리처드 도킨스 진화론의 새로운 패러다임
조직적인 협동과 희생, 반전의 배신과 경쟁이 난무하는
유전자 사회 속 유전자들의 비밀
“투표권, 아무에게나 막 줘도 되겠습니까?”
어떤 사회가 있다. 이 사회 구성원들은 대중이 부도덕하고 무능한 대표자를 뽑아 사회 전반이 흔들리는 사태를 방지하기 위해 특단의 조치를 취한다. 바로 도덕적으로 우월한 자에게만 투표권을 부여하기로 한 것이다. 그러면 적어도 최악의 결과가 나올 위험은 없어질 것이 아닌가. 모두가 좋은 방법이라 손바닥을 쳤다. 문제는 그다음이었다. 어떤 사람이 도덕적으로 우월한지 아닌지를 무슨 기준으로 판단해야 하는가? 그 판단은 ‘누가’ 내릴 것인가? 모든 사람이 납득할 만한 판단 기준과 판사를 과연 찾을 수 있을까? 어찌어찌 기준을 정했다고 치자. 누군가 조직적으로 자기들이 도덕적인 양 사기를 칠 위험은 없을까?
우리 인간 사회의 이야기가 아니다. 이는 한 남성과 한 여성이 만나 자식을 낳을 때, 남성과 여성 속의 유전자들이 자식에게 어떤 유전자를 물려줄 것인지를 두고 실제로 부딪힌 문제다. 인간의 몸을 타고 세대에서 세대로 계속 전해져 끝까지 생존하는 것이 지상목표인 유전자들에게, 부모 유전자의 절반씩밖에 물려줄 수 없는 인간의 번식 시스템은 너무도 가혹하다. 한 세대에서 끝날지, 아니면 자식에게로 내려가서 뒷날을 계속 도모할 수 있을지, 그 확률은 정확히 반반이다. 모두가 원하는 자리를 놓고, 유전자 사회는 어떤 기준으로 절반의 유전자만 선별해서 자식에게 내려 보내는가.
부모는 누구나 자식이 자신의 ‘좋은 점’만 물려받기를 원한다. 그렇다면 유전자 사회에서 부모의 좋은 유전자만 엄선해서 자식에게로 가는 티켓을 끊어 주면 좋으련만, 바로 여기에서 유전자 사회는 위의 문제를 맞닥뜨린 것이다. 어떤 유전자가 ‘좋은’ 유전자인가? 아버지의 유전자 사회에서는 좋은 유전자였던 것이, 어머니의 유전자 사회에서 온 낯선 유전자들과 섞이는 순간 궁합이 맞지 않아 엉뚱하게 바뀔 수도 있다. 부모가 살아 온 환경과 자식이 살아 갈 환경이 달라서 서로 필요한 유전자가 다를 수도 있다. 예측 불가능한 상황에서, ‘좋은 것’의 기준을 정하기도 어려운데 이 판결을 과연 누가 할 수 있을 것인가.
그래서 유전자 사회는 모든 것을 운-다른 말로 하면 우연-에 맡겨 버렸다. 하자가 있든 능력이 뛰어나든 가리지 않고 모두에게 티켓을 한 장씩 준 것이다. 당첨 확률은 반반, 인간은 유전자 사회의 이 위험한 도박으로 지금에 이르렀다. 그리고 유전자 사회는 번식할 때마다 전체 유전자의 절반을 버려야 하는 엄청난 대가를 치르고 있다. 그러나 그만한 대가에는 그것을 뛰어넘는 이득이 있는 법. 언뜻 어리석어 보이나 실상은 매우 공정하고 합리적인 유전자 사회의 운영 방식이 이 책에 있다.
“당신은 우유를 소화할 수 있습니까?”
