과학자 제임스 왓슨이 발견한 DNA란?

미국의 분자생물학자 제임스 왓슨은 DNA 이중구조 나선을 발견했습니다. 어떤 발견이었는지 알아봅시다.

 

 

 

 

DNA는 무슨 일을 하는 걸까요?

우리 몸은 약 60조 개의 세포로 구성되어 있습니다. 우리 몸은 60조 개의 세포라는 벽돌이 쌓여 이루어진 셈입니다. 하지만 세포는 그냥 벽돌이 아닙니다. 그 벽돌 하나하나가 공장처럼 이루어져 60조 개의 공장이 있는 것과 같습니다. 그 공장들은 각자 맡은 일은 열심히, 쉬지 않고 하고 있습니다.

 

 

DNA는 세포가 하는 일을 조절한다?

DNA는 세포에게 일을 하게 하고, 세포가 하는 일을 조절합니다. 세포는 세포질과 핵으로 이루어져 있습니다. 각 세포의 중심에는 핵이 있는데 핵 안에 DNA가 자리 잡고 있습니다. 그리고 각 세포 안에서 일어나는 일은 DNA의 지시에 따라 진행하게 됩니다.

DNA가 하는 일은 뇌의 지시를 받기도 합니다. 그런데 뇌도 세포로 되어 있으며 뇌의 세포도 그 안에 있는 DNA의 조절에 따라 일을 하니 결국 우리 몸에서 일어나는 일을 지휘하는 것은 DNA라고 할 수 있습니다.

 

만일 우리 몸의 모든 세포들에서 DNA를 꺼낸다면 세포는 더 이상 일을 할 수 없게 되고, 몸도 더 이상 살아 있을 수 없게 됩니다. 그렇다면 세포 없이 DNA만 스스로 일을 할 수 있을까요? 물론 그럴 수 없습니다. DNA는 살아 있는 것은 아닙니다. 세포 안에 DNA가 있을 때 DNA가 일을 할 수 있고, 또한 세포도 DNA에 의해 일을 할 수 있는 것입니다. 서로 DNA와 세포의 조건에 따라 영향을 받아 협력하여 세포 활동을 해 나가는 것입니다. 세포가 일을 하게 하고 또한 그 일을 지휘하는 것, 이것이 바로 DNA의 중요한 기능 중 하나입니다.

 

 

DNA와 유전자는 어떻게 다를까요?

유전을 공부 할 때 형질이라는 말을 자주 접하게 됩니다. 형질이란 무슨 뜻일까요? 형질은 몸의 생김새라고 할 수 있습니다. 머리카락이 곱슬이고, 키가 크고, 피부가 검다 등 이 모든 것이 형질이라고 할 수 있습니다. 뿐만 아니라 혈액형이 A형이냐, B형이냐 하는 것도 형질입니다. 그러니 눈에 보이는 것뿐 아니라 보이지 않는 특징도 형질입니다. 이러한 형질은 유전자가 결정합니다. 그렇다면 DNA와 유전자는 어떻게 다를까요? DNA는 아주 기다란 끈 모양입니다. 그리고 DNA에는 A, G, C, T로 구성되는 암호문 같은 것이 일렬로 입력되어 있습니다. 그 암호문 모두가 유전자로 작용하는 것이 아니고 그중에 일부만 의미 있는 정보, 즉 유전자로 작용합니다.

 

"DNA가 모두 유전자는 아니다. 그중에 의미 있는 암호문이 유전자이다."

