유전법칙을 발견한 학자는 누구인가요?
유전자
1850년대 그레고어 멘델 그의 유명한 완두콩 실험을통해 멘델의 유전법칙을 발견하였다. 완두콩 시험은 7년에 걸쳐 진행되었다. 그는 하나의 유전형질이 세대를 거듭하여도 변하지 않는 개체를 순종으로, 이 순종들의 교배를 통해 형질변화가 일어나는 개체를 잡종으로 불렀다. 잡종의 1세대에는 두 부모 개체의 대립형질 가운데 한 가지만이 발현되었는데 이를 우성, 1세대에 발현되지 않는 특성은 열성이라 하였다. 멘델은 잡종 교배 시험을 통해 1세대에 열성이 발현되지 않았다 하더라도 사라진 것이 아니며 2세대, 3세대를 거치면서 다시 발현한다는 것과 발현의 빈도가 통계적으로 분명한 법칙에 의한 비율로 나타낼 수 있다는 것을 발견하였다. 이 법칙의 발견으로서 멘델은 현대 유전학의 아버지로 불린다.[8]
찰스 다윈
찰스 로버트 다윈(, , FRS, 1809년 2월 12일 ~ 1882년 4월 19일)은 영국의 생물학자이자 지질학자로서,[1] 진화론에 기여가 가장 크다고 알려져 있다. 박물학자이며 철학자로 인정받기도 한다. 다윈은 생물의 모든 종이 공통의 조상으로부터 이어졌다고 보고,[2] 앨프리드 러셀 월리스(Alfred Russel Wallace)와의 공동 논문에서 인위적인 선택인 선택적인 교배와 비슷한 현상이 생존경쟁을 거쳐 이루어지는 자연 선택(Natural Selection)을 소개했다.[3] 박물학자 이래즈머스 다윈의 손자이며, 생물학자 프랜시스 골튼의 외사촌 형이기도 하다.
올리버 스미시스
올리버 스미시스(, 1925년 6월 23일 ~ 2017년 1월 10일)는 영국에서 태어난 미국의 유전학자이다. 2007년에 생쥐의 배아줄기세포를 이용한 유전자 적중법을 발견한 공로로 마리오 카페키, 마틴 에번스와 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
로제 기유맹
로제 샤를 루이 기유맹(, 1924년 1월 11일 ~ )은 프랑스 출신의 미국의 생리학자이다. 1977년에 뇌하수체 호르몬의 발견과 면역정량 방법의 개발에 관한 연구로 앤드루 섈리, 로절린 서스먼 얠로와 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
기형학
그러나 1900년에 멘델이 발표한 멘델법칙이 재조명되며, 연속적인 변이만 존재하는 것이 아닌 불연속적인 변이가 존재한다는 것이 밝혀졌다. 멘델학파 중 윌리엄 베이트슨은 멘델법칙에서 발견된 불연속적인 변이에 집중하며 생물의 진화에 접근하였다. 이런 관점에서 진화론을 바라보는 것을 격변론 혹은 도약진화설이라고 부른다. 이에 속한 대표적인 인물이 윌리엄 베이트슨, 드 브리스, 모건 등이다. 윌리엄 베이트슨은 처음으로 유전학(genetics)라는 학문명을 만들었고, 드 브리스는 도약진화설을 '돌연변이학'으로 명칭하고자 하였으며, 모건은 '유전자설'을 정립하여 불연속성 변이 이론을 뒷받침하였다.
마틴 에번스
마틴 존 에번스 경(, FRS , 1941년 1월 1일 ~ )은 영국의 생물학자이다. 2007년에 생쥐의 배아줄기세포를 이용한 유전자 적중법을 발견한 공로로 마리오 카페키, 올리버 스미시스와 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
혼합 유전
혼합 유전 가설은 멘델의 유전법칙이 발견되고 유전학이 성립된 후 폐기되었다.
조제프 루이 게이뤼삭
조제프 루이 게이뤼삭( , , 1778년 12월 6일 ~ 1850년 5월 9일)은 프랑스의 화학자 겸 물리학자로, 게이뤼삭의 법칙을 발견했다.
혼합 유전
혼합 유전(混合 遺傳 ,)은 멘델의 유전법칙이 발견되기 전인 19세기까지 유전에 대해 일반적으로 받아들여진 이론이다. 혼합 유전에서는 두 부모의 특징이 반반씩 섞여 자식 세대에 전달된다고 보았다. 예를 들어 붉은 꽃과 흰 꽃의 자식 세대는 분홍 꽃이 되고, 키 큰 사람과 키 작은 사람 사이의 자식은 중간 정도의 키가 된다는 것이다.
윌리엄 베이트슨
윌리엄 베이트슨(William Bateson ; 1861년 ~ 1926년)은 영국의 동물학자 및 유전학자이다. 미국의 존스 홉킨스 대학에서 공부를 하여 진화론을 연구하였다. 1886년 중앙 아프리카 서부의 함수호(물이 짠 호수)에서 사는 동물들을 관찰하여 후에 《변이 연구 자료》를 발표하였는데, 이는 다윈의 학설을 비판한 것이었다. 1900년에 연구를 계속하여 《멘델의 유전 법칙과 그 변호》라는 논문에서 멘델의 법칙을 다시 확인하였다. 저서로는 《유전의 문제》 등이 있다.
생물학의 역사
유전에 대한 과학적 연구는 다윈의 《종의 기원》 이후 프랜시스 골턴과 생물통계학자들의 연구로 빠르게 성장했다. 유전학의 기원은 훗날 유전법칙을 만든 것으로 인정받는 오스트리아의 성직자 그레고어 멘델의 1865년의 논문으로까지 거슬러 올라간다. 그러나 멘델의 연구는 35년이 지나도록 중요한 것으로 인정받지 못했다. 그 동안 범생설(pangenesis, 다윈의 유전 가설), 정향진화설(orthogenesis) 또는 다른 메커니즘에 기초한 다양한 유전 이론들이 토론되고, 활발하게 연구되었다. 특히 진화와 관련이 있고, 에른스트 헤켈의 연구에 의해 대중화된 발생학 및 생태학도 또한 생물학의 중심적인 분야가 되었다. 그러나, 19세기의 유전에 대한 연구의 대부분은 박물학의 영역이 아니라 실험적인 생리학의 영역에서 이루어졌다.
난부 요이치로
난부 요이치로(, , 1921년 1월 18일 ~ 2015년 7월 5일)는 일본 후쿠이현에서 태어난 미국의 물리학자이다. 입자물리학에서 자발 대칭 깨짐을 발견한 공로로 노벨 물리학상을 수상했다.
유전자 중복
유전학이나 유전공학에서는 연구를 위해 인공적으로 유전자 중복을 이용한다. 중합효소 연쇄반응을 이용한 유전자 증폭은 겔 전기 영동법과 더불어 가장 일반적인 실험방법 가운데 하나가 되었다. 제한효소를 이용하여 DNA를 분리한 뒤 이를 중복 복제하는 중합효소 연쇄반응의 도입은 유전자 연구의 시간을 획기적으로 단축시켰다. 이를 이용한 DNA 지문 검사는 범죄 수사에도 이용된다. 중합효소 연쇄반응은 1983년 캐리 멀리스가 발견하였다. 멀리스는 이 공로로 1993년 노벨 화학상을 수상하였다.
윌리엄 헨리 브래그
윌리엄 헨리 브래그 경(Sir William Henry Bragg, OM, KBE, PRS, 1862년 7월 2일~1942년 3월 10일)은 영국의 물리학자이다. 컴벌랜드 출생으로 케임브리지 대학을 졸업하고, 1886년 애들레이드·리즈·런던 대학 등의 교수를 지냈다. 1923년 런던 왕립 연구소장이 되었고, 이어 데이비 패러디 연구소장이 되었다. 처음으로 방사 현상을 연구하여 입자가 일정한 방사 거리를 가지고 있다는 사실을 브래그 곡선으로 나타냈으며, 그의 아들 윌리엄 로런스 브래그와 함께 X선을 써서 결정 구조를 연구하고 X선 간섭에 관한 브래그의 식을 만들어 1915년 아들인 윌리엄 로런스 브래그와 함께 노벨 물리학상을 받았다.
생물학의 역사
20세기 초 멘델 유전 법칙의 재발견은 토머스 헌트 모건과 그의 제자들에 의해 유전학의 급속한 발전을 가져왔고, 1930년대에 신다윈주의자들은 집단 유전학과 자연선택설을 결합시켜 현대 종합설을 탄생시켰다. 새로운 분야는 특히 왓슨과 크릭이 DNA 구조를 제안한 후에 급속도로 발전했다. 분자생물학의 중심 원리의 확립과 유전 암호가 해독됨에 따라 생물학은 크게 개체생물학(개체와 개체군을 다루는 분야)과 세포 및 분자생물학으로 나뉘어졌다. 20세기 후반에 유전체학 및 단백체학(프로테오믹스)과 같은 새로운 학문 분야는 분자적인 기술을 이용하는 개체생물학자나 집단 유전학 뿐만 아니라 유전자와 환경 사이의 상호작용을 연구하는 세포생물학자나 분자생물학자처럼 개체생물학과 세포 및 분자생물학의 구분을 모호하게 만들고 있다.
