자연 선택부터 인공 생명까지, 『종의 기원』부터 『이기적 유전자』까지
우리가 몰랐던 유전자에 대한 오해와 진실
진화론과 멘델의 법칙부터 이보디보와 RNA혁명까지
학교에서 미처 가르치지 못한 유전자의 거의 모든 것
『타임스』의 과학 담당 편집자이자 영국의 저명한 과학 저술가인 마크 핸더슨이 고전 유전학부터 분자 생물학의 탄생, 게놈, 본성과 양육, 질병의 원인, 성의 역할, 유전 공학, 최근의 새로운 유전학까지 추적하며, 우리가 몰랐거나 오해했던 유전자에 대한 진실과 거짓을 현대 생물학의 새 지평을 열었던 50가지 아이디어로 정리하여 들려준다.
진화의 적응에 반하는 동성애가 생기는 까닭은? 진화와 유전학의 영원한 수수께끼, 성은 왜 필요할까? 인성을 형성하는 것은 본성인가 양육인가? 유전자 결정론 대 환경 결정론의 논쟁에서 누가 승리했을까? 키와 비만은 정말 유전적 영향을 받을까? 사람과 생쥐, 나와 내 친구는 어떻게 다르게 만들어지나? 간이나 신장의 체세포 분열과 달리 무성생식은 왜 자손 증식에 비효율적일까?
대표적인 DNA 손상 질병인 암이 왜 현대에 와서 많아졌는지, 조류 독감, 구제역 등 슈퍼 박테리아는 어떻게 급증하는지도 파헤친다. 정신분열증과 자폐는 유전적 영향을 받는다는 사실부터 유전자도 경험, 환경의 영향을 받는다는 놀라운 최신 연구 결과까지 유전자와 진화, 건강의 연관관계도 한자리에 모았다. 또한 일상생활에서 품었던 유전자에 대한 궁금증을 별도 코너에서 다루어 독자의 이해와 지적 흥미를 돕는다. 영화 <엑스맨>의 초능력자가 실재 존재할 수 있는지 알아보면서 돌연변이를 설명하기도 하고, 드라마 <닥터 하우스>에 나오는 헌팅턴 병을 통해서 질병이 어떻게 유전되는지 밝히기도 한다.
진화의 적응에 반하는 동성애가 생기는 까닭은?
암과 슈퍼 박테리아는 왜 현대에 급증할까?
오프라 윈프리는 DNA검사로 정말 자기가 줄루족임을 알게 되었을까? 노벨상 수상자 왓슨은 왜 인종마다 서로 다른 지능과 운동 능력이 있다고 말했을까? 피부가 검은 최초의 인류는 어떻게 하얗거나 노란 피부를 가지게 되었는지 알려 주는 이 책은 발생 유전학의 연장통, 혹스 유전자의 정체는 무엇인지 설명하기도 하고, 남성이 유전적으로 변형된 여성이라는 믿을 수 없는 이야기를 들려주기도 한다. 소질의 유전학에서 재능은 타고 나는지 살펴보고, 최초로 유전자 지문으로 누명을 벗은 연쇄 성폭행 사건을 통해서 유전자 지문의 한계와 오류가 무엇인지 설명한다.
지은이는 현대 유전학의 여러 문제를 다루면서도, 한쪽 극단에 치우쳐 장밋빛으로 칠하고 부풀리거나 악마의 탄생이라는 식으로 백안시하지 않고, 다만 판단 근거를 제시한다. “우리는 단순한 유전자의 총합이 아니다. 과거에 유전자로 기능하지 않는 폐물 DNA라는 의미에서 ‘정크 DNA’로 불리던 DNA 부분 역시 중요하다는, 어쩌면 더 중요할지도 모른다는 사실이 속속 밝혀지고 있다”고 말하며 “유전학에 관한 지식이 쌓이면서 다른 요소들, 예컨대 우리의 생활 방식이나 환경, 다른 사람들과의 상호 작용 같은 것들의 중요성을 더 잘 이해하게 되었다”고 강조한다.
