언제 베이트슨은 멘델의 유전법칙을 재발견 하였나요?
멘델의 유전법칙
1905년 윌리엄 베이트슨은 멘델의 유전법칙을 재발견하면서 "유전자", "대립형질"과 같은 용어를 정립하였다. 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.
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.
생태유전학
20세기 초 영국의 생물학자 에드먼드 브리스코 포드는 생물 집단에서 나타나는 발현형질의 빈도를 연구하기 시작하였다. 포드는 옥스퍼드 대학교에서 줄리언 헉슬리로부터 생물학을 배웠고 1924년 생물 집단에서의 발현형질 빈도를 연구하기 시작하였다. 포드는 1964년 《생태유전학》을 출간하여 자신의 학문에 이름을 붙였다. 포드 이외의 생태유전학 학자로는 초파리의 유전자 연구로 유명한 테오도시우스 도브잔스키가 있다.
멘델의 유전법칙
멘델의 유전 법칙은 다음과 같다.
순종의 대립 형질끼리 교배시켰을 때 잡종 제 1대(F1)에서 우성 형질만 발현한다.
원래 '우열의 법칙'으로 불렸으나, '우열의 법칙'이라고 하기에는 어긋나는 예가 많아 '우열의 원리'로 정정되었다.
우성만이 발현된 잡종 제1대(F1)를 자화 수분하여 얻은 잡종 제 2대(F2)에서 의 확률로 열성이 분리된다.
멘델의 선택한 7가지 대립형질 중 두 쌍 이상의 대립 형질이 유전되는 경우, 각각의 형질은 서로에게 영향을 미치지 않고 독립적으로 발현한다.(오른쪽 그림 참조)
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.
혼합 유전
혼합 유전 가설은 멘델의 유전법칙이 발견되고 유전학이 성립된 후 폐기되었다.
고전유전학
멘델의 유전법칙이 알려진지 얼마되지 않아 곧바로 독립의 법칙이 들어맞지 않는 많은 사례가 보고되었다. 멘델의 유전법칙은 사람의 혈액형과 같은 것에는 비교적 잘 들어맞았으나 동물의 털색과 같은 것은 그렇지 않았다. 이는 여러 종류의 유전자가 서로 연관되어 동물의 털색을 결정하기 때문이다. 개의 경우 다섯 종류의 유전자가 관여하는데, 이에 따라 개의 털색은 검은색, 노란색, 고동색 등을 지니게 되고 얼룩이 지거나 등에만 검은색이 나타나기도 한다. 이렇게 하나의 유전형질에 여러 유전자가 관여하는 현상을 유전자 연관이라 하는데, 이는 돌연변이에 의해 하나의 유전자 자리에 여러 대립형질이 놓이는 양적 형질 위치때문이다. 유전자 연관을 보이는 유전자들 사이에는 하나의 유전자가 다른 유전자들 보다 우선적으로 형질 결정에 작용할 수 있는데, 이를 상위성이라 한다.
유전학
현대 유전학에서는 실험을 위해 다양한 유전자 조작 기술을 개발하였다. DNA와 RNA는 실험실에서 인위적으로 합성될 수 있다. 최초의 인위적인 유전자 합성은 마샬 니렌버그와 하인리히 마타헤이가 1961년 코돈과 아미노산의 관계를 규명하기 위해 실시하였다. 이들은 인위적인 코돈배열인 우라실연속체(U-U-U-U-……)와 같은 인위적인 유전자를 리보솜에 집어 넣어 그 결과를 확인함으로써 코돈과 아미노산의 관계를 증명하였다.
버트런드 러셀
이후 1944년 귀국하여 모교 케임브리지 대학교에서 선임연구원(Fellow)으로서 강의를 하였다. 1945년 원자폭탄이 발명되자, 그는 수소 폭탄의 발명을 예언하고 핵무기 반대 운동과 함께 세계 평화 운동을 벌였다. 《(A History of Western Philosophy)》, 기독교 비평서 《나는 왜 기독교인이 아닌가》를 비롯해 많은 저서를 남겼다. 1950년에 노벨 문학상을 받았다.
빌헬름 에두아르트 베버
수리 전자기론의 개척자이며, 1846년 '베버의 법칙'을 발견하여 전기 역학적 현상의 기초를 세웠다. 전류계·지자기·감응기 등을 고안하고 전기의 여러 양의 절대 단위계를 도입하였다. SI 단위 중 자속을 나타내는 웨버(symbol: Wb)는 이의 이름을 딴 것이다.
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.
뮤 입자
뮤 입자는 1936년 칼 데이비드 앤더슨과 세스 네더마이어가 우주선을 연구하던 중 발견하였다. 앤더슨은 자기장내에서 전자와 같이 알려진 입자들과는 다르게 휘는 입자를 발견했다. 이 입자는 음전하를 띄었고, 자기장에 같은 속도로 입사된 전자보다는 적게 휘었고 양성자보다는 많이 휘었다. 휘는 방향과 정도를 보아 이 입자는 전자와 같은 전하를 띄고 있으며, 전자보다 무겁지만 양성자보다는 가볍다고 추측되었다. 그래서 앤더슨은 이 입자에 그리스어로 "mid-"의 의미를 갖는 접두사인 "meso-" 를 붙여서 "mesotron" 이라는 이름을 붙였다. 뮤 입자는 1997년 J. C. Street과 E. C. Stevenson의 안개상자 실험으로 존재가 입증되었다.
생물학의 역사
20세기 초 멘델 유전 법칙의 재발견은 토머스 헌트 모건과 그의 제자들에 의해 유전학의 급속한 발전을 가져왔고, 1930년대에 신다윈주의자들은 집단 유전학과 자연선택설을 결합시켜 현대 종합설을 탄생시켰다. 새로운 분야는 특히 왓슨과 크릭이 DNA 구조를 제안한 후에 급속도로 발전했다. 분자생물학의 중심 원리의 확립과 유전 암호가 해독됨에 따라 생물학은 크게 개체생물학(개체와 개체군을 다루는 분야)과 세포 및 분자생물학으로 나뉘어졌다. 20세기 후반에 유전체학 및 단백체학(프로테오믹스)과 같은 새로운 학문 분야는 분자적인 기술을 이용하는 개체생물학자나 집단 유전학 뿐만 아니라 유전자와 환경 사이의 상호작용을 연구하는 세포생물학자나 분자생물학자처럼 개체생물학과 세포 및 분자생물학의 구분을 모호하게 만들고 있다.
진화
1890년대에 이르러 휘호 더프리스와 다른 초창기 유전학자들이 재발견한 멘델의 유전법칙은 당시에는 널리 알려지지 않은 이론이었으며 찰스 다윈과 월리스 역시 이 이론에 대해 접하지 못한 상태였다. 멘델의 유전법칙이 찰스 다윈의 진화 이론에 접목되어 "다양한 개체차를 일으키는 유전형질이 자연선택에 의해 선별되고 그 가운데 적응에 성공한 유전형질만이 자손에게 전달되어 진화가 이루어진다"는 진화 이론의 기본적 토대가 확립되었다. 이렇게 하여 정립된 진화 이론은 진화에 대한 다른 이론들을 제치고 가장 강력한 진화 이론으로 받아들여지게 되었다.
멘델의 유전법칙
멘델의 유전법칙()은 그레고어 멘델이 완두콩을 이용한 7년의 실험을 정리하여 1865년에서 1866년 사이에 발표한 유전학의 법칙이다. 멘델의 유전법칙은 발표 초기 그리 큰 관심을 받지 않았으나 20세기 초 재발견된 후 큰 영향력을 발휘하였다. 1915년 토머스 헌트 모건이 보페리-서튼 유전자 이론과 함께 멘델의 유전법칙을 유전학의 기본적인 법칙으로 제시하였고, 이로써 고전 유전학이 완성되었다.
니콜라이 바빌로프
바빌로프는 세계 각지의 재배식물 및 근연 야생종을 수집, 연구하여 “하나의 종에서 관찰된 특성은 다른 종에서도 비슷한 특성을 보이며 유전적으로 더 가까운 속 일수록 그 유전적 변이의 유사도가 크다”라는 “유전변이의 상동계열의 법칙(1920)”을 발표하였다.
