과학과 놀자 | 생글생글

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실험실에서 배양된 연어살, 식탁 위에 올랐다

미국 오리건주 포틀랜드의 한 레스토랑에서는 저녁 특선 메뉴로 딸기와 토마토를 곁들인 생선 요리가 나온다. 선홍빛 생선 살과 흰 지방이 줄무늬처럼 늘어져 있는 이 요리를 보면 누구나 연어를 떠올린다. 그러나 요리를 한 주방에는 생선 뼈도, 비늘도 남아 있지 않다. 요리에 쓰인 생선은 바다가 아닌 실험실에서 왔다.전 세계적으로 육류와 생선 소비는 꾸준히 늘고 있다. 유엔식량농업기구(FAO)에 따르면, 1961년부터 2015년까지 1인당 육류 소비량은 23kg에서 42kg으로 83% 상승했고, 생선 소비량은 9kg에서 20.2kg으로 124% 증가했다. 이에 미국 스탠퍼드대 연구팀은 2050년까지 전 세계 생선 소비량이 1998년 대비 약 80% 늘어날 것으로 예측했다.육류와 생선 소비 증가는 식량 공급에 문제를 일으킨다. 실제로 해양 어획량은 이미 한계에 가까워졌다. 동물 도축을 둘러싼 윤리적 논란도 제기되고 있다. 가축 사육 과정에서 발생하는 환경문제 역시 무시할 수 없다. 이런 배경에서 대체 단백질 시장이 떠오르고 있다. 대체 단백질은 환경 부담이 적고, 식량 공급을 원활하게 조절할 수 있어 미래 식량를 확보하는 대안으로 꼽힌다.대체 단백질은 ‘대체육’과 ‘배양육’이 대표적이다. 대체육은 콩과 같은 식물성 원료로 고기와 유사한 맛을 낸 식품이다. 한편 배양육은 동물세포를 추출해 배양액에서 키워 만든 식품이다. 배양육은 동물세포를 사용하지만 동물을 도축할 필요가 없다. 또한 기존 고기의 맛, 질감, 영양 성분 등이 거의 유사해 식물성 대체육의 한계를 보완한다.배양육은 동물 줄기세포를 이용해 만든다. 줄기세포는 자가복제 능력이 있는, 아직 분화되지 않은 세포다. 배양육을 생산하기 위해
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미세플라스틱 방출…토양 벌레 번식 방해하죠

코로나19 확산으로 우리는 어마어마한 양의 마스크를 소비했다. 팬데믹이 한창이던 2020년부터 2022년까지 3년간 전 세계에서 사용한 일회용 마스크는 약 9000억 개로 추산된다. 이는 코로나19 유행 전과 비교해 20배 이상 증가한 수치다. 그런데 지난 6월 30일, 코로나19 확산으로 사용이 급증한 일회용 마스크가 토양 생태계에 심각한 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 광주과학기술원(GIST)과 독일 베를린자유대 공동연구팀은 마스크에서 나온 미세플라스틱 섬유가 토양에 영향을 미칠 것이라 가정하고 실험을 진행했다. 실험에서는 KF94 일회용 마스크에서 발생한 미세플라스틱을 표준 토양에 넣고 토양 생물인 예쁜꼬마선충의 반응을 살폈다. 예쁜꼬마선충은 1㎜ 남짓한 크기의 토양생물로, 토양 속 유기물 분해와 영양 순환에 결정적 역할을 하는 생명체다. 즉 예쁜꼬마선충의 건강 상태는 곧 토양의 건강 상태를 나타내는 지표라 할 수 있다.실험 결과, 토양에 KF94 마스크의 미세플라스틱 농도가 0.3%일 때 예쁜꼬마선충의 번식력은 33%까지 떨어졌다. 미세플라스틱은 예쁜꼬마선충에게 물리적으로 해를 끼치는 수준을 넘어 대사 경로 자체를 교란했다. 연구팀이 대사 작용을 분석한 결과, 생식에 중요한 역할을 하는 화합물인 폴리아민(polyamine)의 합성을 방해해 생식을 불가능하게 하는 것으로 나타났다. 한 가지 주목할 점은 마스크의 원료인 폴리프로필렌을 직접 토양에 혼합했을 때는 예쁜꼬마선충의 번식력에 변화가 없었다. 연구팀은 마스크 제조 과정에서 사용되는 가소제나 안정제 같은 화학첨가제가 독성 작용을 일으키는 요인이 되었을 것으로 추측했다.실제 토양에서 검출되는 미세플라
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매머드 털 가진 쥐, 유전자 편집으로 태어났다

