출판사 서평
“우리는 새로운 시대의 문턱에 서 있다. 바로 유전체학의 시대다.
대규모 유전체학은 우리에게 자연계에 대한 이해의 문을
더 넓게 열어줄 것이다.”
▼ 바야흐로 ‘생물학의 세기’
지구상의 생명체들은 공통된 생물학적 암호로 구성된다. 모든 유기체의 DNA는 연관되고 결합되어 하나의 존재를 드러낸다. 바이오코드다. 최초의 유전체에서 내려온 지구 바이오코드는 수십 억 년 동안 다양화되면서 살아남았다. 이것이 세상을 만들었고, 우리를 만들었다.
DNA는 A, C, G, T라는 4개 문자로 이루어진 생물학적 암호다. 이 단순한 ...
“우리는 새로운 시대의 문턱에 서 있다. 바로 유전체학의 시대다.
대규모 유전체학은 우리에게 자연계에 대한 이해의 문을
더 넓게 열어줄 것이다.”
▼ 바야흐로 ‘생물학의 세기’
지구상의 생명체들은 공통된 생물학적 암호로 구성된다. 모든 유기체의 DNA는 연관되고 결합되어 하나의 존재를 드러낸다. 바이오코드다. 최초의 유전체에서 내려온 지구 바이오코드는 수십 억 년 동안 다양화되면서 살아남았다. 이것이 세상을 만들었고, 우리를 만들었다.
DNA는 A, C, G, T라는 4개 문자로 이루어진 생물학적 암호다. 이 단순한 구조에서 생물체의 모든 복잡한 구조가 탄생했다. 그리고 유전체란 한 생물체의 세포 속에 포함된 유전자 전체, 즉 세포핵 염색체를 이루고 있는 DNA의 전체 집합을 의미한다. 유전체학은 이 유전체를 대상으로, 어떤 유전자가 어디에 있는지 알아내고, 그 기능과 네트워크를 유전자 전체의 관점에서 파악하는 것이다. 또 DNA를 이해하는 것뿐만 아니라 그 지식을 윤리적으로 어떻게 사용하느냐로 이루어진 분야다.
이 책의 핵심 메시지는 1869년, 프리드리히 미셰르가 ‘핵물질(nuclein)’을 발견한 이래 유전체학의 시대가 이루어낸 수많은 위대한 업적이 그저 시작에 불과하다는 것이다. 지구상의 풍부한 생명체들과 우리가 알고 싶어 하는 질문들에 비해 우리는 여전히 아주 조금, 희미하게 알기 시작했을 뿐이다. 그러나 우리는 유전체부터 생태계에 이르기까지, 우리 자신의 내장기관부터 넓은 바다에 이르기까지, 지구를 시퀀싱(sequencing, 유전체 염기서열분석)하는 시발점에 서 있다. 그것이 우리를 흥분하게 한다.
전체 8장으로 이루어진 이 책은 DNA 이중나선구조의 발견에서부터 행성 규모(planetary scale)의 유전체학이 시작되는 날에 이르기까지 유전체학 전반을 살펴본다.
▼ 최초의 ‘인간 유전체 지도’ 완성에서 개인 맞춤 DNA 분석까지
DNA를 읽는 것은 우리 자신을 해독하는 새로운 방법이다. 2001년, 프랜시스 콜린스와 크레이그 벤터는 30억 달러를 들인 ‘거대과학(Big Science)’ 프로젝트인 ‘인간 유전체 지도’를 완성했다. 유전체 지도는 인간의 생명에 대한 일종의 화학적 지침이다. 이 ‘경이적인 지도’는 모든 인류에게 공개되어, 염기서열분석에 자금을 댄 세계 정부가 후원하는 공공 데이터베이스에서 누구든 다운로드 받을 수 있다. 그러나 이 최초의 판본은 여러 사람의 DNA를 모자이크 방식으로 뒤섞은 것이었다. 다양성을 최대한 확보하고 사생활 문제를 피하기 위해 취한 방법이었다.
