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생물학 지식부터 여러 가지 질병을
알기 쉽게 설명한다!

인간은 태어나서 죽을 때까지 여러 질병에 시달린다. 또한 평균수명이 늘어나는 만큼 우리가 평생 동안 걸릴 질병도 많아질 수밖에 없다. 그렇다면 인간은 왜 병에 걸리는 걸까? 이 책에서는 알레르기, 독감, 암, 당뇨병, 우울증, 치매 등 현대에 사는 우리 모두가 걸릴 수 있는 질병이 왜 생기는지 과학적으로 설명하고 있다. 이 책을 통해 인간의 생명현상이 얼마나 신비한지 깨달을 수 있을 것이다.

현대사회를 살아갈 우리에게 꼭 필요한생명과학 이해하기
생명과학이란 무엇일까? 생명과학이란 인간을 포함한 다양한 생물의 생명현상을 다루며, 생물학·생화학·의학·심리학·생태학·사회과학·윤리학·법학 등의 분야와도 결부되는 종합적인 연구를 하는 학문이다. 그 발전이 인간의 앎이나 의료에 끼친 은혜는 헤아릴 수 없다. 21세기에 접어들어 인체의 설계도에 해당하는 유전정보(인간 게놈)가 해독되었다. 이로써 한층 다양한 생명현상이나 질병이 발병하는 원리에 대해 분자 단위로 설명할 수 있게 되었다 해도 과언이 아니다. 따라서 21세기는 생명과학의 시대인 것이다.
인터넷을 보면 건강이나 질병, 다이어트나 영양제와 관련된 다양한 정보가 자주 눈에 띈다. 옥석이 혼재된 이러한 정보들 중에는 인간의 약점을 노린 명백한 오류가 섞여 있기도 하다. 그중에서 옳은 사실만을 취사선택해 우리의 몸이나 건강을 지키려면 어떻게 해야 할까. 그러려면 역시 항간에 떠도는 정보를 곧이곧대로 받아들이는 대신 올바른 생명과학의 관점에서 자신의 추론에 입각해 판단해야 한다. 이것이 현대를 사는 우리가 생명과학을 이해해야 하는 이유다.

도쿄 대학교 인기 교양 강좌를 책 한 권에 담았다!
이 책은 도쿄 대학교 교양학부에서 저자가 한 강의를 바탕으로 학생들이 흥미를 보였던 몇몇 주제 중에서 선별한 것이다. 지금껏 배워온 익숙한 ‘생물학’과, 그 생물학에 포함되지 않는 ‘인간의 질병’에 대해 다루고 있다. 또한 대학생뿐 아니라 연령을 불문하고 생명과학에 관심이 있는 일반 대중이나 중고생도 읽을 수 있도록 가능한 한 이해하기 쉽게 기술했다.
다만 전문적인 용어나 내용이 등장하는 경우도 있기 때문에 부분적으로 어렵게 느껴지는 대목도 있을 것이다. 하지만 친숙한 주제가 끊임없이 등장하므로 어려운 부분은 과감하게 넘겨버리고, 우선은 눈길이 가는 부분부터 읽어보기를 바란다. 생물을 공부해본 적이 없는 사람이라도 어느 정도 올바른 생명과학 지식을 얻을 수 있어 우리에게 익숙한 문제, 이를테면 알레르기ㆍ암ㆍ생활습관병이 발병하는 원인, 콜라겐 섭취와 미용의 관련성과 같은 내용에 대해 자신의 언어로 설명할 수 있을 것이다.
이 책을 통해 인간의 생명현상이 얼마나 신비한지 깨닫게 될 것이다. 또한 우리 몸의 세포 하나하나에 대해 생각해볼 수 있을 것이다.

들어가며

서장
해파리와 알레르기의 뜻밖의 관계 / 다테 마사무네와 나쓰메 소세키의 공통점 / 알레르기와 아나필락시 쇼크 / 몸 바친 실험과 항체의 발견 / 알레르기 약에서 위궤양 치료제로 / 항히스타민제가 수면유도제로?

