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밑줄긋기/경제경영과학

이중나선 | 제임스 왓슨

2021. 8. 18.
이중나선

이중나선

제임스 왓슨 저/최돈찬

 

20세기 과학의 가장 위대한 업적이라 평가받는 DNA 구조를 발견하는 과정과 인물들, 특히 과학자들의 비하인드 스토리를 다소 직설적이고 유머스럽게 써내려간 『이중나선』은 과학자들의 세계를 막연하게만 이해해왔던 독자들에게 쏠쏠한 재미를 줄 수 있는 책이다. 
누구도 주목하지 않았던 애송이 미국인 과학도가 영국 케임브리지에 유학하면서, 과학자들이 풀지 못한 숙제였던 DNA 구조의 모형을 만들고 설명해내는 과정은 한 편의 드라마라고 할 수 있다. DNA 구조를 밝혀내는 과정을 둘러싸고 동료인 프랜시스 크릭, 라이너스 폴링, 모리스 윌킨스, 로잘린드 프랭클린 등 쟁쟁한 경쟁자들이 포진한 상황에서. 왓슨은 과학적 업적을 서로 먼저 이루기 위해 펼치는 치열한 경쟁과 갈등, 속임수, 실패와 좌절, 우연히 떠오른 영감 등이 잘 묘사하고 있다.


추천사

 

이중나선의 이중효과

- 최재천 (이화여자대학교 석좌교수)

 

우리 사회에는 ‘과학자는 글을 못 쓴다’는 이상한 고정관념이 있다. […] 과학자는 오히려 다른 학문을 하는 사람보다 글을 잘 써야 한다. 어려운 내용을 쉽게 설명하려면 그만큼 더 설득력 있는 글을 써야 하지 않겠는가?

 

레이첼 카슨 <침묵의 봄>

제임스 왓슨 <이중나선>

리처드 도킨스 <이기적 유전자>

 

[단상]

그들은 그들의 저서로 최고의 과학자는 아니더라도 가장 유명한 과학자로 알려지게 됩니다.

그렇다고 훌륭한 과학서 저자로만 낮게 평가할 수도 없습니다.

과학의 저변 확대도 과학의 발전에 기여하기 때문이지요.

그래서 설득당한 맘의 준비를 하고 <이중나선>을 시작합니다. ^^

 

 

 

머리말

 

과학이 항상 합리적인 방향으로만 발전하지는 않는다.

 

과학은 전진하기도 하지만 때로는 후퇴하기도 한다.

 

1951년에서 1953년에 걸쳐 내가 체험한 전부, 즉 새로운 아이디어와 내가 만났던 사람들에 관해.

 

DNA는 아직 신비에 싸여 있었다. 따라서 조금만 노력하면 누구든 주제로 선택할 수 있었지만 누가 그 비밀을 밝혀낼지, 그리고 과연 DNA가 그렇게 가치 있는 주제인지는 아무도 장담하지 못하는 상황이었다.

 

01

 

프랜시스 크릭은 그리 겸손한 사람이 아니었다.

 

이론가인 브래그 경과 실험가인 페루츠의 중간에 해당하는 인물.

 

그의 째지는 듯한 웃음소리.

 

교수 사회라는 것이 재미도 없고 배울 것도 없이 허풍으로 가득 찬 세계라 생각하던 그였지만 한편으로는 몹시 서운해했다.

 

[단상]

뒷담화, 돌려까기 시작합니다. ^^ 

 

02

 

세균학자 에이버리

 

박테리아의 유전형질이 순수하게 정제된 DNA 분자를 통해 다른 박테리아로 전달될 수 있음을 밝혀냈다.

 

인간의 유전형질이 어떻게 결정되는지를 알아낼 수 있는 해결의 열쇠는 DNA임을 그는 간파했던 것이다.

 

모리스 윌킨스 압박 - 프랭클린, 크릭, 라이너스 폴링

 

영국에서 DNA에 관한 분자 수준의 연구는 이론적으로 어떻든 간에 실제로 런던 킹스 대학의 미혼남인 모리스 윌킨스가 독점하고 있었다.

 

영국식 시사도 정신으로 무장되어 있어, 크릭이 윌킨스의 연구에 느닷없이 뛰어드는 일 같은 것은 용납되기 힘들었다.

 

로잘린드 프랭클린과의 불화

 

미국 캘리포니아 공과대학 세계적인 화학자 라이너스 폴링 DNA 연구 참여

 

[단상]

세균학자 에이버리, 윌킨스, 프랭클린, 크릭, 라이너스 폴링.

긴 여정의 시작에 등장하는 과학자들입니다.

과학계에 “더 넓은 세상을 볼 수 있었던 것은 거인의 어깨 위에서 보았기 때문”이라는 말이 있지요. 뉴튼이 한 말로 알려졌지만, 정확하진 않은 모양입니다.

하나의 정론이 성립되기까지 단초를 제공한 연구, 여러 방향의 연구, 실패한 연구, 그리고 논거가 부족한 연구조차 그 과정에서 역할을 하게 됩니다.

윌킨스는 왓슨과 크릭과 함께 노벨상을 받았다는 결론을 알고 있는데도, 초반부에 등장하는 너무나 느리게, 지나치게 신중한 태도로 접근하는 윌킨스는 좀 안쓰럽게 느껴집니다.

프랭클린과의 불화, 경쟁자들의 추격 등등. ^^

 

03

 

유전자의 본질은 과연 무엇인지 알고 싶은 충동.

 

화학을 배우지 않고도 유전자 문제를 해결할 방법을 모색하기도 했다. ^^

 

살바도르 루리아(미생물학자) - 유전자의 화학적 구조

박테리아에 기생하는 바이러스(박테리오파지, 짧게 말하면 파지)의 증식을 다루는 실험.

바이러스가 바로 유전자 본체가 아닐까 하는 견해.

 

막스 델브뤽(이론물리학자, 칼텍) - 순전히 유전학적인 접근방법

 

당시 DNA를 연구하는 화학자들.

