우리 몸에서 가장 창의적인 존재, ‘세포’

유전자 중심으로 전개되어 온 생명의 오랜 메커니즘을 끊어내다! 

“우리는 정말로 유전자의 산물인가?” 의심하는 자가 살아남는다!

발생생물학의 최신 연구 성과를 바탕으로 인간과 생명체의 본질을 새롭게 조명하는 책, 《당신의 지문은 DNA를 말하지 않는다》가 출간되었다. 이 책의 저자인 알폰소 마르티네스 아리아스 발생생물학계의 권위자로, 유전자와 세포의 상호작용을 탐구해 온 전문가다. 이 책은 단순히 유전 정보로 설명할 수 없는 생명 개체 형성의 미스터리를 풀어내며, 생명의 복잡한 메커니즘을 흥미롭게 풀어낸다. 

저자는 이 책을 통해 우리가 흔히 알고 있던 유전자 중심의 생명관을 뒤집는다. 또한, 유전자를 통해 우리의 진화를 설명할 수 있는 도킨스의 이론을 획기적으로 뒤집으면서 그 모든 것은 ‘세포’ 없이 설명할 수 없다는 것을 보여준다. 유전자보다 더 중요한 역할을 하는 세포의 힘이 바로 이 책에서 말하고자 하는 핵심이다. 이 책은 유전자와 세포의 관계를 이해하는 데 필수적인 내용을 담고 있다. 자칫 어려울 수 있으나 우리의 과학적 호기심을 자극하는 동시에 일반 독자들도 쉽게 이해할 수 있도록 쉬운 예시를 들어 설명한다.

우리는 우리의 생명이 어떻게 이루어졌는지, 탄생과 죽음의 본질은 무엇인지 이해해야만 한다. 더 나아가 일상에서 이것을 어떻게 삶에 적용할 것인지를 높은 통찰력으로 살펴야만 한다. 이 책은 그 모든 과정을 함께하며 생명체의 기원을 탐구하게 하고, 그 일련의 순서도 속에서 유전자가 아닌 세포의 중요성을 강조해 생명 현상을 새로운 시각으로 바라볼 수 있게 만들어 줄 것이다.

서문

1부 세포와 유전자

 1장 유전자에는 없다

 2장 모든 것의 근원

 3장 세포의 사회

2부 세포와 배아

 4장 재탄생과 부활

 5장 움직이는 패턴

 6장 보이지 않는 무엇

3부 세포와 인간

 7장 재생

 8장 배아의 귀환

 9장 인간의 본질

맺는말

감사의 말

주

참고문헌

색인

여러 세기에 걸쳐 기울인 노력 끝에 인류는 생명의 근원을 설명하는 중요한 한 가지를 발견했다. 신의 개입 없이 과거와 현재의 모든 생명체를 연결 짓는 요소인 데옥시리보핵산, 즉 DNA다. 미국 국립인간유전체연구소에 따르면 “인간의 유전체(또는 DNA)는 단일 세포에서 지금의 우리를 만들어 내는 모든 지시 사항을 담은 운용 설명서다.” 그런데 지금의 우리가 있기까지 유전자가 관련되었다는 점은 분명하지만, 그 과정에서 유전자의 정확한 역할이 무엇인지는 답하기 어렵다. 

세간에 알려진 상식이 어떻든 유전자의 원리와 역할을 자세히 들여다보면 유전체에 인류 및 다른 생명체의 ‘운용 설명서’가 있다는 주장에 나는 의구심이 생긴다. 유기체의 생성 과정을 알아가는 데 있어 사람들이 그동안 간과하다 못 해 잊다시피 한 요소가 있기 때문이다. 이 책이 다루는 ‘세포’가 바로 그것이다.

