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by Diligitis Oct 30. 2020

DNA

 3년 전 글로벌 이니셔티브로 dna 데이터베이스 구축을 시작했다. 전 세계 연구실에서 공유한 빅데이터를 창의적으로 분석해서 가공하는 것이 내가 하는 일이다. 한국은 신기술에 대한 규제가 많은지라 애초에 해외법인을 세웠고, 한국에는 연락사무소의 형태로 여러 개발자들과 협업하고 있다. 아톰 (atom)의 세계를 바이트(byte)의 세계로 만든 디지털 트윈 (digital twin)을 통해서 나는 몇 가지 가설을 세웠다.


'세대를 거듭할수록 종의 특성들이 업그레이드된다.’

‘세대가 짧을수록 신체적으로 우수하고, 세대가 길어질수록 지능적으로 우수하다.'

‘무녀리보다는 두 번째 이후에 얻은 자손의 유전자 조합이 더 조화롭다.’


 귀납적으로 얻어진 결과인데 원인은 찾지 못했다. 그러던 중 우주비행선에 가장 많이 탑승한, 인간과 DNA가 유사한 초파리를 알게 되었고 초식남 TV를 비롯한 각종 과학 채널과 전문지에 입덕 하였다. 쥐, 돼지, 원숭이처럼 위협적이지도 않고 과일을 먹다가 입에 들어가도 모를 일이다. 초파리의 유전자 중 인간에게 동일하게 작용하는 Hox 유전자는 신체형성에 관여한다. 암, 뇌종양, 당뇨, 자폐, 알츠하이머 등 질병을 일으키는 유전자만 비교하면 초파리와 유사도가 75%에 달한다. 하지만 생물과 화학 물질을 다루는 wet lab을 구성하기에 현실적인 한계가 있어 컴퓨터 과학, 수학, 통계학에 기반한 dry lab을 만들었다.      


 초식남이 찾아준 루비와 새롭게 얻은 다이아몬드, 그리고 처음 받은 초파리 천 마리까지 dna 알고리즘을 구성했다. 데이터와 해답을 넣고 머신러닝을 통해 보석이 만들어지는 알고리즘을 찾아야 한다. 그래야 인간의 개입이 빠지고도 cnn, rnn 등 딥러닝을 통해 이 과정을 자동화할 수 있다. 천 마리를 100열 종대로 세우고 컬러별로 루비와 다이아몬드도 나란히 세워본다. 무슨 연관성이 있는 것일까. 그러던 중 이른 새벽 화장실에 다녀오다가 우연히 네펜데스가 루비를 떨구는 광경을 목격하였다. 지금 무슨 상황이지? 식충식물이 초파리를 잡아먹고 루비를 뱉는 것일까? 얼른 초파리를 세어보니 빠진 녀석 없이 그대로다. 정말 한 마리도 먹지 않았는지 주머니를 잘라 확인해볼까? 영양 상태가 좋은지 살아있는 것처럼 붉은 기운이 강렬해서 자르면 피가 솟을 것 같아 용기가 나지 않았다. 생물을 다루는 것은 초식남 전문이니 날이 밝으면 도움을 청해야겠다. 이참에 법의학에서 등장하는 포렌식 (forensics)이나 코로나 검사로 알려진 PCR 테스트도 복습해야겠다. 


 다음날 아침 제민이 장갑, 가위, 배지, 바이알 등 실험 도구를 잔뜩 싣고서 왔다. 방송에서도 보던 익숙한 것들이다. 네펜데스의 주머니를 해부하고, 중합효소 연쇄반응 (PCR) 실험 영상을 찍을 예정이다. 찾고자 하는 dna를 증폭시켜 눈으로 확인하는 실험이다.


"여러분, 오랜만이죠? 오늘은 특별히 애청자 연선님과 함께 PCR 실험을 해보려고 합니다. 초식남 TV 3주년 기념으로 초파리 천 마리를 받으시고는 빨간 눈을 오마주한 작품을 만들어 주셨어요."

"제 부캐가 디자이너라서 빨간 눈을 만들다가 돌연변이 흰 눈도 만들어 보았습니다."

"그리고 여기 보시면 제가 키우다가 실패한 네펜데스까지 탐스럽게 키우셨네요!"

"매일 커피 마실 때 아메리카노를 한 스푼씩 주었습니다. 이렇게 투명 비닐을 씌우고 창가에서 햇빛도 꾸준히 쬐었고요."  

"그리고 오늘 준비한 PCR 실험을 도와주시기로 했습니다."

"잘 부탁드립니다."