영화 ‘쥬라기 공원’을 아시나요? 영화 속 과학자들은 호박에 갇힌 모기 화석에서 공룡의 DNA를 추출하고, 개구리를 활용해 공룡을 태어나게 했어요. 이미 수천 년 전에 지구에서 멸종된 생명체를 되살린 거예요. 영화 속에서나 가능할 것 같은 연구가 실제로도 일어났습니다. 최근 지구에서 멸종된 매머드의 털을 가진 쥐가 탄생했거든요. 영화 ‘쥬라기 공원’이 현실이 되는 걸까요?미국 바이오 회사인 콜로설 바이오사이언스가 최근 ‘콜로설 털복숭이 쥐’를 탄생시켜 세상에 공개했어요. 콜로설 털복숭이 쥐를 봤을 때 가장 먼저 눈에 띄는 점은 온몸을 북슬북슬하게 뒤덮은 황토색 털이에요. 이 털은 지구에서 오래전에 멸종된 매머드의 특징이기도 해요. 그러니까 유전자 기술을 활용해 매머드의 특징을 가진 쥐를 만든 거예요.콜로설 바이오사이언스는 멸종된 동물을 복원하는 연구를 하고 있어요. 그중에서도 매머드에 주목했죠. 매머드는 몸길이 4m, 몸무게 약 8톤으로 매우 거대한 포유류예요. 또 긴 코와 그 옆으로 길게 난 상아가 코끼리와 매우 닮았어요. 특히 피부 아래에 두꺼운 지방층이 있어서 추위에 매우 강했어요. 덕분에 북극의 차갑고 넓은 초원인 툰드라 지역에서 풀을 먹으며 살았습니다. 지금으로부터 약 4000년 전쯤 빙하기가 끝난 시기에 지구에서 완전히 자취를 감췄어요.그러다 최근 매머드가 다시 발견되기 시작했어요. 지구온난화로 지구의 기온이 오르자 동토층이 녹았고, 그 안에 완벽하게 보존된 상태의 매머드 사체가 세상 밖으로 나오게 된 거예요. 과학자들은 매머드가 지구에 존재했다는 사실을 확인하는 것은 물론, 유전자를 채취해 매머드 복원 연구
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충치로 이 빠지면 새로 자라게 한다?

음식을 먹고 나면 이를 닦아야 한다. 여간 귀찮은 일이 아니지만, 어쩔 수 없다. 한번 충치가 생기면 그 고통은 물론이고, 치료 비용 또한 상상을 초월하니 말이다. 그런데 만약 충치가 생겨도, 이가 빠져도 전혀 걱정할 필요가 없는 시대가 온다면 어떨까? 썩은 이를 새 치아로 교체할 수 있는 날이 온다면?인간의 치아는 크게 앞니, 송곳니, 작은어금니, 큰어금니로 나뉘며, 각 치아는 위치와 형태에 따라 고유의 기능을 맡고 있다. 예를 들어 앞니는 음식을 자르고, 송곳니는 찢고, 어금니는 갈아 으깨는 역할을 하며 소화를 돕는다.이러한 기능이 가능한 건 치아를 구성하는 독특한 조직 덕분이다. 치아는 법랑질, 상아질, 치수로 이뤄져 있는데, 이 중 법랑질은 인체에서 가장 단단한 조직으로 치아를 외부 충격과 부식으로부터 보호한다. 상아질은 치아의 형태를 유지해주고, 가장 안쪽에 있는 치수는 혈관과 신경이 분포해 치아에 영양분을 공급한다. 이처럼 정교하게 구성된 치아는 우리가 평생 음식을 섭취하는 데 필수적인 역할을 한다.하지만 문제는 인간의 치아가 한번 손상되면 재생되지 않는다는 것이다. 유치 20개가 빠지고 나오는 영구치 32개를 평생 써야 한다. 그래서 우리는 정기적으로 치과의사의 도움을 받는다. 충치가 생기면 때우고, 더 심하게 손상되면 임플란트 같은 인공 치아 시술을 받는다. 임플란트는 잇몸 뼈에 티타늄 나사를 심고 그 위에 인공 치아를 씌우는 방식이다. 현재로서는 가장 효과적인 치료법이지만, 자연 치아만큼 완벽하지 않다.인간과 달리, 동물은 놀라운 치아 재생능력을 지니고 있다. 특히 파충류와 어류에서 쉽게 찾아볼 수 있는데, 이 분야에서 가장 유명한 동물은 상

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우주에서 발효시킨 된장이 더 맛있다?