유전자 확인 기술을 밝혀낸 서핑족 출신의 생물학자 크레이크 벤터와, 제임스 왓슨의 공공 프로젝트가 유전자 연구에 어떤 결과를 가져왔는지, 유전자가 우리 몸과 마음의 형성에 관여하면서 사람의 생활에 어떤 영향을 미치는지 탐구하는 진화 심리학이 어떻게 발달했는지도 살펴볼 수 있다. 진화가 사실임을 입증한 '대단한 신생 학문'인 유전학은 아프리카에서 생겨난 최초의 인류가 어떻게 세계로 뻗어 나갔는가를 추적하는 데 기여하기도 했다.
50가지 아이디어마다 해당 연구 성과를 한 눈에 볼 수 있는 연대표와, 다윈과 멘델에서 리처드 도킨스와 에릭 캔들까지 주요 과학자의 핵심 어구와 인상적인 업적을 실어서 독자가 전체적인 생물학 지형을 조망하게 도왔으며, 일반 독자에게 익숙하지 않은 과학 용어에 대한 친절한 해설까지 덧붙였다.
이 책은 자연선택설, 종의 기원, 멘델의 법칙, 유전자와 염색체, 돌연변이 등 좀 익숙한 개념뿐만 아니라 DNA의 발견, 이기적 유전자, 빈 서판, 유전 공학 등 현대 생물학의 지형을 흔든 패러다임을 생생한 사례와 함께 알기 쉽게 적었다. 또한 줄기세포, 유전자 변형 곡물, 이보 디보(Evo-devo), RNA 혁명, 후성 유전학 등 새로운 유전학의 발전 양상과 그 의미도 놓치지 않는다.
<서평>
생물학 시대가 열리면서 우리는 생명관, 가치관 등 많은 면에서 영향을 받고 있다. 이 책은 생물학 시대를 여는 핵심인 유전학과 그 응용 분야의 흥미로운 쟁점을 담고 있는 놀라운 책이다. 딱딱한 유전학 지식을, 생명을 이해하고 생물학 시대를 살아가는 실천적 지혜로 바꿔 준다. 유전자의 거의 모든 주제가 논의되고 그 주제가 주목된 이유를 명확히 밝힐 뿐만 아니라 유전자에 대한 잘못된 지식도 바로잡아 준다.
- 김영수(서울대 생물교육학과 교수)
우리가 상식적으로 알아야 할 가장 기본적인 유전의 법칙부터 시작하여, 유전자와 염색체, 진화 유전학, 유전자, 단백질, 그리고 DNA까지 단계적으로 기술하면서 전 세계적으로 관심이 대상이었던 유전자 변형 농산물, 유전자 변형 동물을 거쳐 게놈과 인공 생명까지 다루고 있다. 현대인에게 매우 유익한 교양서로서 모든 이에게 꼭 권하고 싶다.
- 정성헌(전국과학교사모임 회장, 경북복주여중 교사, 이학박사)
이 책의 주역인 유전자가 보여주는 드라마는 전개될수록 극적이다. 이제 유전자라는 용어는 현대 사회에서 생물학적 의미만을 갖고 있지 않다. 이 책은 유전자의 등장과 유전자가 펼치는 줄거리를 흥미롭게 다루면서도 과학적 체계를 갖추고 있다. 유전자로 인해 생겨날 수 있는 모든 생명 현상을 이해할 수 있게 잘 짜인 내용으로 독자에게 흥미를 자아내게 하는 책이며, 분자 생물학이 현재 어디까지 왔는가를 보여주는 책이다.
- 홍영남(서울대 생명과학부 명예교수)
훌륭한 대중 과학서를 집필하는 유전자가 있다면, 이 책의 저자가 그것을 갖고 있음이 틀림없다. -영국 아마존
<본문 중에서>
‘책을 “성적으로” 읽으려면 두 권의 책을 산 다음, 각 권에서 전체 책장의 반을 떼어 내고 다른 책의 반과 합쳐서 새 책을 만들면 된다. 어느 책장을 떼어 내고, 어느 책장을 그대로 둘 것인가는 동전 던지기로 정한다.’
- 마크 리들리
모건의 염색체 이론은 갈릴레오나 뉴턴에 어깨를 견줄 만큼 거대한 상상력의 도약을 보여 준다.
