[리뷰] 생명이란 무엇인가 / 정신과 물질: 가치가 있으면서도 무가치한

생명이란 무엇인가.정신과 물질 ㅣ 궁리하는 과학 4
에르빈 슈뢰딩거 지음, 전대호 옮김 / 궁리 / 2007년 7월

 생명은 그 자체로 가치를 가진다. 그러나 자연은 생명을 존중하지 않는다. 자연은 생명을 세상에서 가장 가치 없는 것인 양 취급한다. 수백만 배로 번식하는 생명의 대부분은 곧 소멸하거나 다른 생명의 먹이가 된다. 바로 이것이 자연이 항상 새로운 생명형태들을 산출하는 숙달된 방법이다. 자연의 피조물들은 끝없는 투쟁 속에서 서로를 괴롭힘으로써 생존한다. 자연적인 사건은 그 자체로 좋지도 나쁘지도 않으며 아름답지도 추하지도 않다. 가치는 찾아볼 수 없으며 특히 의미와 목적을 찾아볼 수 없다. 자연은 목적에 따라 행동하지 않는다. 우리의 세계상 속에는 오로지 인과연결만 존재한다. _ 에르빈 슈뢰딩거, <생명이란 무엇인가 / 정신과 물질>, p226

 에르빈 슈뢰딩거의 <생명이란 무엇인가>는 생명의 본질에 대한 물음을 던진다. 생명은 소중하다고 개체는 말한다. 개별적인 존재에게 하나밖에 없는 생명은 바꿀 수 없는 가치를 가질 것이다. 그렇지만, 계(界) 안에 수많은 생명들이 저마다 영향을 주고 받으며 유지되는 자연의 관점에서 본다면 개별 생명의 가치는 크게 낮아진다. 만약 생명의 의미가 있다면, 수많은 생명들의 유전형질의 변화가 생길 정도의 축적이 있을 경우다. 

 생명은 물질의 질서 있고 법칙적인 행동이며, 그 행동은 물질이 질서에서 무질서로 이행하는 경향성에만 기반을 두는 것이 아니라 지속적으로 존재하는 질서에도 부분적으로 기반을 두는 것으로 보인다... 살아 있는 유기체는, 절대 0도 근처에서 분자적인 무질서가 제거될 때 모든 계가 향하는 순전히 기계적인 행동을 부분적으로 나타내는 거시적인 계인 것으로 보인다. _ 에르빈 슈뢰딩거, <생명이란 무엇인가 / 정신과 물질>, p117

 슈뢰딩거는 <생명이란 무엇인가>에서 가치의 문제를 철저하게 거르고 다소 건조하게 물리학의 관점에서 생명의 본질을 파헤쳐간다. 죽음에 이르는, 열 평형상태로 가는 물리학법칙을 거스르는 유기체의 반동(反動). 저자는 이러한 움직임을 통해 얻어진 경험이 유기체 자신의 주관적 체험을 넘어서기 위해서는 현재의 차이를 넘어선 구조적인 약동이 필요하다는 사실을 말한다. 

 우리가 말하는 '양자뛰어넘기'는 비교적 안정적인 한 배열에서 다른 배열로의 전이를 의미한다. 전이를 위해 필요한 에너지 공급량(W)은 두 준위 사이의 차이가 아니라 처음 준위에서 문턱까지의 간격이다. 처음 상태와 마지막 상태 사이에 문턱이 없는 전이는 관심의 대상이 전혀 아니다. 그런 전이는 지속적인 효과를 가지지 않으며 감지되지 않는다. _ 에르빈 슈뢰딩거, <생명이란 무엇인가 / 정신과 물질>, p92

  저자는 <생명이란 무엇인가>에서 과학의 관점에서 생명과 자연에 대해 말한다. 그리고, 이어지는 <정신과 물질>에서 객관과 주관이 분리되지 않음을, '관측한다'는 행위를 통해 세계에 미칠 수 있다는 양자역학의 원리에서 정신과 물질이 연결되어 있다는 사실을 밝힌다. 저자의 말처럼, 우리의 삶을 구성하는 대부분의 행위는 무의미할 지도 모르겠다. 구조적인 변화를 가져오는 몇몇 사건을 제외한 나머지는 죽음에 이르지 않도록 하는 무의미한 것일 수 있다. 이런 관점에서 본다면, 개개의 생명과 우리 삶의 가치는 우리의 생각보다 없을 수도 있겠지만, 그럼에도 불구하고 생명이 가치있다고 말할 수 있다면 세상에는 개체와 연결된 각기 다른 세계가 있고, 이들 사이에 우열을 가리기 어렵기 때문이 아닐까.

