웃음이 닮았다 (과학적이고 정치적인 유전학 연대기 | 양장본 Hardcover)

칼 짐머

Carl Zimmer

과학 저술가이자 칼럼니스트, 저널리스트. 《디스커버》에서 과학 저널리스트로 활동을 시작했고 현재 예일 대학교에서 분자 생물 물리학 및 생화학 겸임 교수로 재직하며 기고 및 저술 활동을 이어 가고 있다. 탁월한 과학 저술가로 평가받는 짐머는 1994년에 모든 과학 분야에서 뛰어난 저술 능력을 보인 젊은 과학 작가에게 주는 에버트 클라크/세스 페인 상(Evert Clark/Seth Payne Award), 미국 과학 진흥 협회에서 과학, 공학 및 수학 분야에서 뛰어난 보도를 하는 저널리스트에게 주는 과학 저널리즘 상(Science Journalism Award)을 세 차례 받았고(2004, 2009, 2012년), 2007년에는 과학 저술가로서 최고 영예인 내셔널 아카데미 과학 커뮤니케이션 상(Science Communication Award), 2016년에는 진화학, 생물학, 교육 및 일상에서 과학 대중화에 기여해 온 개인에게 수여하는 스티븐 제이 굴드 상(Stephen Jay Gould Prize)을 수상했다. 2017년에는 미국 온라인 뉴스 협회에서 주관하는 온라인 저널리즘 어워드(Online Journalism Awards) 해설 보도 부문을 수상했으며, 2019년에는 전미 과학 작가 협회에서 수여하는 사회 저널리즘 과학 상(Science in Society Journalism Awards)을 수상했다. 또한 2021년 코로나19 팬데믹 사태 심층 보도로 퓰리처 상 공공 서비스 부문을 수상한 《뉴욕 타임스》 탐사 보도팀 일원으로 활약했다. 《뉴욕 타임스》, 《사이언티픽 아메리칸》, 《디스 커버》, 《타임》, 《사이언스》, 《내셔널 지오그래픽》 등에 수많은 과학 관련 글을 기고해 왔고, 그중 일부는 『미국 최고의 과학 저술』 같은 과학 에세이집에 실리기도 했다. 2004년부터 《뉴욕 타임스》의 주간 과학 칼럼 코너 「매터(Matter)」를 연재하고 있다. 저서로 『바이러스 행성』, 『기생충 제국』, 『영혼의 해부』, 『마이크로코즘』, 『진화』, 『생명의 경계』 등이 있다.

프롤로그 9
1부 뺨을 톡 건드렸을 때 / 1장 그 하찮고 작은 물질 23 / 2장 시간 여행 47 / 3장 이 집단은 그들에서 끝나야 한다 97 / 4장 잘했어, 아가 149
2부 잡힐 듯 잡히지 않는 DNA / 5장 어느 날 저녁의 몽상 189 / 6장 잠자는 가지들 215 / 7장 피검자 ‘Z’ 249 / 8장 잡종 293 / 9장 완벽한 9척 장신 341 / 10장 에드와 프레드 387
3부 내면의 가계도 / 11장 만물은 알로부터 433 / 12장 마녀 빗자루 467 / 13장 키메라 497
4부 유전의 별난 경로들 / 14장 이상한 나라의 칼 541 / 15장 꽃피는 괴물 563 / 16장 학습 능력 있는 유인원 593
5부 태양의 불수레 / 17장 그 도전은 숭고했노라 641 / 18장 고아로 잉태된 693 / 19장 지구의 상속자들 729
용어 해설 761 / 후주 765 / 참고 문헌 785 / 감사의 글 859 / 찾아보기 863

다윈과 멘델에서 CRISPR가 바꿀 미래까지
최고의 과학 저널리스트가 쓴 최고의 유전학사 - 《뉴욕 타임스》

아버지는 병하고는 그토록 거리가 멀었던 분인데, 나에게도 남겨 준 그 하찮고 작은 물질이 어떻게 그렇게 깊은 영향을 미칠 수 있었을까? 이 속성은 그동안 어디에 둥지를 틀고 있었을까?- 미셸 드 몽테뉴

