대학원 불연속면

학부생들과 면담을 하다보면 대학원 진학에 관한 질문을 많이 받게 된다. 가장 많이 받는 질문은, ‘전망이 있는 가?’라는 질문인 것 같고, 그 다음 많이 받게 되는 질문은 무엇인가 대학원 공부는 학부와 다른 것 처럼 보이는데 정말 다른 지, 그리고 그것이 자신에게 잘 맞는 지 어떻게 알 수 있느냐는 질문이다.

우리 말에서는 ‘대학’과 ‘대학원’ 명칭에 자연스러운 연계성이 있다. 그렇지만 다른 나라의 표현 방식은 조금 다르다. 미국에서 대학원을 졸업후 학교, 즉 Graduate School 라고 부르고, 학부는 Undergraduate school이라고 한다. 즉, 졸업을 중심으로 둘 사이의 분명한 경계가 보인다. 영국도 주로 Postgraduate school, 졸업 이후의 학교라는 단어가 쓰이고, 여타 유럽 국가들에서는 ‘박사과정’ 자체가 독립적인 프로그램인 경우가 많다. 중국에서는 ‘연구'를 강조한 研究生院 를 사용한다. 이러한 예들의 경우, 단어 자체에서 학부와 대학원의 학업이 무엇인가 질적으로 다르다는 점이 우리말보다는 강조되어 있다고 할 수 있다. 그렇다면, 대학원은 학부의 연장선으로 볼 수 있을 까 아니면 분명히 다른 학위 과정으로 이해해야 할까?

학부과정을 마쳐야만 시작할 수 있다는 점, 그리고 학부 과정의 교육을 충실히 받은 것을 전제로 한다는 측면에서 대학원은 대학 학부와 연속성이 있다고 할 수 있다. 그럼에도 불구하고-특히 우리 나라의 통념과는 달리-대학원의 학위 과정은 학부와는 분명히 다른 부분이 존재한다.

지식의 소비자 vs 지식의 생산자

학부와 대학원의 공부에서 가장 큰 전환은, 지식의 소비자에서 지식의 생산자가 되는 전환이다. 쉽게 말해서 학부때까지의 공부는 교과서가 존재하는 마지막 공부이며, 대학원에서는 text book의 새로운 페이지를 써야하는 공부이다. 학부의 공부는 강의를 듣고 교과서를 이해하고, 방법론의 일반적인 내용들을 배워, 이를 적용할 수 있는 능력을 기르는 것이라고 할 수 있다. 그러나, 이 시기의 공부는 새로운 지식을 더하는 공부라기 보다는, 많은 연구자들이 연구를 통해 발견해낸 정리된 이론과 지식들을 학습하기 때문에, 지식의 생산자보다는 소비자에 가까운 공부라고 할 수 있다. 그리고 지식을 잘 소비해내서, 실제적인 영역에서 잘 적용하면 좋은 소비자가 될 수 있다.

그러나 대학원, 특히 우리와 같은 실험을 하는 하는 이공계의 대학원의 공부는 많이 다르다. 이미 잘 알려진 지식은 가치가 없으며, 새로운 지식을 발굴해내는 것을 가장 중요하게 생각하는 데, 문제는 이 과정이 trial-and-error의 연속이라는 점에 있다. 새로운 지식을 창출해내기 위해서는 아직 아무도 가보지 않은 길을 가봐야 하기 때문에, 필연적으로 실패의 과정을 자주 만나게 마련이다. 그러나, 그 과정속의 작은 성공들이 엮이고 엮이면서 몇년의 학위 과정의 끝에 ‘논문'을 통해 한 가지 새로운 지식에 대해 보고를 하게 된다. 아주 성공적인 연구를 한 경우, 아마도 교과서의 한 문단 정도를 새롭게 쓸 수 있을 것이다.

