후리후리 잡학동네

"A complex system is a system whose properties are not fully explained by an understaning of its component parts." - System Modeling in Cellular Biology -

복잡한 시스템이란 말은, 전체 시스템의 성질이 그것의 부분을 이해하는 것만으로는 완전히 설명되지 못하는 시스템을 주로 일컫는다.

하지만, 계산 능력의 한계 또는 chaos적인 성질 때문에 전체를 한꺼번에 이해하는데는 어려움이 있다. 따라서 전체 시스템을 적당히 모듈화시키고, 각 모듈의 성질을 이해하고 그 모듈이 합쳐졌을 때 어떠한 현상이 일어나는지를 밝히는 것이 현재 시스템 생물학을 하는 사람들에게 적절한 방법론인 것 같다.

물론, 여기에서 본질적으로 두 가지 철학적인(?) 문제가 있다. 첫째는, 실제 생물학 시스템 (가령 E.Coli나 Yeast)에 실제로 모듈이라는 것이 존재하는지이고 두번째는, 모듈이 존재한다면 그 모듈을 찾는 방법에 관한 질문이다.

첫번째 질문에 관하여는 많은 연구자들이 여러 증거들에 비추어서 그냥 받아들이는 추세이다. 여기서 집고 넘어가야 할 것은 모듈이라는 것이 human designed 시스템에서는 쉽게 받아들일 수 있는 과정이지만, 진화론을 따르는 evolved system에서 이러한 modularity가 어떠한 방식으로 존재하는지 예상하기 힘들다는 것이다. 이에 대한 단서는 Complex network에서의 modularity를 연구가 좀 있으니 참고하면 될 듯 하다.

두번째, 모듈을 찾아내는 방법에 관해서는 아직 누구나 인정할 만한 방법이 나오지는 않은 것 같다. 이것은 어느 level까지 모듈로 할 것인가에대한 문제도 함께 포함한다. 2002년도 Nature에 Network Motif라는 개념이 소개되어, 많은 연구자들에게 강한 인상을 주었다. Network Motifs라는 것은 Complex Network에서 통계적으로 유의미하게 자주 나오는 구조 패턴을의미하며, 궁극에 biological network을 구성하는 building blocks으로의 역할을 하지 않을까 하는 느낌을 주었다. 이외에도 기능적 모듈 등의 개념이 현재 바이오정보학자들의 마음 한 가운데 자리잡고 있는 것 같다. 하지만, 역시나 이러한 모듈들은 정확한 validation 과정을 거쳐야 하기에 아직까지 험난한 길을 가고 있다고 생각된다.