수업안: 쓴맛 나는 종이

여기서 시작합니다: 그 사고

1931년, Arthur Fox라는 화학자가 DuPont 연구실에서 어떤 가루 화합물을 다루고 있었습니다. 그중 일부가 공기 중으로 흩어졌습니다. 방 건너편의 동료가 쓴맛이 난다고 불평했습니다. 가루에 훨씬 가까이 있던 Fox는 아무 맛도 느끼지 못했습니다.

대부분은 그냥 넘겼을 일입니다. Fox는 그 화합물을 더 가져와서, 만나는 사람마다 맛을 보게 하기 시작했습니다. 어떤 사람은 얼굴을 찡그렸습니다. 어떤 사람은 아무것도 묻지 않은 종이와 구분하지 못했습니다. 그리고 그것은 가족 안에서 이어졌습니다.

그 화합물이 페닐티오카바마이드 — PTC — 였고, 그 연구실에서 시작된 논쟁은 95년이 지난 지금도 계속되고 있습니다. 앞으로 40분 동안 우리 반이 그 논쟁에 참여할 수 있습니다.

이 이야기에 대해 한 가지. 이 설명은 아주 많은 교과서에 반복해 실려 있지만 저희가 원본 기록과 대조해 확인하지는 못했습니다. 이 분야가 스스로에 대해 하는 이야기로 받아들이시면 됩니다 — 그 사실을 알아차리는 것 자체가 학생들에게 유용한 일이기도 합니다.

이렇게 하십시오

1. 아무도 맛보기 전에, 먼저 예상을 물으십시오. "맛이 느껴질 것 같은 사람 손 드세요." 그 숫자를 칠판에 적습니다. 나중에 다시 씁니다. 예상과 실제의 간격이 이 수업의 절반입니다.
2. 대조용 종이를 먼저 나눠 주십시오. 아무것도 묻지 않은 종이입니다. 모두가 혀에 대 봅니다. 아무 맛도 나지 않아야 합니다. 이것은 들리는 것보다 훨씬 중요합니다. 이 단계가 없으면 암시만으로 맛을 느꼈다고 보고하는 학생이 나오고, 증거에 대해 잘못된 것을 가르치게 됩니다.
3. 검사지를 나눠 주십시오. 혀에 대기만 하고, 씹거나 삼키지 않습니다. 업체가 제공한 지침을 따르십시오 — 포장에 적혀 있고, 그것이 기준입니다.
4. 둘이 아니라 셋으로 세십시오: 아무 맛도 안 남 / 희미하게 남 / 정말 못 견디겠음. 셋 다 칠판에 적습니다.
5. 이제 수업을 여는 질문을 던지십시오: 교과서는 둘이라고 하는데 왜 셋이 나왔을까요?

숫자는 이런 모양입니다

먼저 볼 것은 그 모양입니다. 교실에서 잴 수 있는 거의 모든 것 — 키, 반응 속도, 숨을 얼마나 오래 참는지 — 은 봉우리 하나를 만듭니다. 가운데에 많고 양 끝으로 갈수록 적어집니다. 이것은 그렇지 않습니다. 봉우리 둘과 그 사이의 골을 만듭니다.

그 모양 때문에 사람들이 유전자를 찾아 나섰습니다. 사람을 두 무리로 가르는 형질은 뒤에 스위치 같은 무언가가 있는 것처럼 행동하고, 70년 동안 그 설명은 가장 단순한 것이었습니다. 유전자 하나, 대립유전자 둘, 그리고 맛을 느끼는 쪽이 우성.

교과서가 틀린 부분

대립유전자 둘을 가진 유전자 하나가 아닙니다. 그 안에 변이 자리가 셋 있는 유전자 하나이고, 그 셋은 함께 유전됩니다.

유전자는 2003년에야 찾아졌습니다. 쓴맛 수용체를 만드는 유전자이고, 사람마다 DNA가 다른 자리가 셋 있으며 각각 아미노산 하나를 바꿉니다. 이 세 자리는 서로 가까이 붙어 있어 한 단위로 움직입니다 — 이것을 반수체형(haplotype)이라고 부릅니다 — 전 세계에 다섯 가지가 있고 그중 둘이 흔합니다.

그러니 사람이 실제로 물려받는 것은 반수체형 두 벌, 부모에게서 하나씩입니다. 작동하는 것 둘이면 종이는 견딜 수 없고, 작동하지 않는 것 둘이면 종이 맛이 납니다. 하나씩이면 가운데 무리가 됩니다 — 유전자 하나·대립유전자 둘 설명이 자리를 마련해 주지 못하는 그 무리입니다.

2003년 논문은 이 반수체형들이 PTC를 얼마나 강하게 느끼는지의 변이 가운데 55%에서 85%를 설명한다고 보고했습니다. 이 숫자는 따로 칠판에 적을 만합니다. 인간 유전학에서 매우 높은 값입니다. 동시에 100%는 아니며, 남은 부분은 반올림 오차가 아니라 실제 질문입니다.

우리 반과 세계를 비교해 보십시오

우리 반은 저 막대 어느 것과도 맞지 않을 것이고, 그 이유가 이 수업에서 가장 좋은 토론거리입니다.

막대는 대립유전자 빈도에 하디–바인베르크를 적용해 계산한 예측값이고, 그것도 세 자리 가운데 공개 빈도 자료가 깨끗한 한 자리만으로 계산한 값입니다. 실제 형질은 셋을 모두 씁니다.

