DNA를 처음 발견한 사람은 누구인가요?
DNA
스위스 프리드리히 미셔(Friedrich Miescher)가 1869년 처음 발견했다. 세포의 핵(nucleus) 안에서 발견했기 때문에 처음에는 뉴클레인(nuclein)이라고 명명했다.[1] DNA가 처음 발견되었을 때는 DNA가 아닌 단백질이 유전물질일 것으로 추정되었다. (참고: 단백질은 유전형질을 결정하나 단백질을 설계한 정보를 암호화하여 저장하고있는 것은 DNA이므로 위의 추정은 훗날 거짓으로 밝혀진다.)
데니스 가보르
그는 헝가리 부다페스트의 유대인 가정에서 태어났으며, 그의 본래 이름은 귄스베르그 데네시(Günszberg Dénes)이다. 그는 제 1차 세계 대전 중에 입영 영장을 받고 헝가리 포병대에 입대하여 남부 이탈리아 전선에 배치되었다. 그는 1918년에 부다페스트 기술 경제 대학교에 입학했고, 이후에는 베를린 기술 대학교 (당시에는 베를린 샤를로텐부르크 기술 대학)에서 공부했다. 그 곳에서 음극선 오실로그래프를 이용해 고압 송전관의 성질을 조사한 경험으로 그는 전자 광학에 흥미를 갖게 되었다. 오실로그래프의 기본적인 사용 방법에 대해 공부하면서 그는 전자 현미경이나 텔레비전 수상관과 같은 전자 빔 관련 기기에도 관심을 두기 시작했다. 그는 음극선관에 대한 논문으로 1927년에 박사 학위를 받았고 플라즈마 램프에 대해 연구하기 시작했다.
유대인이었던 그는 나치를 피해 영국의 워릭셔주에 위치한 BTH의 개발부에서 일하게 되었다. 그 곳에서 그는 1936년에 결혼을 했고, 1946년에 영국 시민권을 취득하였다. 또 1947년에는 홀로그래피를 발명했다. 그가 발명한 홀로그래피는 수은등을 이용했는데, 이후 레이저의 발명으로 홀로그램은 상용화되었다.
1948년, 그는 임페리얼 칼리지 런던으로 이직했고 1958년에는 응용 과학과 교수가 되어 1967년에 은퇴할 때까지 일했다. 은퇴 이후 이탈리아에서 머물면서도 그는 수석 연구원으로서 임페리얼 칼리지 런던와 접촉을 유지했고 CBS 연구소의 임원으로 있었는데, 그 곳에서 그는 평생을 함께한 친구인 연구소장 피터 골드마크와 함께 일했다. 임페리얼 칼리지 런던의 신관 중 하나는 임페리얼 칼리지 런던에 대한 그의 업적을 기려 "가보르 홀"이라고 불린다.
DNA
1944년 오즈월드 에이버리(Oswald Avery)및 동료들은 실험을 통해 DNA가 유전 정보를 보관하는 물질일 것으로 추정했으며, 이들의 이러한 추측은 1952년 알프레드 허시(Alfred Hershey)와 마사 체이스(Martha Chase)의 허시-체이스 실험으로 확정되었다.[2][3] DNA의 이중나선 구조는 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 1953년 네이처지에 실은 논문에서 처음으로 밝혔다.
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.
원자력
원자력의 역사는 X선의 발견에서 시작한다. 1895년 독일 과학자 뢴트겐은 진공관들을 이용한 실험 중 우연히 X선을 발견함으로써 처음으로 방사선의 존재를 확인하였다. 당시 뢴트겐은 미지의 광선이라 생각하여 X선이라는 이름을 붙였다. 이후 1896년 프랑스 과학자 베크렐이 우라늄광석을 관찰하던 중 광석에서 X선과 비슷한 광선이 방출되는 것을 발견하였다. 새로운 광선은 베크렐선으로 불렸는데, 1898년 프랑스의 퀴리 부부가 우라늄 외에도 몇몇 광물들이 베크렐선 같은 광선을 내는 것을 발견, 이들 광물에서 광선이 방출되는 현상을 방사능이라고 명명했다. 그리고 계속된 연구를 통해 마침내 폴로늄과 라듐을 발견한다.
스탠리 밀러
지구에서의 생명의 기원을 연구하던 젊은 과학자 스탠리 로이드 밀러(Stanley Lioyd Miller)는 2007년 5월 20일 캘리포니아에서 77세의 나이로 사망하였다. 사망 원인은 심장병이라고 그의 형제 도날드 밀러(Donald Miller)는 말했다.
미국의 생화학자 밀러는 그의 아버지 나탄 해리 밀러(Nathan Harry Miller)와 어머니 에디뜨 레비 밀러(Edith Levy Miller) 사이에서 1930년 3월 7일 미국 캘리포니아주의 오클랜드에서 태어났다. 후에 밀러는 1951년 버클리 대학에서 화학을 공부했으며, 1954년 시카고 대학에서 학위를 받았다. 학위를 받은 후 밀러는 유명한 화학자인 해럴드 클레이턴 유리(1893∼1981, 1934년에 노벨 화학상 수상) 밑에서 연구하였다. 밀러는 수소의 동위원소인 중수소를 발견해 1934년 노벨화학상을 수상한 해럴드 클레이턴 유리 밑에서 연구하면서 지구물리학과 화학에도 흥미를 가지고 있던 그에게 아주 큰 영향을 받았다. 밀러는 1960년 샌디에이고에 있는 캘리포니아 대학의 교단에 섰고, 1968년 화학 교수가 되었다.
유전학
1905년 베이트슨은 멘델의 유전법칙을 재발견하면서 유전학이라는 용어를 처음으로 썼다. 베이트슨은 1906년 런던에서 열린〈제3차 국제 식물 잡종 연구 컨퍼런스〉에서 자신이 재발견한 멘델의 유전법칙을 발표하였고 이와 관련한 학문에 유전학이란 이름을 붙여 세계적인 명성을 얻게 되었다.
허먼 조지프 멀러
허먼 조지프 멀러(Hermann Joseph Muller, 1890년 ~ 1967년)는 미국의 유전학자이다. 뉴욕에서 출생하여, 컬럼비아 대학을 졸업하고, 동 대학 강사를 거쳐 텍사스 대학 교수가 되었다. 한때는 러시아를 방문하여 모스크바 유전학 연구소에서 유전학을 연구하다가, 1937년 트로핌 리센코와의 논쟁으로 인하여 귀국하였다. 토머스 헌트 모건의 제자이며 모건 학파의 유전학자로서, 유전자의 이론 및 돌연변이의 연구로 알려져 있다. 파리에 X선을 쬐어 인위적으로 돌연변이가 일어나는 것을 증명함으로써 1946년 노벨 생리학·의학상을 받았다.
존 돌턴
존 돌턴(John Dalton, FRS, 1766년 9월 6일~1844년 7월 27일)은 영국의 화학자이자 물리학자, 기상학자이다. 원자설의 첫 제창자로 알려져 있다. 또한 색각장애로, 그는 자신이 보통 사람들이 볼 수 있는 색을 다 구별하지 못한다는 것을 깨닫고 색각 이상에 대해 최초로 연구하기도 하였다. 적록색각이상(돌터니즘,daltonism)의 어원이 되었다.
로절린드 프랭클린
프랭클린은 1952년 5월 왕립 학회에서 주최한 단백질에 관한 학회가 끝난 뒤 자신의 DNA 사진 몇 장을 폴링의 동료였던 코리에게 보여준다. 코리는 이 사진을 칼텍으로 들고 가서 관심을 끌게 된다. 학회 중에도 프랭클린은 X선 사진을 계속 찍었고, B형 DNA 사진 중 가장 선명한 것이었던 유명한 51번 사진을 찍게 되었다. 하지만 프랭클린은 윌킨스와의 약속에 따라서 이 사진을 한 쪽으로 치워놓았다. 이 결정은 많은 비판을 받았지만 A형 DNA가 결정학자들에게 더 유용한 정보를 담고 있었고, 그녀의 발견을 알릴 두 편의 논문을 쓰고 있었기 때문에 그녀는 A형 DNA 연구에 집중할 이유가 있었다. 프랭클린은 조금 더 확실한 증거가 있기 전까지 A형 DNA가 나선형이라는 것을 거부했고, 그녀의 데이터에서 나타난 비대칭성 때문에 A형이 나선형이라는 것을 받아들이지 않았다. 그녀는 이것을 크릭에게 말했지만, 크릭은 거만한 태도로 그 말을 반박했다. 크릭은 옳았지만, 프랭클린은 자기가 진지하게 받아들여지지 않는다는 것을 알았다.
화학진화
분자생물학의 중심원리가 어떻게 형성되었는지에 관한 연구로서, 리보자임의 발견으로 RNA에게 촉매의 기능도 있음으로서 전사와 번역이 이루어질 수 있음을 보여주었다. RNA세계는 1986년 월터 길버트에 의해 처음 언급되었다. 초기 생명체가 출현하기 위해서는 유기물로부터 자기 스스로 복제해 증식할 수 있는 분자의 출연이 선행될 수 있다는 가정을 할 수 있으며, 이에 따라, 현재 알려진 사실로 세포의 구성에 있어서 DNA와 단백질이 있다. 이 두 물질은 생식과정에 있어서 자가복제와 자가복제를 촉진하는 촉매역할을 한다. DNA가 자가복제를 한다면, 단백질이 그 과정을 촉진하는 촉매역할을 한다. RNA의 한 종류로 자기 자신의 합성을 촉매하는 효소 역할을 하는 리보자임의 발견으로 RNA가 새롭게 과학자들 사이에 대두되었다. 이점에서 유전 정보의 전달과 복제가 가능하고 효소 역할이 가능해 여러 반응을 촉진 시킬수 있는 RNA는 이를 지지해줄 수 있는 근거가 된다. RNA가 세계를 주도했다는 의미에서 ‘RNA 세계’라는 명칭이 붙었다. 이 가설에 따르면 RNA는 안정성이 떨어지기 때문에, 나중에 이중 나선을 형성하는 좀 더 안정한 물질인 DNA가 주형 자리를 대신하게 되었다.
