재미있는 최신 과학이야기

컴패니언 사이언스 ㅣ 강석기의 과학카페 7
강석기 지음 / Mid(엠아이디) / 2018년 4월

 이 책은 최신 과학잡지를 가볍게 교양수준으로 풀어놓은 느낌이다. 저자 강석기는 워낙 유명하고 이 분의 책을 다 접하진 못했지만 일전에 생명과학의 기원을 보고 배운바가 많았다. 책 표지에 강석기의 과학카페 시즌 7이라 쓴 것을 보면 이 책은 강석기의 7번째 책인 듯 하다. 책에는 과학분야를 중심으로 다른 분야의 이야기들을 최신 연구성과를 곁들여 소개하였다. 재밌었던 부분 위주로 소개한다.

1. 반려동물의 과학

 개가 늑대에서 유래했음을 주지의 사실이다. 저자도 책에서 말하지만 나 역시 비교적 늑대같은 세퍼드나 진도를 보면 과연 늑대에서 유래했구나 싶지만 정말 작은 종류를 보면 저게 정말 늑대인가 싶다. 하여튼 러시아의 한 과학자는 늑대에서 개가 유래한 것에 착안해 보다 작은 여우라면 빠른 시일에 개로 가축화 할수 있지 않을까란 생각을 한다.

 그래서 선정한 것이 여우였는데 당시 러시아에는 모피 수요의 급증으로 여우농장이 매우 많았다. 은빛여우는 매우 사나워 농장관계자들이 키우는데 어려움이 많았는데 순한 개체들만 골라 교배를 시작했다. 특히 여우는 개처럼 1년이면 생식이 가능해 비교적 빠른 세대교체도 가능했다. 실험을 시작한지 몇세대 지나지 않아 여우는 여우개로 둔갑하기 시작했다. 두개골이 작아지고 낯선 사람에게는 짖으며 주둥이와 다리가 짧아지는등 개의 특징을 보이기 시작한 것이다. 이 교배는 지금도 유지되어 2017년에 이르러 58세대까지 이어졌으며 책에 등장하는 여우개들은 정말 개와 전혀 다르지 않아보인다.

2. 동물의 수명

포유류는 덩치가 클수록 수명이 긴 경향이 있다. 이를 두고 심장의 박동 비율과 관련짓기도 하지만 보다 관련이 있는 것은 유전적 관점이다. 덩치가 클수록 포식될 확률이 적고, 그렇다보니 유전자입장에선 개체를 오래 가져가는 것이 가능하고 보다 유리하기 때문이다. 생쥐처럼 작아서 먹힐 확률이 높다면 개체의 생리적 작용을 힘들게 조절하는 것 보다는 수명을 짧게 하고 새끼를 많이 낳는 것이 유리하다. 그래서 대형동물과 인간, 새는 수명이 길다. 특히 박쥐는 역시 날개가 있어 쥐에 비해 수명이 10배가량이나 길다.

 이런 노화를 지연시키는 방법이 몇가지 있다. 하나는 알려진 것처럼 적당한 운동이고 다른 하나는 소식이다. 이들은 분명한 수명연장효과가 있다. 최근엔 먹는 약들도 수명연장효과가 있는 것으로 나타났는데 아스피린, 아카보스, 라파마이신이 그것들이다. 이들 중 라파마이신이 가장 강력한데 이 녀석은 대사경롤에 개입하여 단백질과 지질 합성을 줄이고, 자식작용을 늘리며 ,염증을 억제해 수명을 늘리는 작용을 한다고 한다. 이젠 수명을 늘리는 약을 특별히 아픈 곳이 없어도 먹어야 할 판이다.

3. 미세먼지

어느 덧 미세먼지가 세계의 주목을 받고 있다. 우리는 우리만 미세먼지가 심한 줄 아는데 사실 호주나 뉴질랜드, 북미지역과 서유럽을 제외한 나머지 지역들은 우리만큼이나 심각한 미세먼지에 시달리고 있다. 그래서인지 WHO에서는 초미세먼지를 고혈압, 흡연, 당뇨, 비만에 이은 다섯번째 위험인자로 규정한다. 그리고 세계적으로 미세먼지에 의한 조기사망자는 무려 연간 420만이다. 인구가 많아서인지 이들의 절반인 220만이 중국과 인도인이며 서로 110만 정도씩 나누어 갖는다. 중국은 산업화와 사막화로 인해 초미세먼지가 심하고, 인도 역시 같은 이유에 히말라야가 바람을 막아 초미세먼지가 심하다.

