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[석학인터뷰] 그것이 알고 싶다?! 현대 과학이 풀지 못한 최대의 미스터리는? _ 2편ㅣ 미스터리 릴레이

현대 과학이 비약적인 발전을 이루었음에도 불구하고, 우리가 우주에 대해 알고 있는 지식은 여전히 빙산의 일각에 불과합니다. 주기율표에 나열된 118개의 원소 중 우주에 존재하는 94개의 원소가 차지하는 비중은 고작 4%에 그치며, 나머지 96%는 정체를 알 수 없는 암흑물질과 암흑에너지로 가득 차 있습니다. 20세기의 성과가 우리가 우주의 대부분을 모르고 있다는 사실을 깨달은 것이라면, 21세기의 진정한 과제는 그 베일에 싸인 96%의 실체를 규명하는 일입니다. 이는 인류가 직면한 가장 거대한 과학적 수수께끼이자 새로운 시대를 여는 열쇠가 될 것입니다. 우리가 발을 딛고 살아가는 지구 역시 여전히 수많은 미스터리를 품고 있습니다. 특히 지구 자기장의 형성 원리를 설명하는 다이나모 이론은 학술적으로 널리 알려져 있지만, 그 구체적인 메커니즘은 아직 명확히 밝혀지지 않은 지구과학의 최대 난제 중 하나입니다. 더욱 놀라운 점은 인류가 태양계 바깥으로 탐사선을 보내는 시대에 살면서도, 정작 우리 발밑 수백 미터 아래에서 어떤 일이 벌어지고 있는지조차 제대로 파악하지 못하고 있다는 사실입니다. 지표면 아래 숨겨진 단층의 상태나 지진, 화산 활동의 정확한 시점을 예측하지 못하는 현실은 인류가 자연재해로부터 여전히 취약한 위치에 있음을 시사합니다. 생명 과학의 영역으로 눈을 돌리면 미생물의 세계가 우리를 기다리고 있습니다. 자연계에 존재하는 수많은 미생물 중 현재의 기술로 배양 가능한 종은 1% 미만에 불과하며, 나머지 99% 이상의 미생물은 여전히 실험실 밖의 미지의 영역으로 남아 있습니다. 이들이 어떤 기능을 수행하며 지구 환경에 어떠한 영향을 미치는지 이해하기 위해서는 특수한 환경을 재현하고 배양할 수 있는 새로운 방법론이 절실합니다. 21세기 미생물학자들에게 주어진 과제는 이 보이지 않는 거대한 생태계를 우리 인류의 관찰 범위 안으로 가져와 그들의 대사와 재생산 과정을 과학적으로 규명하는 일입니다. 생명의 탄생과 진화 과정 또한 경이로운 신비로 가득 차 있습니다. 단 하나의 수정란이 분열하여 10조 개의 세포로 이루어진 복잡한 인간 개체를 형성하는 과정은 현대 과학으로도 온전히 설명하기 힘든 기적에 가깝습니다. 특히 인간 유전체(게놈)의 약 98%를 차지하면서도 단백질을 부호화하지 않아 과거에 '정크 DNA'라고 불렸던 영역은 생물학의 새로운 화두로 떠오르고 있습니다. 이들이 단순한 진화의 흔적인지, 아니면 우리가 아직 발견하지 못한 핵심적인 기능을 수행하고 있는지는 여전히 베일에 싸여 있습니다. 만약 이들의 정체가 밝혀진다면 암 치료나 생명 연장의 새로운 돌파구가 마련될지도 모릅니다. 현대 생물학의 최첨단 프런티어라 불리는 뇌과학은 인간의 의식과 사고라는 궁극의 질문에 도전하고 있습니다. 매일 아침 잠에서 깨어날 때 회복되는 의식이 뇌의 어느 부위에서 어떤 과정을 거쳐 발생하는지는 뇌과학 최대의 미스터리입니다. 특히 외부 자극과 그에 따른 반응 사이에 존재하는 긴 '생각'의 시간 동안 신경세포들이 어떻게 상호작용하는지를 과학적으로 측정하고 모델링하는 것은 매우 어려운 작업입니다. 하지만 측정 장치의 발전과 수학적 모델링을 통해 뇌의 작동 원리를 명확히 이해하게 된다면, 인류는 비로소 인간이라는 존재의 본질에 한 걸음 더 다가갈 수 있게 될 것입니다.

