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“불로초를 찾아 헤맨 진시황의 꿈, 21세기 생명과학으로 현실이 되다!”
면역과 장수의 비밀을 품은 세포과학의 최신 트렌드
오토파지의 세계적 권위자 요시모리 다모쓰 박사의 생명과학 1타 강의

21세기. 코로나19 등 전염병으로 인한 팬데믹의 시대이자 인류가 지구에 출현한 이후 최초로 맞이하는 장수 시대다. 현대인에게 생물학 지식은 필수 교양이라고 하는 이유이다. 특히 코로나19 대유행에서 면역학과 세포학, 바이러스에 대한 여과되지 않은 주장이 여러 매체에서 쏟아졌고, 대중들은 무엇이 과학적으로 타당한 것인지를 판별하는 데 어려움을 겪었으며, 이러한 상황은 팬데믹보다 더 무서운 인포데믹(Infordemic)으로 이어졌다.
세계적인 생명과학자이자 오토파지, 즉 자가포식에 관한 최고 권위자 중 한 명인 요시모리 다모쓰(吉森保) 박사는 신간 『바이오 사이어스 2025』에서 “우리는 매일 많은 판단을 합니다. 과학자로서 저는 이때 제대로 업데이트된 생명과학 지식이 있으면 어제보다 나은 판단을 할 수 있다고 믿습니다. 이게 바로 과학적 사고입니다. 과학적 사고가 우리의 생존 가능성을 높여줍니다.”라고 강조한다. 이 책은 그가 몸담은 생명과학 분야의 기초지식과 최신 트렌드뿐만 아니라 ‘과학적 사고법’을 마치 강의하듯 알려주는 교양과학서이다.

코로나19 펜데믹, 불가리스 사태……
눈속임에 휘둘리지 않고 정확하게 판단하기 위한 과학적 사고

과학 만능 시대다. 그래서 사람들은 코로나19 같은 질병에 대해, 면역과 장수 같은 건강 관련 이슈에 대해 ‘과학’이라는 말에 현혹되곤 한다. 일례로 얼마 전 우리나라를 떠들썩하게 한 남양유업의 불가리스 사태가 그렇다. 기업은 전문가를 앞세워 동물 실험 결과를 과장되게 홍보했고, 이 ‘전문가’의 말을 곧이곧대로 믿은 사람들은 그 제품을 대량구매하고 그 기업에 투자까지 했다. 그룹 회장이 사퇴하는 등 파장이 적지 않은 사건이었지만, 과학적 사고의 중요성을 이만큼 잘 보여주는 사례가 있을까?
전문가라고 해서 모든 것을 다 아는 것은 아니다. 코로나19 사태와 관련해서 살펴보면, 바이러스의 메커니즘을 명확히 밝히지 못했고, 백신의 효과와 부작용에 대해 아직까지 명확한 답을 내놓지도 못했다. 사실 과학은 가설을 세우고, 그 가설을 부수고 다른 가설을 세우고, 또 그 가설을 부수면서 끝없이 ‘진리에 가까이 가는’ 과정이다. 코로나19 사태는 가설을 세우고 검증하고 새로운 가설을 세울 시간이 턱없이 부족하다. 그래서 코로나19에 관한 여러 가지 설이 존재하지만, 전부 ‘가설’에 불과하다. 바이러스는 확산되고 있지만, 데이터가 제대로 갖추어지지 않은 상황이므로 지금은 아무리 천재적인 전문가라도 불완전한 가설밖에 세울 수 없다. 이런 과정을 이해하고 있으면 코로나19와 같은 미지의 바이러스가 앞으로 또 나타나도 검증되지 않은 말에 휘둘리지 않을 것이다.
과학적 사고에 있어 과학에 대한 지식은 중요하지 않다. 원인과 결과, 즉 인과관계를 따져보는 것이 가장 중요하다. 두 사건이 서로 상관관계인지 인과관계인지를 판단할 수만 있어도 잘못된 판단을 할 가능성은 크게 낮아진다. 이 책에서 설명하는 과학적 사고법이 모두에게 유용한 이유이다.

“간헐적 단식은 오토파지를 활성화시킴으로써 장수에도 도움이 된다!”
건강하게 오래 살기 위한 신비의 세포 메커니즘,
오토파지를 가장 쉽게 이해하게 해주는 책!

생명의 기본은 세포이다. 따라서 세포에 대해서 아는 것이 곧 생명과학의 대부분을 아는 것이라고 말할 수 있다. 이 책에서 요시모리 다모쓰 박사는 DNA, 유전자, 게놈, 바이러스와 세균, 면역 등 생물학에 대한 기본적인 개념을 알기 쉽게 설명하면서 자연스럽게 자신의 전문 분야인 오토파지(자가포식)에 대한 설명까지 이어간다. 오토파지는 2016년 일본의 오스미 요시노리 박사가 노벨생리학상을 수상한 주제이기도 하다. 요시모리 다모쓰 박사는 오스미 요시노리 박사 연구팀에서 함께 연구한, 포유류 오토파지에 관한 최고 권위자다.
노벨상 수상 후 전 세계적으로 관심이 집중되고 있는 오토파지는 한마디로 ‘세포 내부를 분해하고 재활용하는 세포 메커니즘’을 말한다. 세포 내부는 마치 사회와도 같다. 외부에서는 끝없이 세균이나 바이러스 등 침입자들이 기회를 노리고 있으며, 내부에서는 세포를 이루고 있는 소기관들이 일으키는 고장을 처리해야 한다. 그리고 이 침입자와 세포소기관의 고장을 동시에 처리할 수 있는 세포의 기능이 바로 오토파지이다. 이 오토파지가 활성화하면 수명이 연장된다. 또 백신의 효용을 높이거나 염증을 억제하고 면역력을 강화시키는 기능도 있을뿐더러 미용에도 좋다. 이 책은 세계적인 전문가가 오토파지에 대해 쉽고 재미있게 설명하면서 오토파지를 강화할 수 있는 방법들, 즉 간헐적 단식과 운동에 대해서도 알려준다.

“최신의 지식을 이렇게 쉽고 재미있게 알려준 책은 처음이다.”
출간 즉시 일본 아마존 종합 베스트셀러!
세계적인 노학자의 내공과 위트가 돋보이는 과학교양서

코로나19 팬데믹이 발생하자 모든 매체에서는 수많은 정보들이 넘쳐났다. 그러나 정보의 바다에서 어떤 정보를 취사선택할지를 최종적으로 판단하는 것은 결국 개인의 몫이다. 그러려면 이성적이고 논리적으로, 스스로 사고하는 능력이 있어야 한다. 그것이 바로 과학적 사고이며 이는 지식과 관계없이 누구나 갖출 수 있는 능력이라는 것이 저자의 주장이다.
“우리 연구자들에게도 잘못이 있다고 생각합니다. 연구자 자신이 어떻게 생각하는지, 지금 어떤 연구를 하고 있는지, 그로 인해 무엇을 알게 되었는지에 대해 지나치게 말을 아껴온 게 아닐까요? 나도 젊었을 때는 그런 활동은 거의 하지 않고 오로지 연구만 했습니다. 그러나 지금은 과학을 잘 모르면 어떤 일에 능동적으로 대처하기 힘든 시대가 되고 있지요.”
『바이오 사이언스 2025』는 세계적인 석학이 쓴 과학책이다. 그러나 누구나 쉽게 이해할 수 있다. 방대한 세포과학의 세계를 이토록 쉽고 위트 넘치게 쓸 수 있다는 데에서 오히려 그의 깊은 내공과 노과학자로서 그의 진심이 느껴진다. 이 책은 건강하게 오래 살고 싶은 모든 현대인에게 반드시 알아야 할 과학적 사고법과 생명과학, 오토파지에 대한 필수 지식을 전해줄 것이다.

남궁석(과학 저술가, 『세포, 생명의 마이크로코스모스 탐사기』 저자)
“과학적 사고와 함께 오토파지, 즉 세포의 자가포식 메커니즘을 쉽고 재미있게 설명한 놀라운 책.”

정용근(서울대 생명과학부 교수)
“생명과학 전반에 대해 에세이 형태로 가볍게, 그러나 가볍지만은 않은 진지한 태도로 설명한 좋은 과학 교양서.”

오스미 요시노리(2016년 노벨생리의학상 수상)
“생각하는 즐거움, 알아내는 기쁨. 과학의 세계로 이끄는 한 권의 책.”

한국의 독자 여러분께
추천의 글 “세포는 하나의 우주이다”
추천의 글 “코로나19 시대 현대인에게 필수 교양”
서문

1장 과학적 사고를 익힌다

과학적 사고는 이 시대의 필수 소양이다
감염병과의 전쟁은 인류의 숙명
과학적 사고가 우리의 몸을 지켜준다
과학적인 정보를 선별할 수 있으면 생존 가능성이 커진다
약이 되기도 독이 되기도 하는 현대 과학
유전자 변형 표시가 있는 식품은 사지 말아야 할까?
과학적 사고에 암기와 공식은 필요 없다
과학은 진실에 한없이 가까워지는 것
가설과 검증이 과학의 기본
단정적인 사람은 비과학적이다
8년 동안 완두콩의 주름을 세었던 멘델
과학은 추리소설과 비슷하다
일단 의문을 품고 상식을 의심하라
‘상관’과 ‘인과’라는 최강의 도구
가짜 과학에 속지 않기 위하여
column #01 연구는 논문으로 평가받는다
column #02 학술지도 등급이 있다
column #03 연구 논문은 성선설을 전제로 평가한다
문제는 STAP 세포 존재 여부가 아니다
학술지에 실린 논문도 틀렸을 수 있다
날조와 변조는 과학을 무너뜨린다
오류가 과학을 발전시킨다
column #04 생명과학 분야의 상위 3개 학술지
column #05 서양 중심인 연구의 세계에 중국이 변화의 바람을 불어넣고 있다

2장 세포를 이해하면 생명을 이해할 수 있다.

모든 생명의 기본은 세포
오드리 헵번과 오랑우탄의 세포는 같다
세포는 하나하나가 살아있기 때문에 생명의 기본 단위
어떻게 약을 시험할까?
세포 하나하나에 모든 정보가 들어 있다
크기를 의식하자
생명의 특징은 계층성과 동적평형
세포 내부는 사회다
세포 내의 사회는 ‘막’이 교통의 중심
유전자는 단백질의 설계도
유전자는 DNA라는 글자로 쓰인 문장
하나의 유전자가 하나의 단백질을 만든다
DNA에서 어떻게 단백질이 생성되는가
단백질이 인간의 몸을 움직인다
게놈은 한 인간을 만드는 데 필요한 유전자의 집합체
왜 세포가 생명의 기본인가
유전정보에는 꽤 많은 오류가 발생한다
틀린 글자로 인해 진화가 시작된다
무작위인데 어떻게 진화하는 것일까
생물은 모두 다르다는 것이 중요하다
인류도 언젠가는 절멸한다
column #06 연구가 꼭 무언가에 도움이 되어야 하는 것은 아니다

3장 병을 알아보자

세포가 이상해지면 병에 걸린다
어제의 몸과 오늘의 몸이 다르지 않은 것은 세포 덕분이다
세포가 이상해지는 데는 몇 가지 패턴이 있다
바이러스는 원래 무엇일까
왜 바이러스로 병에 걸리는가
미토콘드리아가 파괴되면 암이나 심부전증이 될 수 있다
세포는 때로 자살한다
세포는 언제나 돌발사태에 대비한다
세포가 이상 증식하면 암에 걸린다
유전하는 병과 유전하지 않는 병
호르몬은 세포에 정보를 전달하는 것
뇌경색은 세포의 산소 부족으로 일어난다
왜 인간에게는 산소가 필요한가
정보전달이 원활하게 되지 않아도 병에 걸린다
교통 시스템을 파괴하는 세균들
면역은 외부의 적을 배제한다
감기는 항생물질로 낫지 않는다
column #07 항생물질을 과다 사용하면 세균이 진화한다
면역에는 3종류의 퇴치방법이 있다
적을 배제하는 제3의 수단인 항체
열쇠와 열쇠 구멍의 관계가 생명현상의 ‘열쇠’를 쥐고 있다
항체는 끊임없이 열쇠와 열쇠 구멍을 확인한다
자연면역과 획득면역
면역은 항체만이 아니다
column #08 약의 개발에 관해
염증에 관해 이해한자
집단면역이란 무엇인가
column #09 교차반응을 알아두자
죽지 않는 생물이 있다
인간은 죽지 않을 수도 있다
인간은 의도적으로 노화를 선택했다
인간은 엄청난 속도로 노화한다
노화로 인해 살아남은 인류가 지금 노화를 거부하고 있다
죽지 않는 것은 좋은 일인가? 나쁜 일인가?