제임스 D. 왓슨
무엇보다도 HGP 연구 성과에 탄력을 준 일은 1998년 미국의 민간 생명공학회사인 셀레라 지노믹스 사가 인간 유전체 연구에 뛰어들면서 HGP와 경쟁구도를 형성하게 된 것이다. 이에 유전자 해독 작업은 급류를 타기 시작하여 2005년까지 끝내기로 한 것을 2003년으로 앞당겨 끝냈다. 2000년 6월에는 HGP 컨소시엄과 셀레라 지노믹스 사가 공동으로 인간게놈지도 초안을 완성하여 발표했다. 마침내 수정된 목표보다 2년여가 더 빠른 2001년 2월에 이 두 조직은 전체 인간게놈지도를 완성했다고 공식적으로 발표했다. 이에 따라 생명현상에 대한 좀더 확실한 접근이 가능해지고, 인류가 시달려왔던 많은 유전병 치료와 의약용으로 쓰일 각종 생체물질의 연구와 생산이 가능하게 됐다.
멘델의 유전법칙
멘델은 위의 7가지 대립형질을 잡종 교배하였을 때 자식 세대에서 나타나는 발현 빈도를 조사하였다. 순종 간의 교배에서 바로 다음의 자식은 모두 대립 형질 중 한 가지의 특징만을 보였으며 이를 다시 자가 수분하여 얻은 제2세대에서는 대립형질의 발현 빈도가 일정한 비율을 이루었다. 1936년 로널드 피셔는 멘델의 실험 데이터가 너무나 깔끔하다는 점을 의심하여 "멘델이 실험 결과를 확실히 하기 위해 데이터를 손질한 것은 아닌지" 의심했다. 그러나 최근 멘델의 실험 기록이 추가로 발견됨에 따라 멘델은 자신의 실험 기록을 관찰한 그대로만 기록하였다는 점이 확인되었다. 피셔는 괜한 의심을 한 것이다.
스넬의 법칙
이 법칙은 1602년 토머스 헤리엇이 재발견하였으나 이 주제에 대해 케플러와 서신을 주고받았음에도 불구하고 그의 결과물을 출판하지는 않았다. 1621년 빌러브로어트 스넬리우스(스넬)는 수학적으로 동등한 형태를 끌어내었으나 그의 생애 동안에는 출판하지 않은 채로 두었다.
멘델의 유전법칙
완두콩이 아닌 다른 식물의 경우 붉은 꽃과 흰 꽃의 잡종 1세대가 분홍색 꽃으로 발현하고 잡종 2세대에서 붉은 꽃, 분홍 꽃, 흰 꽃이 1:2:1로 발현하여 어느 한 쪽 형질이 완전한 우성을 보이지 못하는 경우가 있다. 이를 불완전 우성이라 한다. 불완전 우성의 경우에도 유전형의 전달은 여전히 멘델의 법칙을 따른다.
자연 선택의 유전학적 이론
《자연 선택의 유전학적 이론》은 영국의 유전학자 로날드 피셔가 1930년 출간한 책으로 멘델의 유전법칙과 찰스 다윈의 자연 선택 이론을 함께 묶어 설명하고 있다. 피셔는 이 책에서 "멘델 유전학은 다윈의 진화론을 입증한다"고 주장하였고 돌연변이를 진화의 원동력으로 지목하여 "대다수의 돌연변이는 해롭고 얼마간의 돌연변이는 큰 차이가 없지만 드물게 오히려 더 유용한 돌연변이가 나타난다"는 이유로 정향진화설 초판은 1930년 옥스퍼드 대학교 출판부 클라렌던 출판소에서 인쇄되었다. 이 책은 현대 진화 이론의 중요 저작 가운데 하나로, 집단 유전학을 기반으로 서술되었다. 책에서 설명하는 피셔의 도주 선택 이론, 피셔의 법칙, 번식도, 자연 선택에 대한 피셔의 기본 이론, 피셔 기하 모형, 매력있는 아들 가설, 의태, 우성의 진화와 같은 개념들은 오늘날에도 여전히 생물학 저서에서 인용되고 있다.
비트
데이터의 부호화는 별개의 부호로써 베이컨의 암호에 사용되었다 (1626).
데이터의 부호화는 별개의 비트로써 Basile Bouchon과 Jean-Baptiste Falcon (1732) 이 발명하고, 조셉 마리 자카드 (1804)가 발전시킨, 그리고 나중에 Semen Korsakov , 찰스 배비지 , 허먼 홀러리스 , IBM 과 같은 초기 컴퓨터 제조사들에 채택된 천공 카드 에 사용되었다. 다른 모습으로 천공 테이프 가 있다. 이러한 모든 체계에서, 도구(카드나 테이프)는 개념적으로 각기 배열된 구멍이 뚫렸거나 혹은 아님에 따라 정보의 한 비트를 가지게 된다. 비트에 따른 글의 부호화는 모스 부호(1840) 와 전신 인자기와 주식 시세 표시기(수신용 테이프)(1870) 같은 초기 디지털 통신 장치들에 사용되었다.
1928년 랠프 하틀리는 정보의 대수적 측정의 사용을 제안했다. 처음으로 클로드 섀넌이 그의 1948년도 학술지인 "A Mathematical Theory of Communication"에서 bit라는 단어를 사용했다. 그는 존 튜키가 쓴 Bell Labs의 1947년 1월 9일에 쓰인 메모에 적힌 "binary digit(이진 숫자)" 대신 단순하게 줄인 "bit" 을 근거로 하였다고 한다. 흥미롭게도, 버니바 부시가 1936년에 그 시절의 기계적인 컴퓨터들에 쓰인 천공 카드가 "정보의 비트"를 저장했다고 썼다. 콘라트 추제에 의해 이진법으로 표현된 수를 사용하는 프로그래밍할 수 있는 최초의 컴퓨터가 만들어졌다.
베테-파인만 방정식
베테-파인만 효율 방정식(Bethe-Feynman efficiency formula)은 1942년 처음 개발하여 1943년 처음 도출한 방정식으로 핵폭탄의 수율을 계산할 수 있는 방정식이다. 이 방정식에 대한 모든 것은 미군 기밀정보로 지정되어 비공개되어 있다.formula_1
토머스 제퍼슨
논란과 공방은 백년 이상 지속되다가 1998년 논란을 종식시키기 위 유전자 감별법을 실시하였다. 감별 방법으로는 부계로만 유전되는 Y 염색체를 이용한 친자확인법으로, 제퍼슨의 아들로 이어지는 남계 후손들은 후손이 끊어졌고 제퍼슨의 남동생 거의 모두가 영·유아기에 사망하였으나 토머스 제퍼슨의 막내남동생이었던 랜돌프 제퍼슨은 60세까지 살며 후손을 이어갔다.
발터 플레밍
플레밍은 멘델의 유전법칙을 몰랐기 때문에, 그는 자신이 연구한 것을 유전과 연관짓지는 못했다. 20여년이 지난 후에야 플레밍이 발견한 것이 멘델의 법칙과 일치한다는 사실을 알게 되었다. 그가 유사분열과 염색질을 발견한 것은 인류 역사상 최고의 100대 발견으로도 꼽히며, 세포생물학의 10대 주요 사건으로도 꼽힌다.
세스 챈들러
1881년 하버드 대학교 천문대와 협력해 혜성 발견의 전화전달체계를 확립했다. 또 위도를 정확히 관측하고자 부유천정의를 발명하여 명성을 얻었다. 1891년에는 지구의 위도 변화를 알아내고, 14개월이라는 챈들러 주기를 발견했다.
구스타프 체르마크 폰 세이세네크
구스타프 체르마크 폰 세이세네크(Gustav Tschermak von Seysenegg, 1871년 11월 15일 ~ 1962년 10월 11일)는 오스트리아의 식물학자이다. 빈 농과대학 교수로 있으면서 식물 생리학과 원예에 관하여 연구하였다. 1900년 그는 여러 학자들과 완두콩을 재료로 하는 유전학을 연구하고 멘델과 똑같은 결론을 얻어 멘델의 법칙을 재확인하였다.
