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포스트 코로나 시대를 준비하는 생명과학
융합의 중심에서 바이오테크로 비상하다!

인문학과 경제학·건축·수학·의학·과학·통계학·화학의 만남에 이어, 생명과학과 다른 학문과의 만남을 다룬 ‘융합과 통섭의 지식 콘서트’ 시리즈 제8권 『생명과학, 바이오테크로 날개 달다』가 출간된다.
포스트 코로나 시대의 인류는 분명 과거와는 다른 삶을 살게 될 것이다. 무엇보다 생명에 대한 관심과 인식이 좀 더 진지해질 것이다. 코로나19 사태 자체는 생태계 흐름을 거스르는 인간의 욕망이 발생시킨 참극이지만, 그것을 수습하고 다시 인류의 삶을 건강하고 행복하게 지키는 것 역시 인간만이 가진 과학적 무기, 즉 생명과학의 몫이다.
〈융합과 통섭의 지식 콘서트〉 제8권은 시의성 강한 주제로, 현재 우리 모두의 관심사로 떠오른 생명과학을 다룬다. 바이러스란 무엇인지, 인간과 자연의 관계가 어떠한 것인지, 그리고 모든 학문 간 융합의 선두주자로 떠오른 생명과학, 그 생명 현상에 대한 모든 궁금증이 한 편의 드라마처럼 흥미진진하게 펼쳐진다.

우리의 뇌를 긴장시키는, 살아 있는 생명과학 이야기,
최첨단 미래 과학이 한 편의 드라마로 펼쳐지다!

현재 인류 문명은 확실히 바이오 시대로 전격 진입한 상태이다. ‘맞춤 아기’의 탄생이 현실로 다가오고 있는 지금, 생명과학은 인간의 하드웨어인 몸을 빠른 속도로 변형시키고 있다. 그래서 바이오 시대이고, 또 그래서 생명과학은 전공에 상관없이 21세기를 살아가는 모든 사람들이 반드시 갖춰야만 하는 기본 교양으로 자리 잡고 있다.
사실 “바이오 시대가 도래했다”는 데는 이견이 없다. 그런데 정작 바이오 시대가 무엇을 의미하는지 정확히 이해하는 사람은 많지 않다. ‘바이오’를 단지 생명과학 지식으로만 한정한다면 골치 아픈 소수 연구자의 영역으로 치부하기 쉽다. 하지만 알고 보면 우리들 삶 자체가 ‘바이오’와 연관되지 않은 것이 없고, 삶의 모든 영역이 생명과학 교과서라 할 만하다.

생명과학은 복잡하면서도 조화로운 세포라는 단위체로 이루어진 수많은 생물들의 삶과 이들 사이에 일어나는 상호작용을 통합적으로 이해하려는 학문이다. 이렇게 복잡한 체계를 탐구하려면 연구대상의 분해는 불가피하고, 그만큼 연구 분야도 다양해질 수밖에 없다. 요컨대, 연구대상 생명체의 종류에 따라 동물학ㆍ식물학ㆍ미생물학 등으로 세분할 수도 있고, 생명체의 기능과 특성, 수준에 따라 발생학ㆍ생화학ㆍ유전학ㆍ생태학 등으로 나눌 수도 있다. (p.63)

이 책은 오랜 시간 융합 연구에 매진해온 저자의 지식 전달 노하우가 빛을 발하는 책이다. 저자는 생명과학을 전문서가 아닌 하나의 교양으로 전해주고자 했으며, 생명과학이 그려내는 생명체의 신비를 흡사 드라마 대본처럼 맛깔스럽게 꾸며내었다. 저자의 열의와 정성이 가득 담긴 드라마 속에서 독자들은 생명과학이 무엇이고, 바이오 시대를 맞는다는 것이 어떤 의미를 갖는 것인지 명확히 이해하게 될 것이다.
코로나19 바이러스로 전 국민의 바이오 지식이 한 단계 업그레이드된 현 시점에서 이 책은 보다 적극적으로 우리 삶에 유용한 ‘바이오적’ 교양을 전해줄 것이다.

