샐버도어 에드워드 루리아

2.1. 어린 시절과 교육

루리아는 1935년 토리노 대학교 의학부를 졸업했으며, 당시 이탈리아의 고등 교육 체계는 석사나 박사 학위를 수여하지 않았지만 매우 선별적이었다. 토리노 대학교에서 그는 훗날 노벨상 수상자가 되는 리타 레비몬탈치니와 레나토 둘베코를 만났다. 1936년부터 1937년까지 이탈리아군에서 의무 장교로 복무한 후, 로마 대학교에서 방사선학 수업을 들었다. 이곳에서 그는 막스 델브뤼크의 유전자를 분자 단위로 이해하려는 이론을 접하게 되었고, 박테리아를 감염시키는 바이러스인 박테리오파지를 이용해 유전 이론을 검증하는 방법을 구상하기 시작했다.

2.2. 유럽에서의 활동 및 이민

1938년, 루리아는 미국에서 델브뤼크와 함께 연구하기 위한 펠로우십을 받았다. 그러나 그 직후 베니토 무솔리니의 파시즘 정권이 유대인의 학술 연구 펠로우십을 금지했다. 미국이나 이탈리아에서 연구 자금을 확보할 수 없게 되자, 루리아는 1938년 고국을 떠나 프랑스 파리로 이주했다. 1940년 나치 독일 군대가 프랑스를 침공하자, 루리아는 자전거를 타고 마르세유로 도피하여 미국 이민 비자를 받았다. 1940년 9월 12일 뉴욕에 도착한 그는 곧 자신의 이름인 살바토레를 샐버도어로 바꾸었다. 로마 대학교 시절부터 알고 지내던 물리학자 엔리코 페르미의 도움으로 루리아는 컬럼비아 대학교에서 록펠러 재단 펠로우십을 받았다. 그는 곧 델브뤼크와 앨프리드 허시를 만나게 되었고, 이들은 콜드 스프링 하버 연구소와 델브뤼크의 밴더빌트 대학교 연구실에서 공동 실험을 진행했다.

3.1. 파지 연구의 선구자

루리아는 델브뤼크, 허시와 함께 박테리오파지를 이용한 유전학 연구를 개척했다. 이들은 파지 그룹을 결성하여 유전자의 물리적 특성을 규명하는 것을 목표로 삼았다. 박테리오파지는 유전자를 가진 가장 단순한 생명체로, 생물학적 수소 원자에 비유될 수 있었다. 이들의 연구는 유전 물질로서의 유전자에 대한 이론을 탐구하는 데 중요한 기반이 되었다.

3.2. 루리아-델브뤼크 실험

1943년 루리아는 델브뤼크와 함께 루리아-델브뤼크 실험으로 알려진 유명한 실험을 수행했다. 이 실험은 박테리아의 유전이 장바티스트 라마르크의 이론이 아닌 찰스 다윈의 자연선택설을 따른다는 것을 통계적으로 입증했다. 즉, 박테리아에 무작위적으로 발생하는 돌연변이가 바이러스가 존재하지 않더라도 바이러스에 대한 저항성을 부여할 수 있음을 보여주었다. 박테리아에도 자연선택이 적용된다는 이 개념은 항생제 내성이 어떻게 발생하는지를 설명하는 등 심오한 과학적 함의를 가졌다.

3.3. 루리아-라타르제 효과 및 제한 효소 발견

1947년 루리아와 라타르제는 자외선 조사가 세포 내 성장을 하는 박테리오파지 증식에 미치는 영향에 대한 정량적 분석을 발표했다. 그들은 감염 초기에는 박테리오파지의 자외선 저항성이 증가하다가 나중에는 감소하는 패턴을 발견했는데, 이를 루리아-라타르제 효과라고 불렀다. 당시에는 DNA의 중심 역할에 대해 알려진 바가 적었으나, 이후 연구를 통해 감염 초기 자외선 저항성 증가는 감염 파지에 의해 암호화된 다수의 특정 DNA 수선 경로에 기인한다는 것이 밝혀졌다.

1943년부터 1950년까지 루리아는 인디애나 대학교에서 근무했다. 그의 첫 대학원생 중 한 명은 훗날 프랜시스 크릭과 함께 DNA 구조를 발견한 제임스 왓슨이었다. 1947년 1월, 루리아는 미국 시민권을 취득했다.

