미스테리 끄새

youtu.be/w2XrX4zQ7cc DNA가 유전자의 핵심이라는 것을 인지한 때부터 세계 각국의 학자들은 이들 구조를 규명하는데 총력을 기우렸다. DNA구조를 분석하는 것이 유전의 핵심을 찾는 가장 빠른 길이 되기 때문이다. 실제로 학자들의 예견대로 DNA가 이중 나선 구조로 되어 있다는 것이 발견된 순간부터 유전자분야는 획기적으로 발전한다. 핵산 구조를 밝히는데 제일 먼저 도전장을 던진 사람은 1954년에 이미 노벨 화학상을 수상한 라이너스 폴링(Linus pauling)이었다. 그는 우선 자신이 노벨상을 수상하게 한 분야인 X선 회절 연구를 참조하여 분자의 축소 모형을 만들려고 시도했다. 그러나 그는 커다란 분자는 여러 번의 연결로 다양한 대칭을 이룰 것이라는 기존 학자들의 일반적인 관념에 문제가 ..

youtu.be/ZL47Kpwxj_Y 과학자들은 DNA가 유전 물질로 확인되자 ‘생명은 무엇인가’, ‘우리는 어디에서 유래하는가’라는 질문에 초점을 맞추기 시작했다. DNA가 유전 물질인 것이 확인된 이상 이를 규명하면 인간을 비롯한 생명체의 근원을 찾을 수 있다는 기대 하에 전 세계의 학자들은 본격적인 유전자 사냥에 나선다. 여기에서 다소 설명을 달리하여 유전자 연구가 본격적으로 성공하게 되는 견인차에 대해 설명한다. 유전자 분야가 현재와 같이 발전하게 된 요인은 여러 가지가 있을 수 있겠지만 대체로 다음 세 가지로 요약된다. ① 인간의 호기심과 집념이다. 인간들은 어떤 목표를 세워놓고 자신들이 정한 비밀이 풀려지기 전에는 후퇴하지 않는 연구자로서의 자세를 갖고 있다는 뜻이다. ② 노벨상이라는 과실이 ..

youtu.be/pLh50xkYKD4 과학자들은 두 가지 연구 주제를 갖게 되었다. 첫째는 세포에서 이루어지는 에너지와 물질대사를 파악하여 유전의 메커니즘을 알고자 하는 것이었고, 둘째는 ‘유전자의 화학적 본질’이 무엇인가를 파악하는 것이었다. 부모의 형질이 자손에게 전달되는 유전의 메커니즘은 오랫동안 사람들이 가져 온 궁금증의 하나였다. 사실 우리들은 모두 부모와 어딘가를 닮았다. 아주 빼다 박은 얼굴도 있기 때문에 부모와 닮은 점이 많지 않으면 돌연변이라는 말도 한다. 오죽하면 김동인의 『발가락이 닮았다』라는 소설에서 주인공은 자신과 발가락이 닮았다는 것을 발견하고서 자신의 자식이 틀림없다고 만족하기까지 한다. 그만큼 부모의 형질이 자식에게 유전된다는 것을 잘 보여주는 실 예이다. 과거의 학자들은 개..

youtu.be/A0t7maFBZ50 인류를 만든 유전물질은 DNA 1800년대 초 과학자들은 모든 생명체가 기본적으로 세포로 이루어졌다는 사실을 발견했고 1827년 과학자들은 개에서 난자를 찾아냈다. 1879년에는 독일의 동물학자 오스카르 헤르트비히(Oskar Hertwig)가 난자와 정자의 결합으로 수정이 이루어진다는 것을 알았다. 식물학자들 역시 식물들이 성적으로 번식한다는 사실을 발견했다. 그러나 생식 세포가 어떻게 기능하는지에 대해서는 여전히 알지 못했다. 여하튼 생명의 기본 단위는 세포이다. 동물이나 식물이나 모든 생물은 세포로 되어 있다. 이 속에서 수천 가지의 화학적 반응이 일어나면서 생명이 유지된다. 세포는 대체로 원형 또는 타원 모양으로 생겼고 광학 현미경으로 천 배 정도 확대하면 그 ..

