책정리

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게놈

저자

매트 리들리 지음

출판사

김영사 | 2001-01-05 출간

카테고리

과학

책소개

게놈은 유전자와 염색체의 합성어로 생물 세포에 담긴 유전정보 전...

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- 게놈을 책에 비유하면
책은 염색체라고 하는 23개의 장으로 구성됨
각 장에는 유전자라고 하는 수천개의 이야기가 실려있음
모든 이야기는 엑손이라 하는 여런 단락이 연결되어 만들어졌는데,
단락 사이에는 인트론이라 하는 광고가 끼어 있음
각 단락은 코돈이라고 부르는 단어들로 기록되어 있음
이 언어들은 염기라는 문자로 씌여져 있음
- 교황 요한바오로 2세는 96년 10월 22일 카톨릭 주교 과학원에 보낸 메시지에서 사람고 유인원 사이에 존재론적인 불연속성이 있다고 주장. 곧 동물에서 유래한 몸에 신이 사람의 영혼을 불어넣었다는 것임. 이러한 방법으로 교회는 진화론과 타협할 수 있었음. 아마도 존재론적 도약은 유인원의 두개의 염색첵 융합되는 순간 생겼을지도 모름. 그리하여 영혼에 관계하는 2번 염색체 중간에 존재할지도 모름
- 현대 침팬지나 오스트랄로피테쿠스, 초기 원숭이-삶의 화석을 보면 남성은 여성의 1.5배이지만 현대인에서는 그 비율이 훨씬 작음. 유사이전의 우리 역사속에 가장 인식하지 못했던 화석기록은, 이 비율이 지속적으로 줄어들고 있다는 점임. 이것은 교배체계가 변하고 있음을 의미. 침팬지와 같은 혼성관계나 고릴라에서와 같은 일부다처 관계에서 일부일처식 관계로 바뀌고 있음. 성에 따른 몸집차이가 줄어든 것이 이것의 명백한 증거임. 일부일처식 체제가 진행되면서 양쪽성은 상대방을 고르는 데 좀더 신중해야 할 필요가 생겼음. 일부다처제에서는여성이 고르는 쪽임. 한쌍으로 지내게 되면서 모든 원숭이-사람은 대부분의 생식기간을 하나의 짝에게 묶이게 되고, 이제는 양보다 질이 더 중요하게 되었음. 남성에게는 젊은 짝을 만다는 것이 아주중요하게 되었는데, 이는 젊은 여성이라야 남은 생식기간이 좀더 길기 때문. 남녀모두에서 젊은이를 선호한다는 것은 젊음의 특성인 크고 둥근 두개골에 대한 선호를 의미하며, 이것은 더 큰 뇌를 갖게 하는 추진력이 되었고 모든 것이 여기서 시작되었음.
- 만약 헌팅턴 유전자가 잘못되었다면 어떻게 30년 동안은 정상적으로 작동하는가? 아마도 돌연변이 형태의 헌팅턴 단백질이 서서히 모여 덩어리를 형성하는 것 같음. 알츠하이머병이나 광우병처럼 세포에 이 단백질이 모여 덩어리를 이루게 되면 세포가 자살하도록 유도하여 결과적으로 세포가 중금. 헌팅턴병은 이런 현상들이 운동을 관할하는 소뇌에서 일어나게 되므로 움직이기가 점점 어려워지고 드디어는 조절이 불가능해짐.
- 게놈에 파고들수록 결정적이고 운명적인 것은 그리 많지 않다고 느낄 것임. 분명하지 않은 미결정 상태, 다양한 원인, 뚜렷하지 않은 경향, 이러한 것들이 게놈세계를 상징적으로 표현하고 있음. 앞장에서 말한 단순한 입자적 유전이 틀렸다는 것이 아니라 단순한 것이 쌓여 복잡성을 만들어 낸다는 것임. 게놈 자체가 곧 일상생활이므로 게놈은 일상 생활만큼이나 복잡하고 미결정적임. 우리는 오히려 안도해야 할 것임. 단순한 결정주의는 유전자에 의한 것이든 환경에 의한 것이든, 자유의지를 사랑하는 사람들에게는 암울한 미래이기 때문.
