생명과학과 세상

▣ 출판사서평

우리에게 생명과학은 어떤 미래를 가져다줄 것인가?
생명과학의 성과와 논점들이 빼곡하게 담긴 책

21세기 인류가 당면한 문제를 이야기할 때 사람들은 흔히 질병, 기후변화, 에너지, 식량 등을 꼽는다. 과학 기술은 이 문제들을 해결하는 데 어떤 기여를 할 수 있을까? 그 가운데 특히 우리 사회를 뜨겁게 달구기도 하고 실망감을 안겨주기도 했던 생명과학은 질병이나 식량 문제뿐 아니라 인류라는 생물 종을 포함한 모든 생명체와 직접적인 상관관계를 맺는다. 현대 생물학이 인간과 생명의 원리를 점점 더 깊이 알게 되어 이것을 생명공학에 적용하면 앞으로 어떤 일이 벌어질까? 이 책은 이에 대해 과학자들이 어떤 전망을 내놓는지 심도 있게 논의하면서 생명공학과 관련한 인간 윤리의 문제를 함께 다룬다. 이것은 곧 생명과학 연구의 가능성과 위험 요소를 짚어나가고 앞으로 생물학이 나아가야 할 방향을 제시하는 것이다.
독일에서 22명의 전문가들이 저자로 참여한 이 책은 유전자와 인간 게놈, 줄기세포, 생명 윤리, 생물 다양성, 생체공학, 행동생물학, 발생생물학, 식량 증산, 뇌 연구에 이르기까지 총 12장에 걸쳐 생물학 지식을 종합적으로 다룬 교양서다. 각 장은 개별적으로 완결성을 지니면서도 서로 유기적으로 연결되며 풍부한 사진과 설명을 통해 이해를 돕는다.
다시 말해서 ≪생명과학과 세상≫은 생명과학이 우리가 사는 세상과 어떤 관계를 맺고 있는지 현재진행형으로 제시하면서 이를 통해 독자가 인간뿐만 아니라 모든 생명체의 근원을 성찰할 기회를 마련해준다.

이 책에는 무엇보다 과학이 기술 그 자체를 목적으로 하는 것이 아니라 인간으로서 우리가 자연과 조화롭게 살기 위해서 어떤 자세를 취해야 하고 어떤 정보를 알고 있어야 하는지, 그리고 이런 일들이 그야말로 우리 삶을 인간답게 만든다는 생각이 관통한다.
생물학과 의학이 점점 더 발달할수록 생명 윤리라는 주제는 더욱 불거질 것이다. 전문가와 정책 결정자만이 이 논쟁을 주도하는 것이 아니라 사회적인 합의를 이끌어내려면, 일반인들도 생명과학에 대해 정확한 지식과 정보를 얻고 개념을 정립해야 한다. 실질적인 정보가 없다면, 그리고 논란의 대상을 자세히 알지 않고서는 아무런 결정도 내릴 수 없기 때문이다.
그런 의미에서 이 책은 독자에게 정보를 제공하는 교양서로서 생명과학의 개념과 성과들을 이해할 수 있도록 돕는다. 그러나 이 책은 교과서처럼 내용 전달에만 머물지 않는다. 각 장에 등장하는 주제마다 인간이 어디까지 생명과학을 활용할 것인지에 대한 고민이 동시에 따라다닌다. 이런 성찰은 생명공학과 농업생물학 등 생명과학을 공부하는 학생들이나 이 분야 전문가들에게는 새로운 연구와 의미를 밝혀내는 데 실마리가 될 것이다.

