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노벨상인물

토머스 모건 Thomas Hunt Morgan

토머스 모건 [이미지]
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Caltech (캘리포니아공과대학교)
  • 작성 2017-07-05
  • 조회 4,351
  • 출생1866-09-25
  • 국적 미국
  • 분야유전학
  • 소속캘리포니아 공과대학
  • 출신대학존스홉킨스대학교
  • 주요업적유전 현상에서 염색체의 역할 규명
  • 수상노벨 생리의학상(1933)
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인물정보

미국의 유전학자. 생물의 유전형질을 나타내는 유전자가 쌍을 이루어 염색체에 선상배열을 하고 있다는 염색체지도를 초파리의 실험으로 입증하였다. 유전자설을 제창하여 1933년 노벨생리·의학상을 수상하였다.

1866년 9월 25일 미국 캔터키주의 렉싱턴(Lexington)에서 태어났다. 10살 때까지 시골에 사는 동안 새와 새알, 화석을 수집했을 만큼 어릴 적부터 그는 자연사에 엄청난 관심을 보였다. 1886년 캔터키 대학(University of Kentucky)에서 학사학위를 받고 존스 홉킨스 병원에서 뉴웰 마틴(H. Newell Martin)과 생리학을, 브룩스(W.K. Brooks)와 형태학을 연구하며 대학원 생활을 보냈다.

1890년 존스 홉킨스 병원에서 박사 학위를 받은 후 1894년 유럽 나폴리에 위치한 해양 동물 연구소(The Martine Zoological Laboratory)에서 연구했다. 나폴리에서 독일 생물학자이자 철학자인 한스 드리슈(Hans Driesch)를 만났다. 그의 영향을 받아 모건의 연구는 실험 병리학으로 방향이 전환되었다.

1895년 그는 유충의 발달과 재생에 관한 연구와 그에 관한 외부적 요인과 내부적 요인을 분석하기 시작하여 1897년, ‘개구리 알의 성장(The Development of the Frog's Egg)’이라는 책을 출판했고, 이어 올챙이, 물고기 그리고 지렁이와 같은 작은 동물의 재생 능력에 관해 연구하여 1901년에는 ‘재생(Regeneration)'이라는 책을 출간했다. 1903년 그는 진화의 과정을 인정하지만 다윈의 자연도태설을 비판하는 내용의 ‘진화와 적응(Evolution and Adaption)’이라는 세 번째 책을 출판했다.

1904년 모건은 콜롬비아 대학교(the University of Columbia)의 실험 동물학 교수로 자리를 옮긴 후 그곳에서 주로 유전과 진화 연구에 초점을 맞추었고, 네덜란드 식물학자이자 생물 유전을 연구했던 드프리스(De vries)의 돌연변이설을 입증하려고 노력했다.

1908년 모건은 ‘노랑초파리’ 연구를 시작했다. 유전성 돌연변이를 찾아내기 위해 초파리들을 번식시켜 1920년 빨간 눈을 가진 암컷 초파리들 중에 하얀색 눈을 가진 돌연변이의 수컷 초파리를 찾아냈다. 그는 하얀색 눈을 가진 초파리를 빨간색 눈을 가진 초파리와 교배시켰을 때 수컷의 눈은 모두 하얀색이었지만 암컷의 눈은 빨간색과 하얀색 중 하나를 갖고 태어날 수 있다는 사실을 발견했다. 이 연구는 처음으로 유전적 특성과 특정 염색체 사이의 관계를 증명해 주었다.

1927년 모건은 캘리포니아 대학(California Institute of Technology)의 생물학과 설립에 참여 해 줄 것을 제안 받았다. 은퇴나이가 가까웠음에도 불구하고 그는 제안을 받아 1928년 캘리포니아 대학으로 옮겨 갔다. 캘리포니아 대학에서 연구하다 1942년 은퇴했지만 별세 전까지 명예직 교수로 학교에 남아있었다. 그의 지도 아래 있던 연구소는 생물학, 유전학, 진화론, 생리학, 생화학 연구를 하는 센터로 널리 알려지게 되었다. 또한 그는 미국 캘리포니아 코로나 델마(Corona del Mar)에 해양 연구소를 설립하기도 하였다. 1927년부터 1931년까지 미국 국립과학아카데미(The National Academy of Science)의 회장을 역임했고 1930년에는 미국과학 진흥회(The American Association for the Advancement of Science) 회장으로서 생물학 발전에 큰 공헌을 하였다.