- C. H. 워딩턴
유전적 부동의 개념을 이용하면, 비약적인 돌연변이에 의지하지 않고도 멘델의 유전 법칙으로 어느 한 종 내에서나 서로 다른 종 사이에 나타나는 다양성을 설명할 수 있다. 자연 선택이 일어나지 않는 것처럼 보이는 곳에서도, 진화가 어떻게 일어나는가를 유전학을 이용해서 과학적으로 설명할 수 있게 된 것이다. 멘델의 유전 이론과 다윈설이 서로 모순되지 않으며 양립할 수 있다는 증거가 이렇게 하나둘 쌓이기 시작했다.
-본문 중에서
원시적인 생명체가 화성에서 발견된다면(화성만이 아니라 다른 어느 곳에서라도), 과학자들은 가장 먼저 다음과 같은 질문을 던질 것이다. “DNA에 기반을 두었는가?” 지구 상의 모든 생명체는 DNA에 유전 설명서가 적혀 있다(일부 RNA 바이러스가 예외지만, 그들은 DNA에 기반을 둔 숙주 없이 증식할 수 없다). 이 사실은 그 모든 생물이 궁극적으로 하나의 공통 조상으로부터 내려왔음을 말해 주는 강력한 증거다.
-본문 중에서
단백질이 유전자의 산물이라면, 유전 현상의 화학적 토대는 다른 곳에 있어야 했다. 그 토대는 1869년에 스위스 과학자 프리드리히 미셰르가 고름 묻은 붕대에서 처음 추출한 신비로운 물질에서 발견되었다. 데옥시리보 핵산, 즉 DNA가 바로 그것이다.
-본문 중에서
유전자 중심 진화론은 환원주의 이론이지만, 결정론은 아니다. 환경 요소의 투입을 배제하지 않는 것이다. 도킨스에 따르면 개체의 표현형은 언제나 유전자들과 그들의 환경 모두의 산물이다. 사실 바로 그 점이, 진화가 개체들마다 달라서 죽음에 의해 파괴되는 표현형에 작용하지 않고, 오래도록 유지되고 잘 변하지 않는 유전자들에 작용하는 까닭이기도 하다.
-본문 중에서
건강한 조직에서는 세포 분열이 정확하게 통제된다. 유전적인 신호에 따라 세포 분열이 일어나야 할 때에만 일어나는 것이다. 세포 분열이 이런 통제를 벗어나기 시작할 때 암이 발생한다. 모든 경우에, 방아쇠를 당기는 것은 세포가 분열하는 동안 일어난 복제상의 실수다.
-본문 중에서
복제 인간은 사산이나 유산이 되지 않는다고 해도 기형으로 태어날 가능성이 크다. 복제 양 돌리 하나를 만들기 위해 277개의 난자가 사용된 이래, 동물 클로닝은 꾸준히 발달했다. 하지만 여전히 많은 기술적인 어려움이 있으며, 영장류의 경우는 특히 더 하다. 복사본처럼 똑같아서 비슷한 외모와 능력, 인성을 지닐 거라고 할 수는 없다.
-본문 중에서
게놈이 자신이 노출되었던 특수한 환경적 영향을‘기억’하는 것처럼 보이는 현상을 말한다. 일반적으로 이런 후성 유전학의 영향은, 유전자의 스위치를 꺼버리거나 그 활성을 조절하는 식으로, 성숙한 체세포에만 작용한다. 하지만 일부는 정자와 난자를 변화시켜서 미래 세대에 물려줄 수도 있다. 결국, 때로는 획득 형질도 전달될 수 있다는 것이다.
