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. 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.)
니콜라 조제프 퀴뇨
니콜라 조제프 퀴뇨(Nicolas-Joseph Cugnot, 1725년 2월 26일 ~ 1804년 10월 2일)는 세계 최초의 자동차를 발명한 발명가다.
허시-체이스 실험
허쉬-체이스 실험(: Hershey–Chase experiment)은 1952년 앨프리드 허쉬와 마사 체이스가 박테리오파지를 이용하여 DNA가 유전물질임을 증명한 실험이다.
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.
윌리엄 로런스 브래그
그는 1953년 2월 제임스 D. 왓슨과 프랜시스 크릭에 의해 DNA의 구조가 발견될 당시 케임브리지의 케번디시 연구소 소장이었다.
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.
리프로그래밍
리프로그래밍을 처음으로 체외에서 성공시킨 사람은 존 거든 (John Gurdon)이다. 그는 1962년에 분화된 장상피세포 (intestinal epithelial cell)를 핵이 제거된 개구리의 난자 (oocytes)에 삽입하여 성숙한 체세포를 배아상태로 되돌릴 수 있음을 증명해냈다.
이러한 공로를 인정받아 그는 2012년에 일본의 과학자인 신야 야마나카와 함께 노벨 생리의학상을 수상하였다.
야마나카는 자신이 발견한 4개의 유전자를 이용하면 거든이 발견한 핵치환에 의한 리프로그래밍과 마찬가지로 성숙한 체세포로부터 유도만능줄기세포를 만들어 낼 수 있다는 것을 2006년에 입증하였으며, 매우 짧은 시간 만에 노벨상을 받는 영예를 안게되었다.
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.
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.
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.
이래즈머스 다윈
이래즈머스 다윈(, 1731년 12월 12일 ~ 1802년 4월 18일)은 영국의 의사, 자연철학자, 생리학자, 발명가, 시인이다. 박물학자 찰스 다윈과 생물학자 프랜시스 골턴의 할아버지이다.
생물학
19세기말 멘델은 멘델의 유전법칙을 정리하여 유전학의 기초를 쌓았다. 그의 이론은 한동안 외면되었으나 20세기에 독자적인 실험을 통해 재발견되어 생물학자들의 인정을 받게 되었다. 이후, 1940년대에서 1950년대에 이르는 동안 집단유전학의 발달은 진화이론을 실험실 수준에서 관찰하는 성과를 이루게 되었다. 1953년 DNA가 발견된 이후 현대 생물학은 급속도로 발전하게 되었다. 1990년대에 이르러 생물학은 인간의 게놈 지도를 작성하기 시작하였고 2003년 마침내 완성하였다.
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.
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.
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.
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.
바이오칩
바이오 칩의 초기 발전은 센서 기술에 바탕을 두어 이루어졌다. 초기의 기초가 된 센서는 1922년에 Hughes에 의해 개발된 유리전극이었다. 예를 들어 하나의 K 센서는 얇은 막에 발리노마이신을 포함시켜 만든다. (Schultz, 1996)
1953년에 왓슨과 크릭은 현재의 DNA 분자의 이중나선 구조를 발견한 것을 발표하였고, 현재까지 지속되는 유전학적인 연구의 기반을 마련하였다.(Nelson, 2000). 1977년에 길버트에 의해 시퀀싱 기술이 발달하게 되었으며 (Maxam, 1977) 생어에 의해 최초의 염기 서열 분석법을 개발되었다.(Sanger, 1977)
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.
아세틸콜린
아세틸콜린은 1915년 헨리 핼릿 데일이 심장 조직에서 처음 발견하였다. 1921년 오토 뢰비가 이것이 신경전달물질이라는 것을 확인하고 미주 신경에서 방출되는 신경전달물질이라 하여 "vaguss stuff" 라 명명하였다. 헨리 핼릿 데일과 오토 뢰비는 화학적 신경전달을 연구한 공로로 1936년 노벨 생리학·의학상을 수상하였다. 아세틸콜린은 최초로 확인된 신경전달물질이다.
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.
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.
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.
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.
히스톤
히스톤은 1884년, 알브레히트 코셀에 의해 발견되었다. "히스톤"이라는 단어는 19세기 후반부터 사용되었으며, 어원은 명확치 않으나 아마도 그리스어 "histanai" 나, "histos"에서 유래되었을 독일어 "Histon"의 형태로 최초로 사용되었다. 1990년대 초반까지, 히스톤은 핵 DNA를 응축하는 물질일 것이라고만 생각되었으나, 1990년 초반부터 히스톤이 DNA의 발현을 조절한다는 것이 발견되었다.
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.
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.
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.
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.
알프레드 G. 길먼
알프레드 굿맨 길먼(, 1941년 7월 1일 ~ 2015년 12월 23일)은 미국의 생화학자, 약리학자이다. 1994년에 세포막에 존재하는 G단백질을 발견한 공로로 마틴 로드벨과 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
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.
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.
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.