http://www.thefamouspeople.com/profiles/thomas-hunt-morgan-7340.php
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3385540&cid=58399&categoryId=58399

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시상연설

전하, 그리고 신사 숙녀 여러분.
인류가 존재하는 한, 우리는 부모를 닮은 아이들, 닮거나 혹은 닮지 않은 형제나 자매, 어떤 인종 또는 가족에게 나타나는 특징적인 성질 등을 관찰하게 됩니다. 우리는 일찍이 이러한 환경에 대해 자세히 알고 싶어 했으며, 이 때문에 명상적인 근거를 바탕으로 유전에 관한 원시적인 이론이 만들어졌습니다. 이러한 특징은 우리 시대의 유전 이론에도 이어졌으며, 유전 조건이 과학적으로 분석되지 않았기 때문에 수정 과정은 여전히 밝혀지지 않는 비밀로 남아 있었습니다.

고대 그리스 의학이나 과학에서는 이 문제에 많은 관심을 가졌습니다. 의학의 아버지 히포크라테스의 시대에서도 원시적인 유전 이론을 찾아볼 수 있습니다. 히포크라테스는 유전적인 성질은 어떤 식으로든 부모로부터 새로운 개인으로 전달된다고 했습니다. 또 다른 그리스 시대 과학자도 부모에게서 자식으로 어떤 성질이 전달된다는 같은 생각을 했으며, 이는 고대의 생물학자 아리스토텔레스에 의해 수정되었습니다.

그 후 이와 같은 이른바 전달 이론이 상당히 지배적이었습니다. 이 이론과 경쟁할 수 있는 유일한 유전 이론을 찾는다면 고대 교회의 아버지인 아우구스티누스의 이른바 전성설(performation)을 들 수 있습니다. 이것은 여성이 처음으로 창조되면서 모든 후손은 이 여성으로부터 형성된다는 이론이었습니다. 전성설은 수정을 거쳐 18세기 생물학을 지배하는 대표적 이론이 되었습니다. 그럼에도 불구하고, 전달이론 또한 그 명맥을 유지해 왔습니다.

이 이론을 대표하는 가장 최근의 과학자로 다윈 박사를 꼽을 수 있습니다. 그는 신체의 여러 장기로부터 일종의 추출이라는 과정을 통해 부모의 개인적인 성질이 자식에게 전달되는 것이 유전이라고 생각했던 것 같습니다. 그러나 과거 생물학에 깊은 뿌리가 있으면서 여전히 일반적인 개념으로 받아들여지는 이것은 근본적으로 잘못입니다. 현대의 유전 연구들이 이를 증명하고 있습니다.

유전 연구가 과학적으로 이루어진 것은 최근의 일이며 그 역사가 아직 70년도 채 되지 않았습니다. 이런 연구는 아우구스티누스의 수사인 부륀의 그레고어 멘델에게서 시작되었습니다. 1866년에 출판한 식물 사이의 교배에 관한 그의 실험 결과는 전체 과학의 근본이 되는 매우 중요한 것이었습니다. 같은 해, 켄터키 태생의 한 남자가 멘델의 후계자로서 이른바 고차원적 멘델리즘이라 불리는 유전 연구를 하게 되었는데, 그가 바로 올해의 노벨 생리·의학상 수상자인 토머스 모건 박사님입니다.

멘델의 관찰은 매우 중요한 의미가 있습니다. 비록 이것이 당대에는 전혀 평가받지 못했지만, 그것은 유전에 관한 낡은 이론을 완전히 뒤집는 획기적인 것이었습니다. 멘델의 발견은 보통 두 가지 유전법칙 또는 유전의 우성법칙으로 설명됩니다.

