DNA와 유전자

두꺼운 책들이 끝없이 꽂힌 도서관을 상상해 보세요. 도서관 서가 전체에 보관된 기다란 종이 테이프 뭉치가 바로 DNA라는 거대한 물질이에요. 우리 몸의 세포 하나마다 눈에 보이지 않을 만큼 얇지만, 펼치면 약 2미터나 되는 엄청나게 긴 DNA 실이 빽빽하게 꼬여서 들어가 있어요.

하지만 이 긴 테이프 전체가 한꺼번에 쓰이지는 않아요. 테이프의 어떤 부분에는 '인슐린을 만드는 법', 또 다른 부분에는 '피를 굳게 하는 단백질을 만드는 법'처럼 구체적인 부품을 만드는 조리법이 적혀 있어요. 이렇게 DNA 전체 중에서 단백질이나 RNA를 만드는 의미 있는 정보 구간을 바로 '유전자'라고 불러요.

즉, DNA는 글자가 적힌 종이나 테이프 같은 물질 자체의 이름이고, 유전자는 그 종이 위에 적힌 의미 있는 이야기나 조리법을 뜻하는 정보 단위예요. 도서관과 책 한 권의 관계처럼 둘은 가리키는 대상이 달라요.

컴퓨터가 0과 1이라는 두 숫자의 조합으로 모든 사진과 동영상을 표현하듯, 생명체는 딱 네 가지 화학 물질로 모든 생명 정보를 기록해요. 이 네 글자를 아데닌(A), 티민(T), 구아닌(G), 시토신(C)이라고 부르는 네 종류의 염기라고 해요.

이 네 글자가 어떤 순서로 길게 나열되는지에 따라 만들어지는 단백질의 모양과 쓰임새가 완전히 결정돼요. 예를 들어 글자 세 개가 모여 하나의 아미노산(단백질의 기본 부품)을 지정하고, 이런 부품들이 줄줄이 연결되어 우리 몸의 근육, 피부, 소화 효소가 만들어져요.

놀랍게도 사람뿐만 아니라 길가의 민들레, 숲속의 다람쥐, 심지어 눈에 보이지 않는 세균까지도 모두 똑같은 네 글자의 화학 암호 체계를 써서 생명을 이어가고 있어요.

우리는 흔히 'DNA는 전부 단백질 설계도'라고 생각하기 쉽지만, 사실 인간의 전체 DNA 중에서 단백질의 정보가 직접 적힌 구간은 1~2퍼센트(약 1.5퍼센트)에 불과해요. 유전자 안에도 단백질 정보가 없는 구간(인트론)이 끼어 있고, RNA만 만드는 유전자도 있어요. 나머지 대부분은 단백질을 직접 만들지 않는 구간이에요.

과거에는 이 나머지 구간을 쓸모없는 쓰레기라는 뜻으로 부르기도 했어요. 하지만 과학이 발전하면서 이 가운데 일부가 유전자가 언제, 얼마나 작동해야 할지 스위치를 켜고 끄는 정밀한 조절 장치 역할을 한다는 사실이 밝혀졌어요. 다만 얼마나 많은 부분이 실제로 기능을 하는지는 아직 논쟁 중이에요.

또한 유전자가 같다고 해서 완전히 똑같은 모습으로 살아가는 것은 아니에요. 어떤 음식을 먹고 어떤 환경에서 사는지에 따라 유전자 스위치의 켜짐과 꺼짐이 달라지는데, 이를 연구하는 분야를 후성유전학이라고 불러요.