맛보기 강의 〈면역〉 몸이 이물질을 배제하는 구조
맛보기 강의 〈세포〉 세포가 외부의 정보를 받아들이는 구조

제1장
감염과 면역-외적으로부터 몸을 지키는 구조
세균이 만들어내는 독소가 감염증을 일으킨다 / 결핵이 아직까지 사라지지 않은 일본 / 코흐의 원칙 / 실패는 성공의 어머니 - 세상을 바꾼 약 페니실린 / 페니실린의 대량 합성과 제2차 세계대전 / 플레밍의 예언 - 진격의 약제내성균 / 진균 - 평소에 즐겨 먹지만 때로는 무섭게 돌변하는 균 / 기생충 - 예상치 못한 곳에 숨어 있는 존재 / 10억 명 이상의 목숨을 구한 약의 발견 / 조류 인플루엔자의 정체 / 감염에 대항하는 구조 - 면역 / 백신 후진국, 일본 / 몸이 다양한 병원체에 대응할 수 있는 이유 / 다시 생각해보는 꽃가루 알레르기의 메커니즘 / 인간 면역결핍 바이러스와 후천성 면역결핍 증후군

감염의 기본 강의 ① 세균
감염의 기본 강의 ② 바이러스
면역의 기본 강의 ① 자연 면역과 획득 면역
면역의 기본 강의 ② 체액성 면역과 세포성 면역
면역의 기본 강의 ③ 항체 다양성의 구조
면역의 심화 강의 자기와 비자기를 구분하는 구조
칼럼_HIV 감염으로부터의 생환

제2장
유전자, 단백질, 체질과 에피제네틱스-당신이 당신인 이유
체질이란 무엇인가? - 약이 잘 듣는 사람과 잘 듣지 않는 사람 / CYP와 맞춤형 의료 / 이중나선 구조 발견의 이면 / 유전병의 예시 - 낭포성 섬유증, 헌팅턴병, 혈우병 / 대부분의 질병은 다유전자성 질환 / 단일염기다형 - 유전자의 돌연변이가 아닌 다양성 / 염색체의 개수도 중요하다 - 다운 증후군 / 유전자의 스위치 - 일란성 쌍둥이와 네덜란드의 기근 / DNA 염기배열의 변화를 일으키지 않는 세포의 성질 변화 - 에피제네틱스 / 색각이상과 슈퍼비전 / 게놈의 화학적 수식과 질병 - 유전체 각인에 따른 질병 / 에피게놈의 초기화 / 체질은 환경이나 경험에 따라 달라진다 / 에피네제틱스는 다음 세대로 전해질 것인가?

분자의 기본 강의 ① DNA와 이중나선
분자의 기본 강의 ② 유전자와 게놈
유전의 기본 강의 ① 염색체와 유전
유전의 기본 강의 ② 성염색체와 유전질환
유전의 심화 강의 ① X 염색체 불활성화와 삼색 고양이의 털 색깔
유전의 심화 강의 ② 에피제네틱스와 에피게놈의 차이
칼럼_신형 출생 전 진단

제3장
세포주기, 암, 약-세포의 폭주를 억제한다
건강 마니아 일본인의 사망 원인 / 암이란? / 발암의 원인을 찾아서 - 기생충설 · 화학물질설 · 바이러스설 / 바이러스에서 발견된 불가사의한 효소 / RNA 바이러스가 일으키는 질병 / 바이러스는 암 유전자를 지니고 있다 / 인간에게는 암유전자가 존재하는가? / 백혈병과 분자표적약 / 암을 억제하는 유전자는 존재하는가? / 다단계 발암 / 유전자의 후성유전학적 변화와 암 / 인간에게 암을 발생시키는 바이러스 / 항체를 이용해 암을 격파한다 / 암 치료법의 종류와 새로운 원리의 치료법 - 암 면역요법 / 노화와 수명, 그리고 암의 밀접한 관계 / 안젤리나 졸리와 유방암

세포의 기본 강의 ① 인산화와 정보 전달
세포의 기본 강의 ② DNA와 세포주기
세포의 기본 강의 ③ 세포자살과 괴사
칼럼_새로운 암 치료법-암 면역요법이란

