대니얼M.데이비스
(DanielM.Davis)
물리학박사학위를취득하고,하버드대학교에서인간면역체계를연구했다.영국맨체스터대학교면역학교수를지냈으며,맨체스터대학교·아스트라제네카(AZ)·GSK가자금을지원하는연구기관인‘맨체스터염증연구협력센터(ManchesterCollaborativeCentreforInflammationResearch,MCCIR)’의연구소장을역임했다.현재임페리얼칼리지런던의생명과학과학과장이자면역학교수이다.첫책《나만의유전자(TheCompatibilityGene)》는2014년영국왕립학회과학도서상최종후보에올랐다.2018년에는《뷰티플큐어(TheBeautifulCure)》가영국왕립학회과학도서상최종후보에오르는가하면〈타임스〉〈데일리텔레그래프〉〈뉴사이언티스트〉선정올해의책에뽑히기도했다.이책《인체에관한모든과학》역시미국출판협회산문상최종후보로선정됐다.초고해상도현미경을이용한그의면역체계연구는〈디스커버〉가선정한100대혁신중하나에포함됐다.또한〈네이처〉〈사이언스〉〈사이언티픽아메리칸〉등의기사를비롯해총1만4000회이상인용된140여편의학술논문을발표했다.
전문과학자들에게띄우는편지
머리말
1초고해상도세포들
2인간의시작
3치유를위한힘
4다양한색깔을지닌뇌
5우리안의타자들
6정말중요한코드
7이모든게무얼의미하는가
감사의글
주
옮긴이의글
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인체의숨겨진풍경을드러내는기술및과학혁명
거의모든역사를통틀어,우리인체의경이로움은거의감춰져있었고상상하는것조차불가능했다.뼈·근육·몇몇주요장기를제외하고인체의비밀대부분은비교적최근까지가설과추측의대상일뿐이었다.17세기후반현미경의발명으로세포를발견하기에이르렀다.세포의발견은인간생물학에대한현대적이해의시작이었다.그리고20세기중반DNA구조의발견은유전자정보가어떻게저장·복제되는지를밝혀냄으로써또다른엄청난진전을이뤘다.그러나최근에인체의숨겨진풍경을드러내는일련의기술및과학혁명이일어났다.이로써몇몇가설이확증되고다른몇몇가설은약화하면서,결국이론적·실질적으로우리를완전히새로운가능성의영역으로이끌었다.
인체는다른세계들로가득찬세상이다.모든장기는일종의세포동물원이고,각각의세포는그안에가설물·용기·단선철도같은도시경관을갖추고있다.이모든것은단백질,당,지방과그밖의다른화학물질같은생물학적건축재료의혼란스러운배열로조립되어있다.우리의원재료는산소,탄소,수소그리고드문드문있는다른원소들로특별한게없다.하지만이런원재료들이예외적인방식으로합쳐져인체를창조한다.인체는의식이있고,자가치유되며,시를쓸수있다.인간이어떻게작동하는지이해하는것보다더계몽적이고심오한건없다.현미경에서복잡한데이터분석에이르기까지새로운기구와도구는이전과달리인체의각층을벗겨냄으로써우리몸을이해하도록한다.
모든과학이그렇지만인체에대한새로운발견만큼우리에게엄청나고직접적영향을미치는것은없다.유전자분석은우리의개성에대해새로운이해를제공하고,뇌세포의활동은기억이어떻게저장되는지에대한단서를준다.우리세포안에서발견된새로운구조는의학에대한새로운아이디어로이어진다.우리혈액에서순환하는분자는우리의정신건강에대한관점을바꾼다.
과학의경이로움과한계
이책은모든것을발전시키고있는사람과기술의비하인드스토리를통해,과학이인체의비밀을어떻게밝혀내는지를담고있다.인체에대한일반적이해의혼란과진보는때때로신기술의발전으로인해발생한다.