데니스 가보르
데니스 가보르(, , CBE, 1900년 6월 5일~1979년 2월 8일)는 홀로그래피의 발명으로 1971년에 노벨 물리학상을 받은 헝가리계 영국인 전기 공학자이자 발명가이다.
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.
프랜시스 크릭
프랜시스 크릭(, 1916년 6월 8일 ~ 2004년 7월 29일)은 영국의 생물학자이다. 1962년 노벨 생리학·의학상 수상자이다. 노샘프턴셔주에서 태어났다. 유니버시티 칼리지 런던(UCL)에서 물리학을 전공하고, 제2차 세계 대전 후부터는 생물학의 연구에 집중한다. 때마침 1951년 케임브리지 대학교의 캐번디시 연구소에 유학 중이던 미국의 젊은 생물학자 제임스 D. 왓슨과 교류하기 시작한다. 두 과학자는 서로의 중점 연구분야에 동의, 1953년 4월 25일 DNA의 이중 나선의 구조에 관한 논문을 과학잡지 《네이처》에 발표했다. 이 논문은 발표 당시 학계에서 별로 주목을 받지 않았으나, 생물학이 점차적으로 발전함에 따라 이 논문에서 제시된 DNA 구조의 중요성과 타당성이 인정되어 1962년 두 사람과 모리스 윌킨스는 노벨상을 수상한다.
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.
미토콘드리아 DNA
1960년대에 마짓 M. K. 나스(Margit M. K. Nass)와 실반 나스(Sylvan Nass)가 전자현미경을 이용하여 DNA 분해효소에 취약하고 실처럼 생긴 구조물을 미토콘드리아에서 발견하였다.
원자핵
영국의 물리학자 조지프 존 톰슨(1856~1940)은 1897년 새로운 원자모형을 발표했다. 음극선 실험을 통해 -전하를 띄고 있는 원자 안의 입자를 발견했다. 그 당시 까지만 해도 원자는 더 이상 쪼갤 수 없는 마지막 입자라고 생각 되었지만 톰슨의 발견으로 원자는 다른 물질로 쪼개질 수 있으며 전자가 존재 함을 밝혀냈다. 톰슨은 이를 근거로 양전하를 띠는 원자안에 전자가 박혀 있는 푸딩 모형을 주장했다. 음극선 실험을 통해 음극선은; 1.질량을 가진다, 2.음극선은 직진한다, 3.음극선은 -극 을 띤다라는 3가지 사실을 알았고 이 음극선이 전자라는 것을 밝혔다. 푸딩모형- +전하가 고르게 분포되어 있는 원자 속에 -전하를 띤 전하가 듬성 듬성 박힌 원자모형이다. 단점을 꼽자면, 러더퍼드의 알파 입자 산란실험에 대해서는 설명 불가하다는 점이다. 양성자의 발견한 사람은 골드슈타인으로, 골드슈타인은 진공방전관에 소량의 수소 기체를 넣고 높은 전압을 걸때 -극으로 이동하는 입자의 흐름을 발견하고 이를 양극선이라고 하였다. 러더퍼드는 양극선이 +전하의 흐름임을 발견하고 이를 양성자라고 이름 붙였다. 시간이 흘러 제임스 채드윅은 1932년 중성자를 발견하였다. 알파입자를 베릴륨 원자핵에 충돌시켰을때 전하를 띠지않는 입자의 방출을 관찰한 채드윅은 이를 중성자라고 이름 붙였고 이를 통해 헬륨 원자핵의 질량을 설명할 수 있게 되었다. 이전까지는 양성자만 발견되어 헬륨 원자핵의 질량을 설명할 수 없었다.
톰슨의 제자였던 어니스트 러더퍼드(1871~1937)는 알파입자 He2+산란 실험으로 원자핵을 발견했다. 알파 입자를 얇은 금박에 충돌시키면 대부분의 알파 입자를 통과하나 극히 일부의 알파 입자가 튕겨져 나오는 것을 발견하였다. 알파 입자 산란 실험을 통해 러더퍼드는 원자의 중심에 원자의 질량 대부분을 차지하는 +전하를 띠는 물질을 발견했고 이를 원자핵이라고 불렀다. 그리고 이를 근거로 원자핵 중심에 톰슨이 발견한 전자가 돌고 있는 행성 모형을 주장했다. 행성모형은 부피가 작고 밀도가 큰 +원자핵이 중심에 있고, 그 주위를 -전하를 띠는 전자가 돌고 있다는 개념이다. 즉, 원자핵의 질량을 최초로 밝혀낸 원자모형이라고 말할수 있다. 하지만 원자의 안정성과 수소원자의 선 스펙트럼에 대해 설명하기에 한계점이 있었다.
