세상에서 가장 쉬운 과학 수업: DNA 구조

★ 전국 과학교사모임 추천 ★ 이공계 진학 예정자 필독서
★ 일대일 친절한 과학 수업 ★ 노벨상 수상자의 오리지널 논문 영문본 수록

과학을 처음 공부할 때 이런 책이 있었다면 얼마나 좋았을까?
DNA 구조의 발견은 생물학의 주를 이루는 생명공학의 기본이 되는 가장 중요한 발견이다. 1950년대 과학계의 가장 뜨거운 이슈였던 DNA 구조의 발견은 크릭과 왓슨, 윌킨스에게 노벨 생리의학상 수상의 영예를 안겼다. 그러나 이러한 발견이 있기까지 X선을 이용한 결정학이 큰 역할을 한 것은 물론 무수한 과학적 발견과 과학자들의 연구가 그 바탕이 되었다. 더 나아가 생물학의 역사는 의학적 개념과 함께 발전해왔기에 문명의 발달과 그리스 의학, 중세와 근세, 근대의 의학 및 생물학 연구의 계보를 따라가는 일은 생명과학을 더 친근하고 쉽게 이해할 수 있는 길을 열어준다. 이 책은 바로 이러한 접근 방법을 통해 독자들에게 책을 읽는 즐거움과 새로운 지식을 알아가는 즐거움을 동시에 선사한다. 저자는 이 책을 고등학교 수준의 수식을 아는 수학 능력을 가진 사람을 목표로 했다고 하지만 과학에 흥미를 지닌 초등학교 고학년부터 중·고등학생, 일반인은 물론 과학 분야 전문가까지 폭넓은 독자층을 아우른다. 특히 책 뒷부분에 수록한 위대한 과학자들의 오리지널 논문은 과학도들에게 흥미와 도전의식을 불어넣는 소중한 자료임이 틀림없다.

일대일 수업을 듣는 듯 친절하고 자세한 과학 이야기
그동안 일반인이나 과학을 배우는 학생은 물론 그 분야에서 연구하는 과학자들마저 교과서나 이론 서적으로 공부하는 것이 일반적이었다. 그러나 이론의 탄생이 있기까지 과학자들이 얼마나 많은 창의적인 생각과 실험 속에서 새로운 것을 발견하였는지 안다면 더 이상 과학이 암기해야 할 학문으로 끝나지는 않을 것이다. 노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 〈DNA 구조〉는 천재 과학자들이 직접 작성한 논문으로 과학이론의 기초부터 탄생까지 과학을 흥미진진하게 배울 수 있도록 돕는다. DNA가 어떻게 생겼는지를 알아내는 것은 1950년경 과학계의 핫 이슈였다. 이에 많은 과학자가 이 문제에 뛰어들었고 생물학을 넘어 물리학적, 화학적 연구도 병행됐다. 윌킨스, 프랭클린, 왓슨, 크릭, 폴링 등의 유명한 과학자들도 예외는 아니었다. 이 과정에서 물리학자 크릭과 생물학자 왓슨은 프랭클린의 X선 회절 사진이 DNA가 이중나선 구조라는 것을 정확하게 보여준다는 것을 알아냈고 마침내 두 사람은 DNA의 그림을 그릴 수 있었다. 마치 일대일 수업을 듣는 듯 친절하고 흥미진진한 DNA 구조의 발견에 얽힌 과학사는 과학에 문외한이었던 독자들까지 끌어들이고도 남음이 있다.