youtu.be/Jm0eyF6Eohk 멘델의 법칙이 세상에 다시 알려졌지만 당시에도 많은 학자들이 멘델의 법칙을 받아들이지 않으려고 했다. 그러나 각지에서 연구가 진행될수록 점차 많은 사람들에게 멘델의 가설이 받아 들여졌는데 그것은 멘델이 다윈처럼 옳은 길을 들어섰기 때문이다. 멘델의 연구가 빛을 발하기 시작한 것은 인간에게도 이들 결과가 적용되기 때문이다. 특히 상처가 난 후 피가 잘 멎지 않는 혈우병에도 적용된다는 것이 큰 화제를 불러 일으켰다. 이 병이 있는 사람은 사소한 상처에도 피를 많이 흘렸기 때문에 치명적인데 러시아 니콜라이 2세 황제의 아들 알렉스가 혈우병을 앓고 있으므로 유럽에서 매우 잘 알려진 병이었다. 고대로부터 혈우병(혈우병A)은 유전된다는 것이 잘 알려져 있었다. 유대인의 풍습에 ..

youtu.be/-7aXFD5-sJM 멘델의 중요성은 유전의 기본적인 원리를 발견했고 그의 결과를 바탕으로 세포생물학과 결합된 유전학이라는 학문을 태동시켰다는데 있다. 이를 다시 설명한다면 멘델의 법칙은 형질의 유전은 절대로 변형되거나 사라지지 않는 유전 요소에 의하며 이것은 일정한 수로 표현할 수 있는 규칙에 따라 자손에게 유전된다는 것이다. 다윈은 부모의 형질이 자식의 몸 안에서 완전히 융합되는 것으로 알고 있었으므로 빨간 꽃에서 얻은 씨로 흰 꽃을 피우는 현상을 설명할 수 없었다. 이 문제를 멘델이 매끄럽게 해결해 준 것이다. 진화론에서 제기된 다윈의 고민을 다시 한 번 설명한다. 유전자라는 단어조차 태어나지 않은 시대의 다윈은 흑인과 백인이 결합하면 융합이 일어날 것으로 생각했다. 금발 속에서 한..

youtu.be/FvHNV8ROq6M 20세기에 들어와 인간의 삶을 획기적으로 바꾼 두 가지를 꼽으라면 거의 모두 컴퓨터와 유전자 연구를 꼽는다. 그 중에서도 유전자 연구는 인간을 포함한 생명체가 무엇인가를 근본적으로 알려줄 수 있다는 데 큰 의의가 있다. 다윈이 세상을 떠나기 불과 2주 전 영국 미들랜즈 지방의 연못에 사는 물방개 다리에 찰싹 붙은 손톱만 한 조개에 관해 짧은 논문을 썼다. 이것이 다윈의 마지막 저술이었다. 다윈에게 물방개를 보낸 사람은 젊은 제화업자이자 아마추어 박물학자인 월터 드로브리지 크릭이었다. 드로브리지 크릭은 지구상에 살고 있는 생명체에 대한 기존 상식을 전면적으로 바꾸어 준 프란시스 크릭(Francis Harry Compton Crick, 1916～2004)의 할아버지이다...

youtu.be/P15NijWKx-I 현재까지 우주는 네 가지 힘 즉 전자기력, 강력, 약력, 중력으로 구성되었다고 알려진다. 이 힘들이 빅뱅이후 138억 광년을 통해 현 우주를 지배하고 있는데 학자들의 염원은 이들을 하나의 이론으로 묶는 것이다. 한마디로 간단한 수식으로 이를 표현하자는 것이다. 소위 대통일이론인데 아직 만인이 공감하고 지지하는 대통일 이론은 태어나지 않았다. 일예로 아인슈타인이 에너지는 질량이 변화한다며 그야말로 간단한 식으로 제시했다. 바로 E=mc2것이다. 질량에 광속의 제곱을 곱한 것만큼 에너지가 나온다는 뜻인데 이렇게 간단한 식으로 우주의 에너지를 설명했으므로 환호한 것이다. 그러한 천하의 아인슈타인도 통일장 이론을 만들지 못했다. 그것은 중력 때문이다. 지구인들이 살면서 중력..