유스투스 폰 리비히
유스투스 폰 리비히(Justus von Liebig, 1803년 5월 12일 ~ 1873년 4월 18일)는 독일의 화학자이다. 어릴 때부터 화학에 매료된 리비히는 아버지가 운영하는 공장에서 가져온 화학 물질로 화약을 만들어 학교에서 폭발시키는 바람에 초등학교에서 퇴학당했다고 전해진다. 1820년 본 대학에 입학하였으나, 이듬해 카스터너 화학 교수를 따라 에를랑겐 대학으로 전학하였다가 퇴학당하였다. 박사학위는 에를랑겐 대학에서 받았다. 그러나 그를 아끼던 카스터너의 추천으로 파리 소르본 대학에서 강의를 들으며 조제프 루이 게이뤼삭의 지도를 받았다. 1824년 귀국하여 21세의 나이로 기센 대학 조교수가 되어 그곳에서 세계 최초의 본격적인 화학 분야의 학과를 만들고 실험 중심의 화학교육을 실천하여 후일 최고의 화학 교육자로 불리게 된다. 그곳에서 14년간에 걸쳐 유기 화학 연구에 전념하였다.
리비히의 가장 중요한 업적 중 하나는 유기 화합물의 탄소와 수소의 분석 방법을 개발한 것이다. 리비히가 활동하던 19세기는 간단하지만 중요한 유기화합물들을 분리하고 연구하던
시기였다. 예컨대 글루코오스는 1747년에 건포도에서 처음 분리되었고, 1838년에 듀마(Jean Dumas)가 '달다'라는 뜻의 glycos로부터 glucose라고 명명했지만, 구조가 밝혀진 것은 19세기 에밀 피셔(Emil Fischer, 1902년 노벨 화학상)에 의해서였다. 한편 아미노산의 일종인 아스파라진(asparagine)은 1806년에 아스파라거스에서 발견되었고, 글루코스와 마찬가지로 달다는 말에서 유래된 글라이신(glycine)은 1820년 경에 동물 단백질인 젤라틴에서 발견되었다. 핵산의 다섯 가지 염기 중 하나인 구아닌(guanine)은 1844년에 바다 새의 똥이 굳어진 것으로 천연비료로 중요하게 사용되던 구아노(guano)에서 분리되었다.
이러한 물질을 조사하는 첫 단계는 탄소, 수소, 질소 등의 무게 퍼센트를 알아내는 것이다. 지금도 고등학교 교과서에 나오는 탄소와 수소의 원소분석 방법은 리비히가 1830년대에 발전시킨 것이다. 시료를 연소하고 나오는 물은 오산화인(P2O5)과 같은 흡수제에 흡수시키고, 이산화탄소는 수산화포타슘(KOH) 같은 알칼리 용액에 흡수한 후 무게의 증가를 측정한다. 예컨대 근육의 원소 조성을 조사하려면 우선 근육 시료를 바짝 말려서 물의 양을 측정하고, 마른 시료를 가지고 리비히의 방법을 사용하면 될 것이다. 이 때 생성물로 얻어진 물과 이산화탄소는 무생물계에서 찾아 볼 수 있는 물이나 이산화탄소와 똑같다. 우리 몸의 탄수화물이나 단백질은 몸 밖의 물, 이산화탄소 등 무기물질로부터 만들어진 것이다.
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.
시카고 대학교
그 외에도 학계에는 DNA 구조의 발견한 학자이나 노벨 생리학·의학상 수상자인 제임스 D. 왓슨, 퓰리처상 수상 정치학자 세바스찬 드 그래지어, 정치학자 새뮤얼 헌팅턴, 필즈상 수상 수학자 폴 코언과 존 그리그스 톰프슨, 튜링상 수상 수학자 리처드 해밍, 사회학자 윌리엄 푸트 화이트, 심리학자 로렌스 콜버그, 캐나다의 환경운동가 데이비드 스즈키, 과학 저술가 마틴 가드너, 1978년 튜링상 수상 컴퓨터 과학자 로버트 플로이드, 생물학자 린 마굴리스 등이 있다. 천문학 분야에서는 퓰리처상을 수상한 칼 세이건, 천문학자 에드윈 허블 등이 있다.
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.
니콜라 르블랑
니콜라 르블랑(, 1742년 12월 6일 ~ 1806년 1월 16일)은 프랑스의 의사, 화학자이다. 파리의 의과 대학을 졸업하고 의사가 되었는데, 나중에 화학을 연구하였다. 1789년 소금에서 탄산나트륨을 만들어 내는 르블랑 공정을 발명하였다. 이것은 근대 화학의 발전에 큰 역할을 하였다.
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.
