▲ 정성수 교수(대전지부 학술부장)▲충남대학교 의학전문대학원     ©편집국

자동차 스스로 자동수리 기능이 있다면 얼마나 좋을까? 미국에서 연수하고 있을 때다. 이런 저런 용도로 차가 많이 필요하여 중고차를 구입하게 되었다. 한번은 휴가기간에 이 중고 자동차를 가지고 장거리 이동을 하는 도중이었다. 어느 순간 계기판에 점검 알림표시가 떴다. 자동차에 대해서 문외한인 데다 짧은 영어에, 어디에 정비소가 있는지도 모르고. 자동차 정비는 거의 모두 예약제라 하는데, 그냥 집으로 돌아가야 하나 등등 이래 저래 마음이 복잡하고 난감하였다. 누구나 한번 쯤 겪는 흔한 이야기이다.

그런데 그때 나는 문제가 있다고 발견했으면 수리도 자동차 스스로 자동수리를 해주면 안되냐는 억지 생각을 한 적이 있다. 자동차가 마모되고 고장이 나는 것은 엔트로피가 증가되는 열역학 법칙에 충실한 자연스런 현상이다. 그러나 이를 되돌리는 것은 자체의 엔트로피를 감소시키고 무엇보다 정보와 기술이 집약된 아주 고차원적인 지적개입이 있어야 한다.

 컴퓨터 프로그램의 자동복구가 현재 사람이 만든 것 중에 거의 유일한 자동수리 기능이다. 자동차 스스로 고장난 곳을 고치는 날이 올까? 그렇다면 세포는 어떨까? 놀랍게도 세포는 자가 수리 기능을 가지고 있다. 특별히 DNA의 자가수리를 소개하고 이는 설계에 의한 것임을 말하고자 한다.
 
1. DNA 자가수리의 발견
2015년 노벨화학상은 DNA의 자가수리를 발견한 세 사람의 과학자에게 수상되었다. 단순히 화학적 측면에서 볼 때 DNA를 복제하는 과정이나 RNA로 전사(transcription)하는 과정 역시 화학반응이고 이는 어떤 형태이든 오류가 날 가능성이 크다. 화학적으로 아무리 완벽하게 재료와 조건을 갖추고 어떤 화합물을 만든다 해도 순도 100%인 물질을 더기 힘들다. DNA도 화학물질로 이를 합성하는 과정은 오류가 날 가능성이 존재한다.

사람 DNA의 경우 30억 쌍의 염기서열을 가지고 있는데 염기서열만을 1권 300페이지 공책에 빼곡히 쓴다면 족히 3천권은 넘는 분량이다. 놀랍게도 이를 그대로 복제하는데 걸리는 시간은 30분 정도 밖에 소요되지 않는다. DNA를 복제하는 기계장치인 DNA중합효소는 1초에 1000개 염기서열을 복제할 수 있는 능력이 있기 때문이다.

진화론은 세포가 어떻게 이런 능력이 있는지 아직 잘 설명하지 못한다. 다만 그렇게 빠르게 복제하는 과정에서 복제의 오류로 변이가 일어날 기회가 증가하여 진화의 가능성이 더 높아지는 것은 아닌가 하는 기대가 있을 수 있다.

복제 과정에서 종종 문제가 발생되는데 약 100만 염기서열당 1개의 오류가 발생하며 인간의 DNA 염기 개수가 30억개쯤 되므로 복제가 한번 일어날 때마다 약 3000개의 염기에서 오류가 일어나게 된다. 실험실에서 쓰이는 DNA 합성기로도 100염기쌍 중 한 두 쌍 정도는 에러가 난다. 세포의 정밀도는 현대의 어떤 수선기작으로도 인간이 따라가기는 힘든 정도이다.
<다음호에 계속>
 




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