youtu.be/rMoTnZaWjbc 판스퍼미아(汎菌論)은 간단하게 말하여 지구상의 생명은 무기물질로부터 생겨난 것이 아니고 먼 행성으로부터 표류하면서 포자(胞子)형태로 도착한 박테리아로부터 시작되었다는 것이다. 이를 포자범재설이라고 말한다. 다소 단순한 가설이지만 단점은 어떠한 포자라도 다른 태양계로부터 지구로 여행하는 동안 정말로 살아남을 수 있느냐하는 점이다. 다른 태양계의 거리를 따지면 포자가 받을 수 있는 방사선의 양을 계산하는 것이 어려운 일이 아니다. 그 결과는 지구상에 있는 포자에 대한 치사량보다 훨씬 많은 양이다. 보다 중요한 것은 쪼여진 방사선의 양이 탄소, 수소, 산소 및 질소로 구성된 어떤 조직물이라도 치명적으로 붕괴한다는 것이다. 따라서 판스퍼미아(리토판스퍼미아)설은 엄밀한 의미에..

youtu.be/0g1Kvwby9Y8 「블레이드 러너」, 「글레디에이터」, 「에일리언」 등으로 헐리우드에서 SF물의 거장으로 자리잡은 리들리 스콧 감독의 「프로메테우스 Prometheus」는 현재로부터 멀지않은 2085년. 인간이 외계인의 유전자 조작을 통해 탄생한 생명체라는 증거들이 속속 발견되면서 인류의 기원을 찾기 위해 탐사대가 꾸려진다. 결론은 노골적으로 인간의 DNA가 외계로부터 왔다는 내용이다. 영화 프로메테우스는 외계인이 지구를 방문하여 DNA를 퍼트렸으므로, 엔지니어의 DNA는 인류와 동일한 것으로 판명된다. 이 DNA를 가지게 된 고대 원시인이 무서울 정도로 문명을 발전시켜 결국 현생인류가 되며, 그들의 창조주인 '엔지니어'를 찾아 나설 정도의 기술을 가지게 된다. 이는 이미 인간이 거의..

youtu.be/9dbhiM8SI6o 오파린의 가설은 생명의 신비 또는 비밀은 순수한 화학적 과정에 지나지 않는다는 설명이지만 이를 물리학적 과정으로 설명하는 가설도 있다. 이민재 교수는 버널(John Desmond Bernal)이 오파린과는 달리 물리학적인 개념에서 생명의 기원올 논했다고 적었다. 그의 견해의 요지는 근본적으로 오파린과 다름없으나 그는 물리학자로서 자료의 취사선택과 비중을 탄소화합물에 두었다. 즉 오파린은 생명 탄생의 선구물질(先驅物質)로서 탄화수소에 중점을 둔 데 비해 그는 탄산가스에 중점을 두었다. 즉 원시지구 표면의 용융되고 있는 층 속에는 탄산염이 많이 녹아 있어 지각의 냉각과 함께 이것들이 탄산가스의 형태로 원시대기 속으로 배출되었으며 이것들은 암모니아와 축합(縮合)하여 1차적..

youtu.be/jKIoJ1JI_gg 초기 과학자들의 공통적인 의견은 초기의 지구 환경에서 물질진화의 필연적인 결과로 원시생명이 출현했을 것이라는 러시아 생화학자인 알렉산드르 이바노비치 오파린(A. I. Oparin)이 1936년에 주장한 이론체계를 수용하는 추세이다. 오파린은 최초의 원시 생물에 필요한 유기물은 무기물로부터 자연 발생됐고, 원시지구의 대기가 메탄 수소 암모니아 수증기 등 환원성 대기였다고 가정했다. 유기물질이란 탄소화합물을 말하는데 이것은 생체를 이루고 있는 물질, 생체 안에서만 생성될 수 있는 물질을 의미한다. 물론 뵐러가 1828년 시안산암모늄에서 요소를 합성함으로서 이러한 설명은 더 이상 설득력을 잃었다는 것은 더 이상 설명하지 않는다. 당연한 이야기이지만 지구에서의 생명은 지구가..

