생물들의 놀라운 기술과 생체모방공학
:이러한 기술들이 모두 우연히 생겨났을까?
(Inspring Life Tricks)
이러한 기술들은 특허를 받기에 충분하다.
동물들의 놀라운 기술
사막도마뱀(desert lizard)은 발과 등을 통해 모래로부터 물을 마실 수 있다 (New Scientist. 2016. 11. 2) : ”이 무슨 기괴한 일인가? 가시 많은 사막도마뱀은 피부 전체에 나있는 그물망과 같은 빨대들을 사용하여, 물기 있는 모래에서 물을 흡수하고 있었다”고 그 기사는 말했다. 누군가는 이 아이디어로 유용한 제품을 만들 수 있을 것이다. 이 도마뱀은 ”사막에서 신선한 물을 모으는 기술에 영감을 줄 수 있다”는 것이다.
CT 스캔으로 조류의 내장형 에어컨이 발견됐다 (Science Daily. 2016. 11. 9) : 과학자들은 조류 부리에 대한 CT 스캔을 하고나서, 발견한 복잡성에 놀라고 있었다. 생체모방에 대해서 언급하지는 않았지만, 사진과 함께 그들의 흥분을 감안할 때, 그것은 논리적으로 새 부리의 기원에 관한 논란을 불러일으키고 있었다.
”새의 부리 내에서 발생하는 체온조절 과정에 대해 궁금해지면서, 우리는 국소적 기후에 의한 외측 표면의 열 손실과 적응에 중점을 두고, 일종의 열 방열기(heat radiator)로서 새 부리(bird bill)의 기능을 연구해왔었다”고 댄너(Danner)는 말했다. ”나는 컴퓨터 주변에 둘러서서, 첫 번째 스캔 작업의 결과를 깜짝 놀란 표정으로 바라보고 있었던, 처음의 연구원들을 기억한다. 고해상도의 스캔 결과는 경험 많은 조류학자들도 결코 보지 못했던, 아니 상상조차하지 못했던, 많은 구조물을 밝혀냈다. 그리고 우리는 즉각적으로 전방 비갑개(anterior conchae)의 화려한 구조의 아름다움에 빠져버렸다.”
딱따구리가 두통을 겪지 않는 이유는? (National Geographic. 2016. 11. 5) : 딱따구리(woodpecker)의 부리가 반복적으로 나무에 부딪쳐도 손상이 없는 것은, 딱따구리의 머리와 몸에 있는 특수 구조 때문이라는 것이다. 저자인 리즈 랭글리(Liz Langley)의 말에 따르면, 그것은 ”훌륭한 진화적 설계”라는 것이다. 그 설계는 지성적 인간이 모방하기에도 충분할 정도의 복잡한 설계임을 리즈도 인정하고 있었다 : ”충격을 흡수할 수 있는 딱따구리의 능력은 미식축구와 같은 운동선수에서 뇌진탕을 감소시킬 수 있는 시스템의 개발에 영감을 불어 넣고 있다.”
홍합의 능력: 연구자들은 수중 접착제를 개발했다 (Phys.org. 2016. 11. 3) : 젖은 반창고는 쉽게 떨어진다. 이에 대해 한 기자는 말했다. ”강한 접착제라도 젖었을 때는 접착력이 떨어진다. 그러나 자연에서 영감을 받은 한 연구자는 미국 해군연구국(Office of Naval Research, ONR)의 지원을 받아, 젖은 상태에서도 접착력이 있는 접착제를 개발했다.” 그는 홍합(mussels)의 비밀을 알아냈던 것이다.
곤충은 더 나은 기술의 창출 방법을 우리에게 가르쳐 줄 수 있다. (The Conversation. 2016. 11. 8) : Predrag Slijepcevic 지에 논문을 게재한 연구자들은 환경에 해를 끼치지 않고 협력하는, 개미, 흰개미, 다른 곤충들의 원래의 진사회성(eusociality)을 연구하고 있었다. 그러나 그들의 사회성은 신분제도(caste systems), 노예 제도와 함께 잔인할 수 있다. 그는 아마도 일개미처럼 살고 싶지는 않을 것이다. 그러나 솔로몬은 ”게으른 자여 개미에게 가서 그가 하는 것을 보고 지혜를 얻으라”(잠 6:6)라고 말하고 있다.