 검체를 용액에 넣고 95도 정도 온도를 높이면 열변성이 일어나면 dna 이중나선이 풀어지게 된다. 과학 장터 온라인에서 구입할 수 있는 적정 프라이머를 용액에 섞은 후 55도로 온도를 낮춰주면 dna 짝에 맞는 염기서열로 프라이머가 결합한다. 그리고 중합효소를 넣고 온도를 72도 정도 올려주면 dna가 연장되면서 2배가 된다. 이것이 한 세트로 35회 정도를 반복하면 dna가 2의 35 제곱으로 10억 개가 넘게 복제될 것이다. dna의 길이에 따라 다르지만 전체 실험시간이 대략 2-3시간이 걸렸다. 처음부터 dna가 보이는 것이 아니라서 고되고 외롭고 힘든 작업이다. 특히 온도를 올렸다고 내리고 혼합하는 것은 매뉴얼대로 믿음으로 해야 한다. 생명을 다루는 것이라 아주 섬세한 작업이다. 예전에는 겔 전기영동으로 확인했는데 요즘은 형광물질을 이용해 실시간 확인이 가능하다. 블랙라이트를 켜니 빛나는 것들이 플랑크톤 같은 것들이 둥둥 떠 있다. 저것이 말로만 듣던 dna라니! 반도체 칩을 보는 것처럼 신기했다. 약속을 한 것도 아닌데 녹화가 끝날 때까지 그 누구도 루비와 다이아몬드의 비밀에 대해서 언급하지 않았다. 


 6시간에 걸친 실험이 끝나고 우리는 녹초가 되었다. 편집을 하면 30분 정도 결과물이 나오지만 요리 프로그램처럼 준비하는 시간이 반나절은 걸린다. 그런 제민을 앞에 앉혀놓고 개발자로서 몇 가지 가설을 풀어보았다. 초파리를 통해 dna 데이터가 전해진다. 도커 (docker)가 클라우드 서버와 말단 디바이스를 오가며 초경량 마이크로 서비스를 하듯 말이다. dna도 유전이 되는 것과 한 세대에서 끝나는 것이 있는데 바이트의 세계에도 두 가지 메모리가 존재한다. 빠른 속도로 연산이 이뤄지지만 휘발성이 있는 flash 메모리, 속도는 느리지만 영구적으로 저장이 되는 cpu 메모리가 있다. 초식남이 할머니도 이해할 수 있게 쉽게 설명을 해주듯, 나도 아무것도 아닌 테크를 아이들의 눈높이에서 알려주고 싶었다. 설명을 다 들은 제민이 고개를 끄덕인다.   


"신기한데요. 생물학적 dna와 기계적인 구조가 쌍둥이처럼 닮아있다니요!"

"원래 컴퓨터가 인간의 뇌를 따라 만들어져서 그래요. digital twin이라는 용어도 쓰잖아요."

"같은 공간인데 저와 연선님은 다른 세계에 있는 것 같습니다."

"물리학에서 우리가 사는 세상은 수많은 차원으로 레이어드 되었을 거라 해요. 두 세계가 이어지는 지점이 있으리라 추측합니다. 극과 극이 통한다는 말도 있잖아요?"

"네펜데스 주머니에 루비가 가득 들어있을 줄은 꿈에도 몰랐어요."

"믿기 힘든 사실인데 어떻게 공개해야 할까요? 당장 알려지면 루비와 다이아몬드 가격이 곤두박질칠 텐데..."

"당분간 비밀에 부쳐도 상관없을 것 같습니다. 교수님도 차마 식충식물을 연구 선상에 올리지 못하실 거예요. 제가 ngs로 생물학적 원인을 찾는 동안 연선님이 루비 선순환 모델을 만들어보면 어떨까요?"

"규모가 커지면 개인으로 감당하기 힘드니 일단 법인부터 설립할까 합니다. 제민님 CEO 할래요?"

"박사학위도 없고 경험도 부족한데 가능할까요?"

"제민님의 끈기와 열정을 높이 사겠습니다. 하다가 안 되면 그때 가서 믿을만한 전문경영인을 영입하죠."


 초식남이 활짝 웃는다. 머쓱해서 그러는지, 좋아서 그러는지 내 앞에서 자주 웃는다. 행여라도 안 물어봤으면 울뻔했겠다! 제민은 여러모로 실험실에 머물기 아까운 인재다. 운전도 잘하고, 무서운 것도 잘 만지고, 지루하게 반복되는 일도 견디고... 앞으로 내가 부족한 부분들을 채워 줄 수 있겠다. 그가 공동대표직을 수락하였다. 호구가 되어도 좋으니 내가 줄 수 있는 것이 있어서 참 다행이다. © Lisay G.




 



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