최초의 우주식량은 튜브에 담긴 퓨레였다. 간편하게 식사를 마칠 수 있다는 장점이 있었지만, 우주비행사들은 마치 접착제나 치약을 먹는 것 같다며 '끔찍한 수준'이라고까지 악평했다. 영양학적으로는 우수한 식사였음에도 지구에서 먹던 음식과는 영 딴판이었기에 우주비행사들은 한결같이 적응하기 어려워했다. 심지어는 맛과 향, 질감 모두 만족스럽지 못한 식사로 인해 우울감을 호소하는 우주비행사도 있었다. 성공적인 우주 탐사를 위해서는 우주식량 연구가 절실했다.그로부터 50년 동안 수많은 연구를 거치며 우주식량은 계속해서 진화했다. 과거 오직 가볍고 오래가는 식품을 목표로 하던 우주식량에서 벗어나 맛과 향까지 신경 쓴 우주식량을 개발한 것이다. 지금은 우주에서 스파게티, 토마토수프, 오트밀, 카레, 마파두부 같은 가공식품을 먹을 수 있게 됐다. 그리고 최근 또 한번의 진보를 이루었다. 우주에서 직접 된장을 발효시키는 데 성공했다는 연구가 발표된 것이다. 이 연구는 지난 4월 국제 학술지 ‘아이사이언스(iScience)’에 발표됐다.2020년 3월 미국 매사추세츠공과대(MIT)와 덴마크공대 연구팀은 미소된장 1kg을 용기 3개 에 나눠 담은 뒤, 각각 미국 MIT와 덴마크공대 실험실, 국제우주정거장(ISS)에서 30일 동안 발효시켰다. 세 곳의 발효 조건을 파악하기 위해 발효 기간 동안 환경 감지 장치를 설치해 온도, 습도, 압력, 방사선을 꼼꼼하게 모니터링했다. 30일 후, 3개의 미소된장이 어떤 차이를 보이는지 여러 측면에서 살펴봤다.실험 결과, 우주에서 발효된 된장은 외관, 향, 맛 모두 정상 범주 안에 있었다. 우주에서 ‘정상 된장’을 발효시키는 데 성공한 것이다. 총 14
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124광년 떨어진 행성서 '강력한' 단서 찾았다

우주는 정말 우리만의 공간일까? 인류가 이 물음에 과학적으로 답할 수 있게 된 것은 불과 몇십 년밖에 되지 않았다. 이 가운데 최근 영국 케임브리지 대학교와 미국항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL) 공동 연구팀이 제임스웹우주망원경의 관측 결과를 토대로 태양계 밖 생명체 존재에 관한 역대 가장 강력한 증거를 발견했다고 밝혀 과학계가 술렁이고 있다.이번에 포착된 증거는 추가 검증이 필요하지만, 단순한 우연으로 보기는 어렵다는 점에서 주목받고 있다.지난 4월 국제 학술지 천체물리학 저널 회보(The Astrophysical Journal Letters)에 발표된 이 연구에 따르면 지구에서 약 124광년(1광년은 빛이 1년 동안 진공에서 이동하는 거리로, 약 9조4,610억km) 떨어진 외계 행성 K2-18b의 대기에서 디메틸황화물(DMS)로 추정되는 신호가 포착됐다. 이 물질은 지구에서는 해양 박테리아나 플랑크톤 같은 생명체만이 만들어내는 분자다. 연구팀은 제임스웹우주망원경이 K2-18b의 대기를 통과한 빛을 관측해 얻은 분광 데이터를 분석해 이 신호를 찾아냈고, 그 신뢰 수준은 약 3시그마(σ)에 달하는 것으로 보고됐다. 3시그마는 99.7%의 확률로 우연이 아닐 수 있다는 의미다.무게가 지구의 8배 수준인 K2-18b는 표면이 바다로 덮여 있고, 대기는 수소로 가득하다. 과학자들은 이런 종류의 행성을 ‘하이션(Hycean) 행성’이라 부르는데, 이들은 물이 액체 상태로 존재할 수 있어 생명체가 살 수 있는 환경을 갖췄을 가능성이 높다. 하이션 행성은 2021년 케임브리지 대학교 연구팀이 제안한 새로운 행성 분류 카테고리인데, 당시 K2-18b를 대표 후보로 지명했다.이번 연구에서 특히 흥미로운 점은 K2-18b의 대기에서 메탄(CH₄)과 이
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외계 문명과 소통 위해 우주로 송출된 K팝

