[시사뉴스 정춘옥 기자] 생물물리학이란 생명현상에서 물리법칙을 찾는, 생물학과 물리학이 융합된 학문이다. 생물학과 물리학이 융합된 생물물리학이 어떻게 생명현상을 관찰하고 이해하는지, 또 그것이 인간의 삶을 어떻게 더 낫게 만드는지 잘 보여주는 책이다.
DNA부터 단백질과 세포까지
생물학과 물리학은 언뜻 어울리지 않아 보인다. 하지만 생명 역시 지구에 존재하는 물질로 만들어져 있고 우주의 물리법칙에 지배받는다. 생명을 이루는 물질은 수도 없이 많고, 그곳에서 일어나는 현상은 셀 수도 없이 많겠지만, 관찰할 수 있다면 측정할 수 있고, 그렇다면 그 사이에서 물리적 법칙을 발견할 수 있을 것이다.
그리고 그 법칙은 생명의 신비를 알아내는 데 어떤 열쇠가 되어줄 수 있을 것이라는 것이 생물물리학자의 생각이다. 그래서 생물물리학자들은 생명을 연구하기 위해 측정 장비를 개발하고 생명현상에서 물리법칙을 찾는다.
왜 생물물리학자들은 생명에서 물리법칙을 찾으려 할까? 생명체의 구조와 기능을 지금보다 더 잘 이해하기 위해서다. 생명 현상을 이해해 인류를 위한 지식을 축적하는 것도 중요하지만, 여기서 더 나아가 질병의 메커니즘을 알아내면 질병의 진단과 치료에 획기적인 방법을 찾아낼 수 있다.
이 책은 생물학과 물리학이 융합된 생물물리학이 어떻게 생명현상을 관찰하고 이해하는지, 또 그것이 인간의 삶을 어떻게 더 낫게 만드는지 잘 보여주는 책이다. 이 책에서는 생물물리학자가 생명에서 물리법칙을 찾기 위해 개발한 여러 도구들과 이를 활용해 새롭게 밝힌 과학을 소개한다. 우리는 DNA, RNA를 거쳐 단백질의 구조를 분석하는 인공지능에 이르기까지 새로 개발한 도구와 과학적 발견 덕분에 인간의 모든 유전자를 분석할 수 있게 됐다.
생명 본질에 다가가 질병 메커니즘을 이해
이 모든 성과를 이뤄낸 생물물리학자의 연구를 7장으로 구성했다. 1장에서는 최신 현미경으로 알아낸 것은 무엇인지, 초고해상도현미경을 통해 식별해낸 생명체의 미세구조는 어떠한지 살펴보고, 그것을 어디에 활용할 수 있는지 설명한다.
2장에서는 생명체의 분자 단위에서 알아낼 수 있는 것은 무엇인지, 분자를 분리해 내는 광족집게의 원리와 이를 활용해 알아낸 것은 무엇인지, 단분자 형광공명에너지전달이 무엇이고 이를 통해 무엇을 알아냈는지 설명한다.
3장에서는 유전 정보를 담고 있는 DNA의 이중나선 구조를 알아낸 이래, 자기집게와 광족집게로 DNA의 탄성과 물성을 연구하고 염색질의 동역학을 측정하기까지 DNA의 구조와 성질을 밝혀낸 생물물리학적 연구를 살펴본다.
4장에서는 유전자 편집기술을 통해 우리가 어떻게 질병을 고칠 수 있게 되는지 살펴본다. 또한DNA 염기서열을 분석함으로써 인간 유전자의 전체 구조를 어떻게 밝혀냈고, 유전과 관련한 생명의 물리법칙을 어떻게 알아냈는지 설명한다.
5장에서는 DNA보다 앞서 발현되었을 거라는 ‘RNA 세계’ 가설에 대해 이야기하고, DNA의 유전 정보를 전달하는 RNA가 어떻게 작동하는지, RNA의 특성과 전사에 대해 밝혀낸 연구 과정을 설명한다.
6장에서는 생명의 기본이 되는 단백질의 구조가 왜 중요한지 알아보고, 단백질의 물리적 특성으로 무엇을 알 수 있는지 살펴본다. 또한 생물학의 중요한 관찰도구인 형광단백질이 어떻게 생명현상을 보여주는지 설명한다. 또한 인공지능을 이용해 단백질 구조를 예측하는 최근의 연
구도 살펴본다.
7장에서는 세포를 관찰해서 알아낼 수 있는 것을 알아본다. 뇌가 어떻게 공간을 인지하는지, 생체시계가 생명체에 어떤 역할을 하는지 설명하고, 생체 조직을 투명하게 만드는 기술과 더 깊은 곳까지 보여주는 적응광학이 무엇인지도 살펴본다.
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