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기억하지 못하는, 하지만 모두가 경험한 기적『탄생의 과학』최영은

  • 2019.08.30
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''는 어떻게 이 세상에 존재하게 된 것일까? 난자와 정자의 만남부터, 하나의 세포가 수없이 분열하며 복잡하고 정교한 개체로 만들어져 가는 과정, 그리하여 ''라는 인간이 자연스럽게 숨을 쉬고 움직이고 살아가고 있는 이 모든 것들을 하나하나 쪼개보면 너무나 신기하고 놀라운 일들뿐이다
 
『탄생의 과학』은 '발생학'이라는 다소 낯선 주제를 대중들의 눈높이에 맞춰 다정하고 친절하게  소개해주는 책이다. 하버드대에서 발생학 및 재생생물학으로 박사 학위를 받고 현재 미국 조지타운 대학에서 생물학 교수로 학생들에게 발생학과 유전학을 가르치고 있는 최영은 저자의 첫 책이다. '발생학'이라는 학문명은 낯설지만 책에서 다루는 이야기들은 수정에 대한 이야기부터 성별 결정, 유전자, 후성유전학, 인간 배아 복제, 세포 치료제, 줄기세포, 인공장기 등 어디선가 한번쯤 들어봤던, 관심이 가는 주제들이라 처음 발생학을 접하는 독자들도 흥미진진하게 읽을 수 있는 과학교양서다
 
''의 기원과 탄생 과정에 대한 과학적 지식 속에서 세포와 생명이 만들어내는 놀라운 기적들에 대한 감탄을 이끌어내는 『탄생의 과학』의 저자 최영은 교수와의 인터뷰를 전한다
 

 
과학 교양서 중에서 '발생학'이라는 키워드를 가진 책은 굉장히 드물어요. '발생학'이라는 학문이 독자들에게는 좀 낯설 수도 있을 것 같은데, 발생학이란 무엇을 연구하는 학문인지 소개 부탁드려요
 
발생학이란 간단하게 설명하면 하나의 세포가 하나의 개체가 되는 과정을 공부하는 학문이에요. 태어나서 또는 알을 깨고 나서의 발달도 공부하지만 많은 부분은 배아가 발달하는 과정에 대해서 공부를 하고 있어요
 
 
발생학에 대해서 강의도 하고 칼럼도 쓰시는데요. 더 많은 사람들에게 알리고 싶은 발생학의 매력이라면 어떤 것인가요
 
우선은, '내 이야기'라는 것이죠. 내가 생겨난 것에 대한 이야기잖아요. 그리고 우리 모두의 이야기고요. 원래 『탄생의 과학』이라는 제목으로 정해지기 전에 제가 생각했던 제목은 '기억에 없는 기적'이었어요. 하나의 세포가 하나의 개체가 되기 위해서는 수많은 일들이 일어나요. 세포 수도 불려야 하고, 서로 다른 기능을 가진 세포들을 만들고, 그 세포를 가지고 올바른 장소에 장기도 만들어야 하고요. 그런 모든 것들이 프로그램 되어있다는 사실이 굉장히 신기했어요. 이건 정말 기적 같은 일이라고 생각해요. 우리는 발생의 과정에 대해서 기억을 못하지만요
 
두 번째 매력이라면 스토리가 있다는 것이에요. 어린 배아 속 세포는 근육 세포도 될 수 있고 피부 세포도 될 수 있어요. 그런데 옆에 있는 세포가, '너는 피부 세포가 되어야 해' 그런 메시지를 주면 그걸 받아서 피부 세포가 되거든요. 그런 스토리가 있는 학문이기 때문에 재미있어요. 세포라는 굉장히 작은 영역에서 일어나는 일들인데도 작은 세포들 하나하나가 스스로 생각하고 결정할 수 있는 그런 생명체 같은 느낌도 있고요
 
 
그런데, 전공을 정하기 전에 절대 하지 않을 학문으로 꼽았던 것이 발생학이었다고요(웃음). 지금은 이렇게 책도 쓰고 강의도 하시게 되었지만요.  
 