분자
역사와 어원
생물학의 역사
1943년에 오즈월드 에이버리는 염색체 속의 유전물질이 단백질이 아니고 DNA임을 보여주었다. 이 문제는 1952년 허시와 체이스의 실험에 의해 결정적으로 해결되었는데, 이는 물리학자에서 생물학자로 전향한 막스 델브뤽이 중심이 된 이른바 파지 그룹의 많은 공헌들 중의 하나이다. 1953년에 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭은 모리스 윌킨스와 로잘린드 프랭클린의 연구 성과를 바탕으로 DNA 구조가 이중 나선 구조임을 제안했다. "핵산의 분자 구조(Molecular structure of Nucleic Acids)"라는 유명한 논문에서 왓슨과 크릭은 "우리는 상보적인 염기쌍이 유전물질에 대한 가능한 복제 메커니즘을 암시하고 있다는 것을 알 수 있었다."고 말했다. 1958년 메셀슨과 스탈의 실험에 의해 DNA의 반보존적 복제가 확인된 후에 대부분의 생물학자들은 핵산의 염기 서열이 어떻게든 단백질의 아미노산 서열을 결정한다고 봤다. 물리학자인 조지 가모프는 유전 암호가 DNA와 단백질을 연결시킨다고 제안했다. 1953년에서 1961년 사이에 DNA와 단백질에 대해 알려진 생물학적 서열이 거의 없었지만 다수의 제안된 암호 체계와 RNA의 중계 역할에 대한 지식의 확대로 더욱 복잡한 상황이 되었다. 유전 암호를 실제로 해독하기 위해서 1961년에서 1966년 사이에 생화학 및 세균 유전학에서 일련의 실험들이 수행되었는데, 가장 중요한 연구는 니런버그와 코라나의 연구였다.
동물 실험
동물 실험에 대한 최초의 기록은 기원전 4세기 그리스 문헌에서 발견된다. 아리스토텔레스(384-322BCE)와 에라시스트라투스(304-258BCE)는 최초의 동물 실험가들이다. 2세기 로마의 외과의사였던 갈렌은 돼지와 염소를 해부했는데 그때에 생체실험의 아버지로 알려져 있다. 12세기 (스페인의 남쪽 지방을 차지했던 무어족)아랍인 외과의사 아벤조아르 또한 동물을 해부했는데, 사람들을 치료하기 전에 치료법을 시험하는 수단으로서 동물 실험을 최초로 도입했다.
리보자임
1981년 리보자임의 발견 이전에, 화학반응을 촉매하는 것으로 정의된 효소는 유일한 생체학적 촉매였다. 즉, 단백질이 모두 효소는 아니지만 존재하는 효소는 모두 단백질이라는 것이 정설이었다. 그 이전인 1967년에, 칼 우즈 프랜시스 크릭, 그리고 레슬리 우겔은 RNA가 복잡한 이차구조를 형성할 수 있다는 발견에 기원하여 RNA가 효소로서 기능할 수 있음을 처음으로 제안하였지만 실제적으로 이러한 RNA 분자가 발견된 것은 1980년대에 이르러서였다.
첫 번째 리보자임은 1980년대 토마스 체크에 의해 발견되었다. 이들은 섬모를 갖는 원생동물의 일종인 테트라히메나의 rRNA 연구과정에서, 테트라히메나의 rRNA 유전자 안에서의 인트론의 삭제에 대해 연구하고 있었다. RNA에서 필요없는 부분은 잘리고 필요한 부분만을 남기는 자가이어맞추기(self-splicing) 반응에 대한 효소를 정제하려는 시도 중에, 그는 다른 어떤 추가된 세포 추출이 없이도 인트론이 이어붙여질 수 있음을 발견했다. 체크와 그의 동료들은 이어맞추기반응과 관련된 어떤 단백질도 찾을 수가 없었다. 많은 연구 후에, 체크는 rRNA가 되기 전 물질인 rRNA전구체에서 단백질 촉매의 도움 없이 인트론(비암호화서열)이 절단되고 나머지 엑손의 양단이 결합되는 것을 발견하였다. 즉 RNA는 단백질 촉매의 도움 없이 스스로를 분해하고 이어맞춘 자가이어맞추기를 한 것이다. 이러한 자가이어맞추기를 하는 RNA를 자가이어맞춤 RNA 인트론이라 하였다. RNA가 스스로를 변형시킨다는 발견은 이전에 촉매는 단백질 뿐이라는 정설을 뒤집는 새로운 발견이었다. 뿐만 아니라 rRNA에서 절단되어 나온 인트론은 후에 변형되어 ‘L-19IVS‘라 불리는 RNA 분자로서 이것은 자기자신이 아닌 다른 RNA 분자, DNA 분자, 그리도 다른 생체분자에서의 반응을 촉매하는 것으로 밝혀졌다. 즉, 자기자신의 반응을 촉매하는 RNA 분자와 자신 외의 다른 물질의 반응을 촉매하는 RNA 분자가 모두 발견되었다.
마사 체이스
마사 코레즈 체이스(, 1927년 - 2003년 8월 8일)은 미국의 여성 유전학자이다. 1952년 DNA가 유전물질임을 증명하는 실험에 참여하였다. 마사 C. 엡스타인으로도 알려져 있다.
필트다운인
필트다운 인(Piltdown 人)은 원시 인류의 화석이라 날조되었던 조각난 뼈들의 모음이다. 찰스 도슨은 1912년 잉글랜드 이스트서식스주의 필트다운()에서 현생 인류 이전의 인류 화석을 발견했다고 보고했다. 대영박물관의 지질학 담당이었던 아서 스미스 우즈워드가 이를 인정하여 학계에 보고하였고 "Eoanthropus dawsoni" ("도슨이 발견한 최초의 인간")이란 학명을 부여받았다. 1953년 이 뼈들이 사실은 현생 인류의 머리뼈와 오랑우탄의 아래턱뼈, 그리고 침팬지의 송곳니로, 누군가가 이것을 짜맞추어 위조한 것이 밝혀졌다.
