생명체는 왜 진화할까? DNA가 없어도 유전될 수 있을까?
노화를 거꾸로 돌릴 수 있을까? 무엇이 우리를 인간으로 만들었을까?
명쾌하고 매력적인 생명에 대한 50가지 탐험

▼ 인간에 대한 가장 근원적인 질문을 탐구하는 학문, 생물학
지구는 셀 수 없이 많은 생명체들로 가득 차 있다. 우리 인간부터가 대표적인 생명체이고 온갖 동물과 식물, 눈에 보이지 않는 세균과 미생물은 물론 인간이 미처 발견하지 못한 생명체들까지 함께 살아간다. 인간이 숨을 쉬고 음식을 섭취해 생존할 수 있는 것 역시 다른 생명체와 끊임없이 상호작용을 하는 덕분에 가능한 것이다.
생물학은 말 그대로 생명을 연구하는 학문이다. 하지만 워낙 그 대상이 방대하고 인류가 등장하기 훨씬 오래 전부터 생명이 시작되었으므로 이해하기가 쉽지 않다. 무엇보다도, 과학자들 사이에서 생명에 대한 정의가 아직도 통일되지 못했기 때문에 더욱 혼란스러운 경우가 많다.
《일상적이지만 절대적인 생물학지식 50》은 ‘진화’라는 하나의 거대한 법칙을 기반으로 유전자, 세포, 유기체 등 가장 기본적인 개념들을 통해 생물학의 큰 줄기를 가늠할 수 있도록 도와준다. 동물과 식물의 세계를 넘나들며 생물에 대한 다양한 설명과 인류 생존에 관한 비밀을 파헤쳐본다. 다윈의 진화론이나 멘델의 유전 법칙처럼 누구나 한 번쯤 들어보았을 만한 생물학의 대표적인 개념에서부터 유전암호, 종분화, 합성생물학 등 좀 더 깊이 있는 주제까지 다루며 독자들이 자연스럽게 개념들의 연관성을 파악할 수 있다는 것이 장점이다. 생물학자들의 중요한 실험과 발견에 관한 에피소드도 함께 만날 수 있어 지루하지 않게 읽을 수 있다.

▼ 생식, 질병, 스트레스, 노화… 인간의 삶에서 생물학적으로 가장 궁금한 것들
사람들이 생물학에 관심을 갖는 가장 큰 이유는 그것이 생명 유지에 가장 밀접하게 연관되어 있기 때문일 것이다. 《일상적이지만 절대적인 생물학지식 50》에는 인간은 어떻게 태어나는지, 어떻게 해야 건강하게 살 수 있는지, 질병의 위협에서 벗어날 수 있는 방법은 있는지, 무엇보다도 늙지 않고 장수하는 비결은 무엇인지 등등 생명의 비밀에 한 발짝 다가갈 수 있는 정보들이 담겨 있다.
현대인에게 가장 큰 골칫거리는 아무래도 스트레스일 것이다. 스트레스를 심리적 요인으로만 생각하는 사람들이 많겠지만, 사실 스트레스 반응은 외부의 변화에 저항해 몸을 원래의 상태로 되돌려놓으려는 신체적 작용이다. 캐나다의 생리학자 한스 셀리에가 물리학적 힘을 나타내던 ‘스트레스’라는 단어를 처음으로 생물학적 힘의 개념으로 재정의했다. 스트레스는 면역조직을 손상시키고, 호르몬 분비에 변화를 일으킨다. 스트레스를 받으면 기분만 나쁜 게 아니라 몸도 아픈 것이 이런 이유 때문이다.
또, 인간의 수명이 늘어나면서 급부상한 문제가 바로 노화다. 노화는 세월을 거치면서 세포가 손상됨에 따라 일어난다. 늙지 않고 끊임없이 번식할 수 있다면 종 보존에도 도움이 될 텐데 왜 노화의 원인들은 제거되지 않고 계속 남아 있는 것일까? 세포를 유지하고 보수하려면 에너지가 필요하다. 그런데 톰 커크우드의 일회용 체세포 이론에 따르면 노화는 생존과 생식 사이에 이루어지는 타협이다. 먹이 같은 생태학적 자원이 제한되어 있기 때문에 번식에 힘을 쏟으려면 체세포의 유지와 보수에는 그만큼 에너지를 덜 쓸 수밖에 없다는 것이다. 적게 먹으면 오래 사는 이유를 설명하는 데에도 이것이 도움이 된다. 먹을 것이 부족한 상황에서는 생존이 우선순위가 되기 때문이다. 오늘날에는 현대 의학과 기술이 질병이나 포식자 같은 사망의 외부 원인으로부터 인류를 보호해주기 때문에 우리는 내적 원인으로 죽게 된다. 저자는 결국 인간이 노화를 걱정하게 된 이유는 그만큼 오래 살기 때문이라고 말한다.

▼ 끝없는 경쟁 또는 더불어 살기: 생태계에 대한 오해와 진실
다윈의 진화론이 ‘적자생존’이라는 말로 널리 퍼지면서, 생태계는 생존을 위해 먹고 먹히는 치열한 전장으로 묘사되는 경우가 많다. 물론 생태계는 모든 생물들이 살아남기 위해 악전고투하고 있지만, 그렇다고 다른 개체의 어려움을 나 몰라라 하는 것은 아니다. 다름 아닌 이타적 행동이 일어나는 것이다. 이타적 행동은 내가 가진 자원, 즉 시간이나 식량 심지어 자기희생까지 내가 가진 자원을 소비해야 하는 일이다. 인간은 감정적인 이유로 이타적 행동을 할 수 있지만, 이를 모든 동물에게 적용하기는 어렵다.
자연선택이라는 관점에서 볼 때 이타심은 개체의 적응도를 높여주는 경우에만 일어나야 한다. 영국의 진화생물학자 해밀턴은 ‘포괄적응도’를 통해 근친도가 높은 정도, 즉 혈연관계가 가까울수록 이타심이 발생할 가능성이 크다고 주장했다. 그렇다면 비친척관계에서는 어떨까? 여기서는 사회생물학자 로버트 트리버스의 상호이타성이론이 사용된다. “네가 나를 위해 무언가 해주면, 난 거기에 보답 할게.”로 요약할 수 있는 상호이타성은 호의를 베풀고 그에 보답하는 일이 반복되면서 이익을 가져온다면 협동 행동과 관련된 유전자들이 집단으로 퍼져나가게 된다고 말한다. 이처럼 이 책에서는 생명에 대해 우리가 잘 몰랐던 사실이나 오해하는 부분까지 친절하게 설명해주고 있다.

▼ 인간이 생명을 창조한다! 복제에서 유전자가위까지, 생물학의 놀라운 미래
이 책에서 무엇보다 눈길을 끄는 부분은 최신 유전자 연구들에 대한 언급이다. 인간의 힘으로 생명을 만들어내려는 노력은 이미 오래전부터 있었다. 이제는 비교적 흔하게 접할 수 있는 시험관 아기가 아마 그 본격적인 시작일 것이다. 영국의 생리학자 로버트 에드워즈와 산부인과 의사 패트릭 스텝토의 연구로 1978년 최초의 시험관 아기 ‘루이스 브라운’이 태어난 후 지금까지 약 600만 명이 시험관 시술을 통해 태어났다. 이제는 한 여성의 난자에서 채취한 세포핵을 다른 여성이 기증한 난자에 이식하는 단계에까지 이르렀다. 이렇게 수정된 난자는 엄밀하게 말하면 세 명의 부모로부터 유전물질을 물려받게 되며, 이런 기술을 이용해서 태어나는 아이는 질병을 야기할 결함을 지닌 미토콘드리아를 피할 수 있다. 1997년에는 체세포 복제를 통해 최초의 포유류 복제 생명체인 돌리가 탄생했으며, 2002년과 2005년에는 과학자들이 소멸한 바이러스를 되살려내기도 했다.
유전학자 크레이그 벤터와 그의 연구진은 유기체들의 유전체를 판독한 후 염기서열을 새로 만들어내는 방식으로 2010년 합성세포 ‘신시아’를 만들어냈다. 이들은 유전자를 레고 블록처럼 조립하면서 생명 유지에 필수적인 유전자와 그렇지 않은 유전자를 구분하기도 하고, 독소를 감지하거나 표시장치를 포함하는 등 특정한 기능을 지닌 유전자를 골라내기도 한다.
이러한 성과는 최근 가장 이슈가 된 CRISPR-Cas9(크리스퍼 유전자가위)로 이어진다. 기능에 결함이 있는 유전자를 잘라내고 그 부위를 DNA 복구 장치를 이용해 고치는 방법으로, 2012년 에마뉘엘 샤펜티어와 제니퍼 다우드나가 발견한 이후 획기적인 유전자 치료 방법으로 주목받고 있다.

물론 이러한 연구에는 논란이 끊이질 않는다. 무엇보다도 윤리적으로 올바른 일인가에 대한 우려가 가장 크다. 또 실험실에서 되살려낸 치명적으로 유해한 생명체들이 생태계에 다시 발을 들여놓는 일에 대해 걱정을 나타내는 사람들도 많다. 생명이란 무엇에 대한 논의가 끝나지 않고 반복되는 것도 이처럼 기존의 상식을 벗어나는 연구 결과들이 끊임없이 나타나기 때문이다. 저자는 이러한 우려와 잠재적 위험이 현실화되지 않도록 규제하는 것은 물론 과학자들 스스로 윤리강령을 두어 준수하는 것이 반드시 필요하다고 역설한다.