과학도서 - 게놈0 게놈0

인간은 게놈을 닮았다(게놈, 매트 리들리)
서점에 가서 책을 고르며 내가 지금까지 얼마나 문외한이었는지를 새삼 느낄 수 있었다. 평소에는 비소설과 만화나 베스트셀러에는 눈이 갔었는데 목록을 보면서 책을 한권 한권 찾으며 보니 신기하고 정말 놀라웠다.
한참의 망설임과 고민 끝에 고른 책은 게놈이었다. <뉴욕타임스>선정 최고의 책 10선 논픽션 부문 1위 라는 간판을 자랑하듯 당당히 꽂혀 있던 책을 고른 것이다.
저자 매트 리들리는 정말 재미있는 사람이다. 자기 소개에서부터 신경과학자인 부인 애냐 허버와 염색체를 조합하여 완정하게 새로운 개체인 2명의 자녀를 만들어냈다고 말하며 가족소개를 줄이고 있다. 옥스퍼드를 나와 국제 생명센터 회장을 맏고 있는 그는 자신이 이 책을 쓰며 너무나도 터무니 없는 관련성없는 이야기를 열거하고 있다고 말한다.
하지만 23장으로 나누어진 이 책은 조화를 잘 이루고 있…(생략)

쳤지만 진화로 따지면 박테리아가 우리 인류보다 더 오래 살아남을 것은 당연지사이다. 즉 생명은 그 자체로서 자연과의 관련성을 가지고 적응성을 가지고 있다라고 말할 수 있는 것이다.
2번 염색체는 종, 3번 염색체는 역사라고 한다.
우리 인간은 진화에 실패한 종이다. 물론 역사라는 매개체는 인류가 살아남을 수 있었던 이유를 확실히 말해주지는 못하나 일부를 가르쳐 주고 있다.
진화에 실패했기 때문에 멸종을 앞에 두었고 그 위기에서 문명의 힘으로 극복해 내지 않았을까?
우리가 유전과 게놈에 대해 밝혀내기 시작한 시기는 150년도 되지 않았다.
나도 유전과 염색체에 대한 지식이 미비하듯 그 시대 사람들은 유전과 염색체에 대한 개념이 없었지만 본능적으로 저절로 그런 현상을 보였을 것이다.
그러나 이제 멸종을 보이던 인류는 지구상에서 가장 눈 띄기 쉬운 동물이 되어 버렸고 고도의 진화를 꾀하던 박테리아는 완벽한 진화과 생식 그 자체의 기능만하는 그 자체의 물체가 되어버렸기에 문화적으로 생물학적으로 볼 때 인류는 실패도 성공도 하지 않은 바람 속의 향일 뿐이다.
1,2,3번 염색체에서만 보아도 인류는 정말로 다양한 진화와 과정을 거쳐온 존재이다.
그런데 이 모든 걸 조종하는 것이 게놈이라면 과연 어떨까?
우리눈에도 보이지 않는 아주 작은 , 평상시에는 더 숨어버려 더 없이 작은 염색체 실가닥 하나하나가 우리의 삶을 좌지우지 한다면 어떨까?
나 또한 믿기 어려웠지만 모두 사실이었다.
인류의 염색체는 23쌍으로 구성되어 있다.
22쌍은 남녀모두 같은 상염색체라 불리는 동일한 염색체 쌍이고 나머지 1쌍은 XY염색체로서 성을 결정하여 남자인지 여자인지를 겉과 안으로 나타내는 염색체이다.
인간은 참으로 다양하다. 얼굴만 해도 눈의 크기도 모두 다르고 눈에 있는 근육의 모양, 근육의 능력치, 눈동자의 크기, 눈꺼풀의 길이, 눈 주변의 주름, 눈을 깜박이는 속도 등 같은 것이라고는 눈이 모두 2개라는 것 말고는 없을 것이다.
이렇게 다양한 인간들이 60억명있는 것으로도 경이로운 일이고 이러한 60억명이 계속 죽고 태어나 수를 바꾸며 지금 이 시간에도 다른 행동과 다른 자세와 다른 생각과 다른 조건을 취하고 있는 것은 더욱이 복잡한 일이다.