기형학
그러나 1900년에 멘델이 발표한 멘델법칙이 재조명되며, 연속적인 변이만 존재하는 것이 아닌 불연속적인 변이가 존재한다는 것이 밝혀졌다. 멘델학파 중 윌리엄 베이트슨은 멘델법칙에서 발견된 불연속적인 변이에 집중하며 생물의 진화에 접근하였다. 이런 관점에서 진화론을 바라보는 것을 격변론 혹은 도약진화설이라고 부른다. 이에 속한 대표적인 인물이 윌리엄 베이트슨, 드 브리스, 모건 등이다. 윌리엄 베이트슨은 처음으로 유전학(genetics)라는 학문명을 만들었고, 드 브리스는 도약진화설을 '돌연변이학'으로 명칭하고자 하였으며, 모건은 '유전자설'을 정립하여 불연속성 변이 이론을 뒷받침하였다.
윌리엄 베이트슨
윌리엄 베이트슨(William Bateson ; 1861년 ~ 1926년)은 영국의 동물학자 및 유전학자이다. 미국의 존스 홉킨스 대학에서 공부를 하여 진화론을 연구하였다. 1886년 중앙 아프리카 서부의 함수호(물이 짠 호수)에서 사는 동물들을 관찰하여 후에 《변이 연구 자료》를 발표하였는데, 이는 다윈의 학설을 비판한 것이었다. 1900년에 연구를 계속하여 《멘델의 유전 법칙과 그 변호》라는 논문에서 멘델의 법칙을 다시 확인하였다. 저서로는 《유전의 문제》 등이 있다.
원자 모형
1928년에 발터 보테는 베릴륨에 알파 입자를 부딪히면 매우 투과성이 강하고 전기적으로 중성인 방사선이 나오는 것을 관찰하였다. 나중에 이 방사선은 파라핀 왁스에서 수소 원자를 추출할 수 있는 것이 발견되었다. 처음에는 이 현상이 감마선이 금속에서 전자를 뽑아내는 것과 유사하여 이것이 높은 에너지를 가진 감마 방사선이라고 생각했다. 그러나 제임스 채드윅은 그 효과가 전자기 복사에 의한 것이라기에는 너무 강하다는 것을 알아냈다. 1932년에 그는 수소, 질소와 같은 많은 원소들을 미지의 “베릴륨 방사선”에 노출시켰다. 그리고 돌아오는 대전된 입자들의 에너지를 측정함으로써 그는 그 방사선이 전기적으로 중성이고 양성자와 같은 질량을 가진 입자들로 구성되어 있다고 추론하였다. 이렇게 중성자를 발견한 업적으로 채드윅은 1935년에 노벨 물리학상을 받았다.
과학적 방법
과학적 방법을 정형화하는 데는 많은 어려움이 있었다. 과학사가이자 박물가였던 윌리엄 휴얼은 《귀납적 과학의 역사》(, 1837년) 와 《귀납적 과학의 철학》(, 1840년)에서 , 과학적 방법의 각 단계를 정립하는 것에는 경험을 바탕으로 한 것뿐만 아니라, 그 경험을 추상화하는 '발명, 총명함, 천재성' 이 모두 필요하였다고 적고 있다. 경험적 방법에 의해 새로운 지식을 획득하는 방법은 과학 혁명 기간을 거쳐 강화되었다. 아이작 뉴턴의 고전 역학 수립과 라부아지에의 산소 발견, 찰스 다윈의 진화 이론, 그레고어 멘델의 유전 법칙 발견 등은 과학적 방법으로 새로운 지식을 발견한 대표적인 사례이다.
그레고어 멘델
1856년부터 수도원의 작은 정원에서 실험을 시작하여 유전의 기본원리를 발견했으며 이러한 원리들은 나중에 유전학으로 발전하게 되었다. 그는 혼자 힘으로 연구를 했으나, 과학에 대한 관심을 유발시키는 분위기 속에서 일할 수 있었다. 고등학교에서 그와 함께 일했던 동료들 가운데 몇몇은 과학에 깊은 관심을 가지고 있었는데, 이들은 1862년 브륀에서 자연과학학회를 창립했으며 멘델은 이 모임에서 중요한 직책을 맡았다. 수도원과 학교의 도서관에는 중요한 과학 서적들이 많이 있었으며 그중에서도 그는 아버지의 과수원과 농장에서 얻었던 경험들 때문에 깊은 관심을 지니고 있었던 농학·원예학·식물학에 관한 책을 많이 보았다. 멘델 자신도 이 분야에 대한 새로운 책들이 나오면 곧 구입을 했는데, 이러한 사실은 1860, 1870년대에 출판된 찰스 다윈의 연구노트를 보면 알 수 있다. 그러나 멘델은 다윈의 맨 처음 저서가 나오기 전에, 또한 유전이 진화의 원인으로서 가장 기초적인 역할을 한다는 사실이 널리 알려지기 전에 이미 실험을 시작했던 것만은 확실하다. 그는 1865년 2월 8일과 3월 8일에 열린 브륀 자연과학학회에서 결과를 보고할 때에도 '식물의 교잡'에 대한 깊은 관심을 언급했으며, 이 분야에서 자기보다 먼저 발표한 사람들의 연구들에 대한 자기의 견해를 밝히면서 단호하게 다음과 같이 말했다. 꿍하거나, 이들 사이의 통계적 상관도를 명확히 밝힐 수 있을 만큼 폭넓고 올바른 방법으로 이루어졌던 것은 하나도 없다."
유전 연구 실험에 반드시 필결할 수 있었다. 요한 조건에 대한 이러한 논술과 그 조건들을 만족시켜주는 예비 실험 자료들을 통해 그는 유전과 진화 및 일반적인 생물 현상들을 이해하는 데 기초가 되는 여러 문제들을 해결했다.
이휘소
1969년에는 자발 대칭 깨짐을 논할 때 장난감 모형으로서 대표적으로 애용되고 있는 시그마 모형의 재규격화에 성공하였다. 이런 가운데 당시 네덜란드의 대학원생이던 헤라르뒤스 엇호프트는 힉스 메커니즘을 양-밀스 이론에 적용하여 비가환 게이지 이론의 국소 대칭성이 자발적으로 깨지는 모형을 연구하고 있었다. 그는 1970년 프랑스령 코르시카의 카르제스 여름학교에서 이휘소의 강의를 들었는데 이때 그는 그의 학위 논문 주제였던 자발적으로 대칭성이 부서진 비가환 게이지 이론의 재규격화에 대해 결정적인 아이디어를 얻었으며 마침내 이에 성공하게 된다. 엇호프트는 이 업적으로 1999년에 당시 자신의 지도교수였던 펠트만과 함께 노벨 물리학상을 수상하였다.
우생학
1960년대에 급속히 발전하기 시작한 세포유전학은 염색체분석기법을 통해 임신 중 태아의 유전자를 검사하는 방법의 기초를 놓았다. 최초의 산전유전자검사법인 양수검사법은 1960년대에 개발되어 1970년대 중반에는 광범위하게 확산된다. 이와 함께 1967년 영국에서 그리고 1973년 미국에서 합법화되기 시작한 임신중절은 산전유전자검사에 이은 낙태라고 하는 새로운 유전질환 대책을 정착시켰다.
양자 얽힘
1935년에 알베르트 아인슈타인과 보리스 포돌스키, 네이선 로젠(, )은 양자역학의 비국소적이고 비직관적인 현상에 대한 사고 실험인 EPR 역설을 발표하였다. 이들은 양자역학과 비슷한 물리 현상을 예측하면서 국소성 원리를 만족하는 숨은 변수 이론을 찾으려고 노력하였다. 1964년에 존 스튜어트 벨은 모든 숨은 변수 이론이 만족하지만 양자역학은 만족하지 않는 벨 부등식이라는 조건을 유도하였다. 실험 결과, 실제 물리 현상은 벨 부등식을 따르지 않는다는 사실이 밝혀졌고, 따라서 자연계는 숨은 변수 이론으로 기술할 수 없다.