하버드 대학원에서는 처음부터 구체적인 전공을 정하는 것이 아니고 큰 영역만 정하고 나중에 전공을 결정해요. 저는 '생물학'으로 입학을 했는데, 입학할 때 절대 하지 않을 세 가지로 발생학, 면역학, 바이러스학를 꼽았거든요. 전에 내배엽, 외배엽 거기서 데가지고(웃음). 그게 발생학의 전부인 줄 알았거든요. 그런데 참석한 컨퍼런스에서 발표하시는 분들이 작은 배아에서 일어나는 많은 일들에 대해서 얘기를 해주시는데 너무 신기하고 재미있어서, 나도 저걸 연구해봐야겠다는 생각을 했죠. 그래서 박사과정은 유전학에 가까운 연구를 했지만 실험실이나 조교는 발생학 쪽으로 했고요
사실 저는 스스로를 발생학자라기 보다는 유전학자에 가깝게 생각하지만 유전학, 세포생물학, 이런 기초가 되는 생물학과 발생학은 밀접하게 관계가 있으니까요
 
 
책의 첫 장은 많은 분들이 관심을 가질 주제인데요(웃음). '난자와 정자의 만남'이요. 그런데 사실 대부분의 사람들이 중고등학교 성교육 시간에 애니메이션으로 본 게 관련한 지식의 전부이지 않나요? 저도 그렇거든요. 그런데 제가 몰랐던 내용들이 많아서 놀랐어요
 
저도 발생학 수업 조교로 들어가서 수업 내용을 듣고 새롭게 알게 된 것들이 많았어요. 그 중 하나가, 보통은 정자가 엄청난 꼬리 운동으로 난자가 있는 곳까지 가는 걸로 생각하는데요. 알고 보면 정자가 나팔관까지 이동하는 것은 정자의 꼬리 운동만이 아니라 자궁의 근육 수축 운동에도 큰 도움을 받고 있어요.  
그리고 배란에 대해서도 영상에서는 난소에서 갑자기 난자가 폭 튀어나오는 걸로 묘사되고 끝나는데, 사실 배란 10여일 전에 12개가 넘는 난자들이 동시에 성숙을 시작해서 그  중 하나가 성숙을 마치고 배란되고 나머지는 퇴화하는 것이거든요. 그런 과정들도 역시 동영상에서는 나오지 않죠
 
 
'기다리는 난자와 돌진하는 정자'의 이미지는 성역할에 대한 고정관념을 만들기도 하는데요. 그런데 난자도 기다리기만 하는 것이 아니라 자신의 활동과 역할을 하는 것을 알고 나면 기존의 고정된 성역할에 대해서도 다르게 볼 수 있는 여지가 있는 것 같아요. 과학은 객관적인 지식이지만 그것이 사회적으로 분명 영향이 있다는 생각을 하게 되네요
 
저도 이번에 책을 쓰면서 과학과 사회가 맞닿아 있는 지점에 대해서 고민을 하게 되었어요. 과학은 차가운 논리가 중심이 되는 학문이에요. 하지만 편견이나 잘못된 사실 때문에 아파하고 힘들어하는 사람에게는 과학적 사실이 도움이 될 수도 있구나 하는 생각을 하게 되었죠
대학에서 수업 중에 학생들에게 논문을 하나 소개한 적이 있어요. 나의 간과 다른 사람의 간 사이의 차이보다 나의 간과 나의 폐의 차이가 더 크다는 내용이었는데, 나와 타인의 차이는 내가 가진 내 안의 차이보다 더 작다는 것이죠. 수업이 끝난 후에 한 흑인 학생이 와서 백인과 흑인은 그렇게 다르지 않다는 걸 생각하게 되었다고 말하더라고요. 논문은 정말 과학적인 팩트를 이야기한 것이지만 그 학생은 자신의 경험에 빗대어 그걸로 치유받은 느낌을 받았나 봐요.  
 