하지만 게놈을 보면 이건 장난일 뿐이다. 저자의 말로는 게놈중에서 1개의 염색체의 한가지 성질의 염색체 인자의 종류만 늘어 놓아도 자신의 책의 10%에 지나지 않을 것이라고 말을 한다. 이러한 묘사를 보기만 해도 이미 게놈은 어떤 것인지 알 수 있다.
정확히 말하는 게놈은 10억여개의 단어를 차곡차곡 23개의 상자에 담아 잘 정리하여 둥글게 만든 것이다. 이를 구분하는 말만 해도 염색체를 이루는 유전자, 유전자를 이루는 엑손, 엑손과 같이 있는 인트론, 엑소과 인트론을 이루는 코돈, 코돈을 만드는 염기 등 다양하다.
그러나 이 게놈이 변덕스러운 것이 단지 A, C, G, T 4가지 인자만으로 이루어져 있다는 것이다. 아데닌 시토신 구아닌 티민이 그 성분이다.
10억여개의 단어가 4가지 성분의 반복과 조합 복사와 재조합으로 이루어져 있다는 사실또한 경악을 금치 못하게 한다.
게다가 게놈은 부피를 줄이고 좀 더 복잡한 구조를 취함으로서 안전성과 편리성을 고루 같춘 이중 나선 구조이다.
이중 나선 구조는 1장의 보고서에 모두 말할 수 있는 단순한 반복형태이지만 게놈의 특성상 이 또한 복잡하게 느껴진다.
예를 들어 공책을 한 권 샀다고 하자. 공책의 모든 종이는 무게와 재질, 모양 형태가 모두 같다고 가정을 한다고 생각하면 이 공책은 한가지 배열이 반복되는 매우 간단한 형태의 나열이다. 하지만 각 종이에다가 가, 나, 다, 라를 세자씩 적는 다고 하면 배열의 개수는 6가지로 늘어난다.
게다가 이런 가, 나, 다, 라를 기울여서 적을 수 있다고 하면 배열의 개수는 수십개가 된다. 위치가 바뀌기도 한다면 배열의 개수는 기하급수 적으로 늘어나는 것이다.
마찬가지로 게놈도 단순한 반복구조와 4가지 인자의 반복이 복잡함을 이루어 내는 것이다.
그리고 게놈은 각각에 다른 화학적 형태의 물질을 가지고 있어서 그 작은 하나가 매우 약간, 오차의 범위를 벗어날 정도로 적다고 해도 우리 인간에게는 치명적으로 다가온다.
이러한 게놈이 우리인간의 특성을 나타낸다고 하는데, 게놈은 그 자체로는 그냥 물질일 뿐인데 어떻게 우리 몸에 작용하는 것일까.
왜 우리 몸에 작용하여 이로움과 해로움을 주고 남녀의 차이를 만들고 아이와 어른, 어른과 노인을 만드는 것일까.
이러한 질문을 해결하기 위해서는 태초로 돌아가야 한다.
인류가 있기 이전에 척추동물이 있었고 척추동물이 있고 그 전에 고생생물이 있다.
물론 고생물의 비밀을 모두 알 수는 없지만 가장 기초적인 단세포 동물에서부터 DNA와 같은 유전인자를 작용을 하였고 진화와 발전의 밑거름이 되었다.
고생물이 생길 때부터 고생물의 보호와 활동을 위해 생겨난 모든 구조가 하나하나 발전을 거듭하여 오늘날의 DNA에 이른 것이다.
진화는 흔히 다윈의 ‘종의 기원’이나 라마르크의 이야기에 따라 용불용설과 자연선택설 등으로 알고 있지만 이 또한 게놈의 작용이 있기에 가능했던 것이다.
게놈은 생물이 필요에 의해서 만들고자 의도했고 만들어 내었지만 이제는 그 게놈이 동물의 기능과 동물의 모습을 결정짓는 요소가 된 것이다.
결국 인간은 게놈을 닮은 것이다.