유전자 중에는 우유에 들어 있는 젖당을 분해하는 유전자가 있다. 이 유전자를 가지고 있는 사람은 우유를 소화할 수 있고, 이 유전자가 없는 사람은 우유를 소화시키지 못한다. 여기까지는 유전자에 대한 이야기고, 이제 유전자 사회라는 관점으로 이야기를 확장해 보자. 기본적으로 인간 몸속의 유전자 사회는 아기가 젖을 뗀 것을 확인하고 나면 관리자가 나서서 젖당을 분해하는 유전자의 스위치를 꺼 버리게 되어 있다. 필요 없어진 기능의 활성화를 차단해 몸의 자원을 보존하는 것이다. 그러니 꽤 오랜 인류 역사에서 성인이라면 우유를 소화하지 못하는 것이 정상이었다. 그러나 현재는 인류의 90퍼센트가 우유를 소화할 수 있다. 이것은 어찌 된 일일까? 유전자 사회가 스위치를 꺼 버렸던 유전자를, 젖을 뗀 지 한참 뒤에 다시 켜서 활성화시키게 된 사정은 무엇일까?
이 책에서는 그 이유로 인류가 가축을 기르기 시작한 역사를 이야기한다. 그전까지는 성인에게 전혀 필요 없었던 기능이, 가축을 길러 젖을 짜기 시작한 상황과 맞물리며 쓸모 있어지자 유전자 사회가 그에 대응해 젖당 분해 유전자의 스위치를 껐다가 중간에 다시 켜는 것으로 진화했다는 것이다. 그렇다면 우유를 소화하지 못하는 10퍼센트의 인류는? 무언가 부족하거나 잘못된 것이 아니라, 그저 그 사람의 유전자 사회가 유행에 느린 것일 뿐이다.
우리가 유전자에 대해 알고 있든 그렇지 않든, 이 책은 흥미로운 이야기들을 이해하기 쉽게 들려준다. 자기의 이득을 위해서 유전자들을 대상으로 사기를 치는 유전자, 가만히 있다가 동료 유전자의 노력에 무임승차하는 유전자, 사고를 치되 사회에서 쫓겨나지 않을 정도로 적당히 치는 유전자, 관리자 밑에서 열심히 일만 하는 유전자, 집주인과 세입자로 만나 결국 운명 공동체로 동고동락하는 유전자 등, 유전자 사회 속을 들여다보면 ‘이기적이다’ 혹은 ‘아니다’ 딱 잘라 말할 수 없는 우리 인간과 너무도 닮은 유전자들이 있다. 이러한 유전자들을 때로 우리 인간 사회보다 더 공평하고 합리적인 방식으로 제어하며 생명체들을 만들고 운영해 나가는 유전자 사회를 볼 때, 우리는 생명의 경이로움을 다시금 느끼게 된다. 더 나아가 우리의 사회와 인간다움에 대해서도 돌아보게 될 것이다. 진화생물학의 핵심을 깊이 파고드는 개념이면서도 사회학, 인류학, 인문학과도 연결되어 있는 ‘유전자 사회’의 발견. 이것이 바로 이 책이 완전히 낯설거나 아주 새로운 이야기를 하는 것이 아님에도 ‘혁명적’인 과학서로 불리는 이유다.
“강렬하고 도발적이며 이 시대에 꼭 필요한, 모두가 읽어야만 하는 책이다.”
_마이클 레빗(2013년 노벨화학상 수상, 미국 스탠포드 대학 구조생물학 교수)
“두 명의 탁월한 신진 전문가가 쓴 이 책은 유전학, 진화생물학, 사회학을 아우르며 생각을 자극하고 통섭을 이루어 내는 하나의 탐험이다.”
_에릭 랜더(MIT 생물학 교수)
“풍부한 이야깃거리로 무장하고 과학과 진화론으로 독자들을 끌어당기는 매혹적이며 명쾌한 책이다. 암과 면역, 성에 의한 생식과 유전 같은 이야기들은 물론 과학을 잘 모르는 독자들에게도 충분히 흥미진진하게 다가올 것이다.”
