DNA가 안정적인 이유, RNA가 불안정한 이유
DNA는 인간을 비롯해 대표적인 생물의 기본 유전 물질로 알려져 있다. 최근 COVID-19로 잘 알려져 있지만, RNA가 기본 유전 물질인 반(半) 생물도 있다. DNA는 RNA 대비 안정적인 화학 구조를 가지고 있기 때문에 변이가 잘 되지 않는다. 또 세포핵 내에서 DNA가 손상되거나 복제 시 오류가 나도, 이를 수정하는 복구 체계가 몇 겹으로 이루어져 있기 때문에 오류가 날 확률은 극히 낮다. 자손에게 변이가 없는 유전자를 물려주는 데 유리하다.
반면 RNA는 변이가 잘 된다. COVID-19에서 잘 알 수 있듯이 영국발 변이라느니, 남아공발 변이라는 말을 많이 들어봤을 것이다.
무엇이 안정과 불안정을 만드는가?
답은 단어 안에 있다. DNA는 DeoxyriboseNucleic Acid의 약자이다. 단어를 하나씩 분해하면 Deoxy된 ribose를 가지고 있는 Nucleic Acid(핵산)란 뜻이다. RNA는 RiboNucleic Acid의 약자이다. ribose를 가지고 있는 Nucelic Acid이다. 둘의 차이는 Deoxy가 된 ribose인지, 그냥 ribose인지의 차이이다.
일단 Ribose와 Deoxyribose의 차이는 다음과 같다.
단 하나의 차이다. 여러가지 복잡한 말은 생략하고 오른쪽 아래 붙어있는 물질이 Ribose는 OH(산소-수소)로 돼 있고, Deoxyribose는 H(수소)로 돼 있다. 이 차이가 RNA를 불안정한 물질로 만들고 DNA를 안정적인 물질로 만든다.
이제 본격적으로 RNA의 DNA의 기본적인 구조를 알아보겠다.
Base는 염기를 말한다. DNA와 RNA의 염기 종류는 각각 4가지이다. 여기서는 염기는 중요한 부분은 아니니 생략하도록 하겠다. 여기서도 DNA와 RNA의 근본적인 차이는 Ribose 오른쪽 아래에 붙은 물질의 차이이다. 위의 Ribose에 인산기와 Base를 넣었을 뿐이다.
인산기에 붙어 있는 산소와 Ribose에 붙어 있는 산소는 서로 상호작용을 한다. 활성산소라고 들어봤는가? 산소는 체네에 들어가면 불안정한 상태로 변화한다. 물의 특성에서도 H2O는 극성을 띠어 물분자끼리 서로 결합돼 있는 특성을 보인다. 산소와 산소끼리의 만남은 이 둘이 서로 떨어지려는 성격이 있기 때문에 구조가 불안해지는 것이다. 어쨌든 RNA 역시 이러한 오류에 대한 수정 작업이 있지만, DNA만큼 정교하지는 않다. 그리고 훨씬 더 빈번하게 일어나기 때문에 변이가 쉬워지는 것이다.
변이는 해로운 것인가? RNA World
바이러스에 있어서는 이로울 수 있다. 초창기 지구에서 생물이 진화할 때 RNA가 기본 유전 물질로 추정되기도 했다. 극도로 불안정한 물질의 변이는 진화에 이로울 수 있기 때문이다. 바이러스 역시 비슷하다. 생존과 진화에는 변이가 빠른 RNA가 훨씬 유리할 수 있다.