분자
역사와 어원
줄기세포
1908년: 알렉산터 막시모프가 베를린 혈액학회에서 줄기세포(stem cell)라는 용어를 제안했다. 1952년: 최초로 수정란 분할로 개구리 복제</b>에 성공했다. 1963년: 토론토 대학교의 어니스트 매컬럭과 제임스 틸이 최초로 줄기세포의 존재를 증명했다. 1978년: 인간복제에 초석이 되는 시험관 아기</b>를 최초로 탄생시켰다. 그러면서 Hematopoietic 줄기 세포는 인간의 제대혈에서 발견된다는 사실을 알아내었다. 1983년: 수정란 분할로 쥐</b>를 복제했다. 1997년: 체세포 복제로 복제양 돌리를 탄생시켰다. 국내에서 줄기세포의 주목된 시기 1998년: 위스콘신 의과대학교의 발생 생물학자인 제임스 톰슨(1958년 출생)은 인간의 배아줄기세포를 잉여 수정란에서 세계최초로 분리하여 배양하였다. 연구 결과는 1998년 11월 6일 사이언스에 게재되었다. 2004년: 서울대학교 황우석 교수가 인간 난자를 이용한 배아줄기세포 복제</b>를 성공했다고 발표했지만 이는 거짓으로 밝혀졌다 2005년: 킹스턴 대학교 콜린 머거킨 교수는 세포 증식(Cell Proliferation) 최신호에 발표한 연구보고서에서 "우리는 배아줄기세포와 성체줄기세포의 성질을 모두 가진 특별한 세포군을 최초로 발견했다."고 밝혔다. 국제우주정거장 관련 기술을 사용해 무중력 상태에서 세포를 배양했다. 배아는 생명윤리논란을 불렀는데, 이번 연구에서는 배아가 아니라 제대혈에서 세포를 추출했다.[7] 2007년: 올리버 스미시스(82. 노스캐롤라이나 대학교), 마리오 카페치(70. 유타 대학교), 마틴 에반스(66. 카디프 대학교)가 배아줄기세포 연구로 노벨 의학상을 수상했다. 유전자 치료법이라는 현대 의학의 새로운 개념이 정립되었다.[8] 이들은 유전자 적중법(gene-targeting)을 이용해 특정 유전자를 조작한 생쥐의 배아줄기세포를 만들고 이를 이용하여 세계 최초로 특정유전자가 변형된 완전한 생쥐를 만들어 냈다.[8] 2013년: 9년 전 황우석 박사가 세계최초로 성공했다고 발표했다가 거짓말로 드러났던 인간 배아줄기세포 복제를 미국이 세계최초로 성공했다. 오리건 과학 대학교 슈크라트 미탈리포프 박사팀은 2013년 5월 15일(현지시간) 과학잡지 ‘셀’(Cell)에 여성 난자에서 핵을 제거한 자리에 다 자란 피부 세포를 주입해 6개의 복제 배아를 만들어 다양한 세포로 분화하는 데 성공했다고 발표했다. 오송첨단의료진흥재단 이효상 박사는 배아복제, 경상대 수의대 출신 강은주 박사는 줄기세포를 담당해 논문의 공동저자에 이름을 올렸다. 미탈리포프 박사팀은 한 번에 난자 수백 개가 파괴됐던 기존 연구와 달리 이번엔 난자 2개 중 1개가 성공해 확률을 수백 배 끌어올렸다.[9][10][11]
유전자
1900년대에 이르러 멘델의 법칙은 다시 과학자들의 주목을 받았다. 토머스 헌트 모건은 유전자가 염색체에 위치한다는 것을 발견하였다. 모건은 특정한 유전형질에 관여하는 유전자가 염색체의 특정한 위치에 자리잡고 있다는 사실도 밝혀내었다. 1928년 모건은 초파리를 이용하여 최초로 유전자 지도를 제작하였다.[11]
생명
멘델(G.J. Mendel)이 완두콩을 이용한 교배 실험을 통해서 밝혀낸 유전법칙. 1865년에 처음 발표되어 유전학을 만들어 내는 계기가 되었다
멘델 이전에는 유전 현상을 설명하기 위해서, 정자와 난자 속에 있는 액체가 섞여서 부모의 특징이 이어진다는 혼합 이론을 사용하였다. 이 이론에 대항하여 멘델은 부모의 특성, 즉 형질을 결정하는 것은 단위로 환원할 수 있는 물질이라는 것을 밝혀 냈다. 멘델 스스로는 여기에 따로 이름을 붙이지 않았지만 이것이 바로 유전자이다. 즉 멘델은 그의 법칙을 통해 유전자 개념을 처음 과학적으로 확립한 셈이다. 그러나 당초 1865년에 멘델이 처음 이 법칙을 발표했을 때에는 크게 주목 받지 못했다. 하지만 그 성과가 완전히 묻힌 것은 아니고, 다른 학자들의 논문에서도 멘델에 대한 언급을 볼 수 있었으며 1881년에 나온 브리태니커 백과사전에도 멘델의 연구가 소개되어 있었다. 그러다 1900년에 코렌스(C. Correns), 체르마크(E.V. Tschermak), 드 브리스(H. de Vries)가 유사한 연구를 하다가 동일한 시기에 멘델의 연구를 다시 발견하여 세상에 알려지게 되었다. 이 중에서 코렌스가 멘델의 연구 성과에 "멘델의 법칙"이라는 이름을 붙였다.
멘델은 자신의 연구를 위해서 완두콩을 그 재료로 사용했다. 우선 완두콩을 잘 키워서 키가 큰 완두콩과 키가 작은 완두콩을 서로 분리해 낸다. 이렇게 키가 큰 것과 작은 것이 각각 완두콩의 형질이 된다. 키가 큰 것은 큰 것대로 따로 키우고 작은 것은 작은 것대로 따로 키워서, 몇 세대 후에는 무조건 키가 큰 종자와 무조건 키가 작은 종자를 얻는다. 이 완두콩들을 서로 교배를 시켰더니 키가 큰 완두콩이 나오는 종자만을 얻을 수 있었다. 기존 발상으로는 키가 큰 것과 작은 것의 중간 키 정도가 되는 완두콩이 나와야 했는데 그렇지 않은 결과가 나온 것이다. 이런 식으로 한 가지 형질만이 겉으로 드러나는 것을 우열의 법칙이라고 하며, 이때 나타나게 되는 키가 큰 형질을 우성, 반대로 나타나지 않는 키가 작은 형질을 열성이라고 한다. 다음에는 이렇게 얻은 완두콩을 자가수분을 거쳐 다시 키워 보았다. 그러자 키가 큰 완두콩과 작은 완두콩의 비율이 3대 1로 나타났다. 이를 분리의 법칙이라고 한다. 또한 멘델은 완두콩의 키 이외에도 다른 형질로도 실험을 했다. 둥근 완두콩과 주름진 완두콩, 그리고 녹색 완두콩과 노란 완두콩에서도 같은 결과를 얻을 수 있었다. 더군다나 이러한 서로 다른 형질은 상관관계가 없이 서로 독립적으로 우열의 법칙과 분리의 법칙을 나타냈다. 이것을 독립의 법칙이라고 한다. 이 세 가지가 바로 멘델의 법칙이다.
멘델의 법칙은 1884년 멘델이 사망한 후 16년 동안 빛을 보지 못하고 있다가 1900년에 와서 세 명의 연구자에 의해 다시 발견되었다. 네덜란드의 드 브리스는 1890년대에 달맞이꽃을 가지고 독자적인 실험을 해서 멘델의 법칙을 발견했으며 1895년에 멘델에 대해서 알게 되었다. 독일의 코렌스는 완두콩으로 실험을 해서 1899년에 멘델의 법칙을 다시 발견했으며 이때 멘델의 논문을 다시 읽어보았다고 한다. 그 후 멘델과 같은 실험을 했다는 사실에 논문 발표를 꺼리고 있다가 1900년에 드 브리스가 발표하기 직전의 논문에 멘델에 대한 언급이 없는 것을 보고 멘델을 소개하기 위해 "멘델의 법칙"이라는 논문을 썼다. 사실 드 브리스의 논문에는 멘델에 대한 언급이 있었지만 번역하는 도중에 빠졌다고 한다. 마지막으로 체르마크는 오스트리아에서 역시 완두콩을 가지고 연구하고 있었으며 드 브리스의 논문을 보고 급히 자신의 논문을 투고하여, 세 사람의 논문은 같이 게재되었다.
멘델의 법칙은 매우 훌륭한 이론이었으나 이후 연구가 계속되어 유전이 어떻게 이루어지는가를 더욱 잘 알게 된 이후에는 한정적인 상황에서만 성립한다는 사실이 알려지게 되었다. 우선 독립의 법칙은, 해당 형질을 나타내는 유전자들이 서로 다른 염색체에 있을 때에만 성립한다. 이것은 멘델이 매우 운이 좋았음을 알 수 있는 부분이기도 하다. 왜냐하면 완두콩의 상동염색체는 모두 7쌍(formula_1)이며, 멘델이 확인한 7개의 형질은 모두 각각 다른 상동염색체에 있는 형질이었기 때문이다. 또한 우열의 법칙이나 분리의 법칙도 완전한 법칙은 아니다. 불완전우성으로 인해 나타나는 중간유전이 대표적인 예라고 할 수 있다. 그럼에도 불구하고 멘델의 법칙은 그 전까지 수학적인 방법론이 거의 존재하지 않던 생물학에서 통계적인 방법론을 사용하여 정확한 가설을 제시한 이론이자 이후 지속적으로 발전한 유전학을 처음 정립한 법칙으로 널리 인정받고 있다.
제임스 D. 왓슨
인간게놈지도가 완성됨으로써 암과 심장병 같은 복잡한 유전병에 대해 얻게 될 생물학적 통찰력은 물론 의학적 혜택 또한 엄청나다. 이는 각종 인간 질병의 예방과 치료 등 의학 분야에 혁명을 가져올 것이다. 또한 인간의 생명현상을 이해하는 기초가 될 위대한 업적으로 평가된다. 이로써 의학과 건강, 인류의 복지에서 혁명적 진전이 가능할 것이다. 이미 반세기 전 DNA 이중나선 구조의 발견으로 생명현상의 신비를 규명하는 데 가장 강력한 불씨를 지핀 주인공의 하나인 왓슨은, 약 반세기가 지난 지금, 다시 인류복리를 위한 응용을 목적으로 HGP라는 거대한 도전에도 뛰어들었다.