태아에 대한 연구에 비해 임산부와 엄마의 몸에 대한 연구는 더 보기 어렵다는 것도 책에서 얘기를 해주기 전에는 인식하지 못하던 문제였어요.  
 
왜 발생학에서는 엄마에 대한 연구가 적을까 생각해봤어요. 우선, 발생학은 주로 배아 발달을 연구하는데, 인간 배아는 윤리적인 문제가 있기 때문에 주로 닭의 배아라든가 쥐의 배아, 개구리의 배아를 관찰하거든요. 그래야 배아의 조작도 가능하니까요. 포유류가 아닌 동물들은 엄마와 상관없이 발달을 하는데, 이렇게 모델 생물을 통해 발생학 연구를 하다보니 엄마에 대해서는 공부를 덜 하게 되는 것이죠. 또 다른 이유라면, 임산부들이 태아에 혹 피해가 갈까 봐 연구 대상이 되기를 꺼려하기 때문인 것도 있어요. 연구 리소스가 부족하기 때문에 연구가 적다는 것은 충분히 이해가 되죠
 
하지만 이 세상의 절반은 여성이고, 그 중에서도 임신을 경험한 여성들은 정말 많잖아요. 그런데도 웬만한 질병 연구에 비해 임신을 연구하는 인원이나 투자가 턱없이 부족한 것은 맞지 않다고 생각해요. 요즘 과학기술의 발달로 검진 기술도 높아지고 치료기술도 좋아졌잖아요. 임신한 사람들도 이런 과학기술의 혜택을 받을 수 있어야죠
 

 
정상 여성 세포에는 X염색체가 2개이고 정상 남성 세포에는 X염색체가 1개인데요. 여성 세포에서 X염색체가 2개이면 문제가 될 수 있기 때문에 2개의 X염색체 중에서 절반은 비활성화된다는 것도 신기했어요.  
 
여성의 X염색체는 2개이고 남성은 1개인데, 그러면 비율이 맞지 않거든요. 그렇다고 2개 있는 X염색체 중에 하나를 없앨 수도 없고요. 이때 아주 복잡한 과정을 거쳐서 2개의 X염색체 중에서 절반이 무작위로 선택되고, 선택되지 않은 염색체는, 글자 그대로 쪼그라져서 세포 한쪽 구석으로 치우쳐있게 돼요. 쪼그라져서 구겨진 염색체는 존재하지만 발현되지 못하고 비활성화 상태가 되는 것이죠.  
이런 것들에 대해서 사람들이 관심을 가지면서 커진 분야가 후성유전학이에요. 요즘 조금씩 많이 듣게 되는 분야일 거에요
 
 
후성유전학이라고 이름은 들어봤는데, 환경이 어떻게 유전자에 영향을 미치는지 항상 잘 이해가 안 갔어요
 
쌍둥이를 대상으로 한 연구로 설명을 해보면, 일란성 쌍둥이라도 완전히 똑같이 생기지는 않고 어딘가 구별이 되잖아요? 그 이유는 두 사람이 똑같은 유전자를 가졌지만 환경의 영향으로 한 사람은 특정 유전자가 발현하고 다른 사람은 그 유전자가 발현되지 않았기 때문이에요. 똑같은 음료수 병이 있지만 한 쪽은 뚜껑을 따서 음료수가 콸콸 나오고, 다른 한 쪽은 뚜껑이 덮여서 음료수가 나오지 않는 상황이라고 할까요. 같은 유전자라도 그 유전자의 발현 여부에 환경이 영향을 미치는 것이죠
 
 
생물학적 성이 결정되는 것은, 단순하게 XX면 여성, XY면 남성이라고 알고 있었어요. 그런데 XX여성과 XY남성 뿐만 아니라 XXX여성, XO여성,  XXY남성, XXXY남성 등 다양한 가능성이 있다는 것을 알게 되니까 기존의 정상/비정상에 대한 기준과 구분을 생각하게 되던데요.  
 