이렇게 두 학위 과정은, 사실 많이 다르다. 그러나 이 사실을 알지 못한채 대학원의 연구를 시작하면, 좌절을 맛보기 쉽다. 학부때 뛰어났던 학생들일수록 그 좌절감이 더 크기도 하다. 그러나, 사실 능력이 부족하다기 보다-대개 학부때 뛰어난 학생들은 연구에 있어서도 잘 할 수 있는 자질을 많이 가지고 있다-이해의 부족인 경우가 많다. 예를 들어, 무엇인가 대학원 학위 과정중에 잘 모르는 현상이 발견되었을 때, 학부때의 패러다임을 갖고 있는 학생들은 이를 더 이해하기 위해 다른 무엇인가를 공부해야 한다는 생각을 한다. 유투브를 찾아본다든지 교과서를 찾아본다. 물론 당연히 필요한 과정이다. 그렇지만, 해답은 그곳에 있지 않은 경우가 많다. 해답은, 직접 부딪혀 보고 그럼직한 가설들을 위해 실험을 해보는 것을 통해 얻게 된다. 대학원의 지식은 경험적인 지식이기 때문이다.

이 때, ‘무지'를 느끼는 것은 사실 흥분되는 일일 수 있다. 어떠한 교과서를 찾아도 나오지 않는 다는 것은, 그 만큼 새롭다는 뜻이기 때문이다. 그러나, 한국의 초중고 교육과정에 특화되어 있을 수록, 이 과정을 좌절스럽게 느낄 수 있다. ‘무지'는 수치라고 생각하기 때문이다. 항상 선다형 문제속의 답이 있는 교육만을 받아왔기 때문에, 답이 없는 것처럼 보이거나 스스로 찾아야 할 때, 당혹스러움을 느낀다.

따라서, 대학원의 성공적인 학위 과정을 위해서는 얼른 이 패러다임을 전환해야 한다. 자기 자신이 이제는 지식의 생산자라는 사실을 자각하고, 직접 문제들에 부딪히면서 씨름할 준비를 해야 한다. 실패가 있을 것을 예상하고 덤벼들어야 좌절하지 않을 수 있다. 결국 이 과정 자체가 배움임을 알아야 하며, 그렇게 얻게된 경험적 지식을 통해 새로운 지식을 창출하게 된다는 것을 알아야 한다.

얕은 일반 지식 vs 깊은 세부 지식

또 하나의 큰 차이중 하나는 지식의 scope이다. 학부 과정에서는 큰 그림을 다루며, 일반 원리를 다룬다. 그러나 대학원의 학위 과정중에는 지식의 scope가 훨씬 좁아진다. 대신 그 깊이가 학부때와는 비교할 수 없을 만큼 깊어져서, 특정한 분야에 있어서는 세계적 수준이 된다. 세계적 수준이라 함은, 어떤 발견을 하든지 그것이 세계 최초가 된다는 것이다 (물론 모든 연구가 다 그렇지는 않을 수 있다).

따라서, 이 때 요구되는 능력 또한 다르다. 한 가지 주제에 대해서 깊이 있게 생각하는 능력이 요구되고, 끈기가 요구된다. 무엇보다 논문을 읽고 이해하는 능력이 중요해지며, 세계적으로 특정 주제에 대해서 어디까지 알려져 있고, 관련된 연구 그룹들은 누가 있으며, 이들이 움직이는 방향은 어디인지도 알아야 한다.

물론 대학원 연구에서도 일반 지식이 중요하다. 이는 곧 창의성 혹은 통찰과 직결되는 데, 즉, 멀리 떨어져 있는 분야라 하더라도 일반 원리가 동일하다면, 같은 원리를 자신의 연구 분야에 가져와서 사용할 수도 있고, 혹은, 두 분야를 연결시키는 새로운 연구를 수행할 수도 있다. 그러나 다루는 지식의 scope를 비교해보면, 학부 때와는 달리 대학원에서는 지식의 범위가 좁지만, 훨씬 깊다고 할 수 있다.

이를 이해한다면, 자신이 무엇인가 좁아지고 있다는 착각에서 빠져나올 수 있다. 다루는 대상과 내용이 극히 다르기 때문에, 학부의 패러다임으로는 굉장히 좁아지고 있는 듯한 생각을 할 수 있다. 그러나, 이러한 과정이 자연스러운 것임을 알아야 하고, 전문가가 되는 과정임을 알아야 한다.

