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똑똑해지고 싶은 사람은 읽어라! 미래과학이 들려주는 놀라운 이야기
“처음 읽는 미래과학 교과서 시리즈” 그 세 번째 이야기는 <생명공학 편>이다. 인간의 뇌와 같은 컴퓨터, 몸속을 돌아다닐 수 있는 정자만한 잠수함, 코끼리만한 돼지, 인삼 성분이 들어 있는 바나나, 복제 양‘돌리’처럼 나도 복제가 가능하다면?! 만화보다 재미있고, 공상과학소설보다 상상력을 높여주는 꿈의 기술, 바이오기술! 그 무한한 가능성은 바로 우리 눈앞에 펼쳐지고 있다.
1980년대 불기 시작 한 생명공학, 그 꿈의 기술이 현실화되기까지, 바이오테크놀로지의 중요도와 의미, 생명과학의 핵심인 DNA, 세포, 단백질, 돌연변이에 관한 생명과학의 기본원리, 유전자 재조합 기술, 생명복제 기술, 줄기세포 기술, 인간 게놈 프로젝트 등 바이오테크놀로지의 기반기술, 바이오테크놀로지의 산업적 응용 방식에 대한 설명 등으로 구성되고 각 주제마다 생명공학에 대한 흥미를 북돋을 수 있도록 이끄는 바이오 이야기는 이해를 돕도록 구성되어 있다.

인사말

I. 바이오테크놀로지, 꿈의 기술에서 현실세계로
1. 바이오테크놀로지, 꿈의 기술
2. 바이오테크놀로지, 현실 세계
3. 바이오테크놀로지의 의미

II. 생명과학의 기본 원리
1. 영화 <쥐라기 공원>에서 공룡을 부활시키는 방법
2. 생명체의 정보가 저장되어 있는 DNA (deoxyribonucleic acid)
바이오 이야기 (갈등을 일으키지 않는 DNA)
3. 생명체의 기본 단위를 이루는 세포
바이오 이야기 (생체 탈수를 막아주는 스포츠 음료)
4. DNA 정보를 이용하여 살아가는 세포들
바이오 이야기 (DNA 분자가 사용되는 신개념 컴퓨터)
5. DNA 암호의 비밀
바이오 이야기 (DNA 비밀 해독을 위한 RNA 타이클럽)
6. DNA 암호 해독 과정
바이오 이야기 (DNA에 결함을 가지고 탄생한 버블보이)
7. DNA 암호에 수록된 모든 일을 도맡아 수행하는 단백질
바이오 이야기 (단백질 구조를 바꾸는 머리카락 파마)
8. 필요에 따라 ON/OFF되는 유전정보
바이오 이야기 (우유를 마시면 설사를 하는 사람들)
9. 유전정보를 이용하여 영양분을 소화시키고 에너지를 얻는 세포들
바이오 이야기 (DNA 결함과 연관된 다이어트 음료의 경고문)
10. 유전자 발현의 조절에 의해 적절히 제어되는 세포 내의 대사 작용
바이오 이야기 (괜찮은 돌연변이 과 <닌자 거북이>)

III. 바이오테크놀로지 기반기술
1. DNA를 마음대로 자르고 붙이는 유전자 재조합 기술 (Recombinant DNA Technology)
바이오 이야기 (유전자 재조합 기술과 스파이더맨의 탄생과정)
2. DNA를 자르는 가위, 제한 효소 (Restriction Enzyme)
바이오 이야기 (거꾸로 읽어도 동일한 팔린드롬-제한효소 인지부위)
3. 유전자 내에 섞여 있는 정체를 알 수 없는 부분인 인트론 (Intron) 제거 작업
바이오 이야기 (인트론 제거를 위해 찾아갔던 도살장)
4. 한 가닥의 DNA를 무수히 많은 가닥으로 증폭시키는 PCR (Polymerase Chain Reaction) 기술
바이오 이야기 (달밤에 운전하며 떠올린 기술, PCR)
5. DNA를 크기 별로 구별하여 볼 수 있는 DNA 겔 전기영동 (DNA Gel Electrophoresis)
바이오 이야기 (DNA를 분석하려면 시치미를 떼지 말아야)
6. 유전정보를 읽어 내는 DNA 서열 분석 기술 (DNA Sequencing Technology)
바이오 이야기 (DNA의 비밀에 대해 너무 많이 알게 된다면)
7. 인간의 손으로 만드는 DNA 합성 기술
바이오 이야기 (제넨텍을 경쟁에서 이기게 한 합성 DNA)
8. 복제 양‘돌리’를 탄생시킨 생명 복제 기술
바이오 이야기 (복제 인간이 태어난다면)
9. 인체의 주요 부분을 만들 수 있는 줄기 세포 기술
바이오 이야기 (여자 아이가 커가면서 남성으로 변하기도)
10. 생물학의 주기율표, 인간 게놈 프로젝트
바이오 이야기 (인간 게놈 지도의 초안이 마련되기까지)

