왓슨의 이중나선

장래 과학자를 꿈꾸는 청소년 중 상당수는 생명과학 분야에 종사하기를 희망한다. 각광받는 과학연구 분야가 된 지는 이미 오래이고, 미래과학의 성장동력으로 지지받으며 다양한 유관 연구들이 수행되고 있는 것이 현실이기 때문이다. 생명윤리와 관련해서는 여전히 해결되지 않은 숙제를 안고 있지만, 생명과학의 발걸음은 앞으로만 나아가고 있다. 생명과학, 생명공학 혹은 유전공학, 또 다른 어떤 이름으로 불리건, 생명에 대한 분자 단위의 연구가 가능하지 않았다면 지금과 같은 양상의 연구도 없었을 터. 그러한 연구가 막 태동하던 때, 바로 그 결정적 계기를 만들어낸 장본인이라고 할 수 있는 제임스 왓슨이 활동하던 그때 그 시절로 돌아가 보자. DNA는 어찌하여 우리 앞에 나타나게 되었던가.

멘델의 완두콩부터 DNA까지

생명의 시원에 대한 서구의 인식과 상상력을 장악하고 있던 기독교에 제대로 한방 먹인 것은 다윈의 진화론(1859년 '종의 기원' 출간)이었다. 생명은 창조되지 않았다! 그리고 1865년, 오스트리아의 사제이자 훈련된 과학자였던 그레고르 멘델이 '식물의 잡종에 관한 연구'라는 유전의 법칙을 최초로 체계화한 중요한 논문을 발표한다. 다윈의 진화론은 전세계에 급속도로 파급되었지만, 멘델의 연구는 그러지 못했다. 그러다 세포 연구가 한창이던 1900년대 초 멘델의 선구적인 연구는 재발견된다. 형질, 표현형(둥근완두와 주름진완두 등), 유전자형(RR, Rr, rr), 우성과 열성 같은 개념이 멘델의 연구로부터 온 것이다.
유전학자들은 염색이 잘 되며 딸세포에 전달되는 세포 속 물질에 염색체(chromosome)라는 이름을 붙인다. 거듭된 실험을 통해 유전정보를 전달하는 유전자(gene)는 염색체에 있을 것이라는 가설이 제기된다. 유전자 후보로 학자들의 강력한 지지를 받던 물질은 (아미노산이 기본단위가 되는) 단백질이었다! 1920년대 후반과 30년대 후반에 각각 그리피스(폐렴쌍구균 실험)와 에이버리가 이를 부정하는 중요한 연구(본문 66~69쪽)를 수행했음에도 과학계의 지배적인 ‘믿음’은 단백질을 신봉하고 있었다.
초파리나 선충처럼 세대 번식이 빠른 미생물들의 세포 연구가 활발해지면서 유전현상을 관찰하기가 한층 용이해졌다. 맨 처음 그저 핵 속의 어떤 물질이라는 뜻에서 ‘뉴클레인’이라 불리던 것의 화학적 구성(당-인산-염기)이 밝혀지자 그것의 이름은 DNA(디옥시리보핵산)로 바뀐다. 뢴트겐의 X선 발견 이후 X선은 세포연구에도 도입되었다. 세포의 핵에 X선을 쪼이면 빛이 DNA 분자에 반사되어 튕겨 나와 감광판에 찍혀 일정한 무늬를 만든다. 이 사진을 X선 회절사진이라고 한다. 회절사진이 보여주는 것은 분자의 구조다. 마치 암석을 구성하는 결정에 규칙적인 구조가 있어서 X선을 투사시키면 암석의 결정 모양을 알 수 있는 것과 같은 원리다. X선 결정학이라고 불리던 이 분야는 당시에 (실험)물리학자들의 영역이었다. 그때 X선 회절 분석법으로 가장 앞서 있던 곳이 런던대학의 킹스칼리지였는데, 그 핵심 연구진에 로절린드 프랭클린과 모리스 윌킨스가 있었다.

왓슨과 크릭, 그들이 승자가 된 곡절은?