식물들의 놀라운 기술
인공합성 잎과 실제 잎의 기공 설계의 원칙 (Phys.org. 2016. 11. 7) : 그 기사의 맨 위에 있는 왕립학회(Royal Society)가 제공한 사진은 ‘기공(stomata)’이라 불리는 식물 잎의 기체 교환 구멍의 '설계 원리'에 대한 논의로 이어지고 있었다. ”이 논문은 빛, 물, 이산화탄소 이용률과 같은 환경요인들과 기공의 디자인과 관련한 식물 생산성 사이의 연관성을 이해하기 위해서, 생체모방 실험과 이론을 결합한, 기공의 기하학(stomata geometry)을 살펴보고 있었다.”
광합성 안테나 복합체에 관한 연구는 식물, 조류(algae), 박테리아가 빛을 어떻게 수확하는지를 밝혀내었다. (Phys.org. 2016. 11. 4) : 질문 - 진화론이나 지적설계가 워싱턴 대학의 과학자들에게 영감을 주었는가?
모든 숲길과 머리 위로 흔들리는 나뭇가지 아래로 걸어갈 때, 당신은 에너지를 수집하는, 세계에서 가장 효율적인 수십억 개의 시스템으로 둘러싸여 있는 것이다. 모든 나뭇잎, 풀잎, 조류 세포 안에는, 광합성 안테나 복합체(photosynthetic antenna complexes)라고 불리는 단백질 집합체와 작은 색소들이 햇빛을 포집한다.
안테나 복합체에 대한 향상된 이해는, 과학자들이 나뭇잎을 모방하여, 햇빛을 전기나 연료로 바꿀 수 있는 인공시스템을 개발하는데 도움이 될 수 있다. 또한 식물, 조류, 미생물에서의 광합성 과정을 보다 효율적으로 만들 수 있는 기반을 마련할 수 있다.
버섯으로 만들어진 의자 : 유기체 제조 산업의 미래는 어떨까?(Phys.org. 2016. 11. 14) : 균류(fungi)는 식물이 아니지만(식물의 분류 체계에 따라), 몇 가지 특징을 가지고 있다. Ecovative Systems이라는 회사는 균류 물질로 공원 벤치를 만들고 있다. ”뉴욕의 공장 위층에서 만들어진, 튼튼한 의자와 푹신한 쿠션은 균류로 만들어진 것입니다”라고 그 기사는 말한다. 장점은 무엇인가? 그들은 주형 안으로 스스로 조립되어 만들어지고, 쿠션처럼 부드럽지만, 강하고, 환경 친화적이라는 것이다. 그렇다면 과학에서 생체모방공학(biomimetics)은 좋은 것인가? 오타와 대학교 앤드류 펠링(Andrew Pelling)에게 물어보았다 :
”우리는 지금 생물학적 석기시대에 살고 있다” 그는 말했다. ”우리는 생물학이 얼마나 복잡한지를 과소평가해서는 안 된다고 생각한다. 그리고 그들의 성장과 수선을 이해하고 조절하기 전에 알아야만 하는 것들에 아직도 많은 미스터리들이 있다고 생각한다.” 펠링은 말했다. ”나에게 이것은 정말로 흥분되는 분야이다.”
세포의 놀라운 기술
규조류(diatoms)의 힘으로 센서 성능을 극적으로 향상시킨 새로운 기술(Science Daily. 2016. 11. 8) : 이 기사는 하나의 기적을 전하고 있었다. 말하자면, ”오리건 주립대학(Oregon State University)의 연구자들은 자연의 작은 기적 중 하나인 규조류와 잉크젯 프린팅 및 광센싱(optical sensing)을 결합하여, 다른 일반적인 방법보다 최대 1000만(10 million) 배나 더 민감한 감지 장치(sensing device)를 만들어내었다.”
