포토/동영상 (1)
|
크레이크 벤터는 생물학계의 이단아로 불린다. 그의 이름은 마치 악동과 같은 느낌으로 받아들이는 경우가 많은데, 그가 과학에 입문한 경위에서도 그렇고, 인간 유전체 프로젝트와 관련한 공공 기관과의 갈등, 이후의 조금은 금기라고 여겼던 연구 분야에 과감하게 뛰어든 점 등 때문에 그런 느낌이 드는 것 같다.
그가 인간 유전체 프로젝트 이후 다시 과학계뿐만 아니라 대중적으로 센세이션을 불러일으킨 발표를 했던 게 2010년 인공생명 합성에 관한 것이었다. 찬사와 함께 우려도 함께 터져 나왔었는데, 사실 많은 이들이 그가 한 일이 어떤 것인지 잘 알지 못했다. 그래서일까? 크레이그 벤터는 직접 『인공생명의 탄생(원제:Lift at the Speed of Light)』을 통해 자신과 자신의 연구 그룹이 인공생명을 만들어내기까지의 과정을 자세히 밝히고 있다.
사실 지금 쓰고 있는 글 때문에 부분적으로 필요해서 읽기 시작했다. 하지만 이게 단순히 연구 보고서만은 아니라는 걸 깨닫고는 다시 처음으로 돌아가 읽기 시작했고, 빠져들어 끝까지 순식간에 읽어치웠다(필요한 부분은 다시 정독이 필요하다).
책은 크게 세 부분으로 나눌 수 있다. 첫 번째 부분은 인공생명과 관련한 전사(前史)다. 말하자면 생명과학의 역사가 취사선택되어 인공생명, 혹은 DNA, 정보와 관련해서 설명되고 있다. 물론 기존의 과학 교양서에서 얘기하는 것을 반복하는 것도 없지는 않지만, 새롭게 해석되는 내용들이 적지 않다.
두 번째 부분은 벤터가 연구진과 함께 인공생명을 만들어나가는 과정이다. 어쩌면 일반 독자들에게는 절대 쉽지 않은 부분인데, 생물학자 입장에서는 더할 나위 없이 숨막히고 흥미로운 부분이다. 벤터의 인공생명에 대해 쓰고 있는, 많지 않은 책들이나 매스컴에서는 Mycoplasma에 속하는 한 세균에 또 다른 Mycoplasma에 속하는 종의 DNA를 합성한 것을 연결해서 넣어서 살린 것이라고 간단하게 얘기한다. 사실은 그래서 진짜로 인공생명이라고 할 수 없다는 주장도 많았다(벤터도 인정한다). 그런 글만 읽으면 그다지 어려운 일이 아닌 것처럼 보이는데, 그 과정에서 벤터와 그의 연구진이 해결해야 했던 문제들이 정말 많았으며, 그 문제들을 하나씩 하나씩 해결해나가며 결국에는 성공했다는 것을 알 수 있다.
세 번째 부분은 그 후의 얘기로, 합성생물학의 함의, 더 확대하여 생명의 의미, 생물학의 미래에 대한 것이다. 조금은 지루한 얘기일 수도 있는데, 조금 신경 써서 읽으면 이 책이 쓰여진 2013년 이후 생물학이 과연 그 방향으로 향해갔는지, 그 수준까지 이르렀는지를 가늠해보는 재미가 있다(바이러스 감염에 대한 백신 개발 얘기가 있는데, 이 부분에서는 벤터도 미처 예견하지 못했고, 또 백신과 관련해서도 mRNA 백신의 미래에 대해서는 생각하지 못했다는 것을 알 수 있다. 그는 노바티스와 공동 연구를 하고 있었으니).