게놈이 생긴 데로 인간의 겉모습이 이루어 진 것이지 얼굴이나 겉모습이 생긴 데로 게놈이 변하는 것은 아니다. 그러면 3가지를 예로 들어보자.
먼저, 게놈은 인간의 모습을 짓는 건축가의 두뇌같은 존재이기도 하나 질병의 원인이 되기도 한다.
예를 들자면 5번 염색체의 경우 지난 1950년대부터 이미 천식의 원인 인자가 있는 유력한 장소로 지목되어 조사를 받기도 했고 3번 염색체의 경우 어떤 인자의 부족이나 이상으로 귀지가 검게 변하고 사람이 별 이상없이 보이나 소변의 색이 검은 알캅톤뇨증이라는 부작용과 희귀병을 불러온다.
또한 4번 염색체의 경우 헌팅턴 병을 불러온다.
일부 지역에서는 특정 혈액형이 나타나지 않는 경우가 있다고 한다. 이는 혈액형에 따라 인자가 다른 게놈이 그 병의 면역에 얼마나 능하느냐의 차이이다. 원인이라고 할 수는 없는 것이다.
물론 게놈에 포함된 유전자가 모두 질병의 원인은 아니다고 할 수는 없지만 원인의 한 가지 유력한 용의자일 뿐 절대로 원인이라고 단정지어서는 안될 것이다.
또 하나 게놈의 특이한 점은 바로 성에 관련되어 있다.
XY염색체는 1쌍임에도 인간에게 있어서 남녀의 차이를 뚜렷하게 구분 짓는다.
그러나 X, Y 염색체는 크기가 다르다. 따라서 한쪽은 불리하게 된다.
비유를 하자면 곰앞에서 숨만 안 쉬면 목숨을 구할 수 있듯이 Y 염색체는 불리함을 극복하고 모른 자신의 형질과 인자를 보존하기 위해서 스스로 기능을 점점 상쇄시켜 형질 보존 유전자 그 자체만 남도록하였고 살아남을 수 있었다.
Y염색체와 X 염색체간의 다툼으로 한쪽이 너무 앞서게 되면 사람은 성비 불균형 현상을 맞이하게 될 것이다. 하지만 Y염색체의 진화로서 X, Y 염색체는 서로 상호공존할 수 있게 되었다.
그 결과 Y 염색체는 점점 작아지고, X염색체는 오늘날 7 번 염색체과 비슷한 크기를 가지게 되었다.
마지막으로 혈액형에 대한 이야기이다.
사람의 혈액형은 흔히 A, B, O, AB 형이 있다.
각각의 혈액형은 응집원과 응집소를 가지고 있기 때문에 서로 간에 섞일 경우 치명적인 손실을 불러 오기도 한다.
그런데 더욱 신기한 점은 이렇게 극과 극의 차이를 보이는 혈액형간에 다른 것인 단지 인자 2개 뿐이라는 것이다.
유전자 배열에는 특이한 점이 있는데 2개가 바뀌었는데도 그에 따른 구조가 일부 뒤집혀버리거나 사라져 버리는 경우가 생기는 것이다.
결국 A, B 형의 차이가 종이 한 장 차이라도 완전히 반대의 성질을 가지게 된 것이다.
O형도 결국 조금의 차이 때문에 다른 혈액형에게는 수혈 받을 수 없는 것이다.
이렇게 다양하고 신기하기만 한 23쌍의 염색체 이야기를 읽다보면 아직 나로선 힘들게 이해되거나 아직 이해가 안 되는 단어들이 종종 있다.
물론 매트 리들 리가 이야기를 쉽게 쓰기 위해서 노력했을지라도 아직 나에게는 이러한 글을 이해하기가 어렵다. 하지만 그러한 마음을 가지기보다는 새로운 지식과의 접선이라고 생각을 하고 책을 읽으니 한 층 재미도 있고 내용이해도 어느 정도 되는 것 같았다.
아직 게놈이 어려운 내용을 내포하고 있고 지금의 게놈이 내일의 게놈의 반의 반도 안 될지도 모르는 일이지만 다시 한 번 읽으면서 게놈에 대해 보다 더 관심을 가진다면 이 책도 언젠가 모두 이해가 될 것이다.