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.
프레더릭 생어
최초로 유전체를 해석한 이후 생어가 궁금해했던 것은 자신이 해석한 모든 유전자들의 총합인 유전체가 실제로 세포 내에서 모두 단백질로 발현되는지였다. 그래서 생어는 옥스포드대 출신의 존 E. 워커를 채용하여, 세포를 깨고 단백질을 여러 가지 방법으로 동정하는 작업을 시작했다. 이것이 최초의 단백체학이다.
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.
적혈구
적혈구를 발견한 최초의 사람은 네덜란드의 생물학자 얀 스바메르담(Swammerdam, J.)으로, 그는 1658년에 초기 현미경으로 개구리 피를 연구하였다.
유전성 질환
1909년 영국의 의사 아처볼드 개로드가 처음으로 선천성 대사이상 질환이란 개념을 발표하였다. 그는 선천성 대사이상 질환을 선천적으로 특정한 효소가 모자라거나 없는 사람들이 물질대사에 이상이 생겨 걸리는 병으로 정의하였다. 1953년 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 DNA의 분자구조를 밝힌 이후 이루어진 유전학의 성과로 오늘날 인간이 모든 유전체가 밝혀져 유전자 이상으로 인한 질병 연구가 활발히 이루어지고 있다.
세베로 오초아
세베로 오초아 드 알보르노즈(, , 1905년 9월 24일 ~ 1993년 11월 1일)는 스페인의 분자생물학자이다. 생물체의 에너지대사 과정에서 고에너지 인산이 담당하는 작용에 대해 연구하다가 RNA 합성을 촉진하는 기능을 지닌 효소를 발견했다. 이 효소의 발견은 DNA의 유전정보들이 RNA를 통해 특정한 단백질로 발현되는 과정을 이해하는 데 중요한 계기가 되었으며, 오초아는 이 효소를 이용하여 1955년 시험관에서 RNA를 합성하는 데 성공했다. DNA와 RNA의 합성에 관여하는 효소를 찾아낸 공로로 1959년 콘버그와 함께 노벨 생리학·의학상을 받았다.
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.
프리드리히 미셔
요하네스 프리드리히 미셔(Johannes Friedrich Miescher, 1844년 8월 13일~1895년 8월 26일)는 스위스의 의사 겸 생물학자이다. 처음으로 핵산을 분리해서 연구한 학자로 유명하다. 자신의 환자중 얼굴이 퉁퉁 부어있는 환자의 얼굴고름을 추출하는 수술을 통해 추출된 고름을 며칠간 관찰하다가 표면위에 멀겋고 불그스름한 물이 생겨 맛을보고 신맛임을 통해서 핵산을 발견한 일화도 있다.
로절린드 프랭클린
로잘린드 프랭클린이 왓슨 크릭 모델에 가장 큰 기여를 하게 된 것은 1951년 11월, 그녀가 강연을 할 때 였다. 청중 중에 왓슨이 있었는데, 강연에서 그녀는 두 가지 형태의 DNA를 살펴보며, 인산기가 분자 외부에 위치하는가에 대해 발표하였다. 또한 그녀는 분자 근처에 있어 상호작용하는 물 분자의 양을 구체화 시켜, DNA의 안정성을 밝혀내는데 큰 기여를 했다. 프랭클린은 최초로 이 사실들을 밝혀냈으며, 추후 DNA모델이 밝혀지는데 필요한 자료들의 기반을 닦아놓았다. 1953년 1월, 왓슨은 프랭클린이 찍은 B-DNA의 사진을 모리스 윌킨스를 통해 접하였고, 1952년 12월, MRC 생물물리학 협회를 위해 쓴 논문 또한 캐번디시 연구소에서 페루츠 교수에 의해 왓슨과 크릭에게 공개되었다. 프랭클린이 킹스 칼리지를 떠나 버크벡 칼리지로 연구하러 가자, 모리스 윌킨스는 프랭클린 밑에서 박사학위를 위해 공부하고 있던 레이먼드 고슬링에게 B-DNA의 X선 사진을 보여주었다. 총 관리자인 존 랜달 경은 프랭클린이 한 DNA에 관한 모든 연구는 킹스 칼리지의 소유라고 주장하였다. B-DNA의 X선 사진은 프랭클린의 허락 없이 윌킨스이 왓슨에게 보여주었다고 한다.
폴 L. 모드리치
인간은 엄마의 난자로부터 23개, 아빠의 정자로부터 23개의 염색체(chromosome)을 받은 후 많고 많고 셀 수 없을 정도로 수많은 세포분열(cell division)을 하게 된다. 하나의 수정란에서 시작된 원본의 genome set은 어떻게 이 수많은 복제에도 불구하고 놀라울 정도로 온전하게 유지될 수 있는 걸까?
바로 DNA repair mechanism이다. 게놈(Genome)을 감시(monitoring)하고 수선(repair) 해준다는 이 단백질들을 밝혀낸 과학자들이 2015년 노벨 화학상을 받게 되었다. 그들 중 폴 모드리치는 mismatch repair를 밝혀내었다.
1983년부터 윤곽을 드러내기 시작한 그의 업적은 DNA 메틸화(DNA methylation)이 정말로 가닥 특이적(strand specific)한 mismatch repair를 제시한다는 발견으로 시작된다. 이어서 그는 "E.coli" 추출물에서 생체 밖(in vitro)상으로 DNA mismatch repair를 분석할 수 있는 정량법(assay)를 구축했다. 이 정량법(assay)를 기반으로, 그는 수선기작(repair mechanism)을 하나하나 밝히기 시작했다. Repair activity는 ATP, methylation state, MutH, MutL, MutS, UvrD에 영향을 받는다는 것을 밝혔으며, 이 수선 유전자(repair gene)들을 순수하게 분리해내 각각의 특징을 파헤치는 논문들을 연달아 내기 시작했다. 이렇게 쌓인 mismatch repair연구에 대한 경험들을 바탕으로 1989년에 그의 획기적인 논문이 발표된다. 이 연구로 생체 밖(in vitro)상에서 DNA mismatch repair를 완벽하게 재구성해 냈다. DNA mismatch repair를 완벽하게 재구성을 하기 위해서는 DNA polymerase III, exonuclease I, DNA ligase, 그리고 정제된 MutH, MutL, MutS, UvrD, SSB protein이 필요하다고 그는 설명했다. 또한 이 요소들은 함께 mismatch repair를 해내는데, mismatch가 일어난 장소에서부터 어느 정도 거리가 있는, GATC 서열 위에 한 가닥만 메틸화(methylation)된 hemimethylated 가닥이 방향을 지시한다는 것을 이 논문을 통해 설명했다.
Mismatch repair system의 중심역할을 하는 MutS가 왓슨-크릭(Watson-Crick) 염기쌍에 위배되는 mismatch를 인식하고, 이후 MutL과 복합체(complex)를 이룬다. MutL은 중개자(mediator)역할을 하는데, MutH, MutS와 모두 상호작용한다. MutS, MutL 복합체가 MutH를 부르고(recruit), 이 MutH는 hemimethylated GATC site에 붙는다. 이 과정을 통해 가닥특이성(strand-specificity)가 생긴다. 메틸(methyl)기가 붙어있는 가닥은 parental strand이고 메틸(methyl)기가 없는 것은 새로 합성된 daughter strand가 되기 때문에 양 가닥을 구분 가능하다. 원래는 약햤던 MutH의 endonuclease activity를 활성화되고 그 결과 MutH는 methyl기가 없는 가닥(strand)의 GATC site 부근에 틈(nick)을 만들게 된다. 다음 helicase인 UvrD의 도움을 받아 이중가닥을 풀어가면서 Endonuclease I이 메틸(methyl)기가 없는 가닥을 분해해나간다. 틈(nick)부터 mismatch site 바로 넘어서까지 분해된다. 이렇게 생긴 틈새(gap)는 DNA pol III와 DNA ligase로 채워진다. 이렇게 mismatch가 원본의 주형으로 교정된다.
모드리치는 대장균("E.coli")의 수선기작(repair mechanism)을 밝혀낸 후 진핵생물에서의 mismatch repair를 연구하기 위해 인간과 초파리의 세포에서의 mismatch repair system을 계속해서 연구해나갔다.
진핵세포(eukaryotic)에서의 system은 MutS, MutL 등의 효소와 상동적으로 대장균("E.coli")에서의 mismatch repair system 이 잘 보존되어있지만, 대장균("E.coli")와 한 가지 차이점이 있다.
메틸화(methylation)로 가닥특이적(strand specific)하게 수선(repair)되던 대장균("E.coli")과 달리 인간(human), 초파리(drosophila)의 경우 메틸화(methylation)가 가닥 특이적 수선(strand specific repair)에 관여하지 않는다는 것이다. 그대신 strand break로 가닥특이적(strand specific)으로 수선(repair)이 일어났다는 것이 실험을 통해 밝혀졌다.
아서 콘버그
아서 콘버그(, FRS, 1918년 3월 3일 ~ 2007년 10월 26일)는 미국의 분자생물학자이다. 1959년에 DNA와 RNA의 생물학적 합성 기작에 대한 연구로 세베로 오초아와 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
유전자
1972년 월터 피어스의 연구팀은 박테리오파지 MS2를 이용하여 최초로 유전자 서열을 판독하였다.[16]
제임스 D. 왓슨
왓슨은 1953년 6월 초 제 18회 Cold Sring Harbor Symposium on Viruses에서 DNA 이중나선에 대한 논문을 발표했다. 왓슨과 크릭이 네이처에 논문을 실은지 6주 후였는데, 그 모임의 많은 사람들은 아직 그 발견에 대해 듣지 못했었다. 1953년 Cold Harbor Symposium 은 많은 사람들이 DNA 이중나선 모델을 처음으로 볼 기회였다. 왓슨, 크릭 그리고 윌킨스는 1962년 그들의 핵산의 구조에 대한 연구로 노벨 생리의학상을 받았다.
이다 노다크
이다 노다크(, 1896년 2월 25일 ~ 1978년 9월 24일)는 독일의 화학자이자 물리학자이다. 1934년 핵분열을 최초로 예견하였다. 결혼 전 성은 타케(Tacke)이었고, 남편인 발터 노다크와 함께 원자 번호 75 레늄을 발견하였다. 생전에 3회에 걸쳐 노벨 화학상 후보로 거명되었다.