1665년로버트훅은간단한현미경으로코르크조각에서작은구획들을발견하고,그것을세포라고일컬었다.이후발전한현미경을통해장기와세포조직은물론효소와유전자가세포안에서활성화하고비활성화하는과정도목격할수있게되었다.오늘날의현미경은실제로수십억분의1미터까지인체를드러내보여줄수있는나노현미경이다.
이러한발견은우리의인체조작능력을근본적으로변화시킬뿐아니라,세포가어떻게작동하는지와관련해새로운경이로움을자아낸다.그러나새로운현미경은온갖종류의세부사항과기회를보여주지만동시에가장중요한문제로이어진다.첫번째유형의현미경이세부사항을가장잘포착하더라도그런정확한이미지를등록하는데는오랜시간이걸린다.그래서분자의움직임을관찰하는데는정확도가떨어지지만두번째다른유형의현미경이가장좋다.반면,세번째유형의현미경은더넓은시야를갖기위해정밀도와움직임을희생한다.예를들어,한세포안에있는아주작은영역보다는장기의한단면을보는데적합하다.한편,수학적분석및컴퓨터시뮬레이션은개별세포등의유전자활동이나단백질수준의분석처럼인체에대해완전히다른관점을제공한다.이런식으로인체를이해하는것은〈모나리자〉의왼쪽눈이나갈색홍채의한조각을주의깊게살펴봄으로써〈모나리자〉를감상하려는것과같다.이런감상이경이롭지만,그건〈모나리자〉전체가아니다.심지어〈모나리자〉전체조차온전한〈모나리자〉가아니다.〈모나리자〉의금전적가치,레오나르도다빈치의삶,또는그작품이16세기의다른초상화와어떻게다른지를알면그림의의미가바뀐다.〈모나리자〉를이해하는방법은셀수없이많고,우리자신을이해하는방법도그렇다.
현대생물학연구의여섯가지핵심영역을통합하다
이책에서저자는보통개별적으로다루어지는현대생물학연구의여섯가지핵심영역을통합하고자한다.이로써온전한신체의감각을되찾아새로운과학이보여주는것뿐아니라그게의미하는바를모두깨닫길바라는것이다.
인체는단어나도표로표현할수있는것보다훨씬복잡하므로교과서에있는거의모든내용은전체의근사치이거나단편에불과하다.예를들어,인체의세포를더깊이조사할수록세포가실제로무엇인지정의하기더욱어려워진다.어디서하나의세포가죽고다른세포가시작되는지정의하는것도마찬가지다.따라서단순해보이던“모든생명은세포로구성돼있다”는규칙역시명확성이떨어진다.때로는부분에대한더많은지식이전체에대한이해를방해한다.
그러나저자는모든것을포용하기위해노력해야한다고역설한다.과학연구가교과서도표에묘사된것처럼,신체역학에대한우리지식을점점더세부적으로끌어내는것만은아니기때문이다.이러한지식은우리가자신에대해생각하는방식과삶에부여하는이야기전개에도막대한영향을미친다.예를들어,한때우리는몸이네가지체액,즉혈액·황담즙·흑담즙·가래의지배를받는다고여겼다.이에따르면질병은한체액과다른체액사이의불균형때문에발생한다.그러다1860년대가되어서야인류의가장위대한발견중하나,즉세균의발견이질병에대한우리의현대적이해에길을열어주었다.
좀더최근에는세균조차모든질병의원인이아니라는걸발견했다.암은신체의세포가통제력을잃고과도하게증식할때발생한다.이사실은현재우리가알고있는모든종류의요인이건강악화에이바지한다는인식으로이어진다.햇빛,방사선,화학적발암물질등에대한과도한노출은세포를암으로발전시킬수있다.알레르기도세균과거의관련이없다.알레르기에대한고민은건강과질병에대한다른생각으로이어졌다.예를들어,어린시절미생물에어느정도노출되는것이건강을위한면역체계훈련에중요할수있다는생각,이른바위생가설이다.
