인간게놈 해독에 기여하고, 세포자멸사를 규명해 2002년 노벨생리의학상을 수상한 영국 과학자 존 설스턴 경이 지난 6일 별세했다. 76세.설스턴 경은 1963년 영국 케임브리지대를 졸업하고, 미국 캘리포니아 소크연구소의 박사후과정을 거쳐 시드니 브레너 박사가 이끄는 케임브리지대 분자생물학 연구실에 합류했다. 1990년 선충의 유전자 지도를 발표했고, 1992년 국제 인간게놈프로젝트를 위해 케임브리지대에 설립된 생어 센터 소장에 임명됐다. 그는 2001년 국제컨소시엄 인간게놈프로젝트(HGP), 미국 생명공학벤처 셀레라 제노믹스와 함께 인간 게놈지도를 발표했다. 인간의 유전정보를 해독한 게놈지도를 완성하면서 질병을 따라다니던 인간을 유전적 변종을 미리 찾아 진단하고 예상할 수 있는 바탕을 마련했다. 설스턴 경은 이런 공로로 그해 엘리자베스 2세 영국 여왕으로부터 기사 작위를 받았다. 이듬해에는 시드니 브레너, 로버트 호비츠 박사와 함께 노벨의학상 수상자로 선정됐다. 이들은 세포가 태어날 때 이미 사망 시점이 지정된 ‘자살세포’라는 유전자를 갖고 있다는 사실을 밝혀냈다. 자살세포 유전자가 작동하지 않아 세포가 사멸할 때를 지나 더 살게 되면 자가면역질환 등을 유발하고, 수명보다 먼저 죽으면 치매 같은 퇴행성 질환을 일으킨다는 설명이다. 이 발견은 죽지 않는 세포를 없애는 방식으로 난치병을 치료할 가능성을 키웠다. 강신 기자 xin@seoul.co.kr

포르투갈·美 등 6개국 연구팀 조직별 유전자 발현 차이 확인 “과학수사 한 단계 업그레이드” “지구가 태양 주위를 돈다는 사실도 모를 정도로 천문학 지식 없음. 철학·문학 지식 없음. 식물학 지식은 독성 물질에만 해박, 지질학 지식은 실용적이지만 한정적, 화학 지식 전문가급, 해부학 지식 정확, 걸어다니는 범죄학 사전, 필체 분석과 향수 감별 전문가급, 담뱃재에 대한 지식 상당.”131년 전인 1887년 11월 ‘주홍색 연구’라는 아서 코넌 도일의 작품으로 대중 앞에 나타난 명탐정 셜록 홈스의 특징을 동료 존 왓슨 박사가 관찰해 정리한 내용이다. 주홍색 연구의 배경은 1881년 봄기운이 아직 느껴지지 않던 3월 초순의 어느 날이다. 홈스를 기다리고 있는 것은 외상 하나 없는 드레버라는 남자의 시신과 벽에 피로 쓰여진 복수를 의미하는 독일어 ‘Rache’뿐이었다. 홈스는 돋보기, 줄자와 지식을 동원해 사망시간을 추정해 낸다.과학수사의 원조라고 할 수 있는 홈스의 뒤를 잇는 것은 영국 소설가 리처드 오스틴 프리먼이 창조해 낸 존 이블린 손다이크 박사이다. 변호사이면서 병리학자, 추리소설 사상 최초 전문 법의학자로 범죄현장에 ‘휴대용 실험실’이라고 불리는 녹색 가방을 갖고 다니는 모습이 트레이드마크다. 이 가방에는 현대 과학수사대와 감식반이 갖고 다니는 것과 같은 각종 현장 검증을 위한 실험장비가 들어 있다. 20세기 중반까지만 해도 실제 법과학 활용 수준은 추리소설 주인공들보다 뒤떨어졌다. 1950년대를 지나면서 분자생물학을 비롯한 다양한 과학과 기술 발전으로 법과학 수준도 눈부시게 발전하고 있다.최근 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에는 과학수사 수준을 한 단계 더 높일 수 있는 방법이 발표돼 주목받고 있다.포르투갈, 스페인, 브라질, 영국, 러시아, 미국 6개국 공동연구팀이 사망 후 나타나는 유전자 변화를 관찰함으로써 기존 법과학 방법보다 좀더 정확하게 사망시간을 추정할 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 이번 연구는 DNA 변이가 유전자 발현과 특정 질병에 대한 취약성에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위한 ‘GTEx 프로젝트’ 덕분에 가능했다. GTEx 프로젝트는 유전자 변이와 그로 인한 유전자 발현이 특정 신체 조직뿐만 아니라 주변 다른 조직에 미치는 영향을 관찰하기 위한 목적을 갖고 있었기 때문에 가장 먼저 인체 조직과 방대한 유전자 데이터베이스 확보가 필요했다. 이 과정에서 혈액을 제외한 신체조직 대부분은 사후 기증받은 것들이어서 사망시간에 따라 달라진 유전자 발현 상태를 살펴봐야 했다. 그렇게 해야 유전자 변이로 인한 조직의 변화나 특정 질병에 대한 예측이 가능하기 때문이다. 연구팀은 사망 이후 특정 조직에서 나타나는 유전자 발현을 알아보기 위해 GTEx 프로젝트에 기증된 540명의 36개 신체조직 7000여개 시료를 이용해 RNA 염기서열 해독결과를 분석했다. 유전자 발현은 DNA 유전 정보를 이용해 단백질이 합성되는 것을 의미하는데 이 과정에서 DNA 유전정보가 RNA에 복사되는 전사과정을 거친다. 사후 유전자 발현의 변화를 알아보기 위해서는 RNA만 해독하면 되는 것이다. 그 결과 연구팀은 사람이 죽은 뒤에도 인체 조직에서 유전자는 계속 움직여 변화되고 조직에 따라 유전자 발현에 차이를 보인다는 사실을 확인했다. 조직마다 유전자 발현 정도가 다르기 때문에 이를 통해 사망시간을 정확하게 알아낼 수 있다는 설명이다. 스페인 바르셀로나 과학기술연구원 게놈조절센터 소속 로데릭 기고 박사는 “이번 연구로 사망 이후에도 일부 유전자 활동이 활발하다는 사실을 밝혀내 사망 당시 상황을 재구성하거나 정밀한 부검 계획안을 만드는 데 활용하는 등 과학수사를 한 단계 업그레이드시킬 수 있는 가능성을 높였다”고 말했다. 기고 박사는 “이번 연구에서는 24시간 이내 짧은 사후 경과시간 동안의 유전자 변화를 관찰했을 뿐이기 때문에 실제 범죄 분석을 위해 사용되려면 24시간 이후 시체에서의 유전자의 움직임뿐만 아니라 사망원인과 연령별 차이에 따라 어떻게 달라지는지에 대한 추가 연구가 필요하다”고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

