경에 좌우될 가능성이 크다는 것도 새로 알게 됐다”고 말했다. 또 미국 마이크로소프트(MS) 뉴욕연구소와 MS 인도 방갈로르연구소, 미국 컬럼비아대 역사학과 공동연구팀은 국무부가 공개한 외교 문서와 당시 발생한 중요한 사건들을 연관 분석해 역사적으로 중요한 사건을 암시하는 문서들을 골라내 미래를 예측해 대응할 수 있는 알고리즘을 개발했다. 이 연구 결과는 생물학 및 심리학 분야 국제학술지 ‘네이처 인간행동’ 6월 4일자에 실렸다.●인공지능 문서보관자·미래학자 개발 가능성 연구팀은 미국 국무부가 각종 보고서를 전자문서 양식으로 저장하기 시작한 1973년 자료부터 지난해 기밀 해제된 1979년까지의 기록 195만 2029건을 분석했다. 연구팀은 우선 국무부가 중요하다고 평가해 놓은 보고서들이 이후 벌어진 실제 사건들을 얼마나 정확하게 설명하고 예측했는지를 역사학자들에게 수작업으로 평가하도록 한 다음 인공지능에 기계학습시켰다. 이렇게 학습된 인공지능으로 공문서를 바탕으로 역사적 사건들을 예측하도록 했다. 그 결과 예상 밖으로 출장 일정처럼 주목도가 떨어지는 일상적 보고서도 역사적 사건을 예측하는 데 중요한 단서가 될 수 있음이 밝혀졌다. 덩컨 와츠 MS뉴욕연구소 수석연구원은 “아인슈타인 상대성이론 발견, DNA 이중나선 구조의 발견, 달 착륙, 베를린 장벽 붕괴 등 역사적인 사건들도 모두 사소한 사건에서 촉발됐다”며 “이번 연구는 수많은 문서 더미 속에서 역사적 문서를 식별해 낼 수 있는 인공지능 문서보관자나 인공지능 미래학자를 개발할 수 있는 가능성을 보여 주고 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 DNA 손상을 자동 인식하고 복구시켜 질병을 피할 수 있는 물질과 메커니즘을 밝혀냈다. 성균관대 의대, 아주대 의대 공동연구팀은 생체 내 유전자 손상을 인식하고 복구할 수 있는 조절시스템을 발견했다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 실렸다. 유전자는 다양한 환경적 요인과 생체 내부 요인 때문에 항상 손상될 위험에 노출돼 있다. 그런데 다행히 생체 내 DNA가 손상되면 이를 인식하고 복구하는 시스템이 존재한다. 손상된 유전자를 복구하지 못할 경우 암이나 각종 질병이 발생할 수 있다. 이 때문에 이 같은 메커니즘을 분자 수준에서 밝혀낸 스웨덴의 토마스 린달, 미국의 폴 모드리치, 터키 아지즈 산자르 3명은 2015년에 노벨화화학상을 공동 수상하기도 했다. 연구팀은 DNA 이중나선이 끊어졌을 때 이를 인지하고 복구시키는 ‘펠리노1’ 단백질의 작용을 밝혀냈다. 기존에는 펠리노1이 단순히 면역반응과 암 발생에 있어서 중요한 역할을 한다고만 알려져 있었는데 이번 연구를 통해 유전자 복구 과정에서 핵심적이라는 사실을 밝혀낸 것이다. 연구팀에 따르면 DNA가 손상되면 펠리노1이 손상부위로 이동하고 ATM-MRN이라는 단백질 복합체와 상호작용해 활성화돼 유전자를 복구시킨다는 것이다. 이창우 성균관대 의대 교수는 “이번 연구결과는 DNA 손상과 직접 관련된 유전질환과 면역질환은 물론 암, 대사질환 등 다양한 질병의 원인을 새로운 관점에서 이해하고 신개념 치료제를 개발하는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

