RNA는 단순한 유전 정보의 전달자가 아니다.

생명을 조율하고 진화를 이끄는,

보이지 않는 촉매의 비밀이 밝혀진다!

 

★2024 이코노미스트 선정 최고의 책

★2025 앤드루 카네기 우수상 논픽션 후보

★노벨 화학상 수상 연구를 집대성한 역작

DNA가 생명의 열쇠라고 믿었던 시대는 지나갔다. 이제, RNA가 중심에 선다!

20세기 후반, DNA가 생명의 비밀을 푸는 열쇠로 급부상했지만, RNA는 오랫동안 DNA의 조력자로만 여겨졌다. 그러나 21세기에 RNA가 단순한 유전 정보 전달자가 아니라 능동적인 생명의 조율자, 촉매제, 그리고 변혁의 주체임이 밝혀지면서 생물학, 의학, 생명공학의 혁신을 이끄는 핵심 요소로 자리 잡았다.

 

이 책은 1989년 RNA의 촉매 작용(리보자임)을 발견해 노벨 화학상을 수상한 세계적인 분자생물학자 토머스 체크가 쓴 RNA에 대한 러브송이다. RNA의 과학적 발견부터 크리스퍼 유전자 편집, mRNA 백신, 생명의 샘이라 알려진 텔로미어를 활용한 노화 연구 등 혁신적인 생명공학 기술까지 아우르며, 21세기의 생명과학이 RNA를 중심으로 어떻게 새롭게 쓰이는지 탐구한다. RNA의 복잡한 작용 원리를 전축, 스파게티 등 친숙한 사물에 비유하고 RNA 스플라이싱 반응을 워드 프로세서의 ‘복사 붙여넣기’ 기능에 빗대어 설명한다. 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 소재에 비유해 어려운 RNA의 원리를 머릿속에 쏙쏙 들어오도록 설명한 책은 이 책이 최초다.

 

감수자인 더럼 대학교 조정남 교수는 “DNA에 관한 대표적인 도서가 제임스 왓슨의 《이중나선》이라면, RNA 분야의 대표작은 바로 이 책이 될 것”이라고 극찬했으며, 해럴드 바머스, 캐럴 그라이더, 폴 너스, 제니퍼 다우드나 등 노벨상 수상자, 서울대학교 과학학과 이두갑 교수 등이 강력 추천했다. 생명과학의 최전선에 있는 연구자뿐 아니라 생물학을 이제 막 처음 접하는 중고등학생, 생물학과 의학에 관심 있는 사람이라면 누구나 읽어야 하는 필독서다.

[목 차]
  

추천사

감수의 글

들어가며: RNA의 시대

 

1부 불멸의 촉매제 RNA

1장 전령

2장 생명의 조각을 잇다

3장 혼자 힘으로 스플라이싱하다

4장 변신의 귀재

5장 분자 기계 리보솜

6장 생명의 기원

 

2부 생명의 설계도를 다시 쓰다

7장 젊음의 샘은 죽음의 덫인가?

8장 작은 선충이 알려준 것

9장 정확한 기생자와 엉성한 사본들

10장 RNA 대 RNA

11장 가위 들고 달리기: 크리스퍼 혁명

 

에필로그: RNA의 미래

감사의 글

용어 설명

미주

찾아보기

[본 문]
  

RNA가 우리를 치료하기만 하는 것은 아니다. 우리를 죽일 수도 있다. 소아마비에서 SARS-CoV-2에 이르기까지 RNA는 역사상 가장 치명적인 바이러스의 유전 물질이다. 이러한 바이러스들만 보면 RNA는 그야말로 악당처럼 보인다. 하지만 mRNA 백신을 통해 RNA는 우리를 코로나19로부터 지키고, 나아가 암을 비롯한 다양한 질병으로부터 보호할 가능성을 엿볼 수 있다.

-17쪽

 

가장 먼저 실망을 안겼던 점은 어떤 단백질이 합성되든 세포질에 있는 대부분 RNA들의 A, G, C, U 비율은 같다는 사실이었다. 이는 말도 안 되는 일이었다. 마치 베토벤의 9번 교향곡이 레이디 가가의 노래 〈배드 로맨스〉와 음표의 구성 비율이 정확히 같다는 말과 같다. 이 곡들이 완전히 다른 장르의 음악인 만큼 파 샵이니 레 플랫이니 하는 음표들도 다르게 분포할 것이라고 누구나 예상할 수 있다. 마찬가지로 아미노산 조성이 제각각인 단백질이라면 그것을 결정하는 mRNA(messenger RNA의 약어)에서 A, G, C, U의 비율이 달라야 한다.