태양이 꺼질 때까지도 살아 남을 수 있는 지구 최강의 생명체 곰벌레의 신종이 발견됐다. 최근 폴란드 야기엘론스키 대학 연구팀은 지금까지 알려지지 않은 신종 '곰벌레'를 발견했다는 연구결과를 국제학술지 ‘플로스 원’(PLoS ONE) 최신호에 발표했다. 8개의 다리를 가진 몸크기 50㎛(1㎛는 1m의 100만분의 1)~1.7㎜의 곰벌레는 ‘물곰’(Water Bear)으로도 불리며 행동이 굼뜨고 느릿한 완보(緩步)동물이다. 놀라운 것은 영하 273도, 영상 151도, 치명적인 농도의 방사성 물질에 노출돼도 곰벌레는 죽지 않는다는 사실. 심지어 곰벌레는 음식과 물 없이도 30년을 살 수 있는 불사에 가까운 존재다. 흥미롭게도 신종 곰벌레(학명·Macrobiotus shonaicus)는 일본 쓰루오카 시의 주차장 이끼 더미에서 발견됐다. 이 속에서 곰벌레 샘플 10개를 찾아 DNA 분석을 통해 신종임을 확인한 것. 연구팀에 따르면 현재까지 확인된 곰벌레는 약 1200종으로 이중 167종은 일본에서만 발견됐다. 연구에 참여한 다니엘 스텍 박사는 "완보동물에 무엇을 먹여야 할지 몰라 실험실에 두기가 매우 어려운 생물"이라면서 "이번에 신종 역시 조류(藻類)와 담륜충 등 여러 먹을 것을 제공했다"고 설명했다. 이어 "많은 완보동물은 짝짓기를 하지않고 알을 낳을 수 있는 단위생식이 가능하다"면서 "신종의 경우 두 성(性)을 가지고 있으며 생식을 위해 짝짓기가 필요하다"고 덧붙였다. 한편 2년 여 전 미국 노스캐롤라이나 대학 연구팀은 곰벌레의 놀라운 생명력의 비밀을 일부 알 수 있는 논문을 발표한 바 있다. 곰벌레의 게놈(genome)을 분석한 결과에 따르면 상당수의 DNA가 외래종에서 왔다는 것이 그 비결이다. 연구팀이 유전자 분석을 통해 밝혀낸 곰벌레의 외래 DNA는 대략 6000개 정도인 17.5%로, 대부분의 동물이 1% 남짓인 것과 비교하면 상상하기 힘들 정도로 많다. 이 논문의 제1저자 토마스 부스비 박사는 “자연의 많은 동물들도 외래 유전자를 자신의 것으로 흡수하지만 곰벌레 정도는 아니다”면서 “극한 조건에서 살아남기 위해 다른 종의 유전자를 곰벌레가 훔쳤을 것”이라고 설명했다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

세상의 모든 야생말은 이미 멸종했다는 것을 보여주는 연구 결과가 나왔다. 세계적 학술지 ‘사이언스’(Science) 22일자에 실린 연구 논문에 따르면, 지구에 현존하는 최후의 야생마로 대부분 사람이 생각하고 있는 프셰발스키(Przewalski)말은 실제로 가축 말의 후손으로 밝혀졌다. 프셰발스키말은 이전까지 몽고 야생말로 알려져 있었다. 이번 연구에 공동저자로 참여한 미국 캔자스대학 생물다양성연구소의 샌드라 올슨 박사는 “이는 충격이었다”며 “이번 결과는 살아있는 야생말이 이미 지구상에 존재하지 않음을 뜻한다. 매우 안타까운 일”이라고 설명했다. 이 연구는 카자흐스탄 북부에 있는 보타이와 크라스니 야르라는 두 곳에서 진행된 고고학 조사에 근거한다. 연구팀은 이들 유적에서 지금부터 5000년 이상 앞선 가장 오래된 말의 가축화 증거를 발견했다. 그 뿌리를 더욱 깊게 빠헤치기 위해 연구팀은 유적에서 발굴된 치아와 뼈에 근거한 보타이 말 20마리와 유라시아 대륙 전역의 말 22마리의 게놈(모든 유전정보)을 분석했다. 다음으로 연구팀은 이번에 분석한 고대 말의 게놈과 이미 공개된 고매 말 18마리, 그리고 현생 말 28마리의 게놈 데이터를 비교 분석했다. 그 결과 프셰발스키말은 약 5500년 전 카자흐스탄 북부 보타이인들이 기르던 말로 지금까지 알려진 가장 오래된 가축 말의 후손으로 밝혀졌다. 이는 그동안 야생종으로 여겨졌던 프셰발스키말이 사실 야생화 되어진 말이었음을 의미한다. 이들은 가축화에서 벗어난 것이지, 처음부터 야생말은 아니었다는 것이다. 프셰발스키말은 세계자연보존연맹(IUCN)의 적색목록에서 ‘멸종위기종’(Endangered)으로 분류된다. 이 말은 복부가 둥글고 다리가 짧으며 모색이 적갈색 또는 베이지색인 게 특징이다. 선사시대에는 중앙아시아와 유럽, 그리고 중국 등에 널리 서식했다. 1960년대 한 차례 야생 개체가 멸종했다고 판단했지만, 번식과 자연방사 등 여러 프로그램을 통해 개체 수 회복으로 이어졌다. 또한 이번 연구는 오늘날 가축 말의 진정한 기원을 밝히기 위한 새로운 탐구를 촉구한다. 프랑스 국립과학연구소(CNRS)의 루도빅 올랜도 연구원은 “지금까지 연구에서는 가축화된 모든 말이 현재의 카자흐스탄 북부 보타이에서 길들여진 말의 자손임을 시사하지만, 이번 게놈 분석은 예상외의 결과를 가져왔다”고 말했다. 이어 “이는 보타이 말이 현생 가축 말의 조상이 아님을 보여준다”면서 “현생 가축 말의 기원은 다른 곳에서 찾아야 한다”고 덧붙였다. 사진=AFP 연합뉴스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

보기만 해도 힐링이 되는 아름다운 꽃, 언제부터 지구상에 피기 시작했을까.최근 영국 유니버시티칼리지런던 연구팀이 지구상에 꽃이 2억 5600만~1억 4900만년 전부터 존재했다는 연구 결과를 발표했다. 학계에는 지구상에 식물이 존재하기 시작한 시기를 두고 다양한 가설이 존재하는데, 그중에서도 꽃을 피우는 꽃식물이 학계의 예상보다 더 늦게 출현했다는 주장과 예상보다 더 일찍 출현했다는 주장이 팽팽하게 맞서고 있었다. 심지어 영국의 진화론자이자 ‘종의 기원’을 쓴 찰스 로버트 다윈조차도 꽃식물의 기원을 두고 ‘가증스러운 미스터리’라고 표현했을 만큼, 꽃의 기원을 찾는 일은 쉽지 않았다. 이에 연구진은 지금까지 지구 곳곳에서 발견된 화석의 자료 및 분자생물학적 자료를 바탕으로 꽃식물의 ‘진짜 나이’를 연구하기 시작했다. 연구진은 총 644종류에 달하는 고생물학적 샘플 자료를 분석했고, 이 과정에서 꽃의 유전적 구성 및 게놈(세포나 생명체의 유전자 총체)에 변이 유전자가 축적되는 비율 등을 물리학과 수학적 기술을 총 동원해 분석했다. 화석 자료를 바탕으로 한 연구에서는 꽃식물이 초식 및 육식 공룡의 폭발적인 진화가 있었던 백악기에 갑작스럽게 다양화됐다는 결론이 나왔다. 하지만 분자를 이용한 분자생물학 연대 측정 연구에서는 꽃이 훨씬 오래된 역사를 가지고 있으며, 화석에는 남아 있지 않은 진화의 과정이 포함돼 있다는 사실을 확인했다. 연구진은 이를 토대로 꽃식물이 지구상에 생겨난 시기가 기존 화석 연구 결과인 백악기 중후기보다 더 이른 약 2억 5600만~1억 4900만년 전이라고 결론 내렸다. 한편 현재까지 지구상에서 발견된 꽃식물 화석 중 가장 오래된 것은 스페인 중부와 피레네산맥 지역에서 발견된 것으로, 약 1억 3000만년 전인 백악기 초기에 존재했던 꽃식물 ‘몬체치아 비달리 ’?로 알려져 있다. 꽃의 기원과 관련한 연구 결과는 미국 식물학 저널인 ‘뉴파이톨로지스트’? 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