뉴턴과 사과나무
도모나가 슈지와 그의 소꿉 친구인 우타카네 요츠코가 실종된 슈지 할아버지를 찾는 과정에서 타임슬립을 해버렸다. 그때 17세기 영국의 케임브리지 대학교에서 연금술사이자 근대 과학의 아버지인 아이작 뉴턴이 나타나지만 이후로 역사의 차질이 시작된다.
과학적 방법
크릭과 왓슨은 DNA의 구조가 이중 나선임을 밝히는 첫 논문을 발표하면서 DNA 자체가 복제 기능이 있을 것이라고 예측하였다. 이 예측은 3년 후 당시 센인트루이스의 워싱턴 대학교에 재직하고 있었던 아서 콘버그에 의해 사실임이 검증되었다. 콘버그는 세포 없이 DNA만을 시험관에 넣어 복제하였다.
고전유전학
19세기 후반 그레고어 멘델은 멘델의 유전법칙을 발견하여 유전에 대한 과학적 연구 시대를 열었다. 1909년 빌헬름 루드비그 요한센은 멘델이 "유전인자"라고 표현하였던 것의 개념을 유전형과 표현형으로 정립하였다. 같은 해 토머스 헨리 모건은 노랑초파리를 이용한 실험에서 유전형질이 염색체에 존재한다는 것을 증명하였고, 유전자의 개념을 정립하였다. 1927년에는 모건의 제자였던 멀러가 초파리에 인위적인 돌연변이가 일어나도록 조작하였으며 이러한 돌연변이가 유전된다는 것을 발견하였다.
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]
로절린드 프랭클린
노벨상은 죽은 사람에게 수여하지 않는다. 프랭클린이 1958년에 죽었으므로, 1962년 노벨상은 왓슨, 크릭, 그리고 윌킨스에게 돌아갔다. 그들은 핵산에 대한 연구로 노벨상을 받았지, 특별히 DNA의 구조를 밝혀 내서 수상한 것은 아니였다. 노벨 상을 수상할 당시 윌킨스는 10년 이상 DNA구조를 연구해 와서 왓슨-크릭 구조를 확인하고 있었고, 크릭은 캠브리지에서 유전 암호를, 왓슨은 RNA를 연구했다고 한다.
생물통계학
생명통계학에 있어 생물학자들은 코끼리의 배설물에서 DNA를 규명하고 사라진 코끼리 종을 밝혀내 다른 멸종 단계의 동물들을 추적 코끼리 DNA와 이미 멸종된 매머드 DNA를 융합해 실제 매머드를 복원하는 실험이 진행하게 된다. 이러한 DNA는 1953년 크릭과 왓슨이 ‘네이처’에 DNA의 이중나선 구조를 밝힘으로써 DNA 구조의 규명은 수학으로 가능하게 했다는 것인데 크릭과 왓슨은 수학 기법인 브래그의 법칙(Bragg’s law)을 사용, DNA를 규명하였다.
유전학의 역사
1972년에 벨기에 헨트 대학교의 발터 피어스(Walter Fiers)와 그의 동료들은 박테리오파지 MS2의 외피 단백질 유전자의 염기서열을 최초로 밝혀냈다. 리처드 J. 로버츠와 필립 앨런 샤프는 1977년에 유전자가 단편으로 절단될 수 있음을 발견하였다. 이것은 하나의 유전자가 여러 단백질을 만들 수 있다는 발상을 이끌어냈다. 많은 생물 유전체의 성공적인 염기서열 분석은 유전자의 분자적 정의를 복잡하게 만든다. 특히 유전자는 분리된 구슬처럼 DNA 상에 나란히 위치하는 것처럼 보이지 않는다. 대신에 구별되는 단백질을 만드는 DNA의 영역이 겹칠 수 있으므로 "유전자는 하나의 긴 연속체"라는 의견이 출현했다. 월터 길버트는 1986년에 RNA가 간단한 촉매와 유전정보 저장의 역할을 수행할 수 있다면 DNA나 단백질은 초기 지구의 원시 생명 시스템에서 요구되지 않는다고 최초로 가정했다.
크리스티아네 뉘슬라인 폴하르트
크리스티아네 뉘슬라인 폴하르트(, 1942년 10월 20일 ~ )는 독일의 발생생물학자, 유전학자이다. 1995년에 초기 배아 분화를 조절하는 유전자 무리인 호메오박스를 발견한 공로로 에드워드 B. 루이스, 에릭 F. 위샤우스와 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
멘델의 유전법칙
한편, 1902년 당시 대학원생에 불과하던 미국의 월터 서튼과 독일의 동물학자 테오도르 보페리는 서로의 연구를 전혀 알지 못한 채 멘델의 유전법칙을 일으키는 원인이 염색체에 있다고 가정하였다. 그러나 둘 다 실험적으로 이를 증명하지는 못했다.[7] 1910년 토머스 헌트 모건은 노랑초파리에 주목하였다. 노랑초파리는 세대가 짧고 기르기가 쉬워 유전학 연구에 알맞은 모델 생물의 역할을 하였다. 1915년 모건은 수년 간의 연구 결과를 정리하여 《멘델 유전법칙의 기제》를 발표하여 염색체가 유전형질을 전달한다는 것을 증명하였다.[8] 이로써 고전 유전학이 정립되었다.
게놈
유전자는 DNA(디옥시리보 핵산)가 담당하고 있다. DNA란 인산이나 당뿐 아니라, A(아데닌), T(티아민), G(구아닌), C(사이토신)의 염기로 이루어져 있는 이중 나선형의 물질이다. 이러한 네 가지 염기 배열에 의해서 유전 정보가 암호화되고 있다.
오카자키 절편
오카자키 절편(Okazaki fragment)은 DNA 복제가 불연속적으로 일어나는 지연가닥(lagging strand)에서 합성되는 상대적으로 짧은 길이의 DNA조각을 말한다. 그 길이는 대장균은 1,000~2,000 뉴클레오타이드이며, 진핵생물에서는 일반적으로 100~200 뉴클레오타이드이다. 1968년 일본의 과학자 오카자키 레이지, 오카자키 쓰네코와 동료들이 "Escherichia coli"(대장균)에서 박테리오파지 DNA의 복제를 연구하던 중에 발견하여 ‘오카자키 절편’이라는 이름이 붙었다.
이중 나선
이중 나선(二重螺線)은 두 개의 서로 대칭인 나선이 같은 축 방향으로 놓여있는 모양이다.
DNA가 이중 나선 구조라는 것은 1953년 제임스 D. 왓슨과 프랜시스 크릭이 처음으로 발견했다.
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.
앨프리드 스터티번트
앨프리드 스터티번트(, 1891년 11월 21일 - 1970년 4월 5일)은 미국의 유전학자이다. 스터티번트는 토머스 헌트 모건과 함께 노랑초파리의 유전형질을 연구하였으며, 1913년 세계 최초로 염색체의 유전자 지도를 작성하였다. 스터티번트는 이 업적으로 미국 과학 훈장을 받았다.
요한 카를 플로트
요한 카를 플로트(Johann Karl Fuhlrott, 1803년 12월 31일 ~ 1877년 10월 17일)는 독일의 생물학자, 박물학자이자 고등학교 교사였다. 1856년 네안데르탈인의 첫 화석을 발견하여 유명하여졌다. 독일 라인란트 주의 뒤셀도르프 고등학교 과학 교사로 재직 중 곰뼈를 발견한 인부들의 선물을 받고 이 곰뼈가 곰뼈가 아니라 새로운 인종의 화석이라 판단한 그는 라인 강변 네안데르탈 협곡을 조사하여 30~40대로 추정되는 남자의 뼈화석을 발견했다.
인공생명
2010년 5월 20일(현지시각), J Craig Venter Institute의 연구소장인 크레이그 벤터 박사는 과학저널 «a href="%EC%82%AC%EC%9D%B4%EC%96%B8%EC%8A%A4">사이언스DNA를 합성한 뒤 효모에 주입, 완전한 형태의 게놈으로 만든 뒤 염소의 유선염 박테리아 세포에 주입하여 새로운 박테리아를 탄생시킨 것이다. 이에 대해 벤터 본인은 "컴퓨터를 부모로 둔 지구 최초의 자기복제 종"이라고 주장했다.
인공 유전자 합성
최초의 인공적으로 합성된 유전자인 효모 tRNA는 Har Gobind Khorana와 동업자들에 의해 1972년에 증명되었다. 최초의 펩티드 합성은 Herbert Boyer와 Alexander Markham의 연구소에서 각각 수행되었다. 현대에 이르러서는 상업적인 유전자의 합성은 세계 각지의 수많은 기업들에서 제공하고 있다. 현대의 유전자 합성은 대부분 조합화학과 유기화학, 분자생물학적 기술에 의존한다. 유전자 합성은 분자 공학, 백신 제조, 유전자 치료, 형질 발현 등 재조합 DNA를 연구하는 분야에서 아주 중요한 도구가 되었다. 이러한 인공적인 핵산의 합성은 고전적인 클로닝과 돌연변이 절차에 비하면 매우 경제적인 면이 있다.
루이 파스퇴르
루이 파스퇴르(Louis Pasteur, 1822년 12월 27일 - 1895년 9월 28일)는 프랑스의 생화학자이며 로베르트 코흐와 함께 세균학의 아버지로 불린다. 분자의 광학 이성질체를 발견했으며, 저온 살균법, 광견병, 닭 콜레라의 백신을 발명했다.
마틴 로드벨
마틴 로드벨(, 1925년 12월 1일 ~ 1998년 12월 7일)은 미국의 생화학자, 내분비학자이다. 1994년에 세포막에 존재하는 G단백질을 발견한 공로로 알프레드 G. 길먼과 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
RNA 중합효소
찰스 로(), 오드리 스티븐스(), 제라드 허위츠()가 1960년 대장균 추출물로부터 RNA 중합효소 활성이 나타나는 것을 관찰하였다. 비슷한 시기(1959년)에 RNA 중합효소를 발견한 공로로 세베로 오초아가 노벨 생리학·의학상을 수상하였으나 후에 그 RNA 중합효소는 DNA를 주형으로 RNA를 합성하는 효소가 아니라 폴리뉴클레오타이드 가인산분해효소()로 밝혀졌다.
