생명이란 무엇인가

“존재의 경이로움과 복잡성에 대한 거의 완벽한 안내서”― 빌 브라이슨 생물학의 5가지 원대한 개념을 토대로 생명의 정의에 다가서다 사람들 대부분은 세상을 살아 있는 것과 살아 있지 않은 것으로 양분하고는 한다. 그러나 생물학에서 생명을 정의하는 기준은 명확하지 않으며, 생명이 무엇인지는 여전히 해결되지 않은 거대한 문제이다. 세포 분열을 제어하는 유전자를 발견한 공로로 노벨상을 수상한 생물학자 폴 너스는 이 책에서 그 문제에 대한 해답을 제시한다. 생물학의 원대한 5가지 개념―세포, 유전자, 자연선택을 통한 진화, 화학으로서의 생명, 정보로서의 생명―을 토대로 삼아 생명이 무엇인지에 대한 정의를 시도한다. 이 책은 단순히 생물학의 원대한 개념들을 착실히 설명하는 데에 그치지 않고, 현장에서 과학자들이 무엇을 연구하며, 어떻게 발견의 순간을 맞이하는지 그리고 그런 성과가 어떻게 다른 분야와 유기적으로 연결되는지를 생생하게 포착하고 있다. 저자인 폴 세포 분열을 제어하는 유전자가 무엇인지를 알고 싶었고, 수많은 시도와 우연한 행운이 겹치면서 그 유전자를 찾아냈다. 분열 효모 세포를 연구하여 얻은 성과로 노벨상을 수상한 그의 성과는 현재 유방암 치료에도 응용되고 있다. 연구 현장에서 위대한 성취를 이룬 그는 과학자들이 어떻게 연구하는지를 독자에게 생생하게 전달할 수 있는 최고의 적임자이자, “생명이란 무엇인가?”라는 생물학의 거대한 질문에 간결한 대답을 해줄 유일한 사람이라고 할 수 있다. 또한 이 책에는 폴 너스의 자전적인 이야기도 담겨 있는데, 10대 시절에 자신이 생물학에 빠져든 계기, 영국 대입 시험의 프랑스어 과목에서 무려 6번이나 낙제를 해서 대학에도 가지 못할 뻔했다는 이야기, 자신의 출생의 비밀에 대한 충격적인 과거사 등이 등장하여, 독자에게 친근함을 선사한다. 이 책을 읽다 보면, 노벨상 수상자이자 프랑스 대통령이 수여하는 레지옹 도뇌르 훈장을 받는 등 화려한 이력을 가진 그의 인간적인 면모를 다양하게 만날 수 있다. 주요 내용 제1장 “세포”에서는 생물학에서 기본 단위라고 할 수 있는 세포의 세계를 면밀히 검토한다. 17세기 초 현미경이 발명된 후 로버트 훅이 처음으로 세포를 관찰했고, 네덜란드의 안톤 판 레이우엔훅이 연못의 물과 자신의 치아에서 사는 작은 생물들을 관찰하면서 미생물의 세계가 처음으로 알려지게 되었다. 이 장에서는 생명의 기본 단위인 세포와 그 기본 구성 요소들에 대해서 상세히 살펴본다. 제2장에서 다루는 “유전자”는 세포에서도 가장 핵심이 되는 존재이다. 그레고어 멘델은 자신의 수도원에서 완두의 교배를 지속함으로써 특정한 형질, 가령 꽃의 색깔 가운데 한 색깔은 다른 색깔에 비해서 늘 우위에 있는 듯하다는 사실을 밝혀냄으로써 유전자 연구의 시작을 알렸다. 부모 세대에서 자식 세대로 전달되는 유전자의 진정한 새 시대를 연 것은 1953년에 이루어진 DNA 구조의 발견이었다. 프랜시스 크릭, 제임스 왓슨 등은 DNA의 이중 나선 구조를 밝혀내고, 그 구조가 담고 있는 의미도 간파했다. DNA에는 생물에 필요한 정보가 담겨 있을 뿐만 아니라, 이것은 새로운 생물이 온전하게 유전자를 물려받을 수 있도록 정확하게 복제된다. 복제 과정에서 돌연변이가 나타나기도 하지만, 우리 모두의 유전체는 아주 비슷하다. 이는 전 세계의 모든 이들이 평등하다는 중요한 사실을 드러낸다. 