한국 연구진이 포함된 국제공동연구팀이 암이 나타나기 전인 종양줄기세포 단계에서 암 발병을 사전에 파악할 수 있는 방법을 발견해 주목받고 있다.기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립연구단 장영태(포스텍 화학과 교수) 부연구단장팀이 싱가포르 바이오이미징컨소시엄, 싱가포르 게놈연구소, 포스텍, 한국과학기술연구원(KIST) 연구진과 함께 종양줄기세포에만 선택적으로 결합하는 형광물질인 ‘TiY’를 발견했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘안게반테 케미’ 최신호에 실렸다. 종양줄기세포는 암세포로 분화되기 전 단계의 씨앗 세포로 재생과 분화능력이 강해 암 형성과 전이, 재발에 관여한다. 암을 조기발견하는 것은 물론 암 치료 이후 재발과 전이를 막기 위해서는 종양줄기세포를 정확히 찾아내 뿌리 뽑는 것이 중요하다.기존에도 종양줄기세포 검출을 위한 방법은 있었지만 암의 종류나 사람에 따라 효율이 다르게 나타나 보편적으로 사용되지 못했다. 연구팀은 악성 종양인 폐암줄기세포를 폐암환자에게서 추출한 뒤 자체 보유하고 있는 1만 여 종류의 다양한 형광분자들 중 효과적으로 결합하는 물질을 고속처리검색법으로 찾아냈다. 실제로 생쥐 실험을 통해 폐암 뿐만 아니라 신장암, 뇌종양, 피부암, 전립선암, 유방암, 난소암, 결장암 등 28종류의 암에 효과적으로 결합한다는 사실을 확인했다. 장영태 IBS 부연구단장은 “이번 연구는 살아있는 종양줄기세포 내부에서 나타나는 단백질과 결합할 수 있는 형광물질을 처음 개발했다는데 의미가 크다”고 설명했다. 또 장 부연구단장은 “암 조기진단은 물론 다양한 종류의 광범위한 암을 치료할 수 있는 신개념의 항암치료제를 개발하는데도 도움을 줄 것으로 기대한다”고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

보기만 해도 힐링이 되는 아름다운 꽃, 언제부터 지구상에 존재했을까. 영국 유니버시티칼리지런던 및 중국 공동 연구진이 지구상에 꽃이 존재하기 시작한 시기를 찾는 연구를 진행한 결과, 꽃은 약 2억 5600만~1억 4900만 년 전부터 존재했다는 사실을 밝혀냈다. 학계에는 지구상에 식물이 존재하기 시작한 시기를 두고 다양한 가설이 존재하는데, 그중에서도 꽃을 피우는 꽃식물이 학계의 예상보다 더 늦게 출현했다는 주장과 예상보다 더 일찍 출현했다는 주장이 팽팽하게 앞서고 있었다. 심지어영국의 진화론자이자 ‘종의 기원’을 쓴 찰스 로버트 다윈 조차도 꽃식물의 기원을 두고 ‘가증스러운 미스터리’라고 표현했을 만큼, 꽃의 기원을 찾는 일은 쉽지 않았다. 이에 연구진은 지금까지 지구 곳곳에서 발견된 화석의 자료 및 분자생물학적 자료를 바탕으로 꽃식물의 ‘진짜 나이’를 연구하기 시작했다. 연구진은 총 644종류의 달하는 고생물학적 샘플 자료를 분석했고, 이 과정에서 꽃의 유전적 구성 및 게놈(세포나 생명체의 유전자 총체)에 변이 유전자가 축적되는 비율 등을 물리학과 수학적 기술을 총 동원해 분석했다. 화석 자료를 바탕으로 한 연구에서는 꽃식물이 초식 및 육식 공룡의 폭발적인 진화가 있었던 백악기에 갑작스럽게 다양화 됐다는 결론이 나왔다. 하지만 분자를 이용한 분자생물학 연대 측정 연구에서는 꽃이 훨씬 오래된 역사를 가지고 있으며, 화석에는 남아있지 않은 진화의 과정이 포함돼 있다는 사실을 확인했다. 연구진은 이를 토대로, 꽃식물이 지구상에 생겨난 시기가 기존 화석 연구결과인 백악기 중후기보다 더 이른 약 2억 5600만~1억 4900만 년 전이라고 결론 내렸다. 한편 현재까지 지구상에서 발견된 꽃식물 화석 중 가장 오래된 것은 스페인 중부와 피레네 산맥 지역에서 발견된 것으로, 약 1억 3000만 년 전인 백악기 초기에 존재했던 꽃식물 ‘몬체치아 비달리‘(Montsechia vidalii)로 알려져 있다. 꽃의 기원과 관련한 연구결과는 미국 식물학 저널인 ‘뉴 파이톨로지스트’(New Phytologist) 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

“따님이 엄마와 너무 닮았네요.” “어디 가셔도 형제분이라는 걸 바로 알겠어요.” “아들이 아빠 붕어빵이야.”부모와 자녀, 형제자매 간은 얼굴 생김새부터 키, 심지어 목소리까지도 상당히 비슷한 경우를 많이 볼 수 있다. 오래전부터 유전학자들은 이러한 현상을 부모, 자녀, 형제자매 간에 공유하는 유전적 정보에 의해 결정된다는 것을 알고 있었다. 이제는 이 유전정보가 우리 몸을 구성하는 세포 안의 게놈을 구성하는 DNA에 있는 것까지 알게 되었다.하지만 부모, 자녀, 형제자매 간이라도 약간의 차이가 있다. 이것은 양쪽 부모에게서 받은 유전 정보의 조합 때문에 나타나는 현상이라고 생각해 왔다. 그렇지만 이런 조합으로는 설명되지 않는 차이가 있는 경우가 종종 있는데 이것은 어떻게 가능할까. 이를 설명해 줄 수 있는 하나의 기작(機作)으로 DNA 일부가 이리저리 위치를 옮기는 현상이 있다. 유전정보를 지니고 있는 DNA는 항상 그 상태를 유지할 것으로 생각되기 때문에 DNA의 일부가 이리저리 위치를 옮긴다는 것은 위험하지 않을까라는 생각도 들 수 있다. 하지만 이런 현상은 20세기 중반 미국의 유전학자 바버라 매클린톡 박사가 처음 발견했다. 매클린톡 박사는 옥수수 색깔의 변화가 DNA의 일부가 위치를 바꾸는 현상으로 결정된다는 것을 발견했고, 그 덕분에 1983년 노벨생리의학상을 수상했다. DNA의 일부는 이리저리 위치를 옮기는데 이런 DNA를 점핑 유전자라고 부른다. 이런 점핑 유전자가 인간 게놈 프로젝트를 마친 뒤 중요성이 더욱 부각됐다. 그 이유는 우리가 갖고 있는 DNA 중 점핑 유전자가 차지하는 비율이 거의 절반 가까이 되기 때문이다. ‘DNA는 유전 정보이니 그 상태가 그대로 유지될 것이다’라는 일반적인 생각과 상당히 다르다. 우리의 유전정보가 변화무쌍하게 움직이고 있을지도 모른다는 것이다. 하지만 다행히도 이러한 점핑 유전자들 중에 많은 경우는 게놈상에서 움직이는 능력을 잊어버려서 실제로는 아주 작은 숫자들 정도만 위치를 옮기는 능력을 가지고 있다. 점핑 유전자의 움직임으로 생명체는 진화를 할 가능성을 열어 놓지만 과도하거나 잘못된 위치로 움직이는 점핑 유전자는 질병을 유발할 수도 있다. 질병, 진화, 그리고 노화까지도 관련성이 있을 것으로 생각이 되면서 최근 점핑 유전자가 움직이는 메커니즘과 세포 내 작용을 알아내려는 연구가 활발해지고 있다. 지난 11일 점핑 유전자의 움직임을 촉진하거나 저해하는 생체 내의 단백질에 대한 첫 청사진과 관련한 논문이 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 실렸다. 이 논문에서는 기존에 잘 알려져 있는 DNA 복제와 손상 복구 단백질들이 중요한 역할을 할 것이라고 밝혔다. DNA 복제와 손상 복구는 오랜 기간 동안 과학자들의 관심사였고 수많은 노벨상을 배출한 분야이기도 하다. 필자도 관련 분야에 대해 연구를 진행하고 있다. 이번에 발표된 논문 결과를 분석해 보면 아마도 생명체 내의 세포는 점핑 유전자가 위치 이동을 하는 것을 효과적으로 조절하는 것이 아닌가 싶다. 이러한 조절을 통해 질병과 노화를 막고, 진화의 방향을 정하는 것은 아닐까 하는 생각도 든다. 좀더 많은 연구가 수행되면 점핑 유전자를 이용한 게놈의 변화를 유도할 수 있지 않을까 하는 생각도 해봤다. 최근 DNA를 이용해서 정보를 저장하려는 시도들이 있었다. 전 세계의 모든 정보를 컴퓨터에 저장하려면 너무나 많은 공간이 필요하다. 그런데 DNA를 이용하면 이러한 문제가 해결된다고 한다. 하지만 현재의 기술로는 DNA에 저장된 정보를 편집할 수 없다는 것이 큰 걸림돌이다. 오늘 이야기한 점핑 유전자의 효과적 조절과 최근 들어 활발하게 연구되는 유전자 가위기술을 이용할 수 있다면 DNA에 저장하려는 정보를 우리가 컴퓨터에서 정보를 수정하듯이 쉽게 고칠 수 있는 그런 날이 오지 않을까 하는 생각을 해 본다.

미국항공우주국(NASA) 출신으로, 미국 유전공학 회사 ‘디 오딘’(The Odin)의 설립자이자 최고경영자(CEO)인 조시아 제이너(36) 박사는 최근 자기 몸에 직접 ‘유전자 편집’ 실험을 시행했다. ‘크리스퍼 캐스9’(CRISPR-Cas9)으로 불리는 유전자 가위 기술을 사용해 왼팔에 있는 근육 성장 억제 단백질의 유전자 기능을 무력화함으로써 자기 자신에게 초인적인 힘을 주려고 시도했던 것이다. 영국 일간 가디언 등 외신은 최근 이런 시도로 화제를 모았던 미국의 생화학자 조시아 제이너 박사의 근황을 전했다. 제이너 박사는 본인에게 생체실험한 뒤 아직 어떤 효과도 보지 못했지만, 동물을 대상으로 한 비슷한 실험에서도 4~6개월은 지나야 효과가 나타났다고 설명했다. 이와 함께 그는 자기 팔의 근육 세포에 있는 DNA에 변형이 있으리라 예상하지만, 이를 확인하는 실험은 진행하지 않을 계획이라고 밝혔다. 왜냐하면 실제로 그의 팔 근육 크기가 변할 가능성에 대해서는 회의적이기 때문이다. 그런데도 제이너 박사는 사람들이 스스로 본인의 유전자를 편집할 수 있도록 도와 ‘슈퍼휴먼’이라는 신인류를 만들어내는 데 앞장서고 싶다고 주장한다. 그는 가디언과의 최신 인터뷰에서 “우리는 항상 우리가 지닌 게놈의 노예였지만, 유전자 편집 기술 덕분에 이제 거의 모든 것을 바꿀 수 있게 됐다. 이는 공상과학(SF)적이고 꾸며낸 이야기처럼 들리지만, 실제로 우리는 1990년대부터 의료적인 이유로 소수의 사람들의 유전자를 변형해 왔다”면서 “난 사람들이 자기 자신을 유전적으로 바꾸는 걸 돕고 싶다”고 밝혔다. 이와 함께 그는 “난 사람들이 타투(문신) 시술소 같은 어떤 장소에 가서 타투를 하는 대신 자기 자신을 근육질로 만들거나 머리카락이나 안구 색상을 바꾸는 어떤 DNA를 선택하는 미래를 상상한다”면서 “DNA는 종이 무엇인지 정의하는데 인간이 이런 유전자 편집 기술 덕분에 새로운 인간으로 변하는 미래는 그리 멀지 않았다고 생각한다”고 말했다. 한편 제이너 박사는 지난 2016년 한 해에만 생체 발광 맥주를 만드는 효모용 키트나 집에서 항생제를 발견할 수 있는 키트 등 200만 달러 상당의 제품을 만들어 팔았다. 그리고 이런 입문용 키트를 가지고 스스로 더욱 발전해 실험하기 원하는 사람들을 위해 무료 지침을 발행하기도 했다. 사진=조시아 제이너 박사 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

정크 DNA/네사 캐리 지음/이충호 옮김/해나무/440쪽/1만 8000원흔히 유전자(DNA)에는 세균이나 효모에서부터 코끼리, 고래까지 온갖 생물을 만들어 낼 수 있는 암호가 담겨 있는 것으로 알려져 있다. 그런데 2001년 2월 30억쌍의 염기로 이뤄진 인간 게놈 지도가 완성됐을 때 암호화 정보를 가진 DNA는 전체의 2%인 2만여 개에 불과한 것으로 나타났다. 나 98%는 이렇다 할 기능이 없는 정크(쓰레기)로 취급됐다. 하지만 연구가 거듭되며 유전자 발현 조절, DNA 손상 복구, 단백질 생산과 운반 등 정크 DNA가 굉장히 다양한 일에 관여하고 있다는 사실이 드러나고 있다. 또 일부는 희귀질병과 연관이 있는 것으로 규명돼 치료와 신약 개발에 획기적인 전기가 마련되기도 했다. 분자세포생물학자인 저자는 아직까지 미지의 영역이 많은 정크 DNA의 흥미진진한 세계로 안내하고 있다. 홍지민 기자 icarus@seoul.co.kr