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.
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.
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.
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.
제임스 D. 왓슨
왓슨은 파지 그룹을 매개로 하여 과학자로써 일하였는데, 본래 파지 그룹의 멤버들은 자신들이 유전자의 실체적 본질의 발견으로 나아가고 있다고 생각했다. 1949년 왓슨은 펠릭스 하우로위즈와 같이 당시의 전통적 관점인 유전자가 단백질이고 스스로 복제할 수 있다는 내용을 담고 있는 강의를 받았다. 염색체의 다른 중요한 분자 요소인 DNA는 “멍청한 테트라뉴클레오티드”(stupid tetranucleotide)라고 받아들여졌었다. 그러나 이런 이른 시기에도 파지 그룹의 영향을 받고 있는 왓슨은 DNA가 유전 물질이라고 제안한 에이버리-맥클라우드-맥카트 실험을 알고 있었다. 왓슨의 연구 프로젝트는 엑스레이를 이용해 박테리아 바이러스를 불활성화 시키는 내용을 담고 있었다. 1950년 그는 22세의 나이로 인디애나 대학에서 그의 동물학 박사 학위를 받았다.
DNA
데옥시리보 핵산(-核酸, , DNA, 디옥시리보핵산)는 핵산의 일종이며, 주로 세포의 핵 안에서 생물의 유전 정보를 저장하는 물질이다. DNA의 주 기능은 장기간에 걸친 정보저장이다. 결합되어 있는 핵염기에 의해 구분되는 네 종류의 뉴클레오타이드가 중합되어 이중 나선 구조를 이룬다.
DNA 클로닝
분자생물학자들은 특정 유전자를 연구하는 과정에서 여러 가지 문제점에 직면하게 된다. 그 문제점을 보면 자연적으로 발견된 DNA 분자들은 매우 길고, 많은 유전자들을 가지고 있다. 또한 염색체에서 유전자는 염색체 DNA의 일부분만을 차지하고 있으며, 그 나머지는 비암호화 염기서열이다. 예를 들면, 인간 유전자 한 개는 하나의 염색체에서 단지 1/1000000만을 차지하고 있을 뿐만 아니라, 유전자와 그 주변 비암호화 DNA 염기서열 간의 구별 또한 어렵다. 따라서 과학자들은 특정 유전자를 분리해서 연구하기 위하여 동일한 DNA를 대량으로 만들 수 있는 방법을 개발하였는데 그것이 DNA 클로닝(DNA cloning)이다.
DNA를 클로닝하기 위한 방법들은 공통된 특징을 가지고 있는데, 그중 하나의 공통된 특징은 박테리아를 이용하는 것이다. 유전자나 DNA 절편을 클로닝하기 위해서, 먼저 플라스미드를 박테리아에서 분리한 후 외부의 DNA를 플라스미드에 집어넣는다. 그 결과 플라스미드는 이제 재조합 DNA가 된다. 재조합 플라스미드를 다시 박테리아 세포에 넣어주면 재조합 박테리아가 된다. 그러면 세포분열을 통해서 유전적으로 동일한 클론(유전적 복제품)을 복제하게 되고, 유전자를 대량으로 복제할 수 있게 되는데, 이것을 유전자 클로닝(gene cloning)이라고 한다.
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.
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.
유전 부호
어떻게 단백질이 부호화되는지 이해하려는 노력은 DNA 구조가 1953년에 발견된 이후로 시작되었다.
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.
오카자키 레이지
오카자키 레이지(, 1930년 10월 8일 ~ 1975년 8월 1일)은 DNA 복제에 관해 연구하였으며, 특히 그의 아내 오카자키 츠네코와 함께 오카자키 절편의 역할을 설명한 일본 분자생물학의 선구자였다.
나카니시 시게타다
누마 쇼사쿠와 함께 멀티 호르몬 전구체의 구조, 유전자, 진화에 관한 연구를 발표한 것으로 유명하며 ‘기억의 근원’으로 알려진 단백질의 NMDA형 글루탐산 수용체의 구조를 세계 최초로 규명했다.
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.
원자
1897년 영국의 과학자 조지프 존 톰슨은 양극에서 음극으로 음극선을 쏘면서 진행경로에 장애물을 놓거나 전기장과 자기장을 걸어주는 음극선 실험을 수행하였다. 이 실험결과로부터 음극선은 질량이 있고 직진을 하며 전기적으로 (-)전하를 가지는 입자임을 알아냈고, 이를 전자라 명하였다. 이 실험을 바탕으로 1907년에 톰슨은 양전하를 가지는 물체에 음전하를 가지는 전자가 빵 속의 건포도처럼 박혀있는 원자모형을 제시한다.