그리고 한 반은 작은 표본입니다. 서른 명은 집단이 아닙니다. 예측이 33%인데 우리 반이 20%로 나왔다면, 그것은 동전을 서른 번 던졌을 때 흔히 나오는 정도입니다. 방금 그 숫자를 스스로 만들어 낸 학생들에게 이것을 보여 주는 일은 표본 오차에 관한 어떤 학습지보다 낫습니다.

아직 끝나지 않은 논쟁

여기 아직 아무도 결론 내지 못한 질문이 있습니다. 마지막에 다루기 좋은 이유는, 학생들이 연구자와 똑같은 정보를 가지고 논쟁할 수 있기 때문입니다.

맛을 못 느끼는 사람은 왜 아직 있을까요? 쓴맛은 경고 장치입니다 — 많은 식물 독이 씁니다. 고장 난 경고 장치는 도태되어야 마땅합니다. 그런데 지금까지 검사한 모든 인류 집단에 PTC를 느끼지 못하는 사람이, 그것도 상당한 비율로 있습니다. 무언가가 작동하지 않는 쪽을 남겨 두었습니다.

오랫동안의 답은 균형 선택이었습니다. 작동하지 않는 쪽에도 쓸모가 있어서 — 어쩌면 미각자가 거부하는 음식을 먹을 수 있게 해 주어서 — 양쪽이 함께 살아남았다는 것입니다.

그런데 2016년, 105개 집단 5,589명을 조사한 연구가 자연선택이 DNA에 남기는 흔적을 찾아보았습니다. 아주 오래된 무언가는 발견했지만 — 현생 인류가 아프리카를 떠나기 이전의 것입니다 — 그 이후로는 아무것도 찾지 못했습니다. 결론은, 오늘날의 양상은 대체로 사람들이 어디로 갔고 누구와 아이를 낳았는가로 설명되며 어느 한쪽을 선호한 선택으로는 설명되지 않는다는 것이었습니다.

이것은 진짜로 열려 있는 논쟁이고, 학생들이 직접 읽을 수 있는 오픈 액세스 저널에 실려 있습니다. 어느 쪽이 더 설득력 있는지, 그리고 무엇이 있어야 결론이 날지 물어보십시오. 이 책 뒤에는 정답이 없습니다.

질문

몸풀기

1. 맛보기 전에 맛이 날 것이라고 예상한 사람은 몇 명이었습니까? 실제와 얼마나 가까웠습니까? 사람들이 자기 혀에 대해 잘못 짐작하는 이유는 무엇일까요?
2. 왜 아무것도 묻지 않은 종이부터 시작했습니까? 그 단계가 없었다면 어떻게 되었을까요?
3. 두 학생이 맛을 느꼈는지를 두고 서로 다르게 말합니다. 둘 다 거짓말을 하는 것이 아닙니다. 이것은 형질을 측정한다는 일에 대해 무엇을 말해 줍니까?

본 질문

4. 교과서는 맛을 느끼는 쪽이 우성이라고 합니다. 우리 반에는 가운데 무리가 있었습니다. 이것이 우성을 반박합니까, 아니면 더 구체적인 무언가를 뜻합니까? 정확히 말해 보십시오.
5. DNA의 세 자리가 한 유전자 안에 가까이 붙어 한 덩어리로 유전됩니다. 그것이 왜, 맛만 측정할 때 이 형질을 실제보다 단순해 보이게 만듭니까?
6. 반수체형이 변이의 55–85%를 설명합니다. 나머지를 설명할 수 있는 서로 다른 것 세 가지를 들고, 그중 하나를 어떻게 검증할지 말해 보십시오.
7. 우리 반 결과는 우리 지역의 예측 막대와 다릅니다. 누군가가 특이해서가 아닌 이유를 두 가지 드십시오.

더 나아가기

8. 하디–바인베르크에 따르면 어떤 대립유전자를 두 벌 가진 사람의 비율은 그 빈도의 제곱입니다. 그래프에서 거꾸로 계산해 보십시오. 비미각자가 33%가 되려면 대립유전자 빈도는 얼마여야 합니까? 그리고 방금 세운 가정 가운데 실제 인류 집단에 맞지 않는 것 세 가지를 말해 보십시오.
9. "자연선택이 작동하지 않는 쪽을 남겼다"와 "사람들이 이동한 결과로 남았다"를 구분할 실험을 설계해 보십시오. 무엇을 측정하겠습니까? 어떤 결과가 나오면 생각을 바꾸겠습니까?
10. 이 형질은 약 70년 동안 대립유전자 둘을 가진 유전자 하나로 가르쳐졌고, 그것은 틀렸습니다. 부주의한 실수가 아니라 당시의 증거에 맞는 설명이었습니다. 이것은 지금 여러분 교과서에 실린 내용에 대해 무엇을 시사합니까?

더 나아가려면

• 유전자 하나, 세 가지 답 — 같은 유전자가 부비동염과 어떤 항생제가 잘 듣는지에도 등장합니다. 확장 읽기로 좋습니다.
• rs713598, rs1726866, rs10246939 — 세 자리 각각의 페이지와 출처.
• SNP란 무엇인가 — 용어부터 필요할 때.
• 냄새와 맛 — 이 사이트의 나머지 감각 유전학.