지구상의 모든 생물은 세포로 이루어져 있다? 최첨단 생명 기술의 원천인 세포는 과연 무엇일까? 과학은 어렵습니다. 특히 생물학은 뭔가 살아있는 것을 다뤄서 더 그렇게 생각하는 것 같습니다. 하지만 어찌되었든 21세기인 지금은 전혀 우리(?)와 무관하지 않은 것이 되었습니다. 왜 그럴까요? 우선 나날이 늘어나는 인간의 수명이 그렇습니다. 인간의 수명이 늘어난 것은 의학의 발전에 힘입은 것이고, 그 의학의 발전은 인간의 가장 큰 적인 바이러스를 제어할 수단을 계속 만들어냈기 때문이죠. 2020년에 전 세계를 공포에 떨게 했던 신종 코로나바이러스 백신도 백신이나 치료제 등 다양한 예방ㆍ치료 수단 기본인 생명공학이 발전했기 때문에 가능했습니다. 생명공학의 발전은 SF 영화나 드라마에서나 가능했던 일을 점점 현실에 가깝게 만들어내고 있습니다. 영화 〈쥬라기 공원〉처럼 현대에 거대한 익룡이 하늘을 날아다닐 수도 있고, 〈스타워즈〉에서의 ‘클론 전쟁’도 어쩌면 가능할지도 모르겠습니다. 그리고 질병도 없고 장애도 없는 완벽하게 디자인한 인간 아이를 주문제작하는 시대가 올지도 모릅니다. 21세기는 생명공학의 시대? 지금 당장 세포와 유전자를 공부해보자! 『머릿속에 쏙쏙! 세포ㆍ유전자 노트』는 이런 생명공학의 기본 단위인 세포를 다룹니다. 가장 기초인 세포를 이해할 수 있게 다양한 일러스트와 사례가 등장합니다. 핵심만 쏙쏙 뽑아 정리했기 때문에, 깊게 파고들기 전에 간단하게 한 권으로 정리할 수 있습니다. 먼저 1장에서는 생물의 기본인 세포를 다룹니다. 세포가 무엇으로 이루어져 있고, 어떻게 마련되었으며, 단세포와 다세포 생물의 차이점을 알려줍니다. 2장에서는 세포를 이루는 유전자의 기초를 정리합니다. 3장에서는 생명공학이 무엇인지 알려주고, 4장에서는 현대 인간의 가장 큰 적인 바이러스가 나옵니다. 바이러스가 질병을 일으키는 원리와 생명공학에서의 바이러스 의미를 다룹니다. 마지막으로 5장에서는 인간의 생명 조작 가능성, 암 치료법, 감염병과의 전쟁, 〈스타워즈〉의 클론 전쟁, 공룡의 부활(?)을 다룹니다.

머리말 제1장 세포란 무엇일까? 01 인간은 수많은 세포로 이루어져 있다? 02 코르크를 관찰하다가 세포를 발견했다? 03 인간과 세포=국가와 시민의 관계!? 04 아메바와 짚신벌레는 어떻게 살아갈까? 05 세균은 무엇으로 만들어졌을까? 06 인간과 아메바는 모두 진핵생물!? 07 핵의 소중함은 적혈구가 알려준다? 08 아키아는 어떤 생물일까? 09 바이러스도 세포로 이루어졌을까? 10 세포를 안다는 것은 어떤 의미가 있을까? 【칼럼 01】 일본 식물학의 아버지는 우다가와 요안? 제2장 유전자란 무엇일까? 01 유전자는 단백질을 만드는 설계도? 02 DNA가 하는 일은 순서 정하기? 03 DNA에 어떻게 정보를 기록할까? 04 DNA를 발견한 사람은 누구일까? 05 근력 운동, 미용, 건강, 전부 단백질!! 06 영어=염기서열, 한국어=아미노산 서열로 기억하자! 07 RNA는 어떤 물질일까? 08 유전체와 유전자의 차이는 무엇일까? 09 센트럴 도그마란? 10 mRNA 백신은 설계도 복사본? 