이상의 과학적 사실들은 본문 3장까지 이야기가 진행되는 동안 다뤄진다. 또 한 사람의 막강한 경쟁자를 언급해야 한다. 이 책의 여러 장면에서 이름이 언급되고 있는 대서양 건너 미국 캘리포니아 공과대학, 약칭 칼텍의 라이너스 폴링이다. 폴링은, 왓슨이 생화학을 배우기 위해 유럽으로 건너간 1951년에 단백질의 입체 구조를 밝힌 터여서, DNA 구조의 발견도 곧 그의 몫이 될 것이라는 예측이 지배적이었다. 실제로 폴링은 당시 세계 정상급 화학자로 명성이 자자했다. 요컨대 경쟁의 구도는 단순했다. 칼텍의 폴링이냐, 킹스칼리지의 로절린드 프랭클린(과 모리스 윌킨스)이냐. 여기에 왓슨과 크릭은 끼어 있지 않았다. 왓슨이 영국 케임브리지의 캐번디시 연구소에 와서 크릭을 만난 것은 1951년 10월이었다. 그리고 DNA의 구조가 이중나선이라는 논문을 과학저널 '네이처'에 게재한 것은 1953년 4월이었다. 불과 채 2년도 되지 않은 기간 동안 대체 무슨 일이 있었던 걸까.
전 과정의 드라마틱한 사연을 살펴보는 것이 이 책을 읽는 재미 중 하나가 될 것이다. 여기서 간단히만 엿보자면 곡절은 이렇게 요약된다. 라이너스 폴링은 명성에 걸맞게 너무 오만했다. 명색이 한 팀이던 프랭클린과 윌킨스 사이에는 극복하기 힘든 불화가 있었다. 유전학자, 바이러스 학자, 박테리아 학자, X선 결정학자 등 당시 유전과 유전자에 대한 연구는 다각도로 활발하게 진행되고 있었다. 실로 왓슨과 크릭이 누구보다 탁월했던 지점은 그 모든 데이터를 종합하여 간단명료하고도 아름다운 결론을 도출한 것이었다. 그렇다고 해서 두 사람이 아무런 능력 없이 다른 연구자의 성과를 취합하기만 한 것은 아니다. 거의 독불장군에 가까웠던 폴링과 프랭클린에 비하면 왓슨과 크릭은 둘이었고, 그것도 몹시나 죽이 잘 맞는 한쌍이었다. 두 사람은 첫만남에서부터 의기투합되었을 뿐만 아니라 서로의 강점과 약점이 상보적으로 결합되어 완벽한 팀웍을 발휘했다. 과학사에 길이 남을 찰떡궁합 명콤비라고 하고 싶을 만큼 말이다.

언제나 누군가와 함께였기에 행복했던 과학자

과학자로서 왓슨의 이력은 DNA 이후 RNA, 에이즈 바이러스, 인간게놈프로젝트, 암세포 연구로 이어졌다. 이 궤적은 생명과학이 성장해온 길과도 정확하게 일치하기에 앞서 왓슨의 삶과 이 분야의 역사가 중첩된다고 했던 것이다. 이렇게 본다면 왓슨은 현대 생물학을 만드는 데 톡톡히 일조했다고 해도 과언이 아니다. 하지만 DNA 이후 왓슨에 대해 한국의 일반인들에게 대중적으로 알려진 사실은 별로 없다. 국제적 공조로 진행된 인간게놈프로젝트(7장에서 다루는 내용)의 미국측 과학자집단의 초기 리더가 그였다는 것도 낯선 사실이니 말이다.
이 책에서 왓슨이라는 캐릭터를 설정하고 구현할 때 공을 들이려고 한 부분이 있다. 왓슨의 여러 저작을 읽어 보면, 그는 자신을 미화하거나 사후적으로 합리화하는 일이 별로 없다는 점을 알게 된다. 때로는 너무 솔직한 태도가 문제를 일으키기도 했다. 그의 첫 책 '이중나선'을 낼 때 단짝 크릭한테서도 끝끝내 출간 동의를 얻어내지 못했다는 것이 이를 잘 설명하는 사건이다. 어디 그뿐인가. 시카고대학에 입학원서를 낼 때 제출하는 자기소개서의 내용도 대부분 엄마가 고쳐 주었다고 솔직하게 ‘까발린다’. DNA를 연구하기에는 자신의 화학 지식이 내세울 게 없던 수준이었다는 사실도 굳이 감추지 않는다.

“여러분! 연구실에서 가장 똑똑할 필요는 없어요.” (본문 238쪽)

왓슨이 한 말이다. 그는 자신이 속한 연구그룹에서 가장 똑똑한 사람은 아니었다. 하지만 똑똑한 동료들의 능력을 인정하고 수용하고 그것에 결합하여 실질적인 결실을 맺도록 협력하고 조정하는 능력이 그에게는 있었다. 사실 시대가 변하고 있기도 했다. 아인슈타인 같은 천재의 골방에서 독창적인 성과가 탄생하던 시대는 저물어가고 있었다. 분야는 날로 세분화되고 많은 연구들이 쏟아져 나온다. 정보들은 만천하에 공개되어 연구자로서 접하지 못하는 논문은 없지만 그 많은 분야를 섭렵하기란 현실적으로 어렵다. 그래서 크릭처럼 비상한 머리회전 능력에다 수학적 직관까지 갖춘 이와, 왓슨처럼 넓게 보는 안목을 가진 유연한 두뇌는 멋진 조합을 이룬다.
대체로 보아 무난했고 과학자로서, 또 과학행정가로서 빛나는 명성을 얻었지만 왓슨에게도 떼어낼 수 없는 흠과 과오가 있다. 높은 지위에 도달한 뒤의 실수에 대해서는 더욱 큰 책임을 져야 한다. 이 모든 것에서 우리는 배울 수 있어 다행이다. 이 책의 저자는 왓슨이 그의 자서전에서 전하는 많은 교훈들 중 한 가지를 선택하여 책을 맺는다. 삶에서 진정 중요한 것은 “누구를 만나고 누구와 함께 하는가”라는 것! 왓슨의 삶에서 가장 빛나는 부분은 바로 이런 장면들이었다는 사실을 독자들도 발견할 수 있기를 바란다.