과학이우리삶에미치는영향은질병과의학을훨씬뛰어넘어확장된다.예를들어,진화를이해하면기원에대한우리의생각이엄청난변화를겪는다.우리가침팬지,심지어초파리와DNA의상당부분을공유한다는사실은지구상의모든생명체와우리를심오한방식으로연결시킨다.좀더실질적으로호르몬에대한이해는10대에대한우리의태도를형성하고,트라우마와박탈에대해아는것은범죄대처방법에영향을미친다.깊은차원에서일어나고있는일에대한과학의설명은우리삶의거의모든측면을표현해낸다.
“인간세포아틀라스프로젝트”
삶을이해하는우리의방식을바꾸는새로운과학같은상황이점점더많이발생할것이다.그러나지금은그중많은부분이숨겨져있다.저자는이책이그러한과학의가장중요한지점들을대중에게알려줄수있기를기대한다.
이를테면세포에대한새로운발견중하나를생각해볼수있다.세포의근본적성질에대한기초연구가우리의삶과사회에중요하거나어려운딜레마를일으키지는않을것같지만,저자는그렇지않다고말한다.
신경세포는면역세포와다르고,이둘은신장세포나심장세포와도다르다.세포생물학의새로운영역은미묘한수준에서모든단일세포가고유한특성을갖고있다는아이디어를기반으로한다.세포의고유한특성은그위치,나이,활성화상태,신체내이력,다른세포와의상호작용등에영향을받는다.‘인간유전체프로젝트’만큼야심찬세계적인노력이현재진행중이다.바로1만명이상의과학자가37조개의인체세포를모두식별하고분류하는‘인간세포아틀라스프로젝트’다.세포내에서유전자가활성화했는지혹은세포내각각의단백질이얼마나많이복제되었는지등을분석함으로써단일세포를전례없이세부적으로분류한다.이프로젝트의관리자중일부는이런규모의신체세포조사를통해인간세포의주기율표를만들수있기를희망한다.모든세포의차이를세포의다양성을이해하는하나의도표로만드는것이다.이런특정목표가실현되든않든,모든과학자는이프로젝트가세포조직과장기의구성방식,즉신체의다른세포에서어떤세포가유래하는지,무엇이잘못되어질병에걸리는지에대한더깊은이해로이어질것이라는데동의한다.이프로젝트는이미인체에서이전에알려지지않은세포,즉새로운유형의면역세포와폐내벽에있는새로운세포를발견하기도했다.
‘정상’과‘비정상’의범주화를경계한다
신체세포의광대한다양성을조사하는것과같은발전이좋은소식일수있지만,그것이의미하는바는의학영역을훨씬뛰어넘는다.많은사람의신체세포구성과상태에대해알게되면,우리의건강을측정하는새로운지표의흐름을확립할수있다.이는많은게불안해지는지점이기도하다.의료계는이러한세포의유병률과특성에대해‘정상’범위를구성하는것이무엇인지정의해야하고,이는해당범위를벗어난세포를가진사람을‘비정상’으로분류하도록이끈다.우리는이미이런사실에익숙하다.사람의체중과키로계산한값인체질량지수를통해저체중,정상체중,과체중또는비만으로분류하지않는가.그러나개인의건강상태를정의하는새로운지표의출현으로,우리를정상또는비정상으로분류하는완전히새로운방법이등장할것이다.필요한만큼측정한다면모든사람이어떤면에서든건강하지않을테고,이는우리의심리에상당히중요한영향을미친다.이러한범주화는개인의자아의식과인간다양성에대한사회의관점모두에심각한문제가될수있다.
이책에서저자는우리가어디에있는지잘살펴보기를원한다.즉,그모든것의화려함에몰두하고우리가알고있는모든걸달성한방법을이해하는동시에이모든새로운발견이의미하는바를깊이생각하길바란다.
