매우 작은 세계에서 발견한 뜻밖의 생물학

생명과학의 최전선에서 풀어가는 삶과 죽음의 비밀

이준호 지음

21세기북스 2024년 01월 11일 출간 종이책 : 2023년 12월 18일 출간

작품소개

책소개

대한민국 최고의 명품 강의를 책으로 만난다! 현직 서울대 교수진의 강의를 엄선한 ‘서가명강(서울대 가지 않아도 들을 수 있는 명강의)’ 시리즈의 서른다섯 번째 책이 출간됐다. 역사, 철학, 과학, 의학, 예술 등 각 분야 최고의 서울대 교수진들의 명강의를 책으로 옮긴 서가명강 시리즈는 독자들에게 지식의 확장과 배움의 기쁨을 선사하고 있다.
JTBC〈차이나는 클래스〉에서 ‘세상에서 제일 예쁜 벌레 이야기’로 유전학의 오늘날과 미래를 제시해 화제가 되었던 서울대 생명과학부 이준호 교수가 쓴 첫 번째 단독 저서 『매우 작은 세계에서 발견한 뜻밖의 생물학』이 출간되었다. 이 책은 지구 생명체의 기원에서부터 진화, 유전, 노화 그리고 마침내 죽음에 이르는 생명현상의 법칙을 생물학과 친숙하지 않은 사람이라도 쉽게 이해할 수 있도록 흥미로운 연구 사례들을 통해 친절히 안내한다.
이 책의 저자인 생명과학자 이준호 교수는 1989년 캘리포니아공과대학에서 박사 과정 당시 운명적으로 ‘예쁜꼬마선충’을 만났다. 이후 인간과 유전정보가 40% 이상 일치하는 최적의 모델생물인 예쁜꼬마선충을 무려 30년간 연구하며 세계 최초로 세포노화시계를 되돌리는 DNA 부위를 발견하는 등 인간의 노화 영역에서 눈부신 쾌거를 이루었다. 저자는 코로나 팬데믹을 극복하게 한 mRNA 백신 개발도 생명과학의 연구 덕분에 가능했다고 지적하면서 “생명과학은 우리의 일상에서 뗄 수 없는 관계이며, 앞으로 인류가 맞닥뜨릴 수많은 역경의 중심에 있을 것”이라고 힘주어 말한다. 또 이 책을 통해 그 여정에 더 많은 사람이 함께하기를 권한다.

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목차

이 책을 읽기 전에 학문의 분류
주요 키워드
들어가는 글 세상의 해상도를 높이는 생물학의 발견들

1부 생물학 세계로의 초대
호기심과 상상력을 자극하는 생명현상
생명의 비밀을 풀어줄 두 가지 질문
예쁜꼬마선충의 춤에서 발견한 경이로운 세계
생명현상을 증명하고 응용하다
모든 생명현상에는 이유가 있다
Q/A 묻고 답하기

2부 세상에서 가장 작지만 위대한 발견
매력적인 모델생물의 세 가지 조건
노벨상을 받은 예쁜꼬마선충
생물학의 역사를 새로 쓴 초파리
유전자 적중으로 새롭게 태어난 생쥐
Q/A 묻고 답하기

3부 이토록 경이로운 생명현상의 법칙
모든 생명은 하나의 세포에서 시작된다
유전자는 차별적이다
발생에 필요한 유전자를 찾아라
죽음은 프로그램화되어 있다
인간은 노화를 극복할 수 있는가
Q/A 묻고 답하기

4부 다시 진화로 수렴하는 생명의 신비
종 다양성은 어떻게 만들어지는가
진화, 유전과 변이라는 엔진을 달다
새로운 형질은 어떻게 탄생하는가
가시고기는 진화의 비밀을 알고 있다
종 다양성, 그 기원을 찾아서
Q/A 묻고 답하기