무엇을 준비해야 할까?

그렇다면, 대학원에 진학해 연구자가 되기를 원하는 학부 학생들은 무엇을 준비해야 할까? 일찌감치 실험을 수행하는 것이 좋은 것일까 아니면 수업에서 좋은 성적을 받는 것이 중요할 것인가. 사실 정답은 없다. 그러나 결국에는 기본기가 중요해진다. 따라서 중요한 기본적인 것을 잘 준비하는 것이 필요할 것이다. 기본적인 것이라 하면, 학부 과정의 학업을 통해서 일반 원리에 대해 이해하고, 그런 결론에 이르게 된 과정들을 잘 학습하는 것이 될 것이다. 그리고, 다양한 교과목을 배우면서, 서로 다른 분야의 학문들이 어떻게 연결되어 있는지 고민해 볼 수 있다면, 좋은 연습이 될 수 있다. 또한, 대학원 진학을 원하는 학생이라면, 실험실에서 실험을 꼭 수행해 보는 것이 필요하다. 직접 경험을 해보면, 실험에 대한 이해도 생기고, 또한 무엇을 준비해야 할지 좀 더 알 수 있다. 무엇보다 중요한 것은 태도이다. 항상 배우려는 자세와 과학적 호기심을 잃지 않는 다면, 결국에 시간이 지나면 성공의 자리에 서 있는 자신을 보게 될 것이다.

그러나 이러한 기본적인 것들과 함께, 구체적으로 무엇이 어떻게 다른 지 미리 생각해볼 수 있다면, 더 잘 준비되어 시작하게 될 것이고 또 학위 과정 중에서도 꾸준하게 앞으로 나아갈 수 있을 것이다.

또한, 이미 학위 과정에 들어와 있는 학생들의 경우, 자신이 경험하고 있는 변화가 이상한 것이 아님을 알아야 한다. 또한, 어떤 종류의 변화는 사회로 한걸음을 내딛는 과정에서 경험하는 것과 동일한 것도 있다. 예를 들면, 자신의 행동에 대한 더 높은 책임감이 요구된다든지, 협업과 타인과의 관계가 중요해진다든지 하는 것은, 사실 대학원 뿐만아니라 회사에 취업을 한다고 해도 요구되는 자질들이다. 따라서, 이러한 변화로 인해 힘들어하기 보다는 자신이 더 커가는 과정으로 받아들인다면, 학위 과정이 끝났을 때, 훨씬 전문성과 함께 성숙함도 갖춘 자신을 발견하게 될 것이다.

초기 조건의 중요성

우리 연구실에서 연구하는 큰 주제중 하나는 ‘발달 프로그래밍’ 가설이다. 쉽게 말해서 생애 초기의 어떤 경험을 하느냐에 따라 평생동안의 몸의 특정 기능의 강화 혹은 약화가 나타나 건강과 질병에 영향을 줄 수 있다는 것이다.

대표적으로 이미 발표했던 연구에서는 생애초기 엄마의 스트레스가 자손에게 장기적 영향을 주었다. 쥐를 이용한 이 연구에서는 엄마쥐가 스트레스를 받으면 스트레스 호르몬이 많이 분비되고, 이는 태아의 내분비계에 영향을 주어 평생동안의 코티솔 호르몬의 양적인 변화를 일으켰다. 그 결과, 자손 개체의 면역 기능의 약화가 나타나서 뱃속에서 스트레스 호르몬에 노출되었던 개체는 평생동안 감염에 취약해지고 또 암에도 취약해지게 되었다.

세미나를 통해 이러한 내용에 대해 발표를 하면, 어떻게 생애초기의 경험이 그렇게 오랫동안 영향을 줄 수 있을 지에 대해서 많은 질문을 받는다. 또한 아직 태어나기도 전에 이렇게 결정되어버리면 너무 가혹한 것이 아니냐는 이야기도 듣곤 한다. 우리 연구실에서 고민하는 부분도 바로 이것이다. ‘어떻게' 이런일이 가능한 지에 대한 mechanism에 대해서 그리고 그 의미, 즉 ‘왜' 이런 현상이 일어나는 지, 또 이것이 개체의 생존에 주는 유익은 무엇인지 많은 논의를 하고 있다.

