지대기지

고래의 유선형 몸매나 북극곰의 흰색 털처럼 주어진 환경에 어울리는 생물학적 ‘적응’은 어떻게 일어났을까? 찰스 다윈은 『종의 기원』에서 ‘자연선택에 의한 진화’를 그 해답으로 제시하였다. 개체[각주:1]의 번식에 도움이 되는 유전적 변이만을 여러 세대에 걸쳐 우직하게 골라내는 자연선택의 과정이 결국 환경에 딱 맞는 개체를 만들어낸다는 것이다. 다윈은 자연선택이 각 개체의 적합도(fitness), 즉 번식 성공도를 높이는 방향으로 ⓐ 일어난다고 보았다. 그렇다면 자신은 번식을 하지 않으면서 집단을 위해 평생 헌신하는 일벌이나 일개미의 행동은 어떻게 설명할 수 있을까? 다윈은 그와 같은 경우 집단의 번성에 이득을 주므로 자연선택이 되었다고 결론을 내렸는데, 이것은 자연선택이 개체에게 이득이 되는 방향으로 일..

바이러스는 보통 세균의 100분의 1 정도의 크기로 단백질과 핵산만으로 구성되어 있다. 이처럼 바이러스는 세포의 구조를 갖추고 있지 않기 때문에 독립적으로 존재할 때에는 스스로 물질대사를 할 수 없다. 하지만 살아있는 생물에 기생할 때는 숙주* 세포 내의 효소와 에너지 등을 이용하여 물질대사를 하고 증식을 하는 등 생물학적 특성을 보인다. 바이러스가 생존을 위해 다른 생물을 이용하는 데만 그친다면 별 문제가 없겠지만 ‘기생’이라는 바이러스의 생존 방식은 필연적으로 숙주에게 피해를 입히기 때문에 문제가 된다. 바이러스는 어떠한 방법으로 숙주에게 피해를 입히는 것일까? 바이러스는 먼저 자신의 숙주가 되는 미생물, 식물, 동물 등의 세포 표면에 달라붙어 유전 물질을 세포 내로 들여보낸다. 이렇게 세포 내로 들..

현재 의학계에서 최고의 관심을 갖고 있는 과제는 노화와 암이다. 최근 과학자들은 세포의 노화와 관련된 것으로서 DNA의 양끝 부분인 텔로미어를 지목했고, 텔로미어를 만드는 효소인 텔로머라아제의 기능을 응용하면 노화와 암에 대한 신약이나 새로운 치료 방법을 개발할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 텔로미어에 대해 알기 위해서는 먼저 DNA의 구조와 복제 과정을 알아야 한다. DNA는 긴 사슬의 형태로 이어져 있는 핵산들의 가닥 2개가 나선 모양으로 결합한 구조를 보이고 있다. 이 핵산들에는 각각 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 티민(T) 같은 염기가 하나씩 들어 있다. 한쪽 가닥의 아데닌이 있는 핵산은 다른 가닥의 티민이 있는 핵산과, 구아닌이 있는 핵산은 시토신이 있는 핵산과 상보적으로 결합하는..

일반적으로 동식물에서 종(種)이란 ‘같은 개체끼리 교배 하여 자손을 남길 수 있는’ 또는 ‘외양으로 구분이 가능한’ 집단을 뜻한다. 그렇다면 세균처럼 한 개체가 둘로 분열하여 번식하며 외양의 특징도 많지 않은 미생물에서는 종을 어떤 기준으로 구분할까? 미생물의 종 구분에는 외양과 생리적 특성을 이용한 방법이 사용되기도 한다. 하지만 이러한 특성들은 미생물이 어떻게 배양되는지에 따라 변할 수 있으며, 모든 미생물에 적용될 만한 공통적 요소가 되기도 어렵다. 이런 문제를 극복하기 위해 오늘날 미생물 종의 구분에는 주로 유전적 특성을 이용하고 있다. 미생물의 유전체는 DNA로 이루어진 많은 유전자로 구성되는데, 특정 유전자를 비교함으로써 미생물들 간의 유전적 관계를 알 수 있다. 종의 구분에는 서로 간의 차이..