거의 대부분 유전학에는 관심이 없는 유기화학자들.

 

계기, 나폴리로의 여행.

지중해 해양동물들의 배아 발생과 관련된 생화학 습득 동기

 

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화학을 배우지 않고도 유전자 문제를 해결할 방법을 모색하기도 했다.

 

[단상]

유전자의 본질을 알고 싶다는 충동이 있는 왓슨이 모색하는 방법이라는 게… 참.

결국은 화학을 배우게 될지, 화학을 잘 아는 누군가와 협업을 할지 궁금하네요.

 

04

 

윌킨스 - 나폴리에서 개최되는 고분자 학회

 

화학자들이 핵산에 관하여 이렇다 할 결과를 내지 않고 있는데, 내가 왜 귀찮은 화학 공식을 외우고 공부한단 말인가?

 

DNA를 찍은 윌킨스의 X선 회절사진.

DNA의 구조를 나타내는 결정적인 사진.

 

윌킨스와의 공동연구 구상

그는 강연에서 말한 것보다 훨씬 더 많은 내용을 가지고 있을 거라고 믿었기 때문이다. 과학자는 절대적으로 정확하다는 확신이 서지 않으면 대중에게 말하기를 주저하는 법이다.

 

내 누이의 미모도 DNA에 대한 나의 열정도 그를 유혹하지 못한 것이다.

 

그(윌킨스)는 강연에서 말한 것보다 훨씬 더 많은 내용을 가지고 있을 거라고 믿었기 때문이다. 과학자는 절대적으로 정확하다는 확신이 서지 않으면 대중에게 말하기를 주저하는 법이다.

 

[단상]

나폴리 고분자 학회에서 윌킨스를 만나는군요.

그의 강연을 듣고 공동연구를 모색하지만, 누이의 미모도 DNA에 대한 왓슨의 열정도 그를 유혹하지 못한 모양입니다.

공동수상을 한 걸 보면, 언젠가는 접점이 나타나겠죠?

읽으면서 과학적 지식은 대강 이해한 척 넘어가고, 가십을 따라가고 있다는 생각이 드네요.^^

 

05

 

내가 그 열쇠인 DNA의 비밀을 풀 수 없다는 사실은 나를 그다지 괴롭게 하지 않았다. 어떤 연구를 수행하는 데 모험이라고는 전혀 시도해본 적 없는 고리타분한 학자가 되기보다는 유명해진 나 자신을 미리 상상하는 것이 훨씬 더 나았다.

 

라이너스 폴링 - 알파 나선의 타당성 - 원자모델

“콜라겐은 아주 재미있는 단백질이다.”

왓슨

“유전자는 아주 재미있는 물건이다.”

 

X선 회절 사진을 해석하는 방법을 배울 수 있는 장소 물색.

영국의 케임브리지.

 

[단상]

예술가와 마찬가지로 과학자도 자뻑(?)이라는 덕목이 어느 정도는 필요합니다. ^^

그래서 오만하다는 평가를 받는 이들이 많은지도.

 

 

06

 

영국 케임브리지

브래그경

페루츠

 

한때 찰스 디킨스의 소설에 푹 빠져 지낸 적이 있던 나는 영국인들도 부정하는 운명을 너끈히 이겨낼 자신이 생겼다.

 

유전자들이 어떻게 작용하는지를 규명할 수 있다고 믿었던 고전적인 생화학은 포기하고 싶다. X선 결정학이야말로 유전학의 핵심을 아는 열쇠이다. 나는 케임브리지 페루츠의 실험실에서 결정학을 연구하고 싶다.

 

그는 생화학에서는 배울 것이 없으니 이를 포기하고 싶다는 편지를 보고 내 태도가 도를 넘어섰다고 여기고 화가 났던 것이다.

 

연구 변경 승인 거부 - 지원금 중단 - 케임브리지행 결행

 

[단상]

왓슨이 케임브리지로 옮기는 과정은 평탄치 않네요.

하지만, 자초한 것도 있어 보입니다.

자신의 연구에는 생화학이 필요하지 않을지라도, 생화학에서 배울 것이 없다고 필요가 있었을까요? 정직한 걸까요? 오만한 걸까요? 전 오만에 한 표! ^^

 

07

 

프랜시스 크릭

 

DNA가 단백질보다 더 중요하다는 것을 아는 사람과 만나다니!

 

그는 단백질의 X선 분석법에 능통한 터라 나는 이를 따로 배우지 않아도 되었다.

 

폴링이 폴리펩티드 사슬의 구조를 밝힌 것을 보고, 크릭은 똑같은 방법을 적용하여 DNA의 구조를 밝혀낼 수 있을 것이라 생각했다.

 

존 켄드루 - 왓슨

만일 내가 그 일을 능숙하게 해냈더라면 나는 X선 사진을 찍는 역할만 해야 했을 것이기 때문이다.

 

우리의 대화는 특히 라이너스 폴링이 어떻게 알파 나선을 발견했는가와 어떻게 하면 이 알파 나선의 의미를 규명할 수 있는가에 초점이 맞추어졌다.

 

고등수학이 아니라 단순한 상식을 통해.

 

분자 모형을 만들어 이리저리 끼워 맞추다 보면, 운 좋게 DNA의 구조가 나선형으로 맞아떨어질지도 모르는 일이었다. 나선형이 아닌 구조는 나선형보다 훨씬 더 복잡하다.

 

가정

DNA 분자는 수많은 뉴클레오티드가 규칙적인 방식으로 일렬로 배열되어 있다.

 

폴링

알파 나선은 한 가닥의 폴리펩티드 사슬이 꼬여서 나선형을 이룬다.

 

윌킨스

한 가닥으로 보기엔 직경이 너무 크다.

 

크릭

DNA 분자는 뉴클레오티드 사슬이 여러 가닥으로 꼬여서 된 복합나선일지도 모른다.