1700년대 전에는 유전(heredity)이라는 말이 오늘날 우리가 사용하는 것과 같은 의미로 사용되지 않았다. 이 단어가 유래한 라틴 어 ‘hereditas(헤레디타스)’는 생물학적으로 어버이의 유전자가 자손에게 전달되는 것을 의미하는 대신 상속자 신분을 뜻하는 법률 용어로 쓰였는데, 1세기 로마의 법학자 가이우스는 “우리가 어떤 사람의 상속자가 되면 그 사람의 재산이 우리에게 넘어온다.”라고 쓴 바 있다. 과학적 탐구 대상으로서 유전은 근대의 개념이며, 1800년대에 이르러서야 구체성을 띠기 시작했다.
유전이라는 개념을 과학적 물음으로 바꾸는 데 이바지한 찰스 다윈은 답을 찾기 위해 최선을 다했으나 실패했다. “인류는 거대한 규모로 한 가지 실험을 시도해 온 것이라고 말할 수 있다. 이것은 자연이 그 유구한 세월을 끊임없이 이행해 온 실험이기도 하다.” 1900년대 초에 이르러 마침내 유전학의 탄생이 하나의 답을 제시하는 듯했다. 사람들은 유전에 대한 기존의 개념과 가치를 유전자라는 언어로 해석해 냈다. 유전자 연구 기술이 빠르게 발전하고 비용이 저렴해지면서 사람들이 DNA 검사를 어렵지 않게 받아들였고, 잃어버린 부모나 먼 조상 찾기에서 인종 확인 등을 사유로 유전자 검사를 신청하기 시작했다. 유전자는 우리의 조상이 우리에게 선사한 축복이자 저주가 되었다.
우리는 유전을 부모가 자녀에게 전달하는 유전자만으로 정의한다. 하지만 유전은 우리 안에서 계속해서 진행된다. 하나의 세포가 우리 몸 전체를 구성하는 수조 개 세포의 가계도를 만들어 내니 말이다. 우리는 유전이라는 어휘를 우리의 필요나 두려움이 반영된 정의가 아닌 유전의 본래 특성에 더 가까이 다가가 더 광범위하게 재정의해야 한다.