youtu.be/CJGBQiilHLQ 생명 탄생(지구 내부) 과학은 발전하여 다윈이 진화론을 제창할 때와는 많은 부분에서 발전했다. 당시에는 상상도 하지 못했던 DNA, RNA는 물론 미토콘드리아 등이 알려졌으며 우주탐사선이 목성과 화성을 탐사할 정도이다. 계수나무와 토끼가 있다는 달도 직접 방문하여 달과 지구가 거의 같은 년대에 생성되었다는 것도 밝혀냈다. 그럼에도 불구하고 인간이 모태에서 태어날 때의 상황을 기억할 수 없는 것처럼 생명의 기원은 매우 어려운 문제이며 현대 과학이 아직 해결하지 못한 최대의 과제 중에 하나이다. 많은 사상가들과 과학자들은 생명의 기원에 대해 나름대로의 견해를 피력했다. 아주 작은 생명체들이라면 어미가 없어도 자연에 내재한 힘에 의해 생겨날 수 있다고 믿기도 했다. 뱀장어..

youtu.be/UEbvFqCFtxk 지구에서 바다 탄생 스탠리 큐브릭 감독의 「2001 스페이스 오딧세이」는 처음 시작에 3분 동안 검은 화면에 이상한 소리가 난다. 3분이란 짧지도 않은 시간 동안 계속 검은 화면만이 나오므로 화면이 잘못된 것 아닌가하는 의문도 들지만 이것은 큐브릭 감독의 그야말로 독창적인 감각이라 보지 않을 수 없다. 3분씩이나 감독이 검은 화면을 보여주는 것은 우주의 탄생과 지구의 탄생, 생명의 진화와 원인의 탄생이 응축되어 있는 것을 명쾌하게 보여줄 수 없기 때문으로 이해된다. 이 영화는 그 속에 담겨있는 인간과 문명, 우주와 생명의 신비 등을 아우르는 철학적 메시지가 다소 난해했기 때문에 ‘큐브릭은 논리적이며 일관된 견해로 스크린에 이야기를 전개시킬 수 없는 무능을 재확인시켰다..

youtu.be/8D_lf_PAqKo 달의 탄생 우리가 살고 있는 태양계의 중심은 태양이다. 지구를 비롯하여 목성과 같은 거대한 행성이나 수십억 km 떨어진 해왕성까지도 태양의 인력에 붙잡혀 일정한 궤도 운동을 하고 있다. 그러나 지구에 더 강한 인력을 작용하고 있는 것은 태양이 아닌 달이다. 지구는 달과의 상호작용을 통해 생물이 살기 좋은 최적의 환경을 갖추게 되었으며, 인류의 역사와 문화도 달과 밀접하게 연관되어 있다. 달은 지구로부터 약 38만km(384,400km) 떨어져 있다. 지름은 지구의 약 4분의 1(3,476km), 질량은 지구의 약 80분의 1(7.3477 x 1022kg)이다. 달의 단면은 평균 70km 두께를 가지는 지각, 1,250km 깊이까지의 맨틀, 그리고 약 330km 반지름..

youtu.be/YLP6nqmBrCQ 태양계가 처음 생겨날 때 원시 태양 주위의 원반에 모여 있던 먼지 입자들이 서로 뭉쳐 ‘미행성(微行星, 지름 10km 정도 작은 천체)을 이루었다. 이때 만들어진 미행성의 수는 엄청나게 많아서 약10조 개로 추산되는데 이 미행성들 사이에서 충돌이 일어나기 시작했다. 여기저기 충돌이 일어나면서 미행성의 크기는 점점 커졌다. 수백만 년 동안 이런 충돌이 일어나는 사이에 미행성들은 커다란 원시 행성들이 되었는데 그중 하나가 바로 ‘원시 지구’다. 미행성의 재료는 서로 다른데 암석 성분이 많으면 서로 부딪칠 때 부서지며 반면에 금속 성분이 많은 미행성들이 부딪치면 더 커진다. 암석은 초속 10미터 정도의 비교적 느린 속도로 충돌해도 산산조각이 나지만 금속은 훨씬 더 빠른 속..

