화학 노벨상이 만든 세상 86

발광의 대명사 반딧불이(4)

youtu.be/zhMcOpeRF64 https://youtu.be/wijHS6JD_qA 전하, 그리고 신사 숙녀 여러분. 분자생물학 연구는 처음부터 염색체의 DNA 서열에 새겨져 있는 유전정보에 초점을 맞추었습니다. DNA 연구에서 이룬 성공이 비록 감동적이기는 하나, 분자의 움직임에서부터 생태학적 패턴에 이르기까지 유기체의 거동을 규정짓는 다차원적이고 역동적인 과정 중에서 DNA 서열은 단지 일차원적 정보만을 제공할 뿐입니다. 녹색형광단백질의 발견과 개발은 이러한 과학계의 의제를 급격하게 변화시켰습니다. 녹색형광단백질과 유사단백질을 개선한 변형체들이 고분해능 전자현미경과 계산 기술 및 막강한 이론적 접근 방법과 상승 작용을 일으켜 복잡한 생체시스템의 정량분석에 초점을 맞춘 과학적 변혁에 박차를 가하고..

발광의 대명사 반딧불이(3)

youtu.be/Kds4iDyZjmU https://youtu.be/wijHS6JD_qA 현재 학자들이 주목하는 것은 밤이 되면 발광기가 빛을 발하는 반딧불 특유의 발광 유전자를 빼내 은행나무 유전자에 도입하는 것이다. 은행나무는 도입된 개똥벌레의 발광 유전자의 지시에 따라 해가 지면 스스로 빛을 발하는 ‘반딧불 가로수’가 되는 것이다. 이 기술은 동물의 유전자를 식물에 도입시키는 소위 생체 융합력을 향상시키는 다소 난해한 작업이 필요하지만 이와 유사한 연구는 성공하여 반딧불이 가로수의 가능성을 높여주고 있다. 대구가톨릭대 의대 김태완 교수팀은 해파리의 녹색형광유전자(GFP)를 닭에 주입, 평소에는 부리나 머리가 여느 닭과 다름없지만 세계 최초로 어둠 속에서 자외선을 비추면 밝은 녹색을 띠게 하는데 성공..

발광의 대명사 반딧불이(2)

youtu.be/rBRWreMXSzU https://youtu.be/wijHS6JD_qA 빛을 내는 생물은 반딧불만이 아니다. 밤바다에서 파도를 맞을 때 빛을 내는 바다반딧불이, 심해에 사는 발광오징어, 발광 세균 등 여러 가지가 있다. 남미산 벌레인 레일로드윔(rail road worm)은 머리는 빨갛게 몸은 녹색으로 발광한다. 헤엄갯지렁이의 일정으로 대서양의 버뮤다 섬에 서식하는 버뮤다 불벌레는 보름부터 2~3일이 지난 밤에 암컷이 해면에 원을 그리며 계속 빛을 낸다. 그러면 해면 아래 있던 수컷이 무리를 지어 빛을 내면서 원에 합류한다. 암컷과 수컷은 헤엄쳐 해면에 원을 그리며 알과 정자를 해수 중에 방출한다고 한다. 심해어들의 95퍼센트는 발광한다. 발광하는 어류 중에는 자신이 직접 발광하는 것도..

발광의 대명사 반딧불이(1)

youtu.be/PgSYdPHBMcY https://youtu.be/wijHS6JD_qA 『삼국지』의 초반부는 후한 말 어지러운 세상이 되면서 결국 중국이 삼국으로 갈라지게 되는 과정을 그렸다. 그 단초 중에 하나가 원래 백정이었던 하진(河進)의 벼락출세다. 그는 누이가 영제의 후궁으로 뽑혀서 귀인이 된 후에 황자 변(辯)을 낳고 다시 황후로 승차하자 하진은 외척으로 권세를 잡았다. 그러나 무식한 사람이 용감하다고 하태후를 믿고 병권을 장악하는 등 국권을 농락하다가 당대의 실력자라고 볼 수 있는 환관 십상시(十常侍)들과 알력이 생겨 그들을 제거하려다 오히려 살해된다. 이에 조조와 원소가 궁정으로 쳐들어가 십상시들을 철저하게 제거하자 내시가 어린 소제(少帝)와 이복동생인 진류왕을 끌고 낙양을 탈출한다. 어..

황제의 보라색, 악성 폐기물 콜타르(3)

youtu.be/X2IpLnFo8oE 퍼킨은 또 하나의 중요한 염료를 개발해 공업적으로 생산했는데, 그동안 꼭두서니과의 식물 뿌리에서만 채취하던 빨간색 염료 알리자린이다. 사실 이 부분에도 선구자가 있었다. 독일의 칼 그레베와 칼 리베르만은 1868년에 콜타르의 한 성분인 안트라센으로 알리자린을 합성할 수 있다고 발표했다. 그러나 그들의 합성법은 비실용적이었다. 다행히 퍼킨은 호프만 교수 밑에서 안트라센을 취급한 적이 있었다. 퍼킨은 곧바로 알리자린 실용화에 착수하여 놀랍게도 단 1년 만에 알리자린을 생산해냈고 1871년에 이미 연 생산 200톤에 이를 정도로 그 규모를 키웠다. 콜타르와 합성염료, 이 두 가지처럼 서로 어울리지 않는 물질도 없을 것이다. 끈적끈적하고 시꺼먼 콜타르는 옷에 묻으면 잘 지워..

