제 2장
발생생물학으로의 초대
인간의 가장 기본적인 욕구 중 하나는 생명(life) 이 태초에 어떻게 시작되었는지,
또 사람이 어떻게 만들어지고 태어나는지 그
기원과 과정을 밝히는 것이다.
생명을 주제로 하는 학문을 통칭하여 생물학 (biology)이라고 부르지만 그중에서도
발생생물학(developmental biology)이야말로
이러한 근본적인 질문에 대해 가장 근접한 해
답을 제시해 줄 수 있는 학문 분야이다.
특히 사람의 기원(origin)에 관한 문제는 문명 사회가 시작된 기원전 6,000여 년 전부터
오늘에 이르기까지 오랜 세월에 걸친 연구에
도 불구하고 아직도 해결되어야 할 과제로 남
겨져 있다.
이는 사람의 시작(beginning of human being)
을 제대로 설명하기 위해서는 발생 과정에 대한
이해가 선행되어야 하기 때문이다.
발생은 남성(male)의 성세포(germ cell)인 정자 (sperm)와 여성의 성세포인 난자(ovum)가 수정 (fertilization)이 되어 하나의 접합자(zygote)를 형성함으로써 시작되는데,
이때부터 개체의 죽음(death)과 함께 끝나는 일련의 연속적인 과정을 말한다.
발생의 구체적인 단계는 각 종(species)마다 조금씩 다르지만 전체적으로 출생 이전
(prenatal period)과 출생 이후(postnatal
period)로 나누어 볼 수 있다.
그리고 이 과정에서 세포의 성장(growth)과
분열(division), 조직의 분화(differen-tiation),
기관의 발달 및 개체 형성, 그리고 개체 성장과
노화가 자연스럽게 뒤따르게 된다.
발생에는 ‘무(無)’에서 ‘새로운 생명’을 창조하 는 엄청난 변화 말고도 우 리가 일상적으로
살아가면서 아프고 질병에 걸리거나 상처가 생
기는 일과, 이것들 이 면역작용을 통해 치유되
고 또 세포 재생으로 상처가 아무는 과정까지
등이 함께 포함된다.
이처럼 발생생물학은 우리 삶의 시작부터 마감까지 를 총체적으로 다 루는 학문이다. 발생생물학의 목표 가 과거에는 주로 발생 현상에 대한 이론적 규명에
있었던 것에 비해 최근에는 이 이론을 실용화하여 우 리 삶의 질을 향상시키려는 발생공학(developmental engineering)으로까지 발전하고 있다.
대표적인 예가 형질전환동물(transgenic animal), 유전자치료(gene therapy), 줄기세포(stem cell)를 이용한 난치병 치료 등이다.
발생학과 발생생물학
발생을 주제로 한 학문을 우리는 발생학
(embryology) 또는 발생생물학(develop-mental biology)이라고 부른다.
우리말로는 둘 다 유사하지만 영어 표현을 보면 의미 가 상당히 다른 것을 알 수 있다.
발생학은 출생 이전의, 그것도 배자(embryo) 발생 시기까지에 국한하여 조직 및 기관 형성에 대한
구체적인 진행 과정을 주제로 하는 학문이다.
배자 발생 중에 어떠한 저해요인이 작용해 기관이 제대로 만들어질 수 없다면 선천성기형(congenital malformation)이라는 불행한 결과가 초래될 수밖에 없고, 이는 당연히 의학적 차원에서 아주 중요한
연구 대상이 될 것이다.
왜냐하면 선천성기형의 원인이 되는 유전자 또는 환경적 요인을 연구함으로써 동일한 불행이 다른 사람에게 초래되는 것을 막을 수 있기 때문이다.
때문에 발생학은 의학에서 주로 사용하는 다소 좁은 의미의 용어이다.
반면에 발생생물학은 발생학에서 다루는 모든 주제 를 포함하면서도 배아 발생 이후에 이루어지는 태아 (fetus) 성장 및 출생(birth), 그리고 출생 이후 성장 과 사망에 이르는 전 과정을 다루는 대단히 포괄적인 학문이다.
정리하자면 발생학이 주로 선천성기형을 연구하기 위한 형태적, 의학적 주제인 반면 발생생물학은
분자차원에서의 유전자 프로그램에 대한 연구와 생명윤리 문제까지도 함께 다루는 포괄적인
주제이다.