1950년 루리아는 일리노이 대학교 어배너-섐페인 캠퍼스로 자리를 옮겼다. 1950년대 초, 루리아는 주세페 베르타니와 함께 박테리아 바이러스의 숙주 통제 제한 및 변형 현상을 발견했다. 특정 대장균 배양액이 다른 균주에서 자란 파지의 생산을 크게 줄일 수 있지만, 일단 파지가 해당 균주에 정착하면 다른 균주에서 자라는 능력도 제한된다는 것을 관찰했다. 이후 다른 연구자들에 의해 박테리아가 특정 염기 서열에서 바이러스 DNA를 자르는 효소를 생산하며, 박테리아 자신의 DNA는 DNA 메틸화에 의해 보호된다는 사실이 밝혀졌다. 이러한 효소들은 제한 효소로 알려지게 되었고, 분자생물학의 주요 도구 중 하나로 발전했다.

3.4. 후기 연구: 세포막과 박테리오신

1959년, 루리아는 매사추세츠 공과대학교(MIT) 미생물학과 학과장이 되었다. MIT에서 그는 연구 초점을 파지에서 세포막과 박테리오신으로 전환했다. 1963년 파리 파스퇴르 연구소에서 연구 휴가 중이던 그는 박테리오신이 세포막 기능을 손상시킨다는 것을 발견했다. MIT로 돌아온 후, 그의 연구실은 박테리오신이 세포막에 구멍을 형성하여 이온이 통과하게 하고 세포의 전기화학적 기울기를 파괴함으로써 이러한 손상을 일으킨다는 것을 밝혀냈다. 1972년, 그는 MIT의 암 연구 센터 소장이 되었다. 그가 설립한 이 부서에서는 훗날 노벨상 수상자가 되는 데이비드 볼티모어, 도네가와 스스무, 필립 앨런 샤프, H. 로버트 호르비츠 등을 배출했다.

4.1. 노벨 생리학·의학상

1969년, 루리아는 바이러스의 복제 기작과 유전적 구조에 대한 발견의 공로로 막스 델브뤼크와 앨프리드 허시와 함께 노벨 생리학·의학상을 공동 수상했다. 이들의 연구는 유전학 분야에 혁명적인 영향을 미쳤으며, 현대 분자생물학의 토대를 마련하는 데 결정적인 기여를 했다.

4.2. 기타 주요 수상 및 회원 자격

루리아는 1959년 미국 예술 과학 아카데미 회원으로 선출되었고, 1960년에는 미국 과학 아카데미 회원, 1964년에는 미국 철학회 회원으로 선정되었다. 1968년부터 1969년까지는 미국 미생물학회 회장을 역임했다. 1969년에는 노벨상 공동 수상자인 막스 델브뤼크와 함께 컬럼비아 대학교로부터 루이자 그로스 호르위츠상을 수상했다. 미국에서는 1974년 그의 대중 과학 서적인 Life: the Unfinished Experiment로 전미 도서상 과학 부문을 수상했으며, 1991년에는 국가 과학 메달을 받았다.

7.1. 과학계에 미친 영향

루리아의 선구적인 파지 연구는 분자생물학의 탄생에 기여했다. 특히 루리아-델브뤼크 실험을 통해 박테리아의 돌연변이가 무작위적으로 발생하며 자연선택의 원리를 따른다는 것을 입증하여 항생제 내성과 같은 중요한 현상을 이해하는 데 결정적인 통찰을 제공했다. 또한, 그가 발견한 숙주 통제 제한 및 변형 현상은 이후 제한 효소의 발견으로 이어졌으며, 제한 효소는 DNA를 특정 서열에서 자를 수 있는 분자 생물학의 핵심 도구가 되어 유전 공학의 발전을 가능하게 했다. 그의 연구 방법론과 발견은 현대 생명 과학의 발전에 필수적인 기여를 했다.

7.2. 후학 양성

루리아는 뛰어난 연구자일 뿐만 아니라 훌륭한 교육자였다. 그의 첫 대학원생인 제임스 왓슨은 훗날 DNA의 이중 나선 구조를 밝혀내 노벨상을 수상했다. MIT 암 연구 센터장 재직 시에는 데이비드 볼티모어, 도네가와 스스무, 필립 앨런 샤프, H. 로버트 호르비츠 등 수많은 저명한 과학자들을 지도하고 배출했으며, 이들 중 다수가 훗날 노벨상을 수상하며 루리아의 교육자로서의 탁월한 역할을 증명했다.