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KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

창조설계

포유류의 경이로운 코를 모방하는 과학자들

미디어위원회
2022-02-08

포유류의 경이로운 코를 모방하는 과학자들

(Mammals With Inspiring Snouts)

David F. Coppedge


놀라운 코를 가진 포유류 종은 과학자들을 교육하며 영감을 준다.

  포유류의 코들은 웃기게 생겼지만, 잘 설계되어 있다. 그래서 과학자들은 공학적 아이디어를 얻기 위해 그들을 모방하고 있다.


코끼리

코끼리의 코는 동물들 중에서 가장 민감한 신체 부위 중 하나일 수 있다.(New Scientist, 2022. 1. 20).  40만 개. 이것은 코끼리의 코(trunk)에 있는 신경세포의 개수이다. 과잉인 것처럼 보이지만, 이것은 이 대형 포유동물에 놀라운 정도의 촉감과 뛰어난 유연성을 가져다준다. 코끼리의 코는 아이의 손에서 땅콩을 집어들 수 있을 만큼 부드러우면서도, 통나무를 들 수 있을 만큼 튼튼하다. 제이슨(Jason Arunn Murugesu) 기자은 말한다 : "코끼리의 코를 통제하는 신경 다발은 예상했던 것보다 훨씬 많은 40만 개의 뉴런을 포함하고 있다. 이것은 코가 믿을 수 없을 정도로 민감하다는 것을 암시한다". 코에서 촉감에 관여하는 뉴런의 수는 신경세포가 가장 밀집되어 있는 시신경의 3배이다. 독일 과학자들은 동물원에서 아프거나 죽은 여덟 마리의 아시아 및 아프리카 코끼리의 머리를 해부하여 이것을 알아냈다. 코가 달린 머리는 650kg이나 나가기 때문에 쉬운 일이 아니었다.


코끼리야, 너는 정말로 큰 신경을 갖고 있구나! (Nature, 2022. 1. 20). 이 기사는 코끼리 두 마리가 코로 애정을 표현하는 사진으로 시작한다. "코끼리의 코에서 뇌로 이어지는 거대한 신경망은 매우 발달된 촉각을 암시한다." 코끼리의 코를 위한 신경다발은 엄청난 무게로 1.5kg이나 나간다.

연구자들은 코끼리의 감각 신경섬유가 2m 이상 길 수 있고, 코에서 뇌로 촉각 신호를 전달하는 신경이 시각 정보를 전달하는 신경보다 3배 이상 두껍다는 것을 발견했다. 코끼리의 삼차신경절(trigeminal ganglia)은 뇌 바로 아래에 위치한 신경세포의 다발이며, 동물 중에서 감각정보를 전달하기 위해 사용되는 가장 큰 구조 중 하나이다.

CEH의 이전 글에서는 코끼리 코의 유연성과 강도를 모방하려는 로봇 설계자에 대해 논의했었다(2007. 7. 9). 사람은 그러한 "비범한 촉각"을 가진 코끼리의 촉각적 경험을 상상할 수 없다. 두 기사 모두 그러한 복잡한 코가 어떻게 진화했는지 설명하지 않고 있었다.


돼지와 개

스노클링 기어, 동물의 코는 더 나은 개인 보호장비의 개발에 영감을 준다.(American Physical Society, 2020, 11. 22). 코넬 대학의 물리학자인 정성환(Sunghwan Jung)은 다른 기관의 동료들과 함께 동물의 비강(nasal cavities)들로부터 그 구조를 모방하여 개인보호장비(PPE)의 마스크를 디자인했다. 돼지와 개는 그들의 주둥이 안쪽의 유체역학 때문에 매우 뛰어난 후각을 갖고 있다.

"개, 주머니쥐(opossums), 돼지와 같은 동물들은 매우 민감한 후각을 갖고 있는 것으로 유명하다"고 연구자들은 말했다. "그들은 매우 복잡한 코 구조를 갖고 있고, 우리의 필터는 그 구조를 모방했다."

