나와 똑같은 사람을 만들 수 있을까?

유윤한 지음 | 백두리 그림

초록서재 2024년 11월 27일 출간 국내도서 : 2021년 08월 30일 출간

작품소개

책소개

‘DNA’라는 단어가 흔하게 쓰이는 세상이 되었다. 최근에는 노래가사에도 등장하고, 다이어트나 화장품 광고에도 자주 사용된다. 드라마에서는 단골 소재이기도 하다. 그만큼 우리 삶과 밀접해졌다는 의미일 것이다.
유전자는 부모로부터 자식에게 전달되는 정보다. 이 정보의 절반은 엄마에게서, 나머지 절반은 아빠에게서 온다. 엄마와 아빠가 절반씩 나누어주는 유전정보가 잘 합쳐질 때 자식이 태어날 수 있다. 그래서 우리는 자라면서 점점 부모를 닮아가는 것이다.
《나와 똑같은 사람을 만들 수 있을까?》는 유전자의 개념에서부터 시작해, 유전자가위, 유전자복제 그리고 생명공학의 미래까지 알기 쉽게 정리한 책이다. 이와 함께 유전이라는 개념을 처음 발견한 멘델의 실험과 유전자 연구가 실생활에서 어떻게 활용되는지, 생명공학의 미래는 어떻게 될 것인지에 대한 이야기도 담겨 있다.

유전자의 발견에서 활용 그리고 생명공학의 미래까지
알기 쉽게 풀어낸 유전자 이야기
유전 현상에 처음 관심을 가졌던 사람은 19세기 수도사였던 멘델이었다. 그는 어떤 생물은 부모의 특징을 그대로 물려받는데, 다른 생물은 그렇지 않은 이유를 알고 싶어 했고 수도원 정원에서 완두콩으로 실험을 했다. 그는 잡종 1세대에서 보이지 않던 형질이 잡종 2세대에서 다시 나타나는 것을 관찰해 ‘분리의 법칙’을 발견했고, 두 쌍 이상의 대립형질은 서로 간섭하지 않고 독립적으로 유전한다는 ‘독립의 법칙’을 발견하기도 했다.
멘델의 실험결과에 세상은 관심을 보이지 않았지만 그는 최초로 유전자라는 개념을 정리하고, 기본적인 유전 법칙을 발견한 인물로, ‘유전학의 아버지’라고 불리고 있다.
그렇다면 우리가 흔히 쓰는 유전자와 DNA, 염색체는 다른 말일까? 같은 말일까?
세포의 핵 속에 염색체가 있고, 염색체 속에는 DNA가 있다. DNA는 가느다란 실처럼 핵 속에 떠다니다가 핵이 쪼개져 세포가 둘로 나뉠 때 마치 실이 실패에 감기듯 히스톤이라는 단백질 덩어리 주위를 똘똘 감으면서 X자 모양 실뭉치처럼 된다. 이때 DNA가 뭉쳐서 이루어진 X자 모양 덩어리를 염색체라고 부른다. 즉 염색체는 X자 모양으로 뭉친 DNA와 히스톤 덩어리인 것이다.
지구 상 모든 생명체의 유전정보는 DNA에 염기서열 형태로 저장되어 있다. 염기 A아데닌, T티민, G구아닌, C시토신이 어떤 순서로 배열되어 있는지에 따라 신체에 드러나는 유전형질은 완전히 달라진다. 사람의 DNA에 있는 30억 쌍 염기서열이 지닌 모든 의미를 완전히 알아내기 위해 과학자들은 오늘도 연구 중이다. 이것은 인간의 생명활동을 지배하는 프로그램이 어떻게 돌아가는지를 알아내는 일이기 때문이다.
유전자에 대한 연구는 생명복제, 줄기세포 치료, 유전자 교정치료와도 관련이 크다. 유전자 교정 기술은 병든 사람을 치료하고, 병에 걸릴 확률도 줄여주고, 식량산업을 발달시키는 등, 사람들의 삶을 크게 향상시킬 수도 있지만 반대로 인류를 위험에 빠트리게 만들 수도 있는 매우 위험한 양날의 칼이기도 하다.
과학자들이 유전자 연구로 생명체를 만들고 복제하는 것은 그리스 신화에 나온 판도라의 상자를 여는 일과도 같다. 너무나 많은 위험과 불행의 씨앗이 그 속에 들어 있기 때문이다. 하지만 그것들과 지혜롭게 맞서 싸운다면 인류는 새로운 차원의 문명을 이루게 될 것이다.