황제의 보라색, 악성 폐기물 콜타르(2)

youtu.be/rjJ-ACIJ6GQ 19세기 중엽에 이르면 공기가 없는 상태에서 석탄을 가공해서 만든 코크스가 산업용으로 중요하게 활용되고 있었다. 그런데 1톤의 석탄을 처리하여 코크스를 만들면 30리터의 콜타르라는 검은색의 끈적끈적한 액체가 생긴다. 그중 일부는 철도 침목을 만드는 목재 보호재나 도로 포장용으로 사용하지만 대부분 처리가 어려운 산업폐기물이었다. 독일의 화학산업을 이끈 유스투스 폰 리비히(Justus von Liebig, 1803~1873))는 머지않아 콜타르에서 염료를 비롯한 여러 약품이 만들어질 것으로 예상했다. 그의 예언은 맞았지만 콜타르에 대한 이용방법은 독일이 아니라 영국에서 이루어졌다. 리비히는 화학 분야에서 가장 중요한 학자 중의 한 명이므로 좀 더 설명한다. 리비히는 중앙..

황제의 보라색, 악성 폐기물 콜타르(1)

youtu.be/a-2nd2e6MKg 전통미와 친환경성이 강조되고 있는 요즘 천연염색에 관한 관심이 뜨겁다. 직장에서는 천연염색 유니폼이, 가정에서는 황토옷이 유행이다. 옷이나 건물은 그 디자인과 더불어 색깔 때문에 더욱 빛나고 신호등이나 표지판의 색깔은 유용한 정보를 전해주는 동시에 위험도 막아준다. 심지어 우리가 먹는 음식물도 그 색깔에 따라 맛이 다르게 느껴진다. ‘땟깔이 고와야 맛도 있다’라는 말도 여기에서 비롯된다고 볼 수 있다. 뿐만 아니라 색깔은 그림이나 조각과 같은 예술품에서 없어서는 안 될 필수 요소이다. 그러므로 화가들은 남이 내지 못하는 색을 나름대로 개발하여 비장의 무기로 사용하는데 주저하지 않는다. 색을 남보다 탁월하게 내는 비법이야말로 성공하는 요건 중에 하나라고 생각하는 것은 ..

방사능 해결하는 초안전 토륨 원자력발전소

youtu.be/DEugiKucXvQ 원자력을 다루고 있는 전문가를 비롯한 생산자들과 원자력을 반대하는 사람들이 서로 극과 극을 달릴 정도로 상반된 견해를 갖고 있다는 것은 잘 알려진 사실이다. 원자력에 종사하는 사람들은 원자력의 필요성과 중요성을 강조하는 반면 원자력을 반대하는 사람들은 여하튼 원자력에 관한 기술은 적어도 한국에서는 사라져야 한다고 강조한다. 이것은 방사능에 대한 공포 때문이라고 해도 과언이 아니다. 방사능의 해악이 일반 사람들에게 쉽게 각인될 수 있었던 것은 과학적인 지식보다는 만화를 비롯한 SF 작품들의 역할이 보다 크다. 방사능의 결과를 단순하면서도 극적으로 보여준 만화는 수많은 TV시리즈물과 영화로도 번안된 『헐크』이다. 감마 폭탄을 발명한 브루스 배너 박사는 한 간첩의 음모로 ..

세상을 바꾸어 주는 방사능(3)

youtu.be/khlqJUojKew 우주에서의 방사선 효과는 학자들을 놀라게 하는 분야이기도 하다. 방사선에 의한 유전자 연구에 의하면 유전자 변형이 궁극적으로 인간은 물론 생태계에 결정적으로 해가 될 것이라는 예상과는 달리 긍정적인 결과가 계속 도출되기 때문이다. 우주에 다녀온 씨앗들은 놀랍게도 유전자 형질이 크게 변해 있었는데 20퍼센트 정도는 열매가 많이 맺히고 병균에 대한 저항력이 커지는 등 인간에게 유익한 방향으로 자랐다. 우주 육종은 러시아의 우주정거장 ‘미르’에서 길게는 1년씩 생활해야 했던 구소련 우주인들이 가져 가야할 식량의 무게를 줄이고자 고민했던 데서 비롯됐다. 1960〜1970년대 우주인들은 씨앗을 우주 공간으로 가져가 직접 재배하여 먹을 수만 있다면 정기적인 식량 배달에 드는 비..

세상을 바꾸어 주는 방사능(2)

youtu.be/saGaGMNKJh8 1938년 미국의 의학자 조지프 해밀턴(Joseph Gilbert Hamilton, 1907〜1957)은 방사선을 낼 수 있는 원소를 이용하면 그것의 이동경로를 추적하여 인체 내에서 일어나는 화학변화(신진대사) 과정을 조사하거나 병을 진단할 수 있다고 확신했다. 그래서 그는 반감기가 8일인 요오드131과 가이거 계수관을 이용하여 요오드가 이동하는 경로와 화학변화를 연구하고 갑상선 암을 치료할 수 있는 토대를 쌓았다. 이것은 비행기에 싣는 짐의 짐표라든가 작은 송신기를 부착해둔 동물이나 새의 이동을 뒤쫓는 추적 장치와 비슷하기 때문에 ‘동위원소 추적자(isoptopic tracer)' 또는 추적자라 부른다. 해밀턴은 방사성동위원소를 추적자로 사용하는 진단과 치료 등 의..