나가는 글 우리 안에는 과학자의 유전자가 있다
참고문헌

책 속으로

지구는 참 아름다운 행성이며, 그 아름다움은 생명의 존재로부터 나온다. 특히 지구별의 건강한 생태계를 유지할 수 있도록 해주는 것이 생명 다양성이다. (중략) 기후 변화 등 지구 생태계 변화가 21세기에 더욱 심각해지고 있다. 이런 변화가 전적으로 인간의 탓이라고 할 수는 없지만, 책임이 전혀 없다고도 할 수 없다. 그만큼 생명 다양성에 대한 연구와 지식이 앞으로 지구를 구해줄 신의 한 수가 되지 말라는 법도 없을 것이다.
【들어가는 글 | 세상의 해상도를 높이는 생물학의 발견들 : 12-13쪽】

‘생명과학을 연구한다’는 것은 무엇일까? 그것은 생명현상과 관련해 아무도 물어보지 않은 질문 혹은 지금까지도 전혀 답을 알 수 없는 질문에 도전하는 것이다. 그 누구도 물은 적 없는 새로운 질문을 찾는 것은 결코 쉬운 일이 아니다. 그럼에도 작은 호기심, 작은 질문을 무심코 넘기지 않는다면 새로운 질문을 찾아낼 수 있다. 호기심을 자극할 수 있는 생명현상이 있다면, 거기서 작은 질문을 찾아낼 수 있다면 그것 모두가 생명과학의 대상이다.
【1부 | 생물학 세계로의 초대 : 21쪽】

다시 말해 모델생물이 연구에 활용되는 것은 생명의 보편성 때문이다. 그리고 보편성의 가장 기본은 지구상에 있는 모든 생물종들이 똑같은 알파벳을 쓴다는 사실이다. 여기서 알파벳은 언어가 아니라 유전정보를 말한다. 유전정보 암호는 네 가지 염기의 순열로 이루어져 있다. 바이러스부터 인간에 이르기까지 약간의 예외가 있긴 하지만 모든 생명체가 거의 항상 동일한 알파벳을 쓴다. 따라서 인간에 대한 이해를 궁극의 목표로 할 때 모델생물 연구는 아주 좋은 수단이 된다.
【2부 | 세상에서 가장 작지만 위대한 발견 : 65-66쪽】

동물이 태어날 때, 엄밀히 이야기하자면 생명이 시작될 때를 생각해보자. 모든 동물은 단 하나의 세포에서 시작된다. 사실 다섯 개의 세포가 모여서 하나의 개체를 이룬다고 해도 크게 이상하지 않을 수 있다. 하지만 실제 지구상에서 진화한 동물은 모두 정자와 난자가 만나서 하나의 세포를 만들고, 그 세포, 즉 수정란에서 모든 것이 만들어지는 과정을 거친다. 여기서 가장 근원적인 질문이 등장한다. (중략) ‘어떻게 단 하나의 세포에서 이렇게 다양한 세포를 가진 복잡한 개체가 만들어질 수 있을까?’ 이 근원적인 질문이 생명과학에서 아주 중요한 분야를 만들어냈다. 다름 아닌 ‘발생학’이다.
【3부 | 이토록 경이로운 생명현상의 법칙 : 111-112쪽】

우리는 언제나 지구가 아름답다고 이야기한다. 그때 아름답다고 말하는 대상은 지구의 기후가 아니라 그 안에서 살아가는 다양한 생명들이다. 한두 가지 생명이 아름다운 것이 아니라 무수히 많은 다양한 생명이 서로 조화를 이루고 있기에 아름답다. 어쩌면 진화의 과정 속에서 다양성이 확보되었기에 지구가 아름다운 것인지도 모른다.
【4부 | 다시 진화로 수렴하는 생명의 신비 : 157쪽】

생물학을 전공하기 위해서는 ‘어떤 소양을 갖추어야 하는가’라는 질문도 많이 받는다. 감히 답하건대, 생물학은 호기심에서 출발하고 끈기로 완성하는 학문이다. 호기심을 갖지 않으면 어려운 실험을 반복하고 실패를 거듭 겪으면서 끈기를 발휘할 동인을 찾기 힘들다. 호기심이 있어야 새로운 궁금증이 과학적 질문으로 발전할 수 있다. (중략) 수많은 장애물을 넘고 실패를 견디면서 조금씩 전진하다 보면 전혀 새로운 경지를 만나게 되는데, 그 동력은 바로 지치지 않는 끈기다.
【나가는 글 | 우리 안에는 과학자의 유전자가 있다 : 195-196쪽】

출판사 서평

호기심에서 출발한 끈기로 완성하는 생물학,
우리 안에는 과학자의 DNA가 있다!