-7쪽

우리가 세포이고, 세포가 곧 우리지만, 세포핵 안에 있는 그 유명한 이중나선 구조와 달리 세포 자체는 유전자의 역할을 지원하는 존재 정도로만 알려져 있다. 그러나 소화 작용을 수행하고, 심장과 뇌의 작용을 유지하며, 감염으로부터 우리를 보호하고, 우리가 이 책을 읽을 수 있게 하는 주체는 유전자가 아니라 세포다. 단조로운 DNA 구조와 달리 세포는 다양한 내부 조직으로 인해 아주 다양한 모습을 보인다. 이런 다양성과 구성 요소의 여러 가지 조합 덕분에 세포가 모양과 형태를 만드는 주체로서 창조적인 힘을 발휘할 수 있다. 세포가 유전자를 제어해 유기체를 만드는 방식을 이해하려면 먼저 세포 내부의 원리를 살펴볼 필요가 있다.

-77쪽

진화생물학자 대부분과 마찬가지로 도킨스는 생명에 관해 논할 때 유전자에서 유기체와 그 활동에 이르는 개념들이 서로 교체 가능하다는 듯이 이 개념들 사이를 매끄럽게 이동한다. 동물은 자손을 돌보고 인간이 서로에게 이타적으로 행동하는 이유는 유전체 내 개별 유전자가 한 세대라도 더 이어갈 가능성을 극대화하려고 하기 때문이다. 유기체가 특정 방식으로 행동하는 것은 그 방식이 주변 환경에 합리적이거나, 그렇게 행동하도록 설계되었거나, 자체에 적합하기 때문이 아니다. 우리가 하는 행동의 이유는 이기적인 유전자가 지시하기 때문이다. 이는 설득력 있는 주장이지만 세포의 역할을 고려하지 않는다는 점에서 생명에 관한 중요한 부분을 빠뜨리고 있다.

-145쪽

유전자는 자연선택의 과정을 이해하는 데 도움이 되지만, 유전자만으로는 지느러미가 지느러미발, 손, 발, 날개로 진화한 과정을 설명할 수 없다. 유전자에 돌연변이가 발생하면 도구 목록에 변화가 생겨 새로운 창조적 가능성이 열리지만, 어떤 새로운 도구를 보관하고 사용할지, 어떤 도구를 버릴지를 결정하는 것은 세포다. 자연선택이 일어나기 전에 세포는 자체를 위한 선택을 한다.

-154쪽

나는 세포가 영원히 살 수 없다고 언급할 때 ‘정상 세포’라고 한정했다. 적절한 조건이 갖추어지면 불멸할 수 있는 세포 유형이 하나 있다. 바로 암세포다.

앞서 동물 세포와 유전체 간의 파우스트식 합의를 살펴본 바 있다. 세포가 생식세포인 난자와 정자를 통해 유전체를 다음 세대에 온전하게 전달하는 한, 세포는 유기체를 만들고 유지하기 위해 유전체의 도구를 사용할 수 있따. 생식세포가 일상생활의 위해 요소로부터 유전체를 보호하는 벙커 역할을 하며, 유전체는 세포가 발달하고 우리 몸이 기능하는 동안 세포가 유전체를 사용하도록 허용한다는 합의다. 하지만 유전체가 끊임없이 세포를 통제하려 하기 때문에 이 합의는 자칫 깨질 수 있다. 결국 유전체가 세포 통제권을 확보하는 데 성공하면 이제 암이 신체를 장악한다.

-295쪽

2022년 8월, 과학자들이 배아줄기세포로 완전한 쥐 배아, 더 정확히는 합성 배아에 아주 가까운 구조를 생성했다는 발표와 함께 인류는 새로운 영역으로 들어섰다. 이 구조는 불완전하고 드물게 발생하지만, 앞서 내가 설명한 정의에 따르면 배아와 아주 비슷하다. 이 합성 배아는 쥐 세포로 만들어졌지만, 향후 몇 년 안에 인간 배아줄기세포로 같은 작업을 수행할 수 있게 될 것이다. 그렇다면 루비콘 강을 건너는 중대한 순간이 될 것이고, 우리는 이런 실험과 관련된 윤리적 문제에 관해 생각하고 미리 대처할 준비를 해야 한다. 이런 합성 배아는 인간의 장배 형성을 이해하는 데 도움이 되겠지만, 이식을 위한 장기 및 조직 대용으로 성장할 수도 있다는 의견도 있다. 이 경우 대안이 없을 때만 취해야 한다는 특별한 결정이 필요하겠지만, 어쨌든 대안이 존재하는 것은 맞는다고 생각한다.