앞에서 얘기했듯이 이 책은 2013년에 출판되었고, 우리말 번역본은 2018년에 나왔다. 그래서 그 후의 벤터의 인공생명 연구는 포함되지 않고, 2010년의 논문의 최종 지점으로 나와 있다(물론 그것이 최종 종착지는 아니고 중간 지점이라는 것을 얘기하고 있지만). 2010년 논문을 내고 6년 후 벤터와 연구팀은 보다 진전된 인공생명에 관한 논문을 발표했다. 2010년 발표 연구와 비슷한 연구였지만, 이번에는 세균이 가지는 모든 유전자를 합성한 것이 아니라, 세균이 가질 수 있는 최소 유전자를 만들었고, 이것을 텅 빈 세균에 이식했다. 이렇게 하여 새로운 인공 종(artificial species)을 만들어냈다. 벤터는 이 2016년의 논문으로 20년 동안 자신이 이끌어 온 연구의 이정표를 세웠다고 자평했다. |
|
독후기)인공생명의 탄생_크레이그 벤터 [일생의 진화:위대함의 70년] 1943년 2월 더블린, 물리학자 에르빈 슈뢰딩거가 당시에 발표했던 얇은 책자가 생물학에 있어 일대 획을 긋는 중요한 의미를 지니게 될거라 예상한 사람은 아마 없었을 것이다. 물리학자의 지극히 물리학적인 시각이 생물학계 전반에 미친 영향은 상상 그 이상이었다. 20세기 중반까지 생물학자들에게 생물특성의 전이나 유전의 매개는 단백질이 실행한다는 것이 지배적인 생각이었다. 슈뢰딩거의 인식이 새로운 관점의 강력한 동기가 되었을까? 그로부터 우리는 DNA의 역할과 이중나선이라는 구조를 찾아 유전암호를 이해하게 되었고, 나아가 합성염색체와 합성세포를 만듦으로써 DNA가 생명의 소프트웨어임을 증명하는 데 까지 왔다. 오늘날 생명과학은 그 때를 분기점으로 하여 믿을 수 없는 창조와 변화를 이뤄 낸 것이다. 가히 과학의 위대함이란 수식으로는 부족할만큼 혁명적인 성과다. 생명공학자이자 이 책의 저자인 크레이그 벤터는 선구연구 결과물과 컴퓨팅 기술의 발달이란 토대를 바탕으로 DNA 유전 정보를 디지털화하고 합성하고 연구하여 새로운 합성세포를 창조해 내었다. 그의 이러한 연구성과는 다음 연구 목표를 위한 강한 동력과 자신감으로 발휘되어 시너지를 내주었을 뿐만아니라. 이 책의 후반부에서 주로 언급되는 생명합성 기술의 창조성과 역할에 대한 강한 긍정으로 나타나는 원천이 되어 준다. [1943-2012 합성생물학의 위대한 발자취] 1944년 DNA종합체가 실제로 세포에 새로운 성질을 부여하는 형질전환 인자임을 알아냈지만, 그것이 과학계에서 중심적인 생각으로 받아들여지는데에만 10년이란 시간이 소요되었다. 그후 인간의 유전체 서열 해독을 가능하게 한 DNA시퀀싱 기술이 1970년대에 가능해지면서 유전정보의 디지털화가 본격화되었고 저자의 합성생명체에 대한 꿈의 첫발을 내딪게 된다. 벤터와 그의 연구팀은 H.인플루엔자균을 이용해 유전체의 염기쌍 모두를 정확히 분석하고, 2만5천개의 절편 조립에 완벽히 성공하였다. 그 이후 M.게니탈리움 유전체 그리고 고세균 유전체를 분석함으로써 최초로 생명의 세가지가 가지고 있는 유전체들 모두에 대한 조망을 제공하는 성과를 거둔다. 그리고 파이 X 174의 유전체를 복제하여 그것을 원형으로 만들고 효소로 복제한 DNA를 대장균에 감염시켜 그 바이러스의 사본을 생산하는 것에도 성공한다. 그 다음 계획은 세균의 전체 합성유전체를 창조하고 최초의 합성세포를 생산하는 일이었다. 그는 최초의 합성 염색체를 게니탈리움 jcvi-1.0이라고 명명했고, 그것이 정상적인 염색체처럼 작동할수 있는지 보기 위해 최초의 합성유전체를 세포에 이식을 시도한다. 그리고 결국 M. 카프리콜룸 세포들에 새로운 염색체가 이식된 것을 확인하였다. 그들이 얻은 것은 한종의 유전체를 다른 종인 숙주 세포에 고의로 이식한 결과로 생긴 최초의 세포였다. 이것은 사실상 한종을 다른 종을 바꾼것이었다. 그 이후 저자가 다음 목표로 고대한 것은 좀더 원대한 꿈 같은 것이었다. 