사람 유전자 2만 개 482개짜리 생물도 있어요

유전자

20세기 들어 많은 과학자가 유전자의 실체를 연구한 결과 유전자는 생명체의 특성에 관한 정보를 담고 있으며 DNA와 같은 핵산의 형태로 세포 안에 저장돼 있다는 것을 밝혀냈다. 즉 유전자는 생명체로 하여금 생존하며 자신과 닮은 자손을 남기는 생명체 고유의 특성을 갖게 해준다.

게놈 또는 유전체라는 용어를 들어본 사람도 많다. 유전체는 생명체의 특성을 나타내는 유전자의 염기서열과 유전자로 기능하지 않는 핵산 염기서열의 총합이다. 어떤 생명체의 특성을 알기 위해서는 당연히 유전자에 담긴 서열 정보를 알아야 하므로 여러 생물을 대상으로 유전체 서열이 연구돼 왔다.

사람의 유전체를 구성하는 핵산의 염기서열은 미국과 유럽, 일본을 포함하는 국제 컨소시엄의 13년에 걸친 노력 끝에 2003년 완전히 밝혀졌다. 사람의 유전체는 약 32억 개의 뉴클레오타이드로 구성돼 있으며, 추가적인 분석을 통해 약 2만 개의 유전자가 있다는 것이 알려졌다. 사람 외에도 많은 생물의 유전체 서열이 밝혀졌는데 초파리, 벼, 효모, 대장균 등의 유전체 서열이 알려졌다.

당연한 얘기로 유전체 염기서열이 밝혀진 후 암호화된 뉴클레오타이드 염기서열 속에 어떤 유전자가 들어 있는지를 밝히는 연구가 뒤따랐다. 앞서 얘기한 것처럼 사람의 유전체에는 약 2만 개의 유전자가 포함돼 있고, 초파리, 벼, 효모, 대장균의 유전체에는 각각 약 1만4000개, 약 4만 개, 약 6300개, 약 4300개의 유전자가 각각 포함돼 있다.

유전자

원핵생물과 진핵생물

모든 생명체는 핵막의 유무에 따라 원핵생물과 진핵생물로 구분된다. 앞서 얘기한 생물 중 대장균을 비롯한 세균은 원핵생물이며 효모, 벼, 사람은 진핵생물에 속한다. 과학자들은 생명체가 존재하기 위해 필요한 최소한의 유전자를 알아보기 위해 먼저 원핵생물을 대상으로 연구했는데 원핵생물은 진핵생물에 비해 세포 크기가 작고 유전자 수가 적어 다루기가 쉽기 때문이다.

지금까지 유전체 염기서열이 알려진 생물 중 가장 작은 유전체와 가장 적은 수의 유전자를 가지고 있는 생물은 생식기에 있는 마이코플라스마 세균 이라는 뜻을 가진 마이코플라스마 제니탈리움 이라는 원핵생물이다. 이 세균은 482개의 유전자만을 가지고 있어서 생명체가 스스로 살아가기 위해 필요한 유전자를 조사하기에 매우 적합했다.

과학자들은 이 세균의 유전자에 하나씩 돌연변이를 일으켜 생존과 번식에 불필요한 유전자를 제거했다. 그 결과 382개의 유전자만 있으면 세균이 스스로 살아가며 번식할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 생명체가 살아갈 수 있도록 하는 최소 유전자를 밝히는 일은 단순한 과학적 호기심을 떠나서 인류가 처한 여러 가지 문제를 해결하는 데 이용할 수 있다.

유명한 생명공학자이자 사업가인 크레이그 벤터는 이와 같은 실험 결과를 바탕으로 인공유전체를 만들고 이것을 염색체가 제거된 세균 세포에 넣어서 실험실에서 만든 마이코플라스마 세균 이라는 뜻을 가진 마이코플라스마 래보라토리움 을 창조했다. 이와 같은 기술을 이용해 우리가 원하는 유전자를 넣어서 특정 목적을 위한 맞춤형 생물을 만들 수 있다.