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인공지능시대(8): 유전인자

2020년 10월 20일 [(주)문경사랑]

 

 

↑↑ 지홍기
영남대학교 명예교수
문경대학교 특임교수
문경시지역발전협의회 의장

ⓒ (주)문경사랑

 

유전인자

유전인자(遺傳因子, Gene)는 유전체의 기본 단위이며, 지구상의 모든 생물은 유전인자를 지니고 있다. 유전인자에는 생물의 세포를 구성하고 유지하면서 이들이 유기적인 관계를 이루는 데 필요한 정보가 담겨있으며, 생식을 통해 자손에게 유전된다.

유전인자는 게놈(遺傳體, Genom) 서열의 특정한 위치에 있는 구간으로써 유전형질의 기본단위로 정의된다. 게놈 서열 안에서 유전인자는 데옥시리보 핵산(Deoxyribo Nucleic Acid; DNA)인 고분자화합물 서열을 이루며, 조절 구간, 전사 구간, 기타 기능이 부여된 구간 등으로 구성된다. 일반적으로 유전인자를 대립형질과 같은 뜻으로 사용하는 경우가 많으나, 엄밀한 의미에서 대립형질은 유전인자 서열에 의해 나타나는 유전형질의 한 종류이다.

유전인자의 증식과정

유전학의 창시자인 그레고어 멘델은 부모로부터 물려받은 유전적 특질이 통계적으로 예측이 가능하다는 것을 발견했다. 그는 이를 단순히 특질이라고 불렀으며, 이 특질은 1950년대에 DNA가 발견되면서 생물의 물질적 토대인 유전인자가 해명되었다.

모든 생물은 유전인자에 의한 다양한 유전형질 즉, 눈 색깔, 혈액형 등을 비롯하여 특정한 유전적 질환도 유전되며, 생명활동에 관여하는 수많은 생화학 작용도 유전인자를 기반으로 한다. 극소수의 경우, 유전인자 증식과정은 세포분열의 준비단계(간기)와 분열단계(분열기)의 반복을 주기로 하며, 간기 때에 유전정보가 잘못 복제되어 돌연변이를 일으킴으로써 기존의 형질과 다른 새로운 유전형질을 갖고 태어나는 경우도 있다.

ⓒ (주)문경사랑

유전인자 변형

유전자변형생물(遺傳子變形生物, GMO: Genetically Modified Organism)은 기존의 생물체 속에 다른 생물체의 유전자를 끼워 넣음으로써 새로운 성질을 갖도록 한 생물체이다. 원래 유전자의 변형 및 조작은 생산성 향상과 상품의 질을 높이는 등의 목적으로 활용되고 있다. 생물체는 DNA 결합에 따라 각 기관이 만들어지고 기능을 하기 때문에 DNA는 생명의 기본요소라고 할 수 있다.

GMO는 기본적으로 다른 유기체의 DNA를 재조합하여 나타내기 때문에, 유전인자의 변형과 조합으로 시작된다. 이는 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭(1953)이 DNA 구조를 규명하고, DNA의 특정 염기 부분을 자유자재로 절단이 가능(1971)하게 하였으며, 1973년 처음 DNA의 잘라진 부분을 다른 DNA 부분에 재결합시키면서, 유전자 재조합 박테리아인 살모넬라 유전인자가 탄생하게 되었다.

결국 GMO기술은 생물의 DNA정보를 정복하면서 혁신을 가져왔으며, 인간의 DNA정보를 파악하기 위한 “인간게놈 프로젝트”가 시도되기에 이르렀다. 이처럼 DNA에 기반을 둔 유전공학의 발전은 GMO를 식물에 적용함으로써 지구촌의 식량문제 해결 가능성이 현실화되고 있다.

유전자 총과 가위 든 인공지능

생명공학기술의 진전은 생물의 고유한 DNA정보를 더욱 정밀하게 파악할 수 있게 되었으며, “인간게놈 프로젝트”는 동식물의 유전인자를 새롭게 주입(유전자 총)하거나 짜깁기(유전자 가위)하는 기술이 인공지능(AI)과 융합되면서 인공지능을 가진 로봇이 유전자 총과 가위를 들고 새로운 창조의 영역을 개척하고 있다.

따라서 유전자변형기술은 특정 유전자를 인위적으로 삽입하거나 제거함으로써 세포의 유전체를 재구성하는 기술 즉, 유전자 가위와 유전자 총 등의 요소기술과 인공지능기술이 융합됨으로써 인간의 오랜 숙원인 암과 에이즈 및 각종 유전병 치료와 농작물 품종개량을 넘어 생명기간과 생산력의 한계를 극복하기 위한 새로운 인공지능시대로 진입하고 있다.

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