 나의 정신과 세계를 이루는 요소들은 동일하다. 이 사정은 모든 각각의 정신과 그것의 세계에 동일하게 적용된다. 비록 그들 사이에서 불가해한 상호 참조가 풍부하게 일어난다는 것은 엄연한 사실이지만 말이다. 세계는 내게 단 한 번 주어진다. 존재하는 세계가 주어지고, 또 지각되는 세계가 주어지는 것이 아니다. 주관과 객관은 단지 하나이다. 물리학이 이룩한 최근의 성과로 주관과 객관 사이의 장벽이 무너졌다는 말은 옳지 않다. 애초부터 그 장벽은 존재하지 않았다. _ 에르빈 슈뢰딩거, <생명이란 무엇인가 / 정신과 물질>, p208

 물리학자가 쓴 생명에 대한 <생명이란 무엇인가 / 정신과 물질>은 일반 대중을 대상으로 비교적 평이하게 쓴 과학교양서다. 마치 메스를 든 의사가 무표정한 얼굴로 해부를 하듯 생명의 본질에 대해 서술하지만, 우리는 이 안에서 또다른 '슈뢰딩거의 고양이'를 발견하게 된다. 슈뢰딩거의 고양이가 살아있으면서 동시에 죽어있다면, 생명이란 가치있으면서 동시에 무가치하다는.

[리뷰] 이중나선 : 유전자의 본질에서 DNA의 구조를 밝히기까지

이중나선 - 생명구조에 대한 호기심으로 DNA구조를 발견한 이야기 ㅣ 궁리하는 과학 1
제임스 D. 왓슨 지음, 최돈찬 옮김 / 궁리 / 2019년 7월

DNA는 박테리오파지의 절반에 불과했지만, 에이버리의 실험 결과는 DNA가 유전자의 기본 물질임을 강력하게 시사하고 있었다. 그래서 DNA의 화학구조를 결정하는 일이 곧 유전자의 복제 메커니즘을 규명하는 필수 과정이 되는 것은 당연했다. 그렇지만 단백질과 달리 DNA에 대해서는 화학적 연구 결과가 아직 많이 미흡했다. _ 제임스 왓슨, <이중나선>, p41

생명이란 무엇인가. 제임스 왓슨의 <이중나선>은 DNA에 대해 잘 알려지지 않은 시절 생명의 본질을 유전자에서 DNA로, 그리고 DNA의 구조를 밝히는 여러 과학자들의 치열한 경쟁과 협력을 독자들에게 생생하게 보여준다.

사실 그때까지의 모든 근거들로 인해 나는 DNA가 어떤 RNA를 만들 것인지를 결정하는 주형이라고 믿게 되었다. 그러자 RNA사슬이 단백질을 합성하는 주형이 아닐까 하는 생각이 들었다. 아직 확실한 검증을 거친 것은 아니었지만, DNA가 RNA로 전환된다고 해석하는 논문이 몇 편 있었다. 나는 DNA가 일단 합성되면 이 분자들은 매우 안정되어 있다고 하는 실험 결과를 믿는 편이었다. 그래야만 유전자는 영원하다는 생각에 부합되기 때문이었다. 나는 "DNA -> RNA -> 단백질"이라고 쓴 종이를 책상 앞의 벽에 붙여 놓았다. _ 제임스 왓슨, <이중나선>, p164

<이중나선>은 왓슨과 크릭의 작품만이 아님을 보여준다. 그들이 세운 수많은 가설들은 보다 유능한 실험가였던 로잘린드 플랭클린에 의해 번번이 반박되고, 그때마다 실험결과를 설명할 수 있는 새로운 가정으로 끊임없이 대체된다. 왓슨-크릭의 가설과 로잘린드의 실험. DNA의 이중나선 구조는 이들의 경쟁적 협력의 결과라는 사실은 <이중나선>에서 잘 드러난다.