 미세먼지는 3가지 경로로 인체에 침투한다. 후각망울로 침투하며, 비강상피로 오염물질이 투과되며, 마지막 하나는 익히 알려진 폐로의 침투다. 미세먼지는 세포에 침투한 후 다른 세포로 확산하며 사이토카인을 분비하여 염증을 일으킨다.

 미세먼지는 치매의 주원인으로도 여겨진다. 치매의 전조증상이 후각의 쇠퇴와 밀접한 관련이 있는데 미세먼지의 주 침투경로도 후각이다보니 이들은 밀접한 관련이 있어보인다.

 미세먼지가 비교적 청정한 지역에서도 부분별로 미세먼지 농도는 큰 차이가 난다. 가장 심각한 곳을 도로변으로 주도로에서 50미터 미만 거리에 거주하는 경우 200미터 이상인 경우에 비해 치매가 12%높게 발생한다고 한다. 지하철도 연구해볼 일이다.

4.살충제의 발전

살충제는 가장 전통적인 것이 화학살충제 방식이다. 하지만 내성이 점차 강화되고 몇몇 해충들은 자신의 체중의 1%가량이 화학살충제의 내성에 관련한 효소로 구성될 정도로 이것에 적응했다. 그래서 나온 것이 유전자 조작 방식의 살충제다. 농작물에 해충에 치명적인 성분이 나오도록 유전자 조작을 하는 방식이다. 하지만 인체에 대한 유해성 논란, 환경 교란등의 단점이 있다.

 내성과 환경 교란 및 인체 위해성의 문제점을 모두 극복하는 가장최근의 살충 방식은 놀랍게도 RNA방식이다. 절지동물은 RNA를 장에서 쉽게 흡수하는 특징을 갖는데 이를 이용하여 RNA물을 뿌려 식물이 이를 흡수하고 절지동물이 이를 먹어 제거하는 방식이다. RNA가 절지동물의 몸에 침투하여 유전자를 파괴하여 제거하는 방식으로 해충이 돌연변이를 갖어도 RNA역시 이에 맞추어 변화가 가능하며 특정염기서열만 공격한다는 점에서도 다른 환경에 무해한 방식이다.

5.구조생물학 도구의 발전

생물체의 구조를 살펴 생물학을 발전시키는 도구를 꾸준히 발전했다.

첫번째 방식은 x선 결정학이다. 고분자 물질의 3차원 구조를 원자단의 해상도로 규명하는 방식이다. 역사가 오래되었지만 고분자 결정이 필요하므로 관측가능한 생물 부분이 매우 제한적이다.

이를 극복한 방식이 전자현미경이다. 기존 현미경이 빛으로 생물을 관측한다면 이 녀석은 전자로 확대 관찰한다. 전자가 가시광선보다 파장이 짧아 보다 세밀한 관찰이 가능했다. 또한 x선 방식에 비해 관측 가능한 생물부분이 많았다. 다만 단점이 있다면 원자 수준인 x선방식보다 세밀한 측정이 불가능하고 2d 형태의 사진만 생간다는 점이었다. 하지만 마치 단층촬영방식처럼 이 2d 형태의 사진을 여러 각도에서 찍어 3d를 구성하는 방식으로 이점을 극복하였다.

가장 최근 3명의 연구자에게 노벨상을 안긴 방식이 극저온 전자 현미경이다. 시료를 -196도에서 얼려 관측하는 방법으로 이 온도에서 급속냉동하면 시료의 수분이 얼면서 결정화되어 관측 부분을 파괴하고 교란하는 것을 막을 수 있었다. 해상도 역시 x선 방식의 원자수준이다.

책에는 이 것 말고도 플라스틱을 소화하느 애벌레나 남여의 수면차이, 인간과 운동의 관계 등 재밌는 주제들이 총망라한다. 일독을 권한다.