-381쪽

인류는 이제 막 세포의 작동 원리를 알아내기 시작했고, 세포를 재창조하며 세포에 관한 새로운 과학을 창조하고 있다. 세포는 이제 우리가 학교와 대학에서 세포학 수업 시간에 배웠던 다양한 이름의 정적 구조가 아닌 학습하고, 움직이며, 계산하고, 공간과 시간을 측정하며, 서로 소통하는 능력을 갖춘 복잡하고 역동적이며 창의적인 개체로 인식되고 있다. 이런 사실을 가장 생생하게 보여주는 것은 장배 형성 과정과 세포가 유전 프로그램의 세부 사항과 관계없이 배양 환경에서 조직과 장기를 만드는 방식이다. 세포와 소통하며 세포의 능력을 특정 방향으로 유도하기 위해 우리는 세포가 유기체 형성에 사용하는 것과 동일한 화학적, 기계적 신호인 세포의 언어를 사용한다. 우리가 세포로 발현되는 유전자를 분류하기는 하지만, DNA가 우리의 정체성이 담긴 바코드로 여겨지는 것과 마찬가지로 이런 유전자의 발현은 세포의 바코드가 된다.

-402쪽

생명, 운명의 예언자는 누구인가

우리는 ‘생명과학’이라고 말할 때 유전자를 가장 먼저 떠올린다. 그 심연에는 리차드 도킨스의 《이기적 유전자》가 있을 수도 있고, 다윈이 있을 수도, 또 아주 가볍게는 드라마나 영화 같은 허구의 세계에서 접한 DNA가 있을 수도 있겠다. 그러니까 말 그대로 유전자는 우리와 아주 밀접한 곳에서 우리 생명을 이루고 유지하는 장치로서 인식 되어왔다. 그러나 이 책의 저자인 스페인의 생명과학자, 알폰소 마르티네스 아리아스는 우리 생명에 관한 새로운 관점을 제시한다. 그것이 바로 이 책에서 말하는 마스터 빌더, ‘세포의 과학’이다. 그동안 우리가 대세라고 믿어왔던 유전자 생명관을 완전히 뒤집는 새로운 관점이다.

우선 저자는 유전자만으로 생명의 모든 것을 설명할 수 없다고 주장한다. 그러면서 세포의 역할을 재조명하는 것으로 이 책을 시작한다. 예컨대, 신장이식을 받은 한 여성의 사례를 통해 그녀의 세포가 두 개의 다른 유전자를 가지고 있음을 밝혀내며 세포가 생명체 형성에 미치는 영향을 구체적으로 설명했다. 이 책은 과학적 접근과 철학적 고찰을 결합해 독자들에게 새로운 관점을 제시한다. 생명체가 형성되는 과정에서 유전자가 어떤 역할을 하는지 알아보고, 그것으로 인해 오히려 세포의 중요성을 더욱 부각함으로써 생명과학의 복잡성을 독자가 쉽게 이해할 수 있도록 돕는다. 말하자면 유전자는 유전자, 세포는 세포라는 식의 개념을 설명하기보다는 우리 생명체가 서로 어떻게 연결되어 있고 상호작용하는지를 ‘세포’를 통해 생생하게 보여주는 방식이다. 

생명과학에 관심이 있는 독자들은 물론, 현대 과학이 보여주는 생명의 본질을 이해하고자 하는 독자들에게도 이 책은 큰 흥밋거리가 되어줄 것이다. 생명의 기원을 새롭게 조명하고, 우리가 알지 못했던 생명의 비밀을 풀어가는 기쁨. 생명체란 얼마나 신비로운 것인지 이 책을 통해 느껴보기를 바란다.

‘세포’가 ‘유전자’를 사용한다

이 책은 세포와 유전자 사이의 협력 관계를 긴밀히 다룬다. 더 나아가 이 협력 관계를 통해 세포가 정말로 생명의 ‘건축가’임을 증명하는 데 성공한다. 유전자가 모든 것을 결정하는 게 아니며, 유전자는 그저 생명의 청사진일 뿐이라는 것. 그리고 세포는 그러한 유전자와 상호작용하며 유전자가 만든 설계를 실행하는 건축가라는 그 모든 과정을 상세히 다룬다. 바꾸어 말하면 유전 정보는 우리 생명을 이룸에 있어 단독으로 작용하는 게 아니라는 의미다.