진화
이후 벌어진 논쟁에서 찰스 다윈은 자연 선택의 결과 형성된 종들이 갖는 유전적 다양성을 갖게 되는 작동 기제를 논증하지 못했다. 찰스 다윈 역시 라마르크와 마찬가지로 종에 나타나는 새로운 특성은 개체가 살아있는 동안에 후천적으로 획득되는 것이라 생각했다. 후천적인 형질이 유전될 수 있다는 진화이론을 용불용설이라 한다. 1880년대에 이르러 아우구스트 바이스만은 후천적으로 획득된 형질이 유전되지 않는다는 것을 입증했다. 이로써 용불용설은 진화를 설명하는 데 부적합한 이론이 되었다. 이런 와중에도 찰스 다윈은 유전형질을 세대에서 세대로 물려주는 작동기제가 무엇인지 여전히 설명하지 못하고 있었다. 1865년 그레고어 멘델은 어떠한 형질이 유전될 것인지를 미리 예측할 수 있다는 사실을 발견하였다. 1890년대에 이르러 유전학과 생물통계학은 멘델의 유전법칙을 재발견하여 다윈의 진화 이론에 접목시켰다. 이로써 자연선택을 거친 유전형질이 다음 세대로 전달되는 작동 기제에 대한 설명이 가능해졌다.
놀라운 가설
프랜시스 크릭은 유전자(DNA)의 분자 구조를 공동발견한 한 사람이었다. 크릭은 분자생물학의 발전을 촉진하도록 도와준 중요한 이론가였다. 크릭은 만년에 신경생물학과 뇌 연구의 이론가가 되었다. 
앨프리드 러셀 월리스
앨프리드 러셀 월리스(Alfred Russel Wallace, , FRS, 1823년 1월 8일~1913년 11월 7일)는 영국의 자연주의자, 탐험가, 지리학자, 인류학자이자 생물학자이다. 찰스 다윈과 독립적으로 자연선택을 통한 진화의 개념을 만들었다.
유니버시티 칼리지 런던
UCL은 1913년 아시아 첫 노벨문학상 수상자인 라빈드라나트 타고르, 1944년 방사성 동위 원소를 발견해 노벨 화학상을 수상한 오토 한, 1962년 DNA의 이중 나선의 구조를 밝힌 업적으로 생리의학상을 수상한 프랜시스 크릭, 2014년 노벨 생리의학상을 받은 존 오키프 (John O´Keefe)와 2009년 노벨 물리학상을 수상한 찰스 카오 등 28명의 노벨상 수상자와 3명의 필즈상 수상자, 케냐의 국부 조모 케냐타, 인도 전 총리 마하트마 간디, 일본 전 총리 고이즈미 준이치로, 플레밍의 법칙을 고안해낸 과학자 존 앰브로즈 플레밍과 양자역학과 블랙홀의 대가 로저 펜로즈, 데시벨 단위와 전화기의 아버지 알렉산더 그레이엄 벨, 스릴러 영화의 대부 앨프리드 히치콕과 다크 나이트와 인셉션을 제작한 영화감독 크리스토퍼 놀런, BBC의 인기 진행자인 조나단 로스 그리고 세계적인 얼터너티브 록 밴드 콜드플레이 등을 배출하였다.
오즈월드 에이버리
오즈월드 에이버리(, 1877년 10월 21일 - 1955년 2월 2일)는 캐나다의 의사이자 유전학자이다. 뉴욕의 록펠러 대학교 부속병원에서 근무하였다. 에이버리는 분자생물학과 면역학의 선구자로 DNA가 유전 물질임을 증명하였다.
토머스 헌트 모건
컬럼비아 대학 출신들인 스터티번트, 브리지스, 멀러 등과의 공동 연구를 통해 모건은 초파리 연구를 포괄적인 유전이론으로 발전시켰다. 이 연구에서 특히 중요한 것은 멘델주의자들이 말하는 유전자가 선상의 염색체 '지도'에서 특정한 위치에 놓일 수 있음을 보인 것이다. 그는 세포학적인 연구를 계속하여 지도상의 위치가 염색체상의 실제 위치와 정확히 일치됨을 보였으며, 이는 멘델의 유전요소가 염색체 구조에 물리적 토대를 두고 있음을 보여주는 결정적 증거가 되었다. 1915년 모건·스터티번트·브리지·멀러 등은 이 연구의 초기 결과를 요약한〈멘델 유전의 메커니즘 The Mechanism of Mendelian Heredity〉이라는 책을 출판했다. 1916년 무렵에는 모건도 다윈 이론을 어느 정도 받아들이게 되었다. 1928년 그는 캘리포니아 공과 대학교에 생물학과를 개설하는데 주도적인 역할을 했으며, 또한 그 대학의 생물학 교육과정의 일환으로 코로나 델 마르에 해양연구소를 세우는 데 도움을 주었다. 그 뒤 그는 박사과정에 있는 사람 및 대학원생들을 포함한 그의 동료들과 함께 계속해서 염색체 유전설의 여러 면을 정교하게 발전시켜 나갔다. 컬럼비아 대학교에서의 연구생활을 끝낼 무렵부터 캘리포니아 공과 대학교로 옮긴 뒤 한동안은 초파리 연구에서 벗어나 초기의 관심사였던 실험발생학을 연구했다. 유전학과 발생학 사이에 이론적 연결이 있다는 것을 알게 되었으나, 그 연결을 명백히 보이고 그에 대한 실험적 증거를 제시하는 것은 대단히 어려운 일임을 깨닫게 되었다.
프레더릭 채프먼 로빈스
프레더릭 채프먼 로빈스(, 1916년 8월 25일 ~ 2003년 8월 4일)는 미국의 소아과 의사, 바이러스학자이다. 1954년에 척추성 소아마비 바이러스의 배양 방법을 발견한 공로로 존 프랭클린 엔더스, 토머스 허클 웰러와 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
다니엘 네이선스
다니엘 네이선스(, 1928년 10월 30일 ~ 1999년 11월 16일)는 미국의 미생물학자이다. 1978년에 제한 효소의 발견과 분자유전학에 이를 응용한 공로를 인정받아 베르너 아르버, 해밀턴 O. 스미스와 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
월터 서턴
월터 스탠버러 서턴(Walter Stanborough Sutton, 1877년 4월 5일 뉴욕주 유티카 ~ 1916년 11월 10일 캔자스주 캔자스시티)은 미국의 유전학자이다.
멘델의 유전법칙
멘델의 논문은 주목받지 못했다. 당시 생물학은 많은 부분이 미지의 영역으로 남아있었으며, 멘델 스스로도 자신의 실험을 모든 종의 유전형질로 일반화시킬수 있다고 생각하지는 않았다. 당시의 유전에 대한 일반적인 인식은 오늘날 유전자 연관에 의해 설명되는 혼혈 유전이 전부였다.[3] 멘델은 자신의 실험이 중요성을 인정받지 못하자 낙담하였고, 얼마 후 수도원장으로 임명되자 더 이상 실험을 진행하지 않았다. 다만 "나는 내 자신의 실험에 만족하며 이 실험이 세상에 큰 영향을 미칠 것이다"라는 기록을 남겼다.[4]
유전학의 역사
또한 식물 육종가들은 많은 중요한 식물 종에서 안정적인 변종을 개발하고 있었다. 19세기 초에 프랑스의 오퀴스탱 사주렛(Augustin Sageret)은 일부 식물 품종을 교배했을 때 부모 중 하나에 나타난 어떤 형질이 보통 자손에게도 나타남을 알아내고 우성의 개념을 확립했고, 또한 부모에게서 발견된 일부 조상 형질이 자손에서 나타날 수 있다는 것을 발견했다. 그러나 영국의 존 가턴(John Garton)에 의한 식물 육종에 대한 과학적 접근이 있었음에도 불구하고, 식물 육종가들은 그들의 연구에 대한 이론적 기반을 확립하거나 생리학 연구에 그들의 지식을 공유하려고 시도하지 않았다.
자연 선택의 유전학적 이론
《자연 선택의 유전학적 이론》은 영국의 유전학자 로날드 피셔가 1930년 출간한 책으로 멘델의 유전법칙과 찰스 다윈의 자연 선택 이론을 함께 묶어 설명하고 있다. 피셔는 이 책에서 "멘델 유전학은 다윈의 진화론을 입증한다"고 주장하였고 돌연변이를 진화의 원동력으로 지목하여 "대다수의 돌연변이는 해롭고 얼마간의 돌연변이는 큰 차이가 없지만 드물게 오히려 더 유용한 돌연변이가 나타난다"는 이유로 정향진화설 초판은 1930년 옥스퍼드 대학교 출판부 클라렌던 출판소에서 인쇄되었다. 이 책은 현대 진화 이론의 중요 저작 가운데 하나로, 집단 유전학을 기반으로 서술되었다. 책에서 설명하는 피셔의 도주 선택 이론, 피셔의 법칙, 번식도, 자연 선택에 대한 피셔의 기본 이론, 피셔 기하 모형, 매력있는 아들 가설, 의태, 우성의 진화와 같은 개념들은 오늘날에도 여전히 생물학 저서에서 인용되고 있다.
