생물학의 쓸모 : 인류의 과거, 현재, 미래를 읽는 21세기 시스템의 언어 (양장)

김응빈

연세대학교시스템생물학과교수.연세대생물학과를졸업하고동대학원에서미생물학으로석사학위를받은다음,미국럿거스대학교에서환경미생물학전공으로박사학위를취득했다.미국식품의약국에서독성화합물분해미생물에대해연구했으며,국제SCI에미생물관련논문을70여편발표했다.2005년에는연세대에서최우수강의교수상을수상했으며,입학처장과생명시스템대학장등을역임했다.여러방송과대중강연,온라인매체등을통해바이오지식을쉽고재밌게전하려는시도와더불어생물학과인문예술학의접점을찾는융합연구에힘쓰고있다.지은책으로는『미생물과의마이크로인터뷰』『술,질병,전쟁:미생물이만든역사』『온통미생물세상입니다』『미생물에게어울려사는법을배운다』『미생물이플라톤을만났을때』(공저)등이있다.현재유튜브[응생물학]과네이버프리미엄콘텐츠[김응빈의생물수다]를운영중이다

머리말|인류의기원을밝히고미래를만드는21세기시스템의언어

I.생명시스템의시간을되돌려라·세포
뇌세포의정체를밝혀라│인간의머릿속네트워크시스템,커넥톰│생물학적프라임세포│만능성과유전자스위치│시간을되돌리는세포
[쓸모있는생물학개념]마법에서과학으로,미생물원인설

II.지구상모든존재를살리는숨쉬기의과학·호흡
연금술,뜻밖의쓸모│호흡,산소를이용해에너지를만들어라│산소없이숨쉬는생물들│호흡과발효의차이│우리와다르게숨쉬는생물과공생하는법
[쓸모있는생물학개념]세포호흡에숨어있는다이어트의비밀

III.인류의기원을읽는정보지도,인간게놈프로젝트·DNA
현대생물학의아이콘,DNA│최초의DNA염기서열분석법│염기서열분석법의출발점이유전공학을태동시키기까지│인간게놈프로젝트연대기│시작의끝,포스트게놈시대의도래│생명시스템연구는DNA로완결되지않는다
[생물학이만든미래]미생물이사람을만든다,휴먼마이크로바이옴프로젝트

IV.박멸의대상에서팬데믹시대의생존지식으로·미생물
미생물과의전쟁이황금기를불러오다│박멸의대상에서연구대상으로│첨단바이오연구의초석,분자생물학의탄생│세포에게는효율적인스위치가있다│세균면역계에서발견된혁명의시작,유전자가위│인간이모든감염병을정복하는미래가올까?
[생물학이만든미래]눈에보이지않는세계의무궁무진한쓸모,미생물자석

V.바이오가환경위기시계를되돌릴수있을까?·생태계
지구라는거대한생태계의원리│탄소순환의균형을되돌려야한다│기후탄력적개발을위한노력,생물연료│2차전지다음을준비하라│결국우리삶은미생물에달려있다│미생물에게도난감한플라스틱시대,생각을전환하라
[쓸모있는생물학개념]생존을위한뜻밖의기술

참고문헌
찾아보기

이제는시스템의언어가주도한다!
나무가아니라숲을보는시스템생물학의등장

당신은어떻게생물학을공부했는가?세포핵,세포막,세포질등각각의구조를배우고동물세포와식물세포는어떤차이가있는지배우지않았는가?또는DNA의구조를달달외우지않았는가?이러한환원적분석법이생명현상을상당히설명해준것은사실이다.하지만생물은부분들의단순한집합체가아니다.생명은세포에서개체에이르기까지모든수준에서정해진규칙에따라구성요소가연관되어작용하는시스템이다.만약이구성요소가운데어느하나라도규칙을벗어나작용하면곧바로전체시스템에이상이생긴다.

21세기생물학은수많은유전자와단백질,화학물사이를오가는상호작용네트워크를규명해서생명현상을이해하려고한다.이런방법론이바로시스템생물학이다.그리고『생물학의쓸모』는시스템생물학에기반해서쓰였다.최소의생명시스템세포부터호흡기관,DNA,단세포생물등각각의시스템을살펴보고그시스템과관련된최신연구를풀어서설명한다.생물학은시스템의언어를도입하고새로운차원으로도약했다.생명체의구성요소와기능을쉽고재미있게풀어주는기존의관점으로는생물학의흐름,더나아가생물학이주도하는세상의변화를이해할수없다.『생물학의쓸모』를통해최전선에서세상을움직이는새로운생물학을만나보자.