한번은 친구가 생물학적으로 성은 어떻게 정의하냐고 물어봐서, , 세포 레벨에서는 XX XY  두 가지 밖에 없어, 라고 대답했는데, 생각해보니까 빈번한 것은 아니지만 XO도 있고 XXY도 있고 XXX도 있고  XY인데 여자인 경우도 있고 생각보다 그 스펙트럼이 넓더라고요. 성의 결정이라는 것도 블랙/화이트처럼 단순한 것이 아니라 굉장히 다양한 스펙트럼을 가질 수 있겠구나 하는 걸 생각하게 되었죠
그래서 '비정상'이라는 말을 다시 한 번 생각하게 되었어요. 평균(Average)과 정상(normal)이라는 건 다른 것이거든요. 그런데 이 두 단어를 동의어로 생각하면, 평균에서 멀어진 사람을 비정상으로 보게 되는 것이죠. 평균과 정상이란 것은 다른 것이라는 인식을 하는 것이 필요할 것 같아요
 
 
뒷부분에서는 '줄기세포'에 대한 이야기가 등장하는데요. '줄기세포'라는 이름은 많이 들어봤는데 또 정확한 의미는 잘 모르는 단어인데요
 
우리 몸에는 세포가 수십 조 개가 있는데요. 보통 세포들은 세포 분열을 해서 자신과 똑같은 세포를 만들어내요. 피부 세포는  피부 세포만 만들 수 있지 뼈 세포나 근육 세포를 만들 수는 없는 것이죠. 그런데 줄기세포는 좀 달라요. 자신과 똑같은 줄기세포를 만들기도 하지만 다른 세포를 만들기도 해요. 근육 세포도, 피부 세포도, 신경 세포도 될 수 있죠. 이렇게 줄기 세포가 어떤 특정 세포가 되는 과정을 '분화'라고 해요
그런데 줄기세포에도 다른 세포로 발달할 수 있는 능력에 따라 등급이 있어요. 다른 모든 세포를 만들 수 있는 '전능성'을 가진 세포도 있고, 어떤 세포는 100개의 서로 다른 세포를 만들 수 있고, 두 번째 세포는 50개의 다른 세포, 그 보다 낮은 등급의 세포는 10개의 서로 다른 세포를 만들 수 있는 능력을 가졌다 생각하시면 될 거에요
 
 
줄기세포가 주목받고 있는 것은 의학적 이유인데요. 줄기세포를 이용한 치료라는 것은 어떤 것인가요
 
세포가 잘못 되어서 병을 얻는 경우, 잘못된 세포를 새로운 세포로 갈아 끼우면 되요. 새 세포를 자동차 부품 갈아 끼우듯 바꿔 넣는 것이죠. 그리고 바꿔 넣을 새로운 세포를 줄기세포가 만들어주고요. 이런 것을 셀 테라피라고 하는데, 허황되거나 그런 것은 아니에요. 현재 임상 실험을 하는 곳이 있으니까요. 우리가 지금까지 생각하던 의료나 약의 개념을 바꿀 수 있는 분야라고 생각해요.
하지만 제한적인 부분도 있어요. 아픈 원인이 세포가 아니라 우리 몸이라는 시스템적인 문제라든가 장기 사이의 커뮤니케이션의 문제라든가 그럴 경우에는 세포를 갈아 끼워서 해결되지는 않거든요
 
 
줄기세포를 활용한 치료를 보는 두 가지 시선이 있어요. 하나는 마냥 허황된 것, 또 반대로는 맹목적인 만병통치약처럼 보는 건데요
 
현재까지는 갈아 끼울 세포를 만들 수는 있어요. 하지만 그렇다고 모든 문제가 다 해결되는 것은 아니에요. 망가진 세포 대신 새로운 세포를 집어넣었을 때, 이 새로운 세포가 주변 세포들과 잘 지내야 하고 커넥션도 만들어야 하는데 이 부분은 연구가 더 되어야 하죠. 줄기세포를 이용한 세포 치료가 직접적인 혜택을 받을 수 있는 기술로 발달하기까지는 시간이 더 걸릴 것 같긴 해요
 

 
유전자와 발생학 연구에 있어서 배아를 이용한 실험들을 하게 되는데, 윤리적인 문제들과 굉장히 맞닿아있는 분야라는 생각이 들어요.  
 