아우구스트 바이스만
바이스만의 중요한 업적은 배우자의 생식세포 사이에서 일어나는 수정을 통해서만 유전형질이 유전된다는 점을 증명한 것이다. 바이스만의 이러한 증명은 그레고르 멘델의 유전법칙을 다시 확인한 것이었다.
멘델의 유전법칙
현대 유전학에서 멘델의 유전법칙은 유성생식 과정에서 일어나는 염색체의 감수분열 결과로 이해 된다. 즉, 평소 염색체는 2배체를 이루며 잡종 1세대에서 우성과 열성의 유전자는 각자 염색체 쌍을 이루고 있어 우성만이 발현된다. 그러나 생식세포는 감수분열로 인해 우성과 열성 가운데 한 가지의 유전자만으로 구성되며, 이것이 배우자와 다시 합쳐 잡종 2세대가 발생하기 때문에 위에서 살핀 우열의 법칙과 분리의 법칙이 성립하게 되는 것이다.
진화
한편 19세기 허버트 스펜서에 의해 멜더스의 이론에서 출발한 사회진화론과 같은 사상은 자연선택의 원리를 사회에 부당하게 적용하여 적자생존을 주장하였다. 이 사상은 평등에 대한 불인정, 성 차별, 인종 차별, 제국주의와 같은 것을 정당화시키기 위해 사용되었다. 그러나 사회진화론은 다윈의 주장과는 아무런 관련이 없는 이론이며, 더욱이 이 이론은 어떠한 과학적 방법에 의한 증거 자료도 제시하지 못하였다.
자연선택에 의해 일어나는 진화의 과정을 설명하는 진화 이론은 다른 많은 과학분야에 적용되었다. 진화 이론의 주요 적용 분야는 인위적 선택이 필수적인 육종학이다. 농업에 의해 재배되기 시작한 식물들과 가축화된 많은 동물들이 인간의 인위적 선택에 의해 특정 유전형질이 특화되었다. 최근에는 분자생물학 수준에서 DNA 내의 항생제 내성 유전자와 같은 특정 선발 표지를 이용하여 유전자를 조작하는 유전공학을 통한 인위적 선택이 이루어지고 있기도 하다. 유전공학은 반복적 돌연변이의 유발과 기 결과 나타나는 특정 형질을 갖는 단백질을 선택함으로써 효소를 변형시키거나 새로운 항체를 형성하게 하는 등의 방법으로 생물의 유전형질을 변형시킨다. 이를 방향성 진화라 한다.
로버트 먼델
1962년 마르퀴스 플레밍과 함께 먼델-플레밍 모델에 대해 고안했다. 플레밍과 함께 발표한 이 이론을 통해 변동환율제하 경기 부양책을 정부가 추진하는 것이 실질적으로 불가능하다고 주장하면서 가격 안정성과 자유자본 유입에 대해서도 어려움이 있을 것으로 예측했다.이 분석은 결과적으로 유럽과 미국의 물가상승률 관련 정책이 불합치하는 것을 말하는 것이었다. 또한 브레튼 우즈 체제는 금본위제를 오히려 깎아내리는 것이며 경제정책의 실패로 통합력을 잃고 있다는 점을 지적했다.
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.
멘델의 유전법칙
여러 유전자가 연관되어 유전형이 발현될 경우에는 독립의 법칙이 지켜지지 않을 수 있다. 양적 형질 위치를 보이는 사람의 피부색과 같은 유전 형질은 수 많은 유전자가 연관되어 발현하기 때문에 독립의 법칙이 지켜지지 않는다.
제임스 채드윅
맨체스터 빅토리아 대학교에서 “핵물리학의 아버지”로 불리는 어니스트 러더퍼드의 지도를 받으며 공부하였고 1911년 졸업하였다. 졸업한 이후에도 러더퍼드 아래에서 연구를 계속했으며 1913년 석사 학위를 받았다. 같은 해 채드윅은 왕립 1851년 박람회 위원회로부터 장학금을 받았다. 그는 베를린의 한스 가이거 밑에서 베타 방사선을 연구하는 일에 발탁되었다. 채드윅은 당시 막 개발된 가이거 계수기를 이용하여 베타 붕괴에 의해 발생하는 베타 방사선이 당시 까지 생각되었던 것처럼 분절된 선 스펙트럼이 아니라 연속 스펙트럼이라는 것을 관측하여 입증하였다. 유럽에 제1차 세계 대전이 일어났을 때에도 그는 베를린의 루흐레벤 수용소에 남아 연구를 계속하였다.
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.
마틴 에번스
마틴 존 에번스 경(, FRS , 1941년 1월 1일 ~ )은 영국의 생물학자이다. 2007년에 생쥐의 배아줄기세포를 이용한 유전자 적중법을 발견한 공로로 마리오 카페키, 올리버 스미시스와 함께 노벨 생리학·의학상을 수상했다.
토머스 헌트 모건
1893년에 모건은 발생학의 근본적인 문제를 해결하는 데 실험적 방법을 적용했다. 그는 발생과정에서 일어나는 인과적 사건들을 밝혀내기 위해 할구(초기 배세포)에서 배가 형성되는 문제, 유핵난세포와 무핵난세포의 수정문제 등을 검토했다. 1904년 브린모어 대학교에서 자신이 가르치던 대학원생인 샘슨과 결혼하였다. 같은 해 컬럼비아 대학교의 실험동물학 교수직을 받아들여 그 뒤 24년간에 걸쳐 중요한 유전적 연구의 대부분을 그곳에서 했다.
생물학의 역사
휘호 더 프리스는 새로운 유전학과 진화론을 연결하려고 시도했는데, 유전과 잡종에 대한 그의 연구를 바탕으로 20세기 초에 널리 받아들여진 돌연변이설을 제안했다. 또한 많은 이들이 용불용설을 지지했다. 다윈의 진화론은 생물통계학자들에 의해 연구된 연속적으로 변하는 형질과 양립할 수 없는 것으로 여겨졌는데, 이는 부분적으로 유전적인 것처럼 여겨졌다. 1920년대와 1930년대에 염색체설의 수용에 이어 로널드 피셔, J. B. S. 홀데인, 시월 라이트의 연구에 의한 집단유전학의 출현은 자연선택에 의한 진화론과 멘델유전학을 통합시켰고 현대 종합설을 탄생시켰다. 획득 형질의 유전은 받아들여지지 않게 되었고, 유전 이론이 성숙해감에 따라 돌연변이설도 사그러들었다.
제임스 채드윅
채드윅은 감마선의 측정 방법을 정립한 뒤, 다양한 기체와 액체에 대해 감마선 흡수비를 조사하였다. 이 결과를 담은 논문은 채드윅이 단독 저자로서 발표하였다. 채드윅은 1912년 석사학위를 받으면서 베이어 장학금에 선발되었다. 이듬해 1851년 박람회 장학기금은 유럽으로 보내는 유학생으로 채드윅을 선발하였다. 그는 1913년 베를린 공과 대학교에서 한스 가이거와 같이 일하게 되었다. 당시 가이거는 가이거 계수기를 막 개발한 상태였다. 가이거 계수기는 그 이전에 방사능 측정을 위해 사용되던 사진 판독 기법보다 매우 뛰어난 정확도를 가지고 있었다. 채드윅은 가이거 계수기를 이용하여 베타선 방사가 이전까지 생각되던 분절된 선 스펙트럼의 형태가 아니라 연속적이라는 사실을 발견하였다. 알버트 아인슈타인은 가이거 연구소를 방문했을 때 채드윅에게 “나는 이 둘을 각각 설명할 수는 있지만 둘을 동시에 설명할 수는 없다.”고 말하였다. 베타 붕괴의 에너지가 왜 연속적인 스펙트럼으로 나타나는가는 오랫동안 풀리지 않는 문제였다. 1930년대에 들어 페르미는 이 문제를 해결하기 위해 중성미자를 제안하였고, 1956년 프레드릭 레인즈가 실험을 통해 발견하였다. 레인즈는 이 공로로 1995년 노벨 물리학상을 받았다.
