▲ 김우재 포스텍 분자생명과학부 박사후 연구원

미르(miR) 이야기 감히 말하고 싶다. 현존하는 생물학자들 중 단 한 명의 이름만을 기억해야 한다면 난 주저 없이 시드니 브레너(Sydney Brenner)를 거명할 것이라고.

1927년 남아프리카에서 태어난 브레너는 의대에 진학한 후 의사로서는 형편없는 자신을 발견하고 진로를 과학으로 전향했다. 보통 생물학의 혁신적인 변화들은 한 사람의 힘에 의해 이루어지기 힘들다. 그런데 이 과학자는 혼자의 힘으로 몇 가지 놀라운 일들을 이루어냈다(뉴턴이나 아인슈타인과 같은 의미에서의 혼자가 아니라 항상 새로운 도전을 즐기고 그 도전을 혁신으로 이끄는 데 주도적인 역할을 했다는 의미에서 그렇다는 뜻이다).

세상에서 가장 재미있는 과학자

시드니 브레너를 따라다니는 몇 가지 수식어가 있다. 2000년 미국판 노벨상이라 불리는 라스커상(Lasker Awards)의 기초의학 부분이 브레너에게 수여된 적이 있다. 수상자 소개에서 시드니 브레너는 (매우 영광스럽게도) “지금까지 존재했던 과학자들 중 가장 재미있는” 과학자라는 칭호를 받았다.

실제로 그는 언어유희를 즐기며 진지하기만 한 대화분위기를 매우 싫어한다고 알려져 있다. 지나치게 진지한 의사들에 대해 거드름만 피우는 사람들이라고 혹평할 정도로 그는 자유분방하고 여전히 정신적인 젊음을 유지하고 있다.

그를 따라다녔던 또 하나의 별명은 “노벨상을 받지 못한 이 시대 최고의 과학자”였다. 이 별명은 2002년 노벨상을 받으면서 사라지긴 했지만 브레너 스스로가 이야기하듯이 노벨상은 그에게 그다지 큰 의미가 없는 상이었다. 그는 여전히 이곳 저곳에서 노벨상의 권위에 대해 풍자와 해학으로 비판하곤 한다.

브레너를 둘러싼 일화는 너무나 많고 재미있어서 지면이 모자랄 정도다. 약간의 생물학적 지식만 있다면 독자들 모두는 브레너의 유머로 포장된 통찰력에 압도될 것이라 확신한다. 글의 말미에 브레너가 생각하는 생물학에 대한 통찰들을 소개하기로 하고 우선 우리의 원래 주제로 돌아가도록 하자.

브레너가 스스로 이야기했듯이 2002년 노벨상 수상자는 그를 포함한 3명이 아니라 4명이어야 했다. 4번째 수상자는 사람이 아니라 벌레였다. 생물학의 많은 부분을 송두리째 바꾸어버린 이 벌레를 우리는 “예쁜꼬마선충(학명: Caenorhabditis elegans)”이라 부른다.

벌레로 신경생물학의 시대를 열다

▲ 신경생물학을 개척한 시드니 브레너(왼쪽)

1963년 박테리오파지 연구로 많은 업적을 내고 있던 시드니는 뜬금없이 크릭의 스승이기도 한 막스 페루츠(Max Perutz)에게 한 통의 편지를 보낸다. 분자생물학이 풀고자 했던 고전적인 문제들은 이제 거의 풀린 것 같으니 이제 발생과 신경계에 대한 연구로 분자생물학의 확장이 필요하다는 내용이었다.

브레너가 보기엔 유전자의 정보가 단백질로 이동한다는 것은 명백히 밝혀진 것 같았고, 나머지 문제들은 자신이 아니 다른 과학자들에 의해 더 잘 풀릴 것 같아 보였다고 한다. 생물학을 시작하면서 지금까지 브레너에게 가장 중요한 화두는 “어떻게 유전자들이 이토록 복잡한 구조를 창출해낼 수 있는가”라는 문제였다. 그리고 1963년 당시 밝혀진 과학적 사실들은 지금이 그 문제에 도전할 수 있는 시기라는 것을 말하고 있었다. 예쁜꼬마선충은 그러한 배경 속에서 선택됐다.

내가 감히 브레너를 기억하고 싶은 단 한 명의 생물학자라 부른 이유는 그가 단순히 엄청난 연구들을 이루어냈기 때문만은 아니다. 그는 그러한 연구들보다 더 뛰어난 통찰과 철학을 지닌 과학자다. 그는 생물학의 본질을 정확히 꿰뚫고 있다. 생물학은 생명의 복잡성에 놀라 아연실색하자는 학문이 아니라 그 복잡성을 “정복”하고자 하는 욕구다. 분명 생물학적 방법론은 그러한 복잡성을 단순화시킬 수 있는 좋은 방법론적 도구들을 가지고 있고 이를 어떻게 이용하느냐에 따라 불가능하게만 보이던 자연의 신비들이 풀릴 수 있다는 것이다.