시드니 브레너는 1927년 남아프리카공화국에서 태어나 지난 4월 5일 92세로 싱가포르에서 영원히 잠들었다. DNA의 이중나선 구조를 밝힌 프랜시스 크릭 등과 함께 현대 생물학의 핵심인 ‘중심 원리’를 확립하는 데 큰 역할을 했다. 과학사적 공헌은 1960년대 ‘예쁜꼬마선충’이라는 1㎜밖에 되지 않는 작은 토양 선충류를 생물학 연구에 도입한 것이다. 작은 생물체를 이용해 유전 정보와 세포의 발달, 세포의 죽음이 어떻게 연관되었는지를 밝혀내 2002년 노벨 생리의학상을 수상했다. 브레너는 다음과 같은 기준에서 이 선충을 골랐다. 번식이 빨라 돌연변이를 많이 만들 수 있을 것, 유전체와 번식 체계가 간단할 것, 크기가 작아 전자현미경에서 한 마리를 통째로 관찰 가능할 것이었다. 그는 이 선충의 수많은 돌연변이를 만들었다. 돌연변이를 통해 유전자가 어떻게 조절하고 있는지를 그려냈다. 8000장의 전자현미경 사진을 분석해 작은 생물의 신경망이 몸 전체에 어떻게 구성돼 있는지를 알아냈다. 한 생명체의 유전자와 신경의 발생 과정과 구조가 최초로 밝혀졌다. 이후 다세포 생물로는 최초로 1998년 전유전체가 밝혀졌고, 이 정보를 이용해 유전자의 기능을 검사하는 수준으로 진화했다. 이 생물의 유전자는 인간의 유전자 수와 기능이 유사해 인간 유전자 연구에 도입하기가 수월했다. 생명의 비밀도 간직하고 있었다. 암컷이 없고 수컷과 자웅동체만이 존재하는 번식 체계를 통해 식물에서 가능했던 생태적 유전적 연구가 가능했다. 얼려도 죽지 않고, 우주왕복선 컬럼비아호가 폭발했을 때도 살아남아 그 자손들이 연구에 쓰이고 있다. 우리의 손가락은 발생 초기 오리발처럼 서로 붙어 있다가 그 사이의 세포가 죽으며 모양이 완성된다. 세포사 현상은 선충의 신경세포에서 처음 발견돼 노화와 관련된 여러 현상과 질병에 대한 해답을 얻고 있다. 생명과학에서 각광받는 ‘RNA 간섭’도 이 생물에서 원리가 최초로 밝혀졌다. 예쁜꼬마선충은 세계 약 300개 연구실에서 연구되고, 지금까지 6명의 노벨상 수상자를 만들어 냈다. 브레너가 결정적 공헌을 했지만 많은 이들의 지식 위에 또 다른 지식이 쌓이며 이뤄낸 것이다. ‘제대로 된 연구만큼 중요한 것이 제대로 된 대상 생물의 선택’이라는 브레너의 말을 되뇌며 우리도 세계에 내놓을 모델 생물을 만들어 내기를 기대해 본다.

올해부터 우리나라 과학기술 역사에서 중요했던 제품, 기구, 건축물을 보존할 수 있는 길이 열렸다. 지난해 말 과학관 관련 법률 개정으로 과학기술 유산들을 ‘국가중요과학기술자료’로 등록하여 관리하는 제도가 마련되었다. 낯설게 들릴 수도 있는 국가중요과학기술자료란 ‘과학기술 역사에서 보존 가치가 있는 과학기술의 문화재’ 정도로 이해할 수 있다. 예를 들어 일제강점기에 발간된 과학 잡지, 최초의 국산 라디오나 자동차, 최초의 연구용 원자로 등을 생각할 수 있다. 지정문화재, 등록문화재 제도가 있음에도 불구하고 새로운 제도를 만든 것은 과학기술 유산의 보존이 시급하기 때문이다. 우리 산업과 경제는 세계에서도 보기 드물 정도의 압축성장을 이루었다. 그동안 우리는 발전을 향해 앞만 보고 달려왔기 때문에 사용 가치가 없어진 과학기술에 큰 관심을 기울이지 않았다. 새 물건, 기계, 장비를 들이면 이전 것들을 내다버리거나 구석에 밀어두고 잊어버릴 때가 많았다. 그러므로 만들어진 뒤 많은 시간이 지나 가치를 인정받은 후에야 지정되는 문화재 제도로는 이렇게 빨리 사라지는 과학기술 유산을 보존하는 데 한계가 있다. 실제로 막상 여유와 관심이 생겨서 우리나라 과학기술의 발자취를 살펴보려 하니 많은 중요한 유산들이 이미 없어졌거나 남아 있더라도 잘 관리되지 못한 상태라는 것을 깨닫게 되었다.하루가 다르게 신기술과 신제품이 쏟아져 나오는 이때에 몇 십년 지난 옛 기술과 물건을 굳이 등록 관리해야 하는 이유는 무엇인가. 