 

DNA을 구성하고 있는 뉴클레오티드 네 종류

퓨린 유도체(아데닌과 구아닌)

피리미딘 유도체(시토신과 티민)

당과 인산은 동일, 염기의 차이

 

모든 뉴클레오티드들의 결합은 동일할 것이라는 우리의 가정은 변함이 없었다. 즉 모형을 만들 때, 당-인산 뼈대는 규칙적으로 하되 염기의 배열순서를 불규칙적으로 조립했다.

 

DNA의 X선 사진을 조금이라도 보아두는 것이 우리가 실패할 확률을 낮추는 것이었다.

 

사진의 소유주 - 윌킨스

 

로지 프랭클린

DNA의 결정을 모조리 그녀에게 양도

11월 중순 - 세미나에서 발표

 

나는 결정학을 제대로 배우고 싶은 충동을 느꼈다. 로지가 내 머리 위에서 떠들어대는 것을 이해하지 못한대서야 말이 되겠는가.

 

[단상]

DNA에 대한 관심사가 같은 크릭과 조우하는군요.

폴링과 같은 방법으로, 윌킨스의 견해를 바탕으로 복합나선 가설을 제시합니다.

다 이해할 순 없지만, 그런 방향인 것 같습니다.

이 과정에서 로지 프랭클린의 X선 회절 사진이 필요합니다.

프랭클린에 대한 인상평이 나오는데, 왓슨은 머리말에 주관적인 견해라고 밝히고 있지만, 그리 공정해 보이지 않네요. 저만 그런가요? ^^

 

08

 

크릭

DNA 흥미 상실

격분 - 지도교수 브래그경 - 헤모글로빈 분자의 형태를 다룬 논문

크릭이 제안한 이론적인 아이디어 - 감사의 말 한 줄도 없다는.

 

브래그 경

부인 - 모욕 - 분노

 

대체 지난 35년간 그 작자는 입으로 떠들기만 했지 이뤄놓은 게 무란 말인가. 크릭에 대한 브래그 경의 기본 시각은 그랬다.

 

[단상]

지도교수 브래그경과 크릭이 한바탕 붙었군요.

크릭은 자신의 아이디어를 도용하고도 감사의 말 한 줄 없다고.

브래그 경은 크릭의 제안을 들은 적도 없고, 도용이라는 말은 모욕이라고.

과학계의 아이디어는 좀 모호하긴 할 것 같습니다.

속도가 다를 뿐 옳은 결론에 도달하는 사람이 한 사람에 국한되진 않을 테니까요.

여기서도 과학과 예술의 공통점을 느낍니다.

먼저 발표하는 하는 사람이 장땡이라는. ^^

 

09

 

결정학자 밴드(V. Vand)

나선분자의 X선 회절

폴링 모형의 타당성 검증 / 상세한 구조 확인

 

코크런 - 크릭 - 의견 일치

밴드 이론의 오류 검증

포도주 시음회 - 케임브리지의 멋있고 유쾌한 신사들의 일원이 되었다는 의미.

나선의 구조를 마침내 풀었다. - 어렵게

코크런도 풀어냄 - 좀더 단순하게

=> 폴링의 알파 나선 모형도 옳았고 그들의 가설도 틀림없다.

 

이번 일에만은 여자가 관여치 않았다는 점이 그에게 큰 행운을 가져다준 것은 아니었을까.

 

[단상]

코크런과 크릭이 폴링 모형의 타당성 검증에 성공했네요.

각 장이 끝날 때마다 덧붙이는 왓슨의 마무리말은 이상하게 거슬립니다.

예습을 하지 않으려고 했는데, 이해가 되지 않는 부분을 찾아보다, 왓슨에 대한 향후 평가를 봐서 그런가 봅니다.

 

10

 

로지 프랭클린

11월 세미나

오직 순수한 결정학적 수단만이 유일한 해결책 - 결정학적 분석

 

왓슨

무엇을 주시하고 어디에 집중해야 하는지.

그녀가 안경을 벗고 머리를 조금만 우아하게 손질하면 어떤 모습일까. (?)

 

제대로 알고 질문하라 따위의 말을 새파랗게 젊은 여자한테서 듣고 안개 자욱한 11월의 밤거리를 걸어가는 기분이 어떻겠는가. (?)

 

로지의 X선 사진은 윌킨스 자신의 것보다 분명 뛰어나지만, 어찌된 영문인지 이를 가지고 새로운 연구 성과를 전혀 이루어내지 못했다는 것이다.

 

(영국은) 순수과학의 중요성을 모르고 있었다.

그저 생명의 기원을 둘러싼 소모적 논쟁이나 혹은 과학적 사실이 옳다는 것을 어떻게 알 수 있는가 따위의 문제에 정력을 낭비하고 있었다.

 

유전자의 본질에 대해서는 매우 궁금하지만….

 

유전자가 DNA로 구성되어 있다는 점에는 관심을 기울이지 않았다.

 

[단상]

요즘 같으면 이러한 발언은 차별적이라고 비난받을만한 견해입니다.

로지의 성격은 당시 남성 주류 과학계에서 살아남기 위한 방편일 수도 있겠지요. 그렇기에 왓슨의 “이중나선”에서 언급되고 있겠지요. 

 

11

 

로지가 측정한 DNA 시료의 수분함량 수치.

 

DNA 분자 내의 폴리뉴클레오티드 사슬의 수

둘, 셋, 넷 중 하나

DNA 사슬의 반지름과 축에 대한 기울기 각도

 

DNA의 뼈대를 이루고 있는 인산기의 음전하를 중화시키는 것은 무엇인가?

 

DNA 연구에 성공하고 나면 무엇부터 할까.

 

[단상]

슬슬 이론적인 부분을 따라가기 힘들어지고 있습니다. ^^

왓슨의 성격은 긍정적이라고 해야 할지? 미래지향적이라고 해야 할지?

 

 

12

 

DNA의 정확한 구조를 알아야 제대로 된 모형을 만들 수 있었다.

 

폴리뉴클레오티드 사슬이 어떻게 접혀 있는지만 해결하면 문제는 다 해결된 거나 마찬가지.

 

크릭이 X선 사진을 검토하는 동안, 나는 원자 모형 몇 개를 가지고 사슬로 조립.

