생명의 언어들

세포에서 우주까지, 안주현의 생명과학 이야기

안주현 저 | 동아시아 | 2025년 08월 25일

목차

추천사 004

프롤로그: 보이지 않는 언어를 찾아서 008

1부 경계를 넘어 ― 생명과 과학의 대화

1장 공학이 들려주는 생명의 언어

딸기우유 #색을 빚어낸 비밀, 천연색소 020

화학에서 대장균으로 이어진 #섬유 혁명, 나일론 026

물고기 떼의 움직임을 #모방한 수중로봇 032

강철보다 질긴 #구조 설계, 거미와 거미줄 038

2장 물리가 들려주는 생명의 공식

몸속 #순환을 읽어내는 혈압계 048

#압력으로 찾아낸 통증 줄이기, 안 아픈 주사 054

#소리로 소리를 지우다, 노이즈 캔슬링 063

#열을 조절하는 호랑이와 사막여우, 온도와 크기 069

3장 지구와 우주가 전하는 생명의 흔적

#충돌이 가져온 기회, 공룡과 소행성 078

#호흡이 밝힌 거대 잠자리의 비밀, 산소 085

#생명을 구하러 우주로 가다, 쥐와 의학연구 091

지구 #최후의 날을 대비하는 금고, 시드볼트 098

2부 인체와 의학 ― 내 몸속 생명 이야기

1장 감각이 전하는 신호

#자외선을 막는 지혜, 멜라닌 색소 110

매운 #자극이 뜨겁고 아픈 이유, 피부감각 117

개구리와 내가 다른 #설계, 세포 죽음 125

2장 면역과 질병에 담긴 대화

콧물을 부르는 꽃가루 #알레르기, 돼지풀 132

돌이킬 수 없는 것에 #도전하는 연구, 폐암 139

면역 #기억을 무너뜨리는 바이러스, 홍역 145

#세균을 막아내는 푸른 피, 투구게 152

기후변화로 삶이 바뀐 #질병매개체, 모기 158

3장 의학의 미래 ― 다시 쓰는 생명

DNA 구조를 넘어 #편집의 시대로, 유전자가위 166

#인공장기의 미래, 오가노이드와 어셈블로이드 173

#만능 혈액을 만드는 비밀, 혈액형과 수혈 182

세균을 #공격해 우리를 지키는 바이러스 189

3부 생명의 다양성 ― 생명과 떠나는 시간 여행

1장 생명의 기원과 인류의 기록

생명 #탄생의 비밀통로, 열수분출공 202

어디에나 사는 생명의 #조상, 박테리아 208

#똥 화석에서 찾는 정보, 장내미생물 214

#고인류의 예술이 전하는 숨결, 동굴벽화 220

2장 진화와 역사의 발자취

우리나라 중생대 파충류 #화석, 원시악어 230

자연의 #변화가 갈라놓은 생물, 지리적 격리 236

문명이 빚은 #진화, 품종개량 244

#육종으로 이룬 배추의 무한 변신, 우장춘의 삼각형 253

3장 식물과 동물이 건네는 이야기

#기후변화 때문에 배탈 난 루돌프, 순록 260

나무를 보호하는 가을의 #신호, 단풍 266

#유전으로 탄생한 아름다움, 꽃의 색깔 273

#여름의 울림, 매미 소리 280

4장 생물의 감정과 생태

#감정을 표현하는 방법, 동물의 의사소통 288

#춤으로 전하는 메시지, 꿀벌 295

생태계 #교란이 던지는 경고, 왕우렁이 301

#공존을 위한 해답, 아이 카우 프로젝트 310

에필로그: 끝나지 않은 보물찾기 316

책소개

『생명의 언어들』은 물리·화학·지구과학처럼 갈라 놓았던 교과를 ‘생명’이라는 하나의 흐름으로 엮어 내는 과학 교양서다. 초파리 신경계 발생을 연구한 생명과학자이자 현직 고교 교사 안주현이 교탁과 유튜브 무대에서 다듬은 생활 밀착형 해설을 40편의 이야기로 풀어냈다. 자외선 돌연변이·공룡과 소행성·안 아픈 주사·시드볼트 등 폭넓은 소재가 해시태그로 방향 표식을 달고 있어 독자는 관심 주제를 즉시 찾아 읽을 수 있다. 혈압계에서 순환 과학을, 거미줄에서 고성능 소재를, 투구게의 푸른 피에서 안전성과 윤리를 이끌어 내는 서술은 “아는 만큼 지키고, 이해한 만큼 행동한다”는 메시지를 자연스럽게 전한다.

