생물학의 밀레니엄 난제

생물학의 12개 미해결 난제를 실험으로 검증할 수 있는 목표로 구체화, 생명 만들기부터 조직 재생과 단백질 설계까지 각 과제의 성공 기준과 허용 조건을 정함 원시 화학물질에서 스스로 증식하는 세포를 만들고, 단백질을 만드는 유전 암호를 기존의 세 글자 단위가 아닌 네 글자 단위로 바꾼 세포를 구현하는 과제가 포함됨 생쥐를 하루 이상 냉동했다가 손상 없이 회복시키거나, 절단된 팔다리를 다시 자라게 하는 것도 목표이며, 단순 생존이나 재성장을 넘어 정상적인 기능 회복을 요구함 단백질을 읽어 DNA나 RNA로 옮겨 적는 효소, 단백질 자체를 대량 복제하는 반응, 자연계의 성능 한계를 넘어서는 효소 등 새로운 분자 도구를 만드는 과제도 있음 원하는 단백질 부위를 자르거나 세포 안의 표적에 결합하는 단백질은 표적을 받은 뒤 24시간 안에 설계해야 하며, 반복 실험으로 보정하지 않고 정해진 성공률을 달성해야 함 1. 화학적 전구체에서 생명 출현 재현 그럴듯한 원시 화학 혼합물과 에너지원으로부터 RNA와 단백질 기반 자기복제 세포가 별도 도움 없이 출현하는 과정을 실험실에서 입증해야 함 세포는 명확한 경계를 가진 구획이면 인정함 충분한 원시 혼합물과 에너지를 공급했을 때 세포 수가 최소 10⁶배, 약 20세대에 걸쳐 증가해야 함 공급이 충분하면 분열을 무한히 지속할 수 있다는 개연성이 필요함 분열할 때마다 세포 크기가 계속 줄어드는 방식은 인정하지 않음 세포에는 유전 가능한 정보를 암호화하는 명확한 수단이 있어야 하며, 내부 정보가 세포의 분자 조성을 적어도 부분적으로 인과적으로 결정해야 함 핵산, 폴리펩타이드 또는 유사한 고분자에 정보를 저장하는 방식을 강하게 선호함 유전 정보의 존재가 모호하거나 논쟁적인 경우에는 원칙적으로 인정하지 않음 2. 성체 생쥐의 가역적 전신 냉동보존 살아 있는 온전한 야생형 성체 생쥐를 전신 동결 또는 유리화 상태로 보존한 뒤 회복시켜야 함 최소 24시간 동결 또는 유리화 상태를 유지하고, 회복 후 생존율은 99% 초과여야 하며 영구적인 장기 손상이나 신체 손상이 없어야 함 체세포 유전공학은 권장하지 않지만 허용하며, 모든 실험은 윤리 승인을 받아야 함 3. 임의의 펩타이드를 RNA 또는 DNA로 역번역 정제한 단백질 촉매 또는 고정된 단백질 복합체가 표지 없는 폴리펩타이드를 연속적으로 읽고, 사전 등록한 코돈 규칙에 따라 잔기 서열을 암호화하는 공유결합 핵산 가닥을 합성해야 함 핵산 주형, ...