4장 세포의 미래인 오토파지를 이해하자

오토파지는 세포를 젊어지게 한다
오토파지는 세포 속의 물질을 분해한다
청소차가 쓰레기를 재활용 공장에 운반하는 것
오토파지는 무엇을 위해 작용하는가
오토파지가 중요한 순간
매일 240그램의 단백질이 분해되어 새로운 단백질로 탄생한다
column #10 노벨상 수상으로 이어진 효모의 오토파지를 발견한 순간
column #11 표식 발견은 연구를 발전시키는 중요한 요소
유해물을 제거한다
오토파지를 방해하는 바이러스
우리의 면역 기능이 진화하면 병원체도 진화한다
왜 오토파지는 적을 인식할 수 있는가
병원체는 막에 싸인 채로 세포에 들어간다
세포소기관의 막에 구멍이 나면 오토파지가 일어난다
유해물을 회수하는 덕분에 여러 질병을 막을 수 있다
신경세포는 평생 가는 것
오토파지는 나이를 먹으면 활동하지 않게 된다
column #12 유전자가 발견되면 폭발적으로 연구가 진행된다
column #13 오토파지는 효모를 이용해 발견할 수 있었다
오토파지를 멈추게 하는 단백질, 루비콘
기름진 음식을 먹으면 루비콘이 증가한다
인과관계를 확인하기 위한 실험은 유전자 조작 덕분에 약진했다
column #14 명명에 관해
column #15 빛나는 해파리의 단백질이 생명과학을 발전시켰다

5장 수명을 연장하기 위해 무엇을 하면 좋은가

수명을 늘리는 5가지 방법
수명 연장에는 오토파지 활성화가 관련된다
나이를 먹으면 루비콘이 증가한다
루비콘을 억제하면 노화를 멈추게 할 가능성이 있다
column #16 그래프에 속지 않는다
오토파지를 활성화하면 신경변성질환을 억제할 가능성이 있다
왜 루비콘이 존재하는가
오토파지와 병의 관계
오토파지는 오히려 암세포를 돕는다
면역력 강화에도 오토파지가 필수
백신의 효용을 높이거나 염증을 억제할 수도 있다
column #17 교과서 속의 미토콘드리아는 원래 모습이 아니다
오토파지는 미용에도 좋다
일상생활에서 오토파지를 강화하는 방법
콩과 버섯은 오토파지를 활성화한다
밤에는 레드와인과 치즈
예부터 건강에 좋다는 것은 오토파지에도 좋다
단식을 오래하면 근육이 줄어든다
적당한 운동은 오토파지를 활성화한다
좀 적은 듯이 먹고 운동하는 것이 최고
column #18 연구자의 벤처기업 설립
column #19 연구는 팀 작업이다

후기
참고문헌

…… 과학적 사고는 비단 과학자만을 위한 특수한 방식이 아니다. 합리적이고 논리적인 사고방식을 말하며 누구나 할 수 있다. 과학적 사고를 하면 이 세상에 있는 가짜 과학이나 엉터리 수치에 넘어가지 않는다. 그뿐 아니라 내 앞에 펼쳐진 수많은 과학적 정보를 앞에 두고 나중에 후회하지 않을 판단을 할 수 있다.
아마 생명과학에 관한 지식 자체보다 과학적 사고가 우리의 삶에 더 강력한 무기가 될지도 모른다. 그리고 세포에 관한 이야기도 더 빨리 이해할 수 있을 것이다. …… (24p.)

…… 바이러스 전문가는 바이러스에 관해, 경제 전문가는 경제에 관해 정보를 제공할 뿐 전체적인 면을 보면서 말하지 않는다. 결국, 불확실한 상황일 때는 스스로 생각할 수밖에 없다. 그럴 때 과학적 사고를 익혀두면 대단히 도움이 된다. …… (33p.)

…… 가설을 세우고 그 결과를 예상한다. 그리고 그것을 실험과 관찰을 통해 검증한다. 그 예상이 맞으면 가설의 확실성이 높아진다. 이것이 과학적 사고 기법 중 하나다. …… (45p.)

이제 세포를 생명의 기본 단위로 하는 첫 번째 이유가 ‘세포는 하나하나가 살아 있다’임을 이해했을 것이다. 또 하나 중요한 이유는 한 세포 안에 한 인간을 만드는 모든 유전정보가 들어 있다는 점이다.
뒷장에서 자세히 다루겠지만 생물의 모든 것은 유전자가 결정한다. 몸에는 수만 종류의 유전자가 있으며 그것이 인간을 만드는 데 필요한 정보를 기록(코드를 기록한다고도 볼 수 있다)한다. 이 유전자 세트를 게놈(Genome)이라고 한다. 생명의 설계도라 할 수 있다. …… (96p.)