제4장
호르몬-세포와 세포 사이의 메신저
자신과 가족을 실험대에 세운 생리학자들 / 뇌에도 호르몬을 분비하는 세포가 있다 / 시상하부와 뇌하수체에 따른 호르몬 분비 조절 / 일산화질소와 노벨 / 호르몬 구이에는 호르몬이 포함되어 있을까? / 식욕의 조절 - 만복중추와 섭식중추 / 지방세포가 식욕을 조절한다? / 혈중 포도당과 지방산의 농도에 따라 식욕이 조절된다? / 비만 쥐의 발견 - 미지의 식욕 제어 인자의 발견으로 / 신참의 과감한 도전 - ob 유전자의 정체가 밝혀지다 / 지방세포와 성 호르몬의 예상치 못한 연관성 / 식욕을 억제하는 호르몬 렙틴이 ‘기적의 다이어트 약’으로? / 뜻밖의 장기에서 발견된 식욕 촉진 호르몬 / 당뇨병과 인슐린의 발견 / 당뇨병의 종류 / 소장에서 분비되는 호르몬과 인슐린의 뜻밖의 관계 / 장내세균과 호르몬 분비의 밀접한 관계 / 당뇨병과 운동 / 잘 알려지지 않았지만 중요한 기관 - 갑상선 / 호르몬에 따라 애착이 정해진다?

호르몬의 기본 강의 ① 내분비선과 외분비선
호르몬의 기본 강의 ② 호르몬에도 다양한 종류가 있다
호르몬의 기본 강의 ③ 고전적 호르몬과 새로운 호르몬
호르몬의 심화 강의 인슐린에 따른 혈당농도의 조절 구조
칼럼_도마뱀의 침에서 발견된 당뇨병 치료제

제5장
뇌-당신을 만들어내는 장치
어제와 오늘의 차이는 중요하다 / 잃어버린 손과 다리의 아픔이 느껴진다 / 뇌 지도의 재구축 / 육체적인 고통과 슬픔, 질투는 동일한 아픔이다? / 몸의 상태를 통해 뇌는 현재 자신의 상태를 파악한다 / 스트레스와 운동의 관계 / 우울증 / 타인의 감정에 공감하는 구조 / 인간을 구하는 장내세균? / 기억 · 학습능력의 획득에는 유전자와 환경 모두 중요하다 / 치매

뇌의 기본 강의 ① 뇌의 구조
뇌의 기본 강의 ② 뉴런 간의 정보 전달
뇌의 심화 강의 기억의 구조
칼럼_치매 치료제 개발 현황
칼럼_치매를 일으키는 새로운 인자와 치매 발병 예방의 가능성

참고 문헌
참고 도서

우리의 몸에는 다양한 미생물(세균이나 진균 등)이 서식하고 있다. 그중에는 병원성 미생물도 있다. 또한 외부에는 인플루엔자 바이러스나 식중독을 일으키는 세균, 무좀을 일으키는 백선균, 혹은 기생충 따위도 존재한다. 이처럼 우리는 끊임없이 외부에서 병원체의 공격을 받고 있는데도 건강한 사람이라면 보통은 이러한 외적으로부터 몸을 지켜나가고 있다. 이는 우리의 몸이 날 때부터 이들 병원체를 배제하는 구조를 갖추고 있기 때문인데, 이 구조를 면역이라고 부른다.
_제1장 감염과 면역-외적으로부터 몸을 지키는 구조

여기서 다시 한번 게놈, 염색체, 유전자, DNA, 염기의 관계에 대해 정리해보겠다. 인간의 염색체를 ‘46권으로 구성된 추리소설 시리즈’라고 생각해보자. 이 46권짜리 추리소설 시리즈 전체가 ‘게놈’이다. 시리즈 중 한 권에 해당하는 책이 1개의 ‘염색체’다. 그 한 권에 쓰여 있는 문장이 ‘유전자’에 해당한다. 그리고 그 문장이 인쇄된 종이가 ‘DNA’이다. 그리고 문장에 담긴 글자 하나하나가 바로 ‘염기’인 셈이다.
_제2장 유전자, 단백질, 체질과 에피제네틱스-당신이 당신인 이유