그런데 사실 autonomy (자율성 혹은 자립성)를 가진 많은 시스템들은 초기 조건에 민감한 경향이 있다. 사회적으로 보면 어떤 조직이 처음 형성될때 만들어진 구조나 문화가 굉장히 오랫동안 유지되는 것을 볼 수 있다. 그 시스템 밖에서 보면 어떻게 그럴 수 있나 하는 의문이 들지만, 막상 들어가면 똑같아 지게 되는 것은 특정한 방향으로 '구조'가 형성되어 있기 때문이다. 구조의 형성 과정은 유기적인 과정이지만, 구조가 형성될 당시의 초기 조건의 영향을 많이 받게 마련이기 때문에, 초기 조건에 의한 장기적인 영향이 관찰 될 수 있다.

집을 예로 들어 생각해보면 구조가 얼마나 중요한지 생각해볼 수 있다. 집이 설계되는 과정에서는 신중해야 하는데, 이때의 결정이 잘못되면 나중에는 바꿀 수 없는 일이 발생한다. 예를 들어, 추운 지방에 집을 지을 때, 날씨가 추울 것으로 생각해서 벽난로가 여러 개가 있도록 설계할 수 있을 것이다. 그런데 지구 온난화로 날씨가 전혀 춥지 않다면 많은 벽난로가 불필요해지겠지만 집을 다시 짓지 않는 한 바꿀 수 없게 된다.

생물에게 있어서 사실 가장 필수적인 생존 요소는 다변하는 환경에 적응할 수 있는 유연성 혹은 가소성(plasticity)이다. 그래서 사실 생애초기에 무엇인가가 고정되는 것이 꼭 생존에 유리하지 않을 수 있다. 이후의 환경이 초기의 환경, 혹은 예측한 환경과 다를 수 있기 때문이다. 그럼에도 불구하고 생애초기의 환경이 장기적 영향을 줄 수 있는 것은 결국 이러한 가소성도 특정한 구조 위에서 형성되어지기 때문이다. 그리고 그 특정한 구조가 형성되는 시기가 생애초기이기 때문이다.

발생과정은 구조를 만드는 것과 같다. 이러한 구조는 DNA상의 설계도를 따라 지어지기도 하지만, 발생시기의 외부 환경과의 상호작용을 통해 달라질 수 있다. 이를 잘 보여주는 예가 신경계의 발달이다. 신경계에서는 생애초기의 발달 과정을 통하여 일종의 구조가 만들어진다. 그리고 이 때 외부 환경이 신경계 구조 형성에 중요한 역할을 한다. 신경계를 통한 특정 기능들 중에는 발달 시기를 놓치면 다시는 반복되지 않은 critical period (임계기)를 가진 기능들이 있다. 이러한 것들은 우리가 경험적으로 알고 있는 언어, 악기, 스포츠와 같은 부분을 담당하는 뇌의 기능 들이다. 어린 아이들의 언어의 습득력은 성인과는 비교할 수 없을 만큼 빠른데, 어린 시기의 뇌가 언어 발달의 임계기이고 언어 자극에 의해서 특정 구조가 형성되기 때문이다. 이 시기가 지나면 (언어의 경우는 완전히 불가능한 것은 아니지만), 일단 형성된 구조 위에서 기능을 발달 시켜야 하기 때문에 변하기 어렵게된다.

우리 연구실의 가설은, 신경계 뿐만아니라 우리 몸의 많은 생리적 시스템들에도 이들의 기능을 결정하는 구조들이 존재하며, 생애초기가 이러한 구조 형성의 임계기가 될 수 있다는 것이다. 특별히 면역계와 내분비계, 대사체계를 중심으로 접근하고 있다. 일단 어떤 식으로 구조가 형성되며, 왜 유지 될 수 있는 지 알면, 발생과정에서 독특하게 일어나는 일들을 모사하여 특정 기능의 구조를 바꾸거나 역전시킬 수 있을 것이며, 이러한 접근은 기존과는 다르기 때문에 각종 질환 치료에 있어서 새로운 접근법이 될 수 있으리라 생각한다.