아무 준비 없이 바이오 시대를 맞을 것인가
우리가 꼭 알아야 할 새로운 교양 ‘생명과학’

2020년 노벨상 수상 연구 성과인 ‘크리스퍼 유전자 가위’에서 보듯이, 생명과학의 비약적인 발전은 자연은 물론이거니와 과학의 주체인 인간마저도 변형시키는 위력을 갖게 되었다. 좁게는 제반 학문에, 넓게는 사회·문화·문명, 그리고 자연 전체에 엄청난 영향력을 행사할 생명과학은 이제 융합 학문으로서 본격적인 도약을 준비하고 있다. 이에 이 책에서는 생명과학의 핵심 내용을 서사를 담은 이야기체로 풀어냄으로써 독자들에게 보다 유용한 정보를 보다 흥미롭게 전달해준다.

생물은 정교한 조직 체계를 갖추고 있는 시스템이다. ‘생명 시스템 (living system)’은 원자, 분자, 세포소기관, 세포, 조직, 기관, 기관계, 개체 등의 순서로 낮은 수준에서 높은 수준에 이르는 계층 구조를 갖는다. 수준이 높아질 때마다 더 낮은 수준의 특징으로는 설명할 수 없는 ‘창발성’이 생겨나는데, 생명과학에서는 세포를 ‘생명현상’이라는 창발성이 나타나는 최소 단위로 본다. 모든 세포와 조직, 기관은 정해진 규칙에 따라 서로 치밀하게 연관되어 작용하는데, 이것이 인체를 비롯한 생명체의 신비로움이다. 그리고 이 책은 이런 신비를 그려내고자 하는 6부작 생명과학 드라마 대본이라 하겠다.(p.14)

‘제1장 바이오 융합, 세계를 이끌다’에서는, 예기치 못했던 코로나19의 엄습으로 모든 것이 변해 비정상이 정상이 되어가는 감염병 시대를 살아가야 하는 현실을 짚어본 다음, 생명과학 역사를 간추리면서 최첨단 바이오 기술의 현황을 소개하고 앞으로의 역할을 전망한다.
‘제2장 생명과학의 역사를 바꾼 별별 순간들’에서는 위대한 또는 기이한 학자들의 기발한 생각과 남다른 일화를 통해 주요 생명과학 개념을 흥미롭게 들려준다.
‘제3장 미생물과 인류의 끝없이 치열한 경쟁, 감염병’에서는 인류 역사 내내 공포의 대상이었고, 과학과 의학의 발달 덕분에 그 원인을 알고 예방과 치료가 가능해진 오늘날에도 여전히 우리를 괴롭히고 있는 감염병의 참모습을 생태와 진화의 관점에서 파헤쳐본다.
‘제4장 생명과학과 물질과학, 그 융합의 발자취’에서는 분자생물학의 탄생 과정과 이후 눈부신 생명과학의 발전 과정을 소개한다. 이 장에서 현대 생명과학은 태생부터 융합 그 자체였으며, 융합의 범위와 수준을 심화시키면서 발전해왔음을 확연하게 볼 수 있다.
‘제5장 생명과학, 예술적 상상력 속에 꽃피우다’와 ‘제6장 영화 속으로 들어간 생명과학’에서는 과학적 상상력을 동원하여 명화, 음악, 시, 영화 등에 숨어 있는 생명과학 개념을 찾아보고, 설명한다.

이 책은 독자들이 생명과학을 이야기로 읽어서, 그 핵심 또는 얼개가 이야기 기억 속으로 들어가도록 구성했다. 생명과학 역시 생물을 둘러싸고 일어나는 리얼리티 드라마라 할 수 있는바, 독자들은 이 한 권의 책을 한 편의 드라마를 보듯 흥미롭게 읽음으로써 지금 시대 가장 유용한 지식을 자신의 것으로 만들 수 있을 것이다.

‘융합과 통섭의 지식 콘서트’
01권 『경제학, 인문의 경계를 넘나들다』
02권 『건축, 인문의 집을 짓다』
03권 『수학, 인문으로 수를 읽다』
04권 『의학, 인문으로 치유하다』
05권 『과학, 인문으로 탐구하다』
06권 『통계학, 빅데이터를 잡다』
07권 『화학, 인문과 첨단을 품다』
08권 『생명과학, 바이오테크로 날개 달다』

들어가며

Chapter 1 바이오 융합, 세계를 이끌다
코로나19, 지구의 미래를 바꾸다 : 감염병 시대 | 바이오 기술, 유전공학으로 날아오르다 : BT-IT-NT | 인간, 다른 생물과 서식지를 공유하다 : 생명과학의 출발 | 마침내 자연발생설을 논파하다 : 생명과학 도약의 발판 | 미아즈마, 나쁜 공기가 감염병의 원인?: 감염병과 역학 | 현대 생명과학, 생명의 본질에 성큼 다가서다 : 바이오 융합 | Tip：무세포 합성생물학, 합성생물학과 IT 기술이 만나다