이준호 교수는 “생물학은 호기심에서 출발해 끈기로 완성하는 학문이다”라고 말하면서 이 두 가지만 있다면 누구라도 생명과학자의 자질을 타고난 것이라고 확언한다. 호기심이 있어야 새로운 궁금증이 과학적 질문으로 발전할 수 있으며, 어려운 실험과 거듭되는 실패에도 결코 포기하지 않는 끈기 역시 호기심에서 비롯되기 때문이다. 이 책에서 언급되는 2023년 노벨 생리의학상을 수상한 드루 와이스먼(Drew Weissman)과 커털린 커리코(Katalin Kariko)의 경우도 마찬가지다. mRNA 백신의 핵심 기술을 개발해 코로나-19 팬데믹에서 인류를 해방시킨 위대한 업적을 세웠지만 처음부터 세상이 이 연구를 주목하지는 않았다. 실제로 커털린 커리코는 효용 가치가 없다고 여겨지던 mRNA 기초 연구를 장기간에 걸쳐 수행하느라 교수로 임명되지도 못했으며 오히려 비정규직 연구원으로 강등되기도 했다.
저자는 생명과학을 연구한다는 것은 생명현상과 관련해 아무도 묻지 않았던 질문 혹은 지금까지 전혀 해답을 찾지 못한 물음에 대한 도전이라고 이 책에서 정의한다. 그러면서 그 시작이 작은 호기심이라도 가벼이 넘기지 않고 질문으로 연결하는 태도에서 비롯된다고 말한다. 이제 우리 안에 내재된 과학자의 유전자를 확인했다면 생명현상의 비밀을 파헤치기 위한 그다음 단계는 무엇일까?

세상의 해상도를 높여주는
생물학의 위대한 발견이 펼쳐진다!

지구의 모든 생명이 갖는 보편적인 진실을 찾으려면 무엇을 물어야 할까? 이에 대한 답을 구하는 생물학의 핵심 질문 두 가지가 있다. 바로 “어떻게(how)” 그리고 “왜(why)”이다. 그래서 이 책의 1부는 ‘생명현상은 어떻게 일어나는가’, ‘생명현상은 왜 일어나는가’라는 두 가지 질문을 중심으로 생명현상을 증명하고 응용하는 방법을 안내한다. 저자는 이 과정을 선명하게 보여주기 위해 새로운 형질의 검은색 후추나방 발견 사례, 예쁜꼬마선충의 닉테이션 행동, 가시를 없애버린 호수 가시고기 등의 이야기로 흥미롭게 풀어낸다.
2부 ‘세상에서 가장 작지만 위대한 발견’에서는 인간의 생명현상을 이해하기 위해 도입한 다양한 모델생물의 활약이 펼쳐진다. 생물학의 역사를 새로 쓴 최고의 모델생물 초파리, 세 차례나 노벨상을 수상한 예쁜꼬마선충, 유전자 가위기술(유적자 적중기술)로 마침내 유전학 연구의 중심에 서게 된 생쥐에 이르기까지 생물학의 발전 과정을 함께한 모델생물들의 위대한 업적을 낱낱이 살펴볼 수 있다. 우리와 외견이 완전히 다르게 보이는 작은 생물에서도 생명현상의 진리를 찾을 수 있는 것이다.
이어지는 3부에서는 지구별 생명체의 탄생과 죽음 사이에서 일어나는 경이로운 생명현상의 법칙을 들려준다. 단 하나의 수정란에서 수조 개 세포의 복잡한 개체가 되는 ‘발생’의 신비에서부터 생명 다양성의 핵심인 돌연변이가 일으키는 ‘진화’, 동일한 유전자로 다양한 기관을 만들기 위해 차별주의를 선택한 ‘유전’ 현상, 늙은 생쥐를 젊은 생쥐로 되돌린 ‘노화’에 관한 마법 같은 발견 ‘야마나카 팩터’, 마지막으로 모든 생명이 결코 피할 수 없는 세포사멸 과정인 ‘죽음’까지 장엄한 생명현상의 비밀을 압축적으로 파헤쳐 드러낸다.
책을 마무리하는 4부는 우리가 살고 있는 지구가 이토록 아름다운 이유를 종 다양성과 진화의 관점에서 구체적으로 들려준다. 특히 돌연변이라는 ‘실수’가 진화의 동력으로 작용하는 과정을 살펴보면 “아무런 의미 없이 일어나는 생명현상은 없다”라는 책 서두에서 언급되는 저자의 메시지가 더 선명히 다가오면서 우리가 살고 있는 세상에 대한 이해가 한층 더 깊어진다.