_ 『퍼블리셔스 위클리』
우리의 면역계는 박테리아의 면역계처럼 과거에 일어난 감염에 대한 기억을 갖고 있다. 우리 B세포의 유전체는 우리가 살아오면서 싸운 전쟁들을 반영한다. 우리가 이긴 전투가 많으면 많을수록 기억세포의 레퍼토리는 점점 더 풍부해진다. 한 아이가 천연두 바이러스를 처음 대면하면, 면역계는 그 천연두 바이러스를 어떻게 처리해야 할지 알아내야 한다. 아이의 몸은 천연두 바이러스에 관계된 기억세포를 보관하고, 이는 천연두 바이러스에 대한 면역을 제공한다. 이것이 바로 우리가 다시 천연두에 걸리지 않는 이유다.
우리의 면역계가 갖고 있는 기억이 자식들에 전달될 수 없는 것은 유감스런 일이다. 그러나 감염 경험이 있는 부모들로부터 이득을 취할 수 있는 매우 예외적인 경로가 존재한다. 모유는 태아의 소화관 벽을 공격하는 성가신 박테리아를 막을 수 있는 특수한 당(sugar)처럼 면역에 관계된 많은 분자들을 갖고 있다. 어머니가 최근에 바이러스나 박테리아에 노출되었고 그에 반응하여 생성된 항체들은, 모유 속에 든 단백질의 상당 부분을 차지한다. 이런 항체들은 특히 쉽게 소화되지 않는 형태로 만들어져, 태아의 장에 있는 박테리아나 바이러스에 붙을 수 있다. 또 이 항체들은 아기의 입과 코 주위를 돌아다니며 공기에 의한 병들을 막는다.
따라서 모유는 태아의 면역계를 촉진하여 감기나 독감 그리고 다른 병에 걸릴 확률을 줄인다. 이것이 바로 세계보건기구가 산후 6개월 동안 전적으로 모유 수유를 하고 두 살 너머까지 모유 보충을 계속하라고 권장하는 이유다. 포유류의 특징인 모유 수유는 병원체와의 영원한 싸움에서 아주 훌륭한 전략이 된다. _89~90쪽
남성이 21살이 될 때까지 각 정자 세포는 이미 300번가량의 세포 분열을 하며, 거기서 그치지 않는다. 동일한 나이의 여러분 어머니의 난자들은 오직 21번의 세포 분열을 한다. 어머니의 난자는 그녀가 태어나기 전에 근본적으로 미리 만들어져서, 나중에 난자가 방출된 이후 세포 분열을 더 하지는 않는다. 남성의 정자가 세포 분열을 더 많이 한다는 것은 복제 중 실수를 더 많이 한다는 것을 의미하며, 이는 여러분이 받은 새로운 돌연변이의 대부분이 아버지로부터 왔다는 것을 설명한다.
정자 생산은 남성의 사춘기 때부터 시작하여 죽을 때까지 계속되는데, 해가 가면서 세포 분열을 많이 하면 할수록 더 많은 돌연변이가 축적된다. 이런 이유 때문에, 많은 유전병들은 아버지의 나이가 많을수록 빈번해진다. (…) 실제로, 돌연변이가 유전자 사회에 유익할 확률은 아주 적다. 모든 종들과 마찬가지로, 인간은 환경에 적절하게 잘 적응해 있다. 따라서 대부분의 새로운 돌연변이는 ? 그 돌연변이가 눈에 띄는 영향을 줄 경우 ? 적응성을 높이기보다는 낮춘다. 만약 남성이 다음 세대로 전달되는 돌연변이를 염려한다면, 그는 비교적 정자에 돌연변이가 적은 성인 초기에 아이를 가져야 한다. _116~117쪽
남성과 여성의 서로 다른 전략은 아버지와 어머니 간 격렬한 유전체적 전투를 일으키고, 배아는 전쟁터가 된다. 어머니가 작고 약한 아기를 낳으면, 어머니는 자신의 자원 일부를 보존한다. 출산을 견딜 확률을 높이고, 자식을 더 낳을 수 있도록 생존하기 위해서다. 작고 약한 아기는 성인까지 생존하지 못할 위험이 있기 때문에 어머니의 투자는 일종의 타협인 것이다.