서민아, 이강근, 이대열, 이일하, 이정모, 이현숙, 조장천, 최덕근

카오스재단릴레이 인터뷰

물리학
생명과학
지구환경과학
융합

[석학인터뷰] 과학이 말하는 바이러스의 기원은?!ㅣ기원 릴레이 - '모든 것의 기원' 5편_ 문명과 사회, 바이러스, 노화와 암

인간의 진화에서 가장 핵심적인 요소는 바로 문화에 있습니다. 여기서 말하는 문화란 단순히 예술이나 관습을 넘어 '사회적 학습을 통해 습득되는 정보'를 의미하며, 이는 인간뿐만 아니라 침팬지와 같은 동물들에게서도 발견되는 특징입니다. 그러나 인간만이 가진 특별함은 바로 '누적적 문화'에 있습니다. 인류는 세대를 거듭하며 지식을 끊임없이 쌓아 올렸고, 이러한 능력은 호모속의 진화 과정 내내 중요한 역할을 했습니다. 단순한 생존을 넘어 정보를 축적하고 발전시키는 과정이 오늘날의 우리를 만든 근간이 되었습니다. 영장류의 가장 큰 특징은 조직 생활을 한다는 점이며, 그중에서도 인간은 가장 크고 복잡한 집단을 형성하며 살아갑니다. 이러한 환경에서 진화한 '초사회성'은 타인의 의도를 파악하고 배려하는 사회적 지능을 발달시켰습니다. 우리가 거대한 문명을 건설할 수 있었던 비결은 단순히 뛰어난 과학 기술 때문만이 아닙니다. 서로를 받아들이고 협력하며 집단의 규모를 키워온 사회적 능력이 인류 발전의 진정한 원동력이 되었기 때문입니다. 이러한 사회적 결속력은 인간을 지구상에서 가장 독보적인 존재로 만들었습니다. 생물학적 관점에서 노화와 암, 그리고 죽음은 밀접하게 연결된 과제입니다. 암은 세포가 분열하는 과정에서 돌연변이가 축적되어 발생하는데, 나이가 들수록 세포 분열 횟수가 늘어나 암 발생 확률도 함께 높아집니다. 역설적으로 노화는 세포 분열의 감소를 의미하기도 하지만, 면역력 저하와 염증 발생으로 인해 새로 생긴 암세포를 효과적으로 제거하지 못하게 됩니다. 결국 이 세 가지 현상은 서로 꼬리에 꼬리를 물며 생명체의 한계를 규정짓는 복잡한 고리를 형성하고 있으며, 현대 과학은 이를 풀기 위해 분투하고 있습니다. 생명체의 노화 시계라고 불리는 텔로미어는 염색체 말단을 보호하는 역할을 하며, 세포가 분열할 때마다 그 길이가 조금씩 짧아집니다. 텔로미어 내부의 특정 염기 서열인 TTAGGG의 반복은 노화와 밀접한 관련이 있으며, 이는 생명체가 태어나서 늙고 죽도록 정교하게 프로그램되어 있을 가능성을 시사합니다. 분자 수준에서의 연구가 계속되고 있지만, 노화가 세포 분열을 억제하면서도 동시에 암의 원인이 되는 이중적인 구조는 여전히 생물학계의 거대한 수수께끼로 남아 인류에게 깊은 통찰을 요구합니다. 바이러스는 최초의 생명체인 루카(LUCA) 이전부터 존재했을 것으로 추정될 만큼 기원이 오래되었습니다. 이들은 유전체의 종류가 매우 다양하며, 최근 발견된 판도라바이러스처럼 세균보다 거대한 크기를 자랑하는 경우도 있습니다. 거대바이러스의 기원을 두고 멸종된 제4의 생물 영역에서 퇴화했다는 가설과 다른 생명체의 유전자를 훔쳐 몸집을 불렸다는 이론이 대립하고 있습니다. 이러한 바이러스의 실체를 밝히는 과정은 생명의 정의를 새롭게 정립하고, 우리가 어디에서 왔는지를 이해하는 중요한 열쇠가 될 것입니다.