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. 
시드니 브레너
왓슨과 크리크에 의해 유전자의 본체가 DNA임을 밝혀진 이후 분자생물학은 "박테리오파지"유전학으로 발전했는데, 브레너는 여기서 활약하였다. 그는 박테리오파지의 형태학 연구상 획기적인 방법으로 알려진 네거티브 스테이닝(염색)을 고안해내었다. 그전에는 균체를 잘라 그 절편을 염색해서 보는 것이 일반적이었으나 그는 균체를 카본글릿드 위에 놓고 거기에 염색제를 부어 파지 부분만 염색되는 방법이 고안해 냄으로써 매우 간편하게 하였고 이는 현재 단백질형태를 보는데 응용되고 있다. 또한 이외에도 DNA에 저장된 정보를 전달해주는 RNA를 발견하는 등 유전학과 생물학의 발전에 큰 이바지를 하였다.
이래즈머스 다윈
이래즈머스 다윈(, 1731년 12월 12일 ~ 1802년 4월 18일)은 영국의 의사, 자연철학자, 생리학자, 발명가, 시인이다. 박물학자 찰스 다윈과 생물학자 프랜시스 골턴의 할아버지이다.
콜드스프링하버 연구소
콜드스프링하버 연구소(Cold Spring Harbor Laboratory)는 미국의 연구소이다. 사적, 비영리 연구 및 교육 기관으로 분자 생물학과 유전학 등에서 선두로 달리고 있다. 전이성 유전인자를 발견한 바바라 멕클린톡과 DNA 이중나선 구조를 발견한 제임스 왓슨의 업적에 의해 널리 알려지게 되었다.
진화발생생물학
1970년대 후반 독일의 생물학자인 에드워드 루이스 등은 노랑초파리에서 180개의 염기서열로 구성된 특정 DNA 단편인 호메오박스를 발견하였다. 1980년대에 들어 동일한 염기서열을 갖는 호메오박스가 포유류에서도 발견되었으며 이들이 동일한 역할을 한다는 것이 밝혀졌다. 초파리 배아의 앞과 뒤를 결정하는 호메오박스 유전자는 포유류에서 척추의 형성에 관여한다. 즉, 유사한 유전자는 계통적으로 멀리 떨어져 있는 생물에서도 유사한 역할을 한다는 점이 밝혀진 것이다. 초파리의 특정 호메오박스 유전자를 생쥐의 배아에 이식한 실험에서 초파리의 호메오박스 유전자는 정상적인 생쥐의 그것과 동일한 역할을 수행하였다. 호메오박스의 발견은 배의 발생과 진화에 대한 새로운 관심을 불러일으켰고 진화발생생물학이 시작되는 계기가 되었다. 1995년 루이스와 동료들은 호메오박스 발견의 공로로 노벨 의학상을 수상하였다.
미토콘드리아 DNA
1996년 미국 테네시 주와 폴 웨어(Paul Ware) 재판에서 최초로 미토콘드리아 DNA를 법의학적 증거로 채택하였다. 2002년 캘리포니아 주에서 있었던 재판에서는 사람과 개의 신원 확인에 사용되었으며, 이것은 미국에서 개의 DNA를 증거로 채택한 최초의 사례가 되었다.
사진 51
크릭은 X선 회절을 이용하여 DNA 의 화학 모형을 구축하는 연구를 하고 있었다. 크릭과 함께 연구하던 은 이 사진을 모리스 윌킨스에게 건내주었고, 윌킨스는 이것을 다시 제임스 왓슨에게 보여 주었다. 크릭, 왓슨, 윌킨스 3인은 이 사진을 바탕으로 DNA 분자 구조가 이중 나선의 구조로 되어 있다는 것을 밝혔고, 그 공로로 1962년 노벨 생리학·의학상을 수상하였다. 사진을 촬영한 프랭클린은 1958년 사망하여 노벨상을 수상할 수 없었다.
유전자 변형 생물
유전자 변형 생물은 기본적으로 다른 유기체의 DNA를 재조합하여 나타내기 때문에, 그 태생은 유전자(DNA)의 발견과 조합으로부터 시작된다. 이는 1953년 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 DNA 구조를 규명하고, 1971년, DNA의 특정 염기 부분을 자유자재로 절단 가능하게 되었으며, 1973년 처음 DNA의 잘라진 부분을 다른 DNA 부분에 재결합시키면서, 유전자 재조합 박테리아인 살모넬라 유전자에서부터 기인한다.
제임스 D. 왓슨
1951년, 캘리포니아의 화학자 라이너스 폴링은 분자 모델 구성과 엑스레이 결정학에서의 그의 노력의 산물인 알파 나선 아미노산 모델을 출판했다. 그의 파지와 인디애나 대학, Statens Serum Institute(덴마크), Cold Spring Harbor Laboratory와 캘리포니아 공과대학에서의 다른 실험으로부터 어느 정도의 결과를 얻고 난 후, 왓슨은 DNA구조를 알아낼 수 있게 해주는 엑스레이 회절 실험을 배우고 싶다는 욕구를 갖게 되었다. 그 해 여름, 루리아는 존 켄드루를 만났고 그는 잉글랜드의 왓슨을 위해 새로운 박사후 연구 프로젝트를 마련했다.
유전자
1941년 조지 웰스 비들과 에드워드 로리 테이툼은 돌연변이가 대사회로의 이상에 의해 발생한다는 것을 발견하였다. 그들은 이를 보다 연구하여 하나의 유전자는 하나의 효소를 지정하여 생성한다는 사실을 발견하였다.[13]
게놈
게놈(, ) 또는 유전체(遺傳體)는 한 개체의 모든 유전자(진핵생물의 경우 엑손+인트론)와 유전자가 아닌 부분(반복서열 등을 포함)을 모두 포함한 총 염기서열이며, 한 생물종의 완전한 유전 정보의 총합이다. 게놈은 보통 DNA에 저장되어 있으며 일부 바이러스에는 RNA에 있다. ‘게놈’이라는 낱말은 유전자(Gene)와 염색체(chromosome)에서 유래하였으며, 1920년 함부르크 대학교의 식물학 교수 한스 빙클러가 만든 말이다. 우리말인 '유전체' 역시 동일한 뜻으로, 최재천 교수가 제안하였다. 유전체는 현대 생명과학 연구의 시발점으로 발전해 가고 있다.
과학과 여성
캐나다 출신으로 미국과 독일에서 활동한 모드 멘텐은 독일의 화학자 레오노르 미카엘리스와 함께 빅토르 헨리가 발견하였던 효소의 반응 속도를 연구하여 미하엘리스-멘텐 식을 발표하였다. 멘텐은 또한 염기성 포스파타아제의 아조 염색제 반응을 연구하여 조직 화학에서 이를 이용할 수 있도록 하였다. 그녀는 또한 B형 파라티푸스, 연쇄상구균의 하나인 스트렙토코쿠스 스칼라티나, 그리고 살모넬라 등에서 세균성 독성 물질을 분리하였고, 1944년에는 최초로 전기영동 장치를 구성하여 단백질을 분리하였다. 멘텐은 헤모글로빈의 특성, 혈당의 조절 기제, 그리고 콩팥의 기능 등을 밝히는데 공헌하였다.
프리드리히 니체
프리드리히 빌헬름 니체(, 1844년 10월 15일 ~ 1900년 8월 25일)는 독일의 문헌학자[1]이자 철학자이다. 서구의 오랜 전통을 깨고 새로운 가치를 세우고자 했기 때문에 '망치를 든 철학자'라는 별명이 있다. 그는 그리스도교 도덕과 합리주의의 기원을 밝히는 작업에 깊이 매진하였고, 이성적인 것들은 실제로는 비이성과 광기로부터 기원했다고 주장했다.
윌리엄 로런스 브래그
1948년 그는 단백질 구조에 관심을 갖게 되었고 물리학을 이용하여 생물학의 문제들을 해결하는 그룹을 만드는데 부분적 책임을 맡게 되었다. 그는 케임브리지의 케번디시 연구소에서 그의 후원 아래서 일했던 제임스 D. 왓슨과프랜시스 크릭을 지원하여, 그들이 1953년 DNA의 구조를 발견하는데 큰 역할을 했다.
요하네스 쇠너
요하네스 쇠너(Johannes Schöner; 1477년 ~ 1547년)는 독일의 수학자, 천문학자 및 지리학자이다. 1526년 뉘른베르크에서 수학 교사가 되었다. 그는 최초로 지구본을 만든 사람으로 유명한데, 1523년에 만든 지구본에 처음으로 세계를 일주한 마젤란의 발자취가 그려져 있다.
로절린드 프랭클린
프랭클린은 DNA 이중 나선의 발견을 이끈 DNA의 X선 회절 사진에 관련된 연구로 가장 유명하다. 프랜시스 크릭에 의하면, 프랭클린의 데이터는 DNA의 구조에 관한 왓슨과 크릭의 1953년 논문을 위해 실제로 사용된 데이터이다. 그러나 DNA의 나선 구조를 보여주는 프랭클린의 X선 회절 이미지는 프랭클린의 허가 없이 사용되었다. 이 이미지와 그녀의 정확한 데이터 해석이 DNA 구조 결정에 중요한 역할을 했지만, 이 과정에서 프랭클린의 과학적 기여는 자주 무시되곤 한다. 출판되지 않은 그녀의 논문 초안을 보면 그녀는 독자적으로 DNA 나선 구조와 구조 바깥쪽의 인산기의 위치를 파악하고 있었다는 것을 알 수 있다. 하지만 그녀의 논문은 《네이쳐》에 실린 세 개의 DNA 관련 논문 중, 그녀의 기여를 암시하기만 한 왓슨과 크릭의 논문에 뒤이어 가장 마지막에 수록되었다.