메트로놈
네덜란드 빈켈에 의해 발명되었지만 독일의 멜첼에 의해 특허권을 상실하고 영국 학회로부터 메트로 노모스 시공 분박이라고 정의되었다. 베토벤과 극친한 사이로 멜첼은 자신의 이름의 약자와 메트로 노모스의 약자를 합쳐 M.M 이라고 사용하게 된다. 멜첼 메트로놈으로부터 확대된 증속법 등은 베토벤 중기 이후부터 교육학적으로 사용되었고 후에 악식론으로 통합되어 정착되었다.
닉슨 충격
제2차 세계 대전이 끝난 뒤 브레튼 우즈 체제는 초반에는 잘 이루어졌다. 마셜 플랜의 도움으로 일본과 유럽의 나라들은 전쟁의 피해를 복구하고 있었으며, 미국을 제외한 나라들은 미국산 제품을 소비하기 위해 달러를 원하고 있었다. 1947년을 기준으로 미국 정부는 전 세계의 금보유고 가운데 70%을 가지고 있었고, 브레튼 우즈 체제는 견고한 것처럼 보였다. 그러나 1950년부터 1969년 사이에 서독과 일본이 성장하며 미국이 세계의 경제 생산에서 차지하는 비율은 35%에서 27%까지 떨어졌다. 또한 국제수지의 적자와 베트남 전쟁으로 늘어난 국가채무, 통화 팽창 등으로 달러의 가치는 1960년대 들어서 심각하게 떨어지기 시작했다.
과학적 방법
맨델은 위의 7가지 대립형질을 잡종 교배하였을 때 자식 세대에서 나타나는 발현 빈도를 조사하였다. 순종 간의 교배에서 바로 다음의 자식은 모두 대립 형질 중 한 가지의 특징만을 보였으며 이를 다시 자가 수분하여 얻은 제2세대에서는 대립형질의 발현 빈도가 일정한 비율을 이루었다. 멘델은 이 실험 결과를 토대로 유전법칙을 수립하였다.
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.
진화 사상사
다윈의 진화론은 진화의 일반적 과정을 설명하고는 있으나 진화의 기제를 설명하지는 못하였다. 20세기 초 멘델의 유전법칙이 재발견 되고 난 이후에야 유전학에 의한 진화 기제의 설명이 가능해졌다. 이후 1920년대와 1930년대에 걸쳐 집단유전학의 발달에 힘입어 유전자 이동과 종분화의 기제가 밝혀지기 시작하였다. 1950년대에 분자유전학이 DNA의 구조와 역할을 밝히고 유전자 부동을 발견하게 되면서 그 동안의 진화생물학의 성과를 집대성한 현대 진화 이론이 수립되게 되었다. 이후 20세기 후반에 들어 기무라의 중립 진화 이론, 굴드의 단속평형설, 도킨스의 선택 단위와 같은 개념들이 추가되었다. 현재에는 진화가 관찰이 되면서, 관찰가능한 자연현상으로 받아들여지고 있다.
유전자 연관
멘델의 유전법칙이 알려진 후, 세 번째 법칙인 '독립의 법칙'이 제대로 작동하지 않는 유전현상이 많이 발견되었다. 이를 설명하기 위해, 여러개의 유전자들이 서로 연결되어 있다는 개념이 나왔으며, 이렇게 유전자들이 연결되어 있을 때 그 유전자들이 연관되어 있다고 말한다.
이후 염색체가 알려지면서, 이 염색체 단위로 독립의 법칙이 일어나는 것을 확인하게 된다. 즉 같은 염색체 위에 있는 유전자들끼리는 서로 연관되어 있다.
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.
조르주 바타유
바타유는 주류 [[유물론]]을 깨려는 시도로 1920년대 말부터 1930년대 초까지 기저 유물론을 발전시켰다. 그는 높고 낮음의 차이를 혼란시키 모든 기초를 흔드는 능동적인 낮은 물질(active base matter)의 개념을 주장했다. 어떤 관점에서 이 개념은 [[데카르트]]가 제기한 관념과 물질을 모두 포괄하는 스피노자의 중립적 일원론과 유사하지만, 그것은 엄밀한 정의에 어긋나며 합리화보다는 경험의 영역에 머물러 있다. 기저 유물론은 데리다의 [[해체주의]]에 큰 영향을 받았으며, 두 사상가는 불안정한 '제3의 개념'이라는 수단에 의해 철학적 차이를 흔드려고 했다. 바티유의 유물론 개념은 [[루이 알튀세르|알튀세르]]의 우연 유물론 또는 '만남의 유물론'의 개념을 기대하는 것처럼 보일 수 있다.
[[분류:1987년 태어남]]
[[분류:살아있는 사람]]
[[분류:프랑스의 철학자]]
[[분류:프랑스의 작가]]
[[분류:프랑스의 무신론자]]
[[분류:무신론 철학자]]
[[분류:프랑스의 공산주의자]]
[[분류:20세기 사회학자]]
[[분류:프랑스의 문학 평론가]]
[[분류:퓌드돔주 출신]]
유전학의 역사
1883년에 독일의 아우구스트 바이스만은 외과적으로 꼬리를 제거한 쥐를 교배하는 실험을 수행했다. 그 결과 쥐의 꼬리를 외과적으로 제거한 것은 자손의 꼬리에 아무런 영향을 미치지 않았고, 범생설과 용불용설은 도전을 받게 되었다. 라마르크의 용불용설은 생물의 일생동안 일어난 변화 즉, 후천적으로 얻은 획득형질이 자손에게 유전될 수 있다고 설명했다. 바이스만은 유전 정보는 정자와 난자 같은 생식세포에 의해서만 다음 세대로 유전된다고 주장한 생식질 연속설(germ plasm theory)이라는 유전 이론을 제안했다.
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.
혼합 유전
유전학이 생겨나지 않았던 당시 과학계에서는 실험적인 검증 없이 혼합 유전을 정설로 받아들였다. 그러나 20세기 초 멘델의 유전법칙이 여러 과학자들에 의해 재발견되고 발현형질과 유전형질에 대한 구분이 확립되면서 혼합 유전은 더 이상 과학적인 설명으로 취급되지 않는다.
진화
1920년대에서부터 1930년대에 이르기까지의 기간 동안 할데인, 슈얼 라이트, 그리고 로널드 피셔와 같은 진화생물학 학자들은 멘델의 유전법칙과 다윈의 진화이론을 보다 면밀히 연구하였다. 특히 로널드 피셔는 진화를 기본 개념으로 하는 집단유전학이라는 새로운 학문을 개척하였다. 이러한 연구의 결과 현대 진화 이론이 탄생하게 되었다.
기형학
인류의 진화에 대한 연구가 시작되었다. 이 때 주목을 받게 된 것이 발생과 진화에 있어서의 기형의 역할이다. 많은 과학자들은 기형, 즉 돌연변이가 현 인류의 정체성을 밝혀줄 수 있을 것이라는 기대를 걸게 되었다. 연구가 진행되며, 돌연변이에 대한 입장은 크게 둘로 나뉘었다. 이 둘은 다윈의 진화적 관점을 따르는 다윈주의 혹은 생물측정학파와 윌리엄 베이트슨을 필두로 한 멘델의 유전적 관점을 따르는 격변론 혹은 도약진화설이다. 생물측정학파는 진화가 연속성을 갖는다고 생각했으며, 멘델학파는 불연속성을 갖는다고 생각했다. 이 둘의 논쟁은 1900년에서 1906년에 극심하게 과열되었으며, 대립이 해결된 것은 1930년이 된 후의 일이다.
