DNA를둘러싼거의모든과학이야기
“너와난DNA부터달라”또는“이래서DNA가중요하지”등등우리는생활속에서DNA라는말을꽤자주사용하고접한다.그런데막상DNA가무엇인지설명하려면쉽지않다.DNA는디옥시리보핵산(DeoxyriboNucleicAcid)의약어로,일상속그용어의쓰임새에서짐작할수있듯이모든생물체의기본유전물질이다.
DNA는1869년스위스의프리드리히미셔가처음발견했고,1944년오즈월드에이버리의형질전환실험을통해유전물질임이확인되었다.그리고DNA의이중나선구조는로잘린드프랭클린의DNAX선회절사진을증거삼아제임스왓슨과프랜시스크릭이1953년〈네이처〉에수록한논문을통해밝혀졌다.이제DNA의이중나선구조는유전물질의상징과도같이알려져서DNA에대해잘모르는일반인에게도아주친숙한이미지가되었다.
이책은DNA의발견과정부터시작해DNA에대한화학적설명,나아가DNA가하는일과DNA관련기술의이모저모를차근차근설명한다.그리고분자생물학에서뻗어나온유전공학과분자의학,생명을(재)창조한다는아이디어까지나아가는합성생물학의영역까지두루살펴본다.생명의비밀을담은DNA와관련한거의모든과학지식과정보를담았다.
생명의비밀을담은DNA,인류의미래를품은DNA
집에서아주간단한방법으로DNA를추출하는방법을알려주면서시작하는1장“DNA란무엇인가”에서는DNA를처음발견한프리드리히미셔의실험부터DNA의이중나선구조발견에얽힌이야기까지DNA에대한기본정보를제공한다.2장“DNA,자세히들여다보기”에서는DNA의명칭부터‘화학적으로’설명한다.DNA,즉디옥시리보핵산에서‘디옥시리보’는‘산소원자가하나빠진리보스라는당이있다’라는의미고,‘핵산’은‘핵에서발견되는약산성물질’이라는의미다.이런식으로화학을잘모르는이들도이해하기쉽게설명해나간다.
3장“DNA가하는일”에서는복제,전사,번역에대해설명한다.‘복제’는DNA를복사하는과정이고,‘전사’는DNA의정보가mRNA(messengerRNA)로옮겨지는과정이다.‘번역’은mRNA의서열이단백질을구성하는아미노산의서열로옮겨지는과정이다.4장“돌연변이는오류일까?”에서는DNA염기하나가바뀌어발생하는점돌연변이와그외다양한돌연변이현상을설명한다.
5장“DNA기술의이모저모”에서는코로나19상황에서익숙해진PCR(중합효소연쇄반응)부터크리스퍼유전자가위기술까지DNA관련과학기술의기본원리와가능성을설명한다.6장“DNA수사대”에서는신원을확인하고범죄인을밝히는등DNA분석을통해알아낼수있는것들에대해이야기한다.7장“기대혹은우려,유전공학”에서는의약품이나사람에게유용한형질을갖는생물체를생산하는유전공학의여러사례를살펴본다.8장“가능성과윤리적문제사이에서,분자의학”에서는태아의유전질환을조기에발견하고질병을일으키는돌연변이를교정하는데재조합DNA기술과유전가가위기술을사용하는문제를다룬다.
9장“사람의DNA는특별할까?”에서는사람의전체게놈의염기서열을밝히는‘인간게놈프로젝트’의과정과인간게놈프로젝트의연구결과가어떻게다양한학문분야에적용되는지설명한다.10장“모든것은DNA에서시작된다”에서는영화〈쥬라기공원〉의예를들어DNA를처음부터다시만들거나새롭게합성하는것이가능해진현실을이야기한다.재조합DNA기술과유전자가위라는정밀한도구로유전자,대사경로,전체게놈의합성또는구성에중점을두는합성생물학이라는새로운분야와관련된사안을다룬다.