베버-페히너의 법칙
베버-페히너의 법칙(Weber-Fechner law)은 독일의 생물학자인 에른스트 하인리히 베버와 독일의 심리학자인 구스타프 페히너가 발견한 법칙이다. 흔히 베버의 법칙(Weber's law)라고도 불린다.
유전학
멘델이 완두콩의 교배 시험을 최초로 한 사람은 아니었다. 이미 200여년 전인 1790여년 무렵 영국의 농부 T. A. 나이트는 멘델과 동일한 실험을 하여 같은 결과를 얻었다. 그러나 그는 그 결과를 제대로 기록하지 않았고 그 까닭도 밝히지 못했다. 멘델은 나이트의 실험에 과학적 방법을 도입하여 유전의 법칙을 발견한 것이다. 멘델의 유전법칙은 오른쪽 그림의 예에서 보이는 꽃의 색의 경우 실제 나타난 "표현형"과 이것이 나타나게 하는 "유전자형"을 구분함으로써 과학적인 유전학의 기초를 놓았다.
유전학의 역사
이 후 일련의 발견으로 유전물질은 DNA(디옥시리보핵산)로 이루어져 있다는 사실을 알게 되었다. 1941년에 조지 웰스 비들과 에드워드 로리 테이텀은 유전자 돌연변이가 대사 경로의 특정 단계에서 이상을 일으킨다는 것을 보여주었다. 이것은 특정 유전자가 특정 단백질을 암호화하는 1유전자 1효소설을 이끌어냈다. 오즈월드 에이버리, 콜린 먼로 매클라우드(Colin Munro MacLeod, 맥클린 맥카티(Maclyn McCarty)는 1944년에 DNA가 유전정보를 가지고 있음을 보여주었다. 1952년에 로절린드 프랭클린과 레이먼드 고슬링(Raymond Gosling)은 나선 형태를 시사하는 선명한 X선 회절 패턴을 만들었고, 1953년에 제임스 D. 왓슨과 프랜시스 크릭은 DNA의 분자 구조를 밝혀냈다. 이러한 발견들은 DNA의 유전정보가 RNA로 전사되고, 이 RNA의 정보를 토대로 단백질로 번역된다는 것을 나타내는 분자생물학의 중심 원리를 확립시켰다. 이 후에 중심 원리에는 레트로바이러스의 역전사와 같은 예외가 있는 것으로 밝혀졌다.
만줄 바르가바
만줄 바르가바는 1974년 8월 8일 캐나다 인도계 가정에서 태어났다. 미국에서 자랐고, 2001년 프린스턴 대학교에서 박사 학위를 취득했다. 바르가바의 박사 학위 논문을 본 바르가바의 지도 교수이자 수학계에서 악명 높았던 최대의 난제인 페르마의 마지막 정리를 최초로 증명한 것으로 유명한 영국의 저명한 수학자인 앤드루 와일스 교수는 정말 감탄밖에는 나오지 않는 훌륭한 대논문이라고 극찬했다고 한다. 박사 학위를 취득한지 2년만인 2003년 프린스턴 대학교 정교수가 되었다. 이것은 프린스턴 대학교 역사상 2번째로 젊은 나이에 정교수가 된 것이었다. 바르가바는 루빅 큐브에서 영감을 얻은 후, 가우스 연산 법칙을 확장한 것이 높게 평가를 받아, 2014년 대한민국 서울특별시에서 열린 세계 수학자 대회(ICM)에서 필즈상을 수상했다. 바르가바는 현재 프린스턴 대학교 석좌교수로 미국 뉴저지주 프린스턴에서 살고 있다.
우젠슝
우젠슝은 컬럼비아에서 중국 태생의 이론물리학자 리정다오를 개인적으로 알게 되었다. 1950년대 중반, 리정다오와 또 다른 중국인 이론물리학자 양전닝은 기본 입자 물리 법칙 가설인 "반전성 보존의 법칙"에 대한 의문을 품고 있었다. 이 문제의 가장 흥미로운 예시는 보기에 다르게 대전하는 두 종류의 기묘 중간자 세타와 타우 입자의 수수께끼였다. 이들의 성질은 매우 비슷하여 같은 입자로 간주되는 것이 보통이었다. 그러나 이들의 서로 다른 붕괴 현상이 두 가지 다른 반전성 상태가 관찰되는 결과를 가져왔고, 이것은 만약 반전성이 보존된다면 다음 수식에 따라서 와 가 서로 다른 입자임을 암시했다.
에드워드 B. 루이스
에드워드 버트 루이스(, 1918년 5월 20일 ~ 2004년 7월 21일)는 미국의 유전학자이다. 1995년에 초기 배아 분화를 조절하는 유전자 무리인 호메오박스를 발견한 공로로 크리스티아네 뉘슬라인 폴하르트, 에릭 F. 위샤우스와 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
알베르트 아인슈타인
알베르트 아인슈타인(, , 1879년 3월 14일 ~ 1955년 4월 18일)은 독일 태생의 스위스와 미국의 이론물리학자이다. 그의 일반 상대성이론은 현대 물리학에 혁명적인 지대한 영향을 끼쳤다. 또한 1921년 광전효과에 관한 기여로 노벨 물리학상을 수상하였다.
유전형
이들 낱말이 생물학에서 가지는 뜻은 멘델이 완두 교배 실험에서 발견한 법칙과 깊은 관계를 갖고 있다. 멘델의 법칙 가운데 하나는 어버이 세대에서 나타난 표면상의 특징은 다음 세대에 섞어져 나타나지 않는다라고 하는 것이다. 이를테면 흰 꽃을 피우는 완두와 자주 꽃을 피우는 씨앗을 수정 교배하여 얻은 씨앗을 심었을 때, 우리가 얼른 짐작하는 것과는 달리 연분홍색의 완두가 생겨나지 않는다 (옆의 그림). 이 현상을 멘델은 우성적 혹은 열성적 유전 요소 (Vererbungsfaktor)라는 개념을 써서 설명하였다. 여기서 유전 요소라는 낱말은 20세기 초에 도입된 유전자와 비슷한 뜻으로 이해할 수 있다. 우성 혹은 열성 유전 요소는 멘델에 따르면 완두의 표면상의 특징을 대변하지 않는다. 이 유전 형질의 표면상의 특징과 내면상의 유전 요소의 구분은 1880년대에 멘델주의자들에 의해 주장 되었으며, 이때 이미 유전형, 표현형이라는 개념이 사용되었으나 학계에서 크게 주목을 받지 못하였다. 1940년 대에 들어서서 유전 형질의 화학적 성분이 밝혀짐으로써 유전자의 존재가 구체적으로 증명되었으며 이에 따라 유전형 그리고 표현형이라는 개념 역시 생물학에서 보편적으로 사용되기에 이르렀다.
멘델의 유전법칙
멘델의 유전법칙()은 그레고어 멘델이 완두콩을 이용한 7년의 실험을 정리하여 1865년에서 1866년 사이에 발표한 유전학의 법칙이다. 멘델의 유전법칙은 발표 초기 그리 큰 관심을 받지 않았으나 20세기 초 재발견된 후 큰 영향력을 발휘하였다. 1915년 토머스 헌트 모건이 보페리-서튼 유전자 이론과 함께 멘델의 유전법칙을 유전학의 기본적인 법칙으로 제시하였고, 이로써 고전 유전학이 완성되었다.
칼 폰 린네
계통학이란 생물 간의 유연관계를 조사하여 계통적인 체계에 따라 생물을 분류하는 학문이다. 계통학자라는 이름은 칼 린네가 그의 저서 《Bibliotheca Botanica》에서 처음 사용한 용어로, 생물의 수집과 관찰뿐만이 아닌, 그것들을 분류하는 것에 관심이 있는 사람들을 뜻한다. 대표적인 계통학자들에는 이탈리아의 철학자, 의사이자 식물학자인 안드레아 캐살피노, 영국의 자연학자 존 레이, 독일의 의사이자 식물학자인 아우구스투스 퀴리너스 리비너스, 프랑스의 의사, 식물학자이자 여행가인 조세프 피톤 드 투르네포트가 있다.
어니스트 로런스
어니스트 올란도 로런스(Ernest Orlando Lawrence, 1901년 8월 8일 - 1958년 8월 27일)는 미국의 물리학자이자 노벨 물리학상 수상자이다. (선형 입자가속기를 최초로 특허를 내고 작동시킴)의 연구에 기반한 그의 실험에서 1929년에 시작된 사이클로트론 입자 가속기에 대한 발명, 상용화, 발전 그리고 맨해튼 계획에서의 우라늄 동위원소 분리라는 그의 후기 업적으로 알려져 있다. 로런스는 그가 물리학 교수로 재직하던 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스에서 오랜 시간 재직했다. 1939년에 로런스는 사이클로트론 개발과 그것의 적용으로 노벨 물리학상을 받는다. 또한 엔리코 페르미 상, 실바너스 테일러 상 등의 많은 상들을 수상하기도 하였다. 화학 원소 103번은 로런스의 업적을 기리며 '로렌슘'으로 명명되었다. 그의 형제인 존 H. 로런스는 핵의학 분야의 선구자로 유명하다.