2007년 최초로 식별 가능한 한 사람의 유전체가 공개되었는데, 여기에는 그의 얼굴과 몸, 건강기록, 성격, 조상까지 모두 밝혔다. 바로 크레이그 벤터의 것이었다. 그 다음 이중나선의 공동 발견자인 노벨상 수상자 제임스 왓슨이 자신의 유전체를 서열분석해 공개했다. 이들은 용기 있는 결단을 통해 자신의 유전체를 기부했고, 이로써 다른 많은 사람들이 같은 일을 할 수 있도록 길을 열었다. 인류는 이제 유전체를 분석해 개인적 건강을 증진하고 번영을 누리는 방법을 찾을 것이다.
그 가장 대표적인 예가 바로 특정 유전자에 약물이 어떻게 작용하는지 알아내는 유전체학의 가장 실용적인 활용 분야인 약물유전체학(Pharmacogenomics)이다. 약물유전체학의 목적은 약을 복용하는 사람에게 가장 잘 맞는 효과적인 표적 약물을 만드는 것이다.
인간 유전체 프로젝트는 완료하기까지 13년이 걸렸고 30억 달러를 소비했다. 그러나 이제 실리콘밸리에 본부를 둔 개인 DNA 염기서열분석 회사 ‘23앤드미(23andMe)’에서 누구든 99달러의 분석료만 내면 자신의 유전체 염기서열분석을 할 수 있다. 사람에 따라 건강상의 이유나 조상에 대한 궁금증 또는 유전체가 인간에게 어떤 의미가 있는지를 알려주는 지적?감정적 경계를 넓히기 위해 자신의 유전체를 염기서열분석할 것이다. 인류는 점점 더 유전체를 읽는 데 능숙해지고 있고, 특정한 건강 상태가 무엇 때문에 발생하는지도 이해하기 시작했다. 신체를 위한 성형수술처럼 언젠가 DNA도 원하는 대로 바꿀 수 있을지 모른다.
▼ 수많은 미생물과의 공존
유전체학이 자연계로 관심을 돌리면서 우리에게 훨씬 가까운 곳에 굉장한 생물다양성이 존재한다는 사실이 밝혀졌다. 우리는 우리 몸에 혼자 있는 것이 아니다. 우리가 ‘다수’라는 말이 아니라, 우리들 속에 ‘다른 것들’이 있다는 말이다. 우리 속은 미생물로 가득 찼다. 사람들은 최소한 인간 세포보다 10배 많은 박테리아 세포를 갖고 있다. 우리 눈에 인간만 보이는 것은 우리 세포가 훨씬 크기 때문이다.
2003년 인간 유전체 프로젝트가 완료되며 새로운 프로젝트인 인간 미생물군집 연구가 시작되었다. 인간 유전체 프로젝트가 인간의 유전자 부분의 지도를 제공했다면, 이것은 인간의 미생물 군집이라는 풍경을 채워 넣기 위한 것이다. 많은 미생물종이 우리에게 좋을 수도 있고 나쁠 수도 있다. 이는 상황에 달렸다. 인류는 이제 미생물의 양이 인류의 건강과 행복에 중요하다는 사실을 막 깨닫기 시작했다. 그리고 미생물군계를 관리하기 위해 우리가 어떻게 적극적으로 행동할 수 있을까에 대한 관심도 높아졌다. 혹시 인간은 인간만의 방식으로 우리의 박테리아 중 일부를 멸종시키려는 건 아닐까? 병원균의 경우에는 그것이 그리 나쁜 일이 아닐 수도 있겠다. 그런데 인간은 굉장한 면역체계를 가졌다. 만일 싸울 상대가 없다면 면역체계는 무엇을 할까? 우리를 돕는 선량한 균들이 입는 부수적인 피해는 얼마나 될까?

▼ 바이오코드
유전체학은 여전히 ‘읽기 전용’ 모드다. 전 세계 과학자들은 생명체의 소프트웨어가 어떻게 작동하는지 알아내기 위해 유전체의 염기서열을 분석하고 있다. 지구 바이오코드를 이해하게 되면 이 지식이 지구의 운영 시스템에 대한 우리의 오래된 맹목적인 헛발질을 바로잡는 데 도움이 될 것이다.
우리는 유전체가 혼자서 작동하지 못한다는 사실을 알고 있고, 미래의 핵심 목표는 바이오코드 내에 있는 각기 다른 유전체에서 유전자들 사이의 관계를 해명하는 것이다. 우리는 생물집단과 생태계를 구성하는 이종 간의 간접적인 유전적 영향력의 역학관계를 이제 막 이해하기 시작했다. 우리는 지구 바이오코드의 어마어마한 양에 압도된 상태다.

어느 정도 길이가 있는 DNA 염기서열의 종류는 거의 무한대로 다양할 수 있다. 이중나선을 따라 겨우 4개의 건축재료(A, C, T, G)만 있다고 해도 그 순서의 변이는 사실상 끝이 없다. 게다가 각각의 인간 유전체는 정자와 난자가 만날 때 부모의 유전체가 새로운 방식으로 뒤섞여서 매 세대마다 재배열된다. 이런 재조합 결과, 일란성 쌍둥이를 제외하면 같은 유전체 서열을 가진 사람은 한 쌍도 없다. -22쪽

이제 우리 모두가 자신의 유전체 염기서열분석을 할 수 있다. 2013년, 실리콘 밸리에 본부를 둔 세계에서 가장 유명한 개인 DNA염기서열분석 회사인 23앤드미(23andMe)는 40만 명이 넘는 고객을 보유하고 있다고 자랑했다. 그때까지 23앤드미는 이미 알려진 SNP와 관련된 240종의 표현형 분석을 제공하고, 추가적인 수백 가지 분야의 개인정보를 모았다. 이 회사는 또한 당신의 DNA만의 독특한 배경음악이 포함된 유전체 보고서라는 독특한 서비스도 제공한다.
23앤드미 웹사이트는 유전체에 대한 지식을 가진 사람들, DNA 이야기를 하고 결과를 공유하며 함께 공부하는 소셜 네트워크를 더 키워 나가려고 한다. 이런 커뮤니티가 폭발적으로 커지면 유전체 ‘페이스북’도 그리 억지스러운 상상은 아닐 것이다. 이것은 딱히 엘리트들만의 놀이공간도 아니다. 2013년 기준으로 인터넷을 사용할 수 있고 99달러의 분석료를 낼 마음이 있는 사람이라면 누구든 참여할 수 있다. -52쪽

우리는 약 1.4킬로그램 정도의 박테리아를 가지고 있다. 만약 우리의 미생물군계(우리 몸의 모든 미생물들)를 내장기관이라고 치면 아마 우리 뇌 크기 정도 될 것이다. 이 박테리아 대부분은 우리의 위장관에 머무르며 음식물을 소화시키고 에너지를 얻을 수 있게 한다. 우리 존재에서 미생물이 이렇게 중요함에도 불구하고 과학은 우리의 ‘선량한’ 균들에게 별로 관심을 기울이지 않았다. 최근까지 병원균이 우리의 모든 관심의 대상이었는데, 그럴 만도 했다. 콜레라나 결핵, 수막염을 생각해 보라. 박테리아 감염은 전쟁보다 더 많은 사람들을 죽게 만들었다. 1918~1919년 인플루엔자의 대유행만으로도 2,000~4,000만 명의 사람들이 사망했고, 이는 제1차 세계대전의 사망자 수보다 많은 것이다. 그러나 우리 몸의 모든 미생물이 질병을 일으키는 것은 아니다. 만약 그렇다면 우리는 어른이 될 때까지 살아남을 수 없을 것이다.
이 미생물 군집은 무엇이고, 우리 내장기관과 피부 위, 우리 몸의 모든 구멍 안에서 무엇을 하고 있는 걸까? -120-121쪽