유전자
1850년대 그레고어 멘델 그의 유명한 완두콩 실험을통해 멘델의 유전법칙을 발견하였다. 완두콩 시험은 7년에 걸쳐 진행되었다. 그는 하나의 유전형질이 세대를 거듭하여도 변하지 않는 개체를 순종으로, 이 순종들의 교배를 통해 형질변화가 일어나는 개체를 잡종으로 불렀다. 잡종의 1세대에는 두 부모 개체의 대립형질 가운데 한 가지만이 발현되었는데 이를 우성, 1세대에 발현되지 않는 특성은 열성이라 하였다. 멘델은 잡종 교배 시험을 통해 1세대에 열성이 발현되지 않았다 하더라도 사라진 것이 아니며 2세대, 3세대를 거치면서 다시 발현한다는 것과 발현의 빈도가 통계적으로 분명한 법칙에 의한 비율로 나타낼 수 있다는 것을 발견하였다. 이 법칙의 발견으로서 멘델은 현대 유전학의 아버지로 불린다.
혼합 유전
찰스 다윈역시 혼합 유전에 의해 유전형질이 유전된다고 생각하였다. 종의 기원이 출간된 1859년은 그레고어 멘델이 완두콩 시험을 갓 시작한 때였고, 당연히 다윈은 이와 관련한 사실을 알 수 없었다. 1857년 11월 12일에 찰스 다윈이 토머스 헨리 헉슬리에게 보낸 편지에서 다윈은 다음과 같이 썼다.
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.
멘델의 유전법칙
대립 형질의 유전자 사이의 우열 관계가 불완전하여 유전자형이 잡종일 경우 중간 형질이 나타난다. 이 때, 대립 유전자 사이의 우열 관계가 불완전하여 우열의 법칙에 어긋나고, 잡종 제 2대에서 유전자형과 표현형의 분리비가 일치한다.
위그너 함수
1930년에 폴 디랙이 발견하였고, 1931년에 베르너 하이젠베르크가 재발견하였으나, 이들은 이 함수가 무엇을 의미하는지 눈치채지 못하였다.
1932년에 유진 위그너가 이를 재발견하면서 이를 고전적 확률분포에 대응하는 일종의 양자역학적 확률분포로 해석하였다. 이후 장앙드레 비유()가 1948년에 신호처리 이론에서 재발견하였다. 이후 1949년에 호세 모얄()이 재발견하였으며, 위그너 함수만으로 양자역학을 재기술할 수 있음을 보였다.
현대 진화 이론
현대 진화 이론은 생물학의 여러 전공 분야에서 연구된 진화와 관련한 이론을 종합한 것으로, 오늘날 대다수의 생물학자들이 인정하고 있는 진화 이론이다. 현대 진화 이론은 다윈의 자연선택의 개념에서 출발하여 멘델의 유전법칙의 발견, 20세기 초 집단유전학의 성과 등을 종합한 것으로 1936년부터 1947년까지 약 10여년에 걸쳐 형성되었다.
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.
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.
유전학의 역사
이 후 일련의 발견으로 유전물질은 DNA(디옥시리보핵산)로 이루어져 있다는 사실을 알게 되었다. 1941년에 조지 웰스 비들과 에드워드 로리 테이텀은 유전자 돌연변이가 대사 경로의 특정 단계에서 이상을 일으킨다는 것을 보여주었다. 이것은 특정 유전자가 특정 단백질을 암호화하는 1유전자 1효소설을 이끌어냈다. 오즈월드 에이버리, 콜린 먼로 매클라우드(Colin Munro MacLeod, 맥클린 맥카티(Maclyn McCarty)는 1944년에 DNA가 유전정보를 가지고 있음을 보여주었다. 1952년에 로절린드 프랭클린과 레이먼드 고슬링(Raymond Gosling)은 나선 형태를 시사하는 선명한 X선 회절 패턴을 만들었고, 1953년에 제임스 D. 왓슨과 프랜시스 크릭은 DNA의 분자 구조를 밝혀냈다. 이러한 발견들은 DNA의 유전정보가 RNA로 전사되고, 이 RNA의 정보를 토대로 단백질로 번역된다는 것을 나타내는 분자생물학의 중심 원리를 확립시켰다. 이 후에 중심 원리에는 레트로바이러스의 역전사와 같은 예외가 있는 것으로 밝혀졌다.
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.
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.
카를 에른스트 폰 베어
폰 베어는 척삭류의 발달과정에서 포배기를 발견하고, 동물의 발생학적 발달을 연구하였다. 울프(Caspar Friedrich Wolff)의 연구에 기반하여, 판더(Heinz Christian Pander, 1794-1865)와 함께 그는 동물 발달의 배엽 이론(외배엽, 중배엽, 내배엽)을 다양한 종에 존재하는 원칙으로 설명하였고, 그의 저서 "Über Entwickelungsgeschichte der Thiere" (1828)에서 비교발생학의 기반을 설명하였다. 1826년, 베어는 포유류의 난자를 발견하였고, 인간의 난자는 알렌(Edgar Allen)에 의해 1928년에 최초로 묘사되었다. 1827년 그는 그의 연구, "Ovi Mammalium et Hominis genesi"를 마치고 성 페테르스부르그 과학 아카데미에 제출하였다.(라이프치히에서 출판됨
1872년, 폰 베어는 인간의 난자를 최초로 관찰하였다.
1876년, 허트위그(Oscar Hertwig)는 난자와 정자 세포가 결합하여 수정이 일어난다는 사실을 밝혔다.
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. 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. 이로써 고전 유전학이 정립되었다.
리하르트 지몬
지몬은 모든 심리 상태가 신경의 변화와 일치하는 정신-생리학적 병렬을 제안했다. "므네메" (그리스 여신, 므네메, 기억의 무사)에 대한 그의 생각은 20세기 초반에 개발되었다. 므네메는 외부에서 내부로 향한 경험의 기억을 나타낸다. 원래 자극의 콤플렉스 성분과 닮은 요소가 만났을 때 "므네메 흔적" (또는 "기억 흔적")이 재생산되는 결과가 나타난다. 지몬의 므네메 법칙은 자극이 어떻게 "과민성 물질에 쓰이거나 새겨진... 영구적 기록"을 만드는지, 즉 이런 본문에 효과적인 경향이 있는 세포 물질에 기초를 둔다 (지몬 1921, p. 24). 역사가 페테리 피에티카이넨에 따르면:
유전자 중복
유전학이나 유전공학에서는 연구를 위해 인공적으로 유전자 중복을 이용한다. 중합효소 연쇄반응을 이용한 유전자 증폭은 겔 전기 영동법과 더불어 가장 일반적인 실험방법 가운데 하나가 되었다. 제한효소를 이용하여 DNA를 분리한 뒤 이를 중복 복제하는 중합효소 연쇄반응의 도입은 유전자 연구의 시간을 획기적으로 단축시켰다. 이를 이용한 DNA 지문 검사는 범죄 수사에도 이용된다. 중합효소 연쇄반응은 1983년 캐리 멀리스가 발견하였다. 멀리스는 이 공로로 1993년 노벨 화학상을 수상하였다.
우생학
초기 유전학의 발전도 골턴의 우생학이 대중화할 수 있었던 중요한 이유 가운데 하나였다. 당시 우생학자들이 가졌던 인간 및 인종의 사회적 위계와 유전적 차이라는 관점은 19세기 말 바이스만의 유전연구와 1900년 멘델(1822년-1884년) 유전 법칙의 재발견에 의해 과학적 정당성을 확보할 수 있었다. 당시 바이스만은 생식질 연속설을 제창하여, 세포는 체세포와 생식세포로 분화되어 있으며, 유전을 담당하는 것은 생식세포이고 환경의 영향을 받는 체세포는 다음 세대와는 전혀 연관이 없다고 주장하였다. 바이스만의 주장은 인간 형질에 있어 환경보다 유전의 영향을 강조하는 경향을 증폭시켰고, 뒤이어 재발견된 멘델의 법칙은 유전의 중요성을 더욱 확고히 해 주었다. 이제 영국 사회는 유전의 중요성, 즉 유전자에 의한 사회적 선택을 강조하기 시작했다.
