살바도르 루리아: 확률을 증명한 난민

1938년, 한 이탈리아 의사가 생물학으로 전향한 독일 물리학자와 미국에서 연구할 펠로우십을 얻었습니다. 무솔리니의 인종법은 그가 펠로우십을 시작하기 전에 유대인의 학술 활동을 금지했습니다. 2년 후, 두 나라를 거쳐 대서양을 건넌 끝에 그는 빈손으로 뉴욕에 도착했으나 결국 그 물리학자를 찾아냈고, 둘은 생물학에서 가장 오래된 논쟁 중 하나를 해결했습니다.

토리노, 레비, 그리고 놀라운 학급

살바도르 루리아(Salvatore Luria)는 1912년 8월 13일 토리노의 영향력 있는 이탈리아 세파르디 유대인 가정에서 태어났습니다. 부모는 다비데(Davide)와 에스테르 사체도테 루리아(Ester Sacerdote Luria)였습니다. 그는 토리노 대학교에서 조직학자 주세페 레비(Giuseppe Levi) 밑에서 의학을 공부했는데, 당시 그의 동기들은 과학 역사상 가장 뛰어난 그룹에 속했습니다. 동기인 리타 레비-몬탈치니(Rita Levi-Montalcini)와 레나토 둘베코(Renato Dulbecco) 또한 나중에 노벨상을 수상했습니다. 그는 1935년 우수한 성적으로 의학 박사 학위를 받았으며, 1936년부터 1937년까지 이탈리아 군대에서 군의관으로 복무했습니다.

결정적인 만남은 실험실이 아닌 로마 대학교의 방사선학 수업에서 이루어졌습니다. 그곳에서 그는 유전자를 분자로 보는 막스 델브뤼크(Max Delbrück)의 이론을 접했습니다. 루리아는 즉시 실질적인 결과를 예견하고 박테리오파지를 사용해 유전 이론을 시험하기 시작했습니다. 박테리오파지는 세균을 감염시키는 바이러스로, 크기가 작고 증식 속도가 빨라 하룻밤 사이에 배양 접시에서 수백만 개를 셀 수 있었습니다. 이것은 그 문제에 맞는 올바른 도구였으며, 그는 거의 누구보다 먼저 이를 인식했습니다.

탈출

1938년 델브뤼크와 함께하기로 한 펠로우십은 파시스트의 유대인 학술 연구 금지로 취소되었고, 그는 대신 파리로 향했습니다. 1940년 독일군이 프랑스를 침공하자 그는 마르세유로 도망쳐 유럽을 완전히 떠났고, 1940년 9월 12일 뉴욕시에 도착했습니다. 로마에서 알던 엔리코 페르미(Enrico Fermi)가 그가 컬럼비아 대학교에서 록펠러 재단 펠로우십을 얻도록 도왔습니다. 그는 그 후 얼마 지나지 않아 델브뤼크와 알프레드 허시(Alfred Hershey)를 만났고, 1940년부터 1943년까지 세 사람은 콜드 스프링 하버 연구소와 밴더빌트의 델브뤼크 연구실에서 협력했습니다. 그는 1947년 1월 미국으로 귀화했습니다.

변동성 검사

문제는 세균이 환경에 적응하는가, 아니면 돌연변이를 일으키는가였습니다. 세균 배양액이 바이러스에 노출되어 저항성을 가진 생존자가 나타날 때, 이들이 공격에 대응해 저항성을 획득하는 것(환경에 의해 결정되는 라마크주의적 과정)입니까, 아니면 바이러스가 오기 전 이미 순전히 우연에 의해 저항성을 가진 개체가 있었던 것입니까?

1943년 루리아와 델브뤼크는 현미경이 아닌 통계학으로 이 질문에 답했습니다. 그들의 실험은 저항성 돌연변이가 바이러스 존재 여부와 상관없이 무작위적이고 자발적으로 나타나며, 따라서 세균의 유전은 다윈주의 원리를 따른다는 것을 보여주었습니다. 이 결과는 세균 유전학의 기초가 되었으며, 단순히 박물관에 박제된 이론이 아닙니다. 이는 오늘날 항생제 내성이 왜 그런 방식으로 행동하는지에 대한 이유입니다. 내성균은 약물에 의해 만들어지는 것이 아니라 이미 인구 내에 미세한 수로 존재하며, 약물은 단지 이들을 위한 환경을 정리해 줄 뿐입니다. 전 세계 병원의 모든 항생제 관리 정책은 이 구분 위에 세워져 있습니다.

1947년 루리아와 레이몬드 라타제(Raymond Latarjet)는 박테리오파지의 자외선 조사에 대한 저항성이 감염 초기에는 증가했다가 감소한다는 것을 보여주는 정량적 분석을 발표했는데, 이것이 '루리아-라타제 효과'로, 나중에 파지 자체가 인코딩한 다중 DNA 복구 경로와 관련이 있는 것으로 밝혀졌습니다.

산업을 건설한 발견

1950년대 초, 주세페 베르타니(Giuseppe Bertani)와 함께 일하던 루리아는 세균이 바이러스 DNA를 제한하고 수정할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 즉, 한 세균 균주에서 자란 파지가 다른 균주에서는 실패하는 경우가 많았는데, 마치 숙주가 외부 유전 물질을 인식하고 파괴하는 것과 같았습니다. 이 메커니즘은 제한 효소로 밝혀졌습니다. 이는 특정 서열에서 DNA를 절단하는 세균 단백질이며, 세포 자체의 DNA는 메틸화에 의해 보호됩니다.