 

그러나 겉으로 보기에는 유전자와 유전자가 아닌 부분을 구분할 수 없습니다. 똑같이 A, G, C, T라는 염기로 되어 있기 때문입니다. 사람의 경우 DNA의 암호문 가운데 유전자로 작용하는 것은 2%라고 합니다. 나머지 부분은 '정크'라고 하는데 허섭스레기라는 의미입니다. 어째서 DNA 암호문이 모두 유전자로 작용하지 않고 일부만 유전자로 작용할까요? DNA는 왜 불필요한 암호문을 가지고 있는 것일까요? 사람의 DNA에는 약 3만 5000개의 유전자가 있습니다. 이 유전자가 무엇이냐에 따라 사람의 모양이 결정됩니다. 쌍둥이는 유전자가 같기 때문에 형질이 닮았습니다. 더 정확히는 DNA가 같기 때문입니다. DNA가 같으니 그것에 포함되는 유전자도 같습니다.

 

쌍둥이는 어떻게 해서 생길까요? 수정란이 분열하여 2개의 세포로 되었을 때 이것이 서로 떨어져서 각각의 사람으로 자라는 것입니다. 그런데 세포가 분열하기 전에 DNA를 복사한 다음에 나눠 갖습니다. 그래서 2개의 세포는 DNA가 똑같습니다. 수정란이 분열하여 생긴 2개의 세포가 서로 떨어져서 각각 한 사람이 되는 쌍둥이를 일란성 쌍둥이라고 하고, 이들의 유전자는 똑같습니다.

 

옆에 있는 사람과 나는 다르게 생겼습니다. 유전자가 다르기 때문입니다. 자신이 일란성 쌍둥이 중 한 사람이 아니라면 세상에는 자기와 똑같은 사람은 없습니다. 남과 다를 뿐 우리 모두 세상에서 유일한 존재입니다. 

 

 

게놈(Genome)이란 무엇일까?

게놈이라는 말을 들어본 사람도 있을 것입니다. 좀 어려운 말이지만 우리 말로는 유전체라고 번역되기도 합니다. 세포에는 23쌍의 염색체가 짝을 이뤄 들어 있습니다. 그리고 각 쌍의 염색체에는 같은 형질에 관여하는 유전자가 서로 짝을 이루고 있습니다. 결국 사람의 세포에는 2세트의 염색체가 있으니 모든 유전자는 2세트가 있는 것입니다. 이중에서 한 세트의 염색체가 갖는 DNA를 모두 합한 것을 게놈이라고 합니다. 다시 말하면 세포는 2개의 게놈을 갖고 있는 것입니다. 정자에는 보통 세포의 DNA의 절반이 들어 있습니다. 그렇다면 정자에는 한 개의 게놈이 있는 겁니다. 정자나 난자에는 한 개의 게놈이 있고 수정란에는 2개의 게놈이 있습니다.

 

 

사람과 동물의 유전자는 얼마나 다를까?

사람의 유전자는 다른 생물보다 많을 것 같지만 그렇지 않습니다. 복어의 일종인 자주복의 유전자 수는 약 3만 2,000~4만 개 정도로 사람과 비슷합니다. 예쁜 꼬마 선충이라는 벌레는 땅속에 사는데, 세포 수가 1000여 개 정도로 1mm도 되지 않는 작은 벌레랍니다. 유전 연구에 널리 이용되는 아주 유명한 벌레입니다. 이 벌레의 유전자 수는 2만 개나 됩니다. 꼬마 선충의 크기를 생각할 때 아주 놀라운 유전자 수입니다. 유전 연구에 널리 이용되는 또 다른 동물인 초파리의 유전자는 1만 4000개이고, 효모는 6000개입니다. 사람의 복잡성과 우수성, 행동을 생각할 때 유전자 수가 하등한 생물과 별 차이가 없다는 것은 쉽게 이해가 가지 않을 수도 있지만 신기한 일입니다.

사람은 유전자를 활용할 수 있는 능력이 뛰어나 유전자를 언제 사용해야 하는지 조절하는 장치가 우수하고, 뇌와 같은 우수한 기관을 만들 수 있으므로 더 우수한 행동을 할 수 있는 것입니다. 또 사람은 자손을 교육할 능력이 있어서 유전자 이상의 능력을 발휘 할 수 있습니다.