IV. 바이오테크놀로지의 산업적 응용
1. 고대 이집트 시대에서부터 이용되어 온 바이오테크놀로지
바이오 이야기 (오염된 배양 접시에서 찾아낸 보석, 페니실린)
2. 유전자 재조합 기술을 이용한 최초의 제품 ‘인간 인슐린’의 탄생
바이오 이야기 (다양한 목적의 각종 재조합 성장 호르몬)
3. 미생물, 우리에게 필요한 물질의 생산 공장
바이오 이야기 (방귀를 안 뀌려면 효소의 도움을 받아야)
4. 인간과 박테리아의 신경전, 대량 생산을 위한 생물 공정 개발
바이오 이야기 (산업화를 위한 생명과학자와 생물공학자의 협력)
5. 미래의 융합 기술, 나노바이오테크놀로지
바이오 이야기 (스파이더맨과 대결하는 나노바이오테크놀로지)

- 키워드 정리
- 참고 문헌
- 찾아 보기

미래를 바꾸는 강력한 힘, 바이오테크놀로지의 무한한 가능성은 더 이상 꿈이 아니다.
물리나 화학 과목과 비교할 때, 생물은 외우는 과목이라고 생각하는 사람들이 상당수 있을 것으로 생각한다. 그렇다면 왜 생물이 외우는 과목이라는 인상을 주게 되었는가? 생물은 생명체에 대하여 공부하는 과목인데, 생명체는 매우 복잡한 구조와 특성들을 가지고 있어서 쉽사리 이해되지 않는 부분들이 많이 존재한다. 그 대상이 너무나도 복잡하여 그것들을 이해하는 데는 한계가 있었다. 따라서 생명체에서 일어나고 있는 자연 현상들의 많은 부분에 있어서, 그것을 이해하지 못한 채로 단지 관찰한 결과들을 그대로 기록하여 놓는 데에 그칠 수밖에 없었다.
반면에 물리와 화학의 경우에는 생물에 비해 그 대상이 비교적 단순하여 많은 것들을 이해할 수 있었다. 이와 같은 이해에 바탕을 두어, 지난 200년 동안 물리와 화학은 눈부신 발전을 하여 왔다. 이와 같은 과학적 이해는 기술의 발전으로 이어졌고, 그 결과 우리는 일상생활에서 컴퓨터, 자동차, TV, 에어컨, 난방기구 등의 과학기술적 제품들을 사용하고 있다. 기술의 발전은 과학적 이해를 바탕으로 하므로, 과학적 이해가 없으면 기술 개발에는 한계가 있다.
지난 두 세기는 물리와 화학의 시대였다. 대부분의 기술이 물리와 화학을 기반으로 발전되었다. 반면에 생물의 경우에는 이해 못하는 부분이 많아서 기술개발이 매우 제한적일 수밖에 없었다. 기술적 응용을 대상으로 하는 공과대학에 과거에는 생물 관련 학과가 전무했던 것을 보아도 알 수 있다. 그러던 것이 DNA가 생명체의 유전정보를 가지고 있는 물질이라는 사실이 알려지고, 그 DNA 분자의 구조가 밝혀지고, DNA를 마음대로 자르고 붙이는 DNA 재조합 기술이 생겨나면서, 비로소 생명체를 분자 수준에서 이해할 수 있는 현대 생물학의 새로운 장이 열리며 눈부신 발전을 이루어 나가게 되었다.
이로 인해 과학적 이해에 바탕을 둔 새로운 생물학적 기술들이 탄생하게 되었고, 이 기술들은 새로운 산업을 탄생 시키게 되었다. 이제 공과대학에서도 생물과 관련된 이름을 가지고 있는 학과를 어렵지 않게 볼 수 있게 되었다. 많은 미래학자들은 21세기는 바이오테크놀로지의 시대라고 주저 없이 이야기 한다.
지난 20년간 컴퓨터는 많은 발전을 거듭하여 이제 사회 모든 분야에서 없어서는 안 될 존재가 되었고, 이 눈부신 발전에 동참하지 못하는 사람들을 우리는 컴맹이라고 부를 정도가 되었다. 이제 막 도약을 시작하고 있는 바이오테크놀로지도 그 영향력이 바이오산업 그 자체에만 그치는 것이 아니라 사회의 모든 분야에 영향을 미칠 것이 확실해 보인다. 이미 매스컴에서도 바이오테크놀로지에 대해 많은 양의 기사를 연일 내보내고 있다. 이제 바이오테크놀로지에 관한 지식은 그 분야를 전공한 일부 사람들만이 필요로 하는 영역을 벗어나고 있다. 현대 사회를 살아가는 일원으로서 사회 발전에 동참하기 위해서 알아야 하는 필수 지식으로 자리 매김하고 있다.
이 책은 이러한 시대적 요구에 부흥하여, 미래의 우리 사회에 지대한 영향을 미칠 바이오테크놀로지가 어떤 원리에 의하여 발전되어지고 있는지를 일목요연하게 이해할 수 있도록 기술하였다. 되도록 세세한 사항들에 대한 자세한 설명은 피하고 바이오테크놀로지의 커다란 줄기와 그 의미들을 중․고등학생과 일반인이 쉽게 이해할 수 있도록 기술하려고 노력하였다. 현대 사회를 살아가는 교양인으로서 바이오테크놀로지를 이해하는데 책이 조그만 도움이 되기를 바라는 바이다.
- 저자 머리말에서

