DNA구조 밝혀낸 여성 과학자, 노벨상 수상 못하고 요절한 이유

김응빈의 생생바이오

클립아트코리아 제공

1953년 4월 25일, 저명 학술지 ‘네이처’에 생물학을 넘어 인류 삶을 가히 혁명적으로 바꾸어 놓은 한 쪽짜리 논문이 실렸다. 신비에 싸여 있던 생명의 본질, DNA의 구조가 밝혀진 것이다. 이 역사적인 논문의 저자인 왓슨(James Watson)과 크릭(Francis Crick)은 1962년 노벨 생리의학상을 받았다. 그런데 공동 수상자가 한 명 더 있다. 비록 그 유명한 1953년에 발표한 논문에는 이름을 올리지 못했지만, 윌킨스(Maurice Wilkins)도 DNA 구조 규명에 이바지한 공로를 인정받아 노벨상 공동 수상의 영광을 안았다. 하지만 이런 영예가 온전히 이들만의 노력으로 이루어진 것은 아니다. 우리는 적어도 한 명의 과학자를 더 기억해야 한다.

킹스칼리지런던에는 ‘프랭클린-윌킨스관’이라는 건물이 있다. DNA 구조 연구를 선도했던 두 과학자의 실험실이 있었던 곳이다. 그런데 왜 이 둘 가운데 한 명만 노벨상 수상자 명단에 이름을 올렸을까? 안타깝게도 프랭클린(Rosalind Franklin)은 1958년에 향년 37세로 요절하고 말았다. 난소암 때문이었다. 당시 X선 회절법 최고 전문가 가운데 한 사람이었던 그녀가, 수많은 실험 과정에서 X선에 과도하게 노출되어 암에 걸린 것으로 추측된다.

X선 회절법을 이용하면 해당 물질을 이루는 원자 사이의 공간을 측정할 수 있고, X선이 나오는 각도를 측정해서 분자 구조를 추측할 수 있다. 현대 생물학에서도 X선 회절법은 단백질을 비롯해 다양한 생체물질의 구조 규명에 널리 쓰이고 있다. 고인에게는 노벨상을 수여하지 않는다는 스웨덴 한림원의 원칙 때문에 노벨상을 받지 못한 프랭클린이 안타까울 따름이다.

2019년 유럽우주국은 야심 차게 발사하는 화성 탐사선에 ‘로절린드 프랭클린’이라는 이름을 붙였다. 이는 그녀의 연구 업적이 DNA 구조를 규명하는 데 얼마나 크게 기여했는지를 그대로 보여준다. 실제로 1952년 프랭클린이 찍은 DNA의 X선 회절 사진 51은 DNA 구조 규명에 몰두하고 있던 왓슨과 크릭에게 마지막 퍼즐 조각과 같았다. 그것이 자기들이 추론하고 있던 DNA 이중나선 구조에 부합되는 실험적 증거였기 때문이다. 따지고 보면 앞서 언급한 이중나선의 폭(2㎚)이나 한번 꼬인 나선의 길이(3.4㎚) 같은 정확한 수치는 논리적 추론만으로는 제시할 수 없는 자료이다.

왓슨이 1968년에 출간한 베스트셀러 <이중나선(The Double Helix)>에 이런 내용이 있다. “물론 로지(로절린드 애칭)가 자신의 데이터를 우리에게 직접 건네준 것은 아니었다. 킹스대학교(킹스칼리지런던)의 누구도 그 데이터가 이미 우리 손에 들어온 것을 눈치채지 못하고 있었다.” 사실을 말하자면, 프랭클린의 동료였던 윌킨스가 그녀의 허락 없이 이 사진을 왓슨과 크릭에게 보여주었다. 윌킨스와 프랭클린은 함께 일하면서도 사이가 좋지 않았다고 한다.

하늘나라에 있는 프랭클린에게 ‘프랭클린-윌킨스관’이라는 건물명은 그리 탐탁지 않을 것 같다. 이런 그녀의 마음을 화성 탐사선 ‘로절린드 프랭클린’이 달래주기를 바란다. DNA 구조 규명에 큰 발자취를 남긴 그녀가 21세기 초반 화성에 상징적인 또 다른 발자국을 남길 테니 말이다. 그런데 이런 바람에 찬물을 끼얹는 비보가 날아들었다. 러시아-우크라이나 전쟁으로 로절린드 프랭클린호 발사가 연기되었으며 빨라야 2024년 여름에나 발사할 수 있다는 소식이었다. 안타까움도 달래고 DNA 관련 개념을 쉽고 흥미롭게 전하고자 내 경험담 소개로 글을 마무리한다.

“DNA와 유전자는 같은 건가요?” 언젠가 대중 강연 중에 받은 질문이다. 나름 유머러스하게 답한답시고 “같기도 하고 아니기도 하지요”라고 운을 떼었는데, 말을 채 잇기도 전에 질문자가 정색하며 반문했다. “기면 기고 아니면 아닌 거지, 과학자가 무슨 말을 그렇게 모호하게 하나요?” 순간 당황한 나는 일단 진정을 부탁한 뒤, 서둘러 비유를 들어 다음과 같이 답변을 이어갔다.

“지금 입고 있는 옷이 모두 같은 천으로 만들어져 있다고 가정해 보죠. 그러면 그 천에 해당하는 게 바로 DNA입니다. 상의와 하의는 개별 염색체에 비유할 수 있어요. 그리고 우리가 입는 옷에는 깃과 주머니, 단추 따위처럼 특정 기능을 위한 것들이 있잖아요. 그런 게 바로 유전자에 해당합니다. 정리하자면, 염색체 특정 부위가 유전자이고 이들의 물질적 실체가 DNA인 거죠. 그러니까 이 셋은 같기도 하고 다르기도 하다고 볼 수 있는 거죠. 그리고 이를 모두 합친 것, 즉 현재 입고 있는 옷 전부가 유전체(게놈, genome)에 해당합니다.”