목차

01 유전자는 무엇일까? 11
유전자는 정보다 12 | 멘델의 실험 15 | 유전자의 관찰 23 | DNA의 구조 25 | 유전자, DNA, 염색체 32
궁금 쏙쏙 과학 사라진 왕실 후손을 찾아낸 DNA 40

02 유전자는 어떻게 생명체를 만들까? 45
우리 몸을 만드는 단백질 46 | 해결사 RNA 48 | 단백질을 만드는 공장 리보솜 51 | 세포분열 54
DNA를 퍼뜨리는 방법 58 | 유전자 폭발 64 | 생식세포의 감수분열 67 | 감수분열의 문제점 70
궁금 쏙쏙 과학 아들에게만 전해지는 유전자 72

03 어떻게 유전자를 잘라내고 붙일까? 77
인간 유전체의 비밀 78 | 자연에서 찾아낸 유전자가위 82 | 제한효소와 크리스퍼 86
궁금 쏙쏙 과학 유전자 지문 90 | DNA와 과학수사 93

04 유전자를 어떻게 복제할까? 97
유전자가위는 마술지팡이 98 | 유전자가위로 치료약에서 백신까지 101 | 말라리아와 유전자가위 106 | 유전자 재조합 동식물 110 | 지구를 살리는 유전자가위 113 | 합성생물학의 등장 116
생명복제 기술 117 | 유전자 교정치료 122 | 줄기세포 치료 124 | 판도라의 상자 127
궁금 쏙쏙 과학 흥미로운 염색체들 130

부록 문학과 영화를 통해 알아보는 유전자 이야기 135
영화 〈가타카〉 136
소설 《라파치니의 딸》과 《모로 박사의 섬》 144

책 속으로

유전자는 부모로부터 자식에게 전달되는 정보다. 이 정보의 절반은 엄마에게서, 나머지 절반은 아빠에게서 온다. 엄마와 아빠가 절반씩 나누어주는 유전정보가 잘 합쳐질 때 자식이 태어날 수 있다. 그리고 이렇게 태어난 아이는 자라면서 점점 부모를 닮아간다. -12쪽

사람들은 겉으로 드러나는 유전자를 ‘우성’, 드러나지 않는 유전자는 ‘열성’이라고 부르기 시작했다. 물론 우성이 열성보다 뛰어나다는 뜻은 아니다. 다만 서로 대립되었을 때 우선 몸에 특징을 드러내는지 그렇지 않은지를 쉽게 구분하기 위해 붙인 이름일 뿐이다.
이처럼 10여 년에 가까운 연구 끝에 최초로 유전자라는 개념을 정리하고, 기본적인 유전 법칙을 발견한 멘델은 오늘날 ‘유전학의 아버지’라고 불리고 있다. -22쪽

왓슨과 크릭이 만든 DNA 모형은 두 개의 리본이 마주 꼬인 모양 같은데, 리본과 리본 사이에는 2개의 염기가 결합된 염기쌍들이 이빨처럼 나란히 늘어서 있다. 어찌 보면 아주 긴 사다리를 꽈배기처럼 꼬아 놓은 모양 같기도 하다. 이런 DNA 모형에서 사다리의 발 받침대처럼 줄줄이 늘어선 막대 모양 속에 유전과 관련된 정보가 저장된다. 이 막대들은 아데닌, 티민, 구아닌, 시토신이라는 4가지 염기물질이 2개씩 짝을 이루어 결합한 것이다. 이 염기물질은 앞에서도 말했듯이 A, T, G, C라고 줄여서 부르고 이들을 한꺼번에 부를 때는 화학적 성질에 따라 염기, 혹은 염기쌍이라고 한다. -31쪽