내가 더 궁금했던 점은 로지가 실수로 노출한 정보였다. 지난 여름 중반 이후 로지는 DNA에 관한 새로운 3차원적 구조에 관한 입증 자료를 확보했다고 한다. 내가 어떤 모양이냐고 거듭 묻자, 윌킬스는 옆방으로 가서 그들이 'B'형이라고 명명한, 새로운 형태를 나타내는 X선 사진을 한 장 가지고 왔다... B형의 X선 사진에는 한눈에 보아도 나선을 입증하는 결정적인 요소들이 뚜렷이 자리 잡고 있었다. _ 제임스 왓슨, <이중나선>, p179

연역과 귀납. Top down과 Bottom up이라는 서로 다른 방향성을 통해 이중나선이라는 입체적 구조가 밝혀질 수 있었다는 사실은 과학자들에게 필요한 능력이 무엇인가를 보여준다. 때로는 가까이에서 현미경으로 들여다볼 수도, 멀리서 망원경으로 전반적인 상황을 인식할 수 있어야 하는 자세. 이와 함께 자신의 가설을 고집하지 않고 토론을 통해 열린 자세로 자신의 결함을 보완해가며 생명의 본질에 접근해가는 과정을 제시하며, <이중나선>은 독자들에게 무겁지 않게 생명과 과학의 본질이 무엇인가에 대한 답을 알려주는 기본서라 여겨진다...

동일한 염기를 가진 두 사슬이 서로 꼬여 DNA분자를 구성하는 것이 우연한 일은 아닐 것이다. 이것은 반드시 어느 초기 단계에서 한쪽 사슬이 주형이 되어 다른 쪽 사슬을 합성한 결과가 틀림없음을 강력하게 시사하고 있는 것이다. 이러한 원리하에서 유전자 복제는 동일한 두 사슬이 분리됨으로써 시작된다. 그러면 새로 생기는 두 가닥은 두 모체 주형에 따라 만들어지고, 그렇게 되어서 원래 분자와 같게 되는 DNA 분자 둘이 형성되는 것이다. 따라서 유전자 복제의 근본적인 메커니즘은, 한쪽 사슬의 염기는 상대방 사슬에서 그와 동일한 염기와 수소결합을 형성한다는 데 있는 것이다. _ 제임스 왓슨, <이중나선>, p198

[리뷰] 감정의 뇌과학

감정의 뇌과학 - 지금 느끼는 이 감정은 어디에서 오는가
레너드 믈로디노프 지음, 장혜인 옮김 / 까치 / 2022년 10월

마음의 문제는 매우 중요하면서도 가장 해독하기 어려운 문제이다. 감정이 뇌의 신경 회로에 깊이 통합되어 "이성적인" 사고회로와 분리할 수 없다는 사실은 잘 알려져 있다. 우리는 추론 능력이 없어도 살 수 있지만, 느끼지 못한다면 제 기능을 하지 못할 것이다. 감정은 모든 고등동물이 공통으로 지닌 정신적 기계의 일부이지만, 우리를 동물과 구별하는 것은 감정이 우리의 행동에 하는 영향이다. _ 레오나르드 믈로디노프, <감정의 뇌과학>, p49

저자는 이성과 감성 그리고 지성. 감성과 지성을 통합해서 초월적 세계로 갈 수 있는 능력을 이성으로 정의하고, 이성을 인간만이 갖는 고유한 특성으로 간주하는 서양 근대 철학의 기본적 가정과 결론을 말하지 않는다. 대신, 저자는 감정을 주목하고 여기에서 인간과 동물의 구별되는 지점을 발견한다.

의식적 경험은 뇌에서만 형성되지 않는다. 정신 상태와 몸의 관계를 보면 핵심 정서가 우리의 근본적 경험을 형성하고 감정을 구성하는 기본 요소라는 사실을 알 수 있다. _ 레오나르드 믈로디노프, <감정의 뇌과학>, p99

외부의 사물 자체의 인식과 이를 객관적으로 해석하고 통합하는 과정안에서 모든 작용은 뇌 안에서 이루어진다. 여기에 몸과 행동이 개입할 여지는 없다. <감정의 뇌과학>에서 저자는 '사고'의 초월 대신 '뇌'를 초월한다. 뇌를 넘어선 몸과 행동에 주목했을 때, 우리가 여태까지 관심을 기울이지 않았던 감정의 새로운 면을 발견할 수 있음을 저자 레오나르드 믈로디노프는 <감정의 뇌과학>에서 일상 생활을 통해 알기 쉽게 알려준다...