원본 또는 진품이 갖는 아우라와 역사성 때문이다. 아우라는 예술작품에서 원작이 가진 흉내낼 수 없는 고고함이다. 예술작품에만 해당되는 말은 아니다. 과학기술 자료 역시 오직 그때 그곳에서 생산되고 사용되는 과정에서 고유한 가치를 얻게 되고 이를 통해 아우라를 가질 수 있다. 근대 이후 과학기술을 주도해온 서구 과학관들은 이런 점에서 한국의 과학관들보다 유리하다. 미국 워싱턴DC의 스미소니언 항공우주박물관에는 인류 최초의 달 착륙에 사용되었던 아폴로 11호 관련 실물이 전시돼 있다. 직접 보면 생각보다 작고 평범하다. 21세기 관람객의 눈에는 ‘이 정도 기계로 정말 달에 다녀왔나’ 싶을 정도로 소박한 면이 있다. 그럼에도 불구하고 진짜로 달에 다녀온 장비라는 바로 그점이 관람객들을 그 전시에 불러들이고 우주과학에 대한 상상을 불러일으킨다. 영국의 과학관은 왓슨과 크릭이 ‘직접’ 얼기설기 만들었던 모형을 보여주면서 DNA 이중나선구조를 설명한다. 그 앞에서 관람객들은 두 젊은 과학자가 그 모형을 가지고 연구에 골몰하는 장면을 상상하게 된다. 반짝반짝 멋지게 만들어진 모형이 가질 수 없는 힘이다. 이미 없어져버린 것은 어쩔 수 없다. 그러나 지금부터 노력하면 우리도 진품을 전시해놓고 우리나라 과학기술과 산업의 발전을 보여주고 설명할 수 있다. 국가중요과학기술자료 등록제도는 그 출발점이다. 여기에 과학기술자들을 포함한 우리 모두의 관심이 더해질 때 한국 과학기술이 걸어온 길을 보여줄 남부럽지 않은 컬렉션을 가질 수 있다. 지금 당장 오래된 실험실 선반이나 캐비닛, 시골 할아버지 댁의 안 쓰는 물건들을 모아둔 창고를 뒤져보자. 뜻하지 않게 중요한 과학기술자료를 찾아낼지도 모른다.

아직 끝나지 않았지만 ‘가마솥더위’라는 표현이 부족할 정도로 지난여름은 유난히 더웠다. 살인적 폭염 때문에 에어컨을 발명한 윌리스 캐리어 박사의 인기가 에디슨보다 더 높아졌다는 이야기까지 나올 정도다.뜨거운 여름에 가장 신경이 쓰이는 것은 온도이지만 이에 못지않게 신경을 써야 하는 것은 바로 자외선이다. 자외선은 생명체가 비타민D를 만들수 있도록 도와주는 긍정적인 역할도 하지만 과다하게 노출될 경우에는 주근깨, 화상, 피부암 등을 유발시키는 원인이 된다. 올여름같이 구름 한 점 없이 해가 쨍쨍한 날씨에는 자외선에 노출되는 것을 최대한 막아줄 필요가 있다. 그렇다면 자외선이 왜 피부암 위험을 높이는 걸까. 궁금증에 대한 해답의 중심에는 DNA가 있다. DNA는 자외선에 노출되면 구조가 변한다. 특히 DNA의 구성 요소인 아데닌, 구아닌, 티민, 시토신 염기 서열 중에 티민이 연달아 존재하는 부위에서 구조적 변형이 일어난다. 티민·티민이 연달아 있는 부위에 자외선이 쪼이면 티민·티민 염기 사이에 공유결합이 만들어져 티민 이량체가 되는데 이는 DNA 이중나선 구조에 비틀림 현상을 유발한다. 비틀린 DNA는 복제할 때나 DNA에서 RNA를 만들어 내는 전사 과정에 걸림돌이 된다. 생명체는 이런 DNA 상해를 복구하는 메커니즘을 이용해 자외선에 의해 만들어진 티민 이량체를 제거할 수 있기는 하지만 그 양이 너무 많아지면 세포 사멸이나 DNA 돌연변이가 축적되게 된다. 세포 내 돌연변이가 늘어나면 세포 노화, 암 등을 유발시키는 것이다. 특이 선천성 질병인 ‘색소성 건피증’ 환자들은 자외선 때문에 생기는 DNA 상해를 복구하는 효소를 제대로 만들지 못한다. 이 환자들은 결과적으로 자외선 노출에 의한 DNA 상해를 복구하지 못해 약간의 햇빛 노출에도 피부암 등이 쉽게 발생해 사망에 이르게 된다. 