제 이야기와 더불어 모임에서 교과서를 공부하는 이유를 달았습니다.
한정규의 “자연과학 공부의 안과 밖” (6)
[안] 일반생물학 공부가 제일 어렵다
» 생명, 생물학. 출처/ Wikimedia Commons (원본의 사진 배치를 변형해 사용)
지금의 나는 생물학 분야를 전공하면서 일반인이 참여하는 생물학 학습모임을 꾸리고 있지만, 대학에 갓 입학했던 1학년 당시만 해도 DNA와 RNA의 자세한 차이를 몰랐다. 고등학교 생물 과목은 암기과목으로 인식했고, 사실 깊은 관심을 쏟을 만한 마땅한 계기도 없었다. 그러다가 학부를 생물학 전공으로 선택하면서 ‘일반 생물학’을 접하게 되었다. 우리말로 일반 생물학이고, 영어로는 ‘general biology’이다. 또는 ‘introduction to biology’라는 말도 쓴다. 한 마디로 말해 생물학의 전반을 가르치고 배운다는 뜻인데, 심지어 세포에 대한 아무런 기초 지식도 없는 내게는 그 ‘생물학 전반’이 폭풍처럼 밀려들어왔다.
대학 강의 내용은 누가 붙어서 가르쳐주지도 않거니와 ‘일반’이라는 말이 들어간 강좌는 흔히 대단위의 수강 인원으로 수업이 전개된다. 수강 인원이 100명 넘는 경우도 있다 (요즘의 분위기는 이를 점차 줄여가는 추세라 한다). 다시 말해서 강의하는 사람이 일방적으로 설명해주고 넘어간다는 뜻이다. 물론 강의 중간에 수강생이 질문할 수도 있겠지만, 알다시피 당시 나는 기초 지식이 없는 1학년생이었으니 질문은 고사하고 설명이나 잘 따라가는 게 상책이었다.
낯선 용어와 개념이 즐비한 일반생물학
내가 일반 생물학을 접했을 때는 어떤 선행지식도 없는 상황이었다. 물론 선행지식이 있어야만 수업 진도도 잘 따라가고 과목에 대한 이해도 쉬어진다는 것은 아니다. 다만 해당 학문에서 통용되는 기본 언어를 익히지 못해서 생기는 불편함이 상당하다는 것이다. 그 언어에 대한 이해는 용어에서 시작되는데, 생물학의 특성상 생물학 용어는 다른 자연과학 분야에 비해 차지하는 비중이 크다.
예를 들어 DNA와 RNA를 보면, 이 용어는 디옥시리보 뉴클리오드 산(deoxyribonucleic acid)과 리보 뉴클리오드 산(ribonucleic acid)의 약자이다. 둘의 차이는 디옥시(deoxy)라는 말이 붙었느냐 아니냐이다. ‘de-oxy’는 산소가 없다는 뜻이고, 그래서 DNA는 RNA에 비해 수산화기에 산소가 빠진 수소만 있어 상대적으로 안정한 구조를 갖추고 있음을 의미한다. 흔히 DNA가 범죄수사에도 이용되고 특히 복제자의 근간이 되는 이유가 이런 구조적 안정성 때문이다. 이와 같이 용어만 제대로 알면 해당 내용을 압축적으로 이해할 수 있다. (생물전공자가 이 글을 읽으면 당연한 얘기를 너무 장황하게 한다고 생각하겠지만, 부디 참고 읽어주시길...)
» RNA와 DNA 구조 비교. 출처/ 위키피디아
신경과학을 공부하는 지금의 내게, 용어의 중요성은 동일하다. 특히 밝혀야 할 미지의 영역을 많이 지닌, 발전 단계에 있는 학문 분야에서는 용어와 그 정의가 학문 지식의 역사적 맥락을 파악하는 데에도 중요하다. 일례로 ‘시냅스’라 하면 신경전달물질이 바로 전달되는 좁은 틈 공간이라고 교과서에 정의되어 있다. 이런 시냅스 기작이 축삭과 수상돌기가 만나는 곳에서 일어난다는 사실을 상기하면 그것이 반드시 좁은 틈에서만 일어나는 게 아니라 틈에서 신경전달물질이 넘쳐흐르거나(extra-synapse), 축삭에 존재하는 시냅스 소낭들이 어떻게 움직이느냐에 따라 시냅스가 형성되고 작동할 수 있다.
