폴 로드먼드가 DNA로 마법을 건다

오래되고 보편적인 개념이 있죠. "말은 힘을 갖고 있다"는, 그리고 "마법의 주문은 존재한다"는. 우리가 정확한 주문을 욀수만 있다면 "휘리릭~" 하면서 눈사태가 나고 호빗족들을 다 쓸어가죠. 이건 굉장히 매력적인 아이디어인데 왜냐하면 우리는 아주 게으르거든요, 마법사의 제자나 세계 최고의 컴퓨터 프로그래머처럼요. 그래서 이런 아이디어는 아주 매력적입니다. 우리는 어떤 단어들을 입 밖에 내 뱉기만 하면 순수한 정보 전달 뿐 아니라, 어떤 물리적인 힘을 가해 실제로 우리 일을 도와줬으면 합니다. 음, 물론, 우리 주위의 수많은 컴퓨터들과 로봇을 생각해 보면 이런 일을 상상하는 것은 어렵지 않습니다. 자, 여러분 중에 제 얘기가 이해가시는 분? 오른쪽 손을 들어주세요. 됐습니다. 여러분 중에 제 얘기가 이해 안 가시는 분은 왼쪽 손을 들어주세요. 됐습니다. 좋아요. 잘 됐네요. 너무 쉬운 얘기였죠. 여러분은 아주 보안이 약한 컴퓨터를 갖고 계신겁니다, 그쵸? 자 이제, 이건 또 다른 종류의 주문입니다. 이건 0과 1로 이루어진 컴퓨터 프로그램인데요 이 프로그램은 컴퓨터에서 읽을 수 있습니다. 프로그램은 이런 일을 하죠 중요한 것은 이 프로그램을 아주 높은 수준의 언어로 쓸 수 있다는 것입니다. 컴퓨터 마법사들이 이 프로그램(주문)을 쓸 수 있지요 그러면 이렇게 0과 1로 컴파일 되구요 컴퓨터가 그 결과를 읽어 수행합니다. 바로 컴퓨터가 아주 강력한 이유죠. 이런 고수준의 언어가 컴파일되는 것 말입니다. 그런데 저는 사실 여러분께 실제로 마법의 주문 하나를 갖기 위해서 컴퓨터가 필요한건 아니라는 것을 전하려고 이 자리에 섰습니다. 사실 분자 수준에서 할 수 있는 일은 이런 것입니다. 여러분이 정보를 부호화합니다. 여러분들은 마법의 주문 혹은 프로그램을 분자의 형태로 부호화하죠. 그러고 나면 물리현상이 알아서 직접 해당 정보를 해석하고 프로그램을 실행합니다. 그런 한 예가 바로 단백질입니다. 아미노산 배열이 원자들로써 표현되면 이 작은 알파벳들이 서로에게 달라붙습니다. 그것이 3차원 구조를 만들어 실제로 DNA를 자르는 나노기계로 변해버립니다. 그리고 재밌는 것은 해당 아미노산 배열을 바꾸면 3차원 구조도 바뀌어서 이제는 DNA를 이어붙이는 호치키스가 됩니다. 우리는 바로 이런 식의 분자 프로그램들을 작성할 수 있게 되기를 원합니다만, 문제는 우리가 단백질의 기계어를 모르고, 단백질을 위한 컴파일러(번역기)도 갖고 있지 않다는 것이죠. 그래서 저는 DNA를 이용하여 마법의 주문을 만들려고 애쓰는 사람들과 같이 일해오고 있습니다. 우리는 DNA를 이용하는데요, 값도 싸고, 다루기도 쉽고, 우리가 아주 잘 이해하고 있는 물질이기 때문입니다. 우리는 DNA를 아주 잘 알고 있어서, 사실은 저희들이 실제로 DNA를 위한 프로그래밍 언어와 분자 컴파일러를 만들 수 있다고 보고 있습니다. 그렇게만 된다면 우리는 그게 가능할거라고 봅니다. 그래서 이것을 하기 위한 저의 첫번째 의문 혹은 여러 의문 중 한가지는 이거였죠. 어떻게 DNA로 임의의 모양과 패턴을 만들 수 있을까? 그리고 저는 일종의 종이접기 같은 방법을 DNA에 이용해 보기로 했습니다. 