생명체의이해를넘어탄생까지가능해진
생명시스템의최소단위세포에서부터펼쳐지는혁명의시작

팬데믹시대에인류의우수한호신용품이된코로나백신은바이러스를포함한미생물과감염병의관계를규명하는데서시작되었다.국내약400만명의생명줄인당뇨병치료제역시대장균연구덕분에대량생산이가능해졌고,인간게놈프로젝트의완성을통해밝혀진인간의설계도는암,알츠하이머,에이즈등유전자이상으로인한각종질병의원인을파악하면서의학과약학의새로운가능성을만들어내고있다.그리고신의영역이라고만생각되던‘생명체의설계와제조’에도발을디뎠다.

이렇게만들어진새로운생명체인‘마이코플라스마마이코이데스JCVI-syn1.0’는물질대사와자기복제등정상적인생명체의기능을수행했고,모든면에서게놈의원주인인마이코플라스마마이코이데스와차이가없었다.비록세포질은합성하지않았지만연구진은JCVI-syn1.0을합성세포라고지칭했다.게놈을이식해서세균의종을바꿔놓은것이다.바야흐로원하는게놈을설계하고합성해서다른생명체에이식하면맞춤형생명체를만들수있는길이열렸다._Ⅲ.인류의기원을읽는정보지도,인간게놈프로젝트

생물의변형과복제를넘어설계와제조까지시도하는21세기생물학은이카루스의날개일까,인류에게새로운가능성을열어줄혁명의시작일까?세포,DNA.미생물,생태계등각각의시스템에관한첨단의연구들에서인간의미래가보인다.

연세대최우수강의교수,30년연구경력의생물학자가들려주는,
정해진미래를바꾸는생물학적사고의힘

인간에게는‘질병과노화’라는예정된미래가기다리고있다.한편으로는자연재해로인한지구멸망이라는미래시나리오도예견된다.과학자들은이정해진미래를바꾸기위해동분서주중이다.그리고그들의움직임은생명체를이해하는노력에서시작한다.

세포분열을거듭할수록구극세포는기능적노화가빨라지고결국에는죽음을맞게된다.한번더생각해보면세균세포분열의질적비대칭성은놀라운생존기술이아닐수없다.만약부실한생체물질을똑같이나누어가진다면,노화는개체군수준에서일어날것이고결국에는개체군이소멸할테니말이다.(중략)고령화와맞물려세계적으로증가하는퇴행성뇌질환치료연구에세균의노화현상이중요한실마리를제공할것으로기대해본다._Ⅴ.생존을위한뜻밖의기술,세균노화

1~2세대생물연료의난제를해결하고자개발하고있는3세대생물연료의주역이바로조류다.(중략)조류재베에는넓고비옥한땅이필요없다.그저풍부한햇빛과자연수만있으면된다.아울러거의매일수확할수있다.시범운영중인일부조류생산시설에서는근처발전소에서대기로방출되는이산화탄소를활용해광합성을촉진함으로써조류를더빨리자라게한다.생물연료원재료도생산하고이산화탄소배출량도줄이는일거양득효과를톡톡히보는셈이다._Ⅴ.바이오가환경위기시계를되돌릴수있을까?

이밖에생물학과관련이없을것같은메모리또는나노구조물합성을연구하는데도DNA가이용된다.현재인간의미래를바꿀‘과학’에서생물학을빼놓고이야기할수있을까?인류의생명을위협하는난치병및감염병이지속적으로생겨나고,환경위기시계는지구가매우위험하다는신호인9시1분을넘어선지오래다.이모든문제를타개하기위한과학적노력의중심에생물학이있다.

기존의쓸모시리즈와마찬가지로『생물학의쓸모』역시모든생물학적개념을세세하고정확하게아는데초점을맞추지않는다.세포의기능을연구하는사람들의목표,더이상연구할게없을것같은단세포생물연구의극한,전혀관련이없을것같은에너지산업에서의발전을이끄는생물학의탐험등을읽다보면생물학이야말로인류가반드시알아야할교양이라는생각까지든다.여기에〈안될과학〉〈응생물학〉등의유튜브출연과꾸준한글쓰기로오랜기간과학커뮤니케이터로활동해온연세대학교시스템생물학과김응빈교수는옛추억으로만남아있는생물학이현재어디로나아가고있는지생생하게그려내생물학적사고의힘을한층더실감하게한다.

고세균을발견하고새로운생물분류체계를제안한세계최고의미생물학자칼우즈는다음과같이말했다.“생물학의주된역할은우리를가르치는것입니다.그걸깨닫게된다면우리는이행성에서조화롭게살아가는법을배우게될것입니다.”한때박멸의대상이었던미생물이지금은생존지식이된것처럼,또어떤생물학적지식이우리를이끌고있을까?그답이이책에있다.