에드워드 제너
에드워드 제너(Edward Jenner, 1749년 5월 17일 ~ 1823년 1월 26일)은 영국의 의사이다. 천연두의 대부이기도 하다. 우두법의 발견자이다. 글로스터셔 주의 버클리에서 목사의 아들로 태어났다. 제너는 우턴인더에지와 시렌세스터에서 공부를 하고, 1761년에 소드베리에서 일하던 외과 의사 대니얼 러들로의 견습생이 되었다. 1770년부터 2년간, 런던 대학 세인트 조지스 병원의 유명한 외과의사인 존 헌터 밑에서 의학을 배우고, 그들의 우정은 헌터가 1793년 죽을 때까지 계속되었다. 제너는 런던에서 동안 박물학자 조지 뱅크스 밑에서 일을 하기도 했다. 뱅크스는 탐험가 제임스 쿡 선장(1728-1779)이 첫 번째 남반구 탐험에 나섰을 때 박물학자로 승선해 항해하였다. 1788년에 캐서린 킹스코트와 결혼했다. 1792년, 스코틀랜드의 세인트앤드루스 대학에서 의학 박사 학위를 받았다. 1773년에 고향 마을에서 개업의가 되었으나, 1775년 무렵에 천연두에 관심을 기울이게 되었는데 이 지방에서는 우유 짜는 부인이 소의 천연두(우두)를 경험한 뒤에는 사람이 앓는 천연두에 걸리지 않는다는 것이 알려져 있었다.
생물학의 역사
20세기 후반에 집단유전학은 행동, 사회생물학, 특히 인간의 진화심리학 같은 유전학의 새로운 분야에 적용되기 시작했다. 1960년대에 윌리엄 도널드 해밀턴 등은 진화론적 관점에서 혈연 선택을 통해 이타성을 설명하기 위한 게임 이론 접근법을 개발했다. 세포 내 공생설을 통한 고등 생물의 가능성 있는 기원, 그리고 유전자 중심의 관점(진화의 주된 원인으로 선택을 지지함)과 중립설(유전적 부동을 핵심 요인으로 봄)에서의 분자 진화에 대한 대조적인 접근법은 진화론에서 적응주의와 우연성의 적절한 균형에 대한 지속적인 논쟁을 불러 일으켰다.
고전유전학
멘델의 유전법칙이 알려진지 얼마되지 않아 곧바로 독립의 법칙이 들어맞지 않는 많은 사례가 보고되었다. 멘델의 유전법칙은 사람의 혈액형과 같은 것에는 비교적 잘 들어맞았으나 동물의 털색과 같은 것은 그렇지 않았다. 이는 여러 종류의 유전자가 서로 연관되어 동물의 털색을 결정하기 때문이다. 개의 경우 다섯 종류의 유전자가 관여하는데, 이에 따라 개의 털색은 검은색, 노란색, 고동색 등을 지니게 되고 얼룩이 지거나 등에만 검은색이 나타나기도 한다. 이렇게 하나의 유전형질에 여러 유전자가 관여하는 현상을 유전자 연관이라 하는데, 이는 돌연변이에 의해 하나의 유전자 자리에 여러 대립형질이 놓이는 양적 형질 위치때문이다. 유전자 연관을 보이는 유전자들 사이에는 하나의 유전자가 다른 유전자들 보다 우선적으로 형질 결정에 작용할 수 있는데, 이를 상위성이라 한다.
멘델의 유전법칙
그레고어 멘델은 19세기 오스트리아의 사제였다.[1] 멘델은 1856년에서 1863년까지 교배 실험을 하여 얻은 29,000여 개의 완두콩에 대한 형질 조사를 바탕으로 멘델의 유전법칙을 정리하였다. 그는 이 실험결과를 두 부분으로 나누어 각각 1865년 2월 8일과 1866년 3월 8일에 브르노에 있는 자연사 학회에 〈식물 교잡 실험〉이라는 제목으로 송고하였다.[2]
트랜스포존
바버라 매클린톡은 “옥수수에서 이동성 유전인자(transposable element)의 발견”이라는 위대한 업적으로, 1983년 노벨 생리학·의학상을 단독으로 수상한 첫 번째 여성 과학자이며, 세계에서 가장 뛰어난 세포유전학자 중 한 사람이다. 매클린톡의 이동성 유전인자, 일명 “점프하는 유전자(jumping gene)”의 발견은 멘델의 유전법칙만큼 중요한 의미를 가지고 있어서, 생명과학의 모든 분야와 유전공학의 중요한 뿌리가 되고 있다.
존 앰브로즈 플레밍
존 앰브로즈 플레밍 경(Sir John Ambrose Fleming, FRS, 1849년 11월 29일~1945년 4월 18일)은 영국의 전기기술자이며 발명가이다. 전화, 전신, 라디오, 전등의 발전에 공헌하여 노벨상 후보로 지명됐었다. 플레밍의 법칙을 고안한 것과 2극진공관의 발명으로 유명하다.
멘델의 유전법칙
멘델은 완두콩을 오랫동안 자가수분하여 특정한 유전형질이 고정된 순종을 얻었다. 그리고 일곱 가지 대립되는 유전형질을 선택하여 이를 잡종 교배할 경우 자식 세대에 발현되는 형질은 어떻게 되는지 관찰하였다.[9]
유전학
현대의 분자생물학에 기반을 둔 유전학은 DNA부터 개체의 발생에 이르는 유전 기제를 설명하고 있다. 앞서 유전학의 역사에서 기술한 바와 같이 그리피스의 실험과 에이버리의 확인으로 생물의 유전 정보는 DNA에 있음이 밝혀졌다. 유전의 과정은 결국 DNA 복제에서 출발하여 새로운 개체의 출현에 이르는 기제로서 설명된다.
사회생물학
1800년대 중반 영국의 유전학자인 프랜시스 골턴(F. Galton, 1822 ~ 1911)은 유전의 통계적 해석을 기반으로 돌연변이, 또는 도약 진화만이 선조의 유전적 형질의 한계점을 극복할 수 있고 새로운 종이나 인종의 진화를 유지시킬 수 있다고 주장했다. 그는 환경적 압력이든 우생학적인 결과이든 양쪽 부모 형질에 종속된 동일한 특성에 대한 계속적인 선택이 결코 종 또는 인종의 평균을 영원히 바꿀 수 없다고 주장했다. 1900년대에 이르러 다윈과 라마르크의 진화론이 변이성의 원인에 대한 구체적인 증거를 제시하지 못함으로써 많은 생물학자들은 점점 도약진화학자로 전향하기 시작하였다.
프레더릭 그리피스
프레더릭 그리피스(, 1879년 - 1941년)는 영국의 의사이자 유전학자이다. 폐렴쌍구균을 이용한 실험으로 형질전환을 발견하였다. 그의 발견은 1950년대의 DNA 발견과 더불어 분자유전학이 출발하는 계기가 되었다.
유전학
멘델의 유전법칙이 재발견된 후 과학자들은 유전에 영향을 미치는 물질이 세포 내에 있을 것으로 추정하였다. 1910년 모건은 눈이 흰 돌연변이가 발현한 초파리를 이용한 실험에서 생물의 유전 물질이 염색체에 있음을 증명하였다. 1913년 스터티번트는 멘델의 유전법칙의 제3법칙인 독립의 법칙이 실제에서 들어맞지 않는 경우가 있는 원인을 밝혀내고 이를 유전자 연관이라 하였다. 유전자 연관이란 하나의 유전형질이 발현되는 데 다수의 유전자가 관여하는 현상이다.
마셜 워런 니런버그
마셜 워런 니런버그(, 1927년 4월 10일 ~ 2010년 1월 15일)는 미국의 생화학자, 유전학자이다. 1968년에 유전정보 해독과 그 단백질 합성의 역할을 규명한 공로로 로버트 W. 홀리, 하르 고빈드 코라나와 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
유전학의 역사
다음 몇 년 동안 화학자들은 핵산의 염기 서열 분석 기술과 단백질의 아미노산 서열 분석 기술을 개발했으며, 다른 연구자들은 핵산과 단백질의 관계, 유전 암호를 밝히기 위한 연구를 수행했다. 유전자 발현의 조절은 1960년대의 핵심 쟁점이었다. 1970년대에 유전공학을 통해 유전자 발현을 조절하고 조작할 수 있었다. 20세기의 마지막 십년 동안 많은 생물학자들은 전체 유전체(게놈)의 염기 서열을 밝히기 위해 대규모 유전학 프로적트에 초점을 맞추었다. 2003년 인간 게놈 프로젝트가 완료되어 인간의 전체 게놈 지도가 완성되었다.