 

사슬과 사슬을 결합하는 힘은 둘 이상의 인산기를 결합하고 있는 Mg++와 같은 2가 양이온의 염결합일 가능성이 가장 크다고 생각했다. 그러나 로지의 자료에는 2가의 양이온이 들어 있다는 증거가 하나도 없었기 때문에 우리의 추정은 약간 위험했다. 하지만 우리가 추정한 모형이 틀렸다는 증거 또한 없었다.

 

화학적 직관력.

 

[단상]

천체물리학이 그렇다더군요.

천체를 관측하고, 관측한 자료를 바탕으로 이론을 만들고, 망원경의 발달과 더불어 이론을 검증하고, 다시 이론과 관측과 검증의 무한반복으로 과학이 발전해왔다고.

로지와 윌킨스의 X선 사진과 크릭과 왓슨의 모형이 그 무한반복의 요소 같습니다.

물론, 인용구를 다 이해하진 못하겠습니다.

하지만, 이론과 검증의 무한반복 속에서 그들의 관계는 그리 우호적이진 않지만, DNA 구조는 조금씩 틀을 갖추어 갈 것 같네요. 물론, 결론을 알기에 하는 추측이긴 하지만……^^

 

13

 

그녀는 Mg++ 이론은 물 분자에 둘러싸여 있으므로 튼튼한 구조물이 될 수 없다고 날카롭게 지적했다.

 

로지가 지금 서둘러 버스를 타면 리버풀 발 3시 40분 기차 시간에 늦지 않겠느냐고 물었다. 우리는 냉큼, 안녕히 가시라며 작별 인사를 고했다.

 

[단상]

지적은 아프지요. 날카로운데 무시할 수도 없으니.

검증의 과정은 필수이고, 낙담과 재시도는 과학의 일상인데, 그래도 아픈 건 아픈 모양입니다.

 

14

 

DNA 연구를 그만두라는 결정

 

당-인산을 뼈대로 한 모형 때문에 난관에 처한 만큼

 

우리는 모든 것을 처음부터 다시 시작해야 했다. […] 새 실험 결과를 검증할 곳도 마땅치 않았다.

 

윌킨스는 몇 주 내로 모형을 만들어놓을 터이니 누구라도 런던에 오면 보여주겠다고 약속했다.

 

알파 나선 그 자체가 초나선으로 꼬여 있다는 새 가설.

 

<화학결합의 본질> - 폴링 저

크릭의 선물 “프랜시스로부터 짐에게, 1951년 크리스마스” 친필 사인

선물이라는 것이 참으로 유익할 때가 있는 기독교식 전통이로구나, 그때 나는 처음으로 깨달았다.

 

[단상]

첫 모형이 검증을 통과하지 못하면서, DNA 연구를 그만두라는 결정이 내려지고 겉으로는 그 결정에 따르는 척 합니다. 하지만 머릿속으로 하는 연구야 하는 사람 마음이죠.

그동안 왓슨은 DNA 연구 단서가 될 만한 책이나 잡지를 뒤적거립니다.

왓슨이 가장 탐독한 책이 폴링의 <화학결합의 본질>인데, 크릭의 책을 보다가 나중에 크릭이 한 권 더 사서 선물합니다.

당시 왓슨은 넉넉하지 못한 유학생이었고, 당시 책값은 지금보다 고가였을까요? 저야 모르죠.

왓슨식 뒷담화 인상평을 덧붙여 본다면……

“탐독할 만한 명저라면, 지 돈으로 좀 사지.” 정도가 되지 않을까? ^^

왓슨도 자신에 대한 이런 단편적 인상평은 공정하지 않다고 생각할 거라는 생각이 듭니다.

 

15

 

에리브리언 미치슨 - 킨타이어 해변

 

장학금 탈락

 

케임브리지 잔류 결정

 

 

실험생물학회에서 내가 발표하도록 했기 때문에 나는 어쩔 수 없이 새해 3일에는 떠나야 했다.  […] 내가 떠나는 날 제발 폭설이라도 내려 이 길이 두절되기를 바라고 있었다. 그러나 날씨는 내 편이 아니었다.

 

[단상]

킨타이어 해변에서 미치슨가와 함께 보내는 크리스마스 휴가 얘기군요.

장학금 탈락에도 케임브리지에 남아 연구를 계속하기로 하는 과정이 그려집니다.

학회 때문에 휴가지를 떠나야 하는 상황에서 가기 싫어하는 모습이 재미있네요.

 

16

 

담배 모자이크 바이러스(Tabacco Mosaic Virus, TMV)

TMV의 핵산은 DNA가 아니로 리보핵산(RNA)이다.

RNA를 해결하면 그것은 곧 DNA 해결의 실마리 될 수도 있을 것이었다.

 

버널과 팬쿠큰

TMV는 RNA가 중심에 자리 잡고 그 주위를 단백질로 된 수많은 단위체들이 둘러싸고 있는 구조라고 생각하는 것이 제일 그럴듯한 가설.

 

1944 독일 게르하르트 슈람

유리 RNA 및 단백질과 유사한 분자로 분리된다는 것을 밝혀냄

 

몇 개의 X선 사진만 더 확보된다면……

 

크릭 - 나선구조의 특징인 여백 부분을 사진에서 발견하고는 곧 나선형 TMV의 구조로 생각할 수 있는 몇 가지 종류를 단숨에 나열

 

이론물리학자 프랭크 <금속의 구조>

결정은 규칙적인 것이 아니며 새 분자들이 붙을 수 있는 최적 결합부위가 항상 생겨난다.

 

새 분자가 쉽게 붙는 자리를 만들어가면서 성장해가는 것이 아닐까?

 

옥스퍼드 건물의 나선형 계단을 보면서 생물학적 구조도 이처럼 나선형의 대칭성을 가지고 있음에 틀림없다고 자신했다.

 

내가 처음 찍은 X선 사진은 형편없이 조잡했다.

나선구조를 입증할 만한 사진을 찍기에는 너무나도 미숙한 실력이었다.