감정 유형은 본성과 양육, 뇌의 물리적 구성 및 뇌에 영향을 미친 과거의 경험이 서로 복잡하게 작용해서 이루어진 결과이다. 우리는 모두 감정에 반응하지만 감정을 통제할 능력도 있다. 감정 통제나 조절은 의식적, 무의식적으로 이루어질 수 있다. _ 레오나르드 믈로디노프, <감정의 뇌과학>, p249

[리뷰] 김홍표의 크리스퍼 혁명

김홍표의 크리스퍼 혁명 - DNA 이중나선에서부터 크리스퍼 유전자가위까지
김홍표 지음 / 동아시아 / 2017년 11월

 크리스퍼는 주기적으로 반복되는 서열이 여러 벌 있는 특징적 구조이다. 다시 말하면 크리스퍼 사이에 뭔가가 끼어 들어간다는 의미이다. 여러 개의 크리스퍼 사이에는 여러 개의 갈피가 끼어 들어간다. 결과를 먼저 말하면 이 갈피는 바이러스의 유전자 일부를 잘라낸 것이다... 비유하자면 크리스퍼는 현상수배 전단이고 카스 유전자 가위는 일종의 포승줄 역할을 한다. 다시 말하면 크리스퍼 유전자 가위는 서로 성질이 다른 RNA 형태의 염기와 단백질이 양동작전을 펼치는 셈이다. 유전자를 자를 부위를 정확하게 인식하는 '새로운' 도구가 탄생했다. _ 김홍표, <김홍표의  크리스퍼 혁명>, p161 

 3세대 유전자 가위 크리스퍼 카스9(CRISPR-Cas9). <김홍표의 크리스퍼 혁명>은 DNA 편집 기술의 전반을 소개한다. 중심이론(Central dogma)에 따르면 DNA로부터 RNA가 생성된다. 크리스퍼 카스9는 이와는 반대로 RNA를 도구로 DNA의 일부를 특정하게 잘라 편집하는 기술이며, 난치병 치료에 획기적인 방법으로 최근 주목받는 기술이다. 

 3세대 유전자 가위, 크리스퍼 유전자가위는 단백질이라는 무딘 탐지 기구를 가벼울 뿐만 아니라 엄청난 정확성을 겸비한 RNA로 바꾸어버렸다. 크리스퍼 유전자가위는 크기가 작으면서도 인식할 수 있는 염기서열의 숫자도 충분하다. 3세대 유전자가위는 이전 세대의 유전자가위에 비해 첫째 RNA-단백질 하이브리드이고, 둘째 제작이 간편하기 때문에 그 효용성이 엄청나게 크다. _ 김홍표, <김홍표의  크리스퍼 혁명>, p152 

  크리스퍼 카스9은 양날의 검이다. 눈 앞의 편리와 이익을 위해 남용될 경우 자연의 보이지 않는 질서의 한 축을 무너뜨리고 감당할 수 없는 위험으로 인류를 빠뜨릴 수 있음에도 불구하고, 이에 대한 연구가 중단되지 않는 것은 다른 과학기술이 미처 다다르지 못한 미토콘드리아의 유전체까지 다룰 수 있는 현재 알려진 거의 유일한 방법이기 때문일 것이다.

 영국의 과학자들은 두 벌의 유전자가 모두 정상이 아닌 경우 암컷을 불임으로 만드는 유전자를 선택해서 손을 보기로 했다. 우선 '크리스퍼-카스9'을 이용해서 모기 알의 유전자를 편집한 다음, 이들이 성체가 되기를 기다린다. 그런 다음 이들을 정상인 모기와 교배시켜 생긴 자손들은 모두 이 유전자가 고장 난 상태가 된다. 이들은 결국 멸종에 이른다. _ 김홍표, <김홍표의  크리스퍼 혁명>, p218