생물학의 역사
유전에 대한 과학적 연구는 다윈의 《종의 기원》 이후 프랜시스 골턴과 생물통계학자들의 연구로 빠르게 성장했다. 유전학의 기원은 훗날 유전법칙을 만든 것으로 인정받는 오스트리아의 성직자 그레고어 멘델의 1865년의 논문으로까지 거슬러 올라간다. 그러나 멘델의 연구는 35년이 지나도록 중요한 것으로 인정받지 못했다. 그 동안 범생설(pangenesis, 다윈의 유전 가설), 정향진화설(orthogenesis) 또는 다른 메커니즘에 기초한 다양한 유전 이론들이 토론되고, 활발하게 연구되었다. 특히 진화와 관련이 있고, 에른스트 헤켈의 연구에 의해 대중화된 발생학 및 생태학도 또한 생물학의 중심적인 분야가 되었다. 그러나, 19세기의 유전에 대한 연구의 대부분은 박물학의 영역이 아니라 실험적인 생리학의 영역에서 이루어졌다.
티티우스-보데의 법칙
보데의 법칙은 아이작 뉴턴의 만유인력의 법칙으로는 끌어 낼 수 없으며, 태양계의 형성과 진화 과정에서 비롯된 법칙으로 보인다. 18세기에 에마누엘 스베덴보리와 이마누엘 칸트 등이 제창한 성운설(星蕓說) 이래 20건이 넘는 태양계 진화 가설이 제안되었고, 제러드 카이퍼나 오토 시미트가 제안했던 가설이 아직까지 고찰되고 있다.
유전학
멘델은 수 세대 동안 완두콩을 자가 수분하여 단일한 유전형질을 가진 순종(P 세대)을 얻었다. 이를 바탕으로 붉은 꽃의 순종과 흰 꽃의 순종을 교배하여 잡종 1세대(F1)를 얻었다. 잡종 1세대의 발현 형질을 조사한 멘델은 이를 바탕으로 다시 잡종 1세대를 교배하여 잡종 2세대(F2)와 3세대(F3)를 얻고 발현 형질을 기록하였다. F1은 모두 붉은 꽃이었다. 그러나 F2에서 붉은 꽃과 흰 꽃은 3:1의 비율을 보였고, F3에서는 열성 순종인 흰 꽃만이 다시 흰 꽃이 되었고 나머지는 붉은 꽃이었다. 그 결과 그는 다음의 세 법칙을 확인하였다. 붉은 꽃의 유전인자를 B, 흰 꽃의 유전인자를 b라 하면,
뉴턴 운동 법칙
오늘날의 세 개의 뉴턴 운동 법칙은 아이작 뉴턴이 1687년에 《자연철학의 수학적 원리》 제1권에 처음 서술하였다. 뉴턴은 이 책에서 만유인력의 법칙과 뉴턴 운동 법칙을 사용하여 케플러 법칙을 비롯한 당시 알려진 모든 천체역학을 수학적으로 유도하였다. 뿐만 아니라, 뉴턴의 운동법칙은 처음으로 회전체의 운동, 유체 안에서의 운동, 발사체의 운동, 빗면에서의 운동, 진자의 운동, 조석, 달과 천체의 궤도와 같은 물리학적 현상들에 대한 광범위한 설명을 가능하게 하였다. 또한, 뉴턴이 제2법칙과 제3법칙을 써서 유도한 운동량 보존법칙은 물리학사상 최초의 보존법칙으로 여겨진다.
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.
알파-베타 가지치기
John McCarthy가 "근사치"로 부른 것을 사용한 Allen Newell과 Herbert A. Simon은 1958년에 알파-베타는 여러 번 재조명된 것 같다고 적었다. Arthur Samuel은 초기버전을 가지고 있었고, Richards, Hart, Levine 그리고/혹은 Edwards는 미국에서 독립적으로 알파-베타의 기초를 세웠다. McCarthy는 비슷한 아이디어를 1956 Dartmouth 회의에서 제안하였고, 이 의견을 1961년에 MIT에 다니는 Alan Kotok을 포함한 그의 학생들에게 제안하였다. Alexander Brudno는 독립적으로 알파-베타 알고리즘을 발견하였고, 1963년에 그의 결과를 발표하였다. Donald Knuth와 Ronald W. Moore는 1975년에 알고리즘을 재정립하고, 1982년 Judea Pearl가 이 방법이 최선임을 증명하였다.
빌헬름 콘라트 뢴트겐
뢴트겐의 논문 “새 종류의 광선에 대하여(On A New Kind Of Rays(Über eine neue Art von Strahlen))”는 50일 후인 1895년 12월 28일에 출판되었다. 1896년 1월 5일에, 오스트리아의 신문에 뢴트겐이 새로운 방사선을 발견한 것이 실렸다. 뢴트겐은 뷔르츠부르크 대학의 명예 의학박사학위를 받았다. 그는 1895년부터 1897년까지 X선에 대한 총 3편의 논문을 썼다. 현재 뢴트겐은 진단방사선학(diagnostic radiology)의 아버지로 불린다.
로버트 에드워즈
로버트 에드워즈(Robert Edwards)는 1960년 무렵부터 인간수정(human fertilization)에 대한연구를 시작하였으며, 이를 바탕으로 체외수정 기술을 실현한 선구자이다. 그는 산부인과 수술 전문 외과의사인 패트릭 스텝토 (Patrick Steptoe)와 공동연구를 진행한 끝에, 1969년에 인간 난모 세포(oocyte)를 시험관에서 수정할 수 있게 되었다.
유전학의 역사
멘델의 재발견 이후, 유전 메커니즘 문제에 대해 윌리엄 베이트슨과 칼 피어슨 간의 논쟁이 있었고, 로널드 피셔가 〈멘델 유전의 가정에 대한 친족 간의 상관관계〉()라는 논문에서 이 문제를 해결하였다.
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.
인류학
20세기가 시작되면서 확실한 증거를 바탕으로 인종이 분류되었으며, 고등 영장류 사이의 차이점에 관한 개괄이 이루어졌다. 1900년 멘델의 일반유전법칙이 재발견되고, ABO식 혈액형계가 처음 발견되면서 종(種)의 진화적인 변화 개념은 새로운 의미를 갖게 되었다. 20세기 후반 형질인류학자들은 두개골 화석에서 나타난 증거를 바탕으로 약 50만 년 동안의 인류진화과정을 도표로 만들 수 있게 되었다.
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.
이휘소
한편, 헤라르뒤스 엇호프트는 카르제스 여름학교의 이휘소에게서 얻은 아이디어를 이용하여 마르티뉘스 펠트만과 함께 양-밀스 이론의 재규격화에 성공하였고, 이를 1972년 여름에 네덜란드 암스테르담의 입자물리학 국제학술회의에서 발표하였다. 하지만 당시 이들의 스킴은 일반적인 경우에 모두 적용되는 것이 아니었고, 또 당시 물리학자들이 쉽게 이해하기 힘든 내용이었는데 이휘소가 팔을 걷고 나서 이를 알기 쉽게 풀어쓰고 경로적분 형식 등의 다른 스킴으로까지 확장하여 서술하기도 하여 그제서야 많은 물리학자들에게 이를 이해시킬 수 있었다. 엇호프트와 펠트만은 이러한 공적이 인정돼 1999년에 노벨 물리학상을 수상하게 됐다.
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.
재해독
따라서 엄밀히 말하면 2016년에 흔히 알려진 $1,000 게놈 시대는 오지 않았고, 2016년에도 신해독법으로 인간 게놈을 해독하려면 최소 수십억달러의 해독 비용이 필요하다. 그러나 재해독을 통해 인간이 가진 일반적인 유전변이 (주로 SNP)를 파악할 수 있으므로, 흔히 $1,000 달러 게놈 시대라고 그 데이터 생산의 비용절감을 표현한다.
유전학의 역사
그레고어 멘델은 1856년과 1863년 사이의 교배 실험에서 완두의 특정 형질의 유전 패턴을 추적하여 어떤 형질이 우성이고, 어떤 형질이 열성인가라는 문제가 간단한 통계학적 규칙을 따른다는 것을 보여주었다. 이러한 멘델 유전의 패턴은 유전에 대한 통계 적용이 매우 유용할 수 있다는 것을 보여주었고, 또한 여러 세대 동안 교배되어도 형질이 분리되어 남아 있기 때문에 19세기의 혼합 유전을 반박하였다.