인체의새로운과학에대한광범위한논의의중요성
농업·산업·디지털혁명이우리의환경과사회에영향을끼쳤지만,새로운인간생물학은우리각자에게개별적·육체적·심리적으로새로운힘을부여한다.우리개개인은그것들을어떻게배치할지그리고언제배치할지스스로결정해야할필요가있다.이를테면가까운장래에우리는우리자신의대변과혈액성분을분석한알고리즘을통해영양학적조언을받을지결정해야한다.우리몸의세포는특히면역체계와관련해자세히조사될테고,그결과는우리가이런저런특정한문제를일으키기쉽다는걸보여줄것이다.그런다음우리는어떤예방조치를취할지선택해야한다.이보다더심각한것은명명된어떤위험에처해있다는걸아는지식으로부터우리의자아의식이바뀔거라는점이다.
머지않아우리는다른사람들도마찬가지일거라는지식을바탕으로우리의인지능력을향상시킬기회에직면할것이다.이는확실히우리의자아의식에변화를줄것이다.또우울증을완화하거나어떤식으로든감정을다독일약물을사용할지결정할필요가있을것이다.이런결정이그리어려운게아닌것처럼,우리는아이들이태어나기전을포함해우리아이들을위해서도선택을해야할것이다.이모든딜레마는우리삶에엄청난영향을미칠테고,우리각자는그것들을탐색하기위해과학과직접접촉해야할것이다.그래프와데이터는상황을설명하는데도움을줄수있지만,과학이작동하는방식에대한더깊은이해가필요하다.과학적아이디어,특히인체의새로운과학에대한광범위한논의가사회와우리개개인에게지금보다더중요한적은없었다.
과학은때때로정확성과정밀함을가져다주는것으로인식된다.물론그렇다.하지만인체를더깊이연구할수록우리자신이그렇게정밀하게정의되지않는다는걸발견하게된다.우리는근본적으로역동적이고가소적이며인간도아닌세포의우주와얽혀있다.이러한사실은역사적으로분열을조장하고독단적이던견해를무효화한다.예를들어,인종적순수성은말도안된다.전세계에걸쳐유전자변이의대략적인지리적분포가있지만,경계가모호하고모든사람은다른모든사람과연관되어있다.과학은이러한인간의다양성을이해하고제대로인식하는데필수적이다.
그러나과학이이새로운시대로인도함에따라,우리는이런지식과그적용이새로운세계분열의원천이되지않도록주의해야한다.수십억개의세포가함께작용해우리를만드는방법을이해하는것은고귀한탐구이며,우리가발견한많은게인간질병의새로운치유와치료법으로이어질것이다.하지만의료에대한세계적접근문제를놓칠정도로현혹돼서는안된다.과학은더많은것을끊임없이추구하지만소수를위한것이어서는안된다.우리각자는측량할수없을정도로광대한우주에서점하나보다작은존재이지만,우리는모두받아들일수없을만큼장엄함을지니고있다.우리자신의신체내부를여행하는것은우리가시작한모험중가장위대하고,가장감동적이며,아마도가장중요할것이다.
추천사
우리가어떻게기능하고우리의미래가어떨지에대한이해를완전히바꾸는인간생물학의놀랍도록새로운발견들을아름답게표현한그림이다.―브라이언콕스(BrianCox,《경이로운우주》저자)
인체의웅장함,복잡함,아름다움을드러내고우리자신을보는방식을근본적으로변화시키는특별한여정.거장답다!―앨리스로버츠(AliceRoberts,《세상을바꾼길들임의역사》저자)
지금우리가인체에대해알고있는것은,불과100년전사람들에게는마법처럼보일것이다.데이비스는어떻게현재의이해상태에도달했는지알아보기위해우리를위대한항해로안내한다.―벤카트라만라마크리슈난(VenkatramanRamakrishnan,2009년노벨화학상공동수상자)
이놀라운책으로데이비스는진정으로위대한과학커뮤니케이터의판테온에합류했다.이책은당신이자신과주변사람들에대해생각하는방식을바꿀것이다.신체가있는사람이라면누구든이책을사랑할것이다.―크리스반툴레켄(ChrisvanTulleken,쌍둥이의사이자영양학전문가)