새로운 정보를 생명에 넣고 컴퓨터에서 디지털 부호를 창조하고 화학 합성을 이용해 그 부호를 dna 염색체로 바꾸고 그것을 숙주 세포에 이식해 새로운 버전의 세포를 창조하는 것으로 반대 방향으로의 합성생명을 의미했다. 그렇게 창조됨 세포는 이전의 생물들과 달리 자연적 역사를 가지고 있지 않았다. 즉 이전에 없던 새로운 창조물인 것이다. [합성생물학의 청사진: 생명을 출력하다] 저자는 유전자 정보 서열 해독이라는 초기 연구를 수행하기 전부터 합성생명의 사회적 의미와 영향력을 고민해왔다고 이야기한다. 설계된 생명을 만드는 합성생명 기술이 테러리스트 등의 단체가 악용할 만한 정보를 제공할 수도 있지만 하지만 그런 연구가 제시하는 기회들을 놓쳐서는 안된다는 것을 강조한다. 그가 이야기하는 합성생물학의 미래는 장밋빛이다. 합성생물학은 미래에 식량안보, 지속가능한 에너지, 건강처럼 지구와 그곳에 사는 사람들이 직면한 중요한 문제들을 해결하는데 도움을 줄 수 있다. 깨끗한 에너지를 생산하고, 오염퇴치를 도울 새로운 산물들을 가져다 줄것이고, 불모지에서 농작물을 기를수 있도록 도와줄것이고, 합리적인 가격의 농산물뿐 아니라 백신을 포함한 약물을 제공하는 것이 가능해진다며 합성생물 연구의 당위성을 피력한다. 인공생명과 관련하여 합성생물학의 또 하나의 청사진은 먼 장소에 생명을 빛의 속도로 전송하고 창조하는 일 같은 것들이다. 그의 연구팀은 DNA 부호의 디지털 버전을 전자기파의 형태로 전송하는 그리고 그런 다음에 먼 장소에서 특별한 수신기를 이용해 생명을 창조하는 방법을 완성하기 위해 노력하고 있다. 그는 이게 허무맹랑한 이야기가 결코 아니라고 확신하는데 우선 가까운 미래에는 개인들이 차세대 3d프린터를 이용해 문손잡이부터 스마트폰에 이르기까지 자신들이 원하는 모든 제품을 만들 수 있는 시점에 이를 것이고, 지금 시점에서는 단백질 분자, 바이러스 파지, 단일 미생물 세포들을 만드는 것에 그치지만 이 분야는 눈 깜짝할 새에 더 복잡한 생명 시스템으로 빠르게 이동할 것이라 예상한다. 그의 확고한 믿음은 우리가 불과 70년 사이에 이뤄내 온 믿을 수 없는 결과물들에 기반해 있다. 불과 20세기 중반까지도 우리는 DNA조차 제대로 몰랐다. DNA 정보의 디지털화와 분석 그리고 합성세포 창조를 자유롭게 해내는 토대를 마련한 현재 상태에서 미래에 생물학이 진화해 갈 미래는 과거의 그것보다 아니 과거의 변화수준으로는 상상조차 불가한 것일지 모른다. 다세포 유기체가 되는 살아있는 세포로 전환하거나 출력된다는 이 공상소설 같은 말도 저자 크레이그 밴터가 이룩해 온 성과와 자신감을 엿보면 꽤 그럴듯해 보이기까지 한다. 인류와 미래의 문제를 적극적으로 해결하는 것에 최우선을 두는 과학이라면, 그것이 꿈같은 일 일지라도 그 위대함이 꼭 실현되기를 독자로서도 바라게 된다. |
|
인공생명을 만드는 것은 오래전부터 인간의 꿈이 아니었을까 싶다 이 책은 다른 인공생명 관련 책같이 인간이 '신'이 되어 창조했던 생명 예를 들어 로봇, 홀로그램, 인공적으로 조작한 세포 등등을 소개한다 (인공생명 다루는 책에 conway의 game of life는 항상 등장한다 ) 이 책의 저자 J 크레이그 벤터는 인공생명을 만드는 크레이그벤터 연구소 소장이다 이 책에서 저자는 본인이 시도했던 많은 방법에 대해 소개하는데 주로 가벼운 세포의 DNA를 컴퓨터로 디지털화 시킨 다음에 다른 세포질에 새로 만든 DNA를 주입하는 방식으로 새로운 생명을 창조했다고 한다 물론 별로 의미는 없어보인다 하지만 크레이그 벤터는 향후 이런 기술을 아주 중요해질것이라고 한다
|
|
인공생명의 탄생 (2018) :Life at the Speed of