가장 크게 회자되고 있고 앞으로도 계속 논의가 이뤄질 것 같은 것은 '14일의 룰'인 것 같아요. '14일의 룰'이란 인간 배아를 가지고 실험을 할 경우, 실험실에서는 수정 후 딱 14, 2주 동안만 연구할 수 있다는 규칙이에요. 2주 후에는 연구 중이던 인간 배아를 모두 폐기해야 하는 것이죠. 14일이냐 하면, 14일 즈음에 머리가 될 부분과 엉덩이가 생길 부분이 정해지거든요
그런데 14일 이후에도 실험실에서 배아를 키울 수 있는 기술이 발달하면서 한쪽에서는 룰을 완화시켜서 좀 더 길게 인간 배아가 발달하는 과정을 보게 하자고 해도, 다른 한쪽에서는 그렇게 계속 기간을 늘리면 언제까지 늘리려고 하는 것이냐 하고 반대하는 것이죠. 이 논의는 앞으로도 계속될 것 같아요
수업시간에 윤리와 관련해서는 직접적으로 다루지 않아요. 하지만 과학을 하는 사람이자 사회인으로서의 책임도 가져야 하니까 이런 과학 윤리에 대한 내용도 다뤄야 할 것 같아서 다음 학기부터는 발생학 수업에서도 관련된 내용이 들어갈 것 같아요
 
 
과학을 공부하는 것은 정말이지 고등학교 졸업 이후로는 거의 없거든요. 그래서 이 책을 읽으면서, 그 사이에 과학에서는 정말 많은 발전과 새로운 발견이 이루어졌다는 걸 새삼 깨닫게 되네요. 예전에는 정답이었던 것이 이제는 아닌 것으로 밝혀진 경우도 많고요. 과학이라는 분야에 대한 관심과 공부는 계속 해야만 할 것 같아요
 
새로운 과학적 연구결과에 대해서 공부까지는 아니더라도 관심을 가져야 하는 이유라면, 미래를 준비하기 위해서라고 말씀드릴 수 있을 것 같아요. 과학을 떼어놓고 미래를 생각할 수는 없잖아요. 무인 자동차도 그렇고 유전자 조작도 그렇고요. 그런 새로운 과학기술들이 우리가 살아가는 하루하루의 삶을 소리없이 바꿔놓을 것이기 때문에 미래를 준비하기 위해서, 그 미래가 왔을 때 기술을 어떻게 사용할 것인가에 대해서 이야기를 해야 해요. 그러기 위해서는 그 기술에 대해서 어느 정도 알고 있어야 하고요
 
 
마지막으로, 독자들에게 전하고 싶은 말이 있다면 부탁드려요
 
펜이나 형광펜을 손에 들고 줄 그으면서 읽기 보다는 편하게 소파에 앉아서 커피에 작은 케이크를 먹으면서 읽을 수 있는 편안한 과학책이었으면 좋겠어요. 과학은 공부하거나 암기하는 분야가 아니에요. 과학의 중심에는 질문이 있고 스토리가 있다는 것, 그래서 과학책이란 것은 신기하구나, 재미있구나 그런 생각을 가지고 책장을 넘겨주신다면 이 책은 할 일은 다 했다고 생각합니다(웃음).

 
| 박수진 (교보문고 북뉴스)


탄생의 <!HS>과학<!HE> [과학]  탄생의 과학
최영은 | 웅진지식하우스
2019.07.19
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