책중간중간에있는“생각의확장”에서는여러과학사실및현안과관련한정보와논쟁사안을제시한다.이를통해함께이야기나누며생각을확장하도록유도했다.
책속에서
DNA분자가물리적으로어떻게생겼는지이해하기위해어린이소방차장난감에서플라스틱사다리를활용해볼까요?플라스틱사다리를물에서천천히가열해플라스틱이휘어질정도가될때까지기다립니다.이제뜨거운물에서사다리를꺼내양손으로양쪽끝을잡고열줄길이마다한바퀴를회전하도록조심스럽게비틀어봅니다.그대로식히면이중나선이됩니다.-36-37쪽
우리의핵DNA는무작위로부모에게서각각물려받은것이지만미토콘드리아DNA는모계를통해서만고스란히전달됩니다.나의미토콘드리아DNA와어머니의미토콘드리아DNA의차이는매우미미하며,혹시차이가난다면평생축적된무작위돌연변이에서비롯된것이라고할수있어요.건강에해로운수준의방사선에노출되지않는한거의동일하죠.어머니에게서받은최고의선물이라고할수있습니다.-48쪽
돌연변이는DNA의복제과정에서발생한오류입니다.대개돌연변이는단백질의구조와기능에거의영향을미치지않는방식으로일어나지만,특별한경우에는큰영향을미치거나생물체의경우유전질환을유발할수있어요.우리는돌연변이를보통부정적으로이야기하지만,만약공통조상(종분화이전의생물집단을가리키는진화생물학용어)에서돌연변이가나타나지않았다면지금과같은다양한생물체는만들어질수없었을거예요.-65쪽
범죄현장에서수집한DNA증거는사건을해결하려는수사관에게강력한단서를제공할수있습니다.DNA는머리카락,혈액,타액,피부세포등다양한물품에서발견되죠.법의학자는범죄현장에서채취한DNA를용의자나알려진범죄자로부터채취한DNA샘플과비교해현장에누가있었는지파악하고범죄와연관시킬수있습니다.-115쪽
DNA가돌연변이하면여러유전질환을발생시킬수있습니다.그러나DNA기술을활용한의학유전학의발달로좀더효율적으로조기에유전질환을발견하게되었지요.염색체이상의구분,대립유전자의돌연변이조사,이돌연변이로인한산물분석등으로가능한한조기에질병을검출하기위해노력하고있습니다.
또질병을일으키는이돌연변이를교정하기위해재조합DNA기술과유전자가위기술을사용하는유전자치료가체세포와생식세포를대상으로이루어지고있어요.이유전자치료는많은가능성과함께윤리적문제또한내포하고있습니다.-153쪽
인간게놈프로젝트이후게놈시퀀싱에사용되는기술은최근몇년동안급속도로발전하여완전한게놈을더빠르고저렴하게시퀀싱할수있게되었습니다.2003년에완료된인간게놈프로젝트는최초의완전한사람게놈을시퀀싱하는데10년이넘게걸렸고수십억달러의비용이들었습니다.하지만오늘날에는기술의발전으로훨씬저렴한비용으로단몇시간또는며칠만에사람게놈을시퀀싱할수있게되었죠.-176쪽
과학자들은실험실에서모든종에존재하는기존유전자의정확한사본을다시만들수있습니다.그러나기존유전자를변경하려면새로운‘부분’을합성한다음서로연결해야합니다.이를위해과학자들은특정DNA염기서열에따라정확한순서로A,T,G,C의염기서열을합성합니다.또변화가크지않은경우게놈내에서유전자편집기술을사용해이작업을수행할수도있어요.
지금은박테리아와바이러스같은작은생물체의게놈전체를합성하는것이가능해졌습니다.과학자들은50-100염기길이의작은DNA조각으로시작하여올바른순서로서로연결해서더큰조각을만든다음이큰조각들을연결해더큰조각을만듭니다.결국실험실에서온전하고완전한게놈전체를구축할수있습니다.-201쪽