마이클 패러데이
마이클 패러데이(, FRS, 1791년 9월 22일~1867년 8월 25일)는 전자기학과 전기화학 분야에 큰 기여를 한 영국의 물리학자이자 화학자이다. 패러데이는 어린 시절에 정식 교육을 거의 받지 못했지만, 역사적으로 매우 훌륭한 과학자로 남았다. 물리학에서, 패러데이는 전자기장에 대한 기본적인 개념을 확립하는 직류가 흐르는 도체 주위의 자기장에 대한 연구를 했으며, 자성이 광선에 영향을 미칠 수 있다는 것과 그들 사이의 근본적인 관계가 있다는 것 또한 확립하였다. 또한, 그는 전자기 유도, 반자성 현상, 그리고 전기 분해의 법칙의 원리에 대해서도 발견하였다. 그가 발명한 전자기 회전 장치는 전기 모터의 근본적 형태가 되었고, 결국 이를 계기로 전기를 실생활에 사용할 수 있게 되었다.
종의 기원
다윈의 시대는 유전의 법칙과 원리가 아직 밝혀지기 전이었다. 1865년 그레고어 멘델이 유전법칙을 발표한 바 있지만, 당시에는 주목받지 못했던 것이다. 다윈은 변이의 발생 원인에 대해서 라마르크의 ‘용불용설’과 비슷한 방식의 유전학(일부 획득 형질 유전)에 관한 생각을 주장하고 있으며, 다윈은 이를 5장에서 다루고 있다. (다윈은 라마르크의 용불용설을 직접 받아들이지는 않았다.[2]) 다윈은 유전되는 변이가 발생하는 원인을 몰랐지만 환경적 조건에서 변이가 발생할 수 있다고 보았다. 다윈은 변이가 생기는 원인이나 이를 지배하는 법칙을 알지는 못했지만 선택에 의해 이러한 변이들이 세대가 지남에 따라 큰 차이로 변해갈 수 있음을 인식하였다. 유전 현상을 설명하는 모델은 1930~1940년이 되어서야 변이를 설명하는 모델과 합쳐졌다.
이기적 유전자
사회 생물학이란, 미국의 생태학자 E.O.윌슨이 1971년에 제창한 학문으로, 인간을 포함한 동물의 사회적 행동에 관해서, 이것이 자연도태를 주요인으로 하는 진화과정의 결과 형성된 것이라는 생각에 바탕을 두고, 여기에 행동학과 생리학 등 관련분야의 식견을 더하여 연구하는 학문이다. 사회생물학에서는 다음과 같은 2가지 사고방식을 중요시한다. 첫째, 행동을 지배하는 유전자는 그것을 소유하는 개체 자신의 생존과 번식을 희생하더라도 유전적으로 근연(近緣)한 다른 개체의 번식성공도를 충분히 높이면 널리 퍼진다. 이 혈연도태 (kin selection)의 진행 결과, 근연개체로 향하였던 이타적 행동은 진화하기 쉬워진다. 둘째, 어떤 사회행동이 가져다주는적응도는 일반적으로 집단 속의 다른 개체의 행동에 의존한다. 이때 생물진화의 결과에 의해 실현되는 행동은 그것과 다른 행동을 취하는 소수의 침입자가 널리 퍼지지 못한다는 의미에서, 진화적으로 안정된 전략(evolutionary stable strategy : ESS)이 되는 것이다.
지금까지의 윤리학은 인간에 대한 자연적 탐구를 심도 있게 다루지 않았고, 이에 따라 일정 부분 규범의 형성과 그 실천이 인간의 근원적 원리와 동떨어진 면이 없지 않았다. 따라서 기존 윤리학의 불완전을 극복하고 보다 높은 완성도를 갖추는 데 인간과 도덕에 대한 사회 생물학적 접근은 타당성을 지닌다. 실천적 논점에서 사회 생물학의 논의가 윤리학에 시사점을 제공해 주고 있는 바는 바로 사회에 무엇보다도 ‘최소도덕’에 대한 철저한 확립이 필요하다는 것이다. 인간은 근본적으로 각자가 자신의 생존 본능을 보존하기 위해 행위 하므로 사회를 안정되게 유지하기 위해서는 개인의 고매한 도덕성에만 의존하여 기초 질서를 확립해서는 안 됨을 깨닫게 해준다. 그러나 인간에 대한 이러한 제제 수단은 악용될 여지가 높기 때문에 폭력이 배제된 사회 통제 장치는 없는지에 대한 고민을 하게 된다. 이러한 고민에 대한 다양한 답변들 중 하나가 바로 ‘사회공학’적 설계이다. 사회생물학이 인간의 도덕 생활에 주는 또 다른 시사점은 인간에 대한 이해를 보다 풍부하게 하여, 인간과 사회를 불합리하고 비생산적으로 구속하는 모종의 관습적 굴레로부터 벗어나게 해준다는 것이다.
유전자
유전자의 개념은 유전학의 발전과 함께 많은 변화를 겪었다.[2] 유전학의 창시자인 그레고어 멘델은 부모로부터 물려받는 유전적 특질이 통계적으로 예측가능하다는 것을 발견하였다. 그는 이를 단순히 특질이라고 불렀다.[3] 이후 멘델의 특질은 유전자라는 이름이 붙었으나 1950년대 DNA가 발견되면서 유전자의 물질적 토대가 해명되었다.
바버라 매클린톡
바버라 매클린톡(, 1902년 6월 16일 ~ 1992년 9월 2일)은 미국의 세포유전학자이다. 1983년에 옥수수의 전이성 유전인자를 발견한 공로로 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
트로핌 리센코
트로핌 데니소비치 리센코(, 1898년 9월 29일 ~ 1976년 11월 20일)는 소비에트 연방의 생물학자로 1930년대에 리센코주의로 알려진 농업 학설에 입각하여 소련의 농업 정책을 펴나갔다. 그는 후천적으로 얻은 형질이 유전된다는 주장을 하였는데, 이 학설은 생물의 유전성은 전적으로 유전자에 달려 있다는 당대의 유전학설을 부정하는 것이었다.
로절린드 프랭클린
로절린드 엘시 프랭클린(, 1920년 7월 25일 - 1958년 4월 16일)은 영국의 생물물리학자로 X선 결정학을 통해 DNA, 바이러스, 석탄, 흑연의 구조를 밝혀내는 데 결정적으로 기여했다. DNA의 구조를 밝혀낸 것이 가장 유명한데, DNA는 세포 대사와 유전학에서 필수적인 역할을 담당하고 있고, DNA 구조의 발견을 통해 학자들이 유전 정보가 어떻게 부모에서 자식에게로 전달되는지 이해할 수 있었기 때문이다.
리처드 J. 로버츠
리처드 존 로버츠 경(, FRS, 1943년 9월 6일 ~ )은 영국의 생화학자, 분자생물학자이다. 1993년에 분단 구조를 가진 유전자를 발견한 공로로 필립 앨런 샤프와 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
생물학의 역사
애실로마 회의 이후 새로운 유전공학 기술과 응용 분야가 급속하게 발전했다. 올리고뉴클레오타이드 합성 및 형질주입 기술과 함께 DNA 염기서열 분석방법(프레더릭 생어와 월터 길버트가 개척함)이 크게 향상되었다. 연구자들은 도입된 유전자의 발현을 조절하는 방법을 알게 되었고, 곧이어 사람의 호르몬 생산을 위해 사람의 유전자를 발현시킬 수 있는 생물체를 만들기 위해 경쟁하였다. 그러나, 이것은 분자생물학자들이 기대했던 것보다 훨씬 더 어려운 작업이었다. 1977년과 1980년 사이에 분할유전자(split gene), RNA 스플라이싱 현상의 발견 같은 발전에 힘입어, 고등 생물은 이전 연구의 세균보다 훨씬 더 복잡한 유전자 발현 시스템을 가지고 있음이 드러났다. 사람의 인슐린 합성을 위한 첫 번째 경쟁에서 미국의 제넨테크사(Genentech, Inc.)가 승리했다. 이것은 생물학, 산업, 법 사이에 전례없는 수준의 공통 부분을 공유하는, 생명공학 붐(그리고 이것은 유전자 특허의 시대)의 시작을 의미했다.
에드거 에이드리언
에드거 더글러스 에이드리언, 제1대 남작 에이드리언(, OM PRS, 1889년 11월 30일 ~ 1977년 8월 4일)은 영국의 전기생리학자이다. 1932년에 신경 세포의 기능을 발견한 공로로 찰스 스콧 셰링턴과 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
사회생물학
네덜란드의 식물학자이자 유전학자인 휴고 드브리스(Hugo de Vries, 1848~1935)는 골턴에 의해 개척된 통계학적 기술을 이용해 여러 세대 동안 이러한 현상을 연구한 후, 이를 설명하기 위해 돌연변이에 의한 진화에 대한 포괄적 이론을 전개해나갔다. 드 브리스는 연구 중에 멘델 유전학을 들춰내게 되었으며, 자칭 다윈론자로서 세포 이론을 가지고 다윈의 화론을 새롭게 하려고 시도했다. 