우리 몸은 ‘자연적 치유’의 기능을 가지고 있다. 여기서 ‘자연적 치유’라는 것은 무슨 의미일까? ‘자연적 치유’라는 것은 우리 몸에 바이러스(항원)가 침투하더라도 외부의 도움 없이 이겨낼 수 있는 면역 시스템을 가지고 있다는 것을 의미한다. 이를 보다 정확하게 말하자면, 면역 시스템은 여러 가지 방법으로 바이러스에 감염된 세포를 찾아 바이러스를 제거한다. 그런데 이러한 면역 시스템에 관여하는 세포 중에서 매우 중요한 역할을 하는 세포가 있다. 그것은 바로 바이러스에 감염된 세포를 직접 찾아내 제거하는 ‘킬러 T세포’(killer T cells)이다. 킬러 T세포는 우리 몸을 지키는 파수꾼인 셈이다. 킬러 T세포는 혈액이나 림프액을 타고 몸속 곳곳을 순찰하는 일을 담당하는 림프세포의 일종이다. 림프세포에..

유전학자들의 최종 목표는 결함이 있는 유전자를 정상적인 유전자로 대체하는 것이다. 이렇게 가장 기본적인 세포 내 차원에서 유전병을 치료하는 것을 ‘유전자 치료’라 일컫는다. ‘유전자 치료’를 하기 위해서는 이상이 있는 유전자를 찾아야 한다. 이를 위해 과학자들은 DNA의 특성을 이용한다. DNA는 두 가닥이 나선형으로 꼬여 있는 이중 나선 구조로 이루어진 분자이다. 그런데 이 두 가닥에 늘어서 있는 염기들은 임의적으로 배열되어 있는 것이 아니다. 한쪽에 늘어선 염기에 따라, 다른 쪽 가닥에 늘어선 염기들의 배열이 결정되는 것이다. 즉 한쪽에 A염기가 존재하면 거기에 연결되는 반대쪽에는 반드시 T염기가, 그리고 C염기에 대응해서는 반드시 G염기가 존재하게 된다. 염기들이 짝을 지을 때 나타나는 이러한 선택..

각 세포의 형질이 어떤 상황에서 특정하게 나타나도록 하는 정보는 세포 안에 있는 유전자에 들어 있다. 따라서 유전 정보의 적절한 발현이 세포의 형질을 결정하며, 생물체의 형질은 그것을 구성하고 있는 세포들의 형질에 의해서 결정된다. 이러한 생물학적 연구 결과를 근거로 유전 정보가 인간의 생김새뿐만 아니라 지능, 그리고 성격까지도 결정할 수 있겠다는 생각을 이끌어 내었다. 유전자 연구는, 열등한 유전자를 가진 사람들은 공동체에 도움은커녕 피해만 주므로 도태시켜야 한다는 이른바 극단적인 우생학* 때문에 한동안 주춤했으나 최근에 다시 활기를 띠고 있다. 인간과 유전자의 관계를 규명하려는 연구는, 약 1세기 전 골턴(Galton)이 연구를 시작한 이래 지금까지 이어지고 있다. 그러던 중 근래에 ㉠쌍생아들을 대상..

영원히 늙지 않고 살 수 있는 불로초(不老草)를 찾다가 50세에 죽었다는 진시황처럼 오래 살고 싶다는 소망은 누구에게나 공통된 인간의 욕망이다. 현대 과학의 발달에 따라 인간이 왜 늙게 되는가에 대해 전보다 많은 것들을 알게 되기는 했지만, 아직도 노화(老化)의 비밀은 완전히 풀리지 않은 채 여전히 수수께끼로 남아 있다. 노화를 설명하는 이론들은 많지만, 크게 ‘활성산소의 축적’과 ‘노화에 영향을 미치는 특정 유전자의 존재’에 관한 이론으로 대별된다. 전자(前者)는 사람의 신체는 일생 동안 많은 유해한 자극들로 인하여 각 장기 및 기능이 약화되어 노화가 진행된다는 이론이다. 특히 활성산소가 노화의 가장 주된 요인으로 꼽히는데, 활성산소란 사람이 음식물을 섭취하고 소화한 후 영양분을 산화(酸化)시켜 에너지..