그의 첫째 법칙, 즉 분리법칙은 만일 어떤 성질에 대한 두 가지 다른 유전적 소인이나 유전인자가 결합되어 있는 경우 이 유전자는 다음 세대에 분리된다는 것을 의미합니다. 크기에 관한 유전자를 예로 들어 보겠습니다. 항상 키가 큰 인종이 항상 키가 작은 인종과 교배된다면, 다음 세대는 모두 중간 정도의 크기를 보이게 됩니다. 만약 키가 큰 인자가 우성이라면 전부 큰 키를 가지게 될 것입니다. 그러나 다음 세대에는 유전자가 분리되기 때문에, 개인의 키는 비율적으로 여러 모습을 나타나게 됩니다. 즉 그 다음 4명의 후손에서 한 명은 키가 크고, 두 명은 중간이고, 한 명은 키가 작습니다.

멘델의 두 번째 법칙은 자유 결합의 법칙입니다. 이것은 새로운 세대가 태어날 때, 여러 유전인자가 서로 독립적으로 새로운 조합을 형성할 수 있다는 것입니다. 예를 들면, 키가 큰 빨간색 식물이 키가 작은 흰색 꽃과 교배하면, 흰색과 적색 인자가 독립적으로 키가 크고 작은 인자에 유전됩니다. 그리하여 두 번째 세대는 키 큰 적색 꽃과 키 작은 흰색 꽃 이외에도 키 작은 적색 꽃과 키 큰 흰색 꽃이 필 것입니다.

멘델의 또 다른 업적은 세대에 걸쳐 외형적으로 나타나는 특별한 성질을 정확하게 기록했다는 것입니다. 이런 방법으로 그는 비교적 간단하고 정기적으로 되풀이되는 수적인 비율을 발견하였고, 이것은 유전 과정을 이해하는 데 중요한 역할을 하였습니다. 이로써 우리 시대의 실험 유전학은 많은 세포로 이루어진 유기체 전체에, 즉 이끼류와 꽃식물, 곤충류, 연체동물, 게, 양서류, 조류 및 포유류 등에 이러한 멘델의 법칙이 일반적으로 응용될 수 있다는 것을 증명하였습니다.

그러나 멘델의 법칙은 그 시대 이전에 이루어졌던 다른 위대한 많은 발견들이 그랬던 것처럼, 별다른 주목을 받지 못했습니다. 이것은 이해되지 않는 이야기였으며 사람들은 이것을 잊어버렸습니다. 1884년 멘델이 죽은 후로는 아무도 이것을 언급하지 않았습니다. 때문에 다윈은 멘델에 대해 아무것도 알지 못했습니다. 만약 그가 알고 있었다면 그는 자신의 연구를 위해 멘델의 업적을 이용했을지도 모릅니다. 이렇게 사장되었던 멘델의 업적에 대한 재발견은 1900년에 와서야 이루어집니다.

그러나 그 무렵 상황은 멘델의 이론이 처음 발표되었던 때와 매우 달랐습니다. 일반적인 생리학적 의견에도 많은 변화가 있었을 뿐 아니라, 무엇보다도, 세포와 세포핵에 대한 지식이 엄청나게 발전하였습니다. 생식의 기전은 1875년에 헤르트비히 박사가 발견하였고, 1880년에 바이스만 박사는 생식세포의 핵이 유전적인 성질을 전달하는 역할을 한다고 주장했습니다. 간접적인 유사분열에서 나타나는 이상한 실 모양의 외관을 한 유색 구조, 즉 염색체는 이미 1873년에 슈나이더 박사가 발견했습니다. 그 후 수십 년 안에 우리는 수정 과정과 세포분열의 여러 단계에서 왜 염색체가 분리되고, 섞이고 결합되는지를 이해하게 되었습니다.

마침내 멘델의 법칙은 그 가치를 제대로 인정받았습니다. 하지만 새로운 개체가 발생할 때 유전 인자가 정확히 분배되기 위해서는 멘델의 법칙에 가려진 비교적 간단한 또 다른 기전이 있어야 했습니다. 이러한 기전은 수정 전후의 생식세포에서 염색체의 일정 부위에서 발견되었습니다.

1903년에 서턴 박사, 1904년에 보베리 박사가 처음으로 염색체가 유전물질을 전달하는 수단이라는 의견을 발표하였습니다. 그리고 세포를 연구하는 학생들은 이 의견을 전폭적으로 받아들였습니다. 유기적인 생명체의 단일성과 연속성을 이 발견으로 확인할 수 있었는데, 이것은 다윈의 진화론보다 현실적이며 가능성 있는 주장이었습니다.