아버지의 유전체 입장에서 보면 어떨까? 어머니가 다른 배우자의 아이를 가질 가능성은 항상 있다. 그 점을 고려할 때, 아버지 유전자는 그의 자식이 지금 어머니의 자원을 더 많이 받을수록 편할 것이다. 어머니가 비용을 투자하는 동안 아이의 성공(그리고 아버지 유전자의 성공) 확률이 높아지기 때문이다. 따라서 아버지 유전체의 가장 큰 관심은 어머니가 그녀 자신의 이득을 위한 선택을 하기보다 그의 자식에게 더 많이 투자하도록 만드는 것이다. 아버지는 자식을 위해 그렇게 하라고 어머니에게 말로 하지 않는다. 메시지는 그가 전달하는 유전체 내에 암호화되어 있다. _120~121쪽
노동력 차원에서, 냄새를 맡는 것은 유전자 사회에서 가장 큰 사업이다. 후각 수용체 유전자군은 인간 유전체에서 가장 큰 유전자군이다. 그러나 1천 개에 가까운 후각 수용체 유전자들 중 3분의 2는 실제로 기능하지 않는다. ‘위유전자’라 불리는 이 죽은 유전자들은 유용한 기능을 수행할 수 없게 만드는 돌연변이를 갖고 있다.
(…) 우리의 원시 조상에게 3색을 지각하는 색각이 생기면서, 우리는 후각보다 시각에 더 의존하게 되었을 것이다. 따라서 후각 시스템은 덜 중요해졌다. 이러한 시나리오라면 하나의 후각 수용체에서 돌연변이가 일어났다고 해서 개체의 생존에 심각한 영향을 줄 만큼 해를 끼치지는 않을 것이고, 그 사람이 낳은 자식의 반은 아무 자각 없이 죽은 후각 수용체를 물려받을 것이다. 시간이 지남에 따라 유용성이 떨어진 많은 유전자들은 그런 식으로 죽었고, 또 지금도 죽고 있다. 일부 사람들은 물려받은 후각 수용체 유전자 중 기능을 하는 대립인자를 갖고 있을 것이고, 또 다른 사람들은 죽은 대립인자를 갖고 있을 것이다. 어떤 대립인자가 유전자 사회에서 궁극적으로 남을 것인가는 그저 우연의 문제다.
오로지 두 가지 유형의 색 수용체를 갖고 있는 개는 색맹이 색을 인식하는 것과 똑같이 색을 인식한다. 개의 부실한 색각은 냄새를 인식하고 구별하는 놀라운 능력으로 보상받았다. 사실 개는 우리가 우리 유전자 사회 속에 갖고 있는 것과 거의 같은 수의 후각 수용체를 갖고 있는데, 개의 수용체 유전자는 모두 살아 있고 기능하는 것이다. _246~247쪽
들어가며
1. 시간은 나의 편, 암의 유전자 공략 작전
텍스트를 뒤엎는 사소한 오타
암의 위시 리스트
하나의 배반에서 시작되는 도미노
인간 같은 유전자
암을 극복하는 길
2. 두 번은 당하지 않는다, 유전자들의 방어
유전자 사회
침입자를 색출하라
새로운 적을 대하는 우리의 자세
칭찬은 유전자도 춤추게 한다
다윈 대 라마르크
태어난 아기에게 주는 최고의 선물
3. 두 유전자 사회의 결합, 성의 신비
엄청난 대가를 감수하는 데는 이유가 있는 법
세상에서 가장 공정한 확률
어디에나 사기꾼은 있다
주인공은 인간인가 유전자인가
아이, 유전자들의 전쟁터
4. 나와 너를 가르는 0.1퍼센트의 차이
우리는 얼마만큼 다른가
오늘 아침에 마신 우유도 진화의 증거
어쩌다 보니 살아남은 유전자
축복의 땅, 아프리카
우리 유전자에도 불구하고
5. 자리가 유전자를 만든다, 사회 속 유전자의 여러 얼굴
유전학의 아버지, 멘델
네 병을 네가 알렷다
테세우스의 썩는 배
상대를 가리지 않는 유전자의 팀워크
완벽한 약이 있을까
6. 인간과 침팬지, 분리된 유전자 사회
우연의 변수와 위험 사이에서
더 이상 맞지 않는 자물쇠와 열쇠
인간과 침팬지 스캔들?!
