과학도서 - 게놈을 읽고 게놈을 읽고

게놈을 읽고....
저 자 : 매트 리들리
출판사 : 김영사
지난해 6월, 인간 게놈 지도의 초안이 발표되자 전 세계가 한동안 떠들썩했었다. 게놈이란 것이 도대체 무엇이길래 초등학생 꼬마들까지도 "게놈, 인간 게놈 프로젝트"라며 쪼잘댔던 것일까? 그래서 고른 책이 이 책이다. 「게놈GENOME」은 비록 그 이전에 쓰여졌기는 했지만, 집필 당시까지 밝혀진 게놈 연구와 이를 통해 밝혀진 내용에 관한 책이다.
`게놈(genome)`이란 생물의 염색체 속에 담긴 유전정보 전체를 의미하는 것으로, 저자의 말에 따르면, DNA 분자 위에 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 티민(T)이라는 4개의 문자(염기)로 쓰여진, 생명 진화의 역사를 기록하는 자서전이라고 할 수 있다. 그리고 `인간 게놈 프로젝트(HGP)`란 우리 인간이라는 생물 종의 게놈이 가진 유전자들의 이야기, 즉 유전 정보를 담고 있는 물질인 DNA 염기서열을 해독하는 작업이…(생략)

각종 질병이나 노화와 관련된 많은 유전자들, 지능, 성격 등을 결정하는 수많은 유전자들, 그리고 세포의 자살을 유도하는 유전자나 쓰레기 유전자라고 하는 것들, 소위 말하는 `게이 유전자` 등등. 인간 삶의 모든 영역에 유전자가 관여하고 있다는 것을 알게 된다. 저자의 입장은 기본적으로, 인간은 그 생김새는 물론이고 정신적인 면이나 행동까지도 유전자의 작용으로 이미 프로그램되어 있다는 것이다. 유전자가 모든 것을 지시한다. 수많은 질병들이 유전자의 결함에 의해 발생한다. 헌팅턴무도병은 4번 염색체에 있는 월프-히르시혼 유전자의 돌연변이로 그 중간의 CAG라는 염기서열이 계속적인 반복이 그 원인이라고 한다. 이와 같은 유전적 질병뿐만이 아니다. 개성의 차이도 유전적 차이가 그 기본이다. 예를 들어 인간의 11번 염색체에는 D4DR이라는 유전자가 있어 동기를 유발하는 화학물질로 추측되는 도파민을 수용하는 단백질을 만든다. 그런데 D4DR에 있는 반복서열이 길어지면 도파민에 대한 반응이 무뎌지기 때문에 도파민 효과를 더 얻으려고 모험을 갈구하는 성격이 된다는 것이다.

이러한 설명을 유전자 결정론이라고 비판할 지도 모르지만 이 밖에도 상당수의 연구가 인간의 성격과 행동, 질병 등이 유전자의 작용으로 이미 결정되어진 것이라는 결론을 내리고 있다. 그러나 저자는 모든 것이 하나의 유전자에 의해 결정된다는 것은 절대 아님을 지적한다. 유전적 질병인 천식만 하더라도 유전자만으로는 설명이 불가능한 현상이다. 외부의 여러 요인이 천식의 원인이 될 수 있고 그것도 사람에 따라 다르다. 여러 개의 유전자들과 비유전적 요소들이 복합적으로 작용하기 때문이다. 개성 또한 마찬가지다. 개성과 관련된 유전자는 어림잡아도 500개가 된다고 한다. 더욱이 생물학적으로 결정된 뇌의 화학적 상태는 사회적 특성에 의해 결정되기도 하는데, 사회적 지위가 낮을수록 세로토닌 수치가 낮아 공격적인 성격이 되기 쉽다고 한다. 사회적 영향이 유전자를 작동시키느냐의 여부를 결정하기도 하는 것이다.

더욱 눈길을 끄는 것은 유전자가 행동을 결정하는 것만은 아니라는 주장이다. 행동 또한 유전자 발현을 변화시킬 수 있다. 원숭이를 이용한 실험에서, 서열이 낮은 원숭이는 혈액 내 코르티솔이 증가로 감염되거나 심장 질환이 생길 가능성이 높다는 사실을 관찰할 수 있었다. 인간 사회에서도 심장 마비를 일으킬 가능성을 몸무게나 흡연 여부보다도 그 사람의 직위로 예측하는 것이 더 정확하다고 한다. 다른 사람의 명령에 따라 일하는 경우 스트레스가 증가하기 때문이다. 이는 우리의 자유의지에 의한 의식적 행동으로 유전자 발현을 변화시킬 수 있다는 말이다.

