초파리를 통해 과학과 사회를 바라보다

[2019 우수과학도서] 플라이 룸

플라이 룸 ⓒ 김영사

썩어가는 음식 냄새가 나면 어김없이 나타나는 초파리는, 보통 사람들에게는 해충 취급을 받지만 생물 학자에게는 그 학명의 뜻(이슬을 사랑하는 동물)처럼 아름다운 존재다. 유전학의 대표적인 모델생물일 뿐 아니라 진화생물학과 분자생물학의 중계자 역할을 해오며 두 생물학의 전통을 모두 잉태하고 숙성시켜 다양한 생물학의 시대를 열었기 때문이다.

초파리의 이런 매력에 빠져 전 세계적인 기초과학의 위기 속에서도 꿋꿋하게 초파리 유전학자의 길을 걷는 과학자가 있다. 자신의 조그만 실험실부터 세계 최고의 연구소까지 경험한 김우재 박사는 이 책에서 자신이 하고 있는 연구와 그 학문의 역사를 소개하고, 과학과 사회의 공명에 대한 고민을 털어놓는다.

기초과학의 위기를 살아가는 과학자

책은 크게 3장으로 구성되어 있다. 1장 ‘사회: 기초과학의 지표, 초파리’에서는 초파리 유전학을 신경과학의 최전선에 올려놓은 일련의 사건들을 살펴본다. 미국의 한 부자가 남긴 돈이 흘러들어가 초파리 유전학자들에겐 천국이 된 미국의 자넬리아 연구소에서 초파리 유전학은 새로운 전성기를 맞았다.

하지만 그 역사를 면밀히 관찰해보면, 이런 해피엔딩이 지속가능하고 다른 국가에도 적용 가능한 모델인지 고민하게 된다. 초파리 유전학은 무섭도록 빠르게 전진 중이다.

하지만 역설적으로, 전성기를 누리고 있는 초파리 유전학은 기초과학의 운명에 의문을 던진다. 기초과학을 왜 지원해야 할까? 기초과학은 어떤 방식으로 지속가능성을 획득할 수 있을까? 초파리 유전학은 이 질문들에 답을 보여줄 수 있을지 모른다.

교미 시간에 숨어 있는 생체시계의 비밀

2장 ‘과학: 초파리, 시간의 유전학’에서는 저자의 연구인 초파리의 교미 시간 연구를 중심으로 초파리 행동유전학의 ‘현재’를 살펴본다.

초파리는 신경회로와 행동을 연구하는 분야에서 가장 효과적인 모델생물이다. 공격성의 신경생물학적 원리는 무엇인가? 감정은 어떻게 조절되고, 기억은 어떤 방식으로 저장되는가? 이런 질문들이 초파리 행동유전학을 통해 풀리고 있다.

그리고 ‘시간지각’, 즉 심리학과 인지과학의 뜨거운 화두인 ‘동물이 시간을 인지하고 추정하는 능력’의 비밀 또한 초파리 연구를 통해 풀릴지 모른다. 초파리의 교미 시간은 20여 분인데 경쟁자의 존재는 교미 시간을 약 5분 길게 만들고, 교미 경험은 교미 시간을 5분 짧게 만든다. 5분, 초파리의 뇌는 이 5분을 어떻게 계산하는가. 사소해 보이는 이 연구는 인간의 뇌는 도대체 어떻게 짧은 시간을 인지하고 계산하는가 하는 물음을 푸는 데 단초가 될지 모른다.

초파리 유전학을 중심으로 펼쳐졌던 진화생물학과 분자생물학의 흥미로운 역사

3장 ‘역사: 초파리, 생물학의 두 날개’는 두 생물학, 진화생물학과 분자생물학의 긴장관계와 상호작용의 역사에 대한 이야기이다. 초파리라는 유전학의 모델생물은 이 두 생물학의 중계자 역할을 해왔으며, 특히 유전학이라는 학문을 중심으로 두 생물학 전통을 모두 잉태하고 숙성시켜 다양한 생물학의 시대를 열었다. 두 생물학을 지탱하는 연구 프로그램과 지침서, 문화와 스타일은 모두 다르다. 하지만 그 둘은 마치 이중나선의 양 가닥처럼 상호보완적이다.

두 생물학은 같은 질문에 대한 각각 다른 원인, 즉 궁극인(Ultimate causation)과 근접인(Proximate causation)을 탐구하는 학문이기 때문이다.

예를 들어 ‘초파리는 왜 빛을 향해 날아갈까?’라는 질문에 ‘빛을 향해 날아가는 형질이 초파리의 생존에 유리하게 작용했을 것’이라는 답은 궁극인적/진화론적 형태다.

반면 ‘초파리의 눈에 존재하는 빛 수용체로부터 뇌에 전해진 신경자극이 초파리가 빛을 향해 날아가게 만든다’라는 답은 근접인적/생리학적 형태다.

생리학/분자생물학의 역사와 철학적 배경, 진화생물학과의 관계를 아는 일은 생물학의 균형을 찾는 일이기도 하다.

초파리를 통해 기초과학의 ‘미래’와 초파리 유전학의 ‘현재’, 우리가 몰랐던 생물학의 ‘역사’를 살펴보는 이 책은 ‘초파리’를, ‘과학’을, ‘과학과 사회’를 보다 넓고 깊은 눈으로 보게 해줄 것이다.

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