다양한 동식물의 유전 정보를 읽어내 우수한 품종으로 바꾸거나 인간에게 유익한 백신을 뽑아내려는 연구가 탄력을 받고 있다. 농업 분야가 새로운 전략 산업으로 떠오를지 주목된다. 10일 농촌진흥청에 따르면 동식물의 유전체를 해독하기 위한 ‘포스트게놈 다부처유전체사업’이 반환점을 맞이했다. 2014년부터 2021년까지 8년 동안 진행되는 이 프로젝트에는 농진청과 보건복지부, 산업통상자원부 등 7개 부처·청이 참여하고 있다. 앞서 2000년 6월 미국 주도의 인간 유전체(게놈) 초안이 공개된 이후 각국 정부는 다양한 생물체의 유전체 해독에 나섰다. 우리 정부도 경쟁 대열에 본격적으로 뛰어들었다.조남준 농진청 연구운영과장은 “유전체 정보를 해독하면 우수 또는 불량 형질의 유전자를 구분할 수 있게 돼 우수 형질만 뽑아 새로운 품종을 육성할 수 있다”면서 “특히 고유 품종에 대한 유전체 해독을 다른 나라에 빼앗기면 신품종을 개발할 때 로열티(사용료)를 지불해야 하므로 자원 주권 확보 차원에서도 중요한 연구”라고 강조했다. 유전체 연구는 암호 같은 유전자의 염기서열을 읽어 각 유전자의 종류와 위치, 개수, 기능 등을 알아내는 게 핵심이다. 농진청은 지난 4년여 동안 고유 농생물 17종 가운데 16종의 유전체를 100% 가깝게 해독했다. 들깨·고구마·메밀 등 식량작물, 배·국화·양파 등 원예작물, 도라지·결명자·잎새버섯 등 특약용작물, 왕지네 등 곤충, 제주말·오골계·진돗개 등 가축 등이다.연구 성과가 가장 두드러진 품종은 배다. 배의 염기 5억 3500만쌍(사람은 30억쌍) 중 99.1%를 해독 완료했다. 기존 서양 배의 게놈 연구 완성도는 95% 수준이다. 연구팀은 이 과정에서 배를 씹을 때 까끌거리는 알갱이 느낌을 주는 석세포가 동양 배에 많은 이유도 밝혀냈다. 신품종 개발에 유용할 것으로 기대된다. 양파의 유전체 규모는 사람보다 5.3배 많다. 염기가 무려 160억쌍에 이른다. 농진청은 양파 유전자 가운데 3만 5505개를 발굴했다. 이 가운데 9%인 3223개는 그동안 기능이 확인되지 않은 미지의 유전자다. 농진청은 양파 유전체 해독이 완성되면 노화 억제, 암·고혈압 예방 등 기능성 유전자에 대한 국제 지적재산권을 확보할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 일본으로부터 90% 이상 수입하는 양파 종자의 자급률 향상에도 도움이 될 전망이다. 양파 육종 역사만 100년이 넘는 일본을 역전할 수 있는 기회인 셈이다. 식물에서 추출하는 백신도 차세대 바이오 먹거리로 주목받고 있다. 광견병, 구제역 등 전염병 예방 백신성분(단백질)이 더 많이 발현되도록 식물 유전자를 재조합한 뒤 이를 추출해 대량 생산하는 기술이다. 병원균 감염 우려가 적고 배양이 쉬워 경제적인 백신을 생산할 수 있다. 일본은 딸기에서 개의 치주 질환 치료제인 ‘인터페론’을 생산하고 있으며 연간 300㎏의 백신용 딸기가 식물공장에서 재배되고 있다. 미국도 담배에서 효능이 우수한 에볼라 치료제 ‘지맵’을 개발했다. 우리나라도 2015년 담배에서 돼지열병 백신을 생산하는 데 성공했다. 정부는 농생명 분야의 최신 트렌드인 ‘작물표현체’ 연구에도 뛰어들었다. 이는 작물의 형태적 특징을 영상 빅데이터를 통해 분석하는 기술이다. 지난 10월 국내 처음으로 작물표현체 연구동이 만들어졌다. 1000여 개체의 식물 표현형을 동시에 분석할 수 있는 영상분석온실과 360여 개체를 동시에 정밀 측정하는 환경조절실 등을 갖췄다. 한정헌 농진청 유전자공학과장은 “개체의 표현 형질과 유전 특성을 알면 원하는 형질만 뽑아내는 정밀 육종이 가능하다”고 말했다. 오달란 기자 dallan@seoul.co.kr

국내 연구진이 한반도 동쪽 끝 울릉도에서 암은 물론 슈퍼박테리아를 잡을 수 있는 물질을 찾아냈다.한국생명공학연구원 항암물질연구단은 울릉도 토양에서 분리한 토종방선균에서 새로운 형태의 항암 및 항균활성을 가진 생리활성물질을 발굴했다고 20일 밝혔다. 연구팀은 이번에 발견한 물질들에 울릉가마이드 A, B, 울릉마이신 A, B, 울릉고사이드로 이름을 붙이고 화학분야 국제학술지 ‘저널 오브 네추럴 프로덕츠’에 발표했다. 방선균은 토양이나 해양 등 다양한 자연환경에 서식하는 미생물로 곰팡이의 균사처럼 실모양으로 성장한다. 특히 항생물질을 포함한 여러 생리활성 물질을 생산하는 능력을 갖고 있기 때문에 신약개발하는데 많이 활용된다. 최근에는 화학생물학 기법을 적용한 신약후보물질을 발굴하고 메커니즘을 분석하는 연구가 활발히 이뤄지고 있기 때문에 연구자들 역시 미생물에 포함된 생리활성물질을 탐색하는데 열을 올리고 있다. 연구팀은 지금까지 알려지지 않은 울릉도 토양샘플에서 200여 종의 방선균을 분리해 냈다. 그 다음 배양조건을 다양하게 하면서 게놈서열을 분석하는 등 다양한 분석기법으로 두 종류의 스트렙토마이세스 방선균에서 새로운 생리활성물질을 분리했다. 그것들이 울릉가마이드, 울릉마이신, 울릉고사이드다. 분리된 화학물들에 대한 생리활성을 분석한 결과 울릉가마이드는 세포독성이 없었고, 울릉마이신은 암세포 이동과 침착을 막아 전이암을 막는데 도움을 줄 것으로 기대되고 있다. 또 항생제 내성 세균의 증식도 억제하는 기능을 갖는 것으로 알려져 있다. 또 울릉고사이드는 암세포의 증식을 억제하는 것으로 밝혀졌다.특히 울릉가마이드는 지금까지 알려지지 않은 화학구조를 갖는 화합물로 밝혀져 화학계에서도 주목받고 있다. 이번 연구의 주저자인 손상근 박사는 “항생제 내성균인 슈퍼박테리아의 감염에 대한 경각심이 높아지고 암전이로 인한 사망률이 높아지는만큼 이번에 발견한 물질들이 항생제 내성은 물론 암전이를 막아줄 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“암컷에서 수컷으로 바뀐 가짜 넙치를 판별하는 연구를 한다는 것을 이해시키기가 무척 어려웠죠.”해양수산부 수산과학원에서 23년째 근무하고 있는 김우진(51) 해양수산연구관은 ‘넙치 전문가’다. 국내 최대 양식품종인 넙치 연구에 매달린 결과 2013년 세계 최초로 넙치 게놈(유전체)을 완전 해독하는 데 성공했다. 1999년부터 2003년까지 실시된 ‘휴먼 게놈 프로젝트’ 넙치판이라고 할 수 있다. 일본과 중국도 넙치를 연구하고 있지만 유전자 연구 경쟁에서 우리나라가 앞서가고 있는 것은 김 연구관 공이 절대적이다. 그는 “1년에 예산 4억원을 들여 3년여 만에 해독에 성공했다”며 뿌듯해했다. # 세계 첫 성전환 ‘수컷’으로 암컷 생산 기술 개발 김 연구관은 경남 거제에 위치한 수산과학원 육종연구센터에서 근무한다. 센터에는 정직원 11명에 기간제근로자 19명까지 30여명이 근무 중이다. 김 연구관의 직위는 센터장과 같은 위치다. 넙치 연구 성과를 인정받아 센터장과 동등한 직위를 부여받은 것. 김 연구관은 “굉장히 외진 곳에서 근무하지만 일본과 중국보다 앞선 기술력으로 넙치 품종을 개량해 양식업 활성화에 기여한다는 자부심을 갖고 일하고 있다”며 웃었다. # “크고 강한 품종 개량… 양식 발전 기여할 것” 하지만 아무리 세계 최초라고 해도 이런 기술을 어디에 활용할지도 큰 숙제다. 김 연구관은 넙치 게놈 해독 이듬해인 2014년 ‘전(全)암컷 생산기술’ 개발에 성공했다. 넙치는 암컷이 수컷보다 성장이 1.5배 이상 빠르기 때문에 어민들은 수컷보다 암컷을 선호한다. 이에 김 연구관은 암컷을 대량 생산할 수 없을까 고민하기 시작했다. 암컷 넙치는 고수온 환경에서 수컷으로 성전환된다. 김 연구관은 이를 ‘가짜 수컷’이라고 불렀다. 매일 밤 연구에 매달린 끝에 가짜 수컷을 암컷과 교배하면 암컷 넙치만 나온다는 사실을 세계 최초로 밝혀냈다. 김 연구관은 이런 성과를 인정받아 2014년 수산과학원 올해의 인물로 선정됐다. 앞서 미국 마퀴스 후즈후(2010∼2013년), 미국 인명정보기관(ABI·2011∼2012년), 영국 케임브리지 국제인명센터(IBC, 2012년) 등 세계 3대 인명사전에 등록되기도 했다. 우여곡절도 많았다. 연구를 처음 시작할 당시인 2000년대 초에는 모두가 부정적이었다. 하지만 김 연구관은 넙치 품종 개량에 대한 확신을 버리지 않았다. 김 연구관은 “도대체 넙치 유전체를 해독해 어디에 쓸 거냐는 핀잔 섞인 질문을 많이 받았다”면서 “전(全)암컷기술 개발 때는 암컷이 성전환을 해 수컷이 된다는 사실을 이해하는 사람이 거의 없었다”고 털어놓았다. 영국에서 2012년에 넙치의 암수 판별기술을 개발한 사례가 있어 겨우 설득에 성공했다고 한다. # 中넙치연구만 5000명… 따라 잡힐까 조마조마 요즘에는 질병에 강한 넙치 개발에 주력하고 있다. 폐사를 일으키는 ‘바이러스성 출혈성 패혈증’에 강한 넙치를 만드는 게 목표다. 하지만 예산과 인원 부족으로 여전히 어려움을 겪고 있다. 김 연구관은 “우리나라는 넙치 연구팀이 5~6명에 불과한데 중국은 5000명이 넘는다”면서 “적은 인원으로도 기술 개발에 앞서 있지만 언제 중국에 따라잡힐지 몰라 조마조마하다”고 말했다. 그러면서도 “병에 강한 넙치 어종 보급을 통해 우리나라 양식업 발전에 더욱 기여하고 싶다”고 힘주어 말했다. 황비웅 기자 stylist@seoul.co.kr