생물정보학
1950년대 영국 케임브리지의 앨런 튜링 (Alan Mathison Turing) 박사가 자연발생적인 생물학적 패턴에 관한 논문이 생물정보학의 최초의 논문으로 인식된다. 그 뒤, 영국 케임브리지의 MRC 센터의 막스 퍼루츠와 존 켄드류박사가 헤모글로빈의 3차원 단백질 구조를 밝혀 내면서, 그 때까지 손으로 계산기를 이용하던 것에서, 컴퓨터를 가지고 모델을 만들기 시작한 것이 구조생물정보학(structural bioinformatics)의 시작이다. 그 뒤 같은 MRC 센터의 퍼루츠의 연구원이된 프란시스 크릭(Francis Crick)이 시드니 브래너 (Sydney Brenner)와 같이 코돈(codon)이란 말을 만들면서, 생물학의 핵심인 DNA 나선구조와 정보 복사라는 개념을 더 확고히 하게 되었다. 그 때, 같은 MRC 센터의 생어 박사가 최초의 인슐린 단백질 서열을 해독해 내면서, MRC 센터 내에 서열연구의 중요성과 기반이 만들어졌다. 그 뒤 생어 박사가 두 번째 노벨상을 타게되는 DNA 서열을 쉽게 읽는 2 가지의 방법을 고안하면서, 많은 양의 DNA 정보가 쏟아지게 되었다. 이때, MRC 센터는 이미, 최초의 3차원 단백질을 컴퓨터로 그리기 시작했으며, 최초의 DNA 게놈 구조비교, 최초의 DNA서열 정렬법, 최초의 DNA 정렬 패키지 등을 만들게 되었다. 몇몇의 물리학자 및 수학자 출신들이 직접 컴퓨터 프로그래밍을 통해 무료로 알고리즘을 배포하기 시작하면서, 생물정보학의 완성된 모습들이 미국에 영향을 주기 시작한다. 특히, 1960년와 1970년대에는 미국에서 수많은 포스트닥터와 연구자들이 케임브리지의 MRC 센터에서 생물리학, 생화학, 생물정보학을 전수하여 갔다. 1970년대, 최초의 단백질 아틀라스 발간, 유전자 정보 은행, 니들만 원쉬 등의 미국 연구자들의 기여가 증가하고, 인터넷이 급격히 보급되는 1995년에, 생물정보학은 지금의 연구자들이 이해하는 형태로 되었다. 그 전까지는 생물정보학에 대한 정의나, 역사에 대한 지식이 일부 200명 남짓하는 소수 전문가들에게만 알려졌었다. 인터넷을 통한 자유로운 정보교환은, 따라서 생정보학의 가장 중요한 철학적 배경을 가지고 있으며, 그 뿌리는 모든 정보를 무료로 배포한 케임브리지의 MRC 센터의 문화에서 기인한다. 그에 반해, 미국은 실리콘밸리와 하버드 및 예일에서의 동부 지역을 주축으로 한 조금 더 경쟁적이고 폐쇄적인 정보교환이 진행되다, 미국 NCBI가 본격적으로 운행되면서, 막대한 양의 생물학 정보들이 전 세계적으로 보급되는 계기를 90년대에 만들게 되었다. 지금은 1970년대 영국 케임브리지 생어의 DNA 서열 분석 방법의 발달에 따라 현재 수많은 종의 전장 게놈 서열이 밝혀져 있으며, 이런 정보가 생물정보학의 핵심 컨텐츠이다. 특히 게놈은 생물정보학의 탄생부터 가장 핵심되는 분야로서, 게놈학과 생물정보학은 밀접하다. 결론적으로 생물체로부터 얻어진 대량의 데이터로부터 유용한 지식을 얻어내기 위한 이론물리/전산/통계/수학적인 도구를 이용하여 생명현상을 연구하는 분야를 생정보학(bioinformatics) 혹은 생명정보학, 생물정보학으로 쓰이고 있으며, 전산생물학(computational biology)이라는 용어 또한 흔히 같은 뜻으로 쓰이고 있다. 그러나, 전산 생물학은 생물학에서 컴퓨터를 쓴다는 생물학에 포함된 정의로 이해할 수 있다. 최근 생명현상을 보는 시각이 확대되면서, 기존의 Bio+Logie 의 뜻과 같으나, 단순한 부속의 합이 아니란 취지의, 시스템 전체에 대한 분석 및 수리적인 모델링(mathematical modeling)을 강조하는 용어인 시스템 생물학(systems biology)도 생 정보학과 상당부분 겹치는 용어이다.
DNA 클로닝
유전자 클로닝과 유전공학은 특정 염기서열을 인지하고 절단하는 효소의 발견에 의해서 가능하게 되었는데, 이 효소를 제한효소(restriction enzyme)라고 한다. 현재까지 수백 종류의 제한효소들이 밝혀졌고, 박테리아로부터 분리 정제됨으로써 발견되었다. 각각의 제한효소는 제한효소자리(restriction site, 일반적으로 4~8개 염기서열)라는 특정 염기서열을 인지하고 DNA 두 가닥을 자른다. 박테리아는 자신의 DNA 제한효소자리에 존재하는 아데닌이나 사이토신에 메틸기를 첨가함으로써 제한효소로부터자신의 DNA를 보호한다. 대부분의 제한효소들은 4~8개의 염기를 포함하는 서열을 인식하고 자른다. 이러한 짧은 서열은 보통 긴 DNA분자내에서 여러 번 나타나므로 제한효소는 다양한 크기의 제한효소절편(restriction fragment)을 만들 수 있다. 한 종류의 제한 효소는 언제나 같은 방식으로 DNA를 자르게 된다. 가장 유용한 제한효소는 엇갈린 방법으로 DNA 두 가닥의 인산화 당 구조를 절단하는 것인데, 그 결과양가닥 제한효소 절편들은 점착말단(sticky end)이라고 불리는 단일가닥 말단을 가지게 된다.이 짧은 단일가닥 말단 부위는 동일한 효소로 절단된 DNA의 상보적인 점착말단과 수소결합 염기쌍을 형성할 수 있다. 이렇게 형성된 결합은 일시적이고, 이들 일시적 결합은 DNA 연결효소(DNA ligase)라는 효소에 의해서 영구적 결합이 된다. DNA 연결효소에 의해서 결합을 촉매시키면 결국 재조합 DNA 분자가 생성된다.
상자 속 소년
2016년에 로스앤젤레스 출신의 작가 짐 호프만(Jim Hoffmann)과 뉴저지 출신의 작가 루이스 로마노(Louis Romano)는 테네시주 멤피스에서 이 소년의 잠재적인 신원을 발견했다고 확신하며 소년의 DNA와 그들이 멤피스에서 찾아낸 소년의 가족으로 보이는 인물들 간의 DNA 대조를 요구했다. 단서는 원래 두 작가가 다른 사람으로부터 소개받은 필라델피아 남성에 의해 발견되었고 이후 짐 호프만의 도움을 받아 발전시킨 후 2013년 초에 필라델피아 경찰서와 Vidocq Society에게 건네주었다. 2013년 12월, 루이스 로마노는 단서를 깨닫게 되었고 필라델피아로부터 온 남성과 호프만에게 2014년 1월에 개인적으로 특정 가족 구성원으로부터 DNA를 입수한 것을 돕는 것을 허락했다. 그리고 이것은 신속히 필라델피아 경찰서로 보내졌다. 지역 당국은 그들이 조사한 단서를 확인했고 아직 DNA를 대조하기 전에 멤피스와의 연관성을 둘러싼 정황에 대해 더 많은 조사가 필요하다고 주장했다. 2017년 10월에 필라델피아 경찰서는 멤피스 경찰서를 통해 회수한 DNA를 통해 그 멤피스의 남성과 폭스 체이스에서 상자 속에 있는 채로 발견된 그 소년이 아주 분명히 친족이 맞다는 걸 확인했다.[8]
디지털 리서치
게리 킬달은 1974년 세계 최초의 BIOS(Basic Input & Output System: 컴퓨터의 소프트웨어와 하드웨어의 연결해 주는 교량과 같은 것으로, 역사상 최초의 OS 발명으로 이어진다), CP/M(Control Program/Monitor)을 개발하고 자신의 회사, "Intergalactic Digital Research"라는 이름의 회사를 설립하였다가 디지털 리서치(Digital Research)로 사명을 변경하였다. (이 회사명은 IBM PC 시절 DR-DOS로 유명함.) CP/M은 전 세계 기업과 프로그래머들을 대상으로 날개 돋친 듯 팔려 나갔고, CP/M라는 제품 하나로 킬달은 여러 대의 스포츠카와 자가용 비행기를 보유할 정도로 엄청난 부를 누린다.
한스 빙클러
한스 빙클러(Hans Winkler, 1877년 4월 23일~1945년 11월 22일)는 독일의 식물학자로서 함부르크 대학의 교수였다. 게놈(genom)이란 말을 처음 만든 것으로 알려져 있다. 그의 글에는 “나는 종의 기초를 이루는 염색체 일배체 세트를 게놈이라고 표현할 것을 제안한다.”라고 되어 있다.
유전학
염색체는 DNA와 단백질이 엉켜 있는 구조다. 유전과 관련한 물질이 염색체에 있다는 것을 발견한 이후에도 과학자들은 정확히 염색체의 어떤 성분이 유전에 관여하는지 밝혀내지 못하고 있었다. 1928년 그리피스는 그리피스 실험을 통해 박테리아의 형질전환을 발견하였다. 그의 실험은 유독한 폐렴쌍구균(S형)에 열을 가하여 파괴하면 독성이 사라지지만, 무해한 폐렴쌍구균(R형)에 이미 열처리하여 독성이 사라진 S형 균을 넣자 모두 독성을 지니게 되는 것을 관찰하였다. 그리피스는 S형 균의 어떤 성분이 R형에 영향을 주어 형질전환이 일어났다는 것을 알았으나 무엇이 그러한 변환을 일으키는지는 밝혀내지 못했다. 1944년 에이버리는 그리피스의 실험을 훨씬 정교하게 통제하여 열처리한 S형 균을 탄수화물, 단백질, DNA로 구분하여 R형 균에 투입하였고, 그 결과 DNA가 형질변환의 원인임을 밝혀내었다. 1952년 허시와 체이스는 박테리오파지를 이용한 허시-체이스 실험을 통해 DNA가 유전물질임을 밝혔다.허시는 이 실험의 공로로 1969년 노벨 생리학·의학상을 수상하였다.
라이너스 폴링
DNA의 구조를 밝혀내 노벨상을 받은 제임스 왓슨이 자신이 쓴 《이중 나선(Double Helix)》에서 라이너스 폴링을 "당시 생화학 분야의 권위자였으며, 가장 높은 수준의 연구를 진행하고 있었다"고 평가할 정도로 그는 분자생물학 분야에도 큰 영향을 끼쳤다.
