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[김우재의 보통과학자] 요거트와 노벨상

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[김우재의 보통과학자] 요거트와 노벨상

2020.10.22 14:00

올해 노벨화학상은 크리스퍼 유전자 가위의 작동 원리를 최초로 규명한 두 명의 과학자에게 수여되었다. 크리스퍼 유전자 가위는 이미 십여년 전부터 노벨상 수상이 당연하게 생각되던 분야였을 정도로, 생명과학의 판도를 바꾼 발견이다. 복잡한 분자적 기제를 제외하고 설명하자면, 크리스퍼 유전자 가위란 “인간이 모든 생명체의 유전체를 마음대로 편집할 수 있는 도구”라고 말할 수 있다. 적어도 이론상으로는 그렇다. 대장균, 초파리, 선충, 옥수수, 애기장대처럼 유전학의 오래된 모델생물들의 유전체도 오랜 시간동안 유전학자들에 의해 편집되어 왔지만, 크리스퍼는 종간의 장벽 없이 아주 빠르고 효율적으로 유전체를 편집할 수 있는 혁명적인 도구다. 이 도구를 극단적인 방식으로 사용하면 지구상의 어떤 종이던 멸종시킬 수 있다⁠. 황우석의 맞춤 줄기세포는 크리스퍼가 할 수 있는 일들에 비하면 갓난아기 수준의 기술에 불과하다. 인류에겐 이미 지구상의 모든 종의 유전체를 편집할 수 있는 엄청난 위력의 기술이 개발되어 있는 셈이다. 

 

덴마크 요거트 회사의 엉뚱한 연구

 

크리스퍼 유전자가위 개념을 최초로 고안한 전문가 중 한 명인 비르기니우스 식스니스 리투아니아 빌니우스대 교수와 펑장 MIT 교수. 빌니우스대, MIT대 제공

크리스퍼 유전자 가위에 대한 노벨상은 프랑스의 에마뉘엘 샤르팡티에 독일 막스플랑크연구소 교수와 미국의 제니퍼 다우드나 미국 버클리 캘리포니아대 교수에게 돌아갔다. 수상자의 숫자를 단 세 명으로 제한하는 노벨 과학상의 구시대적이고 엘리트주의적인 기준 덕분에 이번 노벨상에서도 크리스퍼 유전자 가위의 발견과 응용에 관여했던 수많은 보통과학자들의 기여는 무시되고 말았다. 이미 국내 여러 매체에서도 다루었듯이 크리스퍼 기술을 진핵생물에서 가장 먼저 응용했으며, 이번 노벨상 수상자인 다우드나 교수가 소속된 버클리 캘리포니아대와 치열한 특허전쟁을 벌이고 있는 브로드연구소의 펑장 교수를 비롯해 노벨상 수상자들과는 독립적으로 비슷한 시기에 크리스퍼 유전자 가위의 기능을 발견한 비르기니우스 식스니스 교수 등이 노벨상 수상에서 제외되었다.

 

유전자 가위처럼 혁명적인 발견이 한 두명의 천재의 두뇌에서 갑자기 튀어나올 수는 없다. 뉴턴과 아인슈타인을 소재로 개발된 영웅주의 과학사가 남긴 부작용은, 과학의 위대한 발견들이 상상을 초월하는 천재의 영감에 의해 이루어진다는 착각을 준다. 하지만 과학사를 자세히 들여다보면, 그런 사례는 단 하나도 존재하지 않는다. 모든 발견에는 분명한 과학적 발견의 역사적 맥락이 존재하며, 우리는 그 역사적 경로에서 단 한 두명의 극적인 발견을 도려내어 기억하고 있을 뿐이다. 두 수상자와 비슷한 시기에 비슷한 중요도의 일을 수행한 펑장, 식스니스 등의 과학자 외에도, 크리스퍼 발견의 역사에는 그들의 발견이 없었다면 노벨상조차 불가능했을 평범한 보통 과학자들의 치열한 삶의 흔적이 녹아 있다.

 

크리스퍼는 ‘짧은 회문구조 반복서열(CRISPR, Clustered Regulary Interspaced Short Palindromic Repeats)’의 약자다. 즉, 크리스퍼는 대장균의 유전체에서 발견되는 특이한 염기서열의 일종으로 1987년 일본 오사카대 소우 이시노 박사팀에 의해 처음으로 발표되었다⁠. 하지만 대부분의 과학자들은 이 서열의 존재를 그다지 중요하게 생각하지 않았고, 1990년대에 이루어진 연구는 회문구조 사이에 여러 종의 세균에서 공통적으로 발견되는 21개의 염기서열이 존재한다는 정도일 뿐이었다. 하지만 1990년대 생물학자 중 누구도 이 21개의 염기서열이 지닌 의미를 알아내지 못했다. 그리고 이 염기서열의 의미야말로 이번 크리스퍼 노벨상이 가능하기 위한 가장 중요한 발견이기도 하다.

