뇌 DNA 양자

머리말 _4

Ⅰ. 아름다운 뇌

1. 장미 열매 신경세포 _14
세포 관찰 _14
신경세포 _18
장미 열매 신경세포 _21
2. 장-뇌 면역축 _24
신경교세포 _24
장내 미생물 _27
장내 미생물과 뇌 _29
3. 해마의 새로운 역할 _33
해마 _33
장소세포와 격자세포 _35
사회적 장소세포 _38
4. 기억의 형성과 회상 _41
형광 단백질 _41
형광 단백질 이용 _44
기억의 회상 _46
5. 기억의 저장과 이식 _49
기억 _49
기억의 저장 _51
기억의 이식 _54
6. 뇌 신경세포의 생성 _57
해마의 제거 _57
뇌 신경세포의 형성 _60
끝나지 않은 논쟁 _62
7. 뇌사와 신경세포 _65
뇌사와 식물인간 _65
뇌사 신경세포 _67
8. 바이러스를 닮은 뇌 기억 유전자 _70
단백질 이동 _70
캡시드 _72
Arc 단백질 _74

Ⅱ. 살아 있는 DNA

1. DNA _78
염색체 _78
텔로미어 _80
텔로머레이스 _84
2. 유전자 _87
RNA _87
유전자 변형 _91
회문 구조 _94
3. DNA 편집 _97
박테리아 면역 _97
크리스퍼 Cas9 _99
개량 크리스퍼 _102
4. DNA 합성 _104
인공 박테리아 _104
인공 미생물 _107
오가노이드 _110
5. DNA 응용 _115
DNA 정보 저장 _115
DNA 컴퓨터 _119
DNA 나노기술 _122
6. 경계의 DNA _125
양자 _125
양자 동요 _128
양자 생물학 _131

Ⅲ. 경계의 양자

1. 양자의 특성 _136
양자의 탄생 _136
양자 도약 _140
양자 얽힘 _144
2. 물질과 반물질 _147
표준 모형 _147
반물질 _151
암흑물질 _156
3. 양자 우주 _161
초기 우주 _161
우주배경복사 _164
중력파 _167
4. 양자의 경계 _172
쿼크의 바다 _172
기본 힘 _175
양자 중력 _178
5. 양자 통신 _181
양자 컴퓨터 _181
큐비트 _184
양자 암호 _186

과학적 탐구의 산물로 가득 찬 현대사회에서 현대과학에 대한 올바른 이해와 과학적 소양인 창의성은 인문학적 소양인 상상력 이상으로 중요한 요소이다. 이를 위하여 이 책은 『Science』, 『Nature』, 『Cell』 등의 과학 학술지에 최근에 소개된 과학자들의 창의적인 연구 내용 중에서 미래의 핵심 과학기술인 뇌, DNA에 대한 연구 내용과 이들 간의 경계에 있는 양자에 관해서 설명하였다.
이 책은 누구나 이해할 수 있도록 쉽게 설명하였고 뷔페처럼 관심 분야를 자유롭게 선택해서 읽어도 되도록 구성하였다. 내용에는 기존의 상식으로는 말도 안 되는 발상으로 여길 수도 있는 제자의 연구를 믿었던 스승, 단백질을 연구하기 위해서 19년 동안 실험한 과학자, 기억을 복잡한 시간적·공간적 무늬를 짜 넣는 과정이라고 설명하는 과학자, 공상과학소설 속에서나 등장하는 기억 이식에 대해 연구하는 과학자, 권위로 인해 오랫동안 흔들리지 않던 생각에 반대의 의견을 낸 과학자 등 끊임없는 연구를 통해 새로운 사실을 밝혀내려는 수많은 과학자의 재미있는 이야기가 포함되어 있다.
지금은 이들의 연구가 순수한 기초과학 분야의 연구이지만, 과학 철학자 쿤(Kuhn)이 그의 저서에서 “과학의 발전은 누적된 지식의 축적이 아니라 혁명적인 어떠한 사건을 계기로 급진적으로 이루어진다.”라고 하였듯이, 몇십 년 혹은 몇백 년 후에는 이들의 연구 결과가 우리의 미래를 완전히 바꾸어 놓을지도 모를 일이며 이들 중에서 미래의 노벨상 수상자가 나올지도 모르는 일이다.
필자는 여러 학술 행사에서 과학자들의 연구에 관한 이야기를 접할 수 있었다. 또한, 개인적인 대화를 통해서 그들의 연구에 더 깊은 관심을 가지게 되었고 이를 계기로 이 책을 구상하게 되었다. 그리고 이 책을 쓰는 동안 그들의 생각과 열정을 간접적으로 경험할 좋은 기회를 가질 수 있어서 매우 행복한 시간이었다.

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