youtu.be/bA7DN5YDOFk 이휘소는 미국에서 그야말로 바쁘게 지내면서 연구에 몰두했고 특히 ‘힉스’ 입자를 주력 연구로 삼았다. 힉스는 원자핵 속에 있는 강력이 어떻게 생겨나는지 하는 문제와 관련이 있다. 1976년 지미 카터가 미국 대통령이 되자 한국과 미국의 상황은 그야말로 한 치도 모르게 악화되고 있었다. 카터는 박정희를 독재자라 비난하며 주한 미군을 철수하기 시작했다. 이에 질세라 박정희는 국산 미사일을 개발하고 핵무기 개발을 비밀리에 추진하기 시작했고 해외유치과학자들을 불러들이기 시작했다. 박정희는 이휘소에게도 편지를 보내 핵무기 개발을 도와 달라고 요청했다. 이휘소는 박정희의 제안을 거절하고 그 동안 수행하고 있던 소립자 물리학 연구에 더욱 몰두했다. 그런데 이휘소는 1977년 6월..

youtu.be/dJR_CwIWtSQ 이휘소 박사의 노벨상 이야기는 추후에도 계속 등장하므로 이휘소의 업적을 다시 부연하여 설명한다. 현재 물리학자들은 자연계를 구성하는데 4가지 힘이 존재한다고 말한다. 중력, 전자기력, 약력과 강력이다. 학자들은 이들 4가지 힘을 하나로 엮는 ‘통일장 이론’에 매진하고 있다. 1967년 스티븐 와인버그 박사는 전자기력과 약력을 식 하나로 설명할 수 있는 이론을 발표했다. 이것을 줄여서 ‘전약 이론’이라 부르는데 이 이론을 발전시킨 것이 ‘게이지 이론’이다. 전자기적 힘을 실어 나르는 입자를 게이지 입자라고 하는데 빛의 알갱이인 광자가 대표적인 경우이다. 이 게이지 입자의 행동을 이론적으로 설명한 것이 바로 게이지 이론이다. 게이지 이론에는 결정적인 문제가 도사리고 있었..

youtu.be/vIuI2fqIvfs 1964년에 이휘소는 그의 지도교수 클라인과 자발적인 대칭성의 부서짐에 관한 논문을 발표하여, 소립자의 질량의 존재를 규명하는 힉스 메커니즘이 등장하게 하는 데 크게 기여하였다. 소립자들은 게이지 입자(빛알, 글루온 등)라 불리는 입자들을 공유하면서 상호작용을 하는데, 이때까지 확립된 게이지 이론만으로는 자연스럽게 질량의 존재를 설명할 수 없었다. 국소 게이지 대칭성을 갖는 라그랑지 안에는 게이지 보존의 질량항이 없으므로, 설령 사람의 손으로 끼워 넣는다고 해도 그것은 국소 게이지 변환에 대해 불변성을 갖지 않아 국소 게이지 대칭성을 위반하게 된다. 따라서 자연스럽게 게이지 보존은 질량이 없어야 한다는 결론이 나온다. 한편 난부 요이치로와 제프리 골드스톤 박사 등은 ..

youtu.be/kWASs-J9zik 한국에서 노벨상을 거론하면서 많은 사람들이 이휘소(李輝昭, 1935〜1977) 박사를 거론한다.이휘소 박사의 죽음이 당대의 정치 역학 즉 한국과 미국의 핵폭 제조에 관련되는 것을 볼 때 미국이 자동차 사고를 빙자하여 살해했을 가능성이 높다는 것이다. 이휘소박사는 20세기 후반 입자물리학에서 자발적으로 대칭성이 부서진 게이지 이론의 재규격화와 참(charm)입자를 예견했는데 이는 당시 소립자 물리학 발전에 큰 획을 긋는 공헌이다. 이 연구업적을 토대로 7명의 과학자들이 노벨상을 수상했으므로 이휘소 박사가 젊은 나이에 사망하지 않았다면 분명히 노벨물리학상을 받았다는 것이다. 노벨상은 아무리 탁월한 업적을 보이더라도 사망한 사람에게는 수여하지 않는다. 한국전쟁 유학생 가운..