배경

2026년 2월 27일 83세로 별세한 데이비드 보트스타인은 특정 생명현상을 설명하는 데 머물지 않고, 복잡한 생물학적 체계를 해석할 도구를 설계한 유전학자였다. PNAS가 2026년 9월 게재한 추모 논문은 살모넬라 파지 P22 연구부터 인간 유전체 지도, DNA 마이크로어레이와 정량생물학 교육에 이르는 그의 학문적 궤적을 조명한다.

보트스타인이 연구를 시작한 1960~1970년대에는 인간 유전체에서 질병 유전자의 위치를 찾을 방법이 마땅치 않았다. 염기서열 분석 기술은 초기 단계였고, 표현형과 원인 유전자를 연결할 표지도 부족했다. 그는 조건부 치사 돌연변이와 억제 돌연변이를 이용해 같은 기능에 관여하는 유전자를 묶고 경로 내 작동 순서를 추정했다. 단일 유전자를 개별적으로 관찰하던 유전학을 상호작용과 체계의 문제로 확장한 접근이었다.

핵심 발견

가장 널리 알려진 업적은 1980년 로널드 데이비스 등과 제안한 제한효소 절편 길이 다형성(restriction fragment length polymorphism·RFLP) 기반 인간 유전자 연관지도다. 개인마다 다른 DNA 절편을 염색체상의 표지로 삼고, 가족 내에서 질병 표현형과 함께 유전되는 빈도를 계산하면 원인 유전자 주변의 위치를 좁힐 수 있다는 구상이었다. 유전자 자체를 먼저 알아야 위치를 찾을 수 있었던 기존 방식의 순서를 뒤집었다.

RFLP 지도는 헌팅턴병을 비롯한 유전질환 유전자의 위치 확인을 앞당겼으며, BRCA1 탐색과 인간게놈프로젝트의 개념적 기반으로 이어졌다. 유전체 염기서열이 없던 시절에도 재조합 빈도를 좌표로 바꿔 인간 염색체를 탐색 가능한 지도로 만든 셈이다. 이 공로로 보트스타인은 2013년 첫 생명과학 브레이크스루상 수상자 11명에 포함됐다. 프린스턴대는 그를 인간게놈프로젝트의 주요 지도자이자 유전자 지도 제작법의 개척자로 평가했다.

그의 연구는 유전자 위치에서 발현 양상으로도 뻗었다. 패트릭 브라운 연구진과 DNA 마이크로어레이를 발전시키고, 수천 개 유전자의 발현값을 군집화해 기능이 비슷한 유전자와 종양 아형을 구분했다. 효모의 세포주기와 대사 반응을 전 유전체 수준에서 읽었으며, 미만성 거대 B세포 림프종과 유방암을 분자적 특징에 따라 나누는 연구에도 기여했다. 실험 장비만이 아니라 대규모 데이터를 해석하는 알고리즘과 시각화 체계까지 연구 대상으로 삼았다는 점이 특징이다.

의미와 전망

보트스타인의 유산은 RFLP라는 특정 기술보다 ‘측정 가능한 표지를 만들고, 계산으로 생물학적 구조를 복원한다’는 연구 방식에 가깝다. 오늘날 전장유전체연관분석, 단일세포 전사체 분석, 암 분자진단에 쓰이는 공통 원리가 이 계보에 놓인다. 세균과 효모에서 확립한 개념을 인간 질환으로 옮긴 작업은 모델생물 연구와 임상 유전체학 사이의 경계도 낮췄다.

학계와 산업을 오간 경력 역시 영향을 넓혔다. 그는 MIT와 스탠퍼드대에서 연구했고, 제넨텍 부사장과 칼리코 창립 최고과학책임자를 맡았다. 2003년부터 10년간 프린스턴대 루이스시글러 통합유전체학연구소를 이끌며 수학·물리학·컴퓨터과학을 생물학 교육에 결합했다. 다만 RFLP와 초기 마이크로어레이는 해상도와 측정 범위가 제한돼 현재는 고속 염기서열 분석법에 상당 부분 자리를 내줬다. 기술은 교체됐지만, 가설에 맞는 도구를 먼저 만들고 데이터를 체계 수준에서 해석한다는 원칙은 정밀의학과 시스템생물학의 연구 설계에 남아 있다.