생물학의 밀레니엄 난제

생물학의 12개 미해결 난제를 실험으로 검증할 수 있는 목표로 구체화하고, 각 과제의 성공 기준과 허용 조건을 정함 생명의 기원과 유전 암호에 관한 과제로 원시 화학 혼합물에서 자기복제 세포의 출현, 4염기 코돈으로만 단백질을 암호화하는 살아 있는 세포 구현 등을 요구함 생쥐의 전신 냉동보존과 사지 재생은 단순 생존이나 조직 재성장을 넘어, 높은 생존율과 영구 손상 없는 회복 또는 정상 수준의 운동/감각 기능을 성공 조건으로 삼음 단백질 역번역과 지수적 증폭, 역방향 중합효소, 자연계의 성능 한계를 넘는 Rubisco와 기존 계열과 상동성이 없는 질소고정효소 등 분자 수준의 새로운 기능을 목표로 함 유전자 치료용 바이러스의 세균 생산과 주문형 단백질 설계도 포함하며, 표적 절단효소와 세포 내 표적 결합체에는 성공률, 24시간 내 설계, 추가 실험 제한 같은 검증 조건을 둠 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, 미리 부착한 서열 바코드, 잔...