인젠의 쥬라기 공원 공룡 개체수 조절 및 통제 계획 – 라이신 대사 결핍 통제계획(Lysine Contingency)
아미노산은 단백질을 이루는 가장 기본적인 단위이자 구성요소로 21개의 아미노산 모든 생물들에서 공통적으로 활용되고 있는 아미노산이다.
인간의 경우 이 21개의 아미노산에 대하여 신체 내의 다른 아미노산으로부터 합성을 할 수 있는 비 필수 아미노산(non-essential amino acids), 어떤 스트레스가 가해진 상황(영양소의 결핍 등)에서 선호되진 않고 장기적으로 건강을 헤치지만 제한적으로 체내의 물질로부터 합성이 가능한 조건부 필수 아미노산 그리고 물질대사로 합성이 전혀 불가능하고 반드시 음식으로 섭취 필요한 필수 아미노산이 존재한다.
이러한 필수 아미노산 중 라이신(Lysine, 리신)은 인간도 반드시 음식으로 섭취해야 하는 아미노산이다. 쥬라기 공원에서 인젠의 수석 유전공학자 헨리 우 박사는 자신들의 공룡 개체 수를 조절하기 위해서 라이신 물질대사를 제한시켜 공룡들이 생존하기 위해선 반드시 인젠에서 제공하는 라이신이 포함된 음식 섭취가 필요하다고 설명한다.
사실 인젠에서 공룥들이 라이신 물질대사를 못하게끔 유전자 조작을 하지 않더라도 인간을 포함한 거의 모든 척추 동물(vertebrates) 들읕 체내에서 라이신 합성이 불가하여 라이신은 원래부터 거의 모든 척추동물들에게 필수 아미노산이었다.
하지만 식물에 잘 함유되지 않은 다른 필수 아미노산과는 달리 라이신은 식물에서도 많이 함유된 아미노산으로 콩류(Legumes) 식물에는 특히나 라이신 함량이 높아서 실제로도 지나친 콩류의 섭취는 요석으로 이어지곤 한다.
따라서 인젠에서 공룡 개체수를 통제하기 위해 세운 라이신 대사 결핍 계획은 어차피 모든 척추동물들은 원래 라이신을 자체적으로 합성하지 못한뿐더러 라이신은 비교적 자연에서 자연스럽게 얻기 쉬운 필수 아미노산이기 때문에 엄청난 과학적 오류라고 할 수 있다.
쥬라기 공원의 후속편에서도 초식 공룡들이 콩류를 섭취하여 라이신 섭취를 꾸준히 했다고 하지만 사실상 실제 세계에서는 이 라이신 통제계획은 전혀 얼토당토 안한 것이다.
인젠의 쥬라기 공원 공룡 개체수 조절 및 통제 계획 – 척추동물들은 기본적으로 암컷이 성별이라는 가설
쥬라기 공원의 제작 당시 척추동물들의 성별을 결정하는 과학적 원리에 대한 주류 과학적 의견은 모든 척추동물들은 기본적으로 암컷 즉 여성이라는 의견이 지배적이었다.
따라서 쥬라기 공원 설정상 인젠에서 공룡의 개체 수를 조절하기 위한 일환으로 인젠은 수컷으로 변하는 대사를 가로막아 모든 공룡들이 암컷으로 태어나도록 설계하였다고 설명한다.
하지만 2010년대에 들어 남성의 성 기관인 볼프관의 분화를 막아 여성의 성을 유도하는 COUP-TFII 단백질의 발견 등으로 척추동물들이 기본적으로 암컷으로 태어나는 것이 아닐 수 있단 반박이 나오게 된다.
따라서 쥬라기 공원의 인젠의 이러한 설정상 모든 척추동물들이 암컷으로 기본적으로 생겨난다는가정이 틀리게 되면서 과학적 오류를 띠게 된다.
또한 이런 오류가 없었더라도 자연계에서 상황에 따라 성별을 수컷-암컷 변환할 수 있는 동물은 매우 많기에 공룡들의 유전자를 채운 동물들의 이러한 형질 또한 발현을 할 수 있기에 인젠의 여러 개체수 조절 계획은 매우 허점이 많은 셈이다.
대표적으로 암컷 수컷 성별 변환이 가능한 동물로는 농어, 비어드 드래곤, 장어, 초록 개구리, 흰동가리 등이 있다. 쥬라기 공원에서는 이러한 공룡 DNA를 채우기 위해 넣은 다른 동물의 유전자 때문이 공룡들 중에서도 성전환이 일어나 짝짓기가 기능해졌다 묘사가 등장한다.
앨런 그랜트 박사는 짝짓기가 불가능 해야 하는 공룡들이 알을 낳고 알에서 공룡들이 깨어나온 흔적을 보며 이안 말콤 박사의 생명은 길을 찾는다는 말을 되새기며 혼란스러운 상황에서도 감탄을 한다.