【칼럼02 】 DNA 감식 결과가 다른 사람과 일치하는 경우도 있을까? 제3장 생명공학이란? 01 생명을 조작할 수 있을까? 02 생명공학은 어떤 기술일까? 03 DNA를 대량으로 증폭시키는 방법은? 04 PCR로 무엇을 할 수 있을까? 05 유전자는 자르거나 붙이면 재조합할 수 있다!? 06 유전자를 세포 안에 집어넣을 수 있을까? 07 장기를 잃어도 되찾을 수 있을까? 08 유전체 편집은 유전자 재조합보다 효율적? 09 항체도 생명공학으로 만들 수 있을까? 10 동물실험도 생명공학일까? 【칼럼 03】 콩고기와 소고기의 차이는 줄어들까? 제4장 바이러스는 무엇일까? 01 길거리를 다니면 천만 개가 넘는 바이러스와 부딪힌다? 02 유전자만으로 이루어진 바이러스가 있다? 03 바이러스는 왜 질병을 일으킬까? 04 바이러스와 세포 중 누가 먼저 태어났을까? 05 생명공학에 바이러스가 쓰인다? 06 바이러스는 원래 질병을 일으키지 않는다는 게 사실일까? 07 거대 바이러스는 맥시멀리스트? 08 세포와 바이러스는 공생관계일까? 09 미지의 바이러스는 어떻게 생겨날까? 10 바이러스와 인간은 공생할 수 있을까? 【칼럼 04】 바이러스와 요괴는 닮았다? 제5장 생명공학은 앞으로 어떻게 될까? 01 인간이 생명을 조작하면 어떤 세상이 될까? 02 자연계에서는 생명 조작이 당연한 일? 03 iPS 세포는 재생의료에 어떤 도움이 될까? 04 iPS 세포 외에 다른 만능 세포도 있을까? 05 맞춤 아기는 실현될까? 06 암 치료법은 찾을 수 있을까? 07 감염병과의 싸움은 영원히 끝나지 않을까? 08 스타워즈에 나오는 클론 전쟁은 현실이 될 수 있을까? 09 공룡을 현대에 되살릴 수 있을까? 10 생명공학이 발전하면 미래는 무엇이 달라질까? 맺음말

단세포 생물이 음식을 섭취하는 방법은 다양합니다. 원핵생물인 박테리아는 세포 가장 바깥쪽에 있는 세포벽과 그 안쪽에 있는 세포막을 통해 영양물질과 산소를 섭취하고, 마찬가지로 세포막과 세포벽을 통해 노폐물과 이산화탄소를 배출합니다(산소를 사용하지 않고 살아가는 원핵생물도 있습니다). 한편 진핵생물인 단세포 생물의 음식 섭취 방식은 다양합니다. 아메바는 세포막으로 음식물(박테리아 등)을 감싸는 식작용(食作用)을 일으켜 음식물을 세포 내로 흡수하고, 우리의 위에 해당하는 ‘식포(食胞)’ 안에서 소화합니다. 제1장 _ 세포란 무엇일까? 단백질 블록이 될 수 있는 아미노산은 스무 가지인데, 이 스무 가지 아미노산이 다양한 순서로 많이 연결됨으로써 수만에서 십수만 가지의 단백질을 만들어 냅니다.아미노산이란 아미노기를 가진 산(酸)이라는 의미로, 아미노기는 염기성이지만 여기에 카복실기도 함께 갖춘, 말하자면 염기성, 산성의 성질을 모두 가진 물질입니다. 탄소 원자를 중심으로 아미노산, 카복실기, 수소 그리고 스무 가지 ‘곁사슬’이라는 원자 덩어리가 붙어있는 형태죠. 즉, 아미노산의 종류는 이 곁사슬이라는 원자 덩어리의 종류에 따라 결정됩니다. 제2장 _ 유전자란 무엇일까? PCR은 특정 유전자 등을 목표로 증폭시킬 수 있는 기술이기 때문에 그 용도는 다양합니다. 