인간 게놈 프로젝트, 그리고 생명과학의 가능성
DNA에 저장된 ‘생명의 정보’는 세포 분열을 할 때 복제되어 다음 세대의 세포에 전달될 뿐만 아니라 난세포와 정세포가 융합할 때 새로이 조합된다. DNA를 재조합하는 기술을 통해 ‘신유전학’이 생겨났으며 이것이 새로운 인식으로 이어지면서 유전공학을 이용한 의약품과 유전자 치료가 도입될 수 있을 것이다. ‘신유전학’의 새로움은 ‘유전학의 의학화’와 ‘의학의 유전학화’로 이어진다.
상업에 적용된 생명공학은 의약품 분야에 중점을 두었고, 따라서 생명공학은 질병 원인을 연구하고 새로운 치료법을 개발하고 새로운 의약품을 생산하는 일에서 더 이상 멀리할 수 없는 존재가 되었다. 그래서 의학의 ‘개인화’가 도래할 것으로 기대하는 전문가들이 많다. 미래에는 의사가 환자를 치료할 때 간단한 DNA 테스트를 통해 환자가 특정 의약품의 투여량에 따라 어떻게 반응할지 예상하고, 그런 다음에 적절한 처방을 할 수 있을 것이다. 이 새로운 가능성과 방법이 현재 보건 시스템의 구조뿐만 아니라 이 분야에서 활동하는 회사와 조직에 어떤 영향을 미칠지는 예측하기 어렵다.

우리는 다양성 속에 살고 있다
유전자, 개체, 개체군, 종, 바이옴 등 여러 차원으로 나타낼 수 있는 ‘생물 다양성(biodiversity)’은 비교적 신조어에 속한다. 오늘날 이와 관련한 연구는 특정한 전문 분야가 아니라 폭넓은 영역이다. 이 개념은 학계에서도 급속도로 자리 잡았을 뿐만 아니라 인터넷 검색엔진으로 ‘biodiversity’을 찾으면 2380만여 개가 결과로 나올 정도로 많이 알려져 있지만, 대부분은 생물 다양성 상실을 언급하는 부정적인 맥락에서 등장한다. 그리고 이제는 차츰 국민 경제 이론과 접목되는 상업적인 가치로서도 인식된다. 자원의 활용 가능성이 더 이상 공짜로 보장될 수 없다는 것이 밝혀진 이후로 숫자로 나타낼 수 있는 가치를 보여주는 경제 이론들이 속속 생겨나고 있는 것이다.
이 책에서는 다양성 보호를 설명하기를 ‘모든 차원에서 생명의 필수불가결한 전략이며 적응과 진화의 전제 조건’이라고 말하고 있다. 아무리 인간이 제 혼자 우월성을 뽐낸다 해도 다양성의 토대 위에서만 존재를 확인할 수 있는 것이다. 인간이 생물 다양성에 미치는 영향은 뜻밖의 결과를 가져올 수 있다. 우리가 이 다채로운 상태를 이해해야 이 균형을 깨뜨리는 것을 방지할 수 있다. 멸종 위기에 처한 종을 보호하고 번식시키려면 전문가 집단뿐만 아니라 일반인들도 종에 대한 지식을 갖춰야 한다. 제대로 알려진 것만이 감정적인 호응의 대상이 될 수 있다. 사랑받는 것만이 이성적인 논증과 상관없이 보호를 받을 수 있다.

열매 속의 백신
‘식물 농법’의 개념 속에는 식물을 마치 백신처럼 의학적으로나 기술적으로 중요한 단백질 공급원으로 활용하려는 발상이 숨어 있다. 연구자들은 항체나 항체의 변종을 위한 유전자를 식물의 중심 게놈에 이식시킨다. 그래서 면역 글로블린(혈청의 단백질)을 비롯한 여러 가지 단백질을 잎, 씨앗, 열매뿐만 아니라 다양한 세포 성분에서 만들어내는 식물을 얻을 수 있다. 많은 항체들은 형질 전환 식물에서 활성화된 형태로 뽑아낼 수 있으며, 따라서 미래에는 임상과 진단 차원에서 다양하게 활용될 수 있을 것이다.
항체가 있는 열매를 먹으면 질병을 피할 수 있게 만들려는 실험들은 여러 차원에서 이루어진다. 담배 식물에 집어넣은 항체는 해로운 박테리아로부터 치아를 몇 개월간 보호해준다. 장기 목표 중에는 B형 간염이나 콜레라 같은 질병들에 대한 백신을 열매 속에 집어넣어 생산하는 것도 있다. 오늘날 의학 식품이나 기능 식품은 일반적인 식품과 명확히 구별되지는 않는다. 그래서 예를 들어 항체를 생산하는 식물은 의사가 처방을 해줄 경우 의학 식품으로 분류된다. 항체를 생산하는 식물은 이미 존재하지만 의학적으로 이용되지는 않는다. 이것이 허용되기까지는 꽤 오랜 시간이 걸릴 것이다.