시대와 문화, 개인사와 정치,
윤리와 과학을 넘나드는 유전학 연대기

나의 시대가 올 것이네. - 그레고르 요한 멘델

“지금 내가 그러듯이, 너 또한 늙고 병들었을 때 왕위를 흔쾌히 넘길 수 있도록 전능하신 신께서 너를 아들로 축복하시기를 바라노라.” 「1장 그 하찮고 작은 물질」은 신성 로마 제국 황제 카를 5세가 1555년 왕좌를 아들 펠리페(펠리페 2세)에게 넘기는 장면으로 시작된다. 이 왕조는 ‘합스부르크 턱’을 비롯한 여러 질환을 겪은 동시에 갈수록 유산과 영아 사망 빈도가 증가했다. 왕가의 혈통을 보존하기 위한 혼인 전통은 가문 내에 병을 유발하는 돌연변이 수를 늘릴 뿐이었으나 당시에는 유전병을 인식하지 못하고 신의 형벌로 생각하곤 했다. 과학 혁명이 이루어지기까지 몇십 년을 더 기다려야 하는 상황이었고, 유전 자체가 과학적 문제로 받아들여지기까지는 두 세기 이상이 남아 있었다.
저자는 「2장 시간 여행」에서 수천 년 동안 인류가 유전의 수수께끼를 캐내 온 현장으로, 유전의 기적을 최대한 이용해 온 동식물 육종가들에게로 독자를 이끈다. 다윈의 제자 휘호 마리 더 프리스는 신생아 단계의 유전학을 다음 단계로 이행하고자 “선천적으로 주어진 기질적 생명력과 후천적으로 습득된 행동 방식의 총합인 유전” 현상을 이해하기 위해 수십 년을 바친 ‘원예의 마법사’ 루서 버뱅크가 알아낸 지식을 배우고자 했다. 다윈이 눈에 보이지 않는 제뮬을 구상했다면 프랜시스 골턴은 잉글랜드 상류층이 가장 높이 평가하는 형질에서 유전의 근거를 찾고자 했다. 프리드리히 레오폴트 아우구스트 바이스만은 다윈의 범생설을 뒤집는 생식질 가설로 유전에 대한 사고의 틀을 바꾸어 놓았고 더 프리스는 돌연변이 이론을 내놓는다. 완두콩을 심은 수도원 정원에서 멘델이 발견한 패턴이 동물에서도 일치한다는 것을 증명한 윌리엄 베이트슨은 1904년 이 학문을 유전학(genetics)이라고 명명한다. “유전이라는 문제 전체가 완전한 혁명을 거쳤다.”
멘델의 연구가 사람에게 적용되어 비극으로 이어지며, 여러 세대에 걸친 유전 이론에 영향을 미친 사례가 있었다. 저자는 「3장 이 집단은 그들에서 끝나야 한다」에서 바인랜드 훈련 학교에 직접 찾아가 그 흔적을 되짚는다. 이상적인 도시로 구상된 바인랜드는 1883년 골턴이 “품종을 개선하는 과학을 표현하는 짧은 단어”가 필요해 만들어 낸 용어, 우생학(eugenics)의 또다른 실험장이 되었다. 훈련 교사 헨리 고다드가 바인랜드의 학생을 가명으로 등장시켜 쓴 『칼리카크 가족』에서 유전적으로 우월한 집단과 열등한 집단이 따로 있다는 주장을 위해 왜곡한 가족사는 유명세만큼이나 학문적으로, 사회적으로 큰 비난을 받게 된다.
「4장 잘했어, 아가」는 바인랜드 훈련 학교에서 지낸 다른 학생의 이야기다. “‘집안 내력’이라는 케케묵은 낙인이 너무나 많은 경우에 부당하게 사용되고 있다.” 지적 장애의 정의도 명확하지 않았고 남부끄러운 일로 치부되던 1950년대에 펄 벅이 『자라지 않는 아이』에서 딸에 대해 쓴 솔직한 이야기는 충격 그 자체였고, 노벨 문학상 수상 작가의 이야기였기에 더욱더 그러했다. 더구나 책이 나오고 한참 뒤에야 병명도 모르고 있던 유전병이 원인이었음이 밝혀지는 것이다.

