DNA란 무엇인가 — 이중나선의 발견과 지워진 과학자

 

전쟁이 낳은 방향 전환 — 물리학자들의 생물학 이주

제2차 세계대전이 끝날 무렵, 과학계는 두 가지 커다란 지식의 수렴을 목격했다. 모든 생물이 세포로 이루어져 있고, 세포 속 유전자가 DNA로 구성되어 있다는 사실이 점차 분명해졌다. 그러나 DNA가 실제로 어떻게 생겼으며 어떻게 유전 정보를 전달하는지는 여전히 완전한 수수께끼였다.

 

전쟁은 역설적으로 이 수수께끼에 달려들 새로운 인력을 제공했다. 원자폭탄 개발에 동원되었다가 과학의 군사적 활용에 환멸을 느낀 물리학자들 다수가 생물학으로 방향을 전환했다. 모리스 윌킨스와 프랜시스 크릭이 그 대표적 사례였다. 이 물리학자 출신 연구자들이 생물학에 가져온 것은 X선 결정학이라는 강력한 도구였다 — 결정에 X선을 쏘아 분자의 3차원 구조를 추론하는 기법이었다.

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로잘린드 프랭클린과 사진 51호

1951년, 런던 킹스 칼리지에 탁월한 X선 결정학자 로잘린드 프랭클린(Rosalind Franklin, 1920~1958)이 합류했다. 그러나 실험실 분위기는 처음부터 적대적이었다. 프랭클린이 독립적인 연구 책임자로 채용되었음에도, 모리스 윌킨스는 그녀를 자신의 보조자처럼 대우했다. 1950년대 영국 학계에서 여성 과학자가 겪어야 했던 구조적 차별 — 남성 전용 식당, 공식 학술 모임에서의 배제 — 이 그 위에 더해졌다. 프랭클린은 지하 실험실에서 홀로 연구했고, 자신의 데이터를 공유하기를 거부했다.

저자: MRC Laboratory of Molecular Biology - From the personal collection of Jenifer Glynn., CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=68494240

 

1952년 5월 6일, 프랭클린과 박사 과정 학생 레이먼드 고슬링은 51번째 DNA X선 회절 사진을 찍었다. 이 '사진 51호(Photo 51)'는 DNA의 이중나선 구조를 시사하는 당시까지 가장 선명한 X선 회절 이미지였다.

51호

 

1953년 1월, 윌킨스는 프랭클린에게 알리지도 동의를 구하지도 않은 채, 케임브리지를 방문한 제임스 왓슨에게 사진 51호를 보여주었다. 왓슨의 반응은 그의 회고록 『이중나선』에 이렇게 기록되어 있다 — "그 사진을 본 순간 내 입이 벌어지고 심장이 빠르게 뛰기 시작했다."

 

이미지에서 얻은 매개변수들을 바탕으로, 왓슨과 크릭은 1953년 4월 《네이처》에 DNA 이중나선 구조 모델을 발표했다. 같은 호에 프랭클린과 고슬링도 자신들의 X선 연구 논문을 발표했지만, 역사적 조명은 온전히 왓슨-크릭에게 쏠렸다.

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노벨상과 지워진 이름

1962년 왓슨, 크릭, 윌킨스가 DNA 구조 발견으로 노벨 생리의학상을 공동 수상했다. 프랭클린은 1958년 난소암으로 사망했다 — 지하 실험실에서 대량의 X선에 장기간 노출된 것이 원인으로 추정된다. 노벨상은 사후 수여가 불가능하다는 규정으로 그녀는 후보에 오를 수 없었다.

 

왓슨이 1968년 출판한 『이중나선』은 프랭클린을 불공정하게 묘사하여 격렬한 반발을 샀다. 그 책으로 인해 역설적으로 프랭클린의 실제 공헌에 대한 관심이 되살아났다. 오늘날 역사가들은 사진 51호가 이중나선 구조 발견에 결정적이었으며, 프랭클린이 그 데이터에서 독자적으로 같은 결론에 도달했을 가능성이 있었다고 평가한다.

 

로잘린드 프랭클린, 오즈월드 에이버리, 프리드리히 미셰르 — DNA의 역사는 공로를 제대로 인정받지 못한 이름들로 채워져 있다. 과학의 진보는 영웅적 개인이 아니라, 수많은 이름이 지워진 축적 위에 서 있다는 것을 이 역사는 냉정하게 보여준다.

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이중나선 — 생명 언어의 구조

1953년 2월 28일 왓슨과 크릭이 이중나선 구조를 완성했다. DNA는 두 가닥의 뉴클레오티드 사슬이 나선형으로 꼬인 사다리 모양이다. 네 가지 염기(A·T·G·C)가 사다리의 가로대를 이루며, A는 T와, G는 C와만 쌍을 이룬다. 이 상보적 염기 쌍의 원리에서, 두 가닥이 분리되면 각각이 새로운 가닥 합성의 주형이 되어 정확한 복제가 가능하다는 것이 자명해졌다. 크릭은 그날 저녁 단골 술집에서 "우리가 생명의 비밀을 발견했다"고 외쳤다고 전해진다.

이 구조가 밝혀진 이후 10년 만에 유전 암호가 해독되고, 50년 만에 인간 게놈 전체의 서열이 완성되었다(2003년). 1869년 미셰르의 화농 붕대에서 시작된 여정은, 134년의 시간을 건너 생명의 설계도를 읽는 시대를 열었다. <끝>