기술적으로 본다면 발생학이 주로 해부학적인
관찰에 의존하는 반면 발생생물학은 분자생물학,
유전학, 유전공학을 이용한 실험에 기초를 두고 있다.
발생의 목적
인간을 비롯한 다세포생물의 수명은 한정되어 있다.
그렇기 때문에 한 종(species)이 계속해서 존속하려 면 생식(reproduction)을 통해 새로운 개체가
창조되고 성장하며 사망하는 일련의 과정이 되풀이 되어야 한다.
즉, 발생을 통해서 지구상의 모든 생명체는
멸종되지 않고 그 존재를 유지할 수 있는 것이다.
생식방법에는 암수 결합 없이 자기의 몸을 그대로 분열해 나가는 무성생식(asex-ual reproduction)과 암수 구별이 뚜렷한 유성생식(sexual reproduction) 의 두 가지가 있다.
무성생식은 주로 세균이나 하등식물에서 관찰되는 현상이며, 진화된 동식물에서는 유성생식에 의한
발생이 이루어진다. 하등한 동물에서는 때때로 자웅 동체(hermaphrodite)나 처녀생식(parthenogenesis) 과 같은 예외적인 경우가 관찰되기도 한다.
예쁜꼬마선충(C. elegans; Caenorhabditis elegans) 과 지렁이가 그 좋은 예이다. 예쁜꼬마선충은 자웅동 체와 수컷의 두 종류가 있어서 실제로는 자기 스스로 체내 수정을 하기보다 자웅동체와 수컷 사이의
유전자 교환을 통해 최소한의 다양성을 이어나간다.
지렁이도 자웅동체이기는 하지만 서로 다른 개체간 교배를 통해 다양성을 유지할 수 있다.
한 개체의 발생과정에서 가장 뚜렷하게 관찰되는 현상은 물론 생식과 성장이지만 그 외에도 세포 재생에 의한 상처 치료, 젖니와 영구치의 성장, 이차성징의 발현 등 우리가 살아가면서 실행하는 모든 생명현상도 사실상 발생의 한 과정이다.
발생생물학의 목표
발생생물학은 사람을 포함한 생물체의 근본과 생명 의 기원 및 사망에 이르는 전 과정에 대해 필요한
지식을 제공해 준다. 그리고 그 지식은 삶의 질을 높여 복지를 향상시키는 데에 필요한 것들이다.
발생생물학을 통하여 첫째, 우리의 생명이 어떻게 시작되는지, 그리고 출생 이전에 신체 발달이
어떻게 진전되는 지에 관한 구체적인 지식을 얻을 수 있다.
둘째, 정상적인 신체와 선천성기형과의 관계와 그
원인에 대한 지식을 얻음으로서 오염이 심각한 현대 생 활의 환경적 요인들이 정상적인 발생을 방해하지 않도 록 피하거나 도울 수 있는 방법을 제시해 준다.
셋째, 산부인과 의사(obstetrician & gynecology)가 배 자와 태아의 정상적인 발생을 위해 임산부를 최대한 도 울 수 있도록 필요한 지식을 제공해 준다.
넷째, 소아과 의사(pediatrician)에게 어린아이들이 자라나면서 겪을 수 있는 비정상적인 발육 과정에 대 한 정보를 제공하고 치료를 위한 지식을 제공해 준다.
다섯째, 결과적으로 인류의 삶을 향상시키고 복지를 제공하여 건강하고 장수하는 풍요를 마련해 준다.
발생학적 용어와 위치 표시
발생 중인 배자, 태아, 개체를 설명하기 위해서는 전, 후, 좌, 우의 방향을 설정하는 것이 중요하다.
특히 발생 초반의 배자는 그저 구형의 세포덩어리이 기 때문에 더욱 방향을 구별하기가 힘이 든다.
사람이 서서 손바닥을 앞으로 향하고 양팔을 옆구리 에 붙인 자세를 해부학적 자세(anatomical position) 라 한다. 이 자세를 기준하여 각 방향을 결정하는데 성인에서는 앞쪽(anterior), 뒤쪽(posterior)이라는
용어로, 발생 중인 배자는 배쪽(ventral), 등쪽(dorsal) 이라는 용어로 표현을 한다.
또한 성체에서는 위쪽(superior), 아래쪽(inferior)이 라는 표현을 쓰며 배아에서는 뇌쪽(cranial),
꼬리쪽(caudal)이라는 용어를 대신에 사용한다.