그러나 일반 생물학 수업시간에는 세부 전공의 세세한 내용을 배우지도 가르쳐주지도 않는다. DNA와 RNA의 구조는 무엇인지, 시냅스라는 것은 무엇인지 일반화된 용어의 정의를 설명해줄 뿐이다. 교과서의 짜임새는 흔히 정의로 시작한다. 정의의 추상적 개념은 학자들 간에 합의가 된 범위 안에서 결정되고, 그 다음에 교과서에는 그에 해당하는 사례의 설명이 이어진다.
대장균과 같은 원핵세포의 대사 과정을 이해하는 데 필요한 오페론(operon)에 대한 내용을 보면, 오페론에 대한 정의가 먼저 나와 있고, 억제자(suppressor)와 증진자(enhancer)의 개념을 사용해 당에 의한 조절작용을 모식도로 설명한다. 사실 오페론에 대한 개념이 이 조절작용을 설명하는 가운데 확립된 것이기 때문이다. 사례로부터 개념을 추출하고 다시 그 개념을 바탕으로 다른 사례를 찾아나가 하나의 이론을 공고히 하는 과정이 과학인 까닭이다. 과학이 기본적으로 연역에 기반을 둔다지만 귀납적이고 경험적인 측면이 강한 생물학의 경우에는 두 가지가 혼재되어 있는 것 같다. 다만, 교과서에서는 잘 정립된 개념을 소개하고 이에 대한 사례를 통해 정의가 합리적임을 증명한다. 경험적으로, 또는 귀납적으로 밝히는 과정은 역사적으로 매우 유명한 에피소드로서 알려져 있다.
다시 볼수록 중요한 기초 개념들
정의와 사례로 짜인 교과서의 설명을 보면서 일반 생물학을 처음 배울 때 나는 그 낯설음에 직면했다. 워낙 외울 내용도 많았고, 분자생물학이 중심인 현대 생물학에서는 눈에 새겨 넣어야 할 모식도가 즐비하게 등장했다. 수십 년 전 생물학 교과서와 비교한다면 동식물이 그려진 생생한 사진보다는 기작을 설명하는 모식도가 거의 반 이상을 차지한다. 외우기 전에 그 과정에 대한 설명이 없으면 잘 받아들이지 못하는 게 이른바 이과를 공부하는 학생의 특성이라지만, 생물교과서를 잘 익히려면 우선 잘 외워야한다. 기본적으로 구조를 외운다. 뉴클레오티드 4가지(A, T, G, C), 아미노산 20개. 중요 대사경로로서 해당작용(glycolysis), TCA회로(크렙회로) 등을 일단 외운다. 하지만 외우는 것이 전부는 아니다. 외운 즉시, 이해도 수반해야한다. 대사 경로에서 화학구조가 바뀌는 이유는 무엇인지, 그때 필요한 ATP(adenotriphosphate)의 양은 얼마인지 등을 이해하는 게 필수적으로 필요하다.
그런데 고백하건대 나는 정작 위와 같이 일반생물학을 공부하지 않았다. 첫째는 암기에 대한 천시 때문이었다. 암기 과정은 충실한 이해를 하고 반복 학습을 함으로서 인위적인 노력 없이 가능하다고 생각했다. 해당작용과 TCA회로를 외우지 않았었다. 둘째, 정의에 대한 이해를 하고자 노력했다. 단순히 수용하는 것이 아니라 하나의 기작이 있으면 왜 그 기작이 일어나는지 생각해보려고 했다.