전자의 발견은 돌턴의 원자 모형에서 전기적으로 양성을 띤 부분과 전기적으로 음성을 띤 부분을 구별했다는 점에서 의의가 있다.
미토콘드리아 DNA
사람 미토콘드리아 DNA는 가장 작은 염색체로 간주하며, 37개 유전자와 약 16,600개 염기쌍이 있다. 사람 미토콘드리아 DNA는 사람 유전체 가운데 처음으로 서열을 밝혔다. 사람을 포함한 대부분 종에서 미토콘드리아 DNA는 오직 모계로만 유전된다.
외젠 뒤부아
찰스 다윈의 진화론에 감명받은 그는 인류의진화론에 대한 고생물학적 연구를 시도했고, 대학 교수직을 거절하고 네덜란드령 동인도에 군의관으로 건너가 자바 섬과 수마트라 섬에서 호모 에렉투스의 첫 화석인 자바 원인을 발견하였다.
분자생물학
1953년 제임스 왓슨과 크릭이, 사실은 로잘린드 프랭클린이 먼저 발견했지만 발표하지 못하고 방사능 실험들 때문에 먼저 생을 마감했다, 그 결과를 훔쳐 DNA의 이중 나선을 발견한 시점에서 분자생물학이 탄생했다고 볼 수 있으며. 이후 분자생물학은 생화학과 유전학의 영역을 흡수해가며 급격하게 성장해왔다. 현대 생물학은 기본적으로 분자생물학을 배경으로 하고 있다. 세포 내 또는 세포 간에 이루어지는 여러 가지 형태의 상호 작용들을 해석하는 과정을 기본으로 한다. 현재는 인간유전체분석사업(human genome project)이 끝나고, 이 정보를 기반으로 해 다양한 접근 방법이 시도되고 있다.
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.
유전학
유전학(遺傳學, )은 생물의 유전과 유전자 다양성 등을 연구하는 생물학의 한 분야이다. 선사 시대부터 인간은 생물의 특징이 부모로부터 자식에게 유전되는 것을 이용한 품종 개량을 해왔다. 그러나 최초로 과학적인 방법으로 유전을 연구한 것은 그레고어 멘델이 유전 법칙을 발견한 19세기 중반부터이다. 그는 오늘날 유전자라 부르는 물질을 유전 대립쌍이라 불렀다.
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.
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.
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.
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.
케네스 베인브리지
케네스 톰킨스 베인브리지(Kenneth Tompkins Bainbridge, 1904년 7월 27일 ~ 1996년 7월 14일)는 사이클로트론을 연구한 하버드 대학교의 미국인 물리학자로서 세계 최초의 핵실험인 트리니티 실험을 주도했던 것으로 유명하다.
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.
생화학의 역사
1897년에 에두아르트 부흐너는 살아있는 효소 세포가 없더라도 당을 발효시키는 효모 추출물의 능력에 대해 연구하기 시작했다. 베를린 훔볼트 대학교에서 행해진 일련의 실험에서 부흐너는 혼합물에 살아있는 효모 세포가 없을 때에도 당이 발효된다는 것을 발견했다. 부흐너는 설탕을 발효시키는 효소를 "치메이스(zymase)"라고 이름지었다. 부흐너는 "생화학 연구와 무세포 발효의 발견"에 대한 공로로 1907년에 노벨 화학상을 수상했다. 부흐너의 예를 따라 효소는 일반적으로 그 효소가 수행하는 반응에 따라 명명된다. 보통 접미사 "-ase"는 기질의 이름 뒤에 붙이거나(예: 락테이스는 락토스(젖당)분해효소이다), 반응의 유형(예: DNA 중합효소는 DNA 중합체를 형성한다)에 따른다.
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.
요하네스 빌헬름 옌센
수의(獸醫)의 아들로 윌란 반도에서 출생, 약학을 공부했으나 이를 포기하고 작가를 지망했다. 오랫동안 미국, 에스파냐, 파리 등지 에서 통신 기자로 일했으며 후에 세계일주 여행길에 일본에 기착하여 1906년 신화 《후지산(富士山)》을 발표했으며 다양한 그의 작가활동 중에서 한 가지를 들어 본다면 노벨 문학상(1944)의 대상이 되었던 (1909-21)이다. 이 작품은 6부로 구성되었는데 빙하기 이전의 시대부터 빙하 시대와 이민, 그리고 바이킹 시대를 거쳐 콜럼버스가 아메리카를 발견하기까지의 인류 진화과정을 그린 문화적·역사적·시적 소설이자 인류의 진화를 과학적으로 기술한 다윈의 진화론에 대한 그의 독자적인 해석을 내린 작품이다. 그 결과 구약성서, 스칸디나비아 신화, 아이슬란드의 사가 등을 이용하여 지질학·인류학·고고학·민족학의 지식을 바탕으로 서술하여 소년시절의 회상이나 그가 얻은 많은 여행에서의 인상도 집어넣고 있다.
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.