모든 생명체는 세포로 이루어졌다. 사람은 약 100조 개의 세포를 가지고 있다. 이 세포들이 가지고 있는 염색체는 모두 같다. 부모의 정자와 난자가 결합된 하나의 수정란이 세포분열을 거듭해 모든 세포들이 생겨났기 때문이다. 따라서 사람의 세포 안에는 어머니로부터 받은 23개의 염색체와 아버지로부터 받은 23개의 염색체, 즉 23쌍의 염색체가 들어 있다. 염색체를 자세히 들여다보면 똘똘 뭉쳐 있는 DNA를 볼 수 있다. -46쪽

사람이 가지고 있는 염색체 23쌍은 상동염색체로 이루어져 쌍을 이루는 두 개의 염색체끼리 서로 닮아 있다. 그런데 염색체를 크기순으로 늘어놓으면 가장 마지막에 번호를 붙이지 않은 특이한 염색체가 온다. 이 염색체는 성염색체로, 여자는 XX로, 남자는 XY로 나타낸다. -64쪽

지구 상 모든 생명체의 유전정보는 DNA에 염기서열 형태로 저장되어 있다. 염기 A아데닌, T티민, G구아닌, C시토신이 어떤 순서로 배열되어 있는지에 따라 신체에 드러나는 유전형질은 완전히 달라진다. -78쪽

크리스퍼는 문제가 있는 유전자를 찾아내는 탐색기이고, 여기에 가위 역할을 하는 절단효소가 따라 다닌다. 현재 가장 널리 이용되는 절단효소는 캐스나인CAS9이란 단백질이다. 그래서 이 유전자가
위를 ‘크리스퍼 캐스나인’이라고도 부른다. -89쪽

유전공학은 생명체의 유전자를 교정하거나 재조합해 인간에게 이득이 되는 기술을 연구하는 학문이다. 유전공학 연구자들은 생명체의 DNA 염기서열을 읽어 의미를 알아낼 뿐만 아니라 문제가 있는 DNA에 치료 유전자를 끼워 넣는 일도 한다. 또 유전자 설계로 새로운 생명체를 만들어내는 일에도 도전하고 있다. 이처럼 많은 생명현상에 관여하기 때문에 요즈음은 유전공학 대신 ‘생명공학’이란 말이 널리 쓰인다. -101쪽

그래서인지 요즈음은 지구의 환경을 지키기 위해 유전자가위를 사용하려고 노력중이다. 그 중 하나로 가축이 배출하는 온실가스를 줄이는 방법에도 유전자가위가 쓰인다. -114쪽

원숭이 복제가 가능하다면 인간복제도 가능하지 않을까? 물론 가능하다. 손톱이나 머리카락을 통해 몸에서 떨어져 나온 체세포를 하나만 구할 수 있어도 자신과 유전정보가 똑같은 복제인간을 만들 수 있다. 하지만 지금 이것을 허용하는 나라는 지구상에 없다. -122쪽

우리가 과학기술을 개발하는 것도 좀 더 많은 사람들이 행복해지기 위해서다. 하지만 아무리 소수라도 약한 사람들의 인권을 짓밟는 기술이라면, 정부가 나서서 관리하고 금지하는 것이 마땅하다. -126쪽

작가정보

저자(글) 유윤한

이화여자대학교 과학교육과를 졸업한 뒤 세상을 지혜롭게 이해하도록 도와주는 과학 이야기를 쓰며 번역도 하고 있습니다. 《궁금했어, 우주》, 《궁금했어, 인공 지능》, 《궁금했어, 뇌과학》, 《프런티어 걸들을 위한 과학자 편지》, 《슬기로운 과학생활》등을 썼고 《플라스틱이 가득한 지구》, 《왜 석유가 문제일까?》, 《수학의 구조 대사전》, 《카카오가 세계 역사를 바꿨다고?》, 《생활에서 발견하는 재미있는 과학 55》, 《매스히어로와 숫자 도둑》, 《스타메이커》등 여러 책을 우리말로 옮겼습니다.

그림/만화 백두리