이정모 전 국립과천과학관장은 “과학의 언어로 모든 생명을 꿰뚫는다”고 평하며, 이 책이 지식을 넘어 ‘생명의 언어’를 체득하게 한다고 말했다. 실제로 이야기는 언제나 일상에서 시작된다. 노이즈 캔슬링 헤드폰의 정적·딸기우유의 분홍빛·거미줄 한 올의 탄성을 단서 삼아, 각각 상쇄 간섭·미생물 대사공학·생체모사 고분자 섬유 설계 같은 깊은 원리로 나아간다. 김상욱 교수가 표현했듯 “짧지만 깊고, 쉽지만 가볍지 않은” 문체 덕분에 중·고생부터 성인까지 편안하게 읽힌다.

간결한 구성은 독서 모임이나 수업 자료로도 제격이다. 서로 다른 꼭지를 읽어 와도 금세 대화를 이어 갈 수 있어, 과학·의학·환경·공학을 종횡무진하며 진로를 탐색하는 청소년에게 든든한 지도를 제공한다. 꽃가루 알레르기에서 생태계 교란을, 순록의 식습관에서 기후 변화를, 유전자 편집에서 생명 윤리를 끌어내는 시선은 과학적 사실과 현실 이슈를 겹쳐 보게 한다. 과학 커뮤니케이터 항성은 “과학이 이렇게 따뜻하게 다가올 수 있을까”라고 감탄했는데, 책장을 덮으면 평범한 거리 풍경조차 ‘왜 그럴까’라는 새 질문으로 다시 다가온다.

책 속으로

우리가 생명이라고 부르는 것은 단순히 세포가 분열하고 에너지와 물질을 대사하는 현상만을 의미하지 않습니다. 자연에서 일어나는 끊임없는 소통과 상호작용을 통해 오랜 세월 이어져 온 변화와 적응의 연속, 그로 인해 만들어진 다채로운 다양성이 세포에서 우주에 이르기까지 기록되어 있고, 지금도 생성되고 있거든요. 이 모든 순간에 생명의 언어는 존재하고 있습니다. 그래서 생명의 언어를 이해하고자 하는 노력은 생물학을 넘어 물리학, 화학, 지구와 우주과학, 공학 등 다양한 분야에서 이루어지고 있지요.

--- p.10 「프롤로그: 보이지 않는 언어를 찾아서」 중에서

과학과 공학적으로 코치닐의 단점을 해결하면서도 그만큼 선명하고 효과적인 붉은색을 내는 천연색소를 찾는 방법을 연구하기 시작했어요. 연지벌레가 아닌 다른 원료에서 카민을 얻을 수 있다면 연지벌레 때문에 생긴 문제들을 해결할 수 있지 않을까요? 그리하여 연지벌레를 사용하지 않고 카민을 생산해 내는 데에 성공한 연구 결과가 2021년 발표됩니다. 기존에 카민을 생산할 수 있다고 알려진 생물은 연지벌레와 일부 곰팡이밖에 없었는데 한국과학기술원 연구팀이 포도당을 원료로 하여 대장균에서 카민을 생산해 내는 방법을 개발한 것이었지요.