흙 속의 진주 (II)

앞의 글에서는 흙 속의 진주를 발굴하려는 사람의 입장에서 생각을 해보았다면, 이번에는 진주의 입장에서 생각을 해보려고 한다.

진주는 바로 지금의 트레이닝을 받고 있는 학부생, 대학원생, 연구원들이다. 이들중 정말 진주와 같은 사람들이 많이 있다. 그러나 앞에서 언급했던 구조적 문제 때문에 기회를 얻지 못해서가 아니라, 진로의 불확실성 때문에 다른 길을 택하는 것을 많이 보게 된다. 특히 학부생들을 상담하다 보면, 대학원에 대해서 생각은 해보지만 미래가 불투명해 보여서 다시 시험을 쳐서 의약학쪽으로 진로를 정하려 한다든지 하는 모습을 보게 되기도 한다. 그러나 정말 생명과학의 미래가 불투명하다고 볼 수 있는지에 대한 의문을 갖게 된다.

사실 세상에 영원히 안정적인 것이란 존재하지 않는다. 확률적으로 그럴 수 있는 것일 뿐이며, 무엇보다 중요한 것은 ‘과거'에 그러했을 뿐이다. 1980년대의 가장 안정적인 직업과, 2000년대의 안정적인 직업과, 2020년대의 안정적인 직업은 상당히 다르다. 거기에 더해서, 현재 우리는 정말 중대한 변화가 시작되는 변곡점에 서있다. ChatGPT를 통해 모두가 약간 맛을 보고 있는 혁명이 본격적으로 시작될 것이며, 앞으로 세상은 우리가 생각하는 것보다 더 많이 바꾸게 될 것이다.

그 동안 기초과학에서의 혁신은 기술의 혁신으로, 또 기술의 혁신은 새로운 산업으로 연결되어 왔다. 예를 들어, 20세기 초 기초 물리학의 발달은 우주 기술의 혁신으로 연결되었고, 이는 그대로 항공 산업으로 연결되었다. 시간차를 두고 일어나는 일이지만, 기초 과학-기술-산업으로 연결되는 흐름은 자명하며, 이 흐름은 앞으로도 그러할 것이다.

인공지능의 혁명을 생각해보면, 이는 사실 기초과학보다는 기술적인 혁명이다. 이러한 기술적인 혁명은 역으로 기초과학의 혁신으로 연결되어왔다. 작년 노벨상을 수상한 스반테 페보 박사의 고인류학 연구가 대표적인 예이다. Next generation sequencing과 같은 기술의 혁명이 없었다면 불가능했을 일이고, 사실은 기술의 혁신이 노벨상을 낳은 것이다. 또 현재 Cryo-EM과 같은 기술의 혁신이 기초 과학의 새로운 발견으로 연결되고 있다. 어쨌든 이러한 기술의 혁신은 기초과학의 혁신으로 다시 선순환되고, 이를 통해 결국은 또다른 기술의 혁신과 산업의 발전으로 연결되게 될 것이다.

생명과학은 이 사이클에서 어디쯤 와 있을까? 지금까지 일어나고 있는 일들을 보면, 이미 기술에서 산업으로 넘어가는 일들이 가속화되고 있는 것 같다. 과거 약 20년 동안은, 기초과학에서 기술로 연결되는 시기였고, 그러했기 때문에 제대로 된 산업이 없어서 말그대로 대학원생들의 진로가 불투명했다. 그러나 이제는 산업이 생겨나고 있고, 또 현재 일어나는 앞으로 가속도가 붙게 될것이라고 본다.

따라서, 생명과학자의 미래는 결코 어둡지 않다. 오히려 기술 혁신의 변곡점에서 더 많은 기회가 생길 수 있을 것이다. 진주가 영원히 조개속에서 안전히 살 수도 있겠지만, 그곳을 빠져 나와 더 밝은 곳에서 빛을 비출 수도 있다. 그러나 이전처럼 이 진로의 미래가 불투명하다는 막연한 생각 때문에 새로운 도전을 하지 못하는 일은 없었으면 하는 바램이다.