9월 11일에 방송되는 EBS1 ‘취미는 과학’ 100화에서는 유전학의 역사를 바꾼 모델 생물 초파리가 인류에게 남긴 과학적 유산이 공개된다.
돌연변이로 풀어낸 유전의 비밀
MC 데프콘은 성균관대 생명과학과 이대한 교수, 광운대 화학과 장홍제 교수, 과학 커뮤니케이터 항성과 함께 서울대학교 생명과학부 심지원 교수를 만난다. 작은 초파리가 왜 오랫동안 생명과학의 연구 대상으로 쓰였는지 따라가며, 눈에 잘 띄지 않는 생물이 유전학의 흐름을 어떻게 바꿨는지 살펴본다.
“어떻게 이 작은 초파리로 유전자의 비밀을 풀 수 있는 거예요?”라는 데프콘의 질문에 이대한 교수는 초파리 연구의 핵심으로 ‘돌연변이’를 꺼낸다. 세대가 짧고 많은 자손을 낳는 초파리는 여러 세대에 걸친 유전 현상을 관찰하기에 유리하며, 눈 색깔이나 날개 모양처럼 겉으로 드러나는 변화를 추적하면 형질이 어떻게 이어지는지 확인할 수 있었다.
이 같은 특징은 초파리를 단순히 작고 번식이 빠른 곤충이 아니라 유전 현상을 눈으로 좇을 수 있는 모델 생물로 만들었다. 연구자들은 돌연변이가 다음 세대에 어떤 방식으로 나타나는지 살폈고, 그 과정에서 작은 초파리는 20세기 유전학의 역사를 움직이는 중요한 연구 대상으로 자리 잡기 시작했다.
스터티번트가 그린 최초 유전자 지도
초파리 연구의 중심에는 토머스 모건과 그의 제자들이 있었다. 모건 연구실에서 학부생으로 연구하던 스터티번트는 초파리의 유전 결과를 토대로 유전자 사이의 상대적 위치를 계산했고, 이를 바탕으로 최초의 유전자 지도를 만들어냈다.
당시는 유전자의 물리적 실체조차 제대로 밝혀지지 않았던 시기였다. 그럼에도 스터티번트는 관찰된 유전 결과를 이용해 유전자들이 서로 어느 정도 떨어져 있는지 지도처럼 표현했고, 초파리에서 얻은 연구 결과는 보이지 않는 유전자의 위치를 짐작하는 단서가 됐다.
천재적인 제자의 등장 때문에 “모건의 가장 큰 업적은 스터티번트를 발견한 것”이라는 농담까지 나왔다고 전해진다. 초파리에서 시작한 연구는 형질을 관찰하는 단계에서 더 나아가 유전자의 위치를 그려내는 시도로 발전하며 유전학의 새로운 장을 열었다.
머리에서 다리가 자란 초파리
스튜디오에는 머리에서 다리가 자라는 ‘안테나피디아’를 비롯해 여러 형태의 돌연변이 초파리가 등장한다. 언뜻 기괴해 보이는 모습이지만 이런 변화는 유전자가 몸의 각 부분을 만들고 생명 현상을 조절하는 원리를 밝히는 데 중요한 단서가 됐다.
각양각색의 눈을 가진 초파리 역시 같은 질문으로 이어진다. 몸의 작은 변화가 어느 유전자와 연결되는지 추적하면서 생물이 만들어지는 과정에 유전 정보가 어떻게 관여하는지 살펴볼 수 있었고, 초파리 연구는 인간의 발생과 질병을 이해하는 연구로까지 이어졌다.
작고 하찮아 보이던 초파리가 현대 생명과학을 대표하는 모델 생물이 된 과정도 함께 짚는다. 짧은 세대와 많은 자손, 눈으로 구분할 수 있는 돌연변이라는 특징이 연구에 활용되면서 초파리는 생명 현상의 원리를 파헤치는 중요한 연구 대상으로 남았다.
100회에 초파리를 고른 이유
100회를 맞은 ‘취미는 과학’이 수많은 과학 주제 가운데 초파리를 선택한 데에도 특별한 이유가 숨어 있다. 과학의 역사를 바꾼 작은 생물의 이야기를 돌아보는 동시에 100회를 축하하는 자리에서는 출연진을 당황하게 한 뜻밖의 소식도 전해진다.
기쁜 분위기 속에서 나온 소식에 출연진은 아쉬움을 감추지 못한다. 프로그램과 작별을 앞둔 주인공이 있다는 사실만 예고된 가운데, 그 정체는 방송에서 공개될 예정이다.
초파리 연구가 유전자의 위치를 찾아내고 인간의 발생과 질병을 이해하는 데까지 이어진 과정을 따라간 뒤에는 100회를 맞은 프로그램의 변화가 기다리고 있다. 과학사의 작은 주인공을 다룬 100화 끝에서 ‘취미는 과학’과 작별하게 될 사람은 누구일까?
초파리의 돌연변이에서 시작해 최초 유전자 지도와 인간 질병 연구까지 이어지는 과학적 유산은 9월 11일 금요일 오후 10시 50분에 방송되는 EBS1 ‘취미는 과학’ 100화에서 공개된다.
사진 : EBS