이토록 재밌는 진화와 유전 이야기 : 종의 기원에서 유전자 편집까지 흐름으로 읽는 유전학

김은중

저자:김은중
고려대학교의과대학과대학원을마치고,고려대학교안산의료원에서임상조교수로근무하면서코질환및알레르기를주분야로연구및진료했습니다.현재는시흥수이비인후과원장이자고대안산의료원외래교수로있습니다.어릴때부터만화그리는것을좋아해학창시절교내학습자료에삽화를그렸고,의대시절에도의대신문에만화를연재하고,교내잡지에단편만화를싣기도했습니다.아이들에게역사적인업적을남긴의학자들의이야기를쉽게들려줄생각으로개인블로그에만화를곁들여한두편씩글을쓰기시작했다가의학의역사이야기에본격적으로빠져들게되었고,어느덧의학의역사트릴로지의세번째이야기를내놓게되었습니다.그동안의학적인내용뿐아니라의학자들을새로운발견으로이끈사회적흐름과배경까지이야기에담기위해노력해왔습니다.이번에소개할책에서도진화에대한여러과학자들의생각이과학적인유전학으로완성되어가는흥미진진한역사적과정을다루었습니다.또한현재우리가알고있는유전지식들이의학자들의고된노력뿐아니라사회적인커다란희생끝에쌓여왔음을같이살펴보고자합니다.그동안지은책으로는《최소침습수술법》(공저)와의학의역사시리즈《이토록재밌는의학이야기》,《이토록재밌는면역이야기》그리고고사성어를통해중국고대역사를풀어낸《고사성어로보는춘추전국시대》가있습니다.

들어가며

1장.《종의기원》의등장
린네가해결하지못한문제｜최초로체계적인진화론을주장했던라마르크
천재지변으로시작된생명의역사-퀴비에의‘격변설’
현재는과거의열쇠-라이엘의‘동일과정설’｜다윈의비글호여행기
다윈의고민과경쟁자의등장｜하물며위대한자연이그것을못하겠는가?
적자생존과눈먼시계공｜친척중에누가원숭이였나요?

2장.다윈과멘델이만나다
부모의물감이자식안에서섞인다-다윈의‘범생설’
그가쥐의꼬리를잘라낸이유-바이스만의‘생식질연속설’
다윈이해결하지못한문제｜그레고어멘델의위대한연구가시작되다
형질,표현형,유전자형｜유전물질은섞이는것이아니다
대립유전자와분리의법칙｜독립유전의법칙
제법칙의가치가인정받는날이반드시올것입니다
멘델법칙의재발견과유전학의탄생｜멘델의법칙이인간에게도적용될까?
키와몸무게도멘델의법칙으로설명할수있을까?｜진화의신종합설

3장.깊이를더해가는유전학
난자와정자중더중요한것｜세포학의발달과세포설의등장
핵산과염색체가발견되다｜염색체와세포분열｜성염색체의발견
토머스모건과초파리연구｜유전자지도를그리다｜돌연변이를인공적으로유발하다
하나의유전자가하나의효소를지배한다｜새로운실험미생물의등장,박테리오파지
진화에서생물체의의도와노력은무의미한가?-‘루리아-델브뤼크실험’

4장.유전학의중심에DNA가등장하다
독성없던균이독성을갖게된이유-그리피스의‘형질전환실험’
유전정보는DNA속에들어있다-‘허시-체이스실험’
과학자들이DNA를화학적으로분석해내다｜샤가프의법칙
DNA이중나선구조가알려지기까지
DNA는어떤방식으로복제되는가?-‘메셀슨-스탈의실험’｜DNA가복제되는과정
복제된DNA가원래의것보다짧아지는문제

5장.유전자에대한이해가깊어지다
지구의첫생명은어떻게만들어졌을까?-밀러의‘생명의기원실험’
생명의기원에대한딜레마와리보자임의발견｜mRNA가유전정보를배달한다
유전암호는어떻게해독되는가?｜단백질은어떻게합성되는가?
같은유전자로다양한세포가만들어질수있는이유｜락lac오페론의발견207
매클린톡과움직이는유전자

6장.유전자를다루는기술이발전하다
DNA를자르고붙이는법을알아내다｜두생명체의DNA를조합하다
DNA조각을증폭하는기술,캐리멀리스와PCR
유전자지문,유전자를이용해신원을확인하다
유전자변형생물(GMO)기술-황금쌀을만들다
크리스퍼-카스유전체편집기술｜DNA염기서열을읽어내다｜인간게놈프로젝트

7장.유전자를통해질병을바라보다
주변사람을행복하게하는유전병,다운증후군｜러시아혁명을불러온유전병,혈우병
말라리아로부터보호해주는유전병,낫모양적혈구증
바꿀수없는미래,헌팅턴병의딜레마｜최초로유전자진단을받았던소년
착상전유전자진단｜유전자치료의성공과실패｜암은유전자의질병이다

8장.흥미로운유전자이야기
진화를보는새로운시각,‘이기적유전자’｜미토콘드리아이브와아프리카기원론
아담의저주｜오이를싫어하는유전자와술을못마시는유전자
머리는타고나는것일까?｜모험을좋아하는유전자
동성연애유전자가존재할까?｜불로장생의꿈,텔로미어이야기
후천적으로유전을바꿀수있다?-후성유전학이야기