 크리스퍼 유전자가위가 디스토피아적인 세계를 앞당길 것이라고 말할 때 흔히 생식세포의 유전자를 교정하는 행위를 꼬집는다. 생식세포 유전자가 변하면 곧 새로운 종이 탄생할 수 있는 계기가 마련될 수 있을 것이다. 그렇지만 생명체의 건강과 종의 보전을 향한 궁극적인 목표는 미토콘드리아의 유전체를 현명하게 다르는 데 있다. _ 김홍표, <김홍표의  크리스퍼 혁명>, p261

 모계에 의해서만 유전되는 소수의 미토콘드리아 유전체와 부계에 의해 유지되는  다수의 핵 유전체 사이의 조화가 건강한 생명체를 만들 수 있기에 크리스퍼 카스9에 대한 연구는 생명 윤리에 대한 여러 우려에도 불구하고 계속될 수 밖에 없을 것이다. <김홍표의 크리스퍼 혁명>은 크리스퍼 카스9과 관련한 여러 내용을 일반 독자들이 알기 쉽게 설명해주는 좋은 과학 안내서다. 본문에서는 유전자 가위와 관련한 선구적인 연구가 소개되는데, 한국의 김진수 박사가 '크리스퍼 삼인방' 중 하나로 당당하게 이름을 올리고 있다. 본문에 기업과 관련한 다른 이야기는 없지만 해당 벤처기업이 툴젠(ToolGen)이라는 사실을 덧붙이며 글을 마무리한다.

 김진수 박사는 과학적으로 변방인 나라에서 고군분투하고 있다. 일찍이 벤처기업을 운영하다가 학교로 돌아간 특이한 경력의 소유자이므로, 그가 실용적인 측면에 치우쳐 있다는 사실은 그다지 놀랍지 않다. 또 식물을 연구하고 있다는 점에서 다우드나나 장펑과 차이가 난다. _ 김홍표, <김홍표의  크리스퍼 혁명>, p200

[리뷰] 꿈의 분자 RNA : 포스트 도킨스 시대의 생물학

꿈의 분자 RNA - 생명의 기원에서 백신과 유전자 치료까지, RNA에 관한 모든 것
김우재 지음 / 김영사 / 2023년 10월

정보의 저장과 전달이라는 이 고귀한 지위를, 그 기능만으로도 여왕이 되어 편하게 놀고 먹을 수 있는 이 고귀한 지위를 DNA에 넘겨주고 때로는 단백질의 기능을, 때로는 DNA의 기능을 대신하는 존재가 있다. DNA와 비슷하지만 그 구조와 구성 성분이 조금 다른 이 핵산의 한 종류를 우리는 RNA라고 부른다. _ 김우재, <꿈의 분자 RNA>, p54/295

김우재 교수의 <꿈의 분자 RNA>는 코로나19 이후 새롭게 질병치료의 기준이 된 RNA에 대한 이야기를 다룬다. DNA로부터 정보를 전사받아 단백질을 만드는 역할을 하는 RNA. 책에서는 RNA에 대한 개략적인 개념으로부터 CRISPR-CAS9에 이르는 현재 바이오 제약분야의 주요 이슈를 알기 쉬운 용어로 일반에게 소개한다.

mRNA라는 약어를 풀면 messenger ribonucleic acid, 즉 '전령 리보핵산(전령 RNA)'이 되는데, 여기서 '전령'이란 유전체의 정보를 단백질로 전달한다는 의미다. mRNA는 '번역'이라는 과정을 통해 DNA의 염기서열 정보를 단백질의 아미노산 서열로 변환시켜 주는 일을 수행한다. 그 역할이 마치 중요한 정보를 전달하는 전령과 같기 때문에, mRNA라는 이름이 붙은 것이다. _ 김우재, <꿈의 분자 RNA>, p21/295

DNA에서 RNA로 정보가 발현되는 과정을 '전사'라고 한다. DNA와 RNA는 모두 핵산으로 이루어진 친척 사이라서, 정보의 전달 과정은 그다지 복잡하지 않다. 책에 적힌 내용을 노트에 일목요연하게 정리하는 과정과 크게 다르지 않다고 생각해도 된다. RNA에서 단백질로 정보가 전달되기 위해서는 핵산이라는 DNA와 RNA의 기본 단위를 아미노산이라는 단백질의 기본 단위로 '번역'해야 한다. _ 김우재, <꿈의 분자 RNA>, p144/295