-33쪽

 

다른 비유를 들자면, 인트론을 말이 되는 문장에 끼어들어간 아무 의미 없는 단어들로 생각해볼 수 있겠다. ‘당신은 오늘 정말 좋은 어쩌고저쩌고 어쩌고저쩌고 냄새가 나요’라는 문장처럼 말이다. 워드 프로세서가 있다면 우리는 이 문장을 빠르게 고칠 수 있다. 문제가 되는 끼어든 단어를 선택한 다음 ‘삭제’ 버튼을 누르기만 하면 된다. ‘어쩌고저쩌고’를 지우고 나머지를 이어 붙여 보라. ‘당신은 오늘 정말 좋은 냄새가 나요’라는 문장이 나타난다. 자연은 이와 비슷한 방식으로 mRNA에서 인트론을 편집해 잘라내어 단백질 합성에 쓰이는 유전 암호만을 깔끔하게 남긴다.

-58쪽

 

아트의 RNA 스플라이싱 실험에서 테트라히메나의 핵은 스플라이싱 반응을 촉진할 효소의 공급원으로 가정되었기에, 테트라히메나 핵을 생략한 샘플은 좋은 대조군이었다. 우리는 핵이 없는 이 샘플이 아예 아무것도 만들어내지 못할 것이라고 예상했다. 하지만 놀랍게도 RNA 스플라이싱은 여전히 일어났다.

-86쪽

 

왓슨 역시 RNA의 구조를 파악하는 데 거의 10년을 고생했다. 먼저 왓슨은 식물 바이러스, 송아지의 간, 효모 등 다양한 재료에서 나온 RNA를 정제한 다음 엑스선 회절 실험을 수행했으며, 그 결과 얻은 매우 어설픈 데이터를 바탕으로 이 다양한 RNA가 하나의 공통적인 구조를 가졌다는 결론을 내렸다.3 이것은 마치 안개가 자욱한 날 200미터 거리에서 코끼리와 폭스바겐 자동차를 바라보며 둘이 동일하다고 결론을 내린 것과 다를 바 없었다. 해가 날 때까지 기다렸다가 쌍안경으로 제대로 관찰하면 완전히 다른 결론에 도달할 것이다.

-109쪽

 

리주는 전 세계 3만 7,000명에게 ‘eteRNA(또는 에테르나)’라 불리는 컴퓨터 게임을 시켰다. 사람들은 게임을 하면서 RNA 접힘 문제의 해결책을 찾고 있었다.

2009년, eteRNA는 첫 번째 도전 과제를 온라인에서 발표했다. ‘별이나 십자가 모양의 RNA를 디자인하시오.’ 즉 A, G, C, U가 각각 상보적 쌍을 이루어 목표로 하는 모양으로 접히려면 어떤 서열이어야 할까? 각계각층에서 참가자가 나왔다. RNA를 직접 연구하는 대학원생도 있었고, RNA에 대해 거의 들어본 적은 없지만 새로운 퍼즐을 풀고 싶어 안달이 난 스도쿠 애호가도 있었다. 이들은 RNA를 접을 수 있는 컴퓨터 프로그램을 개발하기도 했고 종이와 연필만으로 문제를 풀기도 했다.

-128~129쪽

 

LA에서 집으로 돌아온 후 나는 오래된 과학 논문들을 찾아 읽기 시작했고, 그제야 깨달았다. 수십 년 동안 ‘생명체의 기원’을 연구하는 과학자들은 거의 40억 년 전에 스스로 재생산하는 최초의 시스템이 지구에 어떻게 등장했는지 고민하고 있었다. ‘닭이 먼저냐, 달걀이 먼저냐’라는 질문에 맞닥뜨렸을 때 그들은 이미 RNA가 해법을 제공한다는 이론을 세우고 있었다.