영화 ‘인디아나 존스’의 주인공은 일반인들에게 전형적인 고고학자의 모습으로 각인돼 있다. 그는 페도라를 눌러쓰고 낡은 크로스백을 맨 채 성궤, 성배, 누르하치 유골 등을 찾아 유럽 전역은 물론 아프리카와 아시아 전역을 이 잡듯이 뒤지고 다녔다.실제 고고학자들도 인디아나 존스처럼 먼지를 뒤집어쓰고 유물을 찾으러 이리저리 뛰어다닐까. 19~20세기 초 고고학자들이 몸으로 때우는 현장 작업자 같은 분위기였다면 20세기 말~21세기의 고고학자들은 인공위성이나 컴퓨터 프로그램, 각종 실험기구를 활용하는 과학자의 모습에 가깝다. 지난 8일 스웨덴 스톡홀름대 고고학과, 웁살라대 고고학 및 고대사학과, 국립진화생물학센터 공동연구진이 ‘미국 자연 인류학지’에 발표한 논문만 봐도 고고학자들은 과학자에 가깝다는 것을 알 수 있다. 연구팀은 10세기 바이킹 전사의 전형적 무덤으로 알려진 스웨덴 비르카섬의 Bj581호 봉분의 부장품과 유골의 DNA 분석과 방사선 동위원소 분석을 실시한 결과 키 170㎝ 정도의 30대 여전사라는 사실을 140년 만에 밝혀냈다.올해 2월에는 울산과학기술원(UNIST) 박종화 교수와 영국, 아일랜드, 러시아, 독일 공동연구진이 두만강 위쪽 러시아 극동지방에 위치한 ‘악마문 동굴’에서 발견된 고대 동아시아인의 게놈을 해독한 결과 현대 한국인은 남방계와 북방계 아시아인이 융합된 유전체를 보유하고 있으며 특히 남방계 아시아인 게놈이 더 강하게 나타나고 있다는 사실을 세계 최초로 밝혀냈다. 역시 첨단 유전체 분석법으로 고대 역사를 복원한 것이다. 이렇듯 고고학계에서는 유물에 대한 DNA 분석을 통해 과거를 추적하는 ‘DNA 고고학’이라는 분야가 주목받고 있다. DNA 고고학은 고고유전학(Archaeogenetics)이나 고유전학(Paleogenetics)이라는 이름으로 불리기도 하지만 약간씩 차이를 보이고 있다. DNA 고고학은 유적지에서 발굴되는 유기체의 DNA를 연구해 유전적 특징을 과학적으로 규명하는 것으로 혈연, 민족 간 유연관계, 집단이나 문화의 이동에 대한 고고학적 정보를 자연과학적으로 분석한다. 고고유전학은 고고학적 해석을 위해 분자유전학적 기술과 고고학을 접목한 것이고 고유전학은 유전학적 입장에서 생물의 진화와 과거 생물의 특징에 대한 연구를 하는 분야다. 이뿐만이 아니다. 고고학자들은 땅속에 묻힌 고대 도시를 찾기 위해 인공위성이나 항공기에 탑재된 레이저 관측 장비를 활용하기도 한다. 미국 앨라배마대 고고학자들은 미국 항공우주국(나사)의 지원을 받아 700㎞ 상공의 인공위성으로 이집트 나일강 유역 사카라와 타니스 지역을 대상으로 수만장의 적외선 사진을 촬영한 뒤 분석했다. 그 결과 땅속에 묻혀 있는 피라미드 17개와 고대 무덤 1000개, 거주 유적지 3000개를 발견하기도 했다. 또 항공기에 탑재한 레이저 레이더(라이다·LIDAR) 역시 울창한 삼림 지역에 숨겨져 있는 유적지를 발굴하는 데 유용하다. 라이다는 레이저를 발사해 산란되거나 반사되는 것을 측정해 대상물까지의 거리와 위치를 정확하게 측정하는 한편 지표면의 모형을 3차원으로 구현하는 데 쓰이는 장치다. 최근 발전하고 있는 로봇 기술도 고고학에서 중요한 위치를 차지하고 있다. 로봇을 활용해 내부 구조를 정확히 파악하기 어려워 사람이 접근하기 어려운 무덤 내부를 탐사하거나 오랜 시간 잠수가 필요한 수중 난파선을 조사한다. 인디아나 존스처럼 힘겹게 땅속에 파묻힌 무덤이나 참호 같은 곳에 목숨을 걸고 들어가는 것은 영화에서나 나오는 이야기가 된 것이다.빅데이터 처리나 시뮬레이션 같은 정보통신 기술들도 고고학에서는 중요하게 다뤄지고 있다. 오래된 고대인의 뼈나 유품에서 미량의 DNA 조각을 채취해 분석할 경우 방대한 게놈 정보가 나온다. 전문가들은 이 같은 방대한 데이터를 비교, 분석해 고인류의 복잡한 관계망을 파악할 수 있게 해 주는 알고리즘과 빅데이터 처리기술이 고고학의 새로운 장을 열었다고 평가하고 있다. 마틴 존스 영국 케임브리지대 고고학과 교수는 “DNA 고고학에서는 고대 유물에서 곰팡이나 세균 오염 없는 순수한 DNA를 추출하는 것이 중요하다”며 “오염 없는 DNA 추출과 첨단 과학기술의 활용은 현대 고고학을 정밀과학 수준까지 끌어올렸다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

