Watson’s Double Helix

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.