저자는 생물학에 익숙하지 않은 일반인들을 위해 전문용어 대신 비유를 통해 이론을 알기 쉽게 풀어가며, 덕분에 독자들은 최근 생물학의 흐름에 대해 새롭게 이해할 수 있다. 개인적으로 이 책의 가장 큰 매력은 제임스 D. 왓슨 (James Dewey Watson)의 <이중나선>과 리처드 도킨스 (Richard Dawkins)의 <이기적 유전자>의 한계로부터 독자들을 끌어내어 보다 새로운 세계를 보여준다는 점에 있다고 생각한다. 사실, 이 책에서 도킨스의 이야기가 주된 내용은 아니다. 그렇지만, DNA와 유전자를 통해 세상을 보는 관점을 새롭게 바꾸고, 신(神) 중심의 세계관을 비판한 그들의 진화학이 더는 유효하지 않음을 저자는 본문을 통해 보여주는데, 이는 '진화학=도킨스'로 생각하는 일반 독자들에게 신선한 충격으로 다가오는 것은 분명하다.(적어도 필자 자신에게는 그렇다) 본문에서 도킨스 대신 저자에 의해 새롭게 조명되는 학자가 바로 스티븐 제이 굴드 (Stephen Jay Gould)다. 날카로운 독설가 도킨스에게 밀려 다소 평가절하되는 굴드는 이 책에서 진정한 과학자로 새롭게 비춰진다.

굴드가 '이기적 DNA'라는 개념과 싸운 이유는 그것이 '이기적'이기 때문이 아니라 '이기적'이지 않을 가능성마저 지워버리는 획일성 때문이었다. 굴드는 유전자의 '이기성'과 싸운 것이 아니라 '모든'이라는 수식어와 싸웠던 것이다.(p187)... 도킨스의 이기적 유전자가 지닌 이러한 내재적 모순은 첫째, 도킨스가 '이기성'이라고 명명한 유전자의 속성으로부터 비롯되는 필연적 결과이고 둘째, 다윈의 자연선택을 유전자 수준에서 정의하려고 할 때 비롯되는 비극의 결과다. 이미 기무라 모토, 잭 레스터 킹과 토머스 주크스의 중립 가설로 인해 유전체 수준에서 자연선택은 포기되어야 했다. _ 김우재, <꿈의 분자 RNA>, p190/295

마르크스(K.Marx)가 '유신론'에 대항하기 위해 '유물론'이라는 도그마를 들고 나왔듯, 도킨스는 '유전자'라는 개념을 내세웠다. 그렇지만, 마르스크 사상의 '하부구조가 상부구조를 결정한다'는 상부구조의 사상이 갖는 또다른 독단성의 한계와 마찬가지로, 도킨스의 '유전자 결정론'은 모든 것이 완벽하게 '이기적인 유전자'의 철저한 계산과는 달리 무한한 시간 속의 수많은 착오의 산물이라는 진화(進化 evolution)의 기본 개념과 충돌하며 한계를 보여준다.

이처럼 <꿈의 분자 RNA>는 DNA와 단백질이라는 결정적인 '상태' 대신 RNA라는 '상태'와 '변화'로의 관점 변화는 DNA라는 도그마의 붕괴를 독자들에게 보여준다는 점에서 <이기적 유전자>를 벗어나 '포스트 도킨스'의 관점으로 '유전자 가위' 시대의 현대 생물학을 바라볼 수 있게 해주는 안내서라 생각된다...

'DNA는 생명의 책'이라는 말과, '중심 도그마'라는 표현에서 풍기는 위계적 구조, 즉 DNA가 RNA나 단백질의 상위에 존재한다는 관념은 재고되어야 한다. 특히 유전자라는 개념은, DNA라는 생명의 책에 쓰여 있고 단백질을 코딩하는 일부의 영역이라는 차원에서 벗어나, RNA를 포함하는 더욱 광범위한 개념으로 수정될 필요가 있다. _ 김우재, <꿈의 분자 RNA>, p178/295

pS. RNA가 '꿈'의 분자인 이유. 영문으로 '꿈'이라는 글자를 자판으로 두드려 보시라...