멘델의 유전법칙
멘델은 위의 7가지 대립형질을 잡종 교배하였을 때 자식 세대에서 나타나는 발현 빈도를 조사하였다. 순종 간의 교배에서 바로 다음의 자식은 모두 대립 형질 중 한 가지의 특징만을 보였으며 이를 다시 자가 수분하여 얻은 제2세대에서는 대립형질의 발현 빈도가 일정한 비율을 이루었다. 1936년 로널드 피셔는 멘델의 실험 데이터가 너무나 깔끔하다는 점을 의심하여 "멘델이 실험 결과를 확실히 하기 위해 데이터를 손질한 것은 아닌지" 의심했다.[10] 그러나 최근 멘델의 실험 기록이 추가로 발견됨에 따라 멘델은 자신의 실험 기록을 관찰한 그대로만 기록하였다는 점이 확인되었다. 피셔는 괜한 의심을 한 것이다.[11]
제임스 D. 왓슨
제임스 듀이 왓슨 (James Dewey Watson, 1928년 4월 6일 ~ )은 미국의 분자 생물학자, 유전학자, 동물학자로, 1953년 프랜시스 크릭과 함께 DNA의 이중 나선 구조를 발견한 것으로 잘 알려져 있다. 이 업적으로 1962년 노벨 생리의학상을 수상했다.
게르하르트 헤르츠베르크
게르하르트 하인리히 프리드리히 오토 율리우스 헤르츠베르크(, PC, CC, , FRS, 1904년 12월 25일 ~ 1999년 3월 3일)는 독일 제국 출신의 캐나다 물리학자이다. 분광학을 발전시켜 유리기로 불리는 불안정한 분자의 전자 상태 구조 및 원자핵 배열을 규명하는 방법을 개발한 공로로 1971년에 노벨 화학상을 수상했다.
유전학
멘델은 수 세대 동안 완두콩을 자가 수분하여 단일한 유전형질을 가진 순종(P 세대)을 얻었다. 이를 바탕으로 붉은 꽃의 순종과 흰 꽃의 순종을 교배하여 잡종 1세대(F1)를 얻었다. 잡종 1세대의 발현 형질을 조사한 멘델은 이를 바탕으로 다시 잡종 1세대를 교배하여 잡종 2세대(F2)와 3세대(F3)를 얻고 발현 형질을 기록하였다. F1은 모두 붉은 꽃이었다. 그러나 F2에서 붉은 꽃과 흰 꽃은 3:1의 비율을 보였고, F3에서는 열성 순종인 흰 꽃만이 다시 흰 꽃이 되었고 나머지는 붉은 꽃이었다. 그 결과 그는 다음의 세 법칙을 확인하였다. 붉은 꽃의 유전인자를 B, 흰 꽃의 유전인자를 b라 하면,
베르너 하이젠베르크
베르너 카를 하이젠베르크( , 1901년 12월 5일~1976년 2월 1일)는 독일의 물리학자이다. 불확정성 원리로 유명하며, 행렬역학과 불확정성 원리를 발견하여 20세기 초 양자역학의 발전에 절대적인 공헌을 했다. 그는 1932년에 "양자역학을 창시한" 공로로 노벨 물리학상을 수상했다. 하이젠베르크는 막스 보른과 파스쿠알 요르단과 함께 양자역학의 행렬적 형식을 1925년 발표했다. 1927년에 하이젠베르크는 그의 가장 유명한 과학적 업적인 불확정성 원리를 출판했다. 또한, 그는 난류의 유체역학, 원자핵, 강자성, 우주선, 소립자의 연구에 지대한 공헌을 했다.
제임스 D. 왓슨
왓슨은 1928년 4월 6일 미국 일리노이 주의 시카고에서 태어났다. 그는 원래 살바도르 루리아의 작업을 통해 분자 생물학을 시작하게 되었다. 루리아는 유전자 돌연변이에 관한 ‘루리아 델브룩 실험’으로 유명한 생물학자이다. 루리아는 세균을 감염시키는 박테리오파지를 사용가능하게 하는 연구원 단체에 속해 있었다. 루리아와 막스 델브뤽은 초파리와 같은 유전적 제도에서 세균 유전학으로 움직이려는 유전학자들의 중요한 운동인 새로운 “파지 그룹”(Phage Group)의 리더였다. 1948년 초 왓슨은 인디아나 대학의 루리아의 실험실에서 그의 박사 과정을 시작했다. 그 해 봄, 그는 루리아의 아파트에서 델브뤽을 처음 만났고, 그 해 여름 왓슨의 Cold Spring Harbor Laboratory 로의 첫번째 이동에서 또 그를 만나게 되었다.
고전유전학
멘델의 유전법칙이 들어맞지 않는 유전자 연관과 이후 발견된 돌연변이는 유전자에 대한 연구가 보다 심도있게 발전하는 계기가 되었고, 이후 분자유전학의 출발점이 되었다.
과학적 방법
맨델은 위의 7가지 대립형질을 잡종 교배하였을 때 자식 세대에서 나타나는 발현 빈도를 조사하였다. 순종 간의 교배에서 바로 다음의 자식은 모두 대립 형질 중 한 가지의 특징만을 보였으며 이를 다시 자가 수분하여 얻은 제2세대에서는 대립형질의 발현 빈도가 일정한 비율을 이루었다. 멘델은 이 실험 결과를 토대로 유전법칙을 수립하였다.
마틴 루이스 펄
마틴 루이스 펄(Martin Lewis Perl, 1927년 6월 24일 ~ 2014년 9월 30일)은 타우 입자를 발견한 공로로 1995년 노벨 물리학상을 수상한 미국의 물리학자이다. 1927년 뉴욕에서 태어났으며, 그의 부모는 러시아 폴란드 지역에서 미국으로 이민온 유태인들이었다.
유전학
위에서 예를 든 완두콩의 우성과 열성의 발현은 "멘델의 제1법칙"으로 알려져 있다. 멘델의 실험이 알려지자 과학자들은 그 원인을 밝히기 위해 노력하여 DNA의 서열인 유전자가 이에 관여한다는 것을 알게 되었다. 멘델의 유전 법칙은 모든 생물에서 발견되며 사람의 가계도에서도 확인할 수 있다. 특이한 유전질환을 앓고 있는 가계도의 경우 우성 유전 또는 열성 유전을 판별할 수 있다. 인류유전학자들은 종교적인 이유로 미국 펜실베이니아주의 특정 지역에 모여사는 아만파 신도들과 같이 고립 생활을 하는 집단을 대상으로 열성 유전을 연구한다.
프레더릭 생어
프레더릭 생어(, , CBE FRS, 1918년 8월 13일 ~ 2013년 11월 19일)는 유전체학과 단백체학을 최초로 연구한 영국의 생화학자이다. 케임브리지 대학교 MRC 센터 소속으로, 단백질 서열을 최초로 해석해 1958년 노벨 화학상을 받았다.
유전 알고리즘
유전 알고리즘(Genetic Algorithm)은 자연세계의 진화과정에 기초한 계산 모델로서 존 홀랜드(John Holland)에 의해서 1975년에 개발된 전역 최적화 기법으로, 최적화 문제를 해결하는 기법의 하나이다. 생물의 진화를 모방한 진화 연산의 대표적인 기법으로, 실제 진화의 과정에서 많은 부분을 차용하였으며, 변이(돌연변이), 교배 연산 등이 존재한다. 또한 세대, 인구 등의 용어도 문제 풀이 과정에서 사용된다.
마리오 카페키
마리오 레나토 카페키(, 1937년 10월 6일 ~ )는 이탈리아 태생의 미국의 유전학자, 생물학자이다. 2007년에 생쥐의 배아줄기세포를 이용한 유전자 적중법을 발견한 공로로 마틴 에번스, 올리버 스미시스와 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
유전학의 역사
유전자를 물려받는 기본 패턴이 확립되면서, 많은 생물학자들은 유전자의 물리적 특성에 대한 연구를 시작했다. 1940년대와 1950년대 초의 실험들은 염색체의 한 부분인 DNA에 유전자가 있음을 알려주었다. 1953년에 제임스 D. 왓슨과 프랜시스 크릭이 DNA 이중 나선의 구조를 밝혀내고, 1955년에 프레더릭 생어는 DNA와 아미노산의 관계를 규명하여 유전자 발현 기작를 밝혀내고 인슐린의 아미노산 배열을 규명하였다. 바이러스와 세균과 같은 새로운 모델 실험체에 초점을 맞춘 실험들과 그 성과들은 유전학을 분자유전학의 시대로 이끌었다.
유전학의 역사
18세기에 식물과 동물의 다양성에 대한 지식이 증가하고, 그에 따라 분류학에 대한 관심이 높아지면서 유전에 관한 새로운 생각들이 등장하기 시작했다. 린네를 비롯한 요제프 고트리이프 쾰로이터(Joseph Gottlieb Kölreuter), 칼 프리드리히 폰 거르트너(Carl Friedrich von Gärtner), 샤를 빅토르 노댕(Charles Victor Naudin)과 같은 연구자들은 잡종 형성 특히 종간 잡종에 대한 광범위한 실험을 수행했다. 종간 잡종 연구자들은 잡종 불임 및 여교배(戾交配, backcrossing)의 높은 가변성을 포함하여 다양한 유전 현상을 기술했다.