…… 단백질을 결정하는 것은 ‘DNA 알파벳 3개가 줄을 서서 지시한 아미노산’이 ‘주르륵 줄을 선 것’이다. 그것을 유전자라고 부른다.
유전자에 의해 단백질이 결정된다. 그러므로 유전자는 단백질의 설계도라고 할 수 있다. 그리고 DNA의 이중나선은 이 여러 개의 유전자(설계도)가 줄줄이 이어져 있는 것이다. 유전자의 집합체다. DNA의 이중나선이 책이라면 유전자는 그 책에 쓰인 문장이다. 여기까지는 이해가 되었을까? …… (118p.)

이렇게 생물의 진화가 왜 일어나는지는 아직 확실하지 않지만 한 가지 분명한 점이 있다. 그것은 생물의 생존에는 다양성(Diversity)를 빼놓을 수 없다는 것이다. 다양성이야말로 생명을 존속시키는 법칙이다. …… 다양성이 없으면 죽음에 이르는 것이 생명의 본질이기 때문이다. …… 살아 있을 가치가 없는 생명은 존재하지 않는다. …… (139~140p.)

인간의 몸에는 항상성이라는 특징이 있다. 이것을 간단히 말하면 몸을 일정한 상태로 유지하는 것이다. 그 덕분에 우리 몸의 체온과 체중은 일정한 범위에서 왔다 갔다 하며 크게 벗어나지 않는다. …… 항상성을 유지하기 위해 작동하는 것이 세포다. …… 만약 항상성을 잃으면 몸은 자신의 상태를 일정하게 유지하지 못한다. 즉, 병에 걸린다. 또한 세포가 항상성을 잃는 원인은 여러 가지가 있다. (151p.)

…… 그런데 면역이 대체 뭘까? 알긴 아는데 정확히 설명할 수는 없는, 그런 말이 아닐까? 면역은 간단히 말하자면 외부의 적을 배제하여 몸을 지키는 시스템이다. …… 외부의 적은 병원체나 기생충을 말하며 병원체는 크게 세 종류로 나뉜다. 바이러스, 세균, 진균이나 원충이 그것이다. …… 이러한 병원체와 기생충의 공통점은 숙주의 몸에 침입해 숙주가 병에 걸리게 한다는 점이다. 이런 병을 감염병이라고 부른다. (181~182p.)

바이러스는 세포에 자유롭게 들어갈 수 없다. 흥미롭게도 세포에 들어가려면 열쇠가 필요하다. …… 바이러스는 자신의 표면에 있는 스파이크라는 단백질의 모양에 맞는 단백질을 세포 표면에서 찾지 못하면 침입할 수 없다. …… 그리고 항체는 이 원리를 이용해서 침입을 막는다. 바이러스의 열쇠에 딱 붙어서 열쇠 구멍에 넣지 못하게 하는 것이다. …… 열쇠의 열쇠 구멍에 들어가는 부분에 제대로 달라붙은 항체를 중화항체라고 한다. 그러나 이 중화항체가 생성되었는지는 통상적인 항체검사로는 알 수가 없다. …… (190~191p.)

…… 우리가 어제와 다름없는 오늘을 보낼 수 있는 것은 세포가‘언제나 같은’ 상태, 즉 항상성을 유지해주기 때문이다. 이 항상성이 무너지는 원인이 질병과 노화다. 오토파지는 간단히 말하면 세포 속의 항상성을 유지하는 역할을 하는 것이다. …… 그러므로 오토파지를 이해함으로써 병에 걸리는 것을 방지하거나 노화 속도를 완만하게 하여 건강한 기간을 늘릴 가능성이 보이기 시작한 것이다. …… 오토파지가 어떤 원리의 시스템이며 어떤 역할을 하는지 배우는 것은 현 단계에서의 노화와 수명에 관한 최신 정보를 입수하는 것이다. …… (231~232p.)

…… 신경세포에서의 오토파지의 중요성을 직접적으로 나타내는 실험은 얼마든지 있다. 예를 들어 유전자를 조작해 신경세포에서만 오토파지를 하지 않게 만든 쥐는 어릴 때에 알츠하이머와 유사한 증상이 나왔다. …… 이 실험에서 사용한 쥐는 그런 병의 유전자를 보유하지 않은 건강한 쥐다. 즉, 단백질에 문제가 없어도 오토파지가 없으면 덩어리가 생긴다는 말이다. …… 이렇다 할 치료법이 없었던 알츠하이머와 파킨슨병을 치유할 가능성이 있기 때문이다. (275p.)