Chapter 2 생명과학의 역사를 바꾼 별별 순간들
페스트의 역설, ‘뇌’로 관심이 몰리다 : 뇌과학 | 권위에 대한 도전, 피는 사라지지 않고 돈다 : 순환계 | 엉뚱한 생각의 순간, 먹은 건 어디로 가나? : 소화계 | 숨을 쉬어야 살지, 산소와 호흡 : 호흡계 | 동물 해부 논란, 신경학으로 나아가다 : 해부학과 신경생물학 | 꼬리 많은 세포의 발견, 거대 그물망 뉴런의 정체 : 신경계 | Tip：생물연료, 인류를 살리는 친환경 배설물 에너지

Chapter 3 미생물과 인류의 끝없이 치열한 경쟁, 감염병
역사상 가장 오래된 감염병은? : 말라리아 | 유럽 인구 3분의 1을 앗아간 감염병이 있다니! : 페스트 | 친척 세균이라서 다른 듯하면서도 닮았다 : 결핵과 한센병 | 인류가 딱 한 번 유일하게 정복한 감염병이 있으니 : 천연두 | 현대판 페스트로 불리는 후천성면역결핍증의 정체는? : 에이즈 | 코로나19 충격으로 인간 면역계를 다시 보다 : 코로나19와 면역계 | Tip : 페스트의 악몽을 그림으로 재현하다

Chapter 4 생명과학과 물질과학, 그 융합의 발자취
생명체 이해의 키워드, ‘DNA’를 찾다 : 분자생물학 | 그들이 ‘RNA 타이 클럽’에 모인 까닭은? : 유전정보 공개 | 세포들의 알뜰살뜰 슬기로운 경제생활 : 유전자 발현 조절 | 수도사 멘델이 콩나무를 키우다 발견한 것은? : 유전학 | 생명과학, 신의 영역에 성큼 다가서다 : 생명복제 | 생명체의 미래를 설계하다 : 합성생물학 | Tip : 프라임 편집, 크리스퍼 유전자 가위의 한계를 뛰어넘다

Chapter 5 생명과학, 예술적 상상력 속에 꽃피우다
대성당 천장화 〈천지창조〉에 담긴 천재의 진심은? : 해부학적 해석 | 볼세나의 기적은 바로 빨간세균인가? : 세라티아 마르세센스 | 신석정의 「산수도」, 공존의 생태계를 꿈꾸다 : 생태지위 | 〈베토벤 바이러스〉에는 생명과학적 의미가 담겨 있다 : 바이러스 | 단군신화와 무궁화에는 유전의 비밀이 숨어 있다 : 유전원리 | 카메라 옵스큐라와 현미경, 미생물을 직시하다 : 미생물 | Tip : 분홍 갈대가 토종 생태계를 교란시키는가

Chapter 6 영화 속으로 들어간 생명과학
DNA 복제로 공룡을 부활시키다 : 〈쥬라기 공원〉 | 돌연변이로 과연 초능력이 생길까? : 〈뉴 뮤턴트〉 | 코로나19 사태를 예견하다 : 〈컨테이젼〉 | 인간을 좀비로 만드는 미생물이 있을까? : 한국형 좀비 영화 | 화성에서 살아남은 지구인의 생명과학적 생존 비법 : 〈마션〉 | 사람도 광합성을 할 수 있을까? : 〈유리정원〉 | Tip : 인공 엽록체는 ‘21세기 아폴로 프로젝트’

주석
찾아보기

일반적으로 동물에서 유래한 바이러스가 인간에게 치명적인 해를 끼치는 근본 이유는 바로 이 ‘낯섦’에 있다. 이해를 돕기 위해 비유해서 말하면, 우리 집인 줄 알고 들어갔는데 생전 처음 보는 곳이라 당황스러워서 어찌할 바를 모르다가 신속하게 탈출하려고 발버둥을 치다 보니 그만 낯선 숙주에게 치명적인 피해를 입히고 마는 것이다. (pp.23~24)

코로나19에 맞서고 있는 현 상황에서의 새로운 에티켓은 ‘바이오 에티켓’이다. 이 에티켓은 단순히 개인 수준의 규범을 뛰어넘어 글로벌 차원의 공조 전략이자 시스템으로 정착되어야 한다. (p.25)