 

라이너스 폴링 - 왕립학회 단백질 구조 세미나 5월 런던 방문

 

[단상]

TMV를 관한 연구를 하는 척하면서 보내는군요.

관심사는 여전히 DNA의 구조이니, 다른 이의 연구, 이론, 도서 등 모든 곳에서 DNA 구조의 실마리를 찾고 있습니다.

정확한 모형을 만들기 위해선 X선 사진이 필요한데, 왓슨의 사진은 실력은 미숙하고 결과는 조잡하네요. 그러니, 윌킨스와 로지의 정교한 촬영 결과물이 필요한 모양입니다. 구조를 유추하기에도, 유추한 구조를 검증하는데도 필요하니.

“옥스퍼드 건물의 나선형 계단”에 대한 문장은 업적이 나온 뒤에 신화가 될 수도 있는 문구 같아서 옮겨보았습니다. 뉴튼의 “사과”처럼…… ^^

 

17

 

- 폴링 런던 세미나 참석 무산

세계 정상급의 과학자가 아무런 정치적 색채가 없는 학회에 타의에 의해 참석하지 못한다는 것은 소련에서나 있을 법한 일이었다.

 

- 콜드 스프링하버 연구소의 앨 허시

바이러스의 단백질은 박테리아 세포 안으로 거의 들어가지 않는다는 점

DNA가 1차 유전물질이라는 것을 강력하게 시사

 

- 로지

고전적인 X선 회절법에 전적으로 의존

그녀가 연구 방향을 바꾸지 않는 한 우리의 가설은 시험할 방법이 없었다.

 

- 윌킨스으로부터

원자 모형을 만든 주형을 되돌려 받음

 

[단상]

폴링의 런던 세미나 참석이 무산되는군요.

미국인이 말하는 “소련에서나 있을 법한 일”이라는 평가가 재미있군요.

이 책을 읽다 보면 과학 연구는 탑을 쌓는 것과 같다는 말이 생각나는군요.

수많은 연구들이 시대적으로 혹은 동시다발적으로 이루어지고 그 토대에 탑을 한 층씩 쌓아갑니다. 이 책에 무수한 과학자들이 나옵니다. 각자의 탑을 쌓고 시간이 지나면 완성된 탑의 한 부분을 차지하고 있습니다. 탑에도 아래층이 가장 넓고 안정적인 토대를 마련하지만, 제일 상층부의 작은 돌 하나가 탑의 완성을 알리죠. 물론 그 작은 돌 하나가 완성을 알리는 핵심이긴 하지만…

과학적 지식을 따라가기 힘드니, 인문학적 생각을 더 하게 되네요. ^^

 

18

 

- 왓슨

TMV가 나선임을 입증하는 X선 사진 촬영 성공

나선을 표시하는 반사점이 너무나도 선명히

 

나는 농담 삼아 이 X선 사진보다도 TMV에서 일반 결정체에서 보는 바와 같은 성장점이 있다는 것을 발견해낸 내 통찰력이 더 대단하지 않냐고 말했다. 내 말이 끝나기가 무섭게 크릭은 그 따위 무비판적인 목적론은 위험하기 짝이 없는 것이라고 쏘아붙였다.

 

DNA로 가는 길은 TMV와는 방향이 너무 달랐다.

 

- 생화학자 에르빈 샤가프

DNA의 화학적 규칙성.

 

- 토미 골드 ‘완전한 우주론적 원리’

크릭 ‘완전한 생물학적 원리’라는 개념 착안

 

- 이론화학자 존 그리피스

유전자 복제 이론 - 유전자는 상보적인 표면이 서로 교차되면서 복제가 일어난다

 

- 유전학자 멀러

동일한 물체 사이에는 인력이 존재한다.

 

- 크릭과 그리피스

유전자가 복제될 때 이를 견인하는 힘은 무엇이냐?

DNA의 복제에는 염기들의 편평한 표면 사이에서 어떤 특이한 인력이 관여하고 있다고 생각했다.

직접 복제론이 옳다면 같은 염기 사이에 이 힘이 존재할 것이었다.

염기쌍 : 아데닌 - 티민, 구아닌 - 시토신

 

샤가프, 케임브리지 방문

 

(그리피스) 어여쁜 아가씨와 함께 있을 텐데 과학의 미래 같은 것이 안중에 있을 리 있겠는가.

 

유전자가 복제될 때 이를 견인하는 힘은 무엇이냐?

DNA의 복제에는 염기들의 편평한 표면 사이에서 어떤 특이한 인력이 관여하고 있다고 생각했다.

직접 복제론이 옳다면 같은 염기 사이에 이 힘이 존재할 것이었다.

염기쌍 : 아데닌 - 티민, 구아닌 - 시토신

 

[단상]

DNA 연구가, 여기까지 왔습니다. 자, 모두들 다 이해하시죠? ^^

 

19

 

ㅇ 국제 생화학회의

 

- 샤가프 - 비웃음

모형을 통해 DNA의 구조를 규명하겠다는 계획을 요약하여 밝혀도 여전히 무표정이었다.

 

- 폴링의 갑작스러운 참석 - 만남 불발

 

ㅇ 파지 학회

 

- 윌킨스와 동행. 건강 문제

 

그 당시 칼텍의 화학과 학생 모두의 꿈은 린다와 결혼하여 명성을 날리는 것이었다. 그만큼 린다는 미인이었다.

 

[단상]

파리에서 열린 국제 생화학회의에 대한 이야기군요.

학회에서 모형을 통해 DAN의 구조를 밝히겠다는 계획은 주목을 받지 못합니다. 동료 과학자의 비웃음과 무관심을 만나네요.

그나마 모형으로 알파 나선을 구현한 폴링을 만나고 싶지만, 인기인 폴링에게 접근조차 못합니다.

칼텍 학생들이 린다와 결혼하고 싶은 것은, 미인이기 때문일까요? 아님, 아버지가 폴링이기 때문일까요? 그 세계도 인맥은 주요한 성공요인인가 봅니다.