지난 4월, 가수 지드래곤의 신곡이 우주로 향했다. 미국항공우주국(NASA)의 외계 지적 생명체 탐사(SETI) 프로젝트의 일환으로 진행한 이번 송출은 인류의 문화유산을 우주에 남기고 외계 문명과의 소통 가능성을 실험하는 목적을 담고 있다.현재까지 확인된 외계 행성은 5000개가 넘는다. 그마저도 전체 우주에서 약 0.00000005%에 불과한 것으로 추정된다. 천문학자들에 따르면 우리 은하에만 1000억 개 이상의 외계 행성이 존재한다. 외계 행성이 무수히 많다면 인간과 비슷한 지적 생명체가 사는 행성도 존재할 수 있다. 그런 생명체는 전파를 사용할 가능성이 높다. 외계 지적 생명체 탐사(SETI)는 이런 전제에서 시작됐다.목표는 우주에서 인위적 신호를 찾아내는 것이다. 천체 활동과 같은 자연적 신호와 구별되는 지적 생명체의 신호를 포착하려는 것이다. 실제로 이 과정에서 ‘와우(Wow)! 시그널’과 같은 의미 있는 신호가 감지되기도 했다. 미국 오하이오 주립대의 빅이어 전파망원경에서 궁수자리에서부터 온 비정상적 전파를 72초 동안 잡아낸 것이다. 이후 여러 가능성이 제기됐으나, 이 신호의 비밀은 명확히 밝혀지지 않은 채 여전히 미스터리로 남아 있다.반대로 SETI는 지구의 전파를 우주로 보내 우리의 존재를 알리는 시도도 이어지고 있다. 1974년 천문학자들은 푸에르토리코의 아레시보 망원경을 사용해 우주에 강력한 전파를 발사했다. 지구에서 2만5000광년 떨어진 헤라클레스 성단 M13을 향해 보낸 것으로, 우주로 전송한 첫 메시지였다. 이 메시지는 소통보다 외계 행성에 인류의 기술적 성취를 보여주기 위한 목적이 강했다. 2020년 아레시보 망원경은 해체됐으나, 메시지는 여전히 성단을 향해
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농담하고, 공감하고…튜링 테스트 통과한 GPT-4.5

2013년에 개봉한 영화 ‘그녀(her)’에 등장하는 인공지능(AI) ‘사만다’는 사람처럼 말하고, 웃고, 위로하고, 농담을 건넨다. 주인공은 그런 사만다와 대화를 나누다 점점 그녀를 사람처럼 느끼고 사랑에 빠진다.영화가 개봉한 지 10년이 훌쩍 지난 지금, 이는 더 이상 영화 속 이야기만은 아니다. 우리는 이제 AI와 실시간으로 자연스럽게 대화한다. 과제를 물어보고, 글쓰기를 첨삭받고, 친구 관계나 연애 고민을 털어놓기도 한다. AI는 문맥을 파악하고, 감정을 공감하는 듯한 말투로 답한다. 대화를 마친 뒤 “고마워, 네 덕분에 힘 난다” 같은 말을 AI에 건네는 일도 낯설지 않다.그렇다면 지금의 AI는 사람과 얼마나 비슷할까? 대화하고 있는 상대가 사람인지, AI인지 구분하기 어려울 만큼 사람과 비슷할까? 지금으로부터 75년 전, 영국의 수학자 앨런 튜링은 이 질문에 대답할 수 있는 실험을 하나 고안했다. 바로 그 유명한 ‘튜링 테스트’다.튜링은 언젠가 인간의 지능을 완전히 모방하는 기계가 등장할 것으로 예측했다. 하지만 ‘기계가 생각할 수 있는가?’라는 질문은 너무 추상적이고 철학적이었기 때문에, 그는 이를 검증할 수 있는 방식으로 바꿨다. 기계가 실제로 생각하거나 감정을 느끼는지는 외부에서 확인할 수 없으므로 겉으로 드러나는 행동, 즉 대화에서 얼마나 인간처럼 보이는지를 평가하자고 제안한 것이다. 이게 바로 그 유명한 ‘튜링 테스트’다.튜링이 제시한 테스트는 간단하다. 질문자 한 명, 답변자 두 명이 등장한다. 답변자 중 한 명은 인간이고, 다른 한 명은 AI다. 질문자는 이 둘과 채팅으로 대화를 나눈 뒤, 누가 사람인지 추측한다. 둘 중 누

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