-본문 중에서
지은이의 말
1부 고전 유전학
01. 진화의 이론－자연 선택이 새로운 종을 만든다
02. 유전 법칙－유전자들은 우성 또는 열성일 수 있다
03. 유전자와 염색체－유전자들은 염색체에 실려서 전달된다
04. 진화 유전학－유전 현상이 진화에 동력을 공급한다
05. 돌연변이－돌연변이를 유도할 수 있다
06. 성－성은 개체를 유전적으로 유일무이한 존재로 만든다
2부 분자 생물학
07. 유전자, 단백질, 그리고 DNA
－유전자는 단백질을 만들며, DNA로 이루어져 있다
08. 이중 나선－DNA의 구조는 그 기능을 암시한다
09. 생명 암호의 해독－유전 암호는 트리플렛으로 적혀 있다
10. 유전 공학－유전자는 조작될 수 있다
3부 게놈
11. 게놈의 해독－유전자는 분리해서 해독할 수 있다
12. 인간 게놈－게놈은 모든 사람에게 속한다
13. 게놈의 교훈－유전 변이가 새 유전자만을 의미하는 것은 아니다
4부 본성과 양육
14. 유전자 결정론
－유전자는 영향을 미치지만 결정하는 경우는 거의 없다
15. 이기적 유전자
－유전자는 이기적으로 보이지만, 사람은 반드시 그렇지는 않다
16. 빈 서판－문화는 중요하지만, 그것만 중요한 것은 아니다
17. 양육을 통해 작용하는 본성－유전자와 환경은 함께 작용한다
5부 유전자와 질병
18. 유전병－유전자는 질병을‘위한’것이 아니다
19. 유전자 사냥－흔한 유전 변이들이 질병에 영향을 미칠 수 있다
20. 암－암은 유전자의 병이다
21. 슈퍼 박테리아－모든 질병은 유전과 관련 있다
6부 성, 역사, 행동
22. 행동 유전학－유전될 수 있다고 해서 결정적이라는 뜻은 아니다
23. 지능－유전자들은 지능에 영향을 미친다
24. 인종－인종이 아무 의미도 없는 것은 아니다
25. 유전의 역사－DNA는 역사 기록물이다
26. 유전 계보학－유전자로 가계를 추적할 수 있다
27. 성의 유전자－남성은 유전적으로 변형된 여성이다
28. 남성의 종말?－남성은 유전적으로 퇴락하는 존재다
29. 남녀 간의 전투－남녀의 유전자는 제각기 이익을 추구한다
30. 동성애－생물학이 성적 취향에 영향을 미친다
7부 유전 공학
31. 유전자 지문－DNA가 신원을 밝힌다
32. 유전자 변형 농산물－모든GM 농산물은 제각각 다르다
33. 유전자 변형 동물－GM 동물이 사람의 생명을 구한다
34. 이보디보－유전자가 몸과 세포의 틀을 잡는다
35. 줄기세포－유전자는 만능 세포를 만든다
36. 클로닝－클론은 유전적 복제물이다
37. 인간 복제－클론은 똑같은 복사본이 아니다
38. 유전자 치료－때로는 돌연변이를 고칠 수도 있다
39. 유전자 검사－DNA는 경고하거나 오도할 수 있다
40. 맞춤 의학－의약품을 유전자에 맞출 수 있다
41. 맞춤 아기－검사는 디자인이 아니다
42. 멋진 신세계－유전학은 기회이자 위기다
43. 유전자와 보험－보험은 유전학을 견뎌 낼 수 있다
44. 유전자 특허－유전자는 발명품이 아니다
8부 새로운 유전학
45. 정크 DNA－정크 DNA는 쓰레기가 아니다
46. 복제수 변이－유전자는 철자는 물론 구조에서도 서로 다르다
47. 후성 유전학－게놈은 기억할 수 있다
48. RNA 혁명－RNA는 게놈을 조절한다
49. 인공 생명－인공 생명 연구는 진행 중이다
50. 정상과 비정상－유전 변이는 연속성이 있다
용어 해설
옮긴이의 말
추천의 말
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1부 고전 유전학
01. 진화의 이론－자연 선택이 새로운 종을 만든다
02. 유전 법칙－유전자들은 우성 또는 열성일 수 있다
03. 유전자와 염색체－유전자들은 염색체에 실려서 전달된다
04. 진화 유전학－유전 현상이 진화에 동력을 공급한다
05. 돌연변이－돌연변이를 유도할 수 있다