결론부터 말하자면 일반 생물학을 공부할 때 위와 같이 하면 안 된다. 암기를 천시하면 안 되고, 교과서 정의를 뒤집으려 하거나 수용불가의 입장을 갖고 있으면 지름길을 스스로 버리는 것과 마찬가지이다. 암기를 하지 않고 익숙함을 통해 천천히 받아드리면 되지 않을까 하는 생각은 비효율적인 학습방법이다. 물론 불가능한 방법은 아니지만 배울 양에 비하면 주어진 시간은 매우 적다. 교과서에 내려진 정의는 수많은 시간을 거치며 수많은 학자와 전문가들이 공동의 합의를 거쳐 만들어 내놓은 결과물이다. 그 정의를 비판하고 따지고자 한다면 수많은 연구 결과에 반증부터 해야 할 것이다.
‘선(先)암기 후(後)이해’는 일반생물학 공부를 마치고 상위 과목을 공부하면서 적용한 방법이다. 왜냐하면 일반 생물학 공부를 완전 망쳤기 때문이다. 상위 과목은 일반 생물학 단원 하나씩을 세부적으로 공부하는 것인데, 생화학, 분자생물학, 세포생물학, 신경과학, 면역학, 대사학, 바이러스학, 유전학, 진화학, 생리학 등을 말한다. 과목 이름 그대로의 내용을 배우게 되고, 세세한 내용까지를 다루게 된다. 전공과목이기 때문에 이해는 물론이고 외워야 했다. 나에게 지식이 될 것이고 곧 밑천이 될 것이기 때문에....
놀라운 사실은 일반 생물학을 공부할 때, 즉 맛보기로만 보았을 때에는 재미없던 내용들이 구체적으로 들어가서 보니 흥미로웠다는 점이다. 해상도가 낮아서 뿌옇게 보였던 사진에서 해상도가 높아져 가까이 가면 새로운 사물을 볼 수 있을 때에 느낄 수 있는 즐거움이라고 표현하면 좋을 것 같다. 그런데 상위 과목을 공부하면서 들었던 생각은 아주 기본적인, 일반 생물학에서 익혔어야 할 개념들이 당시에는 중요하게 여겨지지 않아 놓치는 경우가 많았다는 것이다. cAMP(cyclic adenomonophophate:고리형 AMP)에 의해 조절되는 IP3 신호전달경로, 세포막에서의 결합단백질 종류와 세포골격의 역할 기능 등을 대학원에서 실험하고 공부하는 동안에 다시 교과서를 찾아보고 나서야 일반 생물학에서 정말 중요한 내용을 다루고 있구나하는 생각을 갖게 되었다.
일반인의 생물학 공부, 교과서에 지름길이
바로 생물학 학습모임에서 일반 생물학 교과서를 읽을 때, 지금까지 내가 겪은 오류와 얻은 점을 생각했다. 생물학에 관심이 있는 비전공자와 일반인이 일반 생물학 교과서를 읽는 것은 대학교 1학년이 일반 생물학 강의를 듣고 공부하는 것과 다를 바가 없다. 내가 대학교 1학년 때 잘못 생각했던 점, 그리고 전공과목을 공부하면서 느낀 점을 비교했을 때 생물학습모임에서는 당연히 외우고 쓰면서 학습을 해야 했다. 하지만 한 달에 한 번 제한된 시간에 생물학적 기전과 구조를 모두 외울 수는 없는 노릇이고, 각자 정해진 분량을 읽고 와서 이야기를 나눌 수밖에 없었다. 가장 중요한 내용에 대한 것은 내가 중요한 반응이나 구조, 기전을 설명했다. <미토콘드리아>라는 책을 우리 모임에서 읽었지만(연재4회참조), 예를 들어 미토콘드리아 안에서 ATP를 최종산물로 만드는 일련의 과정은 생화학 지식을 동원하여 설명했다.
비전공자에게 단순하게 전달하는 것이 가장 쉽게 이해시키는 것만은 아니었다. 추상적이고 단순하게 설명하려고 하다 보면 먼저 설명하는 사람한테 나타나는 현상은 애매모호한 단어와 문장으로 표현할 수밖에 없다는 것이다. ‘어떤 반응을 하고, 두 단백질이 상호작용한다,’와 같이, 말은 길어지는 데 정보는 빈약한 문장을 만들게 된다. 그렇다면 어떻게 해야 할까? 고민하던 차에 처음부터 끝까지 설명하기로 결정했다. 두루뭉수리하게 넘어가지 말고 구체적인 화학식과 매커니즘을 제시하고 단백질이나 분자의 이름을 명확하게 밝히는 것이 중요했다.