우생학
초기 유전학의 발전도 골턴의 우생학이 대중화할 수 있었던 중요한 이유 가운데 하나였다. 당시 우생학자들이 가졌던 인간 및 인종의 사회적 위계와 유전적 차이라는 관점은 19세기 말 바이스만의 유전연구와 1900년 멘델(1822년-1884년) 유전 법칙의 재발견에 의해 과학적 정당성을 확보할 수 있었다. 당시 바이스만은 생식질 연속설을 제창하여, 세포는 체세포와 생식세포로 분화되어 있으며, 유전을 담당하는 것은 생식세포이고 환경의 영향을 받는 체세포는 다음 세대와는 전혀 연관이 없다고 주장하였다. 바이스만의 주장은 인간 형질에 있어 환경보다 유전의 영향을 강조하는 경향을 증폭시켰고, 뒤이어 재발견된 멘델의 법칙은 유전의 중요성을 더욱 확고히 해 주었다. 이제 영국 사회는 유전의 중요성, 즉 유전자에 의한 사회적 선택을 강조하기 시작했다.
레옹 푸코
장 베르나르 레옹 푸코(, 1819년 9월 18일 ~ 1868년 2월 11일)는 프랑스의 물리학자이다. 지구의 자전을 실험으로 증명해 보인 최초의 과학자이다. 이탈리아의 소설가 움베르토 에코의 소설 《푸코의 진자》(1988년)의 모티브가 된 인물이다.
노벨 생리학·의학상
알프레드 노벨은 유언에서 "생리학 또는 의학 분야에서 가장 중요한 발견을 한 사람"을 이 상의 수상자로 지정했는데, 노벨이 생리학과 의학을 따로 구분한 것은 중요한 의미가 있다. 노벨이 살던 시대에는 생리학이 오늘날의 여러 생물학 분야를 지칭했던 용어였기 때문이다. 따라서 노벨의 유언에 담긴 뜻을 살리는 방향으로 해석한다면, 이 상의 시상기관은 광범위한 생물학 분야 전반의 발견에 대해서도 상을 수여할 수 있다고 할 것인데, 실제로도 시상기관은 이 상의 수상 분야 범위를 아주 넓게 해석왔음이 명백하다. 가령 1973년에는 꿀벌의 춤을 연구한 카를 폰 프리슈, 거위와 오리의 각인 현상에 대한 연구로 유명한 콘라트 로렌츠, 조류학자인 니콜라스 틴베르헌이 이 상을 공동수상했는데, 이들의 수상 업적은 동물행동학 분야의 연구였다. 또한 1983년에는 옥수수 유전학의 독보적 존재인 바버라 매클린톡이 수상했는데, 그녀의 수상 업적은 식물유전학 분야였다.
줄리어스 울프
줄리어스 울프(Julius Wolff, 1836 ~ 1902)는 19세기 독일의 외과 의사이다. 울프의 법칙을 발견한 사람으로 알려져 있다.
유전체학
최초의 유전체 연구는 영국 케임브리지의 MRC센터의 프레드 생어에 의해서였다. 생어는 DNA 염기서열해석법으로 노벨 화학상을 받았는데, 그의 최초의 유전체 서열 해석은 파이 x174라는 바이러스였다. 이 연구결과는 Journal of Molecular Biology에 실렸고, 많은 사람들이 유전체와 생정보학의 중요성을 깨닫는 계기를 제공했다. 곧이어 그는 미토콘드리아 유전체서열을 생산했다. 이러한 결과에 자극을 받은 미국연구자와 정치가들은 인간 유전체 프로젝트를 하게 되었다. 그 결과로 2003년에 인간 유전체 서열이 영국과 미국에 의해 공동 작업으로 발표되었다.
그레고어 멘델
말년에 그는 "나의 시대는 반드시 온다."라고 말하였다고 하는데, 사실 그의 업적은 유전과 진화의 문제를 해석하는 데 있어 획기적인 대발견이었으며, 그에 의하여 유전학이 창시되었다고 할 수 있다. 또한 멘델의 연구는 ‘관찰→가설 설정→실험→법칙 수립’으로 이어지는 근대과학적 방법론을 충실히 따랐다. 실질적이고도 명확한 근거를 통해 누구도 반박할 수 없는 유전학적 법칙을 완결했다는 의미를 가진다. 실제로 그의 실험은 그 계획의 교묘함과 실험의 정확성, 자료 처리법이 탁월한 점, 논리가 명쾌한 점 등 생물학 사상 가장 뛰어난 실험의 하나로 꼽히고 있다.
그레고어 멘델
현재 멘델의 제2법칙, 즉 독립의 법칙은 서로 다른 연관 그룹 또는 서로 다른 염색체 상에 있는 유전자에만 적용되는 것으로 알려지고 있다. 또한 멘델은 우성도 관찰했는데, 이것은 잡종이 대립형질 가운데 1가지 형질만 나타내는 것이다. 그는 이러한 형질을 우성형질이라고 했으며, 관찰한 7쌍의 형질에 모두 나타난다고 보았으나 더욱 광범위한 실험을 통해서 이것이 모든 대립형질에 적용되지는 못한다는 것이 확인되었다. 그러나 이러한 제한성들이 그가 처음 증명한 특별한 유전단위 또는 유전자에 의한 유전 체계가 기본적으로 틀렸음을 나타내는 것은 아니다. 20세기 초 멘델의 유전법칙이라고 부르는 이 체계는 검증·확인되어 일반적인 사실로 받아들여졌으며 또한 생물학의 기본적인 원리 중의 하나가 되었다. 실험결과로부터 유추한 이러한 이론과 설명은 2편의 논문에 실려 있는데, 1865년초 자연과학학회에서 발표했으며 다음해 이를 좀더 자세하게 기록해 학회 회보에 게재했다. 〈식물의 잡종에 관한 연구〉라는 제목이 붙은 이 논문은 유럽과 미국의 주요한 도서관에 보내졌지만 당시에는 브륀이나 다른 지역에서도 생물학적인 견해에 아무런 영향을 주지 못한 것으로 보인다. 뮌헨대학교의 유명한 식물학자 칼 빌헬름 폰 네겔리는 멘델의 기념비적인 논문을 받아들인 대표적인 학자지만 멘델과 주고받은 편지 내용으로 미루어보아 네겔리조차도 멘델의 논문에 실린 수학적 논리를 완전히 이해하지 못했던 것으로 보인다. 그러나 멘델은 꾸준히 연구를 계속해 다른 식물에서도 자신의 이론을 검증하려고 노력했다. 1869년 또다른 1편의 논문을 발표했으나 그가 조사한 식물은 네겔리가 멘델에게 실험재료로 추천한 조밥나물속으로, 이 식물의 배는 수정이 일어나지 않고 밑씨가 자라 만들어지는 체세포 단위생식을 하기 때문에 검증재료로는 본질적으로 적당하지 못했으며 멘델의 원리를 확인하기에도 부적합했다.
J. B. S. 홀데인
존 버든 샌더슨 홀데인(John Burdon Sanderson Haldane, 1892년 11월 5일 ~ 1964년 12월 1일)은 영국 태생의 유전학자이자 진화생물학자로, 신다윈주의 사상을 발전시키는 데 주요한 기여를 하였다. 또한 로널드 피셔 및 시웰 라이트와 더불어 집단유전학의 창시자 중 한 명이다. 홀데인 규칙을 제안하였다.
유전자 연관
멘델의 유전법칙이 알려진 후, 세 번째 법칙인 '독립의 법칙'이 제대로 작동하지 않는 유전현상이 많이 발견되었다. 이를 설명하기 위해, 여러개의 유전자들이 서로 연결되어 있다는 개념이 나왔으며, 이렇게 유전자들이 연결되어 있을 때 그 유전자들이 연관되어 있다고 말한다.
이후 염색체가 알려지면서, 이 염색체 단위로 독립의 법칙이 일어나는 것을 확인하게 된다. 즉 같은 염색체 위에 있는 유전자들끼리는 서로 연관되어 있다.
하르 고빈드 코라나
하르 고빈드 코라나(Har Gobind Khorana, 1922년 1월 9일 ~ 2011년 11월 9일)는 1968년 세포의 유전자 코드를 전달하는 핵산의 뉴클레오타이드의 순서가 어떻게 세포의 단백질 합성을 제어하는지를 밝힌 연구의 공로로 마셜 워런 니런버그, 로버트 윌리엄 홀리와 함께 노벨 생리학·의학상을 수상한 인도계 미국인 생화학자이다. 또, 코라나와 니런버그는 같은 해 컬럼비아 대학교에서 루이자 그로스 호로위츠 상을 받기도 했다.