신경계처럼 복잡한 구조를 이루는 유전자들의 기능을 정복하기 위해서는 인간처럼 복잡한 두뇌를 가진 생물은 부적합했다. 많은 사람들이 초파리를 연구하고 있었지만 초파리만 해도 10만개가 넘는 뉴런을 가진 생물이다. 이미 많은 유전학적 연구들이 잘 정립돼 있던 초파리를 브레너가 내팽개친 것은 그것이 당시로서는 신경계를 연구하기에 “지나치게 복잡”했기 때문이라는 단순한 이유에서였다.

우리는 이제서야 겨우 “뇌과학의 시대”를 이야기하고 있지만 브레너는 이미 1960년대에 신경계 연구에 착수했다. 선충은 체세포 수가 959개로 알려져 있다. 이중 300여 개(정확히 302개)의 세포가 뉴런이다. 브레너에게 이 정도의 숫자라면 정복이 가능해 보였을 것이다.

1967년 MRC에서 분자생물학의 미래에 대한 강연을 통해 선충 연구가 소개되기 시작한다. 당시 대부분의 생물학자들은 박테리아를 연구하거나 초파리를 연구하면서 막 베일을 벗기 시작하던 유전자들을 클로닝하는데 정신이 팔려 있던 시기였다. 그리고 1974년 “The genetics of Caenorhabditis elegans” 라는 논문이 발표된다. 유전학의 기념비적인 논문으로 알려진 이 논문의 발표 이후 발생학과 신경생물학에서 유전자의 기능을 위한 연구가 촉발되기 시작한다.

만약 브레너에 의해 선충 연구가 시작되지 않았더라면, 그리고 아무도 알아주지 않았던 십여 년의 세월 동안 한 종의 다세포 생물을 무지막지하게 파고들어간 미친 과학자의 열정이 없었더라면 현재 우리가 알고 있는 RNA의 시대는 없었을지도 모른다. 그리고 그의 연구가 현재의 생물학에 대해 이야기하고 있는 함의는 너무나 거대하고 뚜렷하다.

카지노 펀드

한 때 브레너는 미국에서 “카지노 펀드(The Casino Fund)”라는 제목의 연설을 한 적이 있다. 이러한 연설의 배경에는 생물학이 산업화 돼가면서 혁신적인 연구가 사라지는 현실에 대한 우려가 들어 있다. 연구비는 지원서가 얼마나 합당한 생물학적 의문을 제기하고 있느냐가 아니라 그 지원서로 인해 얼마나 많은 산업적 이익이 창출되느냐로 귀결되고 있다.

과학이 국가에 이익이 되는 연구를 해야 하는 것은 맞다. 하지만 어떻게 과학이 국가적 이익을 창출할 수 있는가에 대해서는 많은 이들이 무지한 것 같다. 그저 그런 논문들을 양산하는 양적인 발전만으로는 혁신적인 질적 발전에 이를 수 없다. 생물학에 질적 혁신을 가져온 많은 연구들은 산업적 이익과는 무관하게 연구돼온 경우가 허다하다.

브레너는 연구비를 지원하는 국가와 기업이 1%씩의 돈을 각출해서 카지노 펀드를 만들어야 한다고 주장한다. 이렇게 모아진 카지노 펀드는 브레너처럼 과학적 발전의 본질을 잘 아는 과학자에게 맡기고 그냥 잊어버리자는 것이다. 그 돈이 어떻게 쓰이는지, 그 돈을 지원받은 연구팀들이 어떤 연구를 했는지는 잊어버리고 나머지 99%의 돈에만 집중하자는 것이다. 왜냐하면 혁신적인 연구는 도박과 같은 것인데 현재의 과학연구에 대한 지원은 이러한 도박적인 연구를 지원하지 못하는 시스템이기 때문이다.

브레너가 이처럼 좋은 아이디어를 내놓았지만 여전히 누구도 카지노 펀드를 운영하려 하지 않는다. 현실이 그렇다면 과학적 물음에 돈을 주는 것이 아니라 산업적 이익에 돈을 주는 현재의 시스템은 더 이상 혁신적인 연구들을 창출할 수 없을 것이다. 내 이야기가 믿기지 않는다면 브레너가 현재 고문으로 활동중인 싱가폴의 예를 들어보기로 하자.

