[책] 이기적 유전자, DNA 운반기계

 

 

 

'이기적 유전자' 책은 1976년 초판이 발행된 이후, 벌써 약 40년이 넘게 흘렀지만, 여전히 과학 도서로서 사랑받고 있다. 기존에 다윈은 종의 입장에서 자연선택과 진화론적 입장을 규명해 냈지만, 리처드 도킨스는 한 개체 안에 있는 DNA로서 이전에 있던 이론들을 규명해 냈다. 즉, 종이나 개체보다 더 작은 단위인 DNA로서 설명이 가능하다.

 

도대체 DNA는 어디서 왔고, 생명의 기원은 무엇인가? 현재까지 받아들여지는 이론으로는, 지구에는 단순화합물 밖에 존재하지 않았다. 물, 이산화탄소, 메탄, 암모니아 등. 이 화합물들이 태양이나, 번개 등 에너지원이 가해져 그 과정에서 아미노산, 생물체를 구성하는 단백질의 요소가 생성되었다는 것이다.

 

우리를 포함해서, 모든 동, 식물에는 DNA라는 단백질 분자가 존재한다. DNA의 특성은 자기 복제를 통해서 확장을 하려는 모습을 보인다. 그 일례로, 인간은 생존과 번식에 그렇게 필사적인 것으로 보아 DNA에 잘 설계된 운반 기계라고 보는 것이 타당하다.

 

우리가, 'DNA 운반기계'라는 말에 약간 불쾌하지만, 받아들여야하는 한 가지 실험이 있다. 로센불러의 실험이라고 불린다. 부저병에 대응하는 꿀벌의 행동을 통해서 DNA가 어떠한 역할을 하는지 유추 할 수 있다. 벌집에는 세균에 감염된 애벌레가 있다. 오염된 애벌레를 벌집 안에 두면 모두가 오염되어 죽는다. 하지만, 꿀벌은 그 애벌레를 갔다 버리지 않는다. 그래서 로센불러는 오염된 애벌레의 뚜껑을 따는 벌을 임의로 역교배를 통해서 만들었다. 그랬더니, 무슨 일이 일어 났을까? 기존에, 관심도 없던 꿀벌들이, 애벌레의 뚜껑을 따주니, 오염된 애벌레를 밖으로 갔다버리기 시작했다. 우리는 여기서 DNA에 대해서 한 가지 유추를 할 수 있다. 우리는 DNA에 설계된 대로 행동을 하고, 나름대로 유전자가 협력을 한다는 것이다.

 

여기서 '이기적인 유전자'라는 개념이 나온다. 유전자는 자신을 복제 시키기에 유리하게 진화한다. 남들을 배신 하는것이 자신의 유전자 복제에 유리하다면 그렇게 진화할 것이고, 반대로 남을 돕는게 이롭다면, 돕는 유전자를 복제 할 것이다. 다시 정리하자면, 유전자는 자신을 복제하는데 최우선의 우선 순위를 두고, 우리가 윤리적, 도덕적으로 생각하기에 옳든, 나쁘든 전혀 상관없이, 복제에 유리한 쪽으로만 진화한다. 예시로, 사바나 시절 수련-채집 인간이나, 동물들이 집단 생활을 하는, 그 본질 자체가 자신의 생존에 유리하기 때문에 집단 생활을 하게 되었다. 적으로 부터 자신을 보호하기 쉬웠고, 식량을 구하기에 더 용이했다.

 

이 '이기적인 유전자'의 관점에서 보면, 동물들은 항상 남들에게 이롭게 대하는 것보다는, 가끔씩 뒷통수를 치거나, 배신을 하는게 이득이라고 생각이 될 것이다. 동물 행동학자인 메이너드 스미스가, 진화적으로 안정화된 전략 ESS(Evolutionarily Stable Strategy)라는 전략을 만들어 낸다. '어떤놈은 항상 맞기만하고', '어떤놈은 항상 때리기'만 한다. 맞기만 하는 놈은 생존이 불가능하다. 그래서, 돌연변이가 발생해 '맞으면 2배로 갚아주는 놈'이 발생한다. 처음에는 무조건 때리는 놈이 우세했다. 하지만, 시간이 지날수록 2배로 갚아주는 놈이 발생한다. 항상 때리기만 했던 놈들도, 2배의 보복이 두려워 그 개체수가 점점 줄어든다. 결과적으로, '항상 때리는놈', '맞기만 하는 놈', '2배로 갚아주는 놈' 이렇게 세 그룹이 생기며 자기들 안에서 최적화된 비율이 발생한다. 이것이 바로 ESS의 개념으로, 한 없이 뒷통수를 치며 이기적일수도, 착하기만 할 수도 없는 것이 진화적으로 안정화 개념이다.