165~166쪽

 

당시만 해도 리즈는 자신이 암이나 노화 과정을 이해하는 신기원을 열 거라고는 생각도 하지 않았다. 자신이 RNA 과학의 새 장을 열고 있다는 사실도 몰랐다. 그저 DNA에 관한 또 다른 사실을 밝혔을 뿐이라고 여겼다. 당시 우리 중 누구도 유기체의 세포핵에 있는 선형 DNA 분자인 염색체의 끄트머리에 어떤 종류의 DNA가 존재하는지 알지 못했다. 물론 세포 생물학자들은 이 염색체 말단, 즉 텔로미어(‘끝부분’이란 뜻을 가지는)에 예전부터 관심을 가지고 있었다. 그 역사는 헤르만 뮐러가 초파리를 관찰하고 바버라 매클린톡이 옥수수를 관찰하던 시절로 거슬러 올라간다.

188쪽

 

내 딸들은 나에게 문자를 자주 보내는데, 손가락을 빠르게 놀리느라 오타가 많다. good 대신 food로 오타를 내기도 하고, wake(깨우다)를 bake(굽다)로 오타를 내 ‘아이들을 3시에 구울 거예요’라고 보낸 뒤 ‘아니, 깨울 거예요’라고 덧붙이기도 한다. 가끔 중요한 부분에 오타가 여러 개 있으면 대체 무슨 뜻인지 알 수 없는 경우도 있다. 바이러스 RNA 복제도 마찬가지다. 몇몇 오류는 용인되거나 오히려 유리할 수도 있지만, 오류가 너무 많이 발생하면 바이러스는 살아남지 못한다.

247~248쪽

 

1950년대에 소아마비에 효과적인 최초의 백신을 개발한 후, 조너스 솔크 박사는 캘리포니아주 라호야 해안 27에이커 넓이의 땅에 꿈에 그리던 연구센터를 지을 기회를 얻었다. 솔크는 건축가 루이 칸에게 ‘피카소가 그림을 그리러 방문할 만한’ 건물을 지어 달라고 부탁했다. 그 결과 만들어진 티크 목재와 콘크리트 블록의 집합체는 오늘날 독특한 건축물이자 최첨단 과학의 보루로 유명하다. 하지만 백신을 만들어 전염병으로부터 한 번 세상을 구한 인물의 이름을 딴 이 솔크 연구소가, 여러 해가 지난 뒤 또 다른 전염병을 통제하는 mRNA 백신에 대한 아이디어가 탄생한 곳이라는 사실을 아는 사람은 극소수다.

257~258쪽

 

박사과정과 박사 후 과정을 마치기까지 오로지 DNA만 다뤘던 나는 RNA가 이토록 나의 머릿속을 온통 지배할 줄은 몰랐다. DNA 과학자에서 RNA 과학자로의 변신은 나뿐만이 아니라 이 분야의 초창기에 많은 연구자가 선택한 길이었다. 그와 동시에 RNA는 더 이상 DNA에 의존하는 도구가 아니라, 그 그림자에서 벗어나 무한한 가능성을 지닌 경이로운 분자로 거듭나는 중이다. 나는 인생 여정의 전환점마다 RNA와 함께 조수석에 타고 여행을 할 수 있어 행운이었다고 생각한다.

335쪽

제니퍼 다우드나 (노벨상 수상자, 크리스퍼 유전자 편집 기술의 공동 개발자이자 이노버티브 유전학 연구소 소장)

노벨상 수상자인 토머스 체크는 이 책을 통해 계몽적이면서도 매혹적인 RNA의 세계로 우리를 인도한다. 생명체를 구성할 뿐만 아니라 과학과 의학의 미래를 이끌 이 분자, RNA에 관심 있는 사람이라면 꼭 읽어야 할 책이다.

 

월터 아이작슨 (<뉴욕타임스> 베스트셀러 《일론 머스크》 저자)

토머스 체크는 우리를 ‘RNA의 시대’로 이끈 인물이다. 다른 과학자들이 DNA에 집중하는 동안 체크는 RNA라는 덜 알려진 멋진 분자의 수수께끼를 파고들어 그것이 생명의 재료이자 기원의 열쇠를 쥐고 있음을 밝혔다. 이 책은 RNA의 경이로움을 비롯해, 백신에서 유전자 편집 도구까지 우리의 미래를 형성할 기술적 발견에 관해 생생하게 설명한다. 토머스 체크가 이 책을 저술하게 된 것을 더없이 기쁘게 생각한다.