금붕어가 ‘알코올 제조 공장’이라고? 금붕어가 스스로 몸에서 술의 주성분인 에탄올을 만든다는 사실을 과학자들이 발견했다. 겨울에 얼음이 어는 북 유럽과 아시아 지역의 연못이나 호수에 사는 잉어는 이듬해 봄, 얼음이 녹을 때까지 산소없이 수개월을 살아 남아야 한다. 14일 뉴 사이언티스트에 따르면 노르웨이 오슬로대학의 캐스린 파거니스 박사가 주도한 연구팀은 금붕어가 산소가 부족한 상태에서 스스로 에탄올을 만들며 생존한다는 점을 밝혀냈다. 이에 따르면 잉엇과의 민물고기인 금붕어와 야생잉어는 다른 물고기들과 달리 산소없이 5개월동안 100 밀리리터 당 약 55 밀리그램의 혈중 알콜 농도(0.055%)상태에서 살 수 있다. 이는 몇몇 북유럽 국가에서 음주단속 기준을 초과하는 수준이다. 즉, 붕어는 물 속 산소 농도가 떨어지면 탄수화물을 젖산이 아닌 알코올로 전환시키는 효소들을 활성화시킨다. 그리고 이 알코올을 아가미를 통해 쉽게 배출한다는 것이다. 이는 인간을 비롯한 다른 척추동물은 갖지 못한 능력이다. 사람의 몸은 산소가 없으면 탄소화물을 젖산으로 활성화시킨다. 그런에 몸 속 노폐물인 젖산이 축적되면 피로가 쌓이는 등 많은 문제를 일으킨다. 이는 대부분의 동물이 산소없이 오래 살아남을 수없는 이유이기도 하다. 연구팀은 금붕어가 에탄올을 형성하는 능력을 가지게 됨으로써 사람들의 관심 속에 기르고 싶은 가장 팔팔한 애완동물의 하나가 되었을 뿐만 아니라 다른 물고기가 살 수 없는 환경에서도 생존할 수 있는 독특한 생태학적 이점을 가지게 됐다고 결론짓고 있다. 이와함께 이러한 진화가 전체 게놈 복제로 알려진 과정을 통해 800만년 전에 일어났을 것으로 추정하고 있다. 당연한 이야기겠지만 만약 수족관 속 금붕어의 몸짓이 느려진다면 산소가 부족하다는 신호인 만큼 수족관 물을 교체하는게 좋을 지 모른다. 박현갑 기자 eagleduo@seoul.co.kr

색깔 등 변이… 진화 단서 찾아 “인간 장수 등 연구에 기여할 것” 국내 연구진이 ‘황금박쥐’로 알려진 붉은박쥐의 게놈(유전체)을 세계 최초로 분석했다. 이로써 멸종 위기의 붉은박쥐 보전·복원을 위한 유전적 토대가 마련됐으며 인간 장수 등을 연구하는 데 기여할 것이란 평가가 나온다.12일 울산과학기술원(UNIST)에 따르면 박종화 생명과학부 교수가 이끄는 게놈산업기술센터 연구진이 붉은박쥐의 게놈을 해독하고, 다른 생물과 비교·분석을 마쳤다. 이번 연구는 류덕영 서울대 수의대 교수팀과 함께 진행했고, 문화재청 국립문화재연구소(소장 최맹식)와도 협업했다. 연구 내용은 국제학술지 ‘플로스 원’(PLoS ONE)에 발표됐다. 붉은박쥐의 국내 개체 수는 450∼500마리밖에 되지 않는다. 멸종위기 야생생물 1급이자 천연기념물 제452호로 지정돼 있다. 이번 연구에서는 충북 단양 고수동굴에서 죽은 채 발견된 붉은박쥐를 이용해 DNA 시료를 얻고 게놈을 해독했다. 연구팀은 붉은박쥐의 게놈을 해독한 결과를 다른 박쥐 7종, 육상 포유동물 6종의 게놈과 비교하면서 관련 유전적 변이를 분석해 냈다. 특히 붉은박쥐의 게놈에서는 박쥐 색깔과 맹독으로 알려진 비소에 강한 특성 등에 관한 유전변이를 찾아냈다. 박쥐는 일반적으로 검은색으로 표현되지만 실제로는 다양한 색깔을 가진다. 연구진은 다른 동물의 게놈과 붉은박쥐의 게놈을 비교하면서 붉은색을 띠게 하는 유전변이를 발견했다. 또 붉은박쥐에는 비소 저항성 유전자 서열에 변이가 있는 것을 찾았다. 이 부분은 붉은박쥐가 중금속으로 오염된 동굴 환경에서도 생존할 수 있는 진화 단서를 제공한다. 붉은박쥐의 개체 수가 마지막 빙하기 후반부터 줄어들었다는 사실도 알아냈다. 이번 분석에서 1만∼5만년 전부터 붉은박쥐가 속한 애기박쥐과 박쥐들의 개체 수가 급감했고, 붉은박쥐가 특히 감소한 것으로 나타났다. 박종화 교수는 “국가적으로 붉은박쥐 같은 생물자원의 유전 정보를 모아 빅데이터로 만들 필요가 있다”며 “박쥐 게놈에서 장수 관련 유전정보를 더 깊이 연구해 궁극적으로 암 치료와 수명 연장에 활용하고 싶다”고 밝혔다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

유방암 환자의 가슴을 절제하지 않고 치료하는 길을 여는 신약이 개발됐다고 일본 산케이신문이 12일 보도했다. 일본 도쿠시마대학 카타기리 토요마사 교수(게놈제어학)팀은 이번 결과를 오는 13일부터 후쿠오카에서 개최되는 일본 유방암학회 학술총회에서 발표할 예정이다. 이번 연구는 일본은 물론 우리나라와 세계 여러 나라에서 가장 사례가 많다고 알려진 에스트로겐 의존성 유방암을 대상으로 삼았다. 이는 초기에 수술한 뒤 재발이나 전이를 막기 위해 호르몬 치료제를 투여하는 경우가 많다. 현재 이런 치료제를 투여하는 기간은 5~10년으로 장기간인 데다가 그사이 약제 내성이나 부작용이 생길 수 있다. 카타기리 교수팀은 2010~2016년 유방암 세포를 이식한 쥐에 단백질의 일종인 펩타이드로 만든 신약 ‘ERAP’(Estrogen Receptor Associated Protein)를 주 1회, 1개월간 투여했다. 그 결과 암 억제 유전자 ‘PHB2’(Prohibitin-2)가 원래 갖는 억제 기능을 발휘해 에스트로겐의 전달 경로를 멈추고 암세포의 증식을 억제하는 것으로 나타났다. 또한 신약의 분자를 화학적으로 합성하고 그 효능의 지속 여부를 확인하는 실험에도 성공했다. 그리고 이 신약과 기존 호르몬 치료제를 병용함으로써 최종적으로 암세포를 죽이는 데 성공했다고 한다. 실험에서는 약제 내성을 지닌 유방암에도 효과가 있다는 게 입증됐다. 카타기리 교수는 “수술 전 일차치료 단계에서 투여해 암세포를 억제하는 방법으로도 확대할 수 있다”고 말했다. 카타기리 교수는 2014년 유방암 세포에만 존재하는 단백질인 ‘BIG3’(Brefeldin A-inhibited guanine nucleotide-exchange protein 3)가 암 억제 유전자인 ‘PHB2’의 기능을 저해하는 체계를 규명했고 이는 이번 연구로 이어졌다. 이제 연구팀은 안전성과 효과를 조사하기 위해 대형 동물의 비(非)임상시험을 거쳐 3~5년 뒤 실용화를 목표로 하고 있다. 이에 대해 암 유전자 연구의 권위자인 미국 시카고대의 나카무라 유스케 교수는 “암세포는 자신을 방어하는 성질을 갖는 등 항암제나 분자 표적 약물을 투여해도 좀처럼 사멸되지 않는다”면서 “이번 메커니즘으로 암세포를 공격하는 방법은 물론, 암 치료의 상식을 바꿀지도 모른다”고 평가했다. 사진=ⓒ vladdeep / Fotolia 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 ‘황금박쥐’로 알려진 붉은박쥐의 게놈(유전체)을 세계 최초로 분석했다. 이로써 멸종위기의 붉은박쥐 보전·복원을 위한 유전적 토대가 마련됐을 뿐 아니라 오래 사는 붉은박쥐의 유전변이는 인간 장수 등을 연구하는 데 기여할 전망이다. 12일 울산과학기술원(UNIST)에 따르면 박종화(?사진?) 생명과학부 교수가 이끄는 게놈산업기술센터 연구진이 붉은박쥐의 게놈을 해독하고, 다른 생물과 비교·분석을 마쳤다. 이번 연구는 류덕영 서울대 수의대 교수팀과 함께 진행했고, 문화재청 국립문화재연구소(소장 최맹식)와도 협업했다. 연구 내용은 국제학술지 플로스 원(PLoS ONE)에 발표됐다. 붉은박쥐의 국내 개체 수는 450∼500마리밖에 되지 않는다. 멸종위기 야생생물 1급이자 천연기념물 제452호로 지정돼 있다. 이번 연구에서는 충북 단양 고수동굴에서 죽은 채 발견된 붉은박쥐를 이용해 DNA 시료를 얻고, 게놈을 해독했다. 연구팀은 붉은박쥐의 게놈을 해독한 결과를 다른 박쥐 7종과 육상 포유동물 6종의 게놈과 비교하면서 관련 유전적 변이를 분석해냈다. 특히 붉은박쥐의 게놈에서는 박쥐 색깔과 맹독으로 알려진 비소(As)에 강한 특성 등에 관한 유전변이를 찾아냈다. 박쥐는 일반적으로 검은색으로 표현되지만 실제로는 다양한 색깔을 가진다. 연구진은 다른 동물의 게놈과 붉은박쥐의 게놈을 비교하면서 붉은색을 띠게 하는 유전변이를 발견했다.또 붉은박쥐에는 비소(As) 저항성 유전자 서열에 변이가 있는 것을 찾았다. 이 부분은 붉은박쥐가 중금속으로 오염된 동굴 환경에서도 생존할 수 있는 진화 단서를 제공한다. 붉은박쥐의 개체 수가 마지막 빙하기 후반부터 줄어들었다는 사실도 알아냈다. 이번 분석에서 1만∼5만년 전부터 붉은박쥐가 속한 애기박쥐과 박쥐들의 개체 수가 급감했고, 붉은박쥐가 특히 감소한 것으로 나타났다. 박종화 교수는 “국가적으로 붉은박쥐 같은 생물자원의 유전정보를 모아 빅데이터로 만들 필요가 있다”며 “박쥐 게놈에서 장수 관련 유전정보를 더 깊이 연구해 궁극적으로 암 치료와 수명연장에 활용하고 싶다”고 밝혔다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr 사진설명 붉은박쥐.

