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곰팡이 감염으로 생물 멸종된다? 목록

조회 : 1289 | 2012-05-04

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이번 주 ‘네이처’ 표지는 미국 캘리포니아주 킹스캐년 국립공원에 서식하는 서든 마운틴 노랑다리 개구리가 장식했다. 이 개구리는 인간에게서 양서류에게 치명적인 곰팡이인 ‘항아리 곰팡이’에 감염되어 멸종 위기에 놓여있다. 개구리 뿐만이 아니다. 인간의 활동이 넓어지면서 박쥐나 벌, 거북이나 산호 같은 동물은 물론 식물에게도 곰팡이 감염이 나타나고 있다.

영국 임페리얼단과대 매튜 피셔 박사팀은 1994년부터 2010년까지 전세계에서 식물과 동물이 곰팡이에 감염된 사례와 감염으로 인해 어떤 현상이 나타나는지를 분석했다.

그 결과 사라진 생물 중 70%가 곰팡이 감염이 원인으로 조사됐다. 또 인간의 식량으로 주로 사용되는 작물 또한 곰팡이 감염으로 인해 1년에 1억2000만 톤 정도 생산량이 줄어든다는 사실이 밝혀졌다.

피셔 박사는 “곰팡이 때문에 생물이 죽는 사례가 더 늘어나기 전에 인간은 곰팡이 감염에 대한 여러 가지 대책을 세워야 한다”며 “새롭게 나타나는 감염 질환에 대한 조사를 강화하고, 인간의 활동 범위와 곰팡이 같은 병원균이 환경과 어떻게 상호 작용하는지 연구할 필요가 있다”고 충고했다.

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이번 주 ‘사이언스’는 계산생물학(computational biology)의 진보에 대한 특집 기사를 마련했다. 표지 사진은 노란색 바탕에 빨간 무늬가 그려진 공이 장식했는데, 이는 앨런 튜링의 ‘반응-확산 모형(reaction-diffusion model)’에 따라 컴퓨터로 얻은 결과다. 튜링은 ‘형태소(morphogen)’라는 요소가 수학적인 규칙에 따라 상호작용하면서 동물의 피부 무늬와 같은 것을 만들어 낸다고 설명했다.

올해 탄생 100주년을 맞는 튜링이 “생물학도 수학적으로 설명할 수 있다”는 아이디어를 제시하면서 계산생물학이 시작됐다. 컴퓨터의 수학 모델(튜링 기계)을 처음 세상에 내놓은 것으로 유명한 튜링이 생물학을 수학으로 설명할 수 있는 모델까지 제시한 것이다.

반응-확산 모형에 따라 나타나는 동물의 피부 무늬나 해바라기 씨에서 찾을 수 있는 ‘피보나치 수열’은 튜링의 생각을 뒷받침하는 좋은 예다. 피보나치 수열은 앞의 두 수를 더해 다음 값이 나오는 수의 정렬을 말하는데, 해바라기 씨의 오른쪽과 왼쪽으로 도는 두 가지 나선에서 발견된다. 오른쪽으로 도는 나선에 21개 씨앗이 있고, 왼쪽 나선에는 씨앗 34개가 박힌다. 그 다음에는 오른쪽 나선에는 55개의 씨앗이 박혀 좁은 공간에서 최대한 많은 씨앗을 품는 것이다.

튜링이 살았던 당시에는 그의 이론을 뒷받침할만한 충분한 데이터가 없었고, 컴퓨터의 계산 능력도 부족했다. 하지만 오늘날에는 방대한 양의 새로운 데이터가 나왔고, 컴퓨터 기술도 눈부시게 발달했다. 덕분에 과학자들은 생물의 메커니즘을 이해하는 데 컴퓨터 기술을 다양하게 활용하고 있다. 이번 호 사이언스는 이와 관련된 논문과 기사 총 8편을 실었다.

캘리포니아대의 알렉스 모길너(Alex Mogilner) 박사팀은 ‘세포 극성(Cell Polarity)’의 메커니즘을 컴퓨터 모형으로 연구했다. 세포 내 골격계, 소기관, 단백질 등이 불균등하고 세포 형태가 완전 대칭이 아닌 상태인 세포 극성의 다양한 형태를 연구하는 데 컴퓨터 모형을 이용한 것이다. 또 지구온난화가 진행됨에 따라 도마뱀과 거북 등의 동물이 어떻게 대처하는지, 또 시퀀싱 기술(DNA 염기서열을 분석하는 기술)에 계산생물학이 어떻게 활용되는지, 다양한 유전자 표현형 분석이 유전자 조절 메커니즘 연구에 어떤 영향을 주는지 등도 이번 특집을 통해 볼 수 있다.

사이언스 편집자는 “앨런 튜링은 생물학을 지배하는 수학적인 원칙을 찾았을 뿐 아니라 생물과 기계 사이에 기본적인 차이가 무엇인지에 대한 물음도 제기했다”며 “이 물음을 풀기 위한 다양한 연구결과가 나왔고 덕분에 우리는 자연을 더 잘 이해하게 됐다”고 설명했다.

오가희 기자 solea@donga.com
박태진 기자 tmt1984@donga.com

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