허시-체이스 실험
허쉬-체이스 실험(: Hershey–Chase experiment)은 1952년 앨프리드 허쉬와 마사 체이스가 박테리오파지를 이용하여 DNA가 유전물질임을 증명한 실험이다.
생물학의 역사
인간 게놈 프로젝트(지금까지 수행된 가장 규모가 크고, 비싼 비용이 들어간 단일 생물학 연구 프로젝트)는 대장균("E. coli"), 맥주효모("S. cerevisiae"), 예쁜꼬마선충("C. elegans")과 같은 유전적으로 단순한 모델 생물에 대한 예비 연구를 거친 후 제임스 왓슨을 필두로 1988년에 시작되었다. 크레이그 벤터(셀레라 제노믹스 사의 유전자 특허에 대한 재정적 약속에 힘입어)가 개척한 샷건 시퀀싱 및 유전자 발견 방법들은 정부-민간 사이의 DNA 염기 서열 분석 경쟁을 이끌었고, 2000년에 인간 DNA 염기 서열 초안의 발표 과정에서 서로 타협점을 찾음으로써 마무리되었다.
제한 효소
1968년 매슈 메셀슨(Matthew Meselson)과 로버트 유안(Robert Yuan)은 최초로 제한 효소Ⅰ형을 정제하지만 인식자리와 제한 자리가 비특이적이었다. 1970년 마침내 해밀턴 스미스(Hamilton Smith)가 "Haemohilus influenzae"균에서 Ⅱ형 제한 효소를 분리하였고, 특정한 인식자리와 제한 자리가 있다는 것을 밝혀냈다. 이후 대니얼 네이선스(Daniel Nathans)와 캐틀린 다나(Kathleen Danna)는 이 효소로 SV40 DNA를 절단하여 분석하였고, 폴 버그(Paul Berg)는 1972년 최초의 재조합 DNA를 만들게 되었다. 이렇게 시작된 제한 효소의 역사는 유전체학과 생명공학의 급속한 발전을 이끌어냈고, 베르너 아버, 해밀턴 스미스, 대니얼 네이선스는 공로를 인정받아 1978년 노벨 생리학·의학상을 수상하였다. 폴 버그 또한 DNA 재조합 기술에 대한 공로를 인정받아 1980년 노벨 화학상을 수상하였다.
지금까지 약 3000여종의 230 가지의 다른 DNA 염기서열을 인식하는 제한 효소가 발견되었고, 대부분은 세균으로부터 유래하였다. 하지만 바이러스나 고세균, 진핵생물에서 제한 효소가 발견되기도 한다.
유전자
1944년 오즈월드 에이버리, 콜린 먼로 매클라우드, 매클라인 매카시는 DNA에 유전자 정보가 있음을 밝혀냈다. 그리피스가 관찰한 형질변환은 바로 이 DNA의 이동 때문에 일어난 것이다.[14] 1953년 제임스 D. 왓슨과 프랜시스 크릭이 DNA의 구조를 밝혀내었다. 이로써 하나의 효소를 지정하는 하나의 유전자는 사실상 DNA의 염기서열에 의한 것이라는 것이 밝혀졌다. 즉, DNA의 염기서열이 RNA에 의해 전사되고 리보솜에 전달되면 그로부터 지정된 아미노산 서열의 결합이 이루어져 효소와 같은 단백질이 만들어지게 되는 것이다.[15]
분자생물학
고분자의 획득과 판별에는 southern, northern, western, eastern blotting이 사용된다. 기법들의 명명이 사방위에서 따온 것 같지만 사방위와는 연관이 없다. 최초로 생물학자 Edwin Southern이 DNA를 획득하는 방법으로서 자신의 이름을 따 개발한 Southern blotting 이후로, 비슷한 방법으로 Patricia Thomas가 RNA를 획득하는 방법을 개발한다. 이후로 이 기법은 Northern blotting으로 불리게 되었고 나머지 western, eastern blotting 역시 말장난에 의해 그렇게 불리게 되었다. 이후로 위 기법들을 복합하여 응용한 여러가지 기법들이 나타났고 그것들의 명명 역시 위와 비슷하다. 그 예로는 southwestern(단백질-DNA 혼성), northwestern(단백질-RNA 상호작용을 밝힘), farwesterns(단백질간의 상호작용을 밝힘)등이 있다.
라이트 판타스틱
[[파일:Dalton John desk.jpg|thumb|200px|존 돌턴]]
가난한 의류 제작자의 아들이었던 [[존 돌턴]]은 산업 혁명의 새로운 화학에 뛰어들었다. 돌턴은 물질에 대한 [[원자론]]을 제시한 것으로 가장 유명한데, 그의 첫 과학 논문은 색에 대한 그의 인식이 잘못되었다는 것을 깨달음으로 부터 나왔다. [[퀘이커]] 교도였던 돌턴은 색에 대한 잘못된 인식을 가지고 있다는 것이 드러났다. 그가 퀘이커 교도 모임에 갈 때, 가끔씩 퀘이커 교도에 걸맞지 않은 매우 밝은 붉은색을 띄는 가운을 입고 나타나고는 했다. 역사상 최초로 돌턴은 색에 대한 그의 인식을 체계적으로 분석하기 시작했다. 그는 자연으로 돌아가 어릴 적 꿈꿔왔던 식물학을 연구하였다. [[클로버]] 꽃의 밝은 분홍색이 그에게는 푸른빛으로 보였다. 분홍빛 [[제라늄]], [[페라고니엄]](꽃 종류)은 밖에서 보았을 때는 새파란 색이었지만, 집 안으로 가지고 와서 촛불을 통해 관찰했을 때는 이상하게도 파란색이서 노란색으로 바뀌었다. 돌턴은 이 문제에 대해서 깊이 생각을 해봤다. 학교 선생님 이였던 돌턴은 그에게만 특별한 것인지 확인하기 위해 그의 제자들에게 그들도 같은 문제를 가지고 있었는지 물어보았다. 그리고 약 24명의 학생 중 4~5명이 같은 문제를 겪고 있었다는 것을 알게 되었다.
돌턴은 색맹을 인지하고 연구한 최초의 사람이었다. 돌턴은 색맹이 눈의 물리적 성질에 의해 발생된다고 생각해서, 그의 아이디어를 입증하기 위한 방법을 생각해냈다. 돌턴의 유언에서, 그의 주치의, [[랜섬]]에게 그의 눈 하나를 뽑아 해부해 달라고 요청하였다. 돌턴은 그의 색맹의 원인이 그의 눈 속에 푸른색 액체가 들어있어서라고 생각했기 때문이다. 랜섬은 돌턴의 유언을 따라 돌턴의 눈알을 뽑아 해부하였다. 푸른색 액체는 찾아볼 수 없었다. 랜섬은 그 눈알을 투명하다고 묘사하였고, 그것은 빛을 완벽하게 통과시키며 얼룩이나 색은 찾아볼 수 없다고 말하였다. 눈 속에 푸른색 액체가 없었으므로 그것은 돌턴이 설명한 [[색맹]]의 원인이 될 수 없었다. 랜섬이 제안한 의견은 색맹의 문제는 [[뇌]]의 판단과 관련되어 있다는 것, 뇌와 눈의 뒤쪽 사이의 문제라는 것이었다.
돌턴은 색맹의 원인은 맞추지 못하였지만 그 현상이 대를 이어서 나타난다는 것과, 몇몇 흔한 형태로 나타난다는 것을 밝혀냈다. 돌턴은 이런 혁신적인 발견을 새로운 산업 시대의 최대 도시에서 발표했다. 1794년 10월, 맨체스터 문학, 철학 협회에서 이뤄진 돌턴의 강연은 빛과 색의 과학의 혁명이 이뤄지는 무대가 되었다.
산업 혁명의 상업적 의무는 우리의 정신이 색을 보는데 역할을 한다는 발견으로 이끌어 주었다. 또한, 18세기 유럽에서 [[공장]]과 [[도시]]들은 더 밝고 더 효율적인 [[램프]]와 [[랜턴]]을 필요로 했다. 이 문제를 해결하는 과정에서 빛에 대한 이해가 더욱 더 발전했다.
고전유전학
DNA의 발견과 이후 세포 수준에서의 유전자 발현에 대한 연구는 분자유전학의 핵심적인 사항이다. 1953년 제임스 D. 왓슨과 프랜시스 크릭은 X선 회절로 DNA의 구조를 밝혔다. 이들이 밝힌 DNA의 구조는 두 개의 뉴클레오타이드 사슬이 이중 나선의 형태로 꼬여 있는 모습이었다. 프레더릭 생어는 DNA의 염기서열을 밝힐 수 있는 방법을 찾아냈고, 이로써 게놈의 염기서열을 밝힐 수 있었다. 생어는 이 과정에서 DNA의 세 염기쌍이 코돈을 이루며 이 코돈이 전령 RNA를 전사하고 이를 통해 아미노산이 만들어진다는 것을 규명하였다.
정자 (생물학)
정자 세포는 핵 유전 정보의 대략 절반 정도를 이배체(대부분의 경우 미토콘드리아 DNA는 제외)에 기여한다. 포유동물의 경우, 성별은 정자 세포에 의해 결정된다: X 염색체를 가진 정자는 암컷(XX)으로, Y 염색체를 가진 정자는 수컷(XY)으로 결정된다. 1677년, 안톤 판 레이우엔훅이 서양인의 입장에서 '물질(物質)'로서의 정자를 처음으로 발견했다.
헨리 모즐리 (물리학자)
어니스트 러더퍼드 밑에서 방사능을 연구하다가 X선 연구로 방향을 바꾸었는데 1913년에는 각 원소의 고유 X선을 측정하여 모즐리의 법칙을 발견하여 원소의 분석에 획기적인 방법을 제공함으로써 X선 분광학의 개척자가 되었다.
연구 초기에는 라듐B 및 라듐C의 원자 1개의 붕괴에 의해서 방출되는 베타입자의 평균 개수의 측정 등에 관한 실험을 했다. 그러나 원자에 전자빔을 발사하는 방법으로 원소를 연구하는 것에 흥미를 가지게 되어, 러더퍼드의 만류에도 불구하고 찰스다윈의 손자인 C.G.다윈과 협력하여 X선 산란 연구를 시작했다.