‘게놈산업기술센터’가 울산과학기술원(UNIST)에 문을 열었다. 울산시와 울산과기원은 19일 UNIST 제4공학관에서 기존 연구중심의 ‘UNIST 게놈연구소’ 기능을 확대·개편한 ‘게놈산업기술센터’를 개소했다. UNIST 제4공학관 3층에 개소한 게놈산업기술센터는 게놈분석실, 습식실험실, 샘플저장실, 세포 배양실 등을 갖추고 있다. 센터는 2014년 7월 문을 연 게놈연구소 시절부터 한국인 41명의 게놈 서열을 통합해 한국 공통 게놈 서열을 포함한 한국인 참조표준 게놈지도(KOREF)를 공개하는 등 많은 연구 성과를 올렸다. 또 울산시와 UNIST는 이날 UNIST의 게놈 벤처기업인 제로믹스, 게놈 기반 진단 전문업체인 클리노믹스, 국내 최고 수준의 게놈 생산·처리 기술을 갖춘 테라젠이텍스, 치주질환 게놈 기업인 제로텍 등 6개 기관과 게놈 프로젝트의 산업화를 위한 ‘게놈 코리아 울산사업 업무협약’을 체결했다. 이들 기관은 앞으로 게놈 산업기술센터를 거점으로 게놈 산업화를 위해 서로 협력한다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

공학을 생각한다/헨리 페트로스키 지음/박중서 옮김/반니/400쪽/1만 8000원사람들은 대부분 과학과 공학을 제대로 구분하지 못한다. 그러면서도 공학을 과학에 비해 낮춰 보는 경우가 많다. 공학자의 작업은 보이지 않는 곳에서나, 다른 전문가와 공조해 이뤄지기 때문에 수많은 공학적 업적이 독자적으로 인정받는 경우가 드물다. 또 과학적 추구는 고상하고, 공학적 업적은 실용적이라는 선입견 때문에 과학이 상대적으로 높게 평가되는 것이다. 과연 그럴까? 세계적인 공학자인 헨리 페트로스키 미국 듀크대 교수의 저서 ‘공학을 생각한다’는 과학의 뒤에 가려져 제대로 평가받지 못하고 주목받지 못하는 공학의 역할과 의미를 조명한다. 미항공우주국 산하 제트추진연구소 탄생의 주역인 로켓과학자 시어도어 폰 카르만은 “과학자는 이미 있는 것을 연구하는 사람이고, 공학자는 결코 없었던 것을 창조하는 사람”이라고 규정했다. 지금은 과학이 공학보다 우월하다는 고정관념이 있지만 과학과 공학의 경계는 늘 모호했다. 현대물리학의 선구자 아인슈타인은 과학자인 동시에 열성적인 발명가였다. 아인슈타인은 후배 과학자 레오 실라르트와 함께 열역학 원리를 이용해 1926년 부탄을 냉매로 사용하는 비기계식 냉장고를 개발해 독일 특허를 받았고, 1930년엔 영어권 국가에서도 특허를 받았다. 그는 기술과 과학을 가르는 뚜렷한 선은 결코 존재하지 않는다고 믿었다. 과학자의 임무가 문제를 확인하는 것이라면 공학자는 그 문제를 해결하는 임무를 부여받는다. 연구와 개발은 과학과 공학의 또 다른 이름이다. 과학은 연구하고, 공학은 개발한다. R&D는 토머스 에디슨이 최초의 산업적 연구 실험실을 세운 데서 비롯됐다. 초기의 실험실은 기초 과학 혹은 기초 연구에는 별 관심이 없었고 제품 개발과 재료 실험을 선호했다. 책은 우리의 삶과 세상을 변화시키고 문제를 해결하는 것은 공학이라고 강조한다. 또한 공학적 문제 해결에 과학이 응용되는 경우가 많지만 반드시 공학이 과학에서 도출되는 것은 아니며 오히려 많은 기술의 진보가 순수하게 공학적 업적에서 비롯된 것이라고 밝힌다.컴퓨터와 같은 공학적 도구의 발명은 과학의 발전을 이끌었으며 증기기관은 열역학이 정립되기 전에 사용됐다. 마르코니는 물리학자들이 불가능하다고 했던 무선통신을 거듭된 실험을 통해 발명했고, 라이트 형제는 항공역학이 나오기 전에 비행기를 발명했다. 로켓 과학은 로켓의 설계와 성공적인 비행이 이뤄진 이후에 나왔다. 2차대전 당시 원자폭탄을 개발한 맨해튼 프로젝트와 소련의 인공위성 기술을 따라잡기 위한 미국의 아폴로 계획도 엄밀하게 말하면 공학적 노력의 결과라고 책은 주장한다. 실험물리학의 성과인 유럽입자물리학연구소의 입자가속기를 이용한 힉스입자의 발견이나 인체게놈프로젝트도 수천명의 공학자가 참여한 덕분에 이뤄진 결과로 볼 수 있다. 과학과 공학의 우열을 가리는 것이 이 책의 목적은 결코 아니다. 환경파괴나 기후변화, 소행성 충돌과 같은 전 지구적 문제가 대두된 오늘날 이를 해결하는 과정에서 과학과 공학은 서로의 중요성을 이해하고 존중하고 협력해야 한다는 게 책의 핵심이다. 저자는 “과학과 공학, 과학자와 공학자 간의 차이를 명확히 하기 위한 것”이라고 밝히면서 “그 차이를 충분히 이해하고 나면 전 지구적으로 처한 위험의 관리라든지 연구와 개발을 위한 자원의 배분 같은 공공 정책의 문제를 더 현명하게 판단하고 결정할 수 있을 것”이라고 강조한다. 함혜리 선임기자 lotus@seoul.co.kr