"사람의 코는 매우 똑바르고 텅 비어있다"고 연구자들은 말했다. 하지만 개와 돼지는 다르다. 그들은 뒤틀리고 구불구불한 비강을 갖고 있으며, 이것이 부분적으로 그들이 강한 후각을 갖고 있는 이유이기도 하다. "유체역학은 이렇게 꼬불꼬불한 기도를 갖고 있다면 더 많은 화학입자들을 포획할 수 있다는 것을 우리에게 알려준다."


낙타

낙타의 코는 새로운 습도 감지기에 영감을 준다.(American Chemical Society, 2022. 1. 19). 미국화학회는 "수원(Water Source)의 위치를 알 수 있게 해주는 낙타의 코에서 영감을 받아, 내구성이 매우 강한 뉴로모픽 습도 센서(Neuromorphic Humidity Sensor)를 만들었다"고 말했다. 왜 낙타는 그런 것에 제작에 영감을 주었을까? 한 예로 낙타는 먼 거리를 이동하는 동안 아주 적은 물로도 이동할 수 있다. 또 다른 예로, 낙타는 물이 있는 곳을 매우 잘 감지한다. 따라서 중국 연구자들은 낙타의 코 내부를 자세히 들여다보고, 내부의 구조를 모방하려고 했다.

낙타의 코 안에는 좁고 넝쿨처럼 생긴 통로에는 물을 흡수하는 점액(water-absorbing mucus)으로 줄지어 있는 넓은 표면이 있다. 코 안의 높은 표면적의 구조를 모방하기 위해서, 그 팀은 다공성 폴리머 네트워크(porous polymer network)를 만들었다. 그 위에, 그들은 습도가 변화함에 따라 전기용량(capacitance)을 변화시키는 점액의 특성을 시뮬레이션하기 위해서, 쯔비터 이온(zwitterion, 양쪽성 이온)이라 불리는 수분을 끌어당기는 분자를 위치시켰다.

그들이 고안한 장치는 공기 중의 낮은 수준의 습기를 잘 감지하였다. 그것은 심지어 사람의 몸에서 나오는 수분도 감지할 수 있었다. 이러한 기기들은 "누군가가 컴퓨터와 통신할 수 있는 비접촉 인터페이스(touchless interface)의 기초가 될 수 있다"고 발명가들은 생각한다. 언젠가 당신이 손짓으로 비접촉 스크린을 작동시킨다면 낙타에게 감사해야할 것이다.

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이러한 동물들의 놀라운 기관과 능력들이 무작위적 돌연변이로 우연히 생겨났는가? 우리는 1년 전에 낙타로부터 받은 또 다른 영감을 보고했었다. 바로 낙타의 면역계(immune systems)이다. 라마(llamas)와 같은 낙타류가 만드는 코로나 항체의 나노바디(nanobody)는 Covid-19 치료에 희망을 제공한다.(11 Aug 2020). 그 이야기는 어떻게 됐나? 그것은 여전히 뉴스에 등장하고 있다. 6개 대학의 팀들이 여전히 이 아이디어를 구체화시키고 있다. 여기에 더 많은 정보를 위한 2021년의 몇 가지 링크들이 있다.


Nature, June 2021. Nanobodies from camelid mice and llamas neutralize SARS-CoV-2 variants
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03676-z

NIH: Llama antibody engineered to block coronavirus
https://www.nih.gov/news-events/nih-research-matters/llama-antibody-engineered-block-coronavirus

BBC: Covid: Immune therapy from llamas shows promise
https://www.bbc.com/news/science-environment-58628689

U Pittsburgh: Llama Nanobodies Could be a Powerful Weapon Against COVID-19
https://www.pitt.edu/pittwire/features-articles/llama-nanobodies-could-be-powerful-weapon-against-covid-19

.Covid-19 항체가 라마와 낙타에서 발견되었다.(Illustra Media).


출처 : CEH, 2022. 1. 22.
주소 : https://crev.info/2022/01/mammals-inspiring-snouts/

번역 : 미디어위원회



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