06. 성－성은 개체를 유전적으로 유일무이한 존재로 만든다
2부 분자 생물학
07. 유전자, 단백질, 그리고 DNA
－유전자는 단백질을 만들며, DNA로 이루어져 있다
08. 이중 나선－DNA의 구조는 그 기능을 암시한다
09. 생명 암호의 해독－유전 암호는 트리플렛으로 적혀 있다
10. 유전 공학－유전자는 조작될 수 있다
3부 게놈
11. 게놈의 해독－유전자는 분리해서 해독할 수 있다
12. 인간 게놈－게놈은 모든 사람에게 속한다
13. 게놈의 교훈－유전 변이가 새 유전자만을 의미하는 것은 아니다
4부 본성과 양육
14. 유전자 결정론
－유전자는 영향을 미치지만 결정하는 경우는 거의 없다
15. 이기적 유전자
－유전자는 이기적으로 보이지만, 사람은 반드시 그렇지는 않다
16. 빈 서판－문화는 중요하지만, 그것만 중요한 것은 아니다
17. 양육을 통해 작용하는 본성－유전자와 환경은 함께 작용한다
5부 유전자와 질병
18. 유전병－유전자는 질병을‘위한’것이 아니다
19. 유전자 사냥－흔한 유전 변이들이 질병에 영향을 미칠 수 있다
20. 암－암은 유전자의 병이다
21. 슈퍼 박테리아－모든 질병은 유전과 관련 있다
6부 성, 역사, 행동
22. 행동 유전학－유전될 수 있다고 해서 결정적이라는 뜻은 아니다
23. 지능－유전자들은 지능에 영향을 미친다
24. 인종－인종이 아무 의미도 없는 것은 아니다
25. 유전의 역사－DNA는 역사 기록물이다
26. 유전 계보학－유전자로 가계를 추적할 수 있다
27. 성의 유전자－남성은 유전적으로 변형된 여성이다
28. 남성의 종말?－남성은 유전적으로 퇴락하는 존재다
29. 남녀 간의 전투－남녀의 유전자는 제각기 이익을 추구한다
30. 동성애－생물학이 성적 취향에 영향을 미친다
7부 유전 공학
31. 유전자 지문－DNA가 신원을 밝힌다
32. 유전자 변형 농산물－모든GM 농산물은 제각각 다르다
33. 유전자 변형 동물－GM 동물이 사람의 생명을 구한다
34. 이보디보－유전자가 몸과 세포의 틀을 잡는다
35. 줄기세포－유전자는 만능 세포를 만든다
36. 클로닝－클론은 유전적 복제물이다
37. 인간 복제－클론은 똑같은 복사본이 아니다
38. 유전자 치료－때로는 돌연변이를 고칠 수도 있다
39. 유전자 검사－DNA는 경고하거나 오도할 수 있다
40. 맞춤 의학－의약품을 유전자에 맞출 수 있다
41. 맞춤 아기－검사는 디자인이 아니다
42. 멋진 신세계－유전학은 기회이자 위기다
43. 유전자와 보험－보험은 유전학을 견뎌 낼 수 있다
44. 유전자 특허－유전자는 발명품이 아니다
8부 새로운 유전학
45. 정크 DNA－정크 DNA는 쓰레기가 아니다
46. 복제수 변이－유전자는 철자는 물론 구조에서도 서로 다르다
47. 후성 유전학－게놈은 기억할 수 있다
48. RNA 혁명－RNA는 게놈을 조절한다
49. 인공 생명－인공 생명 연구는 진행 중이다
50. 정상과 비정상－유전 변이는 연속성이 있다
용어 해설
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저자
마크 핸더슨
영국 『타임스』에서 과학을 담당하는 편집자이자 영국에서 주목받는 대중과학 저술가이다. 옥스퍼드 대학교에서 공부했으며, 『타임스』에서
역자
윤소영
서울대학교 생물교육학과를 졸업했다. 과학세대 기획위원을 거쳐 현재 중학교 교사로 재직하고 있다. 지은 책으로 『종의 기원, 자연선택의 신비를 밝히다』, 『윤소영 선생님의 생물에세이』, 『한자만 알면 과학도 참 쉬워』, 『생명 탐험대, 시간 다이얼을 돌려라』 등이 있고, 옮긴 책으로 『세상에서 가장 재미있는 유전학』, 『시턴 동물 이야기』, 『판스워스 교수의 생물학 강의』, 『빌 아저씨의 과학 교실』, 『곤충의 행성』, 『딱정벌레의 세계』 등이 있다.