그 결과는 과소평가할 수 없습니다. 제한 효소는 DNA를 예측 가능한 위치에서 절단하는 분자 가위이며, 재조합 DNA, 유전자 복제, 유전 공학 전체를 물리적으로 가능하게 만든 도구입니다. 루리아는 생명공학을 발명하려고 의도한 것이 아니었습니다. 그는 파지의 성장 실패라는 수수께끼를 조사하고 있었고, 그 답이 우연히 분자 가위였던 것입니다.

의장과 학생들

그는 1943년부터 1950년까지 인디애나 대학교에 있었으며, 첫 대학원생은 제임스 D. 왓슨(James D. Watson)이었습니다. 1950년 일리노이 대학교 어바나-샴페인으로 옮겼고, 1959년 MIT 미생물학과 학과장이 되었으며, 1972년 MIT 암연구센터 의장을 맡았습니다. 이 연구소에는 데이비드 볼티모어(David Baltimore), 도네가와 스스무(Susumu Tonegawa), 필립 샤프(Phillip Sharp), H. 로버트 호비츠(H. Robert Horvitz) 등 4명의 노벨상 수상자가 교수로 합류했습니다. 그는 일반 독자를 위한 글도 썼는데, '생명: 미완의 실험(Life: the Unfinished Experiment)'은 1974년 전미 도서상 과학 부문을 수상했고, 같은 해 '생물학 36강'이 출간되었으며, 1984년에는 자서전 '슬롯머신, 깨진 시험관(A Slot Machine, A Broken Test Tube)'을 출판했습니다.

그는 정치적으로 조용히 지낸 적이 없습니다. 1957년 라이너스 폴링(Linus Pauling)과 함께 핵무기 실험 반대 시위에 참여했고, 베트남 전쟁을 반대했으며, 조직 노동자를 지지했습니다. 1969년에는 이로 인해 미국 국립보건원(NIH) 자금 지원 블랙리스트에 잠시 올랐는데, 바로 그해에 노벨상을 받았습니다. 1970년대, 자신의 발견으로 유전 공학이 가능해졌고 학계가 금지와 자유 방임 사이에서 논쟁할 때, 그는 중간 입장을 주장했습니다. 즉, 적절한 감독과 규제였습니다. 노엄 촘스키(Noam Chomsky)는 그를 친구로 여겼으며, 이스라엘에 대한 엘리 위젤(Elie Wiesel)의 대중적 입장에 영향을 주려던 그의 시도를 기록했습니다.

살바도르가 천재라 불리는 이유

그가 보여준 재능은 실험 설계 능력입니다. 즉, 자연이 회피하던 예/아니오 질문에 답하도록 강제하는 상황을 구성하는 능력입니다. 돌연변이 논쟁은 아무도 세균의 전후를 관찰할 수 없었기 때문에 풀 수 없었습니다. 루리아와 델브뤼크는 관찰을 완전히 배제하고 대신 생존자들의 통계적 분포가 증언하게 했습니다. 이것은 의사가 수행한 수학자의 방식이었으며, 20세기 생물학에서 소수의 실험만이 해낸 일을 했습니다. 즉, 논쟁을 끝낸 것입니다. 그의 두 번째 위대한 결과는 반대의 본능에서 나왔습니다. 즉, 이상 현상을 무시하지 않는 것입니다. 한 숙주에서는 자라고 다른 곳에서는 자라지 않는 파지는 대부분의 사람들에게는 골칫거리였지만, 루리아는 그것을 정보로 취급했고, 그 답은 제한과 수정이었습니다.

반대 사례도 언급할 가치가 있습니다. 그는 델브뤼크와 함께 핵심 실험을 공유했고, 델브뤼크 및 허시와 노벨상을 공유했습니다. 제한 효소 연구는 베르타니와 함께 수행되었고, 나중에 다른 연구자들이 효소를 분리하여 도구로 만들었습니다. 그는 거대한 이론을 세우지 않았으며, 그의 지속적인 영향력은 그가 훈련시킨 사람들—그중에서도 왓슨, 그리고 그가 조직한 놀라운 MIT 학과—만큼이나 그 자신의 실험실 연구에 있을지도 모릅니다. 반박할 수 없는 사실은, 자신의 실험실도 없던 난민이 두 가지 질문을 충분히 잘 던져서 분자생물학과 생명공학 모두가 그의 답에서 부분적으로 시작되었다는 것입니다.

유산

그는 1945년 젤라 루리아(Zella Luria)와 결혼하여 한 명의 자녀를 두었습니다. 1959년 미국 예술 과학 아카데미, 1960년 미국 국립 과학 아카데미, 1964년 미국 철학 학회 회원으로 선출되었으며, 1968년부터 1969년까지 미국 미생물 학회 회장을 역임했습니다. 1969년 루이자 그로스 호위츠 상을 받았고, 이어 델브뤼크 및 허시와 함께 "바이러스 복제 메커니즘과 유전 구조에 관한 발견"으로 노벨 생리학·의학상을 공동 수상했습니다. 그는 1991년 미국 국가 과학 훈장을 받았으며, 같은 해 2월 6일 매사추세츠주 렉싱턴에서 78세를 일기로 심장마비로 사망했습니다.