- 행동유전학은 개인간의 차이를 보고자 하며 개인간의 차이를 유전자의 차이와 연결시킴. 진화심리학은 모든 사람에서 볼 수 있는 공통적인 행동을 연구하며 어떻게 그리고 왜 이러한 습관들이 부분적으로 본능이 되었는지를 찾고자 함. 다시말해 이들은 적어도 중요한 행동습관에서 개인간의 차이는 없다고 함. 자연선택이 다양성의 소실을 가져오기 때문. 이것이 자연선택이 하는 일임. 만약 어떤 유전자의 특수한 형태가 다른 것보다 우월하다면, 우월한 형태가 곧 일반적인 것이 되고 나쁜 것은 소멸하게 됨. 즉, 진화심리학은 만약 행동유전학자가 다양성을 가지는 어떤 유전자를 발견한다면, 그것은 그 유전자가 중요한 유전자가 아니고 부수적인 역할을 하는 유전자이기 때문이라고 함. 행동유전학자들은 지금까지 발견되 모든 사람의 유전자가 다양한 형태로 존재하는 것으로 보아 진화심리학자의 주장에는 문제가 있다고 반박함. 이 두그룹의 견해는 극단적으로 상반된 것처럼 보임. 사실상 한쪽은 공통적이며 일반적이고 특수 생물종의 특성을 연구하고, 다른 한쪽은 개인의 차이를 연구함. 두그룹은 어느정도 진실을 말하고 있음.
- 동성애자 남성은 정상적 남성에 비해 아이를 가질 확률이 적으므로 이 유전자는 적어도 사라졌어야만 함. 어떤 장점을 가지고 있지 않은 유전자는 도태되어 사라짐. 트리버스의 주장에 의하면 x염색체가 여성에 존재하는 기간이 남성보다 두배나 길기 때문에, 특정 유전자가 남성이 자손을 가지는데 두배씩이나 해가 되더라도 여성이 자손을 가지는데 이익을 준다면 이 유전자는 x염색체 위에 존재할 수 있을 것이라고 주장.
- 게놈이 유전자가 없은 방대한 지역을 가지고 있다는 사실에 대해, 80년 두 팀의 과학자들은 이 지역에는 자신의 생존에만 관심이 있는 이기적 염기서열로 가득할 것이라는 가설을 내놓음. "다른 설명을 찾으려 한다는 것은 지성의 낭비이며 궁극적으로 쓸데 없는 짓이다"라고 까지 설명하였음. 이러한 대담한 예상을 내놓음으로써, 당시 이들은 조롱의 대상이 됨. 유전학자들은 여전히 사람의 게놈은, 게놈 자신의 이기적 목적이 아닌 사람의 생존에 이바지 하기 위해 존재해야 한다는 고정관념에 사로잡혀 있었음. 유전자는 단순히 단백질 제조법에 지나지 않음. 이들이 자신들의 목표나 꿈이 있다는 생각은 너무나 터무니없는 것이었음. 그러나 그들의 가설이 옳다는 사실이 극적으로 밝혀짐. 유전자는 의식적으로 한것은 아니더라도, 결과적으로 자신들의 이기적 목표가 있는 것처럼 행동했음. 이렇게 행동안 유전자는 번성하였고, 그렇지 않은 유전자는 사라졌음.
- 가장 건강한 아이는 AA와 BB를 가진 두 부모 사이에서 태어난 아이들임. 이 둘 사이에 태어난 아이들은 모둥 AB형이고 콜레라에 대한 저항력이 가장 강함. 만약 AB와 AB가 결혼한다면 반수의 자녀들이 AB형이고 나머지 반은 AA와 BB를 가짐. BB는 약한 타입임. 이상하게 세계는 행운이 꼬인 것 같은. 가장 이로운 조합을 가진 사람에서 확실히 약한 자손이 생겨나게 되었으니 말이다. 이제 사람들이 모두 AA를 가진 어떤 마을에 BB를 가진 사람이 나타났다고 가정해보자. 만약 그가 콜레라를 물리치고 살아남아 결혼을 하게 되었다면, 그의 자손들은 AB형을 가질 것이고 콜레라에 저항력을 가질 것임. 다시말해 드문 형태의 유전자로부터 항상 장점이 생겨남. 어떤 형태의 유전자가 드물게 되면, 다시 새로운 유행처럼 나타나도록 되어 있으므로, 어떤 형태의 유전자도 소멸되지는 않음. 이것이 A와 B의 균형이 유지되는 이유임. 그렇다면 콜레라에 아주 민감한 O형이 자연선택에 의해 소멸되지 않는 이유는 무엇인가? 답은 또 다른 질병인 말라리에에서 찾을 수 있음. O형 사람들은 다른 혈액형들에 비하여 말라리아에 좀더 저항성이 있음. 그리고 다양한 종류의 암에 걸릴 확률도 약간 낮은 것으로 보임. 이러한 것들이 콜레라에 대한 민감성에도 불구하고 O형의 생존성을 증가시키고 유전자가 사라지는 것을 억제하기에 충분함. 세가지 형태의 혈액형은 대충 평형을 유지하고 있음.