유전자는 몸과 분리되어 있는 것이 아니라 몸의 일부로서 존재하는 것이기에 둘은 같이 움직인다. 그러므로 유전이냐. 양육이냐 하는 오래된 논쟁에서 이제는 양편 모두 극단적인 입장을 포기해야 할 것 같다. 매들리의 말로는 유전과 양육을 대비시킨 이분법 자체가 잘못이었다. 그 둘은 서로 의존하며 상호 작용한다. 지능을 예로 들어보자. 지능은 맹목적으로 하나 또는 몇 개의 유전자들에 의해 정해지도록 된 것이 아니라, 부모, 문화, 교육 등으로 스스로 프로그램할 수 있도록 만들어졌다. 이는 아마도 유전자가 능력을 결정한다기 보다는 성향을 만들기 때문일 것이다. 그러니까 근시안은 눈의 형태가 유전된 것 일뿐만 아니라 책을 좋아하는 습관이 유전되어 생긴 것일 수도 있다는 뜻이다. 유전자는 진공 상태에서는 작동하지 못한다. 이들이 성숙하는 데는 환경적 자극이 필요하다. 그러나 또한 선천적으로 정해진 한계 내에서만 작동한다. 인간은 주어진 환경에 자신을 맞추기보다는 내재된 성향에 맞는 환경을 찾고 만들어 내기 때문이다. 따라서 인간의 지능이나 성, 행동 등은 유전적 요인과 환경적 요인의 상호작용으로, 타고난 능력만큼 양육된다고 할 수 있겠다.

이 책을 읽다가 낯설고 조금은 충격적이기까지 한 내용들과도 마주하게 되었다. 그 중 하나는 유전자 간의 충돌에 관한 것이다. 가장 놀라운 예로, X와 Y염색체는 상호 보완하기는커녕 서로를 경계하고 다투기까지 한다고! 사람의 Y염색체가 작은 이유도 이것으로 설명할 수 있다. Y염색체에 있는 유전자는 X염색체에 의해 공격을 받기 쉬웠고, 결과적으로 Y염색체는 이를 피하기 위해 `도망가서 숨는` 전법을 선택하여 되도록 많은 유전자를 버리거나 발현을 중단했다고 말이다. 진화하는 유전자에조차 성적인 적개심이 작용한다니, 남녀 간 갈등은 필연적인 것일 수밖에 없다는 생각이 든다. 그러나 저자는 더욱 흥미진진한 연구 사례들을 보여준다. 헤이그(Haig)라는 과학자는 태반을 엄마가 태아에게 영양을 공급하기 위한 엄마의 기관이 아니라 태아가 엄마의 혈관에 침투해서 영양을 뺏기 위한 태아의 기관으로 재해석했다. 태반은 엄마의 혈관에 침투해서 태아가 더 많은 영양을 취할 수 있도록 하고, 엄마는 이를 억제하려 하는 경쟁관계를 가지고 있다는 것이다. 헤이그에 해석에 따르면, 부계 유전자는 엄마가 태아의 유전자가 절반만 자신과 동일하므로 충분한 모태를 만들 것이라고 신뢰하지 않기에 자신이 직접 이런 역할을 담당하는 것이다. 두 염색체의 유전자들은 자신이 속해 있는 개체뿐만 아니라 서로에게도 관심이 없다는 것이 된다. 리처드 도킨스 등 사회생물학자들의 주장을 통해 유전자들이 이기적이라는 개념은 접했었지만 유전자 서로에게조차 적개심을 갖고 있다니 놀라울 따름이다. 더욱이 유전자 간 경쟁이 동반 진화를 가능하게 했다는 것은 아이러니가 아닐 수 없다.

그리고 또 한 가지는 치명적인 형태의 유전자가 질병에 의해 유지되어 왔다는 것, 질병의 발생과 소멸에 따라 게놈이 끊임없이 변화해 왔다는 것! 많은 질병들은 우리 조상들에게 고난을 주면서 우리 유전자에 자신들의 흔적을 남겨놓았다. 저항성을 부여했던 돌연변이들이 퍼져 나갔으나, 저항성은 대가를 요구했다. 말라리아가 흔한 아프리카에 사는 사람들 대부분은 그 병에 대한 저항성을 갖고 있다. 아마도 과거에 어떤 유전자가 돌연변이를 일으켜 말라리아에 저항성을 획득했을 것이다. 그러나 아프리카인들은 현대에 들어서 겸상적혈구성 빈혈증이라는 대가를 치르고 있다. 과거에는 이 유전자의 돌연변이가 오히려 자연스런 것이었고 `정상`이었으나 오늘날에는 `비정상`이 되어버렸으니, `정상`과 `돌연변이`라는 개념이 무색해질 뿐이다.