DNA와 모기 호박 화석 – 인젠(InGen)이 공룡을 창조 할 수 있던 공상과학 생명공학기술
쥬라기 공원 설정상 인젠은 나무의 레진 속에 갇혀서 호박 화석이 된 모기로부터 공룡 DNA를 얻는다. 이 모기로부터 공룡 DNA의 큰 밑그림을 얻었다면 도마뱀이나 개구리 등 다른 살아 있는 동물의 유전자로 이를 채워 공룡들이 부활했단 설정이다.
DNA는 Deoxyribonucleic Acid 디옥시리보핵산의 줄임말로 이 DNA의 집합이 유기체의 유전적 정보를 모두 담은 도서관을 이룬다. 두개의 DNA가 합쳐져 뉴클레오타이드(nucleotide)라는 유전의 가장 기본단위를 구성하며 이들이 중합체를 이루어서 DNA 이중나선 구조를 이루어 유기체의 유전 정보를 구성한다.
DNA(deoxyribonucleic acid) 즉 디옥시리보 핵산은 아데닌 Adenine A, 티민(타이민) Thymine T, 사이토신 Cytosine C, 그리고 구아닌 Guanine G의 4가지 종류가 있다. (유전자를 구성하는 DNA). 아데닌과 티민은 하나의 뉴클레오타이드를 이루고 사이토신과 구아닌은 또 하나의 뉴클레오타이드를 구성한다.
호벅(Amber)은 엄밀히 말하면 나무에서 나온 레진 성분이 석화 된 물질로 호박은 보석으로서 역사적으로 귀중하게 여겨졌다. 가끔 곤충들이나 작은 동물들이 나무에서 나온 레진에 갇혀버리고 그대로 같이 석화 되어서 호박 화석이 되곤 하였다.
쥬라기 공원의 설정상으로는 인젠에 공룡의 피를 흡혈한 모기가 갇힌 호박 화석에서 공룡의 DNA가 보존되어 공룡들을 재창조할 수 있다고 설명하지만 실제로 공룡 DNA가 이런 호박 화석의 모기 안에 있을 확률은 그냥 확실히 불가능이라고 할 수 있다.
DNA와 모기 호박 화석 – 쥬라기 공원처럼 호박에 갇힌 모기 화석에서 공룡 DNA를 추출할 수 없는 이유
공룡들 인간과 같이 혈액 속의 적혈구는 헤모글로빈(hemoglobin) 으로 이루어져 있는데 헤모글로빈은 가운데가 움푹 파인 원반 구조를 가졌다. 여기서 문제는 헤모글로빈이 이런 가운데가 움푹 파인 구조를 갖춘 이유는 헤모글로빈은 유전 정보가 담긴 세포 핵 없기 때문이다.
세포의 핵(The nucleus of a cell)에는 DNA를 포함한 모든 유전정보가 담겨 있는데 헤모글로빈은 결국 이런 유전 정보가 없다는 의미다.
혈액을 통해 진행하는 모든 유전자 DNA 검사는 사실 적혈구가 아닌 백혈구의 DNA를 탐지하여 증폭하여 실시된다. (그래서 백혈구의 양이나 탐지 여부 등으로 인하여 100%정확하지 않단 말이 나온다.)
이 백혈구의 비율은 혈액 속에서 적혈구보다 적을 뿐만 아니라 백혈구의 수명 또한 적혈구 헤모글로빈보다 현저히 짧다. 따라서 8천년 전의 호박 화석 속의 모기에서 검출이 가능한 공룡 유전정보가 있을 확률은 없다고 해도 무방하다.
또한 DNA의 반감기 즉, DNA가 존재하면 양이 반으로 줄어드는 시간의 길이는 약 521년이다. 이는 521년이 지나면 가지고 있던 DNA의 절반이 분해된다는 의미이다.
이 계산에 따르면 7백만년의 시간이 지나면 DNA가 조금이라도 남을 확률이 아예 0이란 의미다. 즉, 쥬라기 공원같이 모기의 피에서 공룡의 DNA를 검출하거나 추출할 확률은 없다고 할 수 있다.
현대 과학에서의 동물 복제
현재의 과학적인 관점에서는 동물 복제는 체세포핵이식 (Somatic Cell Nucleus Transfer(SCNT))을 일컫는다. 체세포(Somatic cells)는 한 쌍의 염색체 세트(2개)를 가진 두배수체(diploid)세포를 일컬으며 이러한 한쌍의 염색체 세트가 아닌 하나의 염색체 세트를 가진 세포는 일반적으로 생식세포이다.
쉽게 말하면 생식세포(서로 다른 생식세포가 만나서 또 다른 두배수체 세포를 이룬다). 이처럼 이미 염색체 쌍이 모두 갖춘 염색체 세트를 가진 세포로부터 유전 정보가 담긴 세포 핵을 통째로 대리모나 수정이 되지 않고 핵이 제거된 난자에 집어넣어 배양한 것이 현재 과학 기술에서 정의한 체세포 핵이식 즉 동물 복제인 것이다.