과학의 역사와 배경지식을 대화체로 재미있게 쌓는다!
이 책은 2020년 유전자 가위에 관한 연구로 노벨 화학상을 받은 다우드나 박사의 인터뷰로 시작한다. 이어 이 책의 저자인 정 교수와 생물양의 대화를 통해 생물학 연구의 기원부터 DNA 구조 발견에 이르는 과학의 역사가 실감 나게 펼쳐진다. 생물양은 정 교수에게 린네가 분류한 생물분류 체계에 관한 설명을 듣고 '척삭동물'이 뭔지를 묻고 린네의 분류 체계에서 왜 '양서류'는 빠져 있는지를 묻는다. 용어의 의미를 정확하게 알아야 이해가 쉬운 생명과학 분야에서 생물양이 정 교수에게 건네는 질문은 그대로 독자의 입장이 되며, 이에 대한 정 교수의 설명은 '아하!' 하는 반응이 나올 만큼 분명하고 명쾌하다. 정 교수는 생물양의 이해를 돕기 위해 이 책에 등장하는 과학자들의 출생에서부터 시대 배경, 과학에 흥미를 느끼게 되는 계기, 연구 과정에서 맞부딪힌 좌절과 고난, 마침내 거머쥐게 되는 위대한 연구 성과와 그 의미 등을 차분하게 설명해나간다. 과학자들의 생애를 훑는 과정에는 과학자들의 실제 모습과 저서, 그들이 몸담은 대학과 연구소 사진이 함께 수록되어 이해를 돕는다. 정 교수와 생물양의 대화로 친근하게 읽어나가는 생명과학 이야기는 독자들을 흥미 있는 과학의 세계로 이끌 것임이 분명하다.

시리즈로 만나보는 과학의 즐거움
외국인들과 대화하다 보면 놀라게 되는 것 중 하나는 그들은 과학을 무척 재미있게 배웠다는 사실이다. 그래서인지 국민의 평균 과학 지식도 상당히 높은 편이고 실제로 노벨과학상도 많이 배출되었다. 그러나 우리나라의 상황을 보면 아직 그 문턱은 꽤 높아 보이는 것도 현실인 것 같다. 이 책의 저자는 우리나라에서 노벨 과학상 수상자가 배출되지 않은 것에 안타까움을 느끼며 과학이야말로 우리 생활과 밀접하게 연결되어 있어 누구나 재미있게 배울 수 있다고 말한다. 특히 책에 실린 오리지널 논문을 이해하면서 책의 내용을 따라온다면 앞으로 크리스토퍼 유전자 가위를 비롯해 생명과학 분야에 더 많은 진전이 이어질 것이다. 이 책은 시리즈로 기획되었다. 한 권 한 권 완성해 나가는 과정을 통해 과학에 관심을 갖고 그 수준도 높아질 수 있으리라 생각한다. 더 많은 이들이 과학 분야의 연구에 관심을 두고 불굴의 의지로 연구에 뛰어들어 우리나라에서도 노벨 과학상 수상자가 탄생했으면 하는 저자의 바람이 이 책을 통해 더 많은 독자의 가슴에 와닿기를 소망한다.

추천사
천재 과학자들의 오리지널 논문을 이해하게 되길 바라며
생물학자 왓슨, "DNA는 이중나선 구조다" 주장 _ 노벨 화학상 받은 다우드나 깜짝 인터뷰

첫 번째 만남 : 생물학, 의학의 발전을 이끌다
생물학 연구의 기원 _ 문명과 함께 시작
고대 그리스의 생물학과 의학 _ 연구벌레 아리스토텔레스
엠페도클레스와 히포크라테스 _ 4원소설과 의학의 상관관계
최초로 동물을 해부한 갈레노스 _ 검투사들을 치료하며 경험을 쌓다
의학의 3대 지존 아비센나 _ 애주가이자 떠돌이 이븐 시나
중세 유럽 최초의 의학자 파라셀수스 _ 4원소설을 의학에 응용
피의 순환을 밝혀낸 하비 _ 살아 있는 동물을 관찰하다
훅, 세포를 발견하다 _ 현미경으로 관찰한 코르크
세포핵을 발견한 레이우엔훅 _ 작은 생물을 '미생물'이라 명명
종두법을 발견한 제너 _ "우두에 걸린 사람은 천연두에 걸리지 않는다"
미생물의 아버지 파스퇴르 _ "질병을 일으키는 것도 미생물"
소화계를 연구한 파블로프 _ 조건 반사로 노벨 생리의학상을 받다
미토콘드리아의 발견 _ 세포가 필요로 하는 에너지 만들어!
골지, 골지체를 발견하다 _ 소포체에서 합성된 단백질 가공
플레밍, 염색체를 발견하다 _ 세포 분열 연구 중 성과 일궈내
페니실린을 발견하다 _ 플레밍에서 플로리와 체인까지