- 흑사병, 홍역, 천연두, 장티푸스, 독감, 성병, 발진티푸스, 수두 그리고 많은 질병들은 우리 조상들에게 고난을 주면서 우리의 유전자에 자신들의 흔적을 남겨 놓았음. 저항성을 부여했던 돌연변이들이 퍼져 나갔으나, 저항성은 대가를 요구했음. 그 대가는 겸상적혈구 빈혈처럼 심한 경우도 있고, 다른 혈액형의 수혈을 받을 수 없는 순리적인 경우도 있음.
- 어떤 유전자도 혼자서 존재하지 않음. 각각은 몸이란느 거대한 연합군의 일부로 존재. 이제 개체를 다시 조합할 때가 된 것 같다. 좀더 사회적인 유전자, 즉 체내의 다른 여러 기능의 일부를 통합하는 것이 주된 기능인 유전자, 인간으로서의 정신적 이미지를 해치는 정신과 육체의 이중성에 대해 거짓을 부여하는 유전자를 만나보자. 뇌, 육체 그리고 게놈 그 세개가 한데 묶여 움직인다. 게놈은 다른 두개를 조절하기보다 그 두개에 의해 조절되는 편이다. 그것이 유전적 결정주의가 근거없는 믿음이라고 하는 이유임. 사람의 유전자를 켜고 끄는 것은 의식적이든 무의식적이든 외부적 활동의 영향을 받음
- 10번 염색체에 CYP17이라는 유전자가 있음. 이것은 콜레스테롤을 코르티솔, 테스토스테론, 오스트라디올로 바꾸는 효소를 만듬. 코르티솔은 몸의 거의 모든 곳에서 사용됨. 이 호르몬은 뇌의 형태를 변화시켜 문자 그대로 몸과 마음을 통합함. 코르티솔은 면역 시스템을 방해하며 귀, 코, 눈의 민감성을 마꾸고 여러가지 몸의 기능을 변화시킴. 코르티솔 주사를 맞으면 정의상 당신은 스트레스를 받고 있는 것임. 코르티솔과 스트레스는 거의 동의어임. 단기적 스트레스는 순간적으로 심장은 뛰고 발은 차가워지게 하는 호르몬인 에피네프린과 노르에피네프린의 증가를 가져옴. 이 두 호르몬은 비상시에 몸이 싸우거나 도망치는 준비를 하도록 해줌. 오랫동안 지속적으로 가해지는 스트레스는 다른 과정을 사용하여 좀더 느리지만 지속적인 코르티솔의 증가를 가져옴. 코르티솔의 가장 놀라운 효과는 면역기능의 억제임. 중요한 시험이나 스트레스 증세를 보이는 사람들은 감기에 걸리거나 다른 병원균에 쉽게 감염됨. 코르티솔이 백혈구의 생존기간, 활성도 그리고 숫자를 감소시키기 때문.
- 동물원에 갇힌 원숭이 중에서 동맥이 두꺼워진 것들은 서열상 아래에 있는 것들임. 자신보다 서열이 높은 동물들에게 괴롭힘을 당하여 혈액에는 코르티솔이 증가하고, 뇌에는 세로토닌이 감소하며, 면역기관은 영구히 억제되고 심장동맥의 벽에는 상처조직이 두꺼워져 있음. 사람도 원숭이와 매우 흡사함. 서열이 낮은 원숭이가 심장질환을 갖는 확률이 높다는 것이 밝혀지기 전에, 영국 런던의 중앙 관청가에서 일하는 공무원의 지위가 낮을 수록 심장병의 발병비율이 높다는 사실이 밝혀졌음. 심장마비를 일으킬 가능성을 몸무게나 흡연, 고혈압보다 그 사람의 직위로 예측하는 편이 더 정확했음. 지위가 낮은 직업을 가진 사람들은 직위가 높은 정식비서보다 심장마비를 일으킬 확률이 네배나 높았음.