제3장 “자연선택을 통한 진화”에서는 생물학에서 가장 널리 알려진 개념을 설명한다. 찰스 다윈은 1859년 [종의 기원]에서 엄청난 생물 다양성을 낳은 진화의 메커니즘으로 자연선택을 제안했다. 번식 과정에서 생긴 돌연변이들로 인해서 생물은 다양해지며, 자연선택은 이들 가운데 환경에 더 잘 적응한 개체가 살아남아 더 많은 자손을 남길 수 있도록 함으로써 이 형질이 자손에게 대물림되게 한다. 이런 과정이 오랜 시간을 이어져 내려오면서 오늘날 볼 수 있는 다양한 생물들이 생겨난 것이다. 제4장 “화학으로서의 생명”에서는 생명에서 일어나는 화학 반응들을 토대로 생명의 활동을 추적한다. 생명을 화학의 관점에서 바라보게 된 것은 발효 연구를 통해서였다. 발효의 기초가 되는 효소는 우리 몸뿐만 아니라 세포 대사의 토대를 이루는 거의 모든 화학 반응을 실행한다. 식물의 광합성을 담당하는 엽록소 또한 효소이고, 우리 몸 안에서 음식물의 소화와 흡수를 돕는 것도 효소이다. 세포는 생명을 유지하기 위해서 수천 가지 화학 반응을 끊임없이 일으키는데, 세포 안에서 동시에 일어나는 이 다양한 화학 반응들은 구획화를 통해서 고도로 조직되어 있다. 화학 반응에 필요한 에너지는 미토콘드리아에서 얻는다. 미토콘드리아에서 생성되는 ATP는 생명의 보편적인 에너지원이다. 제5장 “정보로서의 생명”은 주변 환경으로부터 정보를 모아서 생명이 어떤 목적을 가지고 행동을 한다는 점을 피력한다. 정보 처리는 생명의 모든 측면에 배어 있다. DNA의 구조는 생명의 정보를 보관하는 안정적이고 효율적인 저장소 역할을 한다. 정보가 생명을 이해하는 열쇠임은 유전자가 조절되는 양상을 통해서도 확연하게 알 수 있다. 우리의 뇌, 피부, 콩팥의 세포들은 동일한 유전자를 가지고 있지만, 뇌에서는 뇌를 구성하는 유전자만 켜지고 다른 유전자들은 꺼지며, 다른 부위에서도 마찬가지이다. 각자의 역할에 맡는 유전자를 켜고 끔으로써 생명은 동일한 유전자 집합으로도 다양한 일들을 해낼 수 있는 것이다. 생명을 정보의 관점에서 바라보는 것은 생명의 내부에서 어떤 일이 일어나고, 생명이 같은 종들끼리 그리고 외부 세계와 어떻게 상호작용을 하는지 더욱 큰 규모에서 생명을 살펴볼 수 있게 해준다. “세계를 변화시키기”는 생명을 이해하는 것이 우리 인류가 직면한 다양한 과제들―신종 바이러스의 출현, 항생제에 내성을 가진 세균, 새로운 암 치료법, 유전 정보를 응용한 의료 서비스, 유전자 편집 등―을 헤쳐나가는 데에 중요하다는 사실을 보여준다. 그리고 “생명이란 무엇인가?”에서는 앞에서 살펴본 생물학의 원대한 5가지 개념을 토대로 생명에 대한 정의를 내린다. 아울러 생명이 어떻게 시작되었는지에 대해서 설명한다. 생명은 약 35억 년 전 심해 열수구 주변에서 생성되었을 수도 있다. 주변 암석의 미세한 구멍과 화산 활동의 에너지와 화학 물질 원료가 만나서 최초의 진정한 세포가 출현했다고 보는 과학자들도 있다. 이렇게 탄생한 생명은 오랜 세월 자연선택을 통한 진화를 통해서 오늘날 우리가 보는 것과 같은 엄청나게 다양한 생물들을 낳았다. 이 책은 생명이 무엇인지를 이해하는 것이 단순히 생명의 정의를 아는 것에서 그치는 것이 아니라 인류가 지구의 모든 생명을 배려하고 돌보아야 하는 책임을 공감하는 시작점이 될 것이라고 말한다. 또한 생명을 깊이 이해하도록 독자들을 이끌고, 지구의 모든 생명을 다른 관점에서 바라볼 수 있게 해줄 것이다.