생물학을 분자 수준으로 연구하는 것이 분자생물학이며, 이 때 생명의 설계도를 살피는 데는 DNA(디옥시리보핵산)가 연구 대상이 된다. 유전학의 본질은 유전자이며, 유전자인 DNA는 단백질로 번역되어 활동하므로 DNA의 구조와 기능이 연구의 핵심이 된다.

황인상 기자 his@

▲ 김병동 서울대학교 식물생산과학부 명예교수

생물학의 기초 연구는 분자생물학이며 DNA 연구가 주요 부분이 된다. DNA는 유전학적 측면에서 연구하게 되므로 생물학의 중심 연구는 분자유전학이라고 할 수 있다. 분자유전학에서는 DNA가 2중나선인 고분자라는 개념에서 시작하여, 유전자가 드문드문 자리잡은 이중나선의 긴 사슬이 실타래처럼 뭉친 염색체 집단을 이루어 한 생명체의 생명정보를 담은 유전체까지를 다루어 유전현상을 연구한다.  인간을 비롯하여 동물, 식물, 미생물의 유전자 배치를 알기 위한 염색체지도 작성으로 시작한 분자유전학은 그동안 유전체 염기서열 분석기술이 엄청나게 발전하여 이제는 유전체정보의 축적 속도가 반도체 기억용량의 발전 속도를 앞지르기 시작하였다. 쏟아져 나오는 유전정보를 제대로 해석하는 일이 더 어려운 시대가 되었다.

DNA 구조에 관한 새로운 가설 발전시키다
분자유전학의 세계적 권위자인 김병동 서울대학교 식물생산과학부 명예교수가 주목을 받고 있다. 김병동 교수는 서울대 농과대학 농학과를 졸업 후 미국 로드아일랜드 주립대학에서 교수생활 중 DNA구조에 관한 새로운 가설을 발전시킨 입지전적인 인물이다. 김 교수는 지난 15년 동안 고추를 집중연구하며 고추의 매운 맛을 내는 ‘캡사이신’을 생성하는 유전자를 세계 최초로 확인하는데 성공했으며, 이를 바탕으로 한 고추 분자유전 연구는 종자육종에 접목되어 국제 경쟁력 또한 갖추었다. 지난 1999년 과학기술부와 한국과학재단이 지정하는 우수연구센터로 선정되어 식물분자유전육종연구센터를 개소한 김 교수는 이후 식물 분자유전육종기술의 발전과 신종자 개발에 총력을 기울이면서 현재 고추관련 분야의 연구에서 우리나라가 선도적 위치를 차지하는데 견인차 역할을 담당했다. 특히 식물분자유전육종연구센터에서 연구를 진행할 당시 센터는 900개 이상의 분자표지를 가지는 유전자지도를 제작, 고추의 우량형질을 조절하는 유전자를 분리하는 작업도 진행했다. 그 결과 고추의 매운맛과 관련된 캡사이신 함량 관련 형질, 세균성점무늬병 저항성 형질과 관련된 분자표지 선발 등의 성과를 거두었으며, 세계 최초로 고추 열매 안에서 매운 맛의 원인물질인 캡사이신을 최종 합성하는 ‘캡사이신 신세테이즈’ 효소의 유전자를 분리하고 세계 최초로 고추 오렌지색 결정 유전자 발견, 세계 최초로 고추 세포질웅성불임 결정 유전자 분리, 세계 최초로 고추유전자은행인 ‘백라이브러리’ 제작 등에 성공했다. 아울러 1990년 협동과정 농업생명공학 개설을 주도하고 제10차 IBRD차관 사업 총 6000만 불 유치를 성사시킨 그는 한국원예학회의 행정 및 재정자립과 국제학술대회 유치를 실현해 관련 분야의 수준을 몇 단계 끌어올리는 성과를 거두었다. 이 외에도 <고등학교 생물공학><고등학교 생물공학 기초><한국 고추의 분자유전과 육종> <아직도 풀리지 않은 이중나선 구조의 비밀, Foldback Intercoil DNA> 등의 저서를 출간해 생물학 발전의 초석을 마련했다. 특히 ‘아직도 풀리지 않은 이중나선구조의 비밀’을 통해 그동안 아무도 밝혀 내지 못했던 ‘꺾쇠호나선 진핵산(FBI DNA)’이라는 새로운 구조를 발견하고 그에 대한 전자현미경 사진과 공간 모형을 사용해 특징을 서술해내는 이론적 토대를 마련했으며 이러한 공로를 인정받아 국민훈장 석류장, 상록인 명예의 전당 등재, 상록연구대상 등을 수상하는 영예를 얻었다.

국내 최초로 노벨상 수상자의 국내 고교 강연 유치

▲ 과학기술부와 한국과학재단이 지정하는 우수연구센터로 선정되어 식물분자유전육종연구센터 개소

최근 김병동 교수는 우리나라의 미래를 이끌어 갈 과학영재 양성에 총력을 기울이고 있다. 이에 중·고등학교를 찾아가 학생들과 눈높이를 맞추는 청소년 멘토링 강연도 진행 중이다.  특히 지난해 5월에는 분당 중앙고에 노벨상 수상자인 그럽스 교수의 특별 강연을 유치하기도 했다. 국내 고교에서는 처음 있는 일이었다. 김 교수는 “노벨상 수상자인 그럽스 교수와는 오랜 친분이 있을 뿐 아니라 과학인재를 양성하는 것이 곧 미래를 대비하는 것이라는 교육철학을 공유하고 있다는 점에서 더욱 각별하다”고 그 배경을 밝혔다. 한편 김 교수는 분당 미금에 있는 한국과학기술한림원의 감사로도 활동 중이다. 한국과학기술한림원은 우리나라의 자연과학계의 큰 거목들이 함께 하고 있는 곳으로, 교과부가 지정한 국가연구기관으로서 국가의 과학기술 및 정책 자문 등의 임무를 수행하고 있다. 김병동 교수는 “한림원은 현재 전국적으로 400여 명의 과학자들이 정회원으로 활동하고 있는데 이들 대부분이 각 분야에서 과학적 업적을 인정받은 전·현직 교수와 과학자들”이라고 설명했다. 현재 한림원에서는 분야별 교수들과 학생들이 멘토와 멘티를 맺어 심층적이고 체계적으로 영재를 육성하는 과정을 통해 자체적으로 과학영재를 발굴·선발해 양성하고 있다. 특히 과학중점고인 분당 중앙고와는 3년간 협약을 맺어 한림원 소속 교사들이 릴레이로 방문 강연을 진행하고 있는 중이다. 김병동 교수는 “교수들의 강연만으로 학생들이 심층적인 과학지식을 배우기는 어렵겠지만, 이를 계기로 크게 자극받는 학생들이 있다”면서 “이런 학생들과는 편지를 주고받거나 과학논문 프로젝트 자문 등 개별적으로 멘토 역할을 해주고 있다”고 덧붙였다. 이어 “최근에는 한림원 회원들과 국회의원들이 함께 한림원-국회과학기술위원회‘를 발족했다”면서 “이는 과학과 관련된 국가 연구 프로젝트와 정책을 만드는데 정치와 행정 그리고 학계가 하나의 소통의 장을 마련했다는 데 그 의의가 있다”고 피력했다. NM