두 번째 만남 : 종의 기원을 찾아서
종의 기원은? _ 레이, '종'을 생물분류의 기본단위로
린네, 꽃을 해부하다 _ 식물에 빠져 보낸 일생
찰스 다윈, 『종의 기원』을 출간하다 _ 자연선택설 주장
『종의 기원』, 파문을 몰고 오다 _ 진화론에 반발한 사람들

세 번째 만남 : 멘델의 유전법칙
멘델, 자연과학 연구를 향한 일념 _ 사후 35년이 지나서야 빛을 보다
멘델이 발견한 우열의 법칙 _ 우성 순종과 열성 순종을 교배하다
멘델이 발견한 분리의 법칙 _ 우성형질을 지닌 잡종 1대끼리 교배하다
멘델이 발견한 독립의 법칙 _ 두 종류 이상의 대립형질에 관한 유전법칙
멘델이 발견한 법칙의 부활 _ 드 브리스, 코렌스, 체르마크의 등장
중간유전의 발견 _ 우열 관계가 불완전한 형질 사이의 유전
유전의 염색체설 _ 헤르트비히, 보베리, 서튼의 연구들
성염색체의 발견 _ 스티븐스, Y염색체를 발견하다
모건의 초파리 실험 _ 초파리의 눈 색깔을 결정하는 것은?
혈액형의 발견 _ 란트슈타이너, 수혈이 가능한 경우를 알아내다

네 번째 만남 : X선 결정학과 DNA 구조 발견
X선의 발견 _ 뢴트겐, 아내의 손뼈를 X선으로 찍다
노벨상을 공동 수상한 브래그 부자 _ X선을 이용한 결정구조를 알아내다
X선 결정학 _ 브래그 부자, 회절무늬를 분석하다
핵산의 발견 _ 미셔, 세포핵 속에 있는 산을 발견하다
DNA 구조를 밝혀낸 네 명의 과학자 _ 크릭, 윌킨스, 프랭클린, 왓슨
DNA 구조 발견 전쟁 _ 캐번디시 연구소와 킹스 칼리지 연구팀의 합의

만남에 덧붙여
Experiments in Plant Hybridization _ 멘델 논문 영문본
Sex Limited Inheritance in Drosophila _ 모건 논문 영문본
Molecular Structure of Nucleic Acids _ 왓슨과 크릭 논문 영문본
위대한 논문과의 만남을 마무리하며
이 책을 위해 참고한 논문들
노벨 생리의학상 수상자들을 소개합니다
노벨 물리학상 수상자들을 소개합니다
노벨 화학상 수상자들을 소개합니다

정완상 과학에 대한 호기심으로 서울대학교 무기재료공학과에 다녔고, 물리를 향한 마음이 더욱 커져 한국과학기술원(KAIST)에서 이론물리학을 전공하며 석박사 학위를 받았다. 30세에 경상국립대학교 물리학과 교수가 되어 학생들에게 물리 사랑을 전파하고 있다. 초심을 잃지 않기 위해 꾸준히 연구하며 현재까지 국제 학술지(SCI 저널)에 300여 편의 논문을 게재했다. 직접 만나는 학생뿐만 아니라 더 많은 학생에게 과학과 수학의 즐거움을 알려주고자 책을 통해 독자를 만나고 있다. 〈과학자가 들려주는 과학 이야기 시리즈〉 중 《아인슈타인이 들려주는 상대성 이론 이야기》를 비롯한 31권과 〈과학공화국 법정 시리즈〉 50권을 집필했다. 최근에는 중학교에서도 통하는 초등수학을 카툰으로 그린 〈개념 잡는 수학툰 시리즈〉를 출간했고, 노벨상 오리지널 논문을 쉽게 풀어낸 〈노벨상 수상자들의 오리지널 논문으로 배우는 과학 시리즈〉를 집필 중이다. 우리나라에서 노벨 과학상 수상자가 쏟아져 나오기를 바라는 마음에서 네이버 카페 〈정완상 교수의 노벨상-오리지널 논문 공부하기〉를 운영하기 시작했다.