 

이 21개 서열이 박테리아에 기생하는 박테리오파지에 대응하기 위한 박테리아 적응면역의 일종이라는 사실을 밝혀낸 건 다우드나처럼 유명한 과학자가 아닌 덴마크의 다니스코(Danisco)라는 요거트 회사의 연구진이었다. 그리고 그들이 이 엄청난 비밀을 풀 수 있었던 이유는 요거트 생산에 이용되는 유산균을 박테리오파지의 감염에서 좀 더 강하고 효율적으로 배양하려는 지극히 산업적인 이유에서였다. 그리고 산업적인 응용이 중요한 민간회사였음에도 불구하고, 과학적 호기심을 추구할 수 있게 만들어주었던 다니스코사의 연구환경이 크리스퍼 유전자 가위 발견의 결정적인 계기가 되었다.

 

연구진은 표준화된 유산균 품종으로 요거트를 생산하는 도중에 가끔 박테리오파지의 감염에 의해 유산균이 떼죽음을 당하는걸 목격하곤 했다. 이런 집단 감염을 막는 것이 다니스코 연구진의 역할이었는데, 어느날 박테리오파지의 감염에서 살아남은 일부 유산균 콜로니가 발견된다. 만약 효과적으로 요거트를 만드는 일이 목표였다면, 이렇게 살아남은 유산균으로 요거트를 만들면 그만이었을 것이다. 하지만 연구진은 어떻게 이 유산균이 박테리오파지에 대한 저항성을 획득했는지를 알아내기 위해 과학적으로 파고들었다. 그 결과, 박테리아에서 자주 발견되는 회문구조 사이에 존재하는 21개의 염기서열들은 해당 박테리아에 감염되었던 박테리오파지의 유전체에서 나온 흔적이며, 이렇게 박테리아 유전체에 박테리오파지의 짧은 염기서열이 기록되고, 그 서열 옆에 존재하는 캐스(cas)라는 단백질에 의해, 유산균이 적응면역 능력을 갖게 된다는 사실이 발견된다.

 

이 발견은 2007년 국제학술지 사이언스에 발표되었고⁠, 이 발견을 주도한 과학자의 이름은 필리페 호바스(Philippe Horvath)와 로돌페 바랭구(Rodolphe Barrangou)다. 박테리아와 고세균에도 적응면역이 존재한다는 놀라운 뉴스는 생물학자들에게 주목을 받았고, 호바스와 바랭구 박사가 공동으로 작성한 “크리스퍼/캐스, 박테리아와 고세균의 면역 체계”라는 종설논문을 통해 다우드나를 비롯한 현재 크리스퍼 연구의 화려한 스타들이 이 연구분야에 뛰어들게 된 것이다⁠.

 

생물학계에서 최근 일어난 가장 혁명적인 발견인 크리스퍼 유전자 가위는, 2000년대 초 대부분의 과학자에게 아무런 관심을 받지 못했다. 그 연구의 불씨를 유지하고 위대한 발견을 이끌어냈던건 대학의 교수진이 아니라, 민간 요거트 회사의 연구진이었다.
생물학계에서 최근 일어난 가장 혁명적인 발견인 크리스퍼 유전자 가위는, 2000년대 초 대부분의 과학자에게 아무런 관심을 받지 못했다. 그 연구의 불씨를 유지하고 위대한 발견을 이끌어냈던건 대학의 교수진이 아니라, 민간 요거트 회사의 연구진이었다.

노벨상, 엘리트주의, 그리고 보통과학자

 

이번 크리스퍼 유전자 가위의 노벨상 수상에서 언론이 주목하지 않는 과학계의 일그러진 자화상이 있다. 크리스퍼 유전자 가위는 2012년경 다우드나 등의 발견 이후 즉시 생물학의 의학적/상업적 응용에 관심이 많았던 생명공학 분야에 급격한 변동을 일으켰다. 유전체를 마음대로 편집할 수 있다는 말은 생명의 기본적인 설계도를 마치 신이 된것처럼 조작할 수 있다는 뜻이기도 하며 쥐라기 공원에 나오는 것처럼 멸종된 생물을 복원한다던가, 유전질환을 지닌 태아의 생명을 구하는 것처럼 기존에는 가능하더라도 기술적으로 난제에 봉착하던 난제들에 도전할 수 있는 상상력을 자극했다. 실제로 이번에노벨상을 수상했어도 이상할게 없다고 이야기되는 하버드대 조지 처치 교수는 크리스퍼 기술을 이용해 매머드 복원을 시도하고 있을 정도다⁠.