김준홍, 이현숙, 장대익, 조장천

카오스재단릴레이 인터뷰

생명과학

[석학인터뷰] 조장천_ 1등을 죽여라!! | 2019 봄 카오스강연 '기원, 궁극의 질문들'

20대는 단순히 전공 지식을 습득하는 시기를 넘어, 자신의 삶에 대한 방향성과 가치관을 정립하는 매우 중요한 시기입니다. 이 시기에는 책상 앞에 앉아 이론을 공부하는 것만큼이나 사회적 경험과 실천적인 활동을 통해 세상을 몸으로 직접 체득하는 과정이 필요합니다. 연애를 글로만 배울 수 없듯이, 다양한 현장에서 겪는 시행착오와 실천적 경험의 축적은 청년들이 자신만의 확고한 지향점을 만들어가는 데 있어 무엇보다 소중한 밑거름이 됩니다. 지구상에는 헤아릴 수 없이 많은 미생물이 존재하지만, 그중 대부분은 인공적인 배양이 불가능하여 여전히 미지의 영역으로 남아 있습니다. 과거 미생물 분류의 큰 단위인 문(Phylum) 중에서 실제로 발견된 것은 22개에 불과했으나, 연구를 통해 23번째 문인 '렌티스패라'를 새롭게 발견하는 성과를 거두었습니다. 이 미생물은 해저 열수공이나 '바다의 눈'이라 불리는 해중설을 형성하는 존재로 추정되며, 생물학적 진화 계통을 이해하는 데 있어 매우 중요한 학술적 의미를 지닙니다. 과학 연구의 세계는 1등만이 기억되는 치열한 경쟁의 장이기도 합니다. 과거 SAR11 미생물 배양 연구 당시, 경쟁자에게 단 2주 차이로 선취권을 내주며 '과학에 2등은 없다'는 냉정한 현실을 마주하기도 했습니다. 하지만 이러한 실의의 순간에 찾아온 렌티스패라의 발견은 연구자에게 커다란 선물과도 같았습니다. 실패와 좌절을 딛고 일어선 끝에 마주한 새로운 발견은 과학적 성취를 넘어, 포기하지 않고 탐구를 지속하는 학자로서의 삶에 소중한 이정표가 되었습니다. 바이러스는 스스로 물질대사를 하거나 재생산할 수 없기에 엄밀한 의미에서 완전한 생명체로 정의하기에는 어려움이 따릅니다. 그러나 이들은 숙주 세포와 끊임없이 교류하며 유전 물질을 전달하고 생태계의 진화에 깊숙이 관여해 왔습니다. 특히 '붉은 여왕 가설'처럼 세균과 바이러스가 서로 뒤처지지 않기 위해 끊임없이 경쟁하며 상호 진화하는 과정은 생명의 역동성을 잘 보여줍니다. 이러한 보이지 않는 군비 경쟁은 과거부터 현재까지 이어지며 지구 생명체의 다양성을 형성하는 핵심 동력이 되고 있습니다. 세포의 진화 과정을 설명하는 내부공생설은 이제 현대 생물학의 확고한 정설로 자리 잡았습니다. 동물의 미토콘드리아와 식물의 엽록체가 본래 독립된 세균이었다는 사실은 생명 진화의 신비로움을 극명하게 보여줍니다. 다만 진핵세포가 형성되는 과정에서 미토콘드리아가 유입된 구체적인 시점을 두고는 여전히 다양한 가설이 대립하며 학술적 논쟁이 이어지고 있습니다. 이처럼 풀리지 않은 수수께끼를 해결하려는 학자들의 끊임없는 노력은 생명의 근원적 기원을 이해하려는 인류의 위대한 여정입니다.

조장천

카오스재단2019 카오스강연 '기원, 궁극의 질문들'

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