 

20

 

박테리아의 성(性) 문제

 

팔란자 미생물유전학회 - 박테리아에도 암수가 있다.

 

리더버그 - 박테리아가 짝짓기를 하며 유전자 재조합 현상을 나타낸다.

 

헤이스 - 박테리아 교배시 수컷 염색체 물질 중 일부만이 암컷 세포로 들어간다.

 

크릭 - 샤가프의 법칙이 열쇠라는 생각

아데닌과 티민의 양이 같고, 구아닌과 시토신의 양이 서로 같다.

 

윌킨스 - 로지와의 관계 악화

 

DNA를 지니고 있는 바이러스인 T4 파지의 2가 금속 함량

 

로지의 협조를 얻기가 어려움.

 

크릭 - 초나선형 방정식을 유도하는 데 노력, 구하는 데 성공.

 

크릭 - 데이비드 하커의 미국 브루클린 1년 공동 연구 제안 수락

 

윌킨스와 로지 관계

해고할 수는 없고, 더욱이 그녀는 X선 사진을 점점 더 잘 찍고 있었다.

 

크릭과 나는 그 과학적 데이터에 접근할 수 없었기에, 마음을 열고 기다리는 수밖에 없었다.

 

[단상]

왓슨은 박테리아의 성 문제를 연구하면서 “박테리아 교배시 수컷 염색체 물질 중 일부만이 암컷 세포로 들어간다.”에서 실마리를 찾으려고 합니다.

크릭은 샤가프의 법칙(아데닌과 티민의 양이 같고, 구아닌과 시토신의 양이 서로 같다.)이 열쇠라는 생각하죠.

둘의 실마리와 열쇠가 DNA 연구를 위해 접점을 찾았으면 좋겠군요.

 

21

 

클레어 대학으로 옮김. 지저스 대학 포기. 복통. 크릭, 새로운 집 장만

 

서너 가닥의 DAN 사슬이 어떻게 과학적으로 완벽하게 나선으로 꼬일 수 있을까 하며 공상에 잠겼다.

 

DNA, RNA 및 단백질 합성의 상호관계에 대한 생화학 논문들 탐독

 

DNA가 어떤 RNA를 만들 것인지를 결정하는 주형이라고 믿게 되었다. 그러자 RNA 사슬이 단백질을 합성하는 주형이 아닐까 하는 생각.

 

DNA가 일단 합성되면 이 분자들은 매우 안정되어 있다. - 예, 성게.

그래야만 유전자는 영원하다는 생각에 부합.

 

“DNA => RNA => 단백질” 벽에 붙여 두다.

 

희망과 실망의 반복.

 

라이너스 폴링이 DNA 구조를 밝혔다는 소식. - 좌절감과 울분.

 

폴링이 윌킨스와 로지의 X선 사진을 본 적 없으므로 실수할 가능성을 기대해봄.

 

그래도 우리는 그냥 울고 싶은 기분이었다.

 

[단상]

DNA가 어떤 RNA를 만들 것인지를 결정하는 주형이라고 믿으며, RNA 사슬이 단백질을 합성하는 주형이 아닐까 하는 생각을 합니다.

“DNA => RNA => 단백질”을 벽에 붙여 두고 희망과 실망을 반복합니다.

폴링이 성공했다는 소식에 폴링이 실수할 수 있다는 가능성과 서둘러 해답을 찾아 폴링과 동시에 발표하여 명성을 얻는 가능성을 희망하지만…...

그래도 그냥 울고 싶은 기분이라는 게 공감이 됩니다.

DNA 구조만을 생각하며 연구해본 시간과 열정이 물거품이 되는 순간.

후대의 사람들이 중단되었거나 실패한 연구자들이 기여한 한 부분을 인정한다 해도, 그건 후대의 일일 뿐이죠. 당대에 그 기여분만으로 만족하기란 힘든 법이니. 

 

22

 

폴링이 DNA의 구조 해명에는 거의 가까이 근접했는지 몰라도 유전자 복제의 비밀까지 다가간 것은 분명 아닌 듯했다.

 

로지 - 버크백대학으로 옮긴다고 윌킨스에게 말함, DNA 문제는 그대로 두고 가겠다.

 

크릭과 왓슨 - 폴링 논문 사본 검토

 

폴링 - 세 가닥의 나선구조

폴링의 핵산은 전혀 산이 아닌 셈. 인산기가 이온화되지 않은 것.

내가 아는 핵산 화학에 의하면, 인산기는 결코 수소원자와 결합하지 않는다. DNA가 어느 정도 강산이라는 점을 의심하는 사람은 아무도 없었다.

우리가 폴링보다 앞설 수 있는 시간은 겨우 6주뿐인 셈이다.

 

우리는 폴링의 실패를 위해 축배를 들었다.

 

[단상]

폴링과의 속도전 양상이네요. 폴링의 실패에 축배를 드는 둘의 모습을 보고, 잠깐 웃었습니다.

 

23

 

로지의 실험실

로지 : DNA의 구조를 나선이라고 간주할만한 데이터를 폴링은 물론 그 누구도 확보한 바가 없지 않느냐.

왓슨 : 가장 간단한 형태는 나선구조뿐이라고 주장

로지 : 자신이 찍은 X선 사진을 관찰한다면….

왓슨 : 사진을 잘못 해석한 것일 수도 있지 않겠느냐.

 

윌킨스는 자신의 조수 윌슨을 시켜 로지의 X선 사진과 고슬링의 X선 사진 중에서 몇 장을 몰래 복사해두었다고 말했다.

 

‘B’형 구조 X선 사진 - 믿을 수 없을 만큼 더 간단했다.

가장 뚜렷한 십자형 검은 회절무늬

 

DNA 분자에 있는 사슬의 수도 쉽게 알아낼 수 있을 것 같았다.

 

많은 과학자들이 나선형에는 동의해나가고 있는 상황.

 

문제는 나선 속에 염기를 어떻게 규칙적으로 쌓을 수 있을까?