 

하지만 이번 노벨상을 받은 크리스퍼 유전자 가위 기술은 지난 몇년간 버클리대와 브로드 연구소 사이의 지루한 특허분쟁으로 인해 과학의 상업화가 다다를 수 있는 극단적인 사례로 악명이 높다. 일반인은 알아듣기도 힘든데다 천문학적인 규모의 법정 비용이 발생하는 이 특허 분쟁으로, 크리스퍼 유전자 가위 기술을 통해 난치병을 치료할 수 있는 기술이 발견된다 해도 아마 엄청나게 비싼 치료제가 될 가능성이 높다⁠. 물론 과학자의 발견이 특허로 이어져서 엔지니어들처럼 과학자도 자신의 발견으로 큰 돈을 벌 수 있는게 나쁜건 아니다. 그건 자본주의 체제에서라면 당연한 일이다. 하지만 아무리 그렇다해도 국민의 세금으로 연구된 논문의 내용이 상업적 특허로 이어져 공공의 이익은 무시하고 민간기업의 이익을 최대화하는 방향으로 왜곡되는 일이 그다지 아름다워 보이지 않는다.

 

게다가 크리스퍼 기술로 유명한 한국의 한 과학자는 대학교에서 개발한 특허를 자신이 세운 기업에 싼 값에 이전했다는 의혹으로 검찰의 조사를 받고 있다⁠. 부자과학자가 나쁜건 아니다. 과학의 상업화가 무조건 나쁜 것만도 아니다. 하지만, 공공의 이익에 봉사해야 하는 과학의 책임과 역할을 잊고, 과학적 발견의 공로를 모조리 한 두명의 과학자와 연구소에 귀속해 그들의 이익을 최대화하는 방식의 미국적 특허제도에 과학이 갇히는건 분명 유쾌한 일은 아닐 것이다⁠.

 

크리스퍼 유전자 가위의 노벨상 수상은 당연한 일이라고 생각한다. 하지만 누가 노벨상을 받아야 하는지에 대한 과학계의 합의된 기준이란 존재하지 않는다. 그것도 단 3명에게 주어야 한다는 사실은 과학적 발견, 특히 한 주제에 관한 집단연구와 협업이 일상이 되어버린 의생명과학 분야에선 시대에 뒤쳐진 기준일 수 밖에 없다.

 

과학계가 노벨상의 비합리적인 수상 기준에 침묵하는 만큼, 노벨상은 과학계의 왜곡된 연구문화와 선취권 경쟁을 반영하는지도 모른다. 1등만 기억하는 학벌주의 세상이 결코 건강한 사회구조를 만들지 못한다는 상식만 기억해도 과학의 혁신적인 발견에 단 세 명의 이름만을 올리는 노벨상의 기준이란 시대에 뒤떨어진 구태에 가깝다⁠.

 

과학, 특히 의생명과학은 20세기 이후 수십명에서 수백명의 집단연구가 아니면 혁신적인 발견을 할 수 없는 형태로 진화해왔다. 이미 살펴본 유전자은행의 역사만⁠ 봐도 알 수 있듯이 의생명과학은 이미 디지털화된 데이터베이스와 인터넷을 이용한 온라인 협업을 통해 대규모의 집단연구를 향해 나아가는 중이다. 이런 환경에서 여전히 노벨상 시상위원회가 고루한 120년전의 기준을 적용해 과학의 위대한 발견을 몇몇 과학적 영웅만들기 신화로 왜곡한다면 곧 노벨상의 권위는 시들해지게 될 것이다. 노벨상이 과학적 발견에 새겨진 수많은 보통과학자들의 노력을 영웅신화와 엘리트주의로 계속해서 왜곡하는 한, 과학계는 노벨상으로 상징되는 피라미드 구조와 승자독식의 체제 속에서 신음하게 될 것이다.

 

코로나19의 여파인지 아니면 이제 노벨상 열풍이 시들해진 것인지, 올해 노벨상 수상발표는 그다지 크게 회자되지 못했다. 여전히 한국인 노벨상 수상이라는 컴플렉스에 춤춘 여러 언론의 코미디 같은 기사가 있었지만, 코로나19 사태를 겪은 한국 대중은 그런 언론에 그다지 동요되지 않았다. 오히려 문제는 노벨상 수상이 마치 한국 기초과학계의 유일한 목표인 것처럼 포장하는 정치인과 과학계의 오래된 리더십에 있다. 노벨상은 그 특유의 엘리트주의뿐 아니라 20세기 초 서구 제국주의의 서막을 알리는 상징이었다는 의미에서도 그다지 바람직한 상은 아니다. 즉, 노벨상은 과학계 내부로서는 승자독식과 무한경쟁 그리고 영웅주의적 신화를 강화하는 부정적인 역할을 수행하고, 과학계 외부에는 “과학은 서구”라는 오래된 공식을 고착화시키며 여전히 서구우월주의를 고착화하고 있다⁠.