유전물질로 만들어진 컴퓨터? 과학자들은 DNA-기반 나노와이어(DNA-based nanowires)를 사용하여, 전기를 전도시켰다.(Science Daily. 2016. 11. 9) : 실리콘 칩(silicon chips)이 이론적 한계에 다다랐다. 이제 DNA의 경이로운 구성조직에 영감을 얻을 수는 없는 것일까? ”한 가지 방법은 분자와 원자로부터 복잡한 구성요소들의 자기-조직화(self-organization)가 될 수 있다”고 그 기사는 말한다. ”과학자들은 이제 중요한 진전을 이루었다. 물리학자들은 하나의 DNA 가닥에서 독립적으로 자가 조립된, 금이 도금된 나노와이어를 통해 전류를 전달했다.”
화학자들은 자연을 모방하여 세포기관들의 집합체를 만들었다 (Science Daily. 2016. 11. 2) : 바젤 대학(University of Basel)의 과학자들은 분자 공장(molecular factories)을 발명하고자 했다. 그래서 그들은 세포가 어떻게 작동하는지 연구하고 있다. 이 기사는 세포가 '자기-조직화 (self-organization)'에 의해 그렇게 하는데, 물질에 지시를 하는 유전자 암호 내의 소프트웨어 때문이라고 말한다. 지적설계는 그들의 설명에서 분명히 나타나 있다. ”이 전략은 실제 자기조직화 방식을 뛰어 넘는 것이다. 왜냐하면 그것은 구획 사이 거리, 또는 수요에 따른 다른 위상들의 미세한 조정 같은 여러 다양한 요구들을 통합할 수 있기 때문이다.”
생물에서 영감 받은 질산염과 과염소산염 환원을 위한 철 촉매(Science Magazine. 2016. 11. 11) : 질산염(nitrates)과 과염소산염(perchlorates)은 농업에서 유용하게 사용되어왔기 때문에, 오염되어 있다. 이들 물질을 분해하는 효소에 영감을 얻은 과학자들은, 활성 부위를 모방한, 인공촉매(artificial catalyst)를 개발했다. 그 촉매는 오염물질을 분해할 때, 그 자체가 재생되고, DHMO(dihydrogen monoxide, 물)을 방출한다.
생물의 속도에서 생체전자공학 (Science Daily. 2016. 11. 2) : 세포막에서 고도로 선택적인 채널은 유럽의 과학자들에게 영감을 주었다 : ”유기 전자부품으로 만들어진 마이크로제조 이온 펌프”. 당신의 발가락이 무언가로부터 찔렸을 때, 신경이 얼마나 빨리 뇌로 메세지를 전달하는지를 생각해보라. 이 새로운 장치를 통해서, ”이온(ions)은 신경계의 전달 속도를 가지고, 그리도 단일 세포의 정밀도를 가지고, 신경세포 또는 근육세포로 전송될 수 있다.” 자연이 매일 하고 있는 일을 과학자들이 쫒아오는 데에 10년의 노력이 필요했다.
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우리는 계속해서 독자들에게 자연의 뛰어난 기술에 영감을 얻은 '설계적 사고(design thinking)'는 과학의 미래라고 말해왔다. 자연계에서 보여지는 설계들을 연구하고, 이해하고, 모방하는 일은 지구 행성과 인류에게 유익한 열매를 맺게 해줄 것이다. 또한 생체모방공학에 관한 기사들은 생명의 기원에 대한 진화론적 주장만을 강요할 수 없게 만들고 있는 것처럼 보인다. 사람들이 모방하고 싶어할 정도의 이러한 경이로운 기술들이, 계획도 없고, 지성도 없고, 방향도 없는, 무작위적인 복제 실수로 모두 우연히 어쩌다가 생겨났단 말인가? 이 분야에서 진화론은 매우 신뢰할 수 없는 이론으로 보이는 것이다.
(원문출처 : 한국 창조과학회)