- 심장질환이 조절능력부족으로 생기는 증세라는 사실로 이거싀 산발적인 발생을 잘 설명할 수 있음. 고령의 직장인들이 은퇴하여 편히 쉬기 시작하면서 곧 심장마비를 일으키는 이유도 이것으로 설명됨. 바쁘게 움직이던 사무실에서 배우자가 다스리는 가정에서 한가롭고 단조로운 일들을 하게 됨. 흔히 사람들은 가족의 결혼이나 행사와 같이 자신들이 지휘하는 바쁜 일들이 끝날 때까지는 자신의 병을 늦출 수 있음. 직장이 없거나 생활보장 제도에 의존하는 사람들이 병에 잘 걸리는 이유도 여기에 있음. 생활보장 제도는 이에 의존하는 사람에 대하여 융통성이 없고 집요한 제한을 하게 되는데, 이는 원숭이 세계에서 우두머리가 그 부하게게 하는 것보다 더 심함. 창문이 열리지 않는 현대식 건물에 사는 사람들이, 스스로 자신의 환경을 더 많이 조절할 수 있는 오래된 건물에 사는 사람들봐 더 자주 아픈 것도 설명이 됨.
- 알코올을 분해하는 능력은 4번 염색체에 있는 유전자가 만드는 알콜 분해효소의 발현정도에 딸음. 사람들은 대부분 이 유전자의 발현을 유도할 수 있는 능력을 갖고 있음. 아마도 이것을 가지고 있지 않은 사람들을 죽이거나 불구로 만들어 가면서 어렵게 진화된 생화학적 계책일 것임. 발효된 액체는 비교적 깨끗하고 병균이 없기 때문. 농경문화가 정착한 후 1000년 동안 다양한 형태의 설사병은 참기 힘들었을 것임. 열대지방을 여행할 때 우리는 사람들에게 물을 마시지 말라고 경고함. 정화수가 있기 전, 유일하게 안전한 물은 끓이거나 발효된 형태였음. 18세기 후반까지 부유층은 포도주, 맥주, 커피, 홍차 이외의 물은 마시지 않았음. 그렇지 않으면 위험했기 때문. 유목민들은 발효시킬 곡물을 키우지 않았음. 안전한 물이 필요하지 않았음. 인구밀도가 높지 않은 곳에서 살았기 때문에 자연수는 마시기에 충분히 깨끗했음. 오스트레일리아와 북부 아메리카의 원주민이 쉽게 알콜 중독이 되는 이유가 바로 여기에 있음.
- 본문을 완벽하게 복사하지만 항상 각 페이지의 첫줄과 마지막줄을 빼뜨리는 복사기를 상상해 보라. 이런 이상한 기계에 대한 해결책은 페이지의 시작과 끝부분을 쓸모없는 반복적인 내용이 적힌 줄로 장식하는 것임. 이것이 정확히 염색체에서 일어나는 일임. 각각의 염색체는 단순히 거대하게 꼬여 있는 30.48cm의 DNA분자로, 양쪽 끝부분만 제외하곤 모두 복제될 수 있음. 염색체의 끝부분은 아무 의미아 없는 단어인TTAGGG가 2000번 정도 반복적으로 존재함. 이렇게 염색체 끝부분에 지겹도록 반복된 것을 텔로미어라고 함. 이것이 있어서 DNA의 복제기구는 중요한 의미가 있는 부분을 빼놓지 않고 복제할 수 있음. 마치 구두끈의 끝부분에 있는 플라스틱 조각처럼 염색체의 끝부분이 마모되는 것을 막을 수 있음. 그러나 염색체가 복제될 때마다 텔로미어가 약간씩 줄어듬. 수백번의 복제후에는 염색체의 양끝이 아주 짧아져서 중요한 부분이 없어질 위험에 처하게 됨. 당신 몸 속에서 텔로미어는 1년에 약 31개의 단어씩 짧아짐. 그것 자체만으로도 세포가 노화되고 어느 나이 이상에서는 번식하지 못하는 이유가 됨. 어쩌면 이 때문에 몸도 늙는지도 모름. 비록 이점에 대해서는 강력한 반대의견이 있지만 80세 노인의 경우 태어날 때에 비해 텔로미어의 길이는 약 5/8 로 줄어ㄷ듬. 다음 세대의 직접적 조상이 되는 난세포나 정자세포에서 유전자가 없어지지 않는 이유는 텔로메라아제가 있기 때문인데, 이 효소는 닳아 없어진 염색체의 끝부분을 수선하여 텔로미어를 다시 길게 만듬.