인간 게놈 프로젝트에서 밝혀진 사실들은 신비롭게만 보였던 생명 현상들을 이해하는 데 많은 도움을 줄 것이다. 그러나 안전과 윤리에 대한 우려 또한 적지 않다. 저자는 이 책의 후반부에서 이러한 우려와 비판의 목소리에 귀기울이기도 하고 비판하기도 하면서 유전 연구의 필요성을 거듭 강조하고 있다. 인간의 유전자에 관한 정보를 이용하면 동맥 경화나 알츠하이머 병을 비롯한 여러 질병이 발생할 가능성을 알 수 있게 되고, 그 발병시기가 언제인지를 예측할 수 있게 되어 질병의 조기예방, 치료 등이 가능하게 될 것이다. 뿐만 아니라 유전자 요법을 사용하면 적은 비용으로도 환자의 고통을 줄이면서 간단하게 치료할 수 있을 것이라고 기대된다. 그러나 유전자 요법의 안전성에 대해서 확신할 수 없기 때문에 문제다. 이에 저자는 구더기가 무서워 장을 못 담그면 안 된다는 입장이다. 아직까지는 이의 사용을 제한해야할 필요성을 덧붙이고 있기는 하지만 말이다. 그는 치료는 어떻든 간에 최소한 유전적 진단만큼은 이루어져서 이에 대비할 수 있어야한다고 주장하고 있다.

개인정보 노출로 인해 불이익을 입을 가능성도 지적된다. 예를 들어 한 사람의 유전자 분석을 통하여 언제 질병이 발생할 것인가를 예측할 수 있다면, 현재 직장을 가질 수 있겠는가, 또는 의료보험회사로부터 보험가입 대상에서 제외될 수도 있지 않은가 하는 등의 문제가 생긴다. 이는 사회적으로 제도를 마련하여 해결되어야 할 문제이다. 특히 저자는 모든 경우에 나의 게놈의 소유나 정보 공유, 이에 관련되는 검사나 치료를 결정하는 주체는 내 자신이 되어야 한다고 강력하게 주장하고 있다. 그 결정이 국가에 의해 자행될 때 우생학이 부활할 우려가 있기 때문이기도 하다.

지금까지 우리가 우리의 유전자들이 모여 만든 생물학적 존재임을 살펴보았다. 그렇다면 우리가 제한된 존재임을 알게 되었을 것이다. "무슨 소리! 나는 자유로워. 인간은 자유로운 존재이어야 해!" 혹은 "나는 자유롭고 싶어. 이 유전자라는 사슬을 끊고 새처럼 날고 싶어!"라고 외칠는지도 모르겠다. 하지만 새가 자유로운가? 새도 생물학적 존재라는 관점에서 볼 때 말이다. 유전적 요인은 결정론이고, 환경적 요인은 자유 의지에 따른다는 것은 오해이다. 부모의 영향과 사회 훈련 등을 앞세우는 것도 마찬가지로 우리의 자유 의지를 억압하는 다른 형태의 결정론일 따름이다. 그리고 유전적이라는 것도 결코 필연적, 숙명적인 것이 아니다. 유전자는 현재에 대한 원인 중의 하나가 될 수는 있지만, 운명을 예측하는 수단은 아니라는 말이다. 우리의 삶은 상호 연결된 수많은 복합적 인자들에 의해 조절되는 카오스 시스템으로, 시스템 내부의 모든 결정적 요인을 안다고 해도 어떤 일이 일어날 지난 알 수 없다. 미세한 원인이 예기치 못한 결과를 낳는 버터플라이 효과가 발생하므로.

우리에게 새가 될 수 있는 자유는 없다. 하지만 날고 싶다는 의지는 인간을 `인간 나름의 방법으로` 날마다 하늘로 비상할 수 있게 하지 않았던가... "자유는 다른 사람의 것이 아닌 당신 자신의 결정론을 표현하는 것이다. 그 차이는 결정론에 있는 것이 아니라 누가 소유하느냐에 달려 있다."는 책 말미의 한 구절이 인상깊다.