금세기 첫 10년 동안에 염색체 이론은 더 이상 발전하지 못한 채 여기에 머물러 있었습니다. 그러던 중 1910년, 미국의 동물학자 토머스 헌트 모건 박사님이 이 연구를 시작하였습니다. 그는 이 연구를 통해 유전자로서의 염색체 기능을 발견하는 위대한 업적을 이루었으며 이를 인정받아 1933년 노벨 생리·의학상 수상자로 선정되었습니다.

모건 박사님의 이와 같은 성공적인 연구는 멘델의 통계적 연구 방법과 현미경적 방법을 결합함으로써 가능했습니다. 그는 항상 세포와 염색체에서 다음과 같은 질문의 해답을 찾고자 노력했습니다. 그렇다면 세포와 염색체에서 현미경으로 관찰되는 과정 중에 어떤 과정이 이종교배에서 나타나는 현상일까요? 그는 항상 이 질문의 해답을 찾고자 노력했습니다.

모건 박사님의 연구가 성공한 또 다른 이유는 실험 대상을 잘 선택했기 때문이었습니다. 모건 박사님이 선택한 초파리는 지금까지 알려진 어떤 실험 대상보다도 우수한 것으로 증명되었습니다. 이 동물은 실험실에서 기르기가 쉬웠고, 실험도 잘 견뎌냈습니다. 일 년 내내 번식하는 이 초파리는 새로운 세대가 태어나기까지는 약 12일이 걸리며 1년에 약 30세대까지 번식이 가능했습니다. 암컷은 보통 약 1,000여 개의 알을 낳으며, 암컷과 수컷을 구별하기도 쉬웠습니다. 게다가 이 동물의 염색체의 수는 단 4개뿐이었습니다. 이 운 좋은 선택으로 모건 박사님은 식물 또는 보다 적합성이 낮은 동물을 대상으로 연구한 다른 유전 과학자들을 앞지를 수 있었습니다.

또한 모건 박사님처럼 그의 생각을 열정적으로 실행에 옮길 유능한 학생과 공동 연구자를 모을 수 있는 사람도 없었습니다. 이것은 그의 이론이 대단히 빠르게 발전하였다는 것을 의미하기도 합니다. 스터트반트, 멀러, 브리지스를 비롯한 그의 많은 학생들이 그와 함께 명성을 얻었으며, 그의 성공에 실질적으로 기여하였습니다. 우리는 이들을 모건학파라고 부릅니다. 때문에 우리는 종종 모건의 업적과 그의 동료의 업적을 구별하기가 쉽지 않습니다. 하지만 모건이 천재적인 지도자임을 의심하는 사람은 아무도 없습니다.

멘델의 법칙을 두 가지로 요약할 수 있듯이, 모건리즘 또한 법칙이나 규칙으로 표현할 수 있습니다. 모건학파에서 말하는 4개의 규칙은 조합의 규칙, 조합군의 수를 제한하는 규칙, 교차 규칙 및 염색체 위에 유전자가 선형으로 배열되는 규칙입니다. 이 규칙들은 멘델의 유전법칙을 완성하는 데 매우 중요합니다. 또한 이 규칙들은 서로 복잡하게 연결되어 밀접한 관계를 유지함으로써 생물학적인 조화를 이루고 있습니다.

어떤 유전적 배열은 다소 강하게 결합되어 있다는 모건 박사님의 결합 법칙은 새로운 유전물질이 형성될 때 유전자가 자유롭게 결합할 수 있다는 멘델의 제2법칙을 제한하는 것이 사실입니다. 이것은 조합군의 수에 대한 제한 규칙을 따르며 염색체의 수에 대응하여 나타납니다. 한편, 교차 또는 유전자 교환이라고 부르는 현상은 조합 법칙을 제한합니다. 염색체 사이에 실제로 부분적인 교환이 일어난다는 이 교차이론은 많은 저항을 불러왔습니다. 그러나 최근 몇 년 동안 현미경으로 직접 관찰한 결과들은 이를 확실하게 뒷받침합니다. 또한 유전적 인자가 염색체에 선형으로 배열한다는 이론도 처음에는 그저 기상천외한 추측으로만 생각되었습니다.