문제는 상위과목을 알지 못하면 일반 생물학에서 매우 ‘일반적’으로 서술되어 있는 내용을 제대로 파악할 수 없다는 것이다. 나의 경우에 면역학, 미생물학, 세포생물학 등 과목을 이수했지만 세부전공으로 삼고 있는 신경과학보다는 아는 범위가 작다. 게다가 세부전공도 아직은 공부 중이다. 공부해서 알면 알수록 더 모르는 게 더 많아진다는 사실만 알게 된다는, 이 약간의 말장난이 정말 현실이다. 따라서 내가 이해하는 수준이 상위과목을 이수하지 않고 일반 생물학을 공부하는 사람과 사실상 큰 차이가 없다. 실제로 세부전공 분야가 아닌 분야를 설명하다 보면 논리적이지 않고 당연한 것으로 생각하는 부분도 있기 때문이다. 질문이 들어오면 바로 답을 줄 정도의 실력이 없음을 체감한다. 그 분야만큼은 나의 생물학적 지식이 일반 생물학 수준에서 크게 벗어나지 않는다.
학문에서 ‘기초’와 ‘일반’이 지닌 중요성
지난 연재 글('나는 실험에 집중할 수 있기를 소망한다, 고로...')에서 해외 유수의 대학에서 분야별로 가장 기초가 되는 ‘general' 혹은 ’introduction' 과목을 한 분야에서 업적을 이룬 교수가 강의한다는 점을 언급했다. 반대로 국내 대학에서는 기초강의의 높은 비율을 비정규직 교원이 차지하고 있다. 세계 수준의 경쟁을 벌이며 연구에 전념하느라 바쁜 교수가 강의에도 많은 시간을 할애한다. 그것도 고급과정이 아니라 기초과정에서 그렇다. 그 이유가 뭘까? 상식적으로 생각할 수 있는 이유는 대학은 연구 뿐 아니라 교육이라는 기능을 맡고 있기 때문에 탁월한 연구 성과를 내는 교수들은 교육에서도 막중한 책임감을 다한다고 볼 수 있다. 그만큼 능력이 있다. 하지만 나는 또 하나의 다른 의견을 내고 싶다. 일반 생물학은 생물학 전체를 조망하는 좋은 망원경으로 사용될 수 있다.
의학의 경우에는 지식의 세분화와 전문화 덕분에 각 과 사이에 커다란 틈이 존재한다. 각 과를 전공한 사람들은 전체를 보는 데 대개 어려움을 겪는다. 분과로 나뉜 현대 생물학에서도 비슷한 현상이 나타난다. 10만 개가 넘는 단백질이 인간에 존재하고, 인간 외의 생물에 대해 탐구하고, 이를 분석하고 현상을 규명하기 위해 쓰는 기술은 다양하다. 전체 속에서 부분을 보지 않고, 선행연구를 보고 좀 더 발전하는 방향으로 연구가 진행된다. 우스갯소리로 전체를 보는 것은 연구자가 아니라 오히려 예산 집행자가 아닐까. 어디에 예산을 집중 하고 또는 균등하게 책정해야 하는지 말이다. 그러나 각 분야의 대가들이 모여 거대한 두께의 일반 생물학 교과서를 만들어 놓았다. 교과서를 만든 목적은 생물학의 세계에 진입하는 가이드북으로 쓰자는 것이었지만 그것은 또한 미로 속에 갇힌 사람에게도 필요한 GPS의 구실을 하는 건 아닐까. 자기 분야에 치우쳐서 다른 분야를 잘 모를 때, 하지만 필요에 의해 알아야 할 때 그 첫 시작은 일반 생물학 교과서가 아닐까 생각한다.
지난 연재 글로 링크가 걸린 글은 5회가 아니라 4회입니다. 이상 정정합니다.