- 사람들은 수백만년 동안 큰 몸집으로 무기를 사용해서 자신을 잘 보호해 왔으며, 천적도 별로 없음. 따라서 천천히 노화되는데, 아마도 시간이 갈술고 더 천천히 노화되는 것 같음. 자연상태에서 사람은 5세 전까지의 유아사망율이 5% 정도로 현대 서양의 기준으로는 충격적일 정도로 높지만, 사실 다른 동물을 기준으로 보면 낮음. 우리의 석기시대 조상들은 20세 덩도부터 번식을 시작하여 35세 정도까지 지속하였으며 약 20년 동안 자식을 돌보았음. 따라서 약 55세가 되면 성공적 생식에 해를 미치지 않고 죽을 수 있음. 우리 대부분이 55세와 75세 사이의 어느 시점부터 점차로 백발이 되고 몸이 굳어서 삐걱거리며 귀가 멀게 되는 것은 전혀 놀랄 일이 아님. 한 자동차 제조업체에서는 차의 어느부분이 잘 고장나지 않는지 알아내기 위해 사람을 고용하였음. 그러고는 이들의 조사결과를 바탕으로 가장 먼저 망가지는 부분의 수준에 맞추어 부품을 제조하려 했음. 그리하여 모든 시스템은 한꺼번에 망가지기 시작함. 우리도 마찬가지임. 자연선택의 결과로 우리 몸의 각 부분으 우리의 자식들이 스스로 살아가기에 충분하고 그 이상도 이하도 아닌 정도로만 오래 지탱할 수 있도록 디자인되었음. 자연선택에 의해 우리의 텔로미어는 기껏해야 75년에서 90년 정도의 소모와 수선을 견딜 수 있을 정도의 길이로 만들어졌음.
- 한 전문가의 추정에 따르면 인간 게놈 전체의 약 10%에 해당하는 약 7000개의 유전자들이 노화에 영향을 미침. 이 때문에 어떤 유전자를 노화담당 유전자는 말할 것도 없고 하나의 노화유전자라고 말하는 것도 터무니 없는 일임. 노화는 몸의 여러 체계들이 거의 같은 정도로 동시에 쇠퇴하는 것임. 이런 몸의 체계들의 기능을 결정하는 어떤 유전자든 노화를 유발할 수 있으며, 여기에는 아주 그럴듯한 진화적 논리가 담겨져 있음. 생식시기가 지난후에 쇠퇴를 가져오는 돌연변이는 거의 모든 유전자들에게 발각되지 않은채 누적될 수 있음.
- 예전에는 방사선이나 화학요법이 세포의 DNA 복제에 손상을 주어 분열하는 세포를 선택적으로 죽이기 때문에 효과가 있다고 생각했음. 그러나 그것이 사실이라면 왜 어떤 종양들은 이런 요법이 효과가 없는 것일까? 암이 치명적 상태로 진행되면 어떤 요법도 더 이상 듣지 않아서 화학이나 방사선 요법으로도 종양의 크기가 줄어들지 않게 됨. 왜 그런가? 만일 그런 요법이 분열하는 세포를 죽이는 것이라면 그 요법은 항상 효과가 있어야 할 것임. 스코트 로우는 기막힌 답을 찾아내었는데, 이러한 요법들은 실제로 DNA에 어느정도 손상을 주지만 세포를 죽일만큼은 아니며, 대신에 p53을 일깨워 그세포들을 자살케 할 만큼이라 하였음. 따라서 화학이나 방사선 요법들은 사실상 백신처럼 몸이 스스로 자신을 돕게 하여 효과를 내는 것임.
- 자연선택은 일단 한가지 문제를 해결하는 방법을 선택하면 종종 그 방법을 다른 문제를 해결하는 데에도 사용함. 아폽토시스 유도는 암세포를 제거하는 것 이외의 다른 기능도 가지고 있음. 이는 일상적 감영성 질병에 대항하는 데도 유용함. 만일 세포가 바이러스에 감염된 것을 알게되면, 몸 전체의 이익을 위하여 자살을 하게됨.
- 결정론이 숙명론과 같다는 사고방식이 오류인 이유는 다음과 같음. 만일 당신이 아프다고 할 때 당신은 회복되거나 회복이 되지 않을 것이기 때문에 의사를 부를 필요가 없다고 추론한다고 하자. 양쪽 모두 의사는 필요 없다. 하지만 이것은 당신의 회복여부가 당신이 의사를 부르느냐 부르지 않느냐에 좌우된다는 가능성을 간과한 것임. 이 말은 결정론에는 당신이 할수 있느냐의 여부가 전혀 상관이 없음을 내포함. 결정론은 현재 상태의 원인들을 돌아보는 것이지 미래의 결과를 미리 보는 것이 아님. 그런데도 유전적 결정론이 사회적 결정론보다 더 잔혹한 운명의 형태라는 잘못된 생각이 남아 있음. 제임스 왓슨이 말한바처럼 "유전자 요법이 사람의 운명을 바꾸어 놓는다고 말하지만 신용카드의 빚을 대신 갚아주는 것만으로도 다른 사람의 운명을 바꿀 수 있다." 유전적 지식의 참뜻은 유전적 결함을 대부분의 경우에서 유전적이 아닌 방법으로 고치는 것임.