 

캐럴 그라이더 (노벨상 수상자이자 캘리포니아 대학교 산타크루즈 캠퍼스 분자세포발달생물학 전공 석좌교수)

이 책은 RNA가 이번 세기의 주인공으로 떠오르게 된, 진짜일 것 같지 않지만 진짜인 이야기의 뒷면을 보여준다. 창의적인 비유를 통해 과학과 과학자들, 그리고 RNA에 대해 생생하게 묘사한다.

 

폴 너스 (노벨상 수상자이자 《생명이란 무엇인가》 저자)

RNA는 신비롭고 마법 같은 생명의 분자다. 살아 있는 세포가 작동하는 데 필수적이고, 생명의 기원을 탐구하는 열쇠가 될 뿐 아니라 질병을 예방하고 치료하는 데 큰 역할을 하고 있어, 그 중요성이 날로 커지고 있다. 전 세계적으로 손꼽히는 RNA 전문가가 멋진 필치로 쓴 이 책은 생물학과 의학에 관심 있는 사람이라면 누구나 읽어야 하는 필독서다.

 

해럴드 바머스 (노벨상 수상자이자 전 미국 국립보건원 원장)

이 책은 세계적으로 명망 높은 분자생물학자인 토머스 체크가 쓴 RNA에 관한 러브송이다. 저자는 이 책에서 더 유명한 사촌인 DNA가 아니라 RNA만이 할 수 있는 많은 일을 알려준다. 독자들은 영웅처럼 그려지는 RNA의 매력에 흠뻑 빠져들 것이다.

 

이두갑 (서울대학교 과학학과 교수)

21세기는 왜 RNA의 시대가 될 것인가? 노벨상 수상자 토머스 체크는 RNA가 단순히 DNA의 수동적 전령이 아니며, 어떻게 RNA가 생명의 기원과 노화, 질병의 발생과 백신 개발, 그리고 생명체의 조작에 근본적인 역할을 수행하고 있는지를 흥미진진하게 소개한다. RNA 과학의 과거와 현재, 미래를 통해 21세기 생물학과 의학의 변혁, mRNA 백신과 치료에 이르기까지 생명공학의 놀라운 변혁들을 예리하게 조망한 필독서다.

 

강석기 (과학 칼럼니스트)

20세기 후반이 DNA 시대였다면 21세기 전반은 RNA 시대일 것이다. 1982년 RNA가 촉매 활성을 지닌다는 발견으로 RNA 시대로 가는 문을 연 저자는 이 책에서 지난 반세기 동안 벌어진 RNA 혁명을 명쾌하면서도 흥미진진하게 기록했다.

 

이형열 (페이스북 ‘과학책 읽는 보통 사람들’ 운영자)

노벨상 수상자 토머스 체크의 이 책을 통해 RNA는 살아 있는 세포 작동에 필수적이고, 질병 예방 및 치료에 큰 역할을 하는 마법 같은 생명의 분자라는 점을 알 수 있다. 저자는 DNA의 그늘에 가려졌던 RNA가 생명의 근간을 이루는 물질임을 강조하며, 21세기 RNA 연구의 혁신적인 발견들을 흥미롭게 소개한다. 이 책은 독자들을 RNA의 신비로운 매력에 빠져들게 할 것이다.

-

 

케네스 프레이저 (머크사 전 CEO)

RNA를 기반으로 한 백신 기술과 중요한 의학적 돌파구를 이끈 과학적 여정에 관한 매혹적인 책. 독자들이 이 멋진 책을 덮을 즈음에는 보건과 건강 문제에 대해 더욱 풍부한 지식을 갖추고 자율적으로 결정을 내릴 수 있게 될 것이다.

 

션 캐럴 (《세렝게티 법칙》 저자)

그동안의 도그마를 깨부수고 연구자들에게 노벨상을 안긴 RNA에 대한 발견은 생명이 어떻게 작동하는지에 대한 우리의 이해를 뒤바꾸었고, 생명을 살릴 대단한 기술을 낳았다. 토머스 체크의 이 책은 생물학과 의학 분야에서 RNA가 몰고 온 혁명을 뛰어난 선구자의 손으로 솜씨 있게 다뤘다.