 

윌킨스는 과학이 가고 있는 방향에 대해 우리 모두의 의견이 일치한다면 더 이상 연구할 것이 없어질 것이며 우리는 과학자가 아니라 기술자나 의사로 작업을 전환해야 할 것이라고……

 

B형 패턴……

나는 2중 사슬 모형을 만들기로 결심했다. 크릭도 틀림없이 동의할 것이라 확신했다. 그는 비록 물리학자였지만, 생물학적으로 중요한 물질은 쌍(雙)으로 존재한다는 것쯤은 알고 있으리라 믿었기 때문이다.

 

[단상]

로지와의 마찰은 여전하지만, 로지의 X선 사진이 결정적인 단초를 제공합니다.

문제는 윌킨스가 로지의 동의 없이 왓슨에게 보여준 것이죠.

이 부분을 검색을 통해 책 초반에 알게 되어 읽는 내내 왓슨이 그리 좋게 보이지 않더군요.

 

로지의 ‘B’형 구조 X선 사진은 믿을 수 없을 만큼 더 간단했고, 가장 뚜렷한 십자형 검은 회절무늬를 보여주었습니다. 왓슨은 그 사진을 통해 3중 사슬모형에서 2중 사슬 모형으로 전환하게 됩니다.

 

왓슨, 크릭, 윌킨스는 1962년에 노벨상을 수상했고, 로지는 1958년에 세상을 떠났죠.

이중나선의 결정적 단초를 제공한 로지가 DNA 구조를 밝히는데 기여한 바가 크지만, 결국 젊은 나이에 세상을 떠나면서 무산됩니다.

 

24

 

브래그경 - 격려

폴링에게 DNA 분자구조를 밝혀내는 영예를 빼앗기고 싶지 않았던 것이다.

 

크릭은 자오선 상의 3.4Å에서 회절이 다른 어떤 회절보다도 더 선명했다는 점에 주목했다. 이는 퓨린과 피리미딘 염기들이 나선 축에 직각 방향으로 3.4Å의 간격을 가지고 서로 겹쳐 있음을 의미하는 것이었다. 게다가 우리는 나선의 지름이 약 20Å이라는 것을 전자현미경 사진과 X선 사진을 통하여 확인할 수 있었다.

 

3일 후, 인(燐) 원자의 모형이 준비되었다. […] 그러나 B형 X선 사진 데이터에 부합되는 모형은 오히려 15개월 전에 만들었던 3중 사슬 모형이었다.

 

당장의 장애물은 염기였다.

 

뼈대를 바깥에 놓은 모형을 만들어봐야겠다는 생각이 들었다.

X선 사진 근거와 부합되도록 모양을 비트는 일은 어렵지 않았다.

 

우리가 DNA 모형을 다루어도 괜찮겠느냐고 윌킨스에게 물었다. 자신은 상관이 없다는 윌킨스의 대답을 듣고서야……

 

[단상]

누가 먼저… 경쟁이 시작되었다. 뼈대를 바깥에 놓는 모형을 만드는군요. 점점 답을 찾아가고 있습니다.

 

25

 

영화 <황홀>

 

내 생각의 초점은 어쨌든 외부에 위치한 골격이 완전히 규칙적인 방식이 되도록 염기들을 내부에 배열하는 것이었다.

 

호변이성 이동.

염기들을 맺어주는 수소결합을 유지하는 법칙을 찾아내는 일이었다.

 

DNA 분자 내의 아데닌 잔기가 수소결합을 형성한다고 가정하면……

그 결과 골격은 내부에 있는 퓨린과 피리미딘 쌍들에 따라, 안쪽으로 오목해지거나 바깥쪽으로 볼록해지는 구조로 나타나야 했던 것이었다.

 

동일한 염기를 가진 두 사슬이 서로 꼬여 DNA 분자를 구성하는 것이 우연한 일은 아닐 것이다.

 

예를 들면, 주형 가닥에 있는 아데닌 잔기에는 항상 아데닌이 결합되게 하는 아데닌 특정 효소가 있다고 가정하면 문제는 쉽게 해결되었다.

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DNA 분자 내의 아데닌 잔기가 수소결합을 형성한다고 가정하면……

그 결과 골격은 내부에 있는 퓨린과 피리미딘 쌍들에 따라, 안쪽으로 오목해지거나 바깥쪽으로 볼록해지는 구조로 나타나야 했던 것이었다.

 

동일한 염기를 가진 두 사슬이 서로 꼬여 DNA 분자를 구성하는 것이 우연한 일은 아닐 것이다.

 

[단상]

외부에 위치한 골격이 완전히 규칙적인 방식이 되도록 염기들을 내부에 배열하는 과정입니다.

이 장에 삽입된 그림은 많이 익숙한데도, 그 개념은 잘 이해되지 않는군요. 사실 고등학교 때 대강의 개념은 배운 기억은 나는데 말입니다.

이해가 딸리는 것과 비례해서 왓슨과 크릭의 연구성과는 결론에 가까워지는군요. ^^

 

26

 

내가 생각한 DNA 구조는 폴링의 것과는 완전히 다른 아름다운 것이라는 말도 덧붙였다.

 

미국인 결정학자 제리 도나휴 - 오류 지적

 

염기쌍들을 이리저리 배열하면서 이들을 수소결합으로 연결시켜 보았다.

 

수소결합 두 개로 연결된 아데닌-티민 쌍이 적어도 두 개 이상의 수소결합으로 연결된 구아닌-시토신 쌍과 모양이 꼭 같음을 알게 되었다.

 

아데닌은 항상 티민, 구아닌은 항상 시토신하고만 짝을 짓는 것이 수소결합을 형성하는 필요조건이었다.

 

복제 과정을 아주 만족스럽게 설명해준다는 점.

 

항상 아데닌과 티민, 구아닌과 시토신이 쌍을 이룬다는 것은, 서로 꼬인 두 사슬에서 염기 순서가 정해지면, 상대 사슬의 염기 순서가 자동으로 결정되는 것이다. 따라서 어떤 사슬 하나가 주형이 되어 상보적인 상보적인 사슬을 합성하는 것은 아주 쉽게 이해할 수 있는 개념이었다.

