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3조 1665년부터 시작된 세포설, 확립까지 200년

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3조 1665년부터 시작된 세포설, 확립까지 200년

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인류는 세포의 존재를 1665년에 처음 발견한다. 그로부터 200년이 지나서야 세포설이 확립되었다. 200년간 세포설 확립에 어떤 과정이 있었을까?

처음으로 만난 과학자는 세포를 처음 발견하고 세포라는 용어를 최초로 사용한 훅 과학자다. 아래는 훅 과학자와 인터뷰한 내용이다.

-세포 연구를 시작하게 된 이유가 무엇입니까?

훅 과학자- 현미경을 만들어 코르크 조직을 관찰했기 때문이다. 코르크를 얇게 베어내 코르크 조직인 격자무늬를 발견한 것을 세포 발견의 시초로 여긴다.

-세포라는 용어를 처음으로 사용했다던데, 그 배경은 무엇입니까?

훅 과학자- 코르크 조직에서 관찰한 격자를 셀(cell)이라 지칭하였고 셀은 라틴어 셀라(cella)에서 온 말로, 작은 방을 뜻한다. 실제로 크리스트교의 수도사들이 살던 곳도 셀이라 불렀다.

-당시 코르크 조직에서 관찰한 격자는 살아있는 세포였습니까?

훅 과학자- 그렇지 않다. 살아있는 조직은 모두 없는 구조만, 세포핵이나 세포 소기관은 없는 세포벽만 관찰했다.

-연구할 당시의 한계점이 있었습니까?

훅 과학자 -그 당시에 현미경의 배율이 작아 더 작은 구조를 관찰할 수 없었다. 현미경의 배율이 컸다면 살아있는 세포를 발견할 수 있었을 것이다.

기술의 한계에 부딪혀 그 이상 세포를 연구하기엔 무리가 있었다. 세포설 확립의 다음 단계는 173년이 지난 1838년이었다. 훅 과학자가 세포를 발견했다면, 슐라이덴과 슈반 과학자는 세포설을 체계적으로 주장했다. 아랜 슐라이덴 과학자와 슈반 과학자 두 분과의 인터뷰 내용이다.

-슐라이덴, 슈반 과학자 두분 모두 세포설을 주장했는데 어떤 계기로 똑같은 주장을 펼치신 겁니까?

슐라이덴 과학자- 원래 식물에 관심이 많아서 식물연구를 하다가 세포학적 성질과 상태를 알아내어 세포설을 주장하였다.

슈반 과학자- 슐라이덴을 만난 후, 식물이 아닌 인체 조직의 세포학적 연구를 해야겠다는 생각이 들어 연구를 시작했고, 모든 동물 조직이 세포로 되어 있다는 사실을 발견하여 세포설을 주장하게 됐다.

슐라이덴 과학자의 <식물의 기원> 이라는 책은 무엇입니까?

-<식물의 기원>은 식물의 각 부분은 세포로 이루어져 있고, 세포야말로 생명의 기본 단위라는 내용으로, 세포설을 주장하는 책이다.

슈반 과학자의 인체 조직 연구에서 소화과정 연구의 결과는 무엇입니까?

-슈반은 소화 과정을 연구하다가 위에서 소화와 관계있는 물질을 발견하고 펩신이란 이름을 붙였다. 또 살아있는 조직에서 일어나는 화학적 변화를 물질대사라고 이름 붙이게 되었다.

슐라이덴, 슈반 과학자 덕분에 ‘세포설’을 널리 알릴 수 있었다. 그러나 각각 식물 세포설과 동물 세포설을 연구했기 때문에 세포설을 정리하진 못한 한계가 있었다. 두 과학자의 연구와 주장의 부족한 부분을 채운 피르호 과학자를 모셨다.

-세포설을 확립했다는 이유가 무엇입니까?

병의 원인이 세포의 형태가 변했기 때문이라고 생각했다. 이런 개념을 정리한 <세포병리학> 책을 출판해 널리 알렸다. 이 책을 통해 모든 세포는 세포로부터 생성된다는 세포설을 확립했다.

200여년이란 긴 시간동안 여러 과학자의 연구를 통해 세포를 발견하고 세포설을 확립할 수 있었다. 인류는 이를 통해 생명과학의 토대를 쌓을 수 있었고, 의료 기술의 발전을 이룰 수 있게 되었다. 앞으로도 많은 연구가 일어나 더 많은 사람을 살릴 수 있도록 생명 과학에 관심을 가져야 한다.

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생2 세포에 대한 연구 (카드뉴스)

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4조 - '윤퀴즈온더블럭’ 코흐, 파스퇴르, 플레밍 케미… 12.3% 자체 최고 기록

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4조 - '윤퀴즈온더블럭’ 코흐, 파스퇴르, 플레밍 케미… 12.3% 자체 최고 기록

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지난 21일 ‘윤퀴즈 온더 블록’에서 제 304회 방송에서 ‘<건강 100세 시대> 인류의 생존에 영향을 미친 3인방을 만나다!’ 특집을 방송했다. 생명 질병에 대단한 역사를 쓰신 3분의 과학자(코흐, 파스퇴르, 플레밍)를 초청하여 인터뷰하는 형식으로 진행되었다. 방송에서 재밌는 인터뷰로 과학자들의 생애, 업적, 소소한 TMI들을 들을 수 있었다. 윤퀴즈에 빠질 수 없는 ‘스텝바이스텝 윤퀴즈’에서 100만원의 주인공은 누구일까. 자세한 내용은 아래에서 확인할 수 있다.

코흐
Q. 인생은 ___이다'로 자신의 생애를 설명해주세요.

A. 인생은 인내심의 원동력이다 입니다. 왜냐하면 저의 인생의 대부분을 차지한게 세균에 대한 연구인데, 그 과정에서 수차례의 반복된 실험끝에 제가 원하는 결과를 얻게되어 원동력을 얻곤했습니다.

Q. 어떻게 세균학의 아버지, 세심한 과학자의 명성을 얻게 되었는지 그 과정을 설명 부탁드립니다.

A. 저는 보불전쟁에서 군의관으로 있다가 시골에서 의원을 차리고 여기서 난 수입으로 자가실험실을 세웠습니다.  그곳에서 마을을 초토화시킨 질병, 탄저병을 연구하기 시작하면서 청결한 실험실에서 박테리아를 격리하고, 배양하는 프로세스와 탄저병 박테리아를 확인해내는 기술을 개발했습니다. 탄저병의 원인인 특정 박테리아를 규명해내고, 그 박테리아를 이용해서 건강한 동물도 감염시킬 수 있다는 것을 발견하면서 질병 세균학을 증명을 했는데 이를 바탕으로 그런 말을 들을 수 있었던 것 같습니다.

Q. 그 감염병 원인 규명에 사용할 수 있는 4가지 원칙을 만드셨다고 들었는데 자세히 설명부탁드립니다.

A. 제가 수차례 연구끝에 얻은 것들인데요. 첫번째는 어떤 병을 앓고있는 환자에게 그 병원균이 다량검출되어야하며, 건강한 개체에는 검출되지 않아야 합니다. 두번째로는 그 병원균은 환자에게서 순수분리되어야하며, 배양이 가능해야합니다. 다음으로 세번째는 배양한 세균을 건강한 생물체에게 주입했을때 그 생물체는 같은 병에 걸려야합니다. 네번째로는 위의 세번째 과정으로 인하여 병에 걸린 동물에게서 다시 병원균을 다시 분리할수 있어야하며, 처음 같은균이 발견되어야 합니다.

루이 파스퇴르
Q. 원래 파리의 고등사범학교에 입학하신 후 교원 시험에 합격해 중학교 물리교사로 임명되셨는데, 어쩌다 과학자의 길을 선택하시게 된 건지 궁금합니다.

A. 제가 물리교사로 임명되고 난 후, 대학교수님들이 그렇게 만류하시더라고요. 저도 학위 공부를 더 하고 싶은 마음이 있었기 때문에 대학에 남아 화학과 조교수가 되어 화학 연구를 계속하였습니다. 그러다가 결정의 모양, 분자구조, 편광 효과가 서로 관련됨을 증명하여 명성을 얻게 되면서부터 과학자로서의 인생길이 열린 게 아닌가 싶네요. 헛헛헛.

Q. 약 2세기 동안 생물학연구의 밑바탕이자 논쟁의 중심이 되었던 아리스토텔레스의 자연발생설을 부정하고, 생물은 모두 그 어버이로 인해 생긴다는 생물속생설을 주장하셨는데요. 새로운 이론을 정립하시게 된 배경을 설명해주세요.

A. 아시다시피 기존의 생물학연구는 대부분 생물이 비생명 물질로부터 저절로 생겨날 수도 있다는 자연발생설을 바탕으로 하였는데요. 저를 포함한 많은 과학자들은 이를 부정하고 많은 연구와 노력을 거듭하였습니다. 저는 고기 수프와 공기 중의 미생물과의 접촉 여부를 조작 변인으로 설정하고 미생물과의 접촉이 있을 때에만 고기 수프가 썩는다는 사실을 발견하였습니다. 이 실험을 '백조목 플라스크 실험'이라고 이름 붙였죠.

Q. 코흐를 경쟁자라고 생각하는지 파스퇴르님의 의견 궁금합니다.

A. 아유~ 코흐는 거의 친동생같은 존재죠. 제가 정말 좋아하는 친구입니다. 허허 ^^. 사람들이 저희 둘을 경쟁자로 대립하는 구도를 만들곤 하는데, 막상 저희 둘은 좋아하는 분야도 같고 마음이 잘 맞아 자주 연락하며 지낸답니다. 제가 콜레라균 백신, 탄저병 백신, 광견병 백신 등을 개발하였는데, 그 중 탄저병 백신은 코흐 동생이 아니었다면 개발할 수 없었을 겁니다. 코흐가 탄저병의 원인인 탄저균을 찾아내는 대단한 업적을 이루었기 때문에 제가 탄저병 백신을 개발할 수 있었답니다.

플레밍
Q. 플레밍의 페니실린 발견은 곰팡이로부터 시작되었다고 하는데, 그게 무슨 말씀이신지 자세한 설명 부탁드립니다.

A. 제가 일하던 실험실의 아래층에서는 곰팡이를 연구하던 라투슈가 실험을 하고 있었습니다. 제가 휴가를 다녀온 사이 저의 페트리 접시에는 아래층에서 올라온 곰팡이가 자라고 있었습니다.  그런데  곰팡이 주변의 포도상구균이 깨끗하게 녹아 있더라구요! 그래서 저는 강력한 살균력을 가진 뭔가 분명 작용했을 거라 예상했습니다.

Q. 그렇다면 도대체 무엇이 이 세균을 사라지게 한 건가요?

A. 저는 문제의 곰팡이를 배양했습니다. 배양된 곰팡이를 새로운 액체 배지에 옮기고, 1주일이 지난 뒤 배양액을 1000분의 1까지 희석했는데도 포도상구균의 발육이 억제됐습니다. 이로써 곰팡이가 생산해 내는 물질이 강력한 항균작용을 나타낸다는 점이 확실해졌습니다. 그 곰팡이는 페니실리움에 속했으므로 그 이름을 따서 곰팡이가 만든 물질을 페니실린이라고 부르기로 했습니다. 페니실린은 포도상구균 외에도 여러 종류의 세균에 대해 항균작용을 나타냈습니다.

Q. 플레밍씨는 허름한 연구실에서 페니실린을 만들었다 하셨는데 만약 좀 더 좋은 연구실에서 연구했다면 더 엄청난 발견을 했지 않았을까요?

A. 그랬다면 전 아무것도 발견하지 못했을 겁니다.오히려 이 열악한 연구실이 페니실린을 발견하게 해 주었는데, 아래층에서 올라온 곰팡이가 페니실린의 재료가 되었습니다. 중요한 것은 환경이 좋다고 해서 꼭 좋은 결과를 얻는 것은 아니라는 겁니다.

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2조  20세기 연구자들, 자신들의 연구 산물 사용 중단 호소···, 네티즌 '의문'

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2조  20세기 연구자들, 자신들의 연구 산물 사용 중단 호소···, 네티즌 '의문'

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2022년 3월 21일, SAL 뉴스에서 20세기 유전자 재조합 기술과 DNA 증폭 기술의 주역들을 만나보았다. 아래는 현재 21세기에도 지대한 영향을 미친 두 과학자, 허버트 보이어와 캐리 멀리스의 인터뷰이다.

기자: 안녕하세요. 캐리 멀리스씨, 이번에 PCR 발명으로 노벨 화학상을 수상하게 되셨는데 정확히 PCR 이란 뭔가요?

멀리스: PCR 이란 DNA를 수만 배까지 증폭시킬 수 있는 최첨단 분자 생물학 기법입니다.

기자: 네 PCR 발명을 생각하시기가 쉽지 않으셨을 거 같은데요. 어떤 과정을 통해 PCR 발명까지 가셨나요?

멀리스: VCSF에서 쥐의 뇌와 관련한 연구를 시작하던 중 DNA 관련 연구를 결심하여 생명공학 회사에 연구원으로 입사하게 되었고 역발상적인 아이디어로 PCR 개발을 하게 되었습니다.

기자: 네 정말 쉽지 않은 길이였을 거 같습니다. 그럼 PCR은 주로 어떤 상황에서 많이 쓰이게 되나요?

멀리스: PCR은 주로 암ㆍ바이러스 유전자 연구를 통해 바이러스의 진단과 분석, 치료제 개발과 유전자 감식을 통한 범죄자 색출 그리고 몇 년 전 사라진 동물의 화석 물질을 통해 DNA를 추출하는 일에 쓰입니다.

기자: 저도 요즘 코로나 때문에 PCR 검사 받으시는 분들을 많이 봤습니다. 얼른 코로나가 끝나서 마스크 벗고 인터뷰를 하고 싶네요. 그럼 마지막으로 소감 한마디 듣고 인터뷰를 마치도록 하겠습니다.

멀리스: 앞에서 말했던 것처럼 다방면으로 사람들에게 도움을 주는 것 같아 뿌듯하지만 한편으론 하루빨리 코로나가 사라져 PCR 이용이 적어지는 날이 오기를 바랄 뿐입니다.

다음은 유전자 재조합 기술 연구의 주역인 유전 공학자 허버트 보이어씨와의 인터뷰이다.

기자: 안녕하세요. 보이어씨 자기소개 부탁드립니다.

보이어: 안녕하세요 저는 유전공학자 허버트 보이어입니다. 저는 대학 생물학과 화학을 전공했고, 또한 생물학 수업을 들으면서 DNA에 대한 분자 생물학적 이해가 생명현상을 이해하는 가장 혁신적인 방법이라는 사실을 알고 큰 감명을 받았죠. 이후 피츠버그대학의 생물학과 대학원에 합격하여 생화학자가 되었습니다.

기자: EcoR1(이코알원)이라는 효소를 발견하셨는데, 어떻게 발견하게 되었고, 그 효소로 무엇을 발전시켰는지 궁금합니다.

보이어: 저는 예일대학교 미생물학 연구원으로 일하던 중에 이코알원을 발견하게 됐습니다. 그리고 저의 동료인 스탠리 코헨과 함께 연구하여 박테리아의 원형 유전자인 플라스미드를 제한효소 처리하여 붙여 만드는 데 성공했죠. 이 기술을 통해 인슐린을 만들어냈고, 유전 공학의 상업적 성공을 예상하는 투자자들을 모아 벤처 회사, 다시 말해 연구개발형 기업도 세웠답니다.