전자빔을 원자에 발사하면 원자 내부의 전자가 방출되고, 고에너지의 전자가 바닥상태로 전이하면서 고에너지의 X선을 방출한다. 모즐리는 이 X선의 파장과 원자핵 속의 양성자 수, 그 원자의 원자 번호 사이의 관계를 도출하여 "모즐리의 법칙"을 발견하게 된다.
A-DNA
A-DNA는 DNA의 형태 중 하나이다. B-DNA나 Z-DNA와 함께 DNA의 세 형태 중 하나에 속한다. A-DNA는 B-DNA처럼 오른쪽으로 꼬여있으나, 더 짧고, 염기쌍들이 더 촘촘하게 배열되어 있다. A-DNA는 로절린드 프랭클린에 의해 발견되었으며, 이름도 그녀에 의해 붙여졌다. 그녀는 A-DNA가 건조한 상황에서 나타난다는 것을 발견하였다. 이 형태는 RNA와 RNA-DNA 잡종에서도 나타나는 형태이다.
엑스선
엑스선(-線, )는 파장이 10 ~ 0.01 나노미터이며, 주파수는 30 × 1016헤르츠에서 30 × 1019헤르츠 사이인 전자기파다. 이는 자외선보다 짧은 파장의 영역이다. 독일의 물리학자 빌헬름 콘라트 뢴트겐이 처음 발견하여 이름붙였으며, 그의 이름을 따라 뢴트겐선</b>으로도 부르기도 한다.[1] 뢴트겐은 이 발견으로 최초의 노벨 물리학상을 수상했다. 엑스선은 투과성이 강하여 물체의 내부를 볼 수 있으므로, 의료 분야 및 비파괴 검사 등에 널리 쓰인다.
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]
유전자
초창기 멘델의 발견은 그리 널리 알려지지 않았으나 1889년 휘호 더프리스가 《세포간 범생설》(Intracellular Pangenesis)[9] 을 출간하면서 멘델의 이론을 소개하여 널리 알려지게 되었다. 더프리스는 멘델이 제시한 유전학 개념의 용어를 정리하여 유전형질, 발현형질과 같은 용어를 고안하였다. 유전자()라는 용어는 덴마크의 유전학자 빌헬름 요한센이 최초로 사용하였다.[10]
라플라스의 도깨비
라이프니츠 (1646년 7월 1일 ~ 1716년 11월 14일)는
마치 모든 시대가 신의 마음속에 있는 것으로 생각되듯이 모든 시대의 사건들을 볼 수 있는 과학자를 상상했으며 그는 다음과 같이 말했다.
거의 알려지지 않은 세르비아 과학자 보스코비치(1711 ~ 1787)는 원자이론을 개발했다. 그리고 모든 원자들의 위치, 속도, 힘을 안다는 것의 의미를 이해했다.
진화 사상사
19세기에 들어서야 과학으로서 진화학이 다루어지게 되었다. 최초로 진화에 대한 과학적 이론을 제시한 사람은 라마르크였다. 라마르크는 용불용설로서 생물의 진화를 설명하였다. 1858년 다윈과 월리스가 각자 독자적으로 자연선택에 의한 진화를 발견하였다. 1859년 다윈은 《종의 기원》을 출간하여 자연선택에 의한 진화 이론을 발표하였다.
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.
매슈 메셀슨
슈탈과 함께 대장균을 이용한 실험으로 DNA가 반보존적으로 복제되는 것을 증명했다. 즉 DNA분자는 복제될 때 꼬여 있던 이중나선구조가 풀려서 두 가닥의 뉴클레오티드 사슬로 나뉜 후, 각 가닥에 새로운 염기가 결합하여 새로운 두 개의 DNA 분자가 된다. 따라서 두 개의 DNA사슬 중 한 가닥은 본래의 DNA사슬인 것이다. 이들의 실험은 현대 분자생물학 발전의 토대가 되었다.
클린턴 조지프 데이비슨
클린턴 조지프 데이비슨(Clinton Joseph Davisson, 1881년 10월 22일 - 1958년 2월 1일)은 미국의 물리학자이다. 전자회절을 발견하여 1937년 노벨 물리학상을 수상하였다.
데이비슨은 노벨상을 조지 패짓 톰슨과 공동 수상하였다. 조지 패짓 톰슨은 독자적으로 데이비슨과 같은 시기에 전자회절을 발견하였다.
멘델의 유전법칙
자연선택론의 창시자 찰스 다윈은 자연선택으로 인한 진화가 후천형질이라고 생각했으며, 그것이 어떻게 유전되었는가를 잘 알지 못했다. 다윈 사후 멘델의 유전법칙이 세상에 널리 알려지면서 여러 과학자들이 멘델의 유전법칙과 진화론의 연관성을 연구하여 진화는 후천형질이 아닌, 유전자의 변화임을 발견하고, 진화가 어떻게 자식세대에 유전되는지를 잘 설명하면서 멘델의 유전법칙으로 다윈이 풀어내지 못한 진화의 유전 원인을 설명하였다.
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.
유전자 치료
영구적인 유전적 변화를 일으킨 최초의 체세포 유전자 치료는 1993년에 보고되었다. 유전자 치료는 유전적 결함을 그 근원에서 고치는 방법이다. DNA와 RNA를 포함하는 외래의 고분자는 단백질로 번역되거나, 표적 유전자 발현을 방해하거나, 유전자 돌연변이를 바로 잡을 수 있다. 가장 일반적으로는 돌연변이 유전자를 대체 할 기능적 치료 유전자(예를 들면 정상적인 유전자)를 암호화하는 DNA를 사용한다. 이 DNA는 세포 내에서 분자를 운반하는 벡터(vector)내에 포장되어 있다.
생명
단백질의 효소와 생합성을 지배하는 디옥시리보핵산 또는 디엔에이(DNA)의 구조와 특성을 바탕으로, 중요한 생명현상을 설명하려는 생물학의 한 분야이다.
분자생물학의 발달은 1940년대에 DNA가 유전자의 본체임이 밝혀지고, 동시에 DNA의 유전정보가 RNA를 통하여 세포질 속에서 단백질 합성을 지배한다는 사실이 차츰 알려지게 되었다. 더욱이 1953년 J.D.웟슨과 F.H.C.크릭에 의하여 DNA의 이중나선구조의 모형이 제출됨에 이르러 새로운 단계를 맞이하였다.
그 후, 분자생물학의 주류는 DNA의 복제 및 단백질의 생합성을 중심으로 하여 유전의 본질 및 유전의 메커니즘을 설명하고, 나아가서 생물체의 조절작용이나 진화의 현상을 설명하는 것으로 되었다. 따라서, 분자생물학의 중심이 되는 것은 분자유전학으로 볼 수 있다. 그러나 근육의 기본이 되는 수축단백질인 액토미오신이라는 단백질의 분자구조를 바탕으로 근육의 수축운동을 설명한다든지, 뇌에 있어서의 기억의 기작을 단백질이나 RNA의 미세한 구조의 변화로 설명하려는 일 등도 분자생물학에 포함시키고 있다.
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.
제임스 D. 왓슨
그는 시카고 대학교 학사 후에 인디애나 대학교에서 석사 학위를 취득했고, 영국 케임브리지 대학교의 캐번디시 연구소에서 연구했다. 여기서 그는 미래의 공동연구자인 프랜시스 크릭을 처음으로 만나게 된다. DNA의 구조 규명 이후 미국의 하버드 대학교 생물학과 교수로 분자생물학 연구를 해오고 있다. 게놈 프로젝트를 주창했고 이 프로젝트의 초대 책임자를 맡기도 했다. 저서로는 교과서인 The Molecular Biology of the Gene (1965), DNA구조 발견에 대한 베스트 셀러인 The Double Helix(1968)가 있다. 그는 인종주의적으로 인식될 수 있는 여러 논쟁적인 발언 때문에 구설수에 오르고 있기도 하다.
유전자 치료
미국에서 최초로 승인된 유전자 치료 임상 연구는 1990년 9월 14일 국립 보건원(NIH)에서 윌리엄 프렌치 앤더슨(William French Anderson)의 지시하에 진행되었다.[50] 4세의 아샨티 데실바 (Ashanti DeSilva)는 심각한 면역체계 결핍에 의해 발생하는 중증 면역 결핍증을 치료받았다. 결함을 가진 환자의 혈액세포가 외래의 DNA로 대체되었다. 아샨티의 면역체계는 치료로 부분적으로 회복되었다. 하지만 앞서 언급한 것과 같이 결핍되었던 효소의 생성은 일시적으로만 발현되었고, 이러한 정상 기능 유전자를 발현하는 새로운 세포는 생성되지 않았기 때문에, 환자는 2주마다 주사를 통해서만 질병으로부터 자유로운 생활이 가능했다.[51]
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.
유전학
1983년 미국의 생화학자 멀리스는 폴리메라아제 연쇄 반응을 개발하여 DNA의 염기서열의 확인 속도를 획기적으로 개선하였다. 이 방법은 DNA의 특정 구간을 신속하게 복제하여 동일한 DNA의 양을 실험에서 쉽게 확인할 수 있도록 증폭시키는 것이다. 이 방법으로 DNA의 염기서열 확인이 쉽게 되자 곧바로 범죄 용의자의 DNA 인식과 같은 분야에 사용되게 되었다. 멀리스는 이 공로로 1993년 노벨 화학상을 받았다. 이러한 DNA 염기서열 확인 기술의 발달로 2003년 인간 게놈 프로젝트가 완료되어 인간의 전체 게놈지도가 완성되었다.
유전학의 역사
실험적인 연구와 함께 수학자들은 집단유전학의 통계적 틀을 개발하여 유전학적 설명을 진화 연구에 도입하였다. 1928년에 프레더릭 그리피스는 폐렴균의 형질전환 실험을 하였고, 1944년에 오즈월드 에이버리는 그리피스의 실험을 훨씬 더 정교하게 설계하여 유전물질이 DNA라는 것을 증명하였지만, 단백질이 유전물질일 것이라는 당시 학계의 강한 믿음 때문에 이 실험 결과는 받아들여지지 않았다. 1952년에 앨프리드 허시와 마사 체이스는 박테리오파지를 이용한 허시와 체이스의 실험을 통해 DNA가 유전물질이라는 것을 증명하였고, 학계에서도 이를 받아들였다.