뿌리 찾기, DNA 계보 읽기

왕이 권한을 세습하는 전통이 어리석다는 강력한 증거는, 자연이 그 오류를 입증한다는 것이다.- 토머스 페인

「5장 어느 날 저녁의 몽상」은 DNA의 비밀에 좀 더 다가서는 과정을 그린다. 뉴턴의 운동 법칙과 달리 멘델의 ‘법칙’은 그 경계가 훨씬 좁아서 생명이 존재하는 곳에만 해당한다. 단세포 미생물의 형태로 생명체가 처음 등장했던 약 40억 년 전에도 멘델의 법칙은 아직 존재할 수 없었기에 지구야말로 자연 선택과 요행의 결합으로 온갖 다양한 생명체가 발생하는, 진정한 유전의 본산이다. 과학자들이 미생물을 더 세밀하게 관찰하자 더 이상한 유전 방법이 발견되었다. 2000년대 초에 세균이 바이러스에 저항해 싸우는 방식을 연구하던 과학자들 덕분에 특히 기이한 미생물 유전 유형 하나가 드러났고, 크리스퍼 덕분에 과학자들이 멘델의 유전 법칙 말고도 또 다른 유전 경로가 있다는 사실을 알아낼 수 있었다.
“나는 평생 내 안에서 무엇인가 빠져 있다고 느끼면서 살아왔습니다. 현재의 내가 그냥 여기에서 시작된 것이 아니었습니다. 그 증거를 손에 쥔다는 것 자체가 강렬한 경험입니다.” 「뿌리」의 출연 배우 레바 버턴이 말했듯 자신의 뿌리를 찾아가는 여정은 큰 의미를 지녔음이 분명하다. 저자는 「6장 잠자는 가지들」에서 집안의 가계도를 분석해 조상들, 후손들을 추적하기 시작한다. 출생 증명서는 부모가 자식에게 유전자를 물려주었음을 증명한다. 하지만 아기가 뒤바뀌거나 도둑맞는 일이 실제로 일어날 수 있으며, 공문서 기록이 소실될 수도 있다. 생물학적 관계를 틀림없이 보장해 주는 유일한 증거는 우리가 세포 안에 물려받은 것뿐이다.
저자는 「7장 피검자 ‘Z’」에서 직접 피검자 ‘z’가 되어 유전체를 제공하고 유전체 염기 서열 분석을 받기로 한다. 나이지리아 인 자원자와 중국인 자원자의 결과와 비교했을 때 자신을 포함해 세 사람의 유전자 변이가 차이점보다는 공통점이 훨씬 더 많음을 알게 된다. 약 30만 년 전 아프리카에서 작은 사람족 무리가 호모 사피엔스로 진화해 아프리카 대륙 전역으로 퍼져 나가다가 전 세계로 퍼지는 과정에서 만들어진 유전체가 후손들에게 전달되었기 때문이다. 인종이라는 어휘에 처음으로 현대적 의미가 부여된 시기는 에스파냐 합스부르크가의 통치기였고, 1967년에 미국에서 인종 순결법 소송이 벌어질 무렵에는 많은 과학자가 이미 인종, 정확히 말해 20세기 초 미국 생물학자들이 사용하던 의미의 인종이란 존재하지 않는다는 결론에 도달했다. 초파리 연구자 테오도시우스 도브잔스키의 말이다. “인종이란 어떤 유전자가 좀 더 많은지 혹은 적은지로 구분되는 인구 집단에 지나지 않는다.”
「8장 잡종」에서 강조하듯이 고대인의 DNA는 백인의 순수성 개념만 무너뜨린 것이 아니고 백인 이라는 이름 자체를 무너뜨렸다. 사람과 가깝지만 사람이 아닌 멸종한 종의 화석에서 DNA를 발견한 고유전학자 스반테 페보는 이제껏 존재한 적이 없는 과학적 여정을 떠난다. 데니소바 인의 가장 가까운 친척은 현생 인류가 아니라 네안데르탈 인이었으며, 데니소바 인도 네안데르탈 인과 마찬가지로 현생 인류에게 유전자 표지를 남긴 것이다. 저자의 유전체에서도 데니소바 인 DNA가 나왔다.
저자는 이 책을 위해 인류의 기원을 추적할 뿐만 아니라 과학의 최전선에서 활약해 온 수많은 전문가들을 직접 면담하고 있다. 「9장 완벽한 9척 장신」에서는 소아 내분비 전문의로 당뇨병 유전자 변이를 연구하다 키의 유전에 관해 20년 가까이 연구해 온 호르몬 전문가 조엘 허시혼을 만난다. 허시혼이 발표한 전장 유전체 관련 분석은 유전학자 조너선 프리처드의 키 유전자 연구로 이어졌다. 키가 프리처드의 생각처럼 전유전자 형질이라면, 유전자의 돌연변이가 키와는 직접적인 관계가 전혀 없는 유전자를 수정하더라도 키와 직접 연관된 유전자들의 연결망에 영향을 미칠 수 있다. 키가 어떻게 유전되는지 탐구하는 범위를 유전체 전체로 확장해야 할지도 모른다.
「10장 에드와 프레드」는 헤어져 자란 쌍둥이 형제, 에드와 프레드의 비교 연구를 다루고 있다. 일찍이 키와 지능은 골턴의 연구에서 쌍둥이 지침으로 자리 잡은 바 있다. 유전학이 성숙에 도달하며 의미 있는 지능 연구 방법이 나왔고, 프랭크 프리먼 등 시카고 연구진은 에드와 프레드의 지능이 높은 유사도를 보인 것은 사실이지만, 다음과 같은 결론을 내리기도 했다. “유전이 할 수 있는 일은 환경도 할 수 있다.” 지능에 관여하는 유전자를 캐내는 것이 과학자들에게 힘겨운 일이라면 환경의 영향을 규명하기는 한층 더 어렵다. 환경의 영향이 이렇게 복잡한 한 가지 이유는, 지능 역시 키와 마찬가지로 발달하는 형질이기 때문이다.

유전자와 진