기자: 과학자로서 기업을 차린다고 생각하기 쉽지 않은데, 주변 과학자들의 반대에도 회사를 설립하신 이유가 있을까요?

보이어: 물론 주변 과학자들은 이 기술의 사유화를 우려하기도 했어요. 하지만 저는 이 연구가 더 큰 지원을 받게 된다면, 빠른 기술 발전을 통한 신약 개발로 더 많은 환자들에게 도움을 줄 것이라고 생각했기 때문에 회사를 설립하게 됐습니다.

인터뷰에 흔쾌히 응해주신 보이어 박사와 멀리스 박사는 모두 인터뷰 말미에 80억 지구인들의 건강을 빈다고 전했다. 두 과학자의 바램이 빠른 시일 내에 이뤄지기를 SAL 취재진 또한 바란다.

3학년 4반 2조

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생명과학2-카드-뉴스_

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Q:이명법에 관한 생물 분류 체계를 세우셨는데 이명법이란 무엇일까요?

A:이명법이란 생물의 속명과 종명을 나란히 쓴 다음, 명명자를 붙여 이름을 만드는 방법으로 생물 분류에 필요성을 느끼고 동식물의 학명을 정한 것입니다.

Q:생물의 속명과 종명이란 게 무엇인가요?

A: 우선, 속명이란 해당 집단의 대표적인 식물의 명칭이 반영되는 것을 뜻하고 종명이란 해당 식물의 특징을 기재한 것으로 특징이 없는 식물일 경우, 발견된 곳을 기반으로 명명자가 정한 명칭이 사용됩니다. 단, 속명, 종명 둘 다 라틴어화해야 하는 규칙이 있습니다.

Q:제가 알아본 결과 분류 체계 중 ‘종, 속, 과, 목, 강, 문, 계’로 총 7가지 순서로 나누어졌는데 이건 무슨 순서인가요?

A: 간단히 말하자면 뒤로 갈수록 넓은 범위입니다. 우선, ‘종’은 생물이 가장 좁게 분류된 것으로 예를 들자면 강아지를 분류할 때 몰티즈, 치와와, 푸들 등 강아지라는 그 범위 안에서 나눈 것을 뜻하고요. 가장 넓은 범위인 ‘계’는 지구상의 동물계, 식물계로 나눈 겁니다.

Q: 동물계랑 식물계에 대해 더 자세히 알려주실 수 있을까요?

A: 동물계란 ‘강’에 들어가며 필요한 조직적인 범주를 설정하고 약 4000종의 동물을 분류하여 명명하였습니다. 총 6가지에 ‘강’이 있는데 포유류, 조류, 파충류, 어류, 곤충류, 연충류가 있습니다. 식물계란 식물의 생식기관을 기준으로 분류하여 꽃의 암술과 수술의 개수, 배치에 따라 총 24개의 ‘강’으로 분류했습니다.

Q:생물 분류 방법에는 자연 분류 인위 분류가 있던데 이 둘의 차이점이 무엇인지 알려주세요.

A: 인위 분류란 인간의 편의 또는 자신의 견해에 따라 분류하는 것을 뜻하고 제가 사용하고 있는 자연 분류란 생물 고유의 특징을 기준으로 생물들을 분류한 겁니다. 하지만 각각의 생물이 거쳐 온 진화 상황을 모를 시에는 인위 분류를 사용하는 때도 있습니다.

Q:저희에게 익숙하고 많이 알려진 자연 선택설에 관한 질문을 몇 개 드릴 건데요. 주장하신 자연 선택설이란 무엇인가요?

B:생물은 먹이나 서식 공간이 제한된 곳에 비해 자손을 많이 낳고 서로 다른 형질을 가지고 있어서 다양한 변이가 나타납니다. 따라서 번식을 통해 환경에 유리한 형질을 가진 개체만 살아남는 것을 이야기합니다.

Q:그렇다면 자연 선택설의 조건에는 무엇이 있을까요?

B:우선 자연 선택설이 일어나려면 형질 변이가 있어야 하고 형질은 진화적인 이점이 있어야 하며 유전될 수 있어야 합니다.
예를 들자면 눈 덧신 토끼가 여름에는 갈색, 겨울에는 털이 흰색으로 바뀌거나 색이 변하지 않고 갈색으로 남아있는 토끼들 같은 경우 눈 위 포식자들에게 잡아먹히기 쉬우므로 생존하고 번식할 가능성이 작습니다. 이로 인해 진화적인 이점이 있어야 합니다.

Q: 혹시 자연 선택설의 예시 조금만 알려주실 수 있을까요?

B:대표적으로 두 가지만 알려드리도록 하겠습니다. 공업 암화 현상이라고 들어보셨을까요? 영국에서 산업 혁명 이후에 후추나방이라고 나타났습니다. 이는 검은색과 흰색이 있는데 흰색과 대비되는 짙은 색인 나무줄기에 붙어있는 흰색 후추나방들을 새들이 잡아먹기 시작하여 1895년 후로는 검은색 후추나방 개체 수가 많아졌습니다. 두 번째로는 중국 헝돤 산맥의 해발 3.700m 이상 고지대에 서식하는 백합과 식물 사사패모는 2000년 이상 한약 재료로 이용되면서 인간의 채집활동에 방해되도록 위장 색을 띠게 진화하였습니다. 주변 환경과 비슷한 색을 띤다면 인간의 눈에는 덜 포착되겠죠? 그러므로 위장 색을 갖춘 개체의 빈도가 높아졌다고 볼 수 있습니다.

Q:자연 선택설에도 한계가 있을 거라고 생각이 드는데요. 실제로 한계란 없었는지 궁금합니다.

B:우선 후천적으로 얻은 형질은 유전되지 않아서 변이와 원인을 설명하지 못합니다. 당시에는 유전자의 역할이 밝혀지지도 않았고 부모의 형질이 자손에게 유전된다는 원리도 설명하지 못했기 때문입니다.

Q:이러한 한계들이 있음에도 자연 선택설은 현재도 계속 이야기가 나오고 있는데요. 이러한 점에서 자연 선택설이 미래에도 영향을 끼친다면 어떤 영향을 끼칠 것 같나요?

B:세균 집단에서 발생한 일부 세균이 돌연변이가 일어나 항생제 내성을 가진 세균이 존재할 수 있는데, 이때 항생제를 쓰면 내성이 있지 않은 세균은 줄어들게 됩니다. 내성이 있던 세균은 살아남아 자손을 남겨 증가하게 되고 그 후, 대부분의 세균은 항생제에 내성이 생겨 줄지 않게 된다는 점에서 항생제 내성 세균의 비율이 증가하게 된다는 점이 영향을 끼칠 것 같습니다.

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1조 - 칼폰 린네와 찰스 로버트 다윈, 세계적인 거장들과의 만남 중에서…

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1조 - 칼폰 린네와 찰스 로버트 다윈, 세계적인 거장들과의 만남 중에서…

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(칼 폰 린네)

- 현대까지 이어온 린네의 분류학

지난 18일 오후, ○○여자고등학교에서 이명법의 창시자 린네와 인터뷰를 한 것으로 확인되어 연일 화제이다. 웁살라 대학의 교수이자 스웨덴의 식물학자 칼 폰 린네는 식물의 성 구분에 대한 연구를 진행, 자연계를 동물계와 식물계, 광물계로 분류하였다. 그가 식물과 관련된 연구를 하게 된 계기가 따로 있을까? 그의 말에 의하면 ‘어릴 적부터 식물에 관심이 많아 식물 채집을 위한 여행을 통해 새로운 식물들을 분류하고 싶었지만 식물의 분류 방법이 달라 혼란스러웠다’고 말한다. 또한 이것을 계기로 효과적인 분류법의 필요성을 느끼게 되어 기존의 분류 체계를 더욱 세분화해 자신만의 분류 체계를 성립하였고 린네의 유명한 업적인 ‘이명법’이 이에 속한다.

이명법이란 생물의 속명과 종명을 쓴 후, 생물명을 처음 지은 사람의 이름을 붙인 분류법이다. 이 분류법은 발표 당시 큰 화제가 되어 현재까지 이어져 현대의 분류학의 초석이 되었다. 또한, 린네가 관찰한 생물들 중 많은 것들이 시간의 흐름에 따라, 새로운 지식과 새로운 실험 방법에 의해 변화되고 대체되었지만 그럼에도 불구하고 현재까지도 분류학에서는 린네가 사용한 기본적인 이론적 원리가 사용되고 있는 것이 확인되었다.

(찰스 로버트 다윈)

- 인간 기원과 관련하여 시대의 큰 파장을 가져온 찰스 로버트 다윈의 진화론

지난 18일 영국의 생물학자이자 우리가 잘 알고있는 ‘종의 기원’의 저자인 찰스 로버트 다윈를 만나 그의 삶에 녹아든 진화론을 직접 물어보는 시간을 가졌다. 그에 따르면 ‘종의 기원’은 멜서스의 <인구론>을 자연계에 적용하여 적자생존을 통한 자연선택이라는 진화론을 주장하는 책이다. 이 책을 통해 자연선택을 통한 진화를 이용하여 종의 다양성, 생물 개체의 복잡성, 종의 변화 및 분화라는 같은 생물계의 각종 현상을 논증할 수 있었다고 한다. 다윈은 진화론의 연구 계기에 대해 이야기하며 비글호 탑승을 통한 갈라파고스 제도에서의 탐사가 결정적이었다고 회상하였다. 그는 그 섬의 생물체에서 멀리 떨어진 아메리카의 태평양 연안의 생물과 다르면서도 유사한 점을 발견하였고 이는 “오늘날의 동물들은 결국 화석 동물들이 변형된 후손이 아닐까?”라는 의문을 통해 진화론을 연구하게 되었다고 답변하였다.

그의 가장 큰 업적으로 손에 꼽히는 진화론은 하나의 의문을 통해 발전되게 된 것이다. 우리는 다윈에게 직접 진화론에 대한 설명을 부탁하였다. 그는 “가장 강한 것이 살아남는 것이 아니고, 가장 똑똑하다고 해서 살아남는 것도 아니다. 변화에 가장 잘 적응하는 것이 살아남는다.”라고 말하며 진화론은 간단한 생물체로부터 자연선택의 과정을 거쳐 현재의 모습을 띄는 것이라고 하였다. 뒤에 이어서 생물의 종의 다양한 모습과 행동인 다양성은 후대로 이어지며 같은 종일지라도 환경에 잘 적응하는 것이 잘 살아남고 유전적 변화나 돌연변이 등에 의해 자연선택이 거듭되면 새로운 종으로 진화한다고 설명을 덧붙였다.

이렇게 찰스 로버트 다윈씨가 주장한 진화론은 사회 과학 분야, 신학과 종교적인 측면에도 영향을 끼쳤다. 다른 분야와 융합을 통해 생물학적 진화론의 원리를 이용하여 현대인의 마음과 행동 양식이 작용하는 방식을 설명하는 진화심리학과 현재 질병으로 인지되는 것을 인체의 적응에 의해 진화된 몸의 방어체계라고 해석하는 다윈 의학 등이 나타났다.

앞으로의 생명연구에 대한 발전은 더욱 크게 될 것이라고 생각된다.

입력 2022.03.23.오후4:03

조민 기자, 권희 기자 외 3명 >

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제목을-입력해주세요_ (1)

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2조 - 세포설의 등장과 확립

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2조 - 세포설의 등장과 확립

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https://www.miricanvas.com/v/1y4tge

지난 18일, 서영 TV에서는 과학자에 빙의된 박모양에 대한 취재가 이루어졌다. 박모양은 지난 10일부터 자신이 로버트 훅,  마티스 자콥 슐라이덴, 테오도어 슈반이라고 주장하였다. 과학에 대한 엄청난 지식을 뽐내는 모습에서 정말 빙의된 것이 아니냐는 이야기와 과도한 공부로 인해 정신이상자가 된 것이라는 이야기가 대립하였고, 박모양은 이제 겨우 17살로 많은 지식을 쌓기엔 너무 어리다는 주장과 함께 진실은 미궁으로 빠지게 되었다. 날이 갈수록 사람들의 궁금증은 커져만 가는 가운데 서영TV에서 박모양을 인터뷰한 내용이 방영되어 큰 관심을 받고 있다.

세포의 비밀은 코르크 마개로부터 시작된다...

박모양은 ‘로버트 훅’에 빙의해 자신이 ‘노력을 많이 했다’, ‘하루에 3~4시간씩만 자며 끊임없이 연구했다’는 타고난 과학자로 불리기까지의 남다른 고통을 호소하며 인터뷰를 진행했다. 과학협회인 왕립협회의 실험 장치를 담당하는 실험관리자였다는 사실과 영국의 옥스퍼드 대학의 기하학 교수였다는 사실까지 알게 되며 열심히 일했던 그의 과거에 기자들과 취재진들은 감동을 금치 못하였다. 이렇게 일하는 도중 자신이 직접 설계해 제작한 현미경으로 여러 가지 광물과 동•식물 등 자신의 주변에 있던 모든 물건을 관찰했다는, 세포 연구에 대한 남다른 열정을 보여주었다. 여러 가지를 관찰하다가 우연히 ‘코르크 마개’를 관찰하게 됐다는 로버트 훅. 여기서 세포라는 용어의 비밀이 나온다. 우연히 관찰하게 됐다던 그 ‘코르크 마개’에서 벌집 모양의 작은 칸막이로 된 구조가 마치 작은방 같이 보여서 라틴어인 ‘cellua’에 빌어 ‘cell’이라는 이름을 붙이게 되었다고 한다. 알고 나니 ‘정말 별거 아니었네’라며 실망을 하는 기자들도 있던 반면에, 로버트 훅에 남다른 애정이 있던 기자들은 감동과 경악을 금치 못하며 로버트 훅에 관한 인터뷰를 마쳤다.

암울한 과거에서 그는..

어떻게 식물학자가 되었냐는 질문에 ‘하이델베르크 대학에서 법학을 전공한 뒤  변호사가 되었다, 그러나 변호사 일에 적응하지 못하고 방황하였고, 변호사일이 난관에 부딪히자 심지어 권총으로 잘못된 선택을 하려 했다’라는 슐라이덴 그에게도 암울한 과거가 있었다는 걸 알게 되었다. 그래서 의사인 슐라이덴 아버지가 자신을 의사로 만들기 위해 괴팅겐 대학의 의학부에 입학 시켰다. 허나, 슐라이덴은 의학 공부보단 식물학 연구에 더욱 관심이 많았다. 그래서 베를린 대학의 식물학의 연구원이 되었고 그렇게 그는 식물학자가 되었다고 한다.

식물세포설은 그의 뼈를 갈아 만들었다고?!?

그리고 식물 세포설을 주장하게 된 과정에 대해 질문해 보았다.
그는 물질이 분자와 원자로 되어 있다는 생각이 화학과 물리학을 발전시킨 것처럼 식물학에서도 생물의 몸을 이루는 기본 단위가 있을 것이라는 믿음으로 현미경을 이용한 관찰을 계속해 나갔다고 한다. 그러던 1837년의 어느 날, 혼자서 혼자서 힘겨워 하던 그에게는 뜻밖에도 슈반이라는 동물학자에게서 그의 이론을 확신시켜 주는 중요한 정보를 얻었다며 그때의 기분은 이로 말할 수 없다는 듯이 황홀한 표정을 지어 보았다. 그는 슈반의 연구실에서 그가 연구하고 있던 동물의 조직을 현미경으로 보았고, 그가 식물에서 늘 보아왔던 비슷한 모양의 세포를 발견했다고 하였다. 그는 사실 오래전부터 연구하는 식물의 몸은 세포로 이루어졌다고 생각했다고 한다. 그러나 다른 모든 식물들도 세포로 이루어져 있는지에 대해서는 자신이 없었기 때문에 저의 주장을 발표하지 못하고 있었다며 인터뷰 도중 그의 답답함을 토로해 그가 식물학 연구에 대한 끈기와 열정을 보여주었다. 그러다 슈반의 연구로 동물도 세포로 되어 있다는 사실을 알게 되었고 그는 '식물은 모두 세포로 이루어져 있고 세포에는 반드시 핵이 하나 있다.' 라는 저의 발견에 확신을 얻었다고 한다.

동물도 세포로 이루어져있다고?!?

슈반에 빙의한 박모양은 자신이 독일의 병리학자이며, 슐라이덴이 '식물 세포설'을 주장한 다음 해인 1839년에 '동물 세포설을'을 주장했다. 박기자는 박모양(슈반) 박사에게 동물 세포설을 주장하기까지의 과정에 대해 질문하였다. 그에 대한 답변으로 박모양(슈반)은 식물의 모든 부분이 세포나 세포의 부산물로 이루어져 있고 마치 광물의 결정처럼 세포의 결합 구조에 의해 생물의 형태가 결정된다는 슐라이덴의 말에 힘입어 연구를 시작했다고 한다. 그 후 올챙이 꼬리의 척추 부분을 현미경으로 관찰하는 등의 결과로 동물도 식물과 똑같이 세포로 이루어져 있다는 것을 알게 되었고 동물뿐만이 아닌 모든 생물은 세포로 이루어졌다는 걸 알아냈다고 답변하였다. 이렇게 동물 세포설이 탄생하였고 현대에서도 중요하게 다뤄지는 이론 중 하나가 되었다. 피르호 빙의에 실패한 박모양은 슈반을 마지막으로 인터뷰를 마쳤다.

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4조 - 미생물과 감염병 예방 연구

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4조 - 미생물과 감염병 예방 연구

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코로나의 팬데믹 현상으로 인해 최근 감염병 연구와 미생물 연구사에 대한 관심이 대두되고 있다. 이에 중요한 영향을 끼친 3인 세균학의 아버지 ‘로베르트 코흐’, 세균 사냥꾼 ‘루이 파스퇴르’, 영국의 미생물학자이자 과학자 알렉산더 ‘플레밍’과의 만남의 시간을 가져 인터뷰를 진행했고, 자세한 내용은 아래에서 확인할 수 있다.

Q. 안녕하세요. 로베르트 코흐 씨, 현시대까지 세균학의 아버지라고 불리고 계신데 인생의 전환점이 있으셨다면 무엇이라고 생각하시나요?

A. 저는 탄저병에 관한 연구를 할 때였던 것 같습니다. 의과를 전공하던중 미생물학에 관심을 가진것이 계기로 아내가 선물해준 현미경과 직접 만든 인큐베이터로 탄저병이 막대 같은 미생물인 탄저균으로 기인하는 것을 발견하고 이를 연구하여 탄저병 수명주기에 관한 논문을 내기 전 병리학자 콘하임에게 연구결과를 시연하였습니다. 이를 감명있게 본 콘하임의 추천으로 베를린에 있는 왕실보건과의 정부 고문 자리를 얻어, 세균학의 아버지라 불릴 일들 코흐 공리와 결핵균 발견 등을 할 수 있었죠.

Q. 이어서 세균학의 기본 바탕이 된 4대 원칙(코흐 공리)을 발표하셨다고 들었는데 4대 원칙에는 무슨 내용이 담겨있는지, 이 가설을 통해 받은 도움과 혹시 한계가 있다면 어떤 것이 있을까요?

A. 미생물이 질병의 원인임을 확정하는 내용으로 첫째, 병원균은 해당 질병을 앓고 있는 환자나 동물에서 발견되어야 하고 둘째, 발견된 병원균을 순수배양으로 분리해야 합니다. 셋째, 분리한 병원균을 실험동물에 주입했을 때 같은 질병이어야 하고 넷째, 감염된 실험동물에서 같은 병원균을 분리할 수 있어야 합니다. 이를 통해 많은 치료제 개발이 성공적으로 마무리되었으나,  이 원칙이 항상 잘 적용되지 않아 유연성이 부족하다는 한계가 있습니다.

Q. 루이 파스퇴르씨를 만나게 되어 영광입니다! 닭 콜레라균 백신을 우연한 일에 의해 발견하게 되었다는 이야기가 있는데 그 이야기에 대해 더 자세히 설명해주실 수 있으신가요?

A. 저는 병원체를 연구하기 위해 닭 콜레라균에 대해 세균을 추출해 배양한 후, 동물에 주입하는 작업을 수행하고 있었습니다. 그러다가 우연히 몇 주일 방치되어 약해진 닭 콜레라균을 건강한 닭에 주입하게 되었고, 놀랍게도 그 닭은 죽지 않고 살아남았습니다. 살아남은 닭에 다시 생생한 닭 콜레라균을 주입해도 여전히 그 닭은 죽지 않았습니다. 저는 방치된 닭 콜레라균의 약해진 독성이 원인이라 생각해 여러 차례 독성이 약화된 균을 배양해 똑같은 실험을 반복했고, 그 결과로 닭에게 콜레라 균에 대한 내성이 생김을 발견하게 되었습니다. 이렇게 저는 닭 콜레라에서 면역의 기본 원리를 발견하였고, 닭 콜레라의 백신을 만들 수 있게 되었습니다.

Q. 이어서 파스퇴르 씨의 광견병 백신은 예방뿐만 아니라 치료 효과도 있다는 것을 입증했는데, 그 과정이 드라마틱하다고 들었습니다. 어떤 과정이었나요?

A. 광견병 개에 물린 9살 소년을 위해 어머니가 저에게 광견병 백신이 있다는 소문을 듣고 저를 찾아왔습니다. 당시 저는 광견병 백신에 대한 동물실험은 마쳤지만, 인체 실험은 할 수 없어 안전성을 확신할 수 없었습니다. 동료과학자의 격려와 어차피 사망할 수 밖에 없는 처지에 몰린 소년의 어머니의 간청에 최초로 광견병 백신을 접종했고 결과는 성공적이었습니다. 이렇게 제가 개발한 광견병 백신은 예방과 치료 모두 효과가 있다는 것이 밝혀졌고, 이를 바탕으로 연구가 이뤄져 현재는 독사의 독 해독도 가능해졌습니다.

Q. 하지만 현재 코로나 백신과 더불어 여러 백신들은 미리 백신을 맞고 체내에 면역을 만들어 놓는 원리인데, 어떻게 바이러스가 몸  속에 있는 소년에게 백신을 놓을 생각을 하셨나요?

A. 광견병은 5단계를 걸쳐 심해지는데 가장 첫 번째 단계가 잠복기입니다. 바이러스가 물린 그 부위의 근육에만 존재하는 시기로 특별한 증상을 보이지 않습니다. 잠복기는 대략 60일에서 1년까지로 나와있지만 실제로는 어디를 물리냐에 따라서 더 짧아지기도, 길어지기도 합니다. 그렇기 때문에 광견병 바이러스를 보유 중인 동물에게 물린 후 광견병 백신을 맞게 되면, 잠복기 동안 백신이 먼저 면역을 활성화하여 이후 병이 발현되는 것을 방지하는 것입니다!

Q. 푸른곰팡이와 페니실린 하면 바로 떠오르는 플레밍씨, 안녕하세요! 페니실린을 발견한 일화와 노벨상 수상 이야기 관련하여 이야기해주실 수 있나요?

A. 연구실에서 포도상 구균을 연구하던 중 포도상 구균 유리 접시에 푸른곰팡이가 잔뜩 피어있었고, 포도상 구균은 보이질 않았습니다. 그렇게 연구를 시작하여 포도상 구균과 페렴균을 죽일수 있는 페니실린을 발견하여 저와 플로리, 체인 교수는 노벨 생리 의학상을 수상하였습니다.

이렇게 미생물과 감염병 예방을 위해 평생 연구에 종사한 과학자들과의 인터뷰를 통해 그들의 속마음과 또 업적들에 대한 코멘트까지 그 이상을 들어볼 수 있는 유익한 시간이었다. 또한 이 인터뷰는 사람들에게 계속해서 발전하는 시대에 맞춰 미생물과 감염병 예방 연구에 몰두하여 새로운 성과들을 이뤄나가야 함을 상기시키는 중요한 계기가 될것이다. 인터뷰에 기쁜 마음으로 응해주신 코흐씨, 파스퇴르씨, 플레밍씨에게 감사 인사를 전한다.

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뭐라고?! 캐리 멀리스가 살아있다고??!!!

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지난 18일,
캐리 멀리스가 살아돌아왔다.

서영 방송국 윤수빈 기자가 지난 3월 18일에 2019년 폐렴으로 세상을 떠난 캐리 멀리스의 영혼과 인터뷰를 진행해 큰 화제가 됐다.

캐리 멀리스, PCR을 개발하다?!

캐리 멀리스는 미국의 생화학자로 1993년 과학 이론적 업적이 아닌 기술 업적으로 노벨 화학상을 최초로 수상했다. 그가 노벨 화학상을 받을 수 있었던 이유는 중합 효소 연쇄 반응으로도 불리는 PCR을 개발했기 때문인데 PCR이란 유전물질을 조작하여 실험하는 모든 과정에서 사용되는 검사법으로 검출을 원하는 특정 유전물질을 증폭할 수 있다. PCR은 친자 확인, 신원 확인, 코로나 검사, 인류의 조상을 찾거나 33년 동안 찾지 못했던 화성 연쇄살인 사건의 진범 이춘재를 찾는 데 이용되는 것과 같은 범인 검거에도 이용된다. 이처럼 PCR은 생각보다 여러 분야에서 우리의 삶의 질을 향상하는 데에 활용된다.

그의 역발상적인 생각에 주목하라.

여기서 더 주목해야할 점은 그가 PCR을 개발하게 된 이유에 있다. 사실 그는 DNA 분야보다 천체 물리학 분야에 더 관심이 많았다. 1968년, 그가 ‘네이처’지에 발표한 첫번째 논문도 천체물리학에 대한 가설인 것을 보면 그 사실을 알 수 있다. 그랬던 그가 본격적으로 DNA 분야에 관심이 생기된 계기는 모교였던 버클리에서 쥐의 뇌와 관련된 연구를 진행하던 도중이었다. 그는 연구 도중, 앞으로 DNA 분야의 연구를 해야겠다고 결심했고  생명공학회사였던 시터스 사의 연구원으로 입사하여 본격적으로 DNA 연구에 매진했다. 결국 그는 역발상적인 방법으로 PCR을 개발하게 되었다. 기존에 주로 쓰던 특정 DNA를 분리하는 방법이 아니라, 반대로 전체 유전자중에 특정 DNA 부분만을 증폭시키는 방법을 개발하게 된 것이었다.

변성, 결합, 신장이 도대체 뭐야?!

이렇게 개발하게 된 PCR의 원리는 샤가프의 법칙을 이용하여 변성-결합-신장의 세 단계를 거쳐 복제가 된다고 한다. 먼저 변성은 DNA에 95도 이상의 열을 가해 두 가닥으로 떨어트리는 단계를 말한다. 그리고 결합은 분리된 DNA 가닥에서 검출을 원하는 특정 DNA를 샤가프의 법칙을 이용해 인공적으로 프라이머를 만들어 40~60도의 열을 가해 프라이머와 DNA가 달라붙도록 하는 단계를 말하고, 마지막으로 신장은 중합 효소를 넣어 70~80도의 열을 가해 DNA가 자가복제를 하며 자라나는 단계이다.

PCR 개발중, 문제점을 해결하다!

하지만 이러한 pcr을 개발하는 과정에서도 문제는 발생했다. DNA를 복제하기 위해선 90°C 이상의 온도가 전제되어야 한다. 하지만 대부분의 단백질은 70°C 이상의 온도가 되면 성질이 변해 제 기능을 잃게되기 때문에 DNA 중합효소는 본 역할을 할 수 없게 된다. 따라서 처음 고안한 이 방법은 이론만 그럴싸한, 실상 사용 할 수 없었던 것이었다. 이 때문에 고민하던 멀리스 앞에 일본인 미생물 학자 사이키가 나타났다. 그는 온천에서 뜨거운 온도에서도 잘 사는 세균인 더 무스 아쿠아티스를 발견했고, 이 세균에서 오늘날 '택 중합 효소'라 불리는 중합 효소를 추출해냈다. 이렇게 pcr기법은 많은 시행착오를 디디고 대성공을 이루게 된 것이다.

PCR도 단점이 있다고?!

또한, 멀리스는 허황된 이론에 불과했던 pcr을 성공으로 이끌어준 택 중합효소가 온도가 높아져도 제대로 기능하고 매번 중합효소를 새로 첨가해줘야 하는 번거로운을 없애주어 중합효소연쇄반응을 자동화하는데 큰 도움이 되었다고 말했다. 또, pcr의 장단점에 대해 안급하기도 했는데 장점으로 아주 적은 양의 dna로도 검출이 가능하다는 것을 꼽았고 단점으로는 택 중합효소가 dna의 증폭 중에 20,000염기에 1개 정도 오독을 일으키는 점이라고 언급했다.

캐리 멀리스, 환각제를 복용하다!

한편 pcr을 개발한 캐리 멀리스는 과학계의 이단아라 불릴 정도로 유명하였다. 평소 그의 기이한 행동을 보면 이를 뒷받침한 것을 알 수 있다. 그는 LSD 복용자로 인터뷰에서 과거 UC 버클리에 다닐 때 실험실에서 환각제인 LSD를 합성해서 자신의 행동이 기이하다고 평가 받는다고 소문에 대해 언급했다. 이에 캐리 멀리스는 LSD 덕분에 pcr에 대한 아이디어가 떠오를 수 있었다고 덧붙였다. 그는 유명인의 DNA를 증폭한 보석을 판매하는가 하면 pcr개발에 큰 기여를 한 것은 자신의 연인과의 드라이브라고 말했고 1986년, 네이처지에 LSD를 복용한 후 우주가 어떻게 보이는지에 관한 논문을 실어, 그것을 뿌듯하게 여기기도 하는 등 독특한 행동을 보였다.

이처럼 지난 18일 캐리 멀리스와 진행한 인터뷰에서는 현재 전세계적으로 발생하는 코로나 19의 검출을 돕는 pcr과 함께 pcr의 원리와 캐리 멀리스의 독특한 행보에 대해 설명했다. 인터뷰를 통해 많은 시민들의 pcr에 대한 의문점과 궁금증이 해결될 것으로 보인다.

3조: 김연아, 박혜정, 박수빈, 윤수빈, 조하은, 한우리

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로버트 훅
- 세포를 어떻게 발견하였나요?로버트 훅은 와인을 따던 도중 코르크를 물에 빠뜨리게 되다, 그것이 떠오르는 것을 보고 왜 떠오르는 것인지 궁긍즘을 가지게된 그는 이후 현미경으로 관찰해 코르크는 원형질이 없이 속이 비어, 세포벽만 남은 세포가 규칙적으로 배열되어있는 것을 발견하게된다.

-세포라는 이름이 붙은 이유는 무엇인가요?
로버트 훅은 현미경으로 관찰되는 엄청난 수의 작은 구멍을 라틴 어로 작은 방이라는 뜻의 cellua에서 이름을 따와 CELL이라고 명명하였다. 실제로 그가 관찰한 것은 살아있는 식물 세포벽이 아닌 식물 세포의 가장자리에 있는 죽은 세포벽이었다.

-코로크를 관찰하시면서 직접 만든 현미경을 쓰셨다고 하셨는데 어떤 현미경인가요?
세포 발견 당시 사용한 현미경은 현재 쓰이는 현미경과 비슷한 형태로 조명용 램프와 접안 렌즈가 붙어있는 현미경이었다.

슈반, 슐라이덴
-세포가 생물에 중요한 단위라고 생각한 이유는 무엇인가요?
슐라이덴은 평소에 식물에 관심이 많아 연구를 하던 도중 식물 구성의 기본단위인 세포가 중요하다고 판단내렸으며, 슈반은 생물의 구조와 기능의 궁극단위이기 때문에 중요하다고 생각하였다.
-두 분은 생물이란 무엇이라고 생각하시나요?
슐라이덴은 겉모습이 어떻든 세포로 이루어진 유기체라고 생각했으며, 슈반은 세포의 집합체라고 생각하였다.

로베르트 레마크
-세포는 세포로부터 생성된다의 발견과정은 어떻게 되나요?
레마크는 신경학자로써 1836년에 토끼 태아의 신경계 형성 및 발달 과정을 관찰하는 도중 뉴런의 축삭돌기가 뻗어나와 성장하는 것을 발견하고는 세포는 세포로부터 형성된다는 것을 발견하였다.

피르호
-어떻게 해서 세포설을 확립하시게되었나요?
병의 원인이 세포의 형태 변화라고 생각하여 세포병리학이라는 책을 제작하여 세포설을 확립하였다.

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자연선택설과 돌연변이를 통한 현대 진화론의 확립.

요즘 현대 진화론에 대해 궁금증이 많아지고 있다.

돌연변이와 자연선택설을 통한 현대 진화론을 연구하는 황지윤 연구원과 이은서 연구원을 모셔보았다.

다윈의 자연선택설 배경은 다윈이 리처드 오웬를 만나 다윈 본인의 연구와 리처드 오웬의 연구한 멸종의 이유가 같고 멸종된 동물의 서식지였던 남아메리카를 연구하였다. 이때 다윈는 갈라파고스를 조사하였고 멸종된 종들을 설명하기 위해 '한 종은 다른 종으로 변한다'라는 가능성을 추측하며 많은 연구 끝에 다윈 자신의 이론을 ‘자연선택설’이라고 불렀다. 예시로는 바퀴벌레와 사랑니로 먼저, 바퀴벌레는 단맛이 나는 독극물을 사용해 바퀴벌레를 대량으로 죽이다 보니 단맛을 선호하지 않는 바퀴벌레들이 살아남아 자손을 퍼뜨리면서 이런 현상이 벌어지게 된 것이다. 다음 사랑니는 설상가상 진화의 과정에서 머리가 작아짐과 동시에 턱이 좁아졌고 그러한 과정에서 사랑니가 존재하지 않는 유전인자가 발생하였다.

다음 한계로는 다윈은 개체 변이의 원인을 설명하지 못하고, 획득 형질에 의한 개체 변이가 유전된다는 오류를 범하였다. 그러다 나중에는 획득 형질의 유전을 인정하는 오류를 범하였다. 변이의 원인과 유전 현상의 원리를 정확히 제시하지 못했지만, 훗날 돌연변이 이론과

유전학에 의해 뒷받침되었다.

다음 돌연변이는 드브리스는 달맞이꽃의  유전을 연구하던 중, 양친의 어느 쪽에도 없었던 형질이 돌연 나타나서 그다음 대에도 계속 유전되는 현상을 관찰하게 되었다. 돌연변이의 예시로 달맞이꽃과 ‘판겐’이 있다. 먼저 달맞이꽃은 달맞이꽃 재배 실험을 하던 중 7가지 종류의 새로운 유전형질을 가진 달맞이꽃을 발견했으며 이 형질이 모두 유전됨을 확인하였다. 다음 판겐은 새로운 유전 단위 '판겐'을 만들어 이론을 뒷받침하는데 이는 매우 안정한 물질이다. 간혹 매우 불안정한 상태가 되었을 때 유전자 변형이 일어나 새로운 종이 생겨났다. 돌연변이의 한계로는 종내 수평적 돌연변이는 가능하나 다른 종으로 바뀌는 수직적 돌연변이는 불가능해서 돌연변이는 진화의 요인이 되지 않는다.

다음 자연선택설과 돌연변이를 합한 현대 진화론의 설명에 관한 내용이다.

요즘에도 현대 진화론에 대한 다양한 논쟁과 연구가 이루어지고 있다. 그 예로 리처드 도킨슨의 이기적 유전자나 에드워드 윌슨의 사회생물학에 대한 주장도 있고, 자연선택이나 진화의 속도에 대한 연구 등 다양하게 나타나고 있다. 현재까지 종합된 것을 설명하자면, 자연계의 진화 빈도 변화가 일어나며, 이는 종분화 과정과 돌연변이를 통해 생명의 다양성이 높아진다. 그 후, 유전정보가 단순해지는 유전자 부동으로 인해 전체 유전정보가 변화하고 자연선택으로 인한 선택, 절멸이 일어나 특정 유전자 빈도가 높아진다. 이후, 좀 더 좋은 것을 선택하려는 선택압이 일어나 진화가 일어나게 된다.

결론

자연선택설의 한계를 보충한 돌연변이. 이를 정리한 현대 진화론.

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1조 감염병과 백신의 시초

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1조 감염병과 백신의 시초

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코시국에 알맞는 감염병의 역사를 알아가다
지난 22일 WBC에서는 제 100회 특집으로 코로나 시국에 알맞는 '꼬리에 꼬리를 무는 과학이야기'가 방영되었다.이날의 방송은 특별히 3명의 과학자를 현대로 불러와 인터뷰하는 형식으로 방영되어 사람들의 이목을 끌었다. 주제는 '감염병과 백신의 시초'로, 감염병의 역사에서 빼놓을 수 없는 3명의 과학자로 코흐, 파스퇴르, 플레밍의 업적을 소개하며 그 역사를 풀어냈다. 미생물 연구에 있어서 중요한 '코흐의 4원칙'을 성립한 로베르트 코흐는 탄저균의 실체를 발견한 과학자이다. 당시 농장의 동물들 사이에서 크게 유행하던 탄저병은 전염성이 강하고 치사율이 최대 95%에 달하는 치명적인 병균이었다. 이에 코흐는 탄저병에 걸린 동물의 병원체를 따로 분리해 건강한 동물에 주입하는 방법으로 탄저병 병원체를 확인하였다. 이 과정에서 세워진 원칙이 바로 '코흐의 4원칙'이다. 한편 코흐의 강력한 라이벌로 불렸던 파스퇴르는 저온살균법을 개발해 우리가 익히 알고 있는 우유 이름으로도 알려져 있다. 팬데믹(pandemic) 시대에서 핵심적인 역할을 하는 백신(vaccine)이 바로 이 파스퇴르에 의해 개발되었다. 파스퇴르의 말에 의하면 연구 조수가 저지른 배양 균 실수로 인해 우연히 개발하게 되었다고 한다. 연구실로 돌아와 보니 영양분이 떨어진 배양액에서 자란 세균들이 약해져 있었고, 약해진 배양균을 닭에게 접종했더니 닭이 병에 걸리지 않았떤 것이다. 파스퇴르는 이를 통해 약해진 세균으로 병을 가볍게 앓고 나면 그 병에 대한 면역력이 생김을 발견하였다. 우연히 발견된 백신은 오늘날까지 감염병을 연구하고 치료하는 데에 있어 큰 역할을 한 셈이다. 현대 의학에 큰 획을 그은 과학자로서 항생제의 원료가 되는 '페니실린'을 발견한 플레밍도 빼놓을 수 없다. 플레밍은 배양 중이던 균 주변에서 자란 푸른곰팡이를 발견하고, 그 주변에는 균이 자라지 않는다는 것을 확인하였다. 이를 이용해 푸른곰팡이가 균을 제거하는 데이 있어 탁월한 효과가 있음을 알아냈다. 발견 당시, 플레밍의 이러한 연구 결과는 사람들에게 좀처럼 받아들여지지 않았다. 썩은 물질, 즉 곰팡이로 병을 고친다는 것은 말도 안된다는 반응이 대다수였던 것이다. 그러나 플레밍은 자신의 뜻을 굽히지 않고 인류를 위한 연구를 계속하였고, 그 결과 오늘날의 항생제를 개발할 수 있었다. 이날(22일) 방송된 '꼬꼬무과'에서는 3명의 과학자들의 업적과 함께 팬데믹 시대를 살아가는 현대인의 올바른 태도를 제시하였다. 이제는 뗄레야 뗄 수 없는 감염병의 역사를 알아가는 것이 우리가 가져야 할 탐구적 자세이며 팬데믹 시대를 살아가는 현대인의 백신으로 작용할 것으로 보인다.

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제목을-입력해주세요_-1

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(3조)유전과 분자생물학_현대 분자생물학의 기초를 다진 두 가지 기술

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(3조)유전과 분자생물학_현대 분자생물학의 기초를 다진 두 가지 기술

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생2 유전과 분자생물학 분야의 연구

모든 생명공학분야에서 사용되는 분자생물학은 분자 수준에서의 생명 현상을 이해하고 그것이 우리가 눈으로 보는 생명 현상과 어떻게 연결되는가를 규명하는 학문으로 매우 중요한 학문분야가 되었다. 다음은 현대 분자생물학의 기초를 다진 두 가지 기술을 만든 두 과학자의 인터뷰이다.

Q. 박사님!! 안녕하세요
A. 네 안녕하세요 보이어 박사입니다

Q. 보이어 박사님 유전자 재조합 기술로 억만장자가 되셨는데 저도 그 백만장자의 비결에 대해 알고 싶습니다.
A. 제가 백만장자가 될 수 있었던 이유는 유전자 재조합 실험을 성공했기 때문인데요.
사실 유전자 재조합은 이미 생명체에 있던 아이디어입니다 바로 센트럴 도그마라는 것인데, 숙주세포를 이용한 박테리아의 단백질 합성과정입니다. 저는 이 박테리아를 연구하면서, 특히 박테리아의 제한효소에 큰 관심을 가지게 되었죠.
이것은 박테리아 내부로 외부의 DNA가 침입해 들어왔을 때 이들을 자르고 파괴하는 기능을 하는 효소입니다. 이러한 제한효소들 중 일부는 DNA의 특정한 염기서열 부분을 자르는 특성이 있었습니다. 이러한 특징은 DNA를 화학적으로 연구하고, 이를 통해 유전자를 작성하는 데 유용하게 사용되었구요. 저는 1960년대 말 연구 중 EcoRI라는 제한효소를 발견했는데, 이를 이용해 다른 DNA들을 자르고, 붙이고 합성해 유전자를 재조합할 수 있음을 밝혀냈죠.
저는 1972년, 박테리아 내부에 있는 플라스미드 원형 유전자에 대해 연구를 하는 제 동료 코헨과 유전자 재조합 실험을 진행했고 결국 성공하게 되었습니다. 이후 제넨텍을 설립하여 새포 내에서 치료에 유용한 유전자를 재조합해 각종 질병 치료제를 생산해냈습니다. 저는 인간 인슐린을 만들 수 있는 유전자를 박테리아에 넣어 이 유전자를 발현시키는 실험에 성공해 백만장자가 될 수 있었지요.

Q. 아하 이 기술로 코로나 바이러스 백신이나 유전자 재조합 의약품, 식품 등을 만들 수 있게 된 것이군요! 유익한 시간이었습니다. 박사님 감사합니다!
A. 네 감사합니다

기자 : 이번에는 PCR 기술을 만드신 박사님을 만나볼건데요 소문으로는 엄청난 미남이라던데, 얼른 만나봅시다!

Q. 어머, 박사님! 들고 계신건 뭐죠?
A. 이 것은 중합 효소 연쇄 반응. 즉 pcr의 원리를 보여주는 그림입니다. pcr은 dna 원하는 부분을 복제, 증폭 시키는 기술로 각종 실험에 사용할 양을 충분히 얻을 수 있어 활용 가능성이 매우 높습니다. 그 과정을 보시면 먼저, dna에 90도 이상의 열을 가해 한 가닥으로 풀어줍니다. 그리고 시발체를 넣고 온도를 낮춰 둘을 결합시킵니다. 마지막으로 dna 중합효소를 넣으면 시발체로부터 dna 조각이 복제됩니다. 이 과정을 반복한 만큼 2의 제곱수로 개수가 늘어나게 되지요.

Q. 아하! 이렇게 2의 제곱수로 늘어나니, 실험하기 충분한 양이 만들어지는군요! 혹시 이 기술의 어려운 점은 없었나요?
A. 방금 알려드린 기술은 저의 이름으로 실현하는 데에 한가지 어려움이 있었는데요, 그건 바로 dna 중합효소가 높은 온도에서 제대로 기능하지 못하는 것이었습니다. 하지만 일본에서 발견된 온천에서도 생존하는 세균의 효소를 이용해 이 문제를 해결할 수 있었습니다.

Q. pcr, 활용되는 사례에는 무엇이 있을까요?
A. 그 대표적인 예시로는 요즘 코로나 검사에 사용하는 pcr 검사를 들 수 있습니다. 또 현장에서 체취한 극소량의 dna도 pcr을 이용해 수사에 활용할 만큼 복제 시킬 수 있어 과학수사에서도 사용되고 있습니다. 또 필요한 dna만 특정하여 pcr을 이용해 친자검사를 할 수도 있지요. 또 다른 사례로는 hla 가 있는데, 이는 인간 백혈구 항원을 뜻하는 용어로 hla를 검사하여 장기 또는 골수이식의 공여자와 수혜자간의 적합성을 알 수 있습니다.

Q. 혹시 이 기술로 박사님도 백만장자가 되셨나요?
A. 제게는 돈을 버는 것이 중요한게 아닙니다. 이 기술이 인류를 위해 어떻게 사용될 수 있는지 여부가 중요한 것이기 때문이지요.

기자 : 오늘은 분자생물학 역사에 이름을 남기신 보이어 박사님, 멀리스 박사님과의 만남을 통해 유전자 재조합과 PCR 이 두기술에 대해 알아봤는데요, 이로써 우리는 산업, 의학, 법의학 등 여러가지 분야에서 엄청난 발전을 이룰 수 있었습니다. 또한 이 기술들이 지금 팬데믹 상황에 많은 도움을 주고있어 박사님들이 공헌이 생생하게 느껴진 인터뷰였습니다. 지금까지 오늘의 뉴스 오상은 기자입니다. 감사합니다.

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예시) 1조 생명과학의 역사

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예시) 1조 생명과학의 역사

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생2 세포에 대한 연구 (카드뉴스)