최근 국내에 개봉했던 영화 ‘미드나잇 선’의 여자 주인공 찰리가 앓고 있는 질병이 바로 색소성 건피증이다. 어쨌든 자외선에 노출이 많아지면 생명체는 손상된 DNA를 복구하지 못해 결과적으로 암이 발생해 사망하게 되니 여름철 야외 활동을 할 때는 자외선 차단에 각별히 주의를 기울여야 한다. 그렇다면 최근 이슈가 됐던 방사능은 어떨까. 상황은 비슷하다. 방사능은 DNA의 이중나선을 절단시킨다. 이는 자외선보다 더 심각한 DNA 상해이다. 물론 생명체는 DNA 이중나선 절단도 복구시킨다. 그렇지만 그 양이 많아지면 역시 세포 사멸이나 돌연변이에 의한 세포 노화, 암을 만들어 낼 수 있다. 자외선을 선크림이나 기능성 섬유로 막는 것처럼 방사능도 적절한 방법으로 막을 수 있다면 좋겠지만 아직까지 완벽하게 방사능으로부터 생명체를 보호할 방법이 없는 것은 사실이다. 그렇지만 지속적인 과학 기술의 발달은 효과적인 방사능 차단법이나 방사능에 의한 DNA 복구 효율성 증가 방법을 개발할 것이다. 이런 기술들은 인류가 우주로 나가기 위해 필수적이다. 무더위에 지쳐 에어컨에 의지해야 하는 여름이 잦아지면서 전기를 공해 없이 만들어 주는 원자력을 더욱 안전하게 발전시키고 부수적으로 방사능에 대해 안전하게 대처하는 방법까지 개발하는 방향을 찾아보는 것은 어떨까.

조로증 등 20여 종 유전성 질환 원인규명 단초국내 연구진이 유전체라고 불리는 DNA 염기서열 전체를 구성하는 3차원 구조에 대한 비밀을 풀어냈다. 순천향대 의생명연구원, 미국 카네기연구소 공동연구팀은 ‘라민’이라는 핵막 단백질이 유전체 3차원 구조를 변화시키는 데 관여해 유전자 발현을 조절한다는 사실을 규명했다고 17일 밝혀냈다. 이번 연구는 세포생물학 분야 국제학술지 ‘몰레큘러 셀’ 최신호에 실렸다. DNA는 생물의 형태와 특성을 결정하는 유전정보를 갖고 있는 핵심 물질이다. DNA는 이중나선 구조라는 독특한 형태로 단단히 꼬이고 접혀있다가 필요한 부분을 펴서 유전정보를 나타내고 전달한다. DNA 염기서열의 이상과 관계없이 이 3차원 구조에 문제가 생기면 유전정보 발현 상태가 달라지면서 다양한 유전질환을 유발시키는 것으로 알려져 있다. 하지만 DNA 3차원 구조를 조절하는 메커니즘이나 물질에 대한 규명은 잘 돼있지 않다. 연구팀은 대용량, 고해상도 유전체 분석기법을 활용해 세포의 핵을 둘러싸고 있는 핵막에 존재하는 라민이라는 물질이 DNA의 특정 부분이 팽창하거나 핵막에서 떨어져 나가는 것을 억제해 DNA 3차원 구조형성과 유지에 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 세포에 라민 단백질이 없는 경우 DNA 특정 부위의 3차원 구조가 변형되면서 비정상적으로 작동한다는 것도 확인했다. 라민이 없거나 돌연변이는 조로증, 근이영양증, 지방이영양증 같은 20여종의 유전성 질병으로 알려져 있는 만큼 이번 연구로 유전성 질환의 정확한 원인 확인은 물론 치료제 개발에 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 김영조 순천향대 의생명연구원 교수는 “이번 연구는 DNA 3차원 구조형성에서 핵막 단백질의 역할을 처음으로 증명한 것”이라며 “라민의 돌연변이가 없는 정상세포에서도 환경적 요인이나 노화 등으로 인해 라민이 변성되거나 없어지는 현상이 발견되는 만큼 노화로 인한 퇴행성 질환에서 라민과 유전체 3차원 구조의 역할을 밝혀낼 계획”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr