선택된 자연: 생물학이 사랑한 모델생물 이야기

"모델생물은 과학사의 방향을 완전히 뒤바꿔놓기도 한다!"

생명의 기본입자 '박테리오파지'
잡초에서 식물학의 꽃이 된 '애기장대'
숭배와 혐오의 대상 '돼지' 등
26종의 모델생물이 펼쳐보이는 생물학의 여정, 과학과 사회

★ 과학기술정보통신부 장관 추천!
★ 우수과학도서 《플라이룸》 김우재의 신작!

"과학적 사고를 통한 사회의 변혁에 관심 있는 모든 분들께 권하고 싶은 책이다." _최기영(과학기술정보통신부 장관)

생물학은 '선택된 자연'을 연구하는 학문이고,
생물학자는 모델생물 없이 아무 일도 할 수 없다!

우수과학도서 《플라이룸》의 저자인 초파리 유전학자 김우재가 이번엔 26종의 모델생물들과 함께 독자들을 찾아왔다. 모델생물이란 초파리, 예쁜꼬마선충, 애기장대, 효모, 쥐, 제브라피시처럼 생물학의 현상을 연구하고 이해하기 위해 특별히 선택되는 생물이다. 과학자들에게 모델생물은 단순한 소도구가 아니다. 우리가 작고 사소하게 여겼던 이 생물들이 사실은 자연에 숨겨진 작은 비밀들을 보여주며, 때론 과학사의 방향을 완전히 뒤바꿔놓기도 한다. 생물학이 면역학, 유전학, 생물정보학 등으로 나누어진 것처럼 보여도, 현장의 생물학은 모델생물들을 축으로 분화되어 있다.
여전히 생물학의 현장에서 모델생물을 연구하고 있는 저자는 26종의 모델생물에 얽힌 이야기를 그의 과학적이고 철학적인 시선으로 조화롭게 엮어 풀어낸다. 모델생물의 독특한 특징부터 놀라운 과학적 발견과 생물학의 흐름, 선택의 주체인 과학자의 삶을 서술하면서 내일의 생물학과 사회에 대한 저자의 진지한 고찰까지 담았다. 장마다 등장하는 26종의 모델생물에 얽힌 흥미로운 이야기를 읽다보면, 독자는 풍부한 생물학적 지식을 얻을 뿐만 아니라 자연의 비밀을 발견하는 순간을 만나고, 생물학의 매력에 빠져들 것이다.

"저는 유전학을 연구합니다."
"뭐로 연구하시는데요?"
선수들끼리는 모델생물이 먼저다!
모델생물로 보는 생물학의 과거, 현재, 미래

생물학의 최전선에 있는 생물학자들에게 "저는 유전학을 연구합니다" 로는 충분한 자기소개가 되지 않는다. "저는 '초파리로' 유전학을 연구합니다"와 같이 '초파리'라는 수식어가 반드시 필요하다. 모델생물은 생물학자들이 복잡하게 뒤엉킨 생물학적 지식의 그물망 속에서 마음껏 헤엄칠 수 있도록 돕는 고마운 존재이자, 자연을 탐구하는 플랫폼이다. 찰스 다윈이 자연선택 이론에 가장 결정적인 확신을 얻게 된 것도 모델생물 덕분이었다. 그는 선택된 자연으로부터 '자연선택'이라는 위대한 생물학의 원리를 발견한 것이다.
모델생물을 선택하는 것부터 연구의 진행 과정, 연구 결과를 취합하여 인류에게 적용하는 데 이르기까지 그 모든 과정은 예측 불가능하다. 각 모델생물의 특징이나 해당 사회의 분위기, 혹은 선택한 과학자에 따라 천차만별이니 말이다. 그래서 모델생물은 더 생동감 있고 다채로운 생물학의 역사를 써내려갔다. 모델생물마다 등장하는 다양한 과학자와 현장의 이야기에 독자들을 초대한다.