유전자와 행동
생물체에게는 자신에게 중요한 자극을 선택하는 것이 중대한 일이다. 이 필터는 모든 동물 종(種) 각각의 특별한 생활 방식에 맞춰진 감각기관 능력을 통해 이미 결정되어 있다. 물개나 바다표범과 같은 기각류(?脚類)는 물속에서 최대 40미터쯤 떨어진 물체에서 시작되는 아주 작은 물 움직임도 수염으로 감지할 수 있기 때문에 탁한 바닷속에서도 방향을 알아내어 먹이를 잡을 수 있다. 밤에 날아다니는 나비는 초음파 영역의 청력이 발달한 덕분에 박쥐의 방향음을 파악해서 위험을 피할 수 있다.
그러나 특정한 행동과 통제 방법은 환경 자극뿐만 아니라 성, 나이, 사회적 지위, 경험, 인지 능력, 유전적 기질, 호르몬 상태와 같은 외적 요소들과도 관계가 있다. 복합적 행동은 결코 개별 요소로 단순화시킬 수 없고, 생산된 호르몬의 양만으로는 개체의 공격성을 전혀 예측할 수 없다. 현재까지 연구된 포유동물 중에서는 테스토스테론 농도가 높으면 공격성도 증가한다고 말할 만한 동물이 없다. 거세된 수컷 쥐는 잘 모르는 구역에서 다른 쥐와 대결할 때 싸움을 하지 않는다. 그러나 자기 영역에 침입자가 나타나면 그 침입자가 거세되지 않은, 따라서 기본적으로 더 공격적인 상대라 해도 자기 울타리를 지키는 데 성공한다. 여기에서는 싸움의 출발점으로 테스토스테론 농도보다는 공간적인 상황이 훨씬 더 중요하다. 다시 말해서 호르몬은 성, 나이, 사회 경험, 공간과 사회적 상황 외에도 공격성에 영향을 미치는 수많은 요소 가운데 하나일 뿐이다.
유전자 조작 생쥐를 이용해 각각의 유전자, 이를테면 하루의 리듬이나 성 행동, 학습 행동의 조절에 관여하는 유전자들이 확인되었다. 그러나 이 유전자 자체가 행동을 결정하는 것은 아니다. 학습 테스트를 해보면 학습을 촉진하는 환경에서 자라는 “유전적으로 어리석은” 쥐들이 자극이 적은 환경에서 사는 “유전적으로 똑똑한” 쥐들보다 뛰어나다는 결과가 나온다. 강한 공격성으로 선택된 개조차도 적절하게 사회화시키면 순한 개가 된다. 즉 유전자는 행동 제어와 관계가 있지만 수많은 요소들 중 하나로 참여할 뿐이다.

생명 윤리, 논란의 대상
1990년에 시작된 인간 게놈 프로젝트(Human Genome Project)는 2003년에 완료되었지만, 이 프로젝트를 보완하는 발표는 여전히 진행 중이다. 인간 게놈의 서열을 알아냈다 해도 그것을 해석하는 작업은 아직 요원하다. 게놈 연구를 하는 목적은 다양한 유기체가 지니는 모든 유전들의 기능적인 성격을 밝히는 데 있고, 게놈 연구를 통해 나오는 결과들은 단세포 박테리아부터 고도로 발달한 인간에 이르기까지, 다양한 생명체들이 분자 차원에서 어떻게 기능하는지를 근본적으로 밝히는 열쇠로 기능한다.
모든 유전자와 유전형질을 식별하고, 그 기능뿐만 아니라 세포, 조직, 유기체, 생명 공동체에서 이루어지는 상호작용을 이해하는 일이 여기에 해당된다. 이런 일이 완벽하게 가능해지면 인간은 생명체로서의 인간의 미래를 가늠하고 심지어 조작할 수도 있을 것이다. 아이가 태어나면 장차 그 사람이 어떤 질병에 걸리고 몇 살에 사망할 것인지까지 알 수 있는 미래 사회를 배경으로 한 영화 <가타카>(1997)의 미래 사회를 떠올려보면, 한편으로 이 속에 그려진 것처럼 시험관 수정을 통해서 완벽한 우성 인자를 지닌 인간을 생산할 수도 있을 것이다. 그러나 우리에게는 정보를 얻을 권리도 있지만 ‘운명을 알지 않을 권리’도 있다.
이 책에서 유전자와 질병(2장)을 주제로 글을 쓴 외르크 슈미트케는 이에 대해서 자칫하면 개인을 낙인찍는 현상이 벌어질 수도 있다고 우려한다. 그리고 벌써부터 신체장애와 관련하여 유전적인 측면들이 점점 더 강조되는 것에 문제가 있다고 느끼는 장애인들이 많음을 언급한다. 아직은 유전자 예측 검사가 ‘선택의 문제’이고, 사람들은 이 검사를 안 해도 상관없다고 생각할 수 있다. 유전자 예측 검사는 자신에게 의미 있다고 받아들이는 사람에게만 의학적으로 정당화된다. 또한 검사에 동의할 능력이 없는 사람들이나 아이들에게는 유전자 검사를 적용하기가 곤란하다. 정보를 얻어서 스스로 결정할 수 있는 헌법의 권리를 침해할 수 있기 때문이다.