제임스 클러크 맥스웰
제임스 클러크 맥스웰(, FRS, 1831년 6월 13일 ~ 1879년 11월 5일)은 스코틀랜드의 에든버러에서 태어난 영국의 이론물리학자이자 수학자이다. 그의 가장 중요한 성과는 전기 및 자기 현상에 대한 통일적 기초를 마련한 것이다. 전기와 자기를 단일한 힘으로 통합해 뉴턴 역학과 함께 과학 발전의 초석이 되었다. 맥스웰의 전자기학의 확립은 19세기 물리학이 이룩한 성과로 높게 평가받고 있다. 수학에 뛰어났던 그가 기존에 존재했던 패러데이의 유도 법칙, 쿨롱의 법칙 등 전자기 이론을 수식적으로 정리하여 나타낸 식이 ‘맥스웰 방정식’ 이다. 이 방정식은 전자기학의 기초가 되는 미분 방정식으로 이는 볼츠만의 통계역학과 함께 19세기 물리학이 이룬 큰 성과로 높이 평가받고 있다.
조지 웰스 비들
조지 웰스 비들(, 1903년 10월 22일 ~ 1989년 6월 9일)은 미국의 유전학자이다. 1958년에 특정 화학반응을 조절하는 유전자 기능에 관한 연구로 에드워드 로리 테이텀, 조슈아 레더버그와 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
로베르트 코흐
1881년 베를린 국립 위생원으로 자리를 옮긴 그는 세균의 표본 고정법·염색법·현미경 촬영법을 창시하였다. 이듬해 1882년 3월 24일 결핵균을 발견했으며, 공기를 통해 전염된다는 것도 알았다. 1883년에는 이집트를 거쳐 인도까지 여행하면서 콜레라 병원균을 발견했다. 1890년 결핵균에 대한 항원인 투베르쿨린을 발견했다. 그러나 머지않아 투베르쿨린이 효과가 없음이 드러나자 학자로서 코흐의 명성은 일시적으로 하락하게 된다. 코흐는 그가 발견한 투베르쿨린의 개량을 위해 온힘을 쏟다가 그의 제자인 에밀 아돌프 폰 베링에게 학자로서의 입지마저 위협당하게 된다. 결국 베링은 디프테리아에 대한 혈청 면역 연구로 1901년 최초의 노벨 생리학상을 수여받게 되는데, 이는 코흐보다 4년 먼저의 수상이었다. 그러나 이러한 베링의 수상은 논란의 여지가 많았던 것으로, 파상풍 혈청 면역 연구와 혐기성 세균의 순수 배양, 세균의 독소 생성 등 코흐의 또 다른 일본 출신 제자인 기타사토 시바사부로가 이뤄낸 연구 성과의 역할과 중요성이 수상자 결정에서 무시되었다는 의혹이 일고 있다.
라마르크주의
20세기에 들어 멘델의 유전법칙이 재발견된 후 급속히 발전한 유전학에 의해 유전자의 역할이 밝혀지면서 라마르크의 용불용설은 오류로 판명났다. 현대 진화 이론은 생물 집단 내에 존재하는 개체차를 대립형질의 발현으로 파악하며, 자연선택에 의해 대립형질 발현빈도가 변화하는 것을 진화의 원인으로 파악한다.
유전학
혈우병, 다운 증후군과 같은 유전성 질환은 19세기에 이미 보고되었으나 질병의 원인이 염색체 이상에 있다는 것은 유전학이 발달한 20세기에 들어서야 밝혀졌다. 다운 증후군은 1862년 영국의 의사 존 랭던 다운이 최초로 발견하여 1866년 학계에 보고하였으며 1956년 감수 분열과정에서 염색체가 제대로 분리되지 않아 정상적인 경우와 다르게 인간 염색체 21번이 3개 존재하는 것이 원인으로 밝혀졌다. 이후 다양한 유전성 질환에 대한 연구가 계속되어 유전학의 성과와 연구 방법을 의학에 접목시킨 의학 유전학이 성립되게 되었다.
하디-바인베르크 원리
하디-바인베르크 원리(Hardy–Weinberg principle) 1908년에 서로 독립적으로 유전자 풀에 대한 원리를 이끌어낸 영국의 수학자인 고드프리 하디와 독일의 내과의사이자, 생물학자인 빌헬름 바인베르크의 이름을 따서 명령하게 되었다.
이 원리에 따르면 대립유전자가 멘델의 유전방식 만으로 일어난다고 가정한다면, 그 집단의 세대가 아무리 지나도 유전자 형의 빈도가 항상 일정하게 유지되며, 이와 같은 유전자 풀은 하디-바인베르크 평형 상태가 된다는 이론이다.
하워드 마틴 테민
하워드 마틴 테민(, ForMemRS, 1934년 12월 10일 ~ 1994년 2월 9일)은 미국의 유전학자이다. 1975년에 종양 바이러스와 세포 유전물질의 상호작용을 발견한 공로로 데이비드 볼티모어, 레나토 둘베코와 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
그레고어 멘델
그레고어 멘델(Gregor Mendel, 1822년 7월 22일~1884년 1월 6일)은 오스트리아의 식물학자·식물실험자이며 아우구스티노회의 수사이자 사제로서 이른바 멘델의 유전법칙을 발견하여 유전학의 수학적 토대를 마련하고 유전학의 첫 장을 연 생물학자이다.
구스타프 체르마크 폰 세이세네크
구스타프 체르마크 폰 세이세네크(Gustav Tschermak von Seysenegg, 1871년 11월 15일 ~ 1962년 10월 11일)는 오스트리아의 식물학자이다. 빈 농과대학 교수로 있으면서 식물 생리학과 원예에 관하여 연구하였다. 1900년 그는 여러 학자들과 완두콩을 재료로 하는 유전학을 연구하고 멘델과 똑같은 결론을 얻어 멘델의 법칙을 재확인하였다.
빌헬름 콘라트 뢴트겐
빌헬름 콘라트 뢴트겐(, 1845년 3월 27일 ~ 1923년 2월 10일)은 독일의 물리학자이다. 1895년 11월 8일, 오늘날 X선 또는 "뢴트겐선"라 불리는 파장이 짧은 전자기파를 발견하였으며, 이 업적으로 1901년 노벨 물리학상을 수상하였다. 프로이센의 레네프에서 태어났으나 어릴 때 네덜란드의 아페르도룬으로 이주하였다. 사소한 일로 김나지움에서 퇴학당하고 취리히 공과 대학교에서 수학하고 클라우지우스의 영향을 받았다. 그 후 클라우지우스의 후임 쿤트의 조수가 되어 취리히, 뷔르츠부르크, 스트라스부르 등지로 옮겨다니다가 마침내 호엔하임 농대, 기센대학을 거쳐, 1888년 뷔르츠부르크 대학교에서 콜라우시의 후임으로 물리학 연구소장의 지위에 올랐다. 여기서 X선을 발견하였고 곧 뮌헨 대학교로 옮겼는데, X선의 발견은 당시 학계뿐만 아니라 세상에도 큰 센세이션을 일으켰다. 이 업적으로 1901년, 최초의 노벨 물리학상을 받았다.
데이비드 골드버그
데이비드 E. 골드버그(, 1953년 ~ )는 유전 알고리즘 분야의 권위자이며 일리노이 대학교 어바나-샴페인의 공대 교수로 재직중이다. 유전 알고리즘을 다룬 책 《Genetic Algorithms for Search, Optimization, and Machine Learning》은 수많은 전산학 논문에 인용된 바 있다. 골드버그는 유전 알고리즘 연구실을 이끌고 진화 연산 분야에 수많은 논문을 발표하고 있다.
20세기
한편, 20세기 동안 과학, 기술은 전분야에 걸쳐 급격한 발전을 이루었다. 19세기에 그레고어 멘델에 의해 발견된 멘델의 유전법칙은 20세기 초 여러 학자들에 의해 다시 발견되어 현대 유전학의 기반이 되었다. 이후 유전 물질에 대한 탐구가 계속되어 1928년 프레더릭 그리피스는 그리피스 실험을 통해 형질전환을 발견하였고, 1952년 앨프리드 허시와 마사 체이스가 박테리오파지를 이용하여 DNA가 유전물질임을 증명하였으며, 1953년 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 DNA의 구조를 밝혔다.
유전학의 역사
1883년에 독일의 아우구스트 바이스만은 외과적으로 꼬리를 제거한 쥐를 교배하는 실험을 수행했다. 그 결과 쥐의 꼬리를 외과적으로 제거한 것은 자손의 꼬리에 아무런 영향을 미치지 않았고, 범생설과 용불용설은 도전을 받게 되었다. 라마르크의 용불용설은 생물의 일생동안 일어난 변화 즉, 후천적으로 얻은 획득형질이 자손에게 유전될 수 있다고 설명했다. 바이스만은 유전 정보는 정자와 난자 같은 생식세포에 의해서만 다음 세대로 유전된다고 주장한 생식질 연속설(germ plasm theory)이라는 유전 이론을 제안했다.
멘델의 유전법칙
1900년 무렵 휘호 더프리스, 카를 코렌스, 에리히 폰 체르마크와 같은 유럽의 과학자들이 잇달아 멘델의 유전법칙을 재발견하였다. 더프리스는 자신의 연구 논문 각주에 멘델의 실험 결과를 바탕으로 한 것임을 명기하였으며, 코렌스는 더프리스의 논문을 참조하였음을 밝히고 있다. 그러나 체르마크는 자신이 독자적으로 법칙을 발견하였다고 여겼다.[1]