유전학이란 무엇인가

오늘은 생물학에서 그나마 친숙한 학문이 유전학을 알아보겠습니다. 19세기에 멘델은 유전법칙을 출판했는데 당시엔 상속에 대한 개념이 부모의 특징이 자녀와 섞여있었습니다. 흰색이 붉은 꽃 사이에 있는 수정 세대는 분홍이 되고 붉은 것과 흰색도 그렇습니다. 하나 어린이 세대가 백색과 빨강에서만 나오면 대답할 수 없었습니다. 멘델은 한 가지 색이 한 아이 세대에서 나오는 걸 지배적이고 열정적인 것으로 조합해 증명했습니다. 이것이 유전학이 시작된 역사이며 이 전에 라 마크스는 본인의 무용성으로 진화론을 말했고 그가 생전 겪은 성질의 변화가 다음 세대로 이어지는 것을 보았습니다. 대표적으로 기린이 살아서 높은 나뭇가지를 노린 결과, 자녀는 긴 목을 가졌습니다. 이것이 라 마크스가 맞는 것처럼 받아들여졌습니다. 이것은 다윈마저도 그들이 살아있는 동안 새로운 특징을 습득할 수 있다고 믿었습니다. 유전에 대해 멘델이 유전법칙을 발표한 것은 이러한 상황에 좀 더 발전적인 미래를 꿈꿀 수 있도록 만들었습니다. 그것에 대해 간단히 살펴보겠습니다.

 

멘델은 자체적인 완두가 대립 유전자와 열정과 우성으로 갈리는 것을 알아냈습니다. 부모에게서 열화 인자만 받았을 때 열화 백화가 가능한데, 만약에 하이브리드 부모인 경우엔 삼분의 일입니다. 이것의 발현 비율입니다. 멘델은 이것을 계속 실현하였는데 세상엔 그뿐만이 아녔습니다. 이 전에 영국의 한 농부도 같은 실험을 했으나 그는 기록을 하지 않았다고 합니다. 덕분에 멘델은 그 기초를 토대로 새 법칙을 찾아낼 수 있던 것입니다. 그는 크게 세 가지 법칙을 발표했는데 하나는 우열이고 둘째는 분리, 그리고 독립입니다. 처음 우성과 열성이 나오고 학자들은 이유를 밝히려 했습니다. 그리고 그 순서대로 참여함을 알아냈습니다. 어떤 사람들은 특수한 병을 가진 가족의 유전을 연구하기도 합니다. 완두의 꽃 색은 그들의 특수한 유전자로 결판됩니다. 각자의 색과 관계는 전혀 없으며 우열 사이에서 있다는 것입니다. 수천 개의 유전자를 가진 유기체는 그들만의 법칙이 있습니다. 이것은 지치부 가문의 꽃에서 나왔는데 이것은 흰색과 반대되고 지배적인 조합을 만들어 냈습니다. 이러한 요소가 많은 것을 우월성이라고 부릅니다.

 

예로부터 사람은 부모에서 새끼로 특성을 이어가며 개선했습니다. 하지만 이 모든 것이 과학적 연구가 시작된 것은 앞서 말했듯 멘델이 시작이었습니다. 현재 과학의 핵심은 유전자입니다. 전체 배열에서 디옥시리보 핵산은 염기 배열을 특정 부분 만듭니다. 복제를 통해 다음 세대에 전달하는데 디옥시리보 핵산은 생물의 성장과 활동에도 관여하는 단백질도 만듭니다. 단백질은 가장 강력한 것입니다. 결국 멘델부터 시작한 현재 유전학은 매우 중요하며 광범위한 주제를 다룬다고 할 수 있습니다. 유전자라는 개념은 초등학생들도 알고 있을 정도이며, 이것은 우리의 삶에 가장 가까운 학문으로서 의학이나 농업에서도 필수가 되는 과학 분야입니다. 주요 이론은 분자생물학에 기초를 두고 있으며 디옥시리보 핵산부터 개체가 만들어지는 것 까지를 다룹니다. 이것을 복제하는 것은 상당히 안정적이지만 완벽하지 않아 이상한 복제의 경우엔 저번 시간 다뤘던 돌연변이가 나타나게 됩니다. 방사선과 약물이 들어가면 굉장히 높은 빈도로 나타나는데 실험 결과, 절반 이상이 잘못된 방향으로 진행되었습니다. 

 

이제 유전의 생식을 다뤄보겠습니다.  생식은 다음 세대로 번식하는 것을 말합니다. 성 생식은 상당히 복잡한 과정을 겪는데 남녀는 각자 난자와 정자를 만들고 수정시킵니다. 유전자 조작은 감수가 분열하면서 일어나는데 이것은 하나의 유전자 커플이 섞이는 현상입니다. 이렇게 하나의 유전자 여러 가지가 간섭하면 멘델의 이론도 적용되지 않습니다. 이것이 조작입니다. 실제로 유전자의 대립 유전자는 정해져 있는 발현 시기가 없고 이러한 불평등은 진화의 이유로 볼 수 있습니다.

유전자가 발현되는 것은 단백질이 만들어지는 과정입니다. 관점은 생물학적으로 봤을 때에 해당됩니다. 이들은 코돈 때문에 전사해 안티코돈으로 번역돼 단백질을 만들기 위해 리보솜과 이어집니다. 오페론은 발현에 중요한 역할을 맡는데 염색체 안에서 나란히 마주한 유전자를 가진 수술자들은 유전자 섬을 만듭니다. 이러한 섬을 병원은 연구하고 있습니다. 유전자들은 이 형질이 다음 세대로 전해지는데 실제로 유전과 마찬가지로 환경의 영향을 받으면서 발생과 성장이 이뤄진다고 합니다. 한 생물체의 게놈은 많은 유전자를 갖고 있지만 이 모든 것이 한 생물의 생성과 성장의 일부는 아닙니다. 생명 활동은 단백질을 만들 수 있는 유전자에만 관여하며 나머지는 쓰이지 않습니다. 디옥시리보 핵산 조각만 활성화되면 생성됩니다. 출발과 종말을 결정하는 전사인자는 부적에 먹이로 작용합니다. 이러한 유전자는 두 가지 부위로 나눠집니다. 구조적인 부분에는 유기체를 만드는 단백질 생산 정보, 조절적인 부분에는 효소 등을 조절하는 것이 들어갑니다. 보통 생물은 생성 통제가 되지 않고 생산 조절을 합니다.

 

프로젝트 게놈과 관련한 연구가 21세기 이후 관심을 받은 후 이것으로 만들어진 유전자 지도는 사람이 가지고 있는 유전자의 전체적인 서열을 명시하였습니다. 노화에 관한 연구가 최근 트렌드인데 노벨위원회는 텔로미어를 발견한 학자에게 살을 주기도 하였습니다. 그리고 유전자의 계승이 끝난 후에도 변형과 발현 조절을 연구하고 암의 표현과 발현도 꾸준히 공부하고 있습니다. 발달 유전학 등 다양한 학계의 연구 중 줄기세포는 각종 유전적인 질병들을 치료할 수 있다고 봅니다. 지금으로부터 10년 전부터 파킨슨병을 치료할 수 있을 것으로 추정되는 줄기세포가 연구 중이기도 합니다.