유전학 오디세이 15편: 이중 나선 구조의 완성과 생명과학 시대 개막
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로절린드 프랭클린의 결정적인 X선 데이터 그리고 수치 정보가 운이 좋게 굴러 들어오자.....
제임스 왓슨과 프랜시스 크릭은 DNA 구조의 마지막 퍼즐을 맞추는 작업에 착수했어요. 정말 우주의 기운이 이들을 향해 마구 쏟아진 거죠.
두 가닥이 역평행으로 배열되어 있다는 확신 아래, 가장 큰 질문은 염기들이 나선 안에서 어떻게 결합하는가? 였습니다.
1. 골판지 모델과 제리 도너휴의 결정적 조언
왓슨은 처음에 '유사 결합' 모델을 시도했습니다.
즉, 아데닌(A)은 아데닌(A)끼리, 구아닌(G)은 구아닌(G)끼리 결합하는 방식이었습니다.
그러나 이 모델은 DNA의 폭이 일정하다는 X선 회절 데이터와 모순되어 실패했습니다.
이때, 구조 완성에 결정적인 도움을 준 인물은 그들의 사무실 동료인 미국인 화학자 제리 도너휴였습니다. 이들이 쓴 그 유명한 1953년 Nature 논문에도 도너휴의 조언이 큰 도움이 되었다고 아래와 같이 기술했죠.
번역하면...
"저희는 특히 원자 간 거리에 관하여 끊임없는 조언과 비판을 아끼지 않은 제리 도너휴 박사에게 큰 신세를 졌습니다.“
2. 유레카의 순간: 상보적 염기쌍 발견
1953년 2월 28일 아침, 도너휴의 조언에 따라 염기 모형을 수정한 왓슨은 책상 위에서 골판지 조각들을 이리저리 맞추다가 놀라운 사실을 발견했습니다.
아데닌(A)과 티민(T)이 결합했을 때의 모양과, 구아닌(G)과 사이토신(C)이 결합했을 때의 모양이 기하학적으로 완벽하게 일치하며 안정적인 수소 결합을 형성한다는 것이었습니다.
이 상보적 염기쌍 구조는 모든 것을 명쾌하게 설명해주었습니다.
샤가프의 법칙(A=T, G=C)을 물리적으로 완벽하게 설명했습니다.
퓨린(Purine, A/G) + 피리미딘(Pyrimidine, T/C) 결합을 통해 DNA의 폭이 일정하게 유지되는 이유를 설명했습니다.
무엇보다, 유전 물질의 복제 메커니즘을 즉각적으로 암시했습니다. 두 가닥이 풀리면 각 가닥이 주형이 되어 상대편 가닥을 완벽하게 재생해낼 수 있기 때문입니다.
3. 이글 펍의 전설적인 선언
전설에 따르면, 그날 점심 왓슨과 크릭은 캠브리지 연구소 근처의 술집 '이글 펍'으로 달려가 "우리가 생명의 비밀을 발견했다!"고 외쳤다고 합니다.
마침내 1953년 4월 25일, 그들의 1페이지짜리 논문이 과학 학술지 <네이처>에 실리면서 생물학의 역사는 영원히 바뀌었습니다.
이 논문의 마지막 문장은 과학 문학사상 가장 유명하고 절제된 표현으로 꼽힙니다.
사실상 "이 발견이야말로 생명 복제의 비밀을 푸는 열쇠다"라고 외치고 싶었겠지만, 과학적 엄밀함을 지키기 위해 아주 겸손하고 점잖게 표현한 것입니다.
한번 볼까요?
번역하면..
"우리가 제안한 특이적인 쌍 결합이 유전 물질의 복제 메커니즘을 즉각적으로 암시한다는 사실을 우리는 놓치지 않았다."
이 문장 전까지 인류는 유전 정보가 어떻게 다음 세대로 전달되는지 그 '물리적인 방법'을 전혀 알지 못했습니다.
왓슨과 크릭은 DNA의 이중 나선 구조를 밝힘과 동시에, "구조 속에 기능(복제)의 원리가 들어있다"는 사실을 단 한 문장으로 예고한 것이지요.
이들은 논문의 마지막 부분에 이 문장을 슬쩍 끼워 넣음으로써, 자신들이 단순히 구조만 밝힌 것이 아니라 생명 현상의 핵심인 '복제'의 원리까지 간파했음을 전 세계에 알렸습니다.
아~~~~ 세상 사람들아~~~ 제발 좀 알아 차려줘라~~ 우리들의 이 위대한 발견을~~~ 무척이나 외치고 싶었을 거에요.
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