 

이중나선의 의미가 너무 중대하여 함부로 말하기에는 위험이 따르는 것도 분명한 사실이었다. 그런 까닭에 점심 시간에 이글 식당으로 날듯이 달려간 크릭이 우리가 생명의 비밀을 밝혀냈다고 주위 사람들에게 떠들어대는 것이 나는 영 못마땅했다.

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아데닌은 항상 티민, 구아닌은 항상 시토신하고만 짝을 짓는 것이 수소결합을 형성하는 필요조건이었다.

 

항상 아데닌과 티민, 구아닌과 시토신이 쌍을 이룬다는 것은, 서로 꼬인 두 사슬에서 염기 순서가 정해지면, 상대 사슬의 염기 순서가 자동으로 결정되는 것이다. 따라서 어떤 사슬 하나가 주형이 되어 상보적인 사슬을 합성하는 것은 아주 쉽게 이해할 수 있는 개념이었다.

 

[단상]

이제 막바지네요. 파악한 개념으로 모형을 만들면 끝이니, 크릭이 생명의 비밀을 밝혀냈다고 떠들어대는 것도 이해가 됩니다.

아주 쉽게 이해할 수 있는 개념이라는데, 아주 쉽게 이해를 포기하게 됩니다. ^^

우리도 막바지에 다가가고 있습니다.

 

27

 

이제 드디어 DNA 구조를 밝혀냈고, 이는 세계가 깜짝 놀랄 만한 일이며, 폴링의 이름이 알파 나선을 연상시키듯 우리의 이름이 이중나선을 연상시킬 것이라고 생각하니 믿을 수 없을 만큼 황홀했다.

 

빨리 발표해야 한다는 것, 완벽한 모형을 조립하고 싶은 마음.

 

그 결과 만들어진 나선은 두 사슬이 서로 반대 방향을 향하면서, 오른쪽으로 감는 우선형(右旋形)이었다.

 

결국 모형이 완벽하다는 결론.

 

정확한 X선 사진이 없었기 때문에, 우리가 선택한 원자들의 배열이 틀림없이 정확하다고 자신할 수 없었다.

 

[단상]
모든 사람들이, 자신의 이름을 떠올릴 있는, 과학적 성과를 집약한 단어를 갖는 . 그건 정말 황홀할 같네요. 그동안의 노력들이 보상받는 느낌.

 

28

 

우리가 해야 할 다음 단계는, 우리 모형에서 예상되는 회절 패턴과 실험을 통해 얻은 X선 데이터를 자세하게 비교, 대조하는 일이었다.

 

이토록 아름다운 구조.

 

크릭은 이제까지 로지가 고집스럽게 자신의 주장을 펼쳤던 까닭이 그저 맹목적인 남녀 평등론자로서의 입장이 아니라 일급 과학자의 실험 결과에 근거한 것임을 깨달았다.

 

그녀가 같이 일했던 동료들과 대등한 입장에서 동등한 대우를 받고 싶었던 지극히 당연한 욕구에서 비롯된 것임을 깨달았다.

 

로지는 자신의 결정학적 분석 능력에 걸맞은 정당한 대우를 받지 못하는 데 대해 분노하고, 서열 위주의 계급 문화에 반항했던 것이다.

 

샤가프의 편지

“당신 연구실의 그 촌뜨기들이 발견했다는 것에 대해 좀 알려달라.”

 

[단상]
과학적 결과물은 언제나 아름다운 구조를 갖는다고 합니다. "아름다움"이란 단어가 과학에 자주 등장하는 단어지요. 그건 창조자가 예술가이기 때문일까요?

로지에 대한 긍정적인 언급이 있군요. 하지만, 처음 네이처에 실린 논문에는 단초를 제공한 로지의 B X 데이터에 대한 언급이 없었다고 합니다. 로지도 자신의 데이터가 제공되었음을 짐작했지만 항의하진 않았다고 되어 있네요. 약간 사후약방문 같은 왓슨의 평가라는 생각은 계속 되네요. 위키백과가 정확한 정보만 있는 아니겠지만......

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A1%9C%EC%A0%88%EB%A6%B0%EB%93%9C_%ED%94%84%EB%9E%AD%ED%81%B4%EB%A6%B0

 

29

 

우리가 발견한 상보적인 DNA 분자구조가 지닌 엄청난 생물학적 의의 앞에서 그(폴링) 역시 우리의 승리를 깨끗이 인정한 것이다.

 

파스퇴르 연구소 생화학자 게리 와이엇

DNA의 염기 비율 - 아데닌과 티민 그리고 구아닌과 시토신의 양이 같다.

이중나선의 증거로서 더할 나위 없이 훌륭한 것이다.

 

윌킨스 연구소.
A형 DNA는 물을 흡수하면 길이가 길어져서 B형으로 바뀐다는 것이다.

 

우리가 제창하는 이 특이한 염기쌍은 곧바로 유전물질을 만들어내는 복제기구를 밝히는 데 중요한 의의가 있음을 우리는 잘 인식하고 있다.

 

그(폴링)에게 로지가 찍은 B형 사진의 사본을 보여주자, 그는 우리 모형이 타당하다는 것을 깨끗이 인정했다.


[단상]
A DNA X 사진만 놓고는 이중나선 모형이 맞지 않았죠. 그래서 모두 3중나선을 놓고 고민했습니다. 훨씬 단순한 B X 사진이 이중나선으로의 귀결을 이끌었고, A형이 물을 흡수하면 B형으로의 전환된다는 것이 DNA 구조의 결론을 지어주는군요.
왓슨과 크릭의 "이중나선" 생명의 비밀을 밝혀내는 출발점이 되었습니다.
이중나선 하면 둘의 이름을 떠올리지만, 책에 등장한 수많은 연구자들의 가설과 질문과 반박의 결과물이 아닐까 생각되는군요.

과학은......
사라지지 않고 수정되는 일련의 판단이다.
피에르 에밀 뒤클로, 프랑스 미생물학자

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