- 먹을 수 있는 모델생물, 효모 인류의 식생활을 더욱더 풍성하게 한 모델생물, 바로 '효모'다. 맥주, 와인, 빵 등에 사용되며 우리의 식생활에 큰 공헌을 해왔다. 그런데 이 효모가 유전학에서 가장 강력한 모델생물이라는 사실! 유전학적 도구들이 풍부하고 조작도 매우 쉬워 효모 유전학을 '무시무시하다'라고 부르는 게 결코 과장이 아니다. 맥주에서 분리된 작은 생물체가 생물학의 지형을 뒤바꿔놓았다!(7장 효모)
- 프로이트에 열광한 과학자의 선택, 군소 어린 시절부터 프로이트에 한껏 매료된 과학자 에릭 캔들. 그는 '군소'로 프로이트의 이론을 과학적 실험으로 밝히고자 열정을 다해 묵묵히 연구했고 결국 프로이트의 이론을 분자 수준에서 규명했다. 그는 이 연구를 통해 시험되고 검증되지 않는 이론은 정교한 헛소리에 불과하다는 것을 깨달았고, 결국 프로이트에 대한 열광은 연구와 실험에 대한 열정과 함께 사그라들고 말았다.(11장 군소)
- 과학자의 끈질긴 구애, 제브라피시 홀로 모험적인 연구에 뛰어든 과학자 조지 스트라이싱어. 어린 시절부터 특히 물고기를 좋아한 그는 9년이 넘는 세월 동안 홀로 유전학적 도구들을 개발하고 연구비 후원 조직을 설득하며 모델생물 '제브라피시'를 연구했다. 열정적이고 끈질기게 수행한 이 과학자 덕에 수천 명의 연구자가 제브라피시를 통해 인간의 유전질환 연구를 하고 있다. 한 과학자의 포기 없는 끈질김으로 제브라피시는 강력한 유전학적 도구를 갖춘 모델생물로 재탄생했다.(16장 제브라피시)
- 드라마틱한 반전의 주인공, 집쥐 온갖 더러운 이미지를 대표하고, 흑사병과 같은 전염병의 주요한 생물이라 여겨졌던 '집쥐'. 그런 집쥐가 한때 과학자에게 가장 사랑받는 모델생물, 근대 의학의 영웅으로 재탄생하는 드라마틱한 반전을 겪은 주인공이 되었다! 그 과정에는 노동자들에게 비극적인 이념 테일러리즘과, 생물학의 슬픈 과오 우생학과, 여성에 대한 과학계의 차별이 스며들어 있다.(17장 집쥐)

내일의 생물학, 과학, 그리고 사회에 던지는 제언!
모델생물 연구에 담긴 과학적 사유

"솔직히 '한 과학자의 고민을 담은 국내 저서 중에서 아마 이만한 글도 없을 것이다'라는 자찬은 인정할 만하다." _김사열(경북대학교 생명과학부 교수)

저자는 모델생물에 얽힌 다양한 이야기를 독자에게 전하는 것으로 그치지 않는다. 과학적 사유를 통해 사회에 첨예한 제언을 던진다. 한국사회에 시사하는 바가 큰 정치적, 사회적 이슈를 다루며 과학자의 눈으로 사회에 드리운 그늘을 비춘다. 영장류 연구 이야기에서 더 나아가 인간배아의 유전자편집에 얽혀 있는 과학계 내부의 문제점을 다루고,(14장 영장류) 여러 모델생물 중에서도 생쥐가 대부분의 과학 연구비를 독식하며 모델생물의 다양성을 해치고 있음을 지적한다.(18, 19장 생쥐) 또한 포유류의 유전체 동등성을 증명한 복제양 돌리를 통해 황우석 사태를 돌아보고,(23장 양) 돼지 뒤에 역설적으로 공존하는 숭배와 혐오의 이미지를 토대로 한국사회의 극단적인 정치적 이념 대립을 꼬집으며 비판한다.(24장 돼지) 또 박정희 정권 시절의 통일벼, 희농 1호 등 유신의 잔재를 다루며 과학의 전면에 등장했던 정치적 수사와 과대 포장, 그에 따른 치열한 암투를 논한다.(25장 벼) 책의 말미에는 인간과 과학자를 새로운 모델생물이자 곧 사라질 모델생물로 넣어 과학자와 생물학, 과학이 앞으로 나아가야 할 방향에 대해 진지한 질문을 던지면서도 희망을 놓지 않는다.(29장 인간과 과학자) 생물학이 의학에 종속된 의생명과학의 시대를 지나 미래의 다윈들이 다양한 모델생물을 찾아 모험을 떠날 때까지, 그 중심엔 여전히 선택된 자연, 즉 모델생물이 있다.

추천의 글

들어가며
01 몇몇 생물에 관하여
02 모델생물의, 모델생물에 의한, 모델생물을 위한
03 박테리오파지: 생명의 기본입자
04 대장균: 유행은 오고 간다
05 아프리카발톱개구리: 오래된 과학의 순교자
06 클라미도모나스: 광합성 연구 최적의 모델생물
07 효모: 먹을 수 있는 모델생물
08 붉은빵곰팡이: 생화학 유전학의 탄생
09 애기장대: 잡초에서 식물학의 꽃으로
10 옥수수: 신화가 된 과학
11 군소: 민달팽이와 프로이트의 꿈
12 개: 실험생리학의 주인공
13 닭: 발생학의 화려한 부흥
14 영장류: 정의란 무엇인가
15 플라나리아: 과학의 재현성 문제
16 제브라피시: 장기적 안목의 중요성
17 집쥐: 흑사병에서 독재까지
18 생쥐(1): 우생학과 유전학
19 생쥐(2): 연구와 정치
20 토끼: 과학자와 육종가의 교류
21 비둘기: 실험은 실패하지 않는다
22 고양이: 심리학과 생물학 사이
23 양: 복제의 그늘
24 돼지: 숭배와 혐오
25 벼: 과학을 사용하는 방법
26 개미와 꿀벌: 진사회성 곤충의 유전학
27 모기: 새로운 초파리
28 암세포주: 인간이라는 이유로
29 인간과 과학자: 과학과 인본주의
30 야생 속으로
나오며: 모델생물이 바꾸는 생물학의 인식론

주
도판 저작권
부록: 모델생물 연표

김우재 초파리 유전학자. 어린 시절부터 꿀벌이나 개미 등 사회성 곤충에 관심이 많았다. 연세대학교 생물학과를 졸업, 동물행동학을 연구하고자 했으나 한국에선 개미나 꿀벌을 연구하는 과학자가 되기 어렵다는 사실을 깨닫고, 전공을 바꿔 포항공과대학교POSTECH에서 분자바이러스학으로 석사와 박사학위를 받았다. 이후 박사후연구원으로 미국에서 초파리 행동유전학을 연구하기 시작했다. 초파리 행동유전학의 창시자인 시모어 벤저의 제자 유넝 잔에게 사사했으며, 캐나다 오타와대학교를 거쳐 현재 중국 하얼빈공과대학교에서 사회적 행동의 분자적 기제와 신경회로를 연구하고 있다. 본업인 행동유전학 연구에 매진하고 싶지만, 가끔 한국사회의 과학이 부패한 권력과 영혼 없는 관료사회에 유린당할 때, 혹은 박정희식 경제발전 패러다임을 벗어나 건강하게 자리잡는 데 도움이 되는 일이 있을 때 글을 써서 의견을 낸다. 지은 책으로 《플라이룸》이, 함께 쓴 책으로 《4차 산업혁명이라는 유령》 《과학하고 앉아 있네 9 - 김우재의 초파리 사생활 엿보기》가 있다. 과학자로서 평생을 걸고 마지막으로 이루어야 할 목표를 위해 다른 삶을 준비 중이다. 여전히, 초파리로 세계정복을 꿈꾸고 있다.