생화학의 역사
중합효소 연쇄 반응(PCR)은 현대 생화학에 혁명을 일으킨 중요한 유전자 증폭 기술이다. 중합효소 연쇄 반응은 1983년 캐리 멀리스에 의해 개발되었다. 중합효소 연쇄 반응에는 3단계가 있는데 1) DNA 변성, 2) 프라이머의 결합, 3) DNA 합성이다. 이 과정의 간단한 예를 보여주는 단계는 이 문단의 오른쪽 아래에 있는 그림에서 볼 수 있다. 이 기술은 단일 유전자의 복제물을 수 백 또는 수 백만 부로 증폭시킬 수 있게 해주며, 세균과 유전자 발현을 연구하기를 원하는 생화학자를 위한 실험 계획안의 초석이 되었다. 중합효소 연쇄 반응은 유전자 발현 연구에 사용될 뿐만 아니라 림프종, 일부 유형의 백혈병 및 때때로 의사들을 곤혹스럽게 만드는 악성 질환을 진단하는데 이용될 수 있다. 중합효소 연쇄 반응 기술의 발전이 없었더라면 세균 연구 및 단백질 발현 연구에서의 수 많은 발전의 성과를 낼 수 없었을 것이다. 중합효소 연쇄 반응의 이론과 과정의 발전은 중요하지만 유전자 증폭기(thermal cycler)의 발명도 중요한데 이는 중합효소 연쇄 반응 과정이 유전자 증폭기 없이는 불가능하기 때문이다. 이것은 생화학과 같은 과학에서 근면한 연구 활동으로 인한 이론적인 개념의 발전과 더불어 기술의 발전도 역시 중요하다는 것을 의미한다.
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.
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.
토마스 린달
An N-glycosidase from Escherichia coli that releases free uracil from DNA containing deaminated cytosine residues.
1974년 E.coli에서 Deamination으로 잘못 생긴 Uracil을 잘라냄으로써 DNA 수선의 첫 번째 단계를 수행한다고 밝혀냈다.
1982년 토마스 린달은 다양한 DNA 복구 효소를 정리하여 발표하였다.
1993년 토마스 린달의 큰 업적 중 하나는 DNA가 불안정한 분자라는 것을 밝혀내어 그 당시 DNA가 안정하며 유전정보를 담는 단단한 그릇이라는 생각을 바꾸었다. DNA는 가수분해성 공격, 산화, 그리고 메틸화 같은 다양한 이유로 손상이 생기고 이로 인해 노화나 다른 질환이 생긴다는 것을 알아내었다.
2004년 토마스 린달이 2015년 노벨 화학상으로 수상된 이유로 DNA 복구 기작 중 하나인 염기 절단 복구 (Base Excision Repair: BER)의 기작을 밝혀낸 논문이다.
DNA 복구 기작에 대한 연구가 2015년 노벨 화학상으로 선정되었는데 그 이유는 기작을 알면 암의 치료법을 알 수 있고, 암을 불치병이 아니라 당뇨 같이 치료 받으면서 살 수 있는 만성질병 수준의 위험도로 낮출 수 있는 중요한 연구 과제로 떠오르기 때문이다.
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.
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.
텔로미어
1970년대 초, 러시아 이론가 알렉세이 올로브니코프(Alexei Olovnikov)가 그 자신의 끝 부분을 완전하게 복제해내지 못하는 염색체들을 발견했다. 이 발견과 헤이플릭(Hayflick)의 개념에 기초하여 DNA의 일부는 세포의 수명이 끝날 때 까지 DNA 복제 시 계속 소실될 것이라 가설을 세웠다. 그러나, 그의 예상은 세포 노화와 불멸화에 대해 연구하는 일부 연구자에게만 알려졌다.
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.
삼중나선
제임스 D. 왓슨과 프랜시스 크릭등은 처음엔 DNA가 삼중나선이라고 생각했다. 이후 훅스틴 염기쌍에 의해 DNA삼중나선도 존재함이 밝혀졌다.
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.
마이클 그룬스타인
마이클 그룬스타인은 스탠퍼드 대학교에서 박사 후 연구원으로 연구 활동을 하면서, 재조합 DNA의 세포군체 혼성화 검사 기술을 발명했다. 1975년 UCLA에 돌아온 그룬스타인은 효모에 있는 히스톤의 유전학적 분석을 개척하고, 처음으로 히스톤이 세포의 유전자 활동을 조절한다는 것을 보여줬다. 그의 연구는 진핵생물 히스톤 코드에 영감을 주었고, 후성유전학의 현대적 연구에 밑바탕이 되었다.
콜드스프링하버 연구소
1994년, CSHL 과학자인 브루스 스틸멘이 연구소의 책임자가 되었고, 왓슨이 대표가 되었다. 스틸멘은 DNA 복제를 발견한 사람으로 1979년부터 연구소에서 일 하였고, 1993년 로열소셜치 펠로우로 선정되었고, 2000년 미국 내셔널아카데미오브카이언스 맴버가 되었다.