그것은 아주 긴 한 가닥의 DNA를 접어서 원하는 모양이나 패턴을 만드는 것이죠. 자 여기에 어떤 모양이 있습니다. 사실 저는 집에서 거의 1년 동안 속옷 차림으로 지내면서 코딩을 했죠. 아까 사진에 나온 리누스 토발즈처럼요. 이 프로그램에 어떤 모양을 입력하면 250개의 DNA 서열을 뱉어내죠. 이렇게 뱉어낸 250개의 짧막한 DNA 서열들이 바로 기다란 DNA 가닥을 우리가 만들길 원하는 이런 모양으로 접어줄 놈들입니다. 그래서 이메일로 이 DNA 서열들을 첨부해서 어떤 회사에 보냅니다. 그 회사는 DNA 서열들을 DNA 합성기에 입력합니다 DNA 합성기는 대략 복사기 정도 크기의 기계입니다. 그리고 무슨 일이 벌어지냐하면 그 회사에서 여러분의 이메일에 첨부된 부호들을 각각 원자 30개짜리 분자 구조로 치환해 줍니다. DNA의 A, T, C, G 각각에 대해서 말입니다. 이것들을 올바른 순서대로 이어붙이고 만들어진 것을 여러분께 등기로 보내주죠. 그래서 여러분은 250개의 작은 튜브를 받게 됩니다. 전 이것들을 모두 섞고, 약간의 소금물도 넣어주고, 제가 바이러스로부터 뽑아놨던 아까 말한 아주 긴 DNA 가닥도 더해줍니다. 그러고 나서 이 모든 것을 끓는점에 가깝게 가열시킵니다. 그리고 이것을 실온으로 식혀주면, 그 과정에서 무슨 일이 벌어지냐 하면, 짧은 DNA 가닥들이 다음과 같은 일을 합니다. 각각의 DNA 가닥들이 저 긴 가닥의 한 부분에 붙고, 그리고 다른 절반은 긴 가닥의 다른 부분에 붙어서 긴 가닥의 두 부분을 이렇게 서로 가깝게 모아서 서로 붙게 만듭니다. 그래서 이 짧은 가닥 250개가 하는 실제적인 일은 긴 가닥을 접어서 우리가 원하는 모양이 되도록 하는 거죠. 그렇게 접힌 것은 만들고자 하는 모양과 유사할 겁니다. 실제로 시험관에서 만들면 작은 물방울 하나당 이런 놈들 500억 개를 얻을 수 있어요. 현미경으로 이런 녀석들을 관찰할 수 있죠 멋진 건 뭐냐면, DNA 서열을 바꾸면 즉, 주문을 바꿔서 짧은 DNA 가닥들의 서열을 바꾸면 이렇게 생긴 분자도 만들 수 있구요, 보시다시피, 친구들이랑 노는 것을 좋아하는군요, 그쵸? 그리고 대부분은 아주 잘 만들어 집니다. 주문을 다시 바꾸면, DNA 서열을 다시 바꾸게 되고 이렇게 멋진 130나노미터 크기의 삼각형이 만들어지죠. 이런 식으로 계속 하면 임의의 패턴도 만들 수 있습니다. 그래서 직사각형 위에 아메리카 대륙이나 DNA라는 글자를 넣을 수 있죠 이게 "DNA 접기" 방법입니다. 이건 한 가지 방법이구요, 사실 DNA로 분자 주문을 외는 데에는 여러 가지 방법이 있습니다. 우리가 결국 하고 싶은 것은 자기조립을 어떻게 프로그램할지 배워서 어떤 것이든 만드는 것입니다, 그쵸? 저희는 세상에 도움이 될 과학 기술의 인공물을 만들 수 있기를 원합니다. 저희는 사람이나 고래, 나무 같은 생물학적인 인공물을 만드는 방법을 익히고 싶습니다. 우리가 그렇게 복잡한 것을 만들 수 있는 수준에 도달할 수 있다면, 정말 분자를 프로그램하는 능력이 그 정도까지 훌륭할 수 있다면, 그건 정말 마법이 될 것입니다. 대단히 감사합니다. (박수)