호주머니 생물학 - 02.생물학의 역사5 - 20세기④

1. 재조합 DNA

 애실로마 회의 이후 새로운 유전공학 기술과 응용 분야가 급속하게 발전하게 됩니다. 이는 ‘올리고 뉴클레오타이드 합성 및 형질 주입 기술’과 함께 DNA 염기서열 분석방법이 크게 향상되는 데에 기여를 하죠. 당시 연구자들은 유전자의 발현을 조절하는 방법을 알게 되었고, 곧 그들은 사람의 호르몬 생산을 위한 유전자 발현이 가능한 생물체를 만들기 위한 경쟁에 돌입하게 됩니다. 그러나 그들의 다양한 시도에도 불구하고, 이것은 분자생물학자들이 기대했던 것보다 훨씬 더 어려운 작업이었습니다.

 

 1977년과 1980년 사이에 ‘분할 유전자, RNA 스플라이싱 현상의 발견’ 같은 연구의 발전에 힘입어 고등 생물은 이전 연구의 세균보다 훨씬 더 복잡한 유전자 발현 시스템을 가지고 있음이 밝혀집니다.

 사람의 인슐린 합성을 위한 첫 번째 경쟁에서 미국의 제넨테크사(Genentech, Inc.)가 승리를 거머쥡니다. 그리고 곧, 이것은 생물학, 산업, 법 사이에 전례 없는 수준의 공통부분을 공유하는 시발점이 되었으며 생명공학 붐의 시작을 의미했죠.

 

 잠재적인 생물학적 위험을 경계하면서 광범위한 과학계 외부 인사들뿐만 아니라 과학계도 열정과 두려움을 가지고 생명공학 기술 발전에 반응했습니다. 특히 바이러스성 암 유발 유전자를 가진 번식력이 좋은 세균의 확산 가능성이 이에 해당하죠.

 폴 버그가 주도한 저명한 분자생물학자 그룹은 연구의 위험성을 평가하고 관련 정책을 수립할 때까지 재조합 DNA 연구에 대한 일시적인 활동 중단을 제안했습니다. 이는 1975년 재조합 DNA에 대해 회의 참가자들이 정책 권고안을 작성하게 만들었으며, 이 기술을 안전하고 효과적으로 사용할 수 있다고 결론을 내리기 전까지 수용되는 결과를 가져옵니다.

 

 1970년대에 이르러서 새로운 시작을 의미하는 연구가 진행됩니다. 재조합 DNA 기술의 발명으로 현대적 의미의 생명공학이 그것이었죠. ‘제한 효소’는 1960년대 후반에 발견되어 특징지어졌으며, 이어서 분리, 복제, 바이러스 유전자 합성이 뒤따랐습니다.

 1972년 폴 버그의 연구실을 시작으로 분자 생물학자들은 최초의 유전자 변형 생물을 만들었습니다. 허버트 보이어 연구실의 EcoRI, 아서 콘버그 연구실의 연결 효소 연구가 기반이 되었죠. 이 뒤를 이어서 연구자들은 플라스미드 벡터를 사용하고 항생제 저항성 유전자를 추가하기 시작하여 재조합 기술의 범위를 크게 확장시켰습니다.

 

 

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2. 분자 계통학, 유전체학

 초파리에서 나중에는 사람을 포함한 다른 곤충들과 동물들에서 호메오박스 유전자가 발견된 후에 풀리기 시작했습니다. 수정란에서부터 성체에 이르기까지 수많은 생물에서의 형태 형성의 단일성이 이에 해당했죠. 이러한 발전은 ‘진화 발생 생물학’의 발달을 이끌었습니다. 동물계의 다양한 신체 구조들이 어떤 과정을 거쳐 진화해왔고, 동물들 간에는 어떻게 서로 연관되어 있는지 이해하는 쪽으로 말이죠.

 

 1980년대까지 단백질 아미노산 서열 분석은 이미 생물의 과학적 분류 방법을 완전히 바꿔놓았어요. 특히 분지학이 그랬죠. 곧이어, 생물학자들은 RNA와 DNA 염기 서열을 분류 형질로 사용하기 시작했습니다. 이것은 진화생물학 내에서 분자 진화의 중요성을 확대시켰는데, 분자 계통학의 결과가 형태학에 기초한 전통적인 진화 계통수와 비교될 수 있기 때문이었습니다.

 ‘생명의 나무의 전체적인 부분’은 세포 내 공생설에 관한 린 마굴리스의 선구적인 견해에 따라 수정되었습니다. 이는 진핵생물의 세포 소기관 중 일부가 공생 관계를 통해 자유로이 살아가던 원핵생물로부터 유래하였음을 지지하는 설이었죠.

 

 

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 지금까지 수행된 프로젝트 중, 가장 규모가 크고 막대한 비용이 들어간 단일 생물학 연구 프로젝트인 ‘인간 게놈 프로젝트’는 유전적으로 단순한 모델 생물에 대한 예비 연구를 거친 후 제임스 왓슨을 필두로 1988년에 시작되었습니다. ‘대장균(E. coli)’, ‘맥주 효모(S. cerevisiae)’, ‘꼬마선충(C. elegans)’과 같은 모델이 여기에 해당하죠.

 셀레라 제노믹스 사의 유전자 특허에 대한 재정적 약속에 힘입어, 크레이그 벤터라는 학자가 개척한 ‘샷건 시퀀싱 및 유전자 발견 방법’들은 정부와 민간 사이의 DNA 염기 서열 분석 경쟁을 이끌었습니다. 그리고 이는 2000년에 인간 DNA 염기 서열 초안의 발표 과정에서 서로 타협점을 찾음으로써 마무리되었죠.