하지만 이런 체세포 핵이식 즉 동물 복제를 통해서 완전히 똑 같은 염색체와 유전정보를 통해서 동물을 배양하더라도, 유전 정보 이외의 많은 요소들이 작용하여 유전 정보가 발현이 되기 때문에 일반적인 대중들이 생각하는 완전히 똑 같은 복제 개체가 탄생하지는 않는다.
유전 정보가 같더라도, 이 유전 정보가 발현이 되는 양이나 확률적으로 발현이 되는 유전 정보 또한 다르기 때문에 완전히 동일한 클론 즉 복제 동물을 만드는 것은 불가능하다.
또한 비정상적인 방법으로 이렇게 태어난 동물들은 대체적으로 생존성이 떨어진다. 또한, 유전 정보를 가진 것이 중요한 만큼 이런 유전 정보가 얼마나 발현이 많이 되고, 유전 정보를 해석하거나 단백질을 합성하는 대사 체계 등의 너무 많은 변수들이 생물의 창조와 발달에 많은 영향을 주기 때문에 대중들이 생각하는 똑 같은 복제본을 만드는 것은 불가능하다.
즉, 유전정보에 대한 모든 것을 아는 것 만큼이나 유전 정보 이외의 요소들, DNA의 전사 등에 관여하는 비유전적인 요소들 또한 어떤 동물을 정의하고 특징을 만드는데 매우 중요하기 때문에 설사 공룡들의 정확한 DNA 구조를 알더라도 이를 바탕으로 진짜 공룡들을 창조하는 것은 그냥 불가능하다고 할 수 있다.
공룡을 되살리는 것이 불가능 한 이유
DNA의 반감기가 521년이라는 사실 만으로도 공룡의 완전한 유전정보를 모두 얻는 것은 불가능하다. 염색체에 담긴 정보는 워낙 많기 때문에, 자동화를 통해서라도 설사 공룡들의 DNA 조각을 하나 하나 맞추는 작업을 하여 어느 정도 기틀이 될 유전 정보를 만들고, 이 남은 유전정보를 살아 있는 다른 동물들의 유전정보로 채운다는 발상 자체도 불가능하다.
특히 이 불가능한 상황이 가능하여서 정말로 공룡의 완벽한 유전정보 구조에 대한 정보를 얻을 수 있더라도 생명체들을 다른 생명체과 구분 짓는 특징이나 기본적인 신체구조를 구성하는 단백질들을 합성하기 위해서는 DNA 정보를 ‘해석’하고 그로부터 ‘단백질을 합성하는’다른 비유전적 요인들인 단백질 대사체, 중합 효소나 이들의 상호작용에 대한 완전한 이해 등이 없기 때문에 공룡을 다시 되살리는 것은 불가능하다.
자연계에 존재하는 단백질들이나 효소들은 인위적으로 합성이 불가능한 점이 대부분이며, 이러한 단백질들이나 공룡 내부의 물질대사가 어떻게 이루어지는지는 전혀 추측도 불가하기 때문에, 이러한 복잡함으로 인하여 공룡의 DNA를 전부 가지고 있더라도 공룡들을 되살리는 것은 불가능하다.
이는 공룡에만 국한된 것이 아니라 모든 생명체들에 대해서도 마찬가지이다. J. Craig 벤처 기관과 미국 기술과 산업 표준 기관(National Institute of Standards and Technology(NIST)) 그리고 MIT 공과대학교(Massachusetts Institute of Technology (MIT))에서는 엄청난 노력 끝에 473개의 유전자를 가진 인공 단세포 생물을 겨우 창조 해냈다. (https://www.nist.gov/news-events/news/2021/03/scientists-develop-cell-synthetic-genome-grows-and-divides-normally).
단순한 단세포 생물을 창조하는 것도 이렇게나 복잡한데현재의 기술력이나 앞으로 많은 세월 동안의 기술력의 발전을 감안하더라도 이미 멸종해버린 동물인 공룡을 되살리는 것은 불가능하다고 할 수 있다.
위에 서술된 이유들은 공룡들을 되살릴 수 없는 이유 중 일부이며, 공룡들을 되살릴 수 없는 더 많은 이유가 존재한다.
공룡들을 배양하기 위한 대리모 역할을 할 동물 또한 찾는 것이 불가능하고, 공룡들의 단백질 구조나 기능에 대해서는 연구도 불가능할 뿐더러 이들을 합성 할 수 있는 방법 또한 없으며, 공룡들의 효소나 적절한 tRNA, mRNA들의 구조나 이들의 기능(RNA의 기능에 대한 재발견은 생명공학계에서 매우 큰 이슈다)에 대해서도 인간들 자체가 이들에 대한 이해가 아직 덜 된 상태이기 때문에 이를 적용한 기술은 더더욱 개발이 불가하다.
따라서 인간들이 다시 공룡들이 지구를 누비는 날을 보기 위해서는 전지전능한 신적 존재의 힘 없이는 불가능하다고 결론 지을 수 있다.
