수학과 생물학이 만나면…혁명이 일어난다

이언 스튜어트 수학자 '생명의 수학: 21세기 수학과 생물학의 혁명' 펴내

[아시아경제 정종오 기자] 생물학은 그동안 끊임없이 자기 변신을 거듭했다. 현미경을 통해 첫 번째 혁명을 이룬 생물학은 생물 분류법, 진화론, 유전자, DNA 구조의 등장이라는 네 가지 혁명을 순차적으로 거쳤다. 이제, 그 여섯 번째 혁명 앞에 인류는 서 있다. 이언 스튜어트 수학자는 그 주체가 '수학적 영감을 생물학에 응용하는 일'에 있다고 강조한다.

▲이언 슈튜어트가 펴낸 '생명의 수학: 21세기 수학과 생물학의 혁명'[사진제공=사이언스북스]

DNA는 1953년 크릭과 왓슨이 '네이처'에 DNA의 이중 나선 구조를 밝힘으로써 갑자기 튀어나온 것이 아니다. DNA의 놀라운 분자 구조를 발견한 것은 현대의 가장 큰 과학 혁명임은 분명하다. DNA는 수학 기법인 브래그의 법칙(Bragg's law)이 있었기에 가능했다.

이언 슈튜어트 수학자가 펴낸 '생명의 수학: 21세기 수학과 생물학의 혁명(The Mathematics of Life: Unlocking the Secrets of Existence)'은 그동안 생물학이 추구해 왔던 혁명적 사건을 다루고 있다. 끝없이 발전하고 있는 생물학이 이제 수학을 만날 때라고 강조한다. 이를 통해 '생명의 수학'에 접근할 수 있다는 것이다.

'제2장 작디작은 생명체'는 첫 번째 혁명인 '현미경'을 다뤘다. 생각의 척도가 달라지면서 보이는 세상이 달라진다는 점은 망원경으로 우주의 단순성을, 현미경으로 생명의 복잡성을 깨닫는 과정에서 증명됐다. '제3장 생명의 긴 목록'은 거대한 생물학의 파악을 위한 목록 제작이자 두 번째 혁명인 '분류'에 대한 것이다. 린네의 분류 체계는 자연사에서 기본적이다.

'제5장 종의 기원'은 70주년을 맞은 린네 학회에서 발표된 다윈과 월리스의 논문에서 시작된다. 세 번째 혁명, 즉 자연 선택에 따른 진화론의 시작을 알리는 자리였다. 네 번째 혁명인 '유전'은 멘델이 7년 동안 가꾼 완두콩 2만9000그
로 발견됐다.

'7장 생명의 분자'에서 다섯 번째 혁명, DNA 구조가 밝혀진다. DNA 분자는 어떻게 생겼을까? 이런 기본적 의문에 대한 답은 결정 속의 원자 구조가 만들어 내는 회절 패턴으로 원자 구조를 재구성하는 수학 기법 중 하나인 '브래그 법칙'에 의해 가능했다.

이안 스튜어트 수학자는 "수학과 생물학의 연합은 과학에서 가장 뜨거운 주제"라며 "두 학문은 매우 짧은 시간동안 먼 길을 왔고 얼마나 더 갈 수 있을지는 아무도 모르는데 확실히, 그 길은 짜릿할 정도로 재미있을 것"이라고 본문에서 밝혔다.

1945년 태어난 이언 스튜어트는 영국 케임브리지 대학교에서 수학을 전공하고 워릭 대학교에서 박사 학위를 받았다. 워릭 대학교 명예 교수인 그는 1995년 영국 왕립 학회에서 대중 과학 기여자에게 수여하는 마이클 패러데이 상을 수상했다. 그동안 '미래의 수학자에게', '자연의 패턴', '눈송이는 어떤 모양이지?' 등의 책을 펴낸 바 있다. '생명의 수학: 21세기 수학과 생물학의 혁명'은 사이언스북스에서 출간됐다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr