복제양 돌리를 탄생시킨 과학자 이안 윌머트

영국의 과학자이자 발생학자 이안 윌머트는 복제양 돌리를 탄생시킨 연구팀의 리더였습니다. 복제양 돌리는 어떻게 탄생하게 된 걸까요?

 

 

 

 

복제란 무엇일까요?

복제란 말은 생물학에서뿐만 아니라 일상생활에서도 많이 쓰이고 있습니다. 예를 들어 '불법 비디오테이프 복제', '불법 시디 복제' 등이 있습니다. 여기서 복제란 본디의 것과 똑같은 것을 만들어 내는 것을 말합니다. 비디오 테이브나 시디 같은 물건은 복제하기가 쉽습니다. 원본비디오테이프나 시디를 기계 장치에 넣고, 새 비디오테이프와 시디에 원래 정보를 그대로 담는 것입니다.

 

생물학에서 사용되는 복제의 뜻도 이와 비슷합니다. 생물학에서 복제는 살아 있는 생물의 정보를 그대로 옮겨 새로운 생명체를 만드는 것을 의미합니다. 우리는 이렇게 복제된 생물을 영어로 'clone'이라고 쓰고, 클론이라고 부릅니다.

클론을 만드는 것은 무생물을 복제하는 것과는 비교도 안 될 정도로 어렵습니다. 복제에서 가장 중요한 것은 원래의 정보를 그대로 옮겨야 한다는 점입니다. 

생물은 어떻게 복제를 하는 것일까요? 생물의 몸은 세포로 구성되어 있습니다. 생물을 복제한다는 것은 세포를 만들어 내야 한다는 의미입니다. 생물의 모든 정보는 바로 세포 안에 있습니다. 그 부분을 핵이라고 하고 핵 안을 들여다보면 염색체가 들어 있습니다. 염색체는 막대기 모양을 하고 있는데 생물의 종류마다 수와 모양이 다르고, 사람의 경우 46개의 염색체를 가지고 있습니다. 

염색체 안에는 유전자가 들어 있고, 이 유전자가 실제로 우리 몸의 모든 정보를 가지고 있습니다.

 

어떤 생물의 클론을 만들기 위해서는 그 생물이 가진 유전자를 모두 복제해야 하는데, 일일이 유전자를 새로 만들 수는 없을 것입니다. 그래서 과학자들이 생각한 것이 유전정보가 담긴 핵을 이용하는 것입니다. 이론적으로 그 생물의 세포에서 유전정보가 담긴 핵을 빼내어 새로운 생물을 만들면 클론이 될 수 있습니다. 물론 말처럼 쉬운 작은 아니지만 많은 과학자들은 복제를 연했지만 성공하기는 쉽지 않았습니다.

 

 

 

복제양 돌리의 탄생은 어떻게 이루어지게 되었을까요?

돌리는 1996년 7월에 윌머트가 일하고 있는 스코틀랜드 로슬린 연구소에서 태어났습니다. 어디에서나 볼 수 있는 흔한 양인데 왜 돌리가 전 세계적으로 유명해진 이유는 그것은 돌리가 암컷과 수컷 사이의 교배에서 태어난 양이 아닌 다 자란 양의 체세포를 이용해 태어난 복제 양이기 때문입니다. 

여러 과학자들이 복제 동물을 만들기 위해 노력했지만, 분열하고 있는 수정란에서 떼어낸 핵을 이용해 복제에 성공했을 뿐 다 자란 동물을 복제하는 것은 성공하지 못했습니다. 그 이유는 무엇일까요? 그것은 수정란에서 떼어낸 핵 속에 들어 있는 유전정보는 아직 자기가 할 일이 결정되지 않았기 때문에 몸의 어떤 부분으로도 발달할 수 있는 상태이지만, 다 자란 동물의 체세포 핵 속에 들어 있는 유전 정보는 이미 자기가 할 일이 결정되어 있기 때문입니다.

 

예를 들어 심장 세포에서 떼어낸 핵 속에는 심장에 관련된 유전 정보들만 활동하고 다른 유전정보들은 활동하지 않기 때문에 심장 세포의 핵을 이용해 복제를 하더라도 새로운 복제 동물이 만들어 지지 않습니다.

따라서 다 자란 동물을 복제하기 위해서는 체세포 핵에 들어 있는 유전정보들을 맨 처음 상채로 되돌려 몸의 모든 부분을 만들 수 있는 상채로 만드는 방법을 찾아야 했습니다. 윌머트가 돌리를 만들 수 있었던 것은 바로 이 문제를 해결하는 방법을 알아냈기 때문입니다. 그럼 복제 양 돌리를 만드는 과정을 살펴보겠습니다.

 

 

1. 복제할 양의 체세포 빼내기

먼저 양의 체세포를 뽑어내야 합니다. 건강하고 다 자란 양을 한 마리 골라 체세포를 뽑아냅니다. 어떤 세포를 뽑아도 상관없지만 사용해서는 안 되는 세포가 세 종류가 있습니다. 바로 정자와 난자입니다. 그 이유는 정자와 난자는 생식세포이기 때문에 유전자가 체세포의 절반만 들어 있기 때문입니다. 또 다른 세포는 적혈구입니다. 적혈구는 체세포이지만, 핵이 없기 때문에 사용할 수 없습니다. 그래서 양의 젖샘 세포를 떼어냈습니다. 이제 문제는 핵 속에 들어 있는 유전정보들을 맨 처음 상태로 되돌려야 합니다.

 

이 문제를 해결하기 위해 고민하다가 세포의 한살이 과정을 생각해 냈습니다. 우리의 몸이 자라기 위해 세포가 분열한다는 것을 알고 있겠지만 세포는 무한정 커질 수 없고, 어느 정도 자라면 둘로 나뉘는데, 세포분열이 아무 때나 일어나는 것은 아닙니다. 일단 세포의 크기가 어느 정도 자라야 하고, 충분한 영양분이 있을 때여야만 합니다. 양분이 없으면 세포분열은 일어나지 않고 세포들은 쉬는 상태가 됩니다.

 

그런데 중요한 것은 세포들이 쉬고 있을 때 핵 속에 들어 있는 유전정보들은 아주 활동적인 상태가 됩니다. 이때의 유전 정보들은 우리 몸을 이루는 모든 것을 만들 수 있습니다. 그렇다면 떼어낸 젖샘 세포를 어떻게 해야 할까요? 바로 세포에 양분을 주지 않으면 됩니다. 떼어낸 세포는 그냥 두면 죽어버립니다. 죽지 않도록 실험실에서 특수한 액체 속에 집어넣어야 하는데 이때 양분을 넣지 않으면 세포는 더 이상 분열하지 않고 쉬게 되고, 반대로 핵 속의 유전정보는 무엇이든 만들 수 있는 상태가 되는 것입니다. 이렇게 큰 문제가 해결되었습니다.

 

 

2. 양의 난자 빼내기

이제는 체세포의 핵을 넣을 난자가 필요합니다. 난자를 얻는 데에는 한 가지 문제가 있습니다. 난자는 한 번에 한 개씩 나오기 때문에 많은 양을 얻을 수 없다는 것입니다. 이 문제를 해결하기 위해서 양에게 난자가 빨리 나오게 하는 호르몬 주사를 놓은 다음 양의 몸속에서 난소를 꺼내는 수술을 합니다.

 

다음에는 난자 속에 들어 있는 핵을 빼야 하는데 양의 난자는 매우 작기 때문에 그 속에 들어 있는 핵만 빼내는 것은 더욱 어렵습니다. 현미경을 통해 난자를 들여다보면 아주 작은 유리 막대로 핵을 빼냅니다.

 

 

3. 체세포 핵과 난자를 결합하기

이제는 체세포 핵과 핵을 빼낸 난자를 결합시킬 차례입니다. 이 과정 역시 아주 조심스러운 손길이 필요합니다. 유리 막대로 난자가 움직이지 못하게 고정시킨 다음에 체세포의 핵을 난자 속으로 넣어 줍니다. 이때 난자 속에 핵을 넣어 주기만 해서는 둘이 잘 결합하지 못합니다. 그래서 난자에 전기 충격을 주어 핵과 난자가 잘 붙을 수 있도록 해 줍니다.

 

 

4. 수정란을 대리모의 자궁에 넣어 주기

이제 만들어진 수정란을 잘 키울 일만 남았습니다. 알다시피 수정란을 암컷 양의 자궁에 넣어 주어야 합니다. 이 양을 대리모라고 합니다. 수정란을 대리모 양의 자궁에 넣어 주면 수정란은 자궁에 붙어 자라게 되고 몇 달 후 복제 양 돌리가 태어나게 됩니다.

 

방법은 쉬워 보일 수 있지만 돌리를 만들기 위해 사용 된 복제 수정란은 약 277개이지만 새끼 양으로 태어난 것은 돌리 한 마리뿐입니다.