도대체 암이란 무엇일까? 암이란 어느 조직의 세포가 멋대로 과다 증식해 덩어리(종양)를 형성하고, 증식한 암세포가 주변의 정상적인 조직에 침투해 확산(침윤)되거나, 떨어진 곳에서도 증식(전이)을 일으키는 질환이다. ‘폐암’이나 ‘위암’이란 처음에 종양이 생겨난 장소를 가리키는 것이다.
_제3장 세포주기, 암, 약-세포의 폭주를 억제한다

암세포를 체내에서 배제하는 데는 다양한 방법이 있다. 첫 번째는 암으로 변한 조직을 수술로 직접 제거하는 방법이다. 이 방법은 암이 전이되지 않았을 때 매우 효과적인 치료법이다. 두 번째는 방사선 치료법이다. 세포에 일정 세기 이상의 방사선을 가하면 DNA가 손상된다. DNA가 손상되면 앞서 언급한 세포자살을 통해 세포가 제거된다. 이러한 성질을 이용한 방법이 바로 방사선 치료법이다. 세 번째는 방사선 대신 화학물질을 이용해 DNA에 손상을 가해 세포자살을 일으켜서 암으로 변한 세포를 제거하는 화학요법이다. 이 화학요법에서 이용되는 약, 다시 말해 항암제는 세포에 유입되면 DNA와 강력하게 결합해 DNA 복제를 방해하고 세포분열을 막는다. 하지만 항암제는 정상적인 세포에도 침투하기 때문에 정상적인 세포까지 방해를 받게 된다. 따라서 다양한 부작용이 발생한다. 다만 세포분열은 정상적인 세포보다도 암세포가 훨씬 왕성하기 때문에 상대적으로 암세포가 더욱 큰 피해를 입게 된다. 이러한 성질을 이용해 항암제를 써서 암세포를 제거할 수 있는 것이다.
_제3장 세포주기, 암, 약-세포의 폭주를 억제한다

1969년에 오무라 유타카는 식사 후 혈액 속에서 증가하는 포도당을 쥐의 만복중추와 섭식중추에 투여해 만복중추와 섭식중추 속 뉴런의 흥분 상태를 측정했다. 측정 결과, 만복중추의 뉴런은 포도당이 투여되자 흥분하는 반면, 섭식중추의 뉴런은 흥분이 억제되었다. 한편 공복일 때는 혈중 포도당 농도(혈당치라고 부른다)가 낮아지는 대신 지방산의 양이 증가한다. 그래서 지방산을 만복중추의 뉴런에 투여하자 흥분이 억제된 반면, 섭식중추의 뉴런은 흥분하기 시작했다. 다시 말해 오무라는 식사 후 혈액 속에서 증가하는 포도당에 따라 포만감을 느끼고 식욕이 억제되며, 공복일 때 혈액 속에서 증가하는 지방산에 따라 공복을 느끼고 식욕이 발생한다고 본 것이다. 이를 정리해 식욕은 지방세포에서 분비되는 미지의 호르몬이 아니라 만복이나 공복상태에 따라 혈액 속에서 증감하는 포도당과 지방산의 농도를 만복중추와 섭식중추의 뉴런이 감지하면서 조절된다고 받아들여졌다.
_제4장 호르몬-세포와 세포 사이의 메신저

한 명의 피험자와 두 명의 실험 협력자, 모두 세 사람에게 비디오 게임을 하게 한다. 그리고 그 게임을 하고 있을 때 피험자의 뇌는 어떻게 활동하는지 기능적 자기 공명 영상법을 사용해 측정한다. 처음에는 셋이서 즐겁게 게임을 하지만 어느 순간을 기점으로 피험자만이 게임에 참가하지 못하는, ‘따돌림’을 당하는 상태에 놓이게 된다. 다시 말해 피험자가 ‘슬프다’, ‘괴롭다’고 느낄 만한 상황에서 뇌가 보이는 반응을 fMRI로 측정한 것이다. 그 결과, ‘슬프고’, ‘괴로운’ 상황에서는 신체적 고통과 관련된 정보를 받아들이는 부위인 내측 전두엽의 전측대상회가 활동한다는 사실이 밝혀졌다. 아무래도 슬플 때나 괴로울 때, 우리의 뇌는 이러한 감정을 ‘아픔’으로 처리하는 모양이다.
_제5장 뇌-당신을 만들어내는 장치