서로 섞일 수 있다면
싸우지 말고 사랑하라
7. 유전자도 관리하기 나름이다, 유전자 사회의 운영 방식
말하는 인간과 노래하는 새
다른 동물들과 다른 우리 뇌의 비밀
유전자를 관리하는 스위치와 안전장치
‘무엇’이 아닌 ‘어떻게’가 차이를 만든다
8. 모방과 절도, 우연으로 이룬 사회 변혁
색깔을 얻고 냄새를 놓치다
전체 유전체 중복 사건
레고 블록으로 할 수 있는 것
정보 도둑, 박테리아
9. 은밀하게 위대하게, 고도의 사회를 만든 힘
인간과 박테리아가 한 뿌리에
이길 수 없다면 품어라
성공으로 가는 비장의 무기
10. 결코 사라지지 않을 무임승차, 기생 유전자
그저 살아 있으니 살아가는 순수한 유전자
어쩌다 도움이 되기도 하는 존재들
기생의 달인, 바이러스
태초에 기생 유전자가 있었다
나가며
감사의 말
참고문헌
옮긴이의 말
찾아보기
저자
이타이 야나이
이스라엘 공과대학 테크니온의 부교수이자 테크니온 게놈 센터의 감독을 맡고 있다. 보스턴 대학에서 생물학 박사 학위를 받고, 매사추세츠 공과대학 및 하버드 대학에서 주로 암세포의 진화와 유전을 연구했다. 이스라엘의 바이츠만 과학연구소에서 근무하며 생물학 연구를 계속했다. 2012년에 유럽연구회(European Research Council), 2013년에는 유럽 분자생물학기구(EMBO)에서 권위 있는 상을 수상했으며, 『더 마커』 잡지에서 선정한 ‘가장 촉망받는 이스라엘의 젊은 인재’로 뽑히기도 했다.
저자
마틴 럴처
독일 하인리히하이네 대학의 생물정보학 교수로 있다. 케임브리지 대학에서 이론물리학 연구로 박사 학위를 받고, 영국 배스 대학 및 하이델베르크에 있는 유럽 생물학 연구 센터에서 게놈을 연구했다. 영국왕립협회의 대학 연구 회원이자, 하이젠베르크 연구회원이다.
이타이 야나이와 마틴 럴처는 각각 20여 년 전에 리처드 도킨스의 『이기적 유전자』를 읽고 깊이 감명을 받아 전공을 바꾸고 유전자를 연구하기 시작했다. 그리고 『이기적 유전자』에서 한 단계 더 진화한 새로운 패러다임을 제시하는 이 책 『유전자 사회』를 써 내기에 이르렀다.
역자
이유
연세대학교 생물학과와 동 대학원에서 생물학을 전공하고 미국 오스틴 주재 텍사스 주립대학교에서 식물분자 생리학으로 박사 학위를 받았다. 미국 파이오니어 하이브레드 및 버클리 주재 캘리포니아 주립대학교 박사후 연구원을 거쳐 연세대학교와 한양대학교에서 연구 교수를 지냈다. 현재 단국대학교 생명과학부와 연세대학교 글로벌인재대학에서 식물, 분자생물학, 생명공학, 교양 생물과 관련된 강의를 하면서 과학 책을 번역해 국내에 소개하고 있다. 번역서로 『세포에서 문명까지』, 『유전자 사회』, 『쌍둥인데 왜 다르지?』, 『게놈 세대』가 있고, 저서로는 『식물의 죽살이』가 있다.