이토록 재미있는 생물학이라니!
결국은 생물학이 인간을 구원할 것이다

이 책은 생물학을 A에서 Z까지 하나도 빼놓지 않고 설명하는 생물학 개론서가 아니다. 매우 넓고도 깊은 방대한 생명과학 연구에서 꼭 알아야 할 핵심 주제들을 중심으로 생물학이 굉장히 흥미롭다는 것을, 심지어 미치도록 재미있는 학문이라는 사실을 독자들이 느끼고 깨달을 수 있도록 도우려는 명확한 목표 아래 쓰였다. 어떤 이는 ‘코로나 백신을 과학자들이 독점 개발한 것처럼 생명과학은 전문가의 영역으로 보이는데, 보통 사람이 관심을 가질 필요가 있을까’라고 생각할지도 모른다. 하지만 앞으로 인류는 코로나-19 팬데믹과 같은 예견하지 못한 역경에 또다시 직면할 것이고, 그 해결의 중심에 생명과학이 있을 것임은 너무나 자명하다. 비록 생물학의 발견이 언제 어떻게 인간을 구원할지 예측하기 어려운 불확실성을 갖고 있다고 해도 더 많은 사람의 관심과 지지가 필요한 이유다.
그런 점에서 이 책 『매우 작은 세계에서 발견한 뜻밖의 생물학』은 지금도 묵묵히 전진하고 있는 생명과학의 오늘과 내일을 독자들이 함께 호흡할 수 있게 도와줄 것이다. 또한 인간이 늘 품고 살아가는 근원적인 질문, ‘우리는 어떻게 태어났고 왜 죽는가’에 대한 답을 생물학적 관점에서 톺아보게 해줄 것이다. 자 이제 우리 안 과학자의 유전자를 깨울 시간이다.

작가정보

저자(글) 이준호

‘탄생과 죽음의 신비를 해부하는 생명과학자’

지난 30년간 유전자가 인간과 절반 이상 비슷한 예쁜꼬마선충 연구를 통해 우리가 사는 지구별 생명체들의 발생과 유전, 진화 그리고 죽음의 비밀을 파헤쳐온 생물학자다. 서울대학교 미생물학과를 졸업하고 동 대학원에서 석사 학위를, 캘리포니아공과대학(Caltech) 생물학과에서 박사 학위를 받았다. 이후 캘리포니아대학교 버클리에서 박사후연구원, 연세대 생물학과 교수를 거쳐 현재는 서울대 생명과학부 교수로 학생들을 가르치고 있다. 서울대 유전공학연구소에서 연구팀을 이끌며 세계 최초로 세포노화시계를 되돌리는 특정 DNA 부위를 발견하기도 했다. 세계가 주목하는 연구 활동 외에도 대중강연을 통해 생물학 최신 이슈와 매력을 널리 알리기 위해 힘쓰고 있다.
유전과 진화, 노화를 비롯한 생명현상에서 연구 성과를 쌓은 저자는 생명에 대한 경외감이 생명과학이라는 미지의 영역으로 떠나는 출발선이라고 믿는다. 이 책은 생물학과 친숙하지 않은 사람이더라도 호기심을 갖고 자신만의 생물학 여행을 떠날 수 있도록 생명과학의 핵심 주제들을 이해하기 쉽게 흥미로운 연구를 통해 안내한다.
저서로는 한국을 대표하는 생명과학자로서 카오스재단에서 진행한 강연 내용을 책으로 엮은 『미래과학』(공저)이 있으며, JTBC 〈차이나는 클라스〉를 비롯한 방송 프로그램 등을 통해서도 대중과 과학을 긴밀하게 연결시켜주고 있다.