모건 박사님은 유전염색체 지도에서 유전인자가 목걸이의 구슬처럼 염색체에 배열되어 있음을 밝혔지만 사람들은 모두 회의적이었습니다. 모건 박사님의 이와 같은 놀라운 연구결과의 대부분이 염색체를 직접 조사한 것이 아니라 초파리 교배의 통계적인 분석으로 얻은 것이기 때문이었습니다. 그러나 결국 그의 연구결과가 옳다는 것이 입증되었고 현재 유전과학자들도 염색체 내 유전인자의 위치에 대한 이론이 추상적인 사고가 아닌 사실임을 인정하고 있습니다.

모건학파의 결과는 대담하고 매혹적이며, 다른 생물학적 발견의 대부분을 능가하는 위대한 것이었습니다. 10년 전까지만 해도 누가 이런 방식으로 유전의 문제점을 꿰뚫어 볼 수 있을 것이며 동물과 식물 사이에 교차되는 결과 뒤에 놓인 이와 같은 작용기전을 찾을 수 있을 것이라고 생각했겠습니까? 염색체는 1마이크로미터 단위로 측정될 만큼 작기 때문에 그 안에 위치한 수백 개의 유전인자들은 극소의 입자라고 상상할 수밖에 없었습니다. 그런데 모건 박사님이 이 유전인자들의 위치를 통계적 방법으로 알아낸 것입니다.

독일의 한 과학자는 이를 육안으로 볼 수 없었던 천체를 망원경으로 발견한 것에 비유하면서, 모건 박사님의 발견은 이전에 관찰된 적이 없는 새로운 것을 의미하기 때문에 이를 훨씬 능가한다고 평가하였습니다.

모건 박사님의 연구는 주로 초파리를 대상으로 하기 때문에, ‘인류에 가장 큰 공헌을 하고 의학이나 생리학 분야에서 가장 중요한 발견을 한 사람에게 수여되는’ 노벨 생리·의학상이 그에게 수여되는 것을 이상하게 생각하는 사람도 있을지 모릅니다. 하지만 이후에 이루어진 하등 및 고등 동식물에 대한 수많은 연구 결과로 모건의 규칙이 수많은 세포로 구성된 모든 유기체에 하나의 법칙으로 적용될 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다.

그뿐만 아니라, 비교생물학을 통해 우리는 사람과 다른 생물이 근본적으로 일치한다는 것을 오래전부터 알고 있었습니다. 그러므로 우리는 유전 같은 세포의 기본적인 기능이 유사하다는 것 또한 당연하게 생각합니다. 즉 자연은 종을 보존하기 위해 사람과 같은 방법을 사용하고 있으므로, 멘델의 법칙이나 모건의 규칙이 사람에게 적용되는 것 또한 당연한 것입니다.

이미 모건 박사님의 연구 결과는 인간의 유전 연구에 많이 이용되고 있습니다. 그의 도움이 없었다면 인류에 관한 현재의 유전학과 우생학도 존재하지 않았을 것입니다. 우생학은 아직도 미래의 주요 목표입니다. 멘델 박사님과 모건 박사님의 발견은 인류의 유전질병을 연구하고 이해하는 데 가장 근본적이며 중요합니다. 그리고 건강이나 질병에 관련된 유전인자의 역할은 의학계에도 밝은 전망을 주고 있습니다. 질병에 대한 전반적인 이해와 예방의학, 질병의 치료를 위해서도 유전 연구는 매우 중요합니다.

슈타인하트 대사님.
왕립 카롤린스카 연구소는 모건 교수님이 오늘 여기에 개인 사정으로 참석할 수 없게 된 것을 안타깝게 생각합니다. 미국을 대표하는 대사님께 모건 교수님을 대신하여 노벨상을 수상해 주시기를 부탁드립니다. 그리고 이 상과 함께 우리 연구소의 축하 메시지를 함께 전해 주시기 바랍니다.

왕립 카롤린스카 연구소 노벨 생리·의학위원회 F. 헨첸

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자료출처
[네이버 지식백과] 유전 현상에서 염색체의 역할 규명 (당신에게 노벨상을 수여합니다. | 노벨 생리 의학상, 2010. 1. 18., 바다출판사)

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