--- p.23~24 「딸기우유 #색을 빚어낸 비밀, 천연색소」 중에서

거미줄은 피브로인(fibroin)이라는 단백질로 이루어지는데, 실젖 내에서는 액체 상태로 있다가 실관을 통과하는 동안 단백질을 이루는 분자 구조가 변하면서 물에 녹지 않는 고체 상태의 거미줄로 바뀌어 밖으로 나온다고 알려져 있어요. 거미줄의 강도와 탄력성은 단백질 구조와 수분 함량에 의해 결정됩니다. 수분이 빠진 거미줄은 단단한 성질을 가지기 때문에 원래 길이보다 30% 이상 늘어나면 끊어지지만, 수분이 포함된 거미줄은 점성이 매우 높고 탄력성도 뛰어나 원래 길이보다 300% 이상 늘어날 수 있어요. 거미는 이런 성질을 이용해서 거미집의 기본 골격은 건조하고 딱딱한 거미줄로 만들고, 먹이를 잡는 줄은 수분을 포함하는 탄력적인 거미줄로 만든다고 해요.

--- p.42 「강철보다 질긴 #구조 설계, 거미와 거미줄」 중에서

마이크로니들은 처음 개발되었던 1998년 이후 의약학이나 생물학뿐만 아니라 화학공학, 재료공학, 기계공학, 전자공학 등 다양한 분야들에서 활발하게 연구되고 있습니다. 많은 연구진들이 바늘 공포 없는 안 아픈 주사의 개발을 위해 노력하고 있으니 언젠가는 주사 공포 때문에 백신 접종을 꺼리는 일이 사라지기를 기대해 봅니다.

--- p.62 「#압력으로 찾아낸 통증 줄이기, 안 아픈 주사」 중에서

하지만 소행성이 생물의 멸종만 일으킨 것은 아닐 수 있다는 최근 연구들도 있어요. 2020년 《사이언티픽 리포트(Scientific Reports)》에 발표된 일본 연구팀의 연구 결과에 따르면 약 40억 년 전 지구에 소행성이 떨어지면서 발생한 충격으로 생명체 출현에 필수적인 아미노산이 만들어졌을 수 있다고 해요. 연구팀은 고대 지구의 바다에 소행성이 충돌하면서 발생했던 화학반응을 모의실험하여 생물학적 반응의 촉매가 되는 글리신과 알라닌 같은 아미노산이 만들어지는 것을 발견했어요. 생명체의 등장과 멸종 모두 소행성과 관련 있을 수 있다는 셈이지요.

--- p.84 「#충돌이 가져온 기회, 공룡과 소행성」 중에서

황금거위상은 2012년 당시 미 하원의원이었던 짐 쿠퍼가 제안하여 미국과학진흥회(AAAS)와 미 의회가 연구 당시에는 괄목할 만한 성과나 이득을 내지는 못하지만 시간이 흘러 결국에는 인류와 사회에 크게 기여한 연구를 대상으로 수여해 온 상이에요. 당시 의회에서 일부 연구과제들에 대한 지원비를 삭감하기로 하자 이에 대해 반발하며 시작은 엉뚱하거나 때로는 예산 낭비처럼 보일 수 있는 기초과학 연구들도 나중에는 생명을 살리거나 인류의 진보에 큰 영향을 주는 성과로 이어질 수 있다고 주장하며 시작되었지요.

--- p.153 「#세균을 막아내는 푸른 피, 투구게」 중에서

이와 같이 열수분출수공 주변의 심해 생태계 발견을 계기로 최초의 생명이 열수분출공에서 발생했을 가능성이 주목받게 되었습니다. 또한 열수분출공에 대한 연구가 진행되면서 자연스럽게 외계 생명이 존재할 가능성에 대한 연구도 활발해졌습니다.

앞서 이루어졌던 밀러의 실험대로만이라면 지구나 화성 정도까지만 생물이 살 수 있을 것으로 추측되었으나, 열수분출공과 같이 태양 빛이 들지 않고, 고온과 고압이며, 독성화학물질로 둘러싸인 조건에서도 생명체가 출현할 수 있다면 보다 많은 천체가 생명의 존재 가능성을 가질 수 있기 때문입니다.