Light: From the Double Helix to the Dawn of Digital Life (2013년) “생명이란 무엇인가(What is life)?”라고 하는 근원적인 질문은, 양자물리학자 슈뢰딩거의 1943년도의 더블린에서의 강연의 제목이자 동명의 책의 이름이기도 한데, 본서 “인공생명의 탄생”은 그 질문에 영감을 받은 저자 크레이그 벤터가 생명의 본질에 대한 답을 찾아가는 연구 여정을 담고 있다. 슈뢰딩거에 의하면 생명은 스스로 ‘질서의 흐름’을 부여해 ‘원자의 혼돈’속으로 붕괴하는 것을 모면하는 재능, 그리고 적절한 환경에서 ‘질서정연함’을 흡수하는 재능을 가지고 있다고 하였다. 수백 년 동안 과학의 주된 목표는 이러한 열역학 제2법칙을 거스르는 듯한 생명 현상을 가장 기초적인 수준에서 이해하고 이를 제어하는 방법을 찾아내는 것이었다. 오늘날의 눈부신 분자생물학의 시대에 이르기까지의 과학적 진보를 이끈 많은 연구자들의 업적과 아이디어가 등장한다. 그 중 1953년에 Nature에 발표된 너무나도 유명한 왓슨과 크릭의 DNA의 이중 나선 구조에 대한 논문은 자기 복제하는 DNA의 정교한 분자구조를 설명하여 생물학에 대한 이해를 바꾸는 계기가 되었으며, 비슷한 시기에 현대식 컴퓨터가 사용되기 시작하면서 튜링과 같은 공학자는 부호화된 생명 정보 시스템을 컴퓨터 내의 논리적 상호작용을 이용하면 ‘인공생명’을 만들 수 있을 것이라는 생각을 하였다. 이와 같은 생물학과 컴퓨터공학(디지털)의 자연스러운 만남으로 소위 ‘디지털 생물학’이 태동하면서 1960년대 분자생물학 혁명의 시대가 시작되었는데 이를 가속화 한 것이 DNA를 자를 수 있는 ‘제한효소’였고 이는 1970년대의 유전자 편집혁명으로 연결된다. 즉, 유전자를 붙이고 삽입하여 ‘재조합DNA’를 만드는 일이 가능해진 것이다. 이 시기부터 생명의 소프트웨어인 DNA에 대한 이해가 폭발적으로 증가하면서 생명의 하드웨어인 단백질, 그리고 RNA의 기능에 대한 지식도 상당한 진전이 이루어지기 시작하였다. 그러한 기술 진보의 과정에 저자인 벤터의 팀은 ‘전체유전체샷건시퀀싱’을 통해 H.인플루엔자균의 이중나선을 컴퓨터의 디지털정보로 바꾸어 해독하는데 성공하여 생명체의 DNA를 해독하고 다른 생명체의 그것과 비교 분석할 수 있는 비교유전체학의 시대를 여는데 기여하였다. M.게니탈리움과 메타노코수스 및 미코플라스마 뉴모니아로 연구의 범위를 넓히던 벤터 연구팀은 DNA의 화학적 합성에 도전하여 PhiX174라는 박테리오파지 바이러스를 분석하고 인위적으로 복제하는데 성공하게 된다. 그리고, M.게니탈리움의 합성염색체를 만들고 이를 다른 세포에 이식하여 종을 전환하는데에도 성공하였으며 더 나아가 미코플라스마 미코이데스를 합성유전체를 통해 살아있는 세포로 창조했다. 즉 벤터 팀의 15년간의 연구를 통해, 컴퓨터로 생명의 부호를 디자인하고 화학적 합성을 통해 그것을 DNA소프트웨어로 번역하고, 그 합성 부호를 작동시켜 새로운 유기체를 창조하여 ‘생명’이라는 단어가 실제로 의미하는 것에 대한 본질에 더욱 다가가게 되었다. 저자는 이러한 ‘합성세포’를 성공적으로 합성해낸 경험을 통해 책의 서두에 슈뢰딩거가 던진 “생명이란 무엇인가?”란 질문에 “DNA는 모든 생명의 소프트웨어이며 기초이다”라고 하는 하나의 매력적인 답변을 제시하였다. 그 DNA라고 하는 생명의 기초는 디지털 정보로 치환하고 역으로 이를 바탕으로 새로운 생명을 만들 수 있게 되었을 뿐만이 아니라 빛의 속도로 전송, 복사 할 수 있다. 그래서 원문 제목이 ‘Life at the Speed of Light’이다. 본문에서는 저자가 주로 연구했던 미생물과 바이러스 등에 초점을 맞추고 있으나 유전체 기술과 정보의 급속한 발전은 의학 분야에서, 특히 개인의 유전자형에 따른 맞춤형 치료나 다양한 유전 분석 진단 서비스에 활용되고 있다. 빠르게 발전하는 유전체 분야의 정보와 지식을 습득해 나가는데 있어, 이 책의 원문 출간 시기인 2013년에 비해 지금은 더 많은 유전체학 분야의 발전이 이루어졌을 것이다. 따라서, 최신 지견을 얻기 보다는 오늘 날 우리가 서 있는 유전정보학의 토대가 어떻게 시작했는지를 차분히 리뷰해 볼 수 있는 책이라고 생각한다. |