 

이제 그런 노벨상 컴플렉스를 벗어날 시기가 됐다. 이번 코로나19 팬데믹(대유행)에서 과학적 방역을 성공적으로 수행한 국가는 한국과 대만 등의 아시아 국가들이었다. 우리가 아는 과학 선진국은 모두 코로나19의 제물이 되었고, 그 대단한 과학 선진국의 첨단 과학은 코로나19의 확산에 무용지물일 뿐이었다. 특히 노벨상을 시상하는 스웨덴은 집단면역이라는 무모한 시도를 통해 수많은 국민의 목숨을 희생시켰다.  그럼에도 불구하고 여전히 노벨상의 신화에 빠져든다면, 그건 우리가 식민지 시절을 거치며 체화했던 서구 컴플렉스가 여전히 사라지지 않았다는 증거일 뿐이다. 이제 코로나19를 통해 그 지긋지긋한 서구컴플렉스를 극복할 기회가 왔다. 노벨상 시상국도, 과학 선진국도 모두 코로나19의 과학적 방역이라는 ‘삶으로서의 과학’을 지켜내지 못했다. 하지만 한국은 그걸 해냈다. 엘리트가 아닌 보통과학자들의 역할에 주목하고 노벨상이 아닌 우리 삶 속에 스며드는 과학을 만들어 내는 일을 시작할 때다⁠.

 

※참고자료
-매튜 프란시스의 글, https://galileospendulum.org/2016/10/03/dethroning-the-nobel-prize/
-에드용의 글, https://www.theatlantic.com/science/archive/2017/10/the-absurdity-of-the-nobel-prizes-in-science/541863/
-김우재, [야! 한국사회] 공룡과 모기와 한국, 한겨레, 크리스퍼와 이 기술의 위력에 대한 칼럼 http://www.hani.co.kr/arti/opinion/column/699054.html
-크리스퍼의 발견과 기능은 남궁석 박사의 다음 글과 다음 논문을 참고할 것. https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3579696&cid=58943&categoryId=58966

Lander, E. S. (2016). The heroes of CRISPR. Cell, 164(1-2), 18-28.
-Barrangou, R., Fremaux, C., Deveau, H., Richards, M., Boyaval, P., Moineau, S., ... & Horvath, P. (2007). CRISPR provides acquired resistance against viruses in prokaryotes. Science, 315(5819), 1709-1712.
-Horvath, P., & Barrangou, R. (2010). CRISPR/Cas, the immune system of bacteria and archaea. Science, 327(5962), 167-170.
-https://www.the-scientist.com/notebook/theres-crispr-in-your-yogurt-36142
-http://weeklybiz.chosun.com/site/data/html_dir/2019/10/10/2019101001690.html
-Cohen, J. (2017). How the battle lines over CRISPR were drawn. Science, 2.
-http://www.newstof.com/news/articleView.html?idxno=994
-김우재, ‘부자 과학자의 탄생’, 한겨레21 http://h21.hani.co.kr/arti/cover/cover_general/45899.html
-노벨과학상의 비합리성에 관해선 다음 글들을 참고할 것. https://www.theatlantic.com/science/archive/2017/10/the-absurdity-of-the-nobel-prizes-in-science/541863/ The Absurdity of the Nobel Prizes in Science

https://galileospendulum.org/2016/10/03/dethroning-the-nobel-prize/  Dethroning the Nobel Prize
- 김우재, [보통과학자]의 유전자은행 관련 글들 (33편~36편)을 참고, 동아사이언스http://dongascience.donga.com/special.php?category=001_135
-https://gaurilankeshnews.com/nobel-peace-prize-a-noble-prize-or-an-imperialist-tool/
-김우재, ‘삶으로서의 과학’, 한겨레 http://www.hani.co.kr/arti/opinion/column/964484.html

 

※필자소개 

김우재 어린 시절부터 꿀벌, 개미 등에 관심이 많았다. 생물학과에 진학했지만 간절히 원하던 동물행동학자의 길을 자의 반 타의 반으로 포기하고 바이러스학을 전공해 박사학위를 받았다. 이후 박사후연구원으로 미국에서 초파리의 행동유전학을 연구했다. 초파리 수컷의 교미시간이 환경에 따라 어떻게 변하는지를 신경회로의 관점에서 연구하고 있다. 모두가 무시하는 이 기초연구가 인간의 시간인지를 이해하는데 도움이 될 것이라고 주장하고 다닌다. 과학자가 되는 새로운 방식의 플랫폼, 타운랩을 준비 중이다. 최근 초파리 유전학자가 바라보는 사회에 대한 책 《플라이룸》을 썼다.

 

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