▣ 작가 소개

저자 독일 생물학 협회
독일 연방 차원에서 구성된 독일 생물학 협회는 현재 회원 수가 3만 5000명에 이르며 독일 내에서 가장 큰 생명과학 협회이다. 과학자, 교사, 학교, 대학, 산업 기관, 연구 기관의 의견을 통합하며 생물의학 분야를 포함한 분자와 세포부터 유기체와 생태학적 단계까지 생명과학 전체를 아우른다. 생명과학의 관점을 향상시키고 과학자들의 작업 조건을 개선함은 물론 고등 교육 과정에서 생물학의 위상을 강화하는 것을 과제로 삼는다. 또한 생명과학의 중요성과 아름다움을 교감함으로써 생물학과 관계된 연구 분야에 관심을 불러일으키고자 한다.
22명의 저자가 참여한 이 책은 기초 정보부터 윤리 논쟁까지 생명과학의 다양한 스펙트럼을 보여준다.

역자 권세훈
고려대학교 독어독문학과와 동대학원을 졸업하고 독일 함부르크대학교에서 독문학 박사 학위를 받았다. 대학에서 학생들을 가르쳤으며, 현재 한국문학번역원에서 근무하고 있다. 옮긴 책으로 ≪향수를 불러일으키는 공장≫ ≪광기에 관한 잡학사전≫ ≪화학으로 이루어진 세상≫ ≪혁명의 역사≫ ≪부엌의 철학≫ ≪잘못 들어선 길에서≫ 등 20여 권이 있다

감수 김수기
건국대학교 축산대학 낙농학과를 졸업하고 일본 오사카대학교에서 의학박사 학위를 받았다. 미국 퍼듀대학교 선임 연구원, 배재대학교 연구 교수, (주)제노바이오텍 연구소장을 지냈다. 현재 건국대학교 동물생명과학대학 교수로서 분자미생물학 분야와 가축사양 실험을 통해 친환경 축산을 위해 바이오 신소재 발굴을 연구하고 있다. 지은 책으로는 ≪미생물학 실험서≫(공저)가 있고, 옮긴 책으로는 ≪바이오사이언스와 방선균≫ ≪산업 응용 미생물학≫ ≪미생물학 입문≫ 등이 있다.

▣ 주요 목차

01 생명체의 설계도
인간 게놈 연구, 유전자와 그 의미
02 유전자와 질병
인간 게놈 프로젝트가 의학에 끼친 영향
03 생명체의 시작
난세포에서 배아로 발달하다
04 작은 만능 인간의 세계
줄기세포, 미래의 구원자?
05 논증, 평가, 행위의 이론
생명 윤리 - 논란의 대상
06 녹색 기적, 바이오플라스틱과 식물 농법
식물 재배의 새로운 길
07 의학과 농업을 위한 새로운 방법
상업적인 생명공학
08 모델로 보는 생명체
생체공학, 자연과 기술의 결합
09 연구, 이용, 보호
생물 다양성
10 아빠 박새와 엄마 쥐
행동 생물학
11 뿌리로 복귀하다
인류의 초기 시대
12 고유한 자아 인식의 길
또 하나의 우주, 뇌 연구