생물학의 역사
1900년에 소위 멘델의 재발견이라 불리는 사건이 있었다. 휘호 더 프리스, 카를 코렌스, 에리히 폰 체르마크는 독자적으로 멘델의 유전법칙(실제 멘델의 연구에서는 존재하지 않음)을 밝혀냈다. 얼마 후, 세포생물학자들은 염색체가 유전물질임을 제안했다. 1910년과 1915년 사이에 토머스 헌트 모건과 그의 초파리 실험실의 연구원들은 유전현상의 염색체설에 대한 논쟁적인 두 가지 생각을 다듬어 나갔다. 그들은 유전자 연관 현상을 정량화하고, 유전자가 끈에 꿰인 구슬처럼 염색체에 존재한다고 가정했다. 그들은 연관을 설명하기 위해 교차를 가설로 세우고 널리 사용되는 모델 생물이 된 초파리("Drosophila melanogaster")의 유전자 지도를 만들었다.
토머스 제퍼슨
첫 유전자 검사에서 임상 병리학자인 유진 포스터 박사는 톰 우드슨의 셋째 아들의 후손으로 현재 오하이오주 데이턴에 살고 있는 토머스 우드슨 목사의 유전자를 감식한 결과 제퍼슨 가문에서 발견되는 특이한 Y염색체가 발견되지 않았다고 발표하였다. 포스터 교수는 이전에 샐리 헤밍스의 막내아들 이스턴 헤밍스의 후손에 대한 DNA 조사에서 혈연 관계가 입증되지 않았다고 발표, 샐리 헤밍스의 자식 중 한 명 또는 전부가 제퍼슨의 후손이라던 토머스 제퍼슨 기념재단과 우드슨 후손들의 주장을 반박했다. 그러나 1998년 제퍼슨의 남동생 랜돌프 제퍼슨의 직계후손 5명과 샐리 헤밍스의 막내아들 이스턴 헤밍스(Eston Hemings)의 자손 1명을 대상으로 이들로부터 얻은 Y 염색체의 유전정보를 비교하였다. 유전자 검사 결과, 이스턴 헤밍스는 사후 제퍼슨의 아들로 판명되었다., 2007년 11월 학술잡지 《네이처》에 발표되었다. 1998년 매디슨 헤밍스의 후손들은 제퍼슨가의 남성들과 DNA 유전자 검사를 한 결과 제퍼슨 가의 유전자를 가진 것으로 판명되어, 제퍼슨 가의 자손으로 인정되었다. 샐리 헤밍스의 자손들 중 일부는 제퍼슨 가의 후손으로 인정되고 있다.
프레더릭 생어
생어가 최초로 해석한 단백질이 51개의 아미노산으로 이루어진 인슐린이다. 그 이후 1960-1970년대에 DNA의 염기 해석법을 개발하여 1980년 두 번째 노벨 화학상을 받았다. 동시에, 최초의 유전체인 한 바이러스와 소의 미토콘드리아의 전체 염기를 밝혀냄으로써 유전체학을 창시하였다. 미국의 로저 스타던()을 통해 세계 최초의 서열정보분석프로그램 스타던 패키지()를 만들도록 해, 실질적으로 생물정보학을 창시한 사람이기도 하다. 이때, 미국의 마거릿 오클리 데이호프()가 이론적인 서열분석을 수행하고 데이터베이스를 만들었지만, 실제는 영국 케임브리지의 MRC 센터의 그룹이 이미 이러한 데이터베이스를 구축하고 서열분석 또한 병행하고 있었다.
사진 51
와 같은 과학사 연구자들은 프랭클린이 사진 51을 이용하여 DNA의 분자 모형을 연구한 최초의 과학자라고 여긴다. 당시 플랭클린은 모리스 윌킨스가 별도로 고용한 연구원이었다. 크릭과 왓슨이 윌킨스로부터 사진 51을 건네 받으면서 플랭클린의 연구에 관한 언급을 듣지는 못했지만, 분자 모형의 수립에 프랭클린의 지식이 어디까지 이용되었는 지는 뜨거운 논쟁거리 가운데 하나이다. 왓슨은 후일 《이중 나선》 의 증보판을 출간하면서 프랭크린의 공로를 다음과 같이 언급하였다. "내가 프랭클린에 대해 과학자로서 (또한 이 책의 초판에 쓴 바와 같이) 개인적으로 강렬한 인상을 받은 이후, 나는 그녀의 업적을 여기에서 밝히기를 희망해왔다."
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.
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.
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.
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.
아우구스트 케쿨레
또한 그는 벤젠 분자의 구조를 (고대 문화에서 오우로보로스라 알려진) 자기 자신의 꼬리를 물고 있는 뱀의 꿈을 통해 발견했다고 한다. 이 발견 역시 최초의 발견이라고 보기에는 미심쩍은데, 독일의 화학자 요한 요제프 로슈미트(1821-1895)가 벤젠의 고리 구조를 비록 옳다는 것을 밝히지는 못했지만 1862년 먼저 주장했다는 사실이 알려져있기 때문이다.