신형 코로나에서 많이 사용된 PCR은 콧속이나 침에 바이러스가 있는지 그 유전자를 증폭해 검출하기 위한 것이었지만, 그 용도는 신종 코로나에만 국한되지 않습니다. 이를테면 저는 지금 1장 09절에서 소개한 거대 바이러스를 연구하고 있는데, 이 연구 과정에서 PCR을 자주 사용합니다. 연못이나 늪, 강 등지에서 채취한 물 샘플을 거대 바이러스의 숙주인 아메바에 뿌린 뒤, 아메바가 이상해지기 시작하면 PCR을 통해 거대 바이러스의 유전자가 증폭되는지로 거대 바이러스의 유무를 확인하는 것이죠. PCR로 유전자가 증폭되면 아가로오스(연구용 한천)를 굳힌 ‘겔’이라는 고형물 안에서 전기영동(電氣泳動)이라는 방법으로 길이별로 분리합니다. 그리고 DNA에 반응하는 시약으로 염색해 해당 유전자가 존재하는지(해당 길이에 염색 반응이 나타나는지) 확인하면 됩니다. 제3장 _ 생명공학이란? 바이러스는 인간에게 질병을 일으키는, 우리가 잘 알고 있는 바이러스 외에도 종류가 많습니다. 전 세계 어떤 생물도 반드시 그 생물에 감염하는 바이러스가 존재한다고 생각될 만큼 생물이 있는 곳에는 반드시 바이러스가 존재합니다. 즉, 공기 중에도 많고 바다나 강물에도 많습니다. 사물의 표면에도 수많은 바이러스가 묻어 있죠. 하지만 여러분이 바닷물을 마시든 강물을 마시든 그리고 매시간, 매분, 매초 공기를 들이마신다고 해서 바이러스에 감염될 가능성은 거의 없습니다. 대부분의 바이러스는 우리 인간이 아닌 다른 생물에 감염하는 바이러스이기 때문입니다. 우리 주변에는 박테리아, 아메바, 곤충 같은 작은 생물들이 득실거리기 때문에 그런 생물들 주변에는 감염하는 바이러스도 득실거립니다. 제4장 _ 바이러스는 무엇일까? 공생은 말 그대로 ‘함께 살아간다’는 뜻입니다. 생물과 바이러스가 ‘함께 살아간다’는 것은 바이러스가 생물에 감염하는 것이 바이러스나 생물 모두에게 어떤 이득이 있다는 뜻이기도 하죠. 생물이 바이러스에 감염되어 바이러스는 증식하지만 생물은 때때로 죽는 관계. 바이러스 입장에서는 증식할 수 있으니 이점이 있지만, 생물에게는 아무런 이득이 없어 보입니다. 물론 생물 하나하나의 개체 단위로 보면, 우리 인간 역시 코로나바이러스로 목숨을 잃는 사례를 지금까지 많이 봐왔기에 바이러스에 감염되는 것은 단점만 있는 듯합니다. 제4장 _ 바이러스는 무엇일까? 인간에 의한 생명 조작은 허용될까? 누가 허용하느냐고 하면, 이럴 때 흔히 ‘신’이 등장하지만 이 책은 어디까지나 자연과학서이므로 신이라는 존재는 상정하지 않겠습니다. 따라서 ‘허용 여부’는 인간이 자신들의 행위를 어떻게 생각하느냐 하는 문제입니다. 다시 말해, 이러한 질문은 사람마다 대답이 다를 수 있다는 뜻이며, 그래서 전 세계적으로 합의를 끌어내기 어려운 문제이기도 합니다. ‘생명을 조작한다’라고 하면 다소 SF 같은 이미지가 있으므로, 다소 자의적일 수 있으나 이 말을 “자신들을 위해 다른 생물을 제어한다”라고 바꿔 봅시다. 그러면 다른 생물을 ‘제어’하는 존재는 인간만이 아님을 알 수 있습니다. 제5장 _ 생명공학은 앞으로 어떻게 될까?