DNA는 사방에 있고 우리의 생물학적 우주는 DNA로 돌아간다. 인간은 시공간에 따른 유전자의 운동에 영향을 받는 이 역학구조의 일부다. 우리는 자연의 소프트웨어를 그냥 쓰기만 하는 단순한 소비자가 아니라 우리 나름대로 능력 있는 소프트웨어 개발자로 성장했다. 우리는 우리에게 필요한 식량, 안식처, 안전, 에너지를 얻기 위해 행성의 유전체를 재편성한다. 인류의 태초부터 사냥과 채집을 통해서 이 일을 해왔지만, 그 과정은 농경혁명으로 인해 더 빨라졌고 산업혁명으로 가속화되었으며, 최근에는 세계화와 컴퓨터 덕분에 그 속도가 더해졌다.
이제 우리는 지구를 전체적으로 테라포밍(Terraforming)하고 있다. 지구-유전체 조작을 하고 있는 것이다. 우리는 지구의 DNA를 전에 없이 대량으로 재편하고 있다. -145쪽

유전체학은 생명체에게 화학의 주기율표 같은 것이다. <생물학의 그 어떤 것도 진화적 시각으로 보지 않으면 이해가 되지 않는다>는 것이 테오도시우스 돕잔스키가 쓴 뛰어난 논문의 제목이다. 유전학자로서 돕잔스키는 진화를 이해하고 생명체의 다양성과 일관성을 설명하는 데 있어서 DNA의 핵심적인 공헌을 잘 알고 있었다. 하지만 유전체학은 우리가 살아 있는 유기체나 그들이 이루고 있는 생태계에 관해 갖는 모든 의문에 답해 주지 못한다. 각각의 요소들을 안다고 해서 복잡한 분자의 특성을 전부 설명할 수는 없듯이, 유전체가 유기체와 그들이 이루는 생태계에 관한 모든 것을 설명해 주지는 않는다. 많은 현상들이 ‘의외’적이다. 더 고차원적인 조직에서 일어나는 것이다. 내연기관이 도로 위의 온갖 화나는 행위들을 다 설명해 주지는 못한다. 생명과학에 대한 질문의 답도 DNA로 끝나지 않는다. 여기서부터 시작일 뿐이다. -209쪽

목차
01 DNA
불멸의 나선
옷장 속의 세계
분자적 나르시시스트
너희 아빠가 누구니?
유일한 고양이 사건
낯선 사람 상상도
유전자 광고하기
02 개인 유전체학
과학계의 록 스타 유전체
60억 명이 가진 60억 개의 염기쌍
미약한 3만 개의 유전체
유전체학 입문
유전체학의 골리앗
무방비 상태
03 호모 에볼루티스
베이비시크
악마의 방주
탈멸종
신시아
배아 유전체학
유전자중매닷컴
인류 재시동
04 내 염기서열 안의 동물원
엘비스는 살아 있다
유전체학 GOLD
크기가 중요할까
쓰레기가 아니야
최초의 트위놈
데니소바 여인
단세포 자매들
미생물 지구
아크로폴리스를 잃다
05 고립된 생명체는 없다
내부의 생물다양성
비율은 중요하다
수많은 친구들을 위해 먹기
위기의 미생물
유전체 기부
판다 2퍼센트
마지막 대초원

06 지구-유전체 조작
오래 남는 키스
재회
유니콘
침입자들
이동하는 유전자
죽은 바다가 되살아나다
충격과 경탄
07 우리 모두 이제 생태계
자기 수량화
롤러 더비
바다의 부표
미루나무, 대구, 산호
무레아 바이오코드
GEM
08 지구 바이오코딩
바이오코드
자연계에서 우리의 자리
선재머 호
당신도 바이오코드 할 수 있다
행성 유전체 프로젝트