인구 500만의 작은 도시국가 싱가폴은 현재 생명과학 연구의 메카로 자리잡았다. 국가가 전력투구를 하니 과학이 발전하는 것이라고 말할 수 있을지도 모른다. 하지만 우리가 배워야만 하는 교훈들이 널려 있다. 흔히 많은 뉴스들이 싱가폴의 “생물공학”에만 초점을 맞추고 있지만 사실은 그렇지 않다. 싱가폴이 생물학자들에게 각광을 받고 있는 이유는 전체적인 의생명과학 연구를 위한 인프라가 갖추어져 있기 때문이다. 그리고 이러한 국가적 기반사업의 투자는 싱가폴 정부의 열린 자세에 의해 제대로 된 길을 걸어온 결과이다.

브레너는 현재 싱가폴 정부의 공식 고문으로 활동 중이다. 1984년 브레너가 생물공학에 대한 자문을 위해 싱가폴을 방문했을 때 정부관료들이 생물학을 빠르게 산업화하기 위해서 어떻게 해야 하느냐는 질문을 던졌다고 한다. 직설적이고 솔직한 우리의 시드니 브레너 경께서는 이렇게 대답했다. “여러분은 시간을 낭비하고 있습니다. 우선 과학부터 제대로 만드세요”.

돈을 벌고 싶다는 질문에 과학부터 제대로 하라는 이 노과학자의 대답을 싱가폴 정부는 받아들였다. 그들은 많은 돈을 들여 세포분자생물학 연구소를 설립했고 현재 뛰어난 박사들을 배출해내는 세계적인 연구소로 자리잡았다.

혁신이란 룰을 무시하는 것이다

흔히 창의성이 과학에서 가장 중요하다는 말을 하곤 한다. 맞는 말이다. 이 나라에도 창의성 교육을 하겠다는 이들이 넘쳐난다. 물론 과학사에서 중요한 역사적 사건들의 많은 부분이 창의적인 과학자들에 의해 창의적으로 수행된 일련의 연구들이다.

하지만 시드니 브레너는 말한다. 창의성은 교육할 수 있는 게 아니라고. 이는 어떤 사람에게 농담하는 법을 가르칠 수는 있어도 “농담의 발명”과 같은 공식화된 수업을 만들 수 없는 것과 같다. 실상 천재란 정형화된 틀 속에서 탄생할 수 없는 것이다.

제도화된 좋은 교육 시스템을 가지고 있더라도 그것은 많은 평균적인 인재만을 양산해 내는 것이지 창의적인 천재를 양산하는 것은 아니다. 오히려 벽을 없애고 예외를 인정하는 시스템을 구축하는 것이 창의적인 과학 연구의 핵심이다. 괴짜가 대학 밖으로 쫓겨날 수 밖에 없는 시스템에서는 천재가 나올 수 없다. 그런 시스템에서는 브레너와 같은 천재가 생물학에 획을 그을만한 일들을 할 여유가 없기 때문이다.

크릭은 자신의 지도교수인 페루츠가 틀렸다는 것을 증명하기 위해 박사학위 과정을 보냈다. 크릭과 같은 천재가 등장할 수 있었던 것은 그럼에도 불구하고 크릭의 의견을 경청하고 그를 제자가 아닌 동료 과학자로 여긴 페루츠가 있었기 때문이다. 아마 크릭과 같은 대학원생이 현재의 대한민국이나 미국에서 졸업을 하고자 한다면 어떻게 될까? 자신의 지도교수가 틀렸다고 떠벌리고 다니는 이런 망나니 대학원생의 운명은 불 보듯 뻔하다. 그는 대학에서 쫓겨나 외로이 과학의 꿈을 접고 평범한 회사원이 돼 있을 것이다.

과학이란 제도와 인프라만으로 이루어지는 것이 아니다. 과학은 그 자체가 하나의 문화이기 때문이다. 크릭을 살려준 페루츠의 말처럼 “과학연구실엔 어떠한 위계도 존재해선 안”될지도 모른다. 아마도 그것이 나날이 양적으로 팽창하고 있는 대한민국의 생물학이 질적인 혁신을 이루기 위해 마지막으로 필요한 문화적 요소일런지도 모르겠다.

시드니 브레너라는 인물의 매력에 휩쓸려 이야기가 잠시 밖으로 흘렀다. 하지만 가치 있는 이야기였음은 분명하다. 이제 우리가 왜 선충 이야기를 했었는지, 그리고 왜 선충이 RNA의 연구에서 중요했었는지에 관한 조금은 전문적인 이야기를 시작하도록 하자.