바이오 이야기 (스파이더맨과 대결하는 나노바이오테크놀로지)
스파이더맨은 앞에서도 이야기 한 바 있지만, 이 영화의 주인공이 거미박물관을 견학하는 도중에 유전공학기술을 이용하여 만들어진 수퍼 스파이더에 손등을 물리고, 이 때 거미의 유전자가 몸속에 도입되어 거미 특유의 능력을 행할 수 있는 초능력을 갖게 되어 스파이더맨이 탄생하게 된다. 거미에게 물림으로써 거미의 유전자가 인간의 몸속으로 들어가 인간의 유전자와 재조합이 일어난다는 것은 과학적으로 비현실적인 부분이지만, 거미 유전자와 인간 유전자가 재조합이 일어나게 했다는 관점에서 보면 스파이더맨의 탄생은 바이오테크놀로지와 관련된 기술이다.
반면에 속편인 ‘스파이더맨 II'에서는 스파이더맨이 대결하게 되는 상대역인 옥타비우스 박사의 초능력은 나노바이오테크놀로지에 의한 것이라고 할 수 있다. 인간의 뇌와 정교한 로봇 팔이 연결되어 인간의 의지에 의해 4개의 로봇 팔이 움직여지는데, 인간의 뇌를 로봇팔의 제어 시스템과 연결하기 위하여 나노 와이어를 사용하고 있다. 즉 인간의 뇌로부터 나오는 신호를 전달하는 가닥인 신경을 로봇팔 제어 시스템과 연결하는 도구로서 나노 굵기의 전선을 사용하였다는 것이다. 즉 바이오테크놀로지(BT)와 나노테크놀로지(NT)의 융합기술이다. 더 엄밀히 말하자면, 정보 기술인 IT까지도 함께 융합된 기술이라 할 수 있다. 뇌와 컴퓨터(로봇팔 제어 시스템)를 연결하는 기술은 요즈음 한창 연구가 진행되고 있는 BT와 IT의 융합기술인 브레인-컴퓨터 인터페이스 기술이고, 이 영화에서는 여기에 나노 와이어가 접목되고 있다. 즉, BT, IT, NT의 융합기술인 것이다.
이 영화의 클라이맥스는 바이오테크놀로지에 의해 탄생한 스파이더맨과 나노바이오 테크놀로지의 결정체인 4개의 로봇팔을 가진 옥타비우스가 달리는 기차 지붕 위에서 펼치는 숨 막히는 한판 대결이다.
바이오테크놀로지와 나노 바이오테크놀로지의 대결
물론 이 영화에서는 주인공인 바이오테크놀로지(스파이더맨)가 악당인 나노바이오테크놀로지(옥타비우스)를 제압하는 쪽으로 결말이 지어진다. 힘이 부친 옥타비우스는 기차의 제동장치를 파괴시키고 퇴각한다. 수많은 승객을 태우고 걷잡을 수 없이 질주하는 기차를 세우기 위하여, 스파이더맨은 기차를 멈추기 위해 바이오 물질인 거미줄을 이용한다.
질주하는 기차에서 기찻길 양옆에 늘어 선 건물들을 향해 연신 거미줄을 발사하여 건물 벽에 부착시킨다. 기차와 건물 벽을 연결하고 있는 거미줄은 기차가 질주함에 따라 점점 팽팽해지고, 거미줄 특유의 강한 인장력으로 인해 낭떠러지로 굴러 떨어지기 바로 전에 가까스로 기차가 멈춰 서게 된다. 거미줄은 단백질의 일종으로서, 분자구조가 가장 간단한 두 종류의 아미노산을 주성분으로 하여 이루어졌으며 매우 규칙적으로 배열된 형태의 구조를 가지고 있다. 거미줄은 실제로 같은 무게의 강철과 비교하여 인장강도가 5배 강하고 나일론에 비해 2배의 신축성을 가지고 있다고 알려져 있다.
-본문 157P