유전학 오디세이 8편: 어..? 유전 물질이 단백질은 아닌 거 같은데..?
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멘델이 유전의 법칙을 찾고
모건이 그것이 염색체에 있다는 것을 밝혔지만,
여전히 풀리지 않는 난제가 있었습니다.
"도대체 염색체의 무엇(단백질? DNA?)이 유전 정보를 담고 있는가?"
당시 과학계의 독재자들 포버스 레빈박사를 비롯한 모든 대가들이 단백질이 유전물질이라고 줄기차게 주장했지만 증거는 없었지요. 이 독재자들에게 반기를 들고 연구를 시작할 과학자는 아마 없었을 걸요?
1928년, 영국의 의사 프레드릭 그리피스는 전혀 의도치 않게 이 거대한 질문의 실마리를 발견합니다.
그는 유전학자가 아니었습니다. 당시 맹위를 떨치던 폐렴을 잡기 위해 백신을 연구하던 중이었죠.
1. 두 얼굴의 폐렴쌍구균
그리피스는 실험용 쥐에게 폐렴균을 주사하다가, 이 균에 두 가지 종류가 있다는 것을 알게 됩니다.
S형 균 (Smooth, 매끈 형): 겉이 매끈한 캡슐(피막)로 싸여 있습니다. 이 캡슐은 폐렴균의 항원을 가려주기 때문에 쥐의 면역계 공격을 막아내 살아남아서 쥐를 폐렴으로 죽게 만듭니다(따라서 독성 있음).
즉 S형 균은 캡슐을 만드는 유전자가 있는 것이죠.
R형 균 (Rough, 거친 형): 캡슐이 없어 표면이 거칩니다. 폐렴균 표면 항원이 노출되어 쥐의 면역계에 금방 잡혀 먹히기 때문에 쥐가 죽지 않습니다(따라서 독성 없음).
즉 R형 균은 캡슐을 만드는 유전자가 없는 것이죠.
그런데 말입니다... 혹시
아.. 폐렴균에 캡슐이 있으면 폐렴균 표면이 매끌매끌해서 S형이고 캡슐이 없으면 항원이 노출되니까 꺼칠한 표면 때문에 R형이구나.. 이렇게 생각하시는 건 아니시겠죠?
그리피스가 폐렴균을 가지고 실험할 때는 전자현미경이 없었어요!!!
따라서 그리피스가 S형이다 R형이다 이렇게 구별해서 부른 이유는
이 두 가지 형의 폐렴균을 한천 배지 위에 배양하게 되면
음.. 한 마리가 두 마리가 되고.. 두 마리가 네 마리가 되고.. 기하급수적으로 분열해서 군집을 형성하게 되겠죠?
S형 군집: 표면이 매우 매끄럽고 수분을 머금은 듯 촉촉하며 윤기가 납니다. 이는 두꺼운 다당류 캡슐이 균을 감싸고 있기 때문이죠.
R형 군집: 표면이 건조하고 거칠며, 가장자리가 불규칙한 형태를 띱니다. 캡슐이 없어서 세포 본연의 거친 표면이 그대로 드러나기 때문이에요.
그리피스는 이처럼 육안으로도 확연히 구분되는 '군집의 모양'을 보고 이름을 붙였고, 이후 연구를 통해 이 차이가 병원성(S형은 있고 R형은 없음)과 직결된다는 사실을 밝혀냈습니다.
왜 S형 R형이란 이름을 붙였는지 그 궁금증이 풀리셨기를 바랍니다!
2. 실험 1, 2, 3: "당연한 결과들“
그리피스는 쥐를 대상으로 차근차근 실험을 진행합니다. 여기까지는 누구나 예상 가능한 결과였습니다.
1단계: 살아있는 S형(독성)을 주사하면 쥐가 죽음 💀
2단계: 살아있는 R형(무독성)을 주사하면 쥐가 살음 🐭
3단계: 열을 가해 죽인 S형을 주사하면 쥐가 살음 🐭
(당연하죠, 균을 끓여서 죽였으니 독성이 사라진 겁니다.)
3. 실험 4: "충격적인 반전“
그리피스는 호기심에 묘한 칵테일을 만듭니다.
이게 바로 천재성입니다.
누가 도대체 누가.... 이런 생각을 할 수 있을까요..?
4단계:[열로 죽인 S형] + [살아있는 R형]을 섞어서 주사함.
상식적으로 쥐는 살아야 합니다. S형은 이미 죽었고, R형은 원래 힘이 없으니까요. 그런데...
결과: 쥐가 폐렴에 걸려 죽었습니다! 💀
더 놀라운 것은 죽은 쥐의 몸속을 해부해 보니, 살아있는 S형 균이 우글거리고 있었습니다.
도대체 죽었던 S형이 부활한 걸까요? 아아아...폐렴균이 예수님도 아닌데.. 부활...? 이건 말도 안 되는 거죠?
아니면 순둥이 R형이 타락한 걸까요?
4. 결론: “무언가가 건너갔다” → 형질전환
그리피스는 죽은 S형 균이 되살아난 것이 아니라,
죽은 S형의 '어떤 물질'이 살아있는 R형에게 들어가서, R형을 S형으로 변신시켰다고 결론지었습니다.
순한 R형이 갑자기 독성 갑옷(캡슐)을 만드는 능력을 갖게 된 것이죠.
그리피스는 이 정체불명의 물질을 '형질전환 원리'라고 불렀습니다.
"박테리아 사이에서 형질을 바꾸는 무언가가 이동했다.“
(지금 살짝 공개하면 아까 S형 균에는 캡슐을 만드는 유전자가 있다고 했었죠? R형 균에는 캡슐을 만드는 유전자가 없었구요... 그리고 또 중요한 사실은요... 단백질은 열에 무지하게 약하지만 DNA는 열에 강합니다!!! 그러니까 그때는 짐작도 못했겠지만 지금은 여기까지 얘기하면 뭐가 R형 균으로 이동했는지 짐작하시겠죠?)
에필로그: 막강한 독재자의 힘
그리피스는 안타깝게도 그 '형질전환 원리'의 정체가 무엇인지(단백질인지, DNA인지) 밝혀내지 못하고 세상을 떠났습니다. 왜 못 밝히고 세상을 떠났는지 궁금하시면 [여기]를 클릭!
당시 대부분의 과학자는 생명 현상이 복잡하니 당연히 '단백질'일 것이라고 추측했죠.
과학계 독재자의 힘이 그리고 편견이 그토록 막강하단 겁니다.
당시 어린아이도 알았을 걸요? 단백질이 얼마나 열에 약한지를..?
계란을 얼마나 많이 삶아 먹고 고기를 얼마나 구워 먹고 그랬을 텐데...
저 실험 결과를 보고 응당 과학자라면 유전물질은 최소한 단백질은 아니다라고 결론을 내려야죠!!!!
사후에 용감한 형제(?)들이 드디어 비밀의 실체를 밝힙니다. 궁금하시죠..?
다음 편을 기대해 주세요!!!
(프레더릭 그리피스의 일생이 궁금하다면? [여기]를 클릭!)