9장.유전학의양극단,우생학과리센코주의
자연주의적오류와사회적다윈주의｜재능이란본성안에자리잡고있다
적극적우생학,소극적우생학｜우생학과인권의충돌,벅대벨재판
3세대에걸친정신박약이면충분합니다｜유전학의극단적비극,나치즘
교육에의해새로운인간을만들수있다-리센코주의

유전학이야기를마무리하며
나의모든것을지배하는운명적인것｜자연의섭리를수동적으로받아들여야하나?
생식세포를편집하는것은위험하다?｜유전자편집을어느선까지허락해야할까?
디스토피아적미래를막기위해

참고문헌
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다윈이풀지못한수수께끼를멘델이풀다
흐름으로읽는유전학이야기

“왜자녀들을부모를닮는걸까?”이질문은고대부터계속된질문이었다.의학의아버지라불리는히포크라테스역시같은고민을했다.그리고과학적인추론끝에“자식에게건네지는부모의액체속에틀림없이미지의물질이존재한다”고결론내리고그것을작은‘씨앗’이라고불렀다.다윈은이씨앗을‘제뮬’이라이름짓고,부모의제뮬이물감처럼섞여자식에게전달된다고생각했다.비록오류가있는발상이었지만,이이론(범생설,pangenesis)을따서유전자(gene)라는단어가만들어졌다.

다윈에게는풀지못한문제가하나있었다.만약돌연변이로생긴유전정보가물감처럼희석되거나섞여서전달된다면몇세대를내려간뒤에는그유전정보가점점묽어져사라질것이다.유전정보를온전히보존할수있는어떤독립된물질을생각하지못한것이다.이수수께끼를푼사람이바로독립의법칙과분리의법칙을발견한유전학의아버지멘델이었다.그는완두교배연구를통해유전물질은섞이거나희석되지않고,세대를건너도언제든지다시표현형으로나타날수있다는것을밝혀냈다.

이처럼과학은과거의지식을바탕으로진실에한걸음씩나아간다.동료가남긴연구가풀리지않던문제를푸는열쇠가되기도한다.《이토록재밌는진화와유전이야기》는마치선배가남긴숙제와문제를후배가해결하듯,현대의유전학이형성되는과정에서중요한역할을한학자와이론의전후관계를하나의이야기로엮어낸다.그흐름을따라가다보면독자들도유전학에대한사고와지식이자연스럽게깊어지는것을경험하게될것이다.

책은또한진화와유전학의중요한발견을이룬주인공들의면면을드라마틱하게드러내며흥미로운일화를빼놓지않는다.반복되는실험실패에도“괜찮습니다.넘어질때마다항상뭔가를주울수있거든요.”라고말하며묵묵히연구를한오즈월드에이버리는마침내DNA(핵산)가유전을통솔하는물질임을밝혀냈다.유전의비밀을풀기위한의과학자들의고군분투를함께읽다보면어렵게만느껴지던유전현상에더욱쉽게다가갈수있다.

저자는진화와유전의비밀을탐구하는과정이마치한편의추리소설을읽는것과비슷하다고느낀다.기존의단서들을이용해탐정처럼추리하면서생명의기원과유전현상에대한수수께끼를조금씩풀어가기때문이다.추리소설에서모든비밀이풀릴때쾌감을느끼듯왓슨과크릭이여러단서를모아“DNA의비밀을모두알아냈어!”하고선언하는부분이나올때그들과함께우리독자들도지적쾌감을느끼게될것이다.

일상속흥미로운유전자이야기에서
고급생명과학지식까지한권으로읽는다

2013년《뉴욕타임스》에유명영화배우안젤리나졸리의‘나의의학적선택’이라는기고문이실렸다.유방암으로숨진자신의어머니처럼자신역시관렴암유전자인BRACA1을갖고있고,예방적차원에서가슴을절제했다는내용이었다.그녀의선택이극단적으로보일수도있지만,그만큼우리가유전자로부터자유로울수없음을보여준사례였다.

그렇다면과연유전자의영향력은얼마나크고,극복할수있는방법은없는것일까.이는선천적인본성과후천적인노력중어느것을더중요시해야하느냐에대한유전학의오래된주제와연결된다.책에서이러한내용을집중적으로살펴보는것도매우흥미롭다.대규모의쌍둥이사례를분석한한연구에서는일란성쌍둥이가다른환경에서자라더라도비슷한지능을갖는지파악한다.인간의지능을결정하는유전자를찾는연구도소개된다.

본성과양육의논쟁은단지아이들성적을판단하는것에그치는문제가아니다.저자는본성을강조했던우생학자들의시도가결국나치의인종학살이라는끔찍한만행으로이어졌고,구소련과학자리센코는본성을훈련으로개조할수있다는생각에수백만명의소련국민들이굶어죽게만들었다고지적한다.유전학의양극단에서벌어질수있는일을통해과학의윤리적인측면까지생각해볼수있다.

그밖에도유전학을둘러싼흥미로운이야기가가득하다.팬데믹기간동안중요한검사였던PCR의DNA조각을증폭하는기술이어떻게탄생했는지,서래마을영아살해사건해결의실마리가된유DNA지문법,유전자의결함을근본부터치료하는유전자치료기술,불로장생의비밀이숨겨져있는텔로미어등,이미우리곁에있는기술부터앞으로가더기대되는유전자기술의원리와이론까지재미있는삽화와함께살펴볼수있다.