--- p.206~207 「생명 #탄생의 비밀통로, 열수분출공」 중에서

식물들이 잘 자라고 우리가 많은 수확을 거두기 위해서는 적당한 환경 조건이 유지되어야 합니다. 그런데 지구온난화에 따른 기온 상승, 강우 양상의 변화, 대기 중 이산화탄소 농도의 증가 등으로 환경 조건에 큰 변화가 일어나면 전 지구적으로 식물의 생육에 영향을 미치게 됩니다. 결과적으로 그 식물을 에너지원으로 하여 살아가는 동물과 인류의 식량문제로 이어질 수 있다는 것이지요. 이러한 문제에 대비하기 위해서는 기후변화를 억제하기 위한 다양한 노력을 하는 것이 필요하고, 한편으로는 환경 조건의 변화에도 잘 살아남을 수 있는 작물을 개발하기 위한 연구도 필요합니다.

--- p.245~246 「#문명이 빚은 진화, 품종개량」 중에서

순록이 해안가로 이동하는 이유를 알아내기 위해 해안가와 내륙의 순록 배설물을 수집하여 배설물의 탄소와 질소, 황 등의 동위원소 비율을 분석했지요. 그 결과 순록들이 이전에는 섭취하지 않던 해초를 먹기 시작했다는 것을 알아냈습니다. 해당 지역의 기후 데이터와 비교해 본 결과 추위가 심해질수록 해안가로 더 자주 내려가 해초를 먹는다는 것도 확인했지요. 해초와 다시마를 바닷물에 씻어 먹는 순록들이 관찰되기도 했어요. 육지의 식물이나 지의류 등과는 달리 해초에는 염분이 높아서 해초를 많이 섭취하면 설사를 하는 등의 부작용이 있기 때문에 해초만 먹지는 못하지만, 먹이가 부족한 환경에 적응하기 위해 어쩔 수 없는 선택을 하게된 것이었어요.

--- p.264~265 「#기후변화 때문에 배탈 난 루돌프, 순록」 중에서

사실, 생명의 언어를 찾는 보물찾기는 절대 끝나지 않습니다. 아직도 우리는 자연과 우주, 그리고 우리 자신 안에 얼마나 많은 미지의 언어와 신호가 숨어 있는지 다 알지 못합니다. 과학은 매일 새로운 단서를 발견하고, 공학은 그 단서들을 현실의 기술로 구현하며, 우리는 모두 각자의 방식으로 이 거대한 보물찾기에 참여하고 있지요.

--- p.318 「에필로그: 끝나지 않은 보물찾기」 중에서

저 : 안주현

초파리를 모델생물로 신경계 발생을 연구한 생물학자이자, 과학을 재미있게 이해하는 방법을 항상 고민하는 과학교육학자이면서 생명의 언어로 소통하는 과학커뮤니케이터. 서울대학교에서 박사 학위를 받은 후, 서울과학고등학교 교사와 아주대학교 겸임교수, 성신여자대학교 초빙교수로 근무했고, 현재 중동고등학교 교사이다. 우수과학어린이 장관 표창을 받은 지 20여 년 만에 우수 과학교사 장관표창을 받은 특별한 이력이 있다. 우리 주변 생명체의 다양한 귀여움과 과학하는 즐거움을 함께 나누기 위해 치열하고 신나는 도전을 계속하고 있으며, 학술 연구와 대중 강연 등의 활동을 이어가는 중이다.

최근에는 유튜브 [안주현의 지식 세포들], [안될과학], 삼프로TV [언더스탠딩], [과학하고 앉아있네] 등의 채널에서 쾌활하게 과학을 전하고 있다. 지은 책으로 『안주현의 과학 언더스탠딩 1』, 『십 대를 위한 생명과학 콘서트(공저)』가 있으며, 고등학교 교과서 『통합과학1·2』, 『과학탐구실험1·2』, 『기후변화와 환경생태』를 집필했다. 옮긴 책으로 『편견 없는 유전자』, 『진화의 렌즈로 본 생명의 아름다움(공역)』, 『과학의 역사(공역)』 등이 있다.