한마디로, 생명체 내에서의 에너지 흐름은 결국 전자의 흐름이라고 할 수 있다. 마치 야구 경기에서 타자가 방망이를 휘두른 힘이 야구공에 실려 이동하는 것처럼 수소 원자와 전자를 매개체로 이루어진다. 이러한 사실을 1937년에 노벨 생리의학상을 수상한 센트죄르지는 ‘생명이란 쉴 곳을 찾는 전자’라는 말로 멋지게 함축해 표현했다. (p.105)

감염병의 대명사처럼 쓰이는 페스트만큼 인류 역사에 지대한 영향을 미친 질병도 없을 것이다. 몽골제국이 망한 이유도 결국은 페스트 때문이었고, 중세 유럽의 질서가 해체되고 새로운 사회 및 경제 구조를 갖춘 근대 유럽이 탄생한 원인도 결국은 페스트 창궐의 여파 때문이었다. 그래서 대항해 시대도 페스트로 인한 실크로드 봉쇄를 극복하기 위한 노력에서 시작되었다고 주장하는 역사가들도 있을 정도이다. (pp.149~150)

사실 에이즈는 기초과학 연구의 가치와 중요성을 확실하게 일깨워준 측면이 있다. 분자생물학의 발전이 없었다면 우리는 이 병의 원인을 찾지 못했을 것이다. 바이러스 수명주기에 따라 선택적으로 작용할 약물 개발은 꿈도 꾸지 못했을 것이고, 감염 진행을 추적하지도 못했을 것이다. 심지어 헌혈된 혈액의 감염 여부 검사도 굉장히 어려웠을 것이다. 이제 엘리트 컨트롤러의 비밀을 풀어내기만 하면 기초과학 연구는 의학사에 새로운 역사를 쓰게 될 것이다. (p.177)

말하자면 면역은 타고난 인간 유전자와 다양한 미생물의 합작품이다. 비유컨대, 이것은 초대형 오케스트라 연주이다. 준비된 정기 공연은 물론이고 수시로 즉흥 연주도 해야 한다. 이때 아름다운 화음은 건강의 초석이지만, 불협화음은 질병을 부르는 손짓이 된다. 이 오케스트라의 지휘자는 당연히 우리가 되어야 한다. (p.189)

단백질은 폼에 살고 폼에 죽는 폼생폼사 물질이다. 왜냐하면 단백질의 다양한 기능 수행 여부는 단백질의 모양, 즉 입체 구조에 따라서 결정되기 때문이다. (p.209)

한마디로, 중심원리는 모든 생명체의 생명원리이다. 그리고 이 원리는 기본적으로 지구상에 존재하는 모든 생명체에서 동일하게 적용된다. 결국 생명현상이란 동일한 언어(DNA 염기서열)와 문법(유전부호)을 통해 이루어지는 정보의 흐름인 셈이다! (p.218)

‘크리스퍼 유전자 드라이브’는 감염병 예방 및 퇴치라는 측면에서는 아주 희망적이지만, 생태계에 미칠 영향을 생각하면 한편으로 섬뜩해진다. 유전자 변형 모기가 자연 생태계에 방출된 후, 예상치 못한 돌연변이가 발생하거나 심은 유전자가 다른 종으로 옮겨간다면 엄청난 생태계 교란이 일어날 수 있기 때문이다. (p.253)

베토벤 바이러스! 음악과 생명과학이라는 완전히 상반되어 보이는 두 분야의 용어가 만나서 서로의 핵심 주제를 명쾌하게 표현하고 있다는 사실이 흥미롭지 않은가? (pp.294~295)

나태주 시인의 시 한 수를 예로 들어 미생물의 생태를 빗대어본다.
자세히 보아야 예쁘다 / 오래 보아야 사랑스럽다 / 너도 그렇다 / 미생물! (p.325)

“지피지기백전불태(知彼知己百戰不殆): 상대를 알고 나를 알면 백 번을 싸워도 위태롭지 않다.” 「손자병법」에서 가장 유명한 이 경구는 병원체와의 싸움에도 그대로 적용된다. (p.359)

‘감염병 시대’를 슬기롭게 살아가려면 ‘정신적 백신’이 필요하다. 바로 사랑이다. 우리 모두 열띤 사랑의 경쟁을 펼쳤으면 좋겠다. 승자는 내기에 이겨서 행복하고, 패자는 더 큰 사랑을 받아서 행복할 테니 말이다. (p.361)