트랜스포존
바버라 매클린톡은 “옥수수에서 이동성 유전인자(transposable element)의 발견”이라는 위대한 업적으로, 1983년 노벨 생리학·의학상을 단독으로 수상한 첫 번째 여성 과학자이며, 세계에서 가장 뛰어난 세포유전학자 중 한 사람이다. 매클린톡의 이동성 유전인자, 일명 “점프하는 유전자(jumping gene)”의 발견은 멘델의 유전법칙만큼 중요한 의미를 가지고 있어서, 생명과학의 모든 분야와 유전공학의 중요한 뿌리가 되고 있다.
유전학의 역사
유전학의 역사()는 히포크라테스, 아리스토텔레스 및 에피쿠로스에 의한 공헌과 함께 고전 시대부터 시작되었다. 인간은 경험적으로 선사시대부터 생물의 특징이 부모로부터 자식에게 유전되는 것을 이용한 품종개량을 해왔다. 과학적인 방법을 사용한 현대 유전학은 오스트리아의 아우구스티노 수도회 수사였던 그레고어 요한 멘델의 연구와 함께 시작되었다. 유전학의 아버지라고도 불리는 멘델은 1866년에 완두의 교배 실험에 관한 논문 〈식물 교잡에 관한 실험〉(, )을 발표하였는데, 현재는 생명과학 교과서에 멘델의 유전법칙으로 정리되어 있다. 유전 현상에 대한 몇몇 이론들이 수세기 전부터, 멘델의 연구 이후에도 수십 년 간 제안되었는데, 멘델의 유전법칙 이전에는 혼합 유전과 같은 다양한 유전 이론이 통용되고 있었다.
핵물리학
원자 물리학으로 부터의 구별되는 지식 분야로써 핵 물리학의 역사는 1896년 베크렐의 방사선의 발견으로 시작된다. , while investigating phosphorescence in uranium salts. 톰슨에 의한 전자의 발견은 원자가 내부 구조를 가진다는 것을 의미했다. 20세기의 전환점에서 채택된 원자의 모형은 톰슨의 원자 모형이었다. 그 원자는 양전하를 띄며 음전하를 가진 전자를 포함한다. 전환점에서 물리학자들은 또한 원자로부터 발산하는 세 종류의 방사선을 발견해냈다. 그것들은 각각 알파선, 베타선, 감마선으로 명명되었다. 오토 한의 1911년 실험과 1914년에 제임스 채드윅 에 의해서 베타 붕괴 스펙트럼이 분리 되지 않고 연속적이라는 사실을 발견해냈다. 즉 감마선과 알파선 붕괴에서 관측되는 분리된 에너지로 보다는 전자는 원자로부터 특정한 범위의 에너지로 방출된다. 이 사실은 에너지 보존 법칙이 성립하지 않았기 때문에 그 당시 핵 물리학계에서 문제였다.
칼 데이비드 앤더슨
칼 데이비드 앤더슨 (1905년 9월 3일 ~ 1991년 1월 11일)은 미국의 물리학자이다.
그는 1932년 양전자를 발견한 공로로 1936년 노벨 물리학상을 수상하였으며, 1936년 뮤온을 발견하였다.
도널드슨 불변량
사이먼 도널드슨이 1983년에 도입하였다. 이후 에드워드 위튼이 1994년에 이를 초대칭 게이지 이론의 위상 양자장론으로 정의할 수 있음을 보였다.
하임 바이츠만
1910년대 초 바이쯔만은 인조고무에 대한 연구를 하고 있었다. 그는 설탕을 인조고무의 원료로 변화시킬 수 있는 박테리아를 찾고 있었는데, 이 과정에서 우연히 설탕을 아세톤으로 바꾸어주는 박테리아를 발견하게 됐다. 이 박테리아에는 ‘클로스트리듐 아세토부틸리쿰(Clostridium acetobutylicum)’이라는 이름이 붙었는데, 나중에는 ‘바이쯔만 유기물(Weizmann organism)’이라는 별칭으로 불리게 된다. 바이쯔만은 그 뒤 연구를 계속해서 녹말을 설탕으로 변화시키고 이것을 다시 위의 박테리아로 처리해서 아세톤을 대량으로 얻는 공정을 개발했다. 1차 대전의 발발로 영국은 포탄 제조 등에 필요한 화약의 수요가 늘어났지만 공급이 충분하지 못해 애를 태우고 있던 상황에서 바이쯔만이 개발한 방법을 이용하니 대량생산이 가능해졌다. 감자나 보리 등 녹말의 원료가 되는 곡물들은 여유가 있었고, 미국에서 수입한 대량의 옥수수도 아세톤의 원료가 되어주었다. 게다가 아세톤을 얻을 수 있는 효율은 훨씬 높았다. 결국 국내외 여러 곳에 아세톤 제조 공장을 건설한 영국은 1차 대전을 승리로 이끌 수 있었고, 이에 대해 보답하려던 영국 수상 로이드에게 바이쯔만은 팔레스타인 지역에 유태인들의 독립국가를 건설하는 데 지원해 줄 것을 요청했고 바이쯔만의 이런 노력은 1917년의 ‘발포어 선언’을 이끌어내게 됐다. 당시 영국 외무장관 아서 발포어가 유태인 독립국가의 건설을 지지한다고 공식적으로 발표한 것. 이후 세계시오니즘연맹 총재를 두 번이나 역임하면서 이스라엘 건국에 크게 기여한 바이쯔만은 1948년 이스라엘 건국 이후 공로를 인정받아 임시대통령직을 맡은 뒤 다시 초대 대통령으로 선출되고 재선되기에 이른다.
자연과학
19세기에는 전자기파의 예언과 발견, 진화 이론의 성립, 멘델의 유전법칙 발표와 유전학의 수립 등 다양한 분야가 새롭게 학문으로 수립되었다. 제임스 클러크 맥스웰은 당시 서로 다른 힘으로 여겼던 전기와 자기가 같은 종류인 전자기력임을 증명하고 전자기파의 존재를 예언하였다. 그가 제시한 맥스웰 방정식은 후대의 전파 연구에 기반이 되었으며 오늘날 무선 통신과 방송 등 전파의 이용에서도 사용되고 있다.
카를 에른스트 폰 베어
그의 비교발생학 연구에서, 베어는 종의 변화(transmutation)에 대해서는 인정하였으나, 후에 찰스 다윈이 제시한 자연선택 이론은 거부하였다. 그는 척추 동물 배아의 계통발생론과 개체발생론을 드러내는 초기 계통수를 만들었다.
1869년 출판된 "종의 기원" 5판에서, 찰스 다윈은 "역사적 스케치" 추가하면서, 종들이 수정을 거쳐나갔고 현재의 생물 형태가 기존의 생물 형태로부터 세대를 거쳐 유래했다는 의견을 그보다 앞서 출판한 자연주의자의 공로를 인정하였다.
베어는 또한, 진화학적 정향진화와 비교되는, 자연의 목적론적 힘이 존재한다고 믿었다.
메타 물질
John Pendry는 오른손법칙이 적용되지 않는 물질을 만들어내기 위한 현실적인 방법을 최초로 발견했다. 그러한 물질은 전자기파가 에너지를 그것의 위상속도와 반대방향으로 이동시킬 수 있도록 한다. Pendry는 파동의 방향을 따라 배열된 철제 와이어는 음의 유전율을 가질 수 있다고 생각했다. 강유전체와 같은 자연의 물질은 음의 유전율을 보인다. 문제는 음의 투자율을 갖도록 하는 것이었다. 1999년 Pendry는 축이 파랑 전파의 방향과 나란히 놓인 C모양의 고리가 음의 투자율을 가질 수 있음을 밝혀냈다. 같은 논문에서 그는 와이어와 고리의 주기적 배열에 의해 음의 굴절률이 생길 수 있음을 보였다. Pendry는 또한 관련된 음의 투자율의 디자인인 스위스 롤(Swiss Roll)을 제안했다.