[명경재의 DNA세계] 쥬라기 공원의 진실

입력 : ㅣ 수정 : 2018-06-05 00:43

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“공룡 DNA를 나무 진액이 굳어진 화석인 호박에 갇힌 모기 피에서 추출한다.”

“먼 옛날 빙하기 때 죽은 매머드 화석에서 DNA를 뽑아 코끼리 난자를 이용해 매머드를 복원한다.”
명경재 기초과학연구원 유전체항상성 연구단장
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▲ 명경재 기초과학연구원 유전체항상성 연구단장

마이클 크라이턴이 발표한 소설 ‘쥬라기 공원’을 바탕으로 한 스티븐 스필버그의 영화 때문에 많은 사람들은 DNA만 있으면 지구 역사의 뒤안길로 사라진 멸종된 생명체들을 다시 만들어 낼 수 있다고 믿는다. 이런 생각은 DNA가 영원히 변하지 않는 정보를 가지고 있다는 믿음에서 기인한다. 하지만 정말 DNA가 영원히 변치 않는 정보를 가지고 있는 것일까.

DNA는 유기 화학물질의 복합체이다. 많은 유기 화학물질이 그러하듯 DNA도 주변 환경에 의해 변화된다. 이런 변화의 대표적인 사례가 돌연변이다. 돌연변이는 DNA에 저장된 정보가 변하는 것이다.

DNA는 네 개의 염기들 조합으로 이루어져 있다. DNA를 구성하는 네 개의 염기는 아데닌(A), 시토신(C), 구아닌(G), 티민(T)이다. 네 개의 조합으로 많은 정보를 생체 내에 저장할 수 있다. DNA는 세포가 복제될 때마다 두 배로 늘어난다. 이런 복제 과정에서 가끔씩 잘못된 염기를 끼워 넣는 실수를 하기도 한다. 이런 실수가 제대로 고쳐지지 않으면 잘못된 정보가 DNA에 남게 되면서 돌연변이로 이어지게 되는 것이다.

세포는 끊임없이 대사활동을 하고 있기 때문에 지속적으로 대사 부산물들이 만들어진다. 세포 내 여러 작용들로 없어지기는 하지만 간혹 남아 있는 부산물이 DNA를 공격하는 경우가 있다. 환경적 요인에 의해 DNA가 공격당하는 경우도 있다. 대표적인 경우가 자외선이며 최근 침대에서 검출됐다고 문제가 된 방사선도 DNA 구조를 변화시킨다. 여러 요인으로 공격당한 DNA를 제대로 복구하지 못해도 결과적으로 돌연변이가 생기게 된다.

다행히 생명체는 DNA에 생긴 여러 손상을 수리할 수 있는 메커니즘을 갖고 있다. DNA 손상 복구 기작들은 염기의 변형, DNA의 구조 변형 등 생체를 위협하는 여러 문제들을 효과적으로 인식하고 고치는 기능을 수행한다. 2015년에는 DNA 손상 복구 기작을 처음 발견한 과학자 세 명에게 노벨 화학상이 주어졌다. 결국 DNA도 전자회로에 있는 정보처럼 그 정보가 바뀔 수 있고 다시 복원하거나 변화된 상태로 남아 있을 수도 있는 것이다.

그렇다면 DNA를 정보 저장에 사용할 수는 없을까.

DNA 염기서열을 컴퓨터에서 사용하는 이진법 정보 저장과 비슷한 형태로 이용해 정보를 저장하려는 시도가 많이 진행되고 있다. 이진법 저장 방식과 달리 DNA는 4진법을 사용할 수 있어 더 다양한 정보를 저장할 수 있다. DNA에 정보를 저장하는 경우 인터넷 백과사전이라고 하는 위키피디아의 모든 정보를 주사위만 한 크기에 저장할 수 있다는 연구결과도 있었다.

이런 일련의 연구들은 DNA를 차세대 정보저장 방식으로 사용할 가능성을 열었지만 아직까지는 정보를 쓰거나 수정하기 어렵다는 단점을 갖고 있다. 최근 분자생물학과 의학 분야에서 혁명적으로 사용되는 유전자 가위는 DNA에 있는 정보 일부를 삭제하거나 바꾸는 일을 가능하게 해 주었다. 아직까지는 우리가 컴퓨터에 정보를 저장하듯 빠르고 효과적으로 그 일을 수행할 수는 없지만 어느 정도 첨삭이 가능해진 것이다.

생명체가 DNA 복제에 사용하는 효소와 DNA 손상 복구에 사용하는 효소들을 더 효과적으로 이용할 수 있다면 더 많은 양의 정보를 효과적으로 쓰고 수정하는 새로운 바이오 컴퓨터를 만들어 낼지도 모른다. 이런 새로운 컴퓨터가 만들어지면 생명체와 같은 정보체계를 가진 컴퓨터가 만들어질 것이다. 또 이 정보체계를 인공지능(AI)에 탑재한다면 인간이 새로운 생명체를 창조하게 될지도 모른다. 그렇게 된다면 새로운 발전이 시작되겠지만 한편으로는 많은 사회적 문제가 대두되는 두려운 세상이 올지도 모르겠다.
2018-06-05 29면
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