 

인간이나 동물들은 자신의 자식을 갖게 되면, 부모로 부터 반반씩 유전자를 받게 된다. 그래서 우리는, 남의 자식보다 자신의 유전자를 가진 자식에게 더욱 집착하게끔 DNA가 설계되어 있다. 놀라운 것은, 벌목시스템을 갖고 있는 곤충 체계이다. 일례로, 여왕개미가 알을 낳으면, 암컷은 부모님에게서 유전자를 50%씩 받게 되지만, 수컷의 경우 어미로 부터 100% 받게 된다. 암컷은, 아빠에게 50%, 엄마에게 50%을 받지만, 사실 엄마 유전자는 이전 부모님 아빠, 엄마 50%의 산물이다. 즉, 여왕 개미가 낳은 암컷들 끼리 유전자 공유 확률이 75% 라는 수치가 나온다. 그래서, 일개미(암개미)들은 자신의 동족을 위해서 일하는 것이, 자신의 유전자에게는 이로운 것이다. 위와 같은 개념은 '근연도'라고 불리는데, 위와 같은 '자식에게 얼마나 유전자를 전달하는가'라는 개념으로 이해하고 넘어가면 될 것 같다.

 

마지막으로, '확장된 표현형'이라는 개념이 있다. 유전자가 자신의 목적을 위해, 다른 생존 기계 마져도 운반자로 만들어 버릴 수 있다는 사실이다. 그것이, 생물이어도 되고 아니어도 된다.(즉, 미생물 포함) 다음 예시는 미생물로서 확장된 표현형만 알아보겠다. 날도래는 하천 위를 날아 다니는 곤충이다. 날도래 애벌레는 하천 밑에 있는 재료들로 자신의 집을 만든다. 달팽이와 소라게 껍데기는 자신의 몸을 보호하여, 유전자에게 이익을 준다. 하지만, 날도래는 자신의 밖에 있는 것들을 이용하여 자신의 유전자에 이익이 되게끔 했다. 더 직접적인 예는, 비버가 만든 댐이 있다. 비버가 만든 댐에 의해 호수가 생긴다. 비버의 유전자 이익을 위해서, 호수가 생겼다. 비버의 호수는 유전자의 확장된 표현형이 대표적인 예다. 물리적으로 몇 백미터나 더 멀리 있을 수 있다.

 

우리의 세포 또한, 단백질은 효소로서 특정 화학의 촉매 반응을 한다. A부터 Z라는 최종 산물을 만들어 내기 위해 여러 효소가 합쳐져야 한다. 이때 각 효소는 하나의 유전자에 의해서 만들어진다. 효소 반응이 서로 협력하듯이, 각 유전자도 세포 내에서 서로 협력한다. 세포가 무리를 지으면, 각각의 특화된 임무를 효율적으로 수행할 수 있게 되어, 서로 같은 방향으로 나아가고 이익이 극대화 된다. 이러한 세포들이, 우리를 숙주로 삼으며, 세포로 이루어진 유전자 기생자와 우리의 몸(생존기계) 숙주와 한 마음 한 뜻으로 유전자 복제를 수행하게 된다. '환상의 짝꿍'이다.

 

'이기적 유전자'이 책을 계기로, 유전자와 세포에 대해서 공부해서 부족한 부분을 채우도록 하겠다.... 도킨스는 최대한 책을 쉽게 쓰기 위해서, 의인화로 까지 표현했지만, 나같은 지식이 얕은 사람이 책을 읽고 완전히 100% 이해하는데 어려운 부분도 있었다. 책을 읽으면서 자연스럽게, 의문이 드는 점들도 많았고, 유전자 편집 기술을 어떻게 사용하는지, 우성, 열성, 대립유전자 등, 돌연변이나 갖가지 경우나 답답한 부분들이 많지만, 관련 책들을 더 많이 읽는 계기로 사용하겠다. 우리의 사바나 시절 형님들이, 왜 생존과 번식에 그렇게 목을 매었는지...그것은 DNA에 설계 된 것이라는 것을........ 신기하다... 천문학과 생명의 기원, 역사 등 이참에 공부 좀 더 하겠습니다.

 

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