특히, 세포가 유전 정보를 어떻게 해석하고 적용하는지에 대한 설명은 아주 흥미롭다. 세포는 단순히 유전 정보를 전달받는 수동적인 존재가 아니라, 그 정보를 기반으로 생명체를 형성하는 ‘능동적인’ 존재라고 말한다. 그래서 세포가 어떻게 유전 정보를 읽고 해석하는지, 그 과정에서 생명체가 어떻게 형성되는지를 이해하는 것이 생명 과학의 핵심이라고 본다.

이 책은 우리가 그동안 믿어왔던 유전자 중심의 생명관을 재고하게 만든다. 생명체의 형성 과정에서 세포의 역할을 새롭게 조명하며, 새로운 시각으로 생명을 바라본다. 인간의 지문이 모두 다른 이유는 서로 가진 ‘유전자’가 각기 다르기 때문이라고 생각하겠지만, 사실 그 모든 근원에는 세포가 있음을 아는가. 그러니까 당신의 지문은 세포의 작품이다. 그리고 더 나아가 그것으로 DNA를 끝내 말할 수 없다는 사실에 대해 깊이 고민해 봐야 한다.

생명의 과거와 현재를 이해하는 열쇠는 ‘세포’가 쥐고 있다

리차드 도킨스는 진화의 역사를 설명할 때 그 중심에는 ‘유전자’가 있다는 것을 전제로 했다. 그러나 이 책에서는 다르다. 우리 심장이 왼쪽에 자리 잡게 된 이유, 손가락의 개수, 세포의 번식과 같은 부분들을 유전자는 설명할 수 없다는 것이다. 이러한 정보는 모두 세포에만 있다. 그러니까 정말로 세포는 우리의 생명을 구상하는 ‘마스터 빌더’가 되어 이 모든 진화의 과정에서 큰 그림을 그리는 존재라는 주장에 신빙성이 더해진다. 우리는 신나고, 복잡하고, 끊임없이 움직이는 세포의 심포니로 구성되어 있다. 생명을 살아있게 하는 것, 그리고 우리가 우리답게 살아갈 수 있게 만드는 것은 정말이지 유기체 내에서 울려 퍼지는 세포의 리듬이 아닐까.

세포는 직관적이며, 사회적이고, 복잡하고, 새로운 방식으로 환경을 감지하고 반응한다. 그 나름대로의 상호작용들은 인간인 우리가 살아가는 세상과 퍽 닮았다. 생명체의 기원을 단순한 과학적 설명에 그치지 않고 철학적인 질문을 통해 더 깊이 이해할 수 있도록 하는 것이 이 책의 가장 큰 매력일 것이다. 우리가 맹목적으로 살아가는 이유는 무엇이며, 무엇이 우리를 인간답게 만들고, 또 그 무엇이 우리를 하나의 유기체로서 작동하게 만드는가. 그러한 맥락에서의 ‘세포’를 다시 한번 생각해 보면 좋겠다.

절대로 유전자를 부정하는 것이 아니다. 우리 생명의 청사진이 아닌가. 그래서 더 익숙하고 중요하다. 다만, 우리가 지금의 모습으로 살아갈 수 있기까지 이 긴 진화의 과정에서 ‘세포’란 어떤 역할을 하고 있는지 그 맥락을 살펴보자는 의미다. 그러다 보면 우리의 모든 것이 ‘세포’임을 깨닫게 될 것이다. 《이기적 유전자》에서 주장하는 자연선택과 진화의 원동력은 과연 유전자 이외에 그 어떤 유기체와도 관련이 없는가? 유기체는 정말 ‘이기적 유전자’의 생존 기계인가? 유전자는 정말로 서로 경쟁하는 이기적인 존재인가? 이 책의 저자인 아리아스는 그러한 전제에 다시 한번 의문의 목소리를 던진다. 이기적 유전자 가설과 충돌하는 생명의 근본적인 논리를 다시 한번 살펴볼 논의의 장이 되기를 바란다.