청소년을 위한 교양 생명과학: 바이오인포매틱스

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2025년 10월 23일 출간

작품소개

책소개

생명과학과 컴퓨터과학이 만나면서 탄생한 바이오인포매틱스는 현대 과학의 가장 역동적인 분야 중 하나다. 인간게놈프로젝트 완성을 계기로 폭발적으로 증가한 생물학적 데이터를 분석하고 해석하는 새로운 학문 영역이 필요했고, 바이오인포매틱스가 그 답이 되었다. 프레드릭 생어의 DNA 서열분석법 발명부터 시작된 이 여정은 생명현상을 디지털 데이터로 변환하여 컴퓨터로 분석할 수 있게 만들었다. 이 책은 복잡해 보이는 바이오인포매틱스의 핵심 개념들을 중학생도 이해할 수 있도록 풀어내며, 생명과학 연구가 어떻게 디지털 시대와 만나 새로운 가능성을 열어가는지 보여준다.

DNA와 단백질 서열 분석은 바이오인포매틱스의 가장 기본적이면서도 중요한 영역이다. 니들만-분치 알고리즘과 스미스-워터만 알고리즘 같은 서열 정렬 방법부터 BLAST 검색, 다중서열정렬, 계통발생학 분석까지 다양한 도구들이 개발되었다. 이러한 방법들은 단순히 서열을 비교하는 것을 넘어서 진화적 관계를 밝히고 생물학적 기능을 예측하는 강력한 수단이 되었다. 마가렛 데이호프가 최초로 만든 단백질 서열 데이터베이스부터 현재의 GenBank, NCBI 같은 거대한 생물학적 정보 저장소까지, 전 세계 연구자들이 축적한 데이터를 활용하여 새로운 발견을 이어가고 있다.

바이오인포매틱스는 이제 의학, 농업, 환경 분야에서 실질적인 변화를 만들어내고 있다. 개인맞춤의학은 각자의 유전정보를 바탕으로 최적의 치료법을 제공하며, 약물 설계학은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 신약 개발 과정을 혁신적으로 단축시키고 있다. 농업에서는 기후 변화에 적응할 수 있는 새로운 품종 개발에 활용되고, 환경 분야에서는 미생물 군집 분석을 통해 생태계 변화를 모니터링한다. 유전체학, 전사체학, 단백질체학, 대사체학으로 이어지는 오믹스 연구는 생명현상을 다층적으로 이해할 수 있게 해주며, 시스템 생물학적 접근법으로 복잡한 생명 네트워크의 작동 원리를 밝혀내고 있다.

인공지능과 머신러닝 기술의 발전은 바이오인포매틱스를 새로운 차원으로 끌어올리고 있다. 알파폴드 같은 딥러닝 모델이 단백질 구조 예측의 패러다임을 바꾸었고, 양자 컴퓨팅과 블록체인 기술이 미래 바이오인포매틱스의 모습을 그려나가고 있다. 이 책은 바이오인포매틱스의 과거와 현재, 그리고 미래를 아우르며 이 분야에 관심을 가진 청소년들에게 확실한 길잡이가 될 것이다. 생명과학과 정보과학이 만나 만들어내는 놀라운 가능성들을 발견하고, 미래 과학자로서의 꿈을 키워나갈 청소년들을 위한 필수적인 교양서다.

목차

1. 바이오인포매틱스란
2. 생물학적 데이터베이스
3. DNA와 단백질 서열
4. 서열 정렬의 기초
5. BLAST 검색의 원리
6. 다중서열정렬
7. 계통발생학 분석
8. 유전체학 기초
9. 유전자 발현 분석
10. 단백질 구조 예측
11. 단백질 기능 예측
12. 전사체학 분석
13. 후성유전학 분석
14. 단백질체학 기초
15. 대사체학 분석
16. 시스템 생물학
17. 머신러닝 응용
18. 질병 유전체학
19. 약물 설계학
20. 개인맞춤의학
21. 농업 바이오정보학
22. 환경 바이오정보학
23. 미래의 바이오정보학

인물정보

저자(글) 루미너리북스 교육출판 에디팅 팀

루미너리북스 교육 출판 에디팅 팀은 전문 교육 콘텐츠 기획자와 편집자들로 구성되어, 학생들의 눈높이에 맞춘 양질의 교육 도서를 제작하는 데 전념하고 있다. 각 분야별 전문가들과의 긴밀한 협업을 통해 정확하고 이해하기 쉬운 교육 콘텐츠를 개발하며, 특히 고등학생을 위한 대학 과목 선행학습 시리즈와 같은 혁신적인 교육 도서를 기획하고 있다.