LIBRARY

KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

창조설계

먹장어, 도마뱀, 잠자리의 생체모방공학

(Of Hagfish, Geckos and Dragonflies)


     몇몇 생물들은 발전적 기술 잠재성 때문에 매스컴의 헤드라인을 장식하고 있었다.


먹장어 점액으로 만든 의류 : 윽! 턱이 없는 해양 생물체인 먹장어(hagfish)는 공포영화에 나오는 어떤 생물처럼 보인다. 공격을 받을 때, 먹장어는 그들의 몸 측면에 있는 땀샘(gland)에서 다량의 끈적끈적한 점액을 토해낸다. 당신은 BBC News(2013. 4. 2)에서, ”먹장어 점액: 미래의 의류”라는 놀라운 제목과 함께, 사진 속의 걸쭉한 물질을 볼 수 있다. 이상하게 보이겠지만, 캐나다의 연구자들은 먹장어의 점액 속에서 부를 창조해내고 있었다. 점액성 섬유를 펼쳤을 때, 그것은 신축성 폴리우레탄섬유(lycra) 혹은 나일론과 같은 부드러운 비단이 될 수 있지만, 재생이 가능하다. ”과학자들은 먹장어 점액 또는 유사한 단백질이 속옷이나 통기성 운동복, 혹은 심지어 방탄조끼로 바꿀 수 있다”고 믿고 있었다. 또 다른 놀라운 사실은 한 마리의 네 발 먹장어는 수백 km의 점액 실을 만들 수 있다는 것이다. 그 비단 실은 거미와 관련이 없음에도 불구하고, 거미의 비단실(spider silk)과 유사성을 지닌다. 먹장어 화석은 3억3천만 년 전에 이미 점액을 만드는 기술을 가지고 있었던 것으로 나타난다.


도마뱀붙이 발의 물속 접착력 : 이전의 생체모방 항목들(8/27/02,  12/06/06,  8/16/12)은 도마뱀붙이(gecko) 발가락의 놀라운 접착 특성을 설명해왔다. 최근 National Geographic(2013. 4. 1) 지에 따르면, 이제 새로운 연구는 그 생물의 발가락이 어떻게 수중에서도 접착력을 유지하는 가를 이해하려 한다는 것이다(참조, 10/18/10). 애크런 대학(University of Akron)의 연구원들은 PNAS 지 발표에서 그러한 도전을 하고 있었다. 현 단계에서 그것은 모두 이론적인 것이다. 그러나 그들은 ”우리의 발견은 어떻게 도마뱀이 젖은 상황에서도 기능할 수 있는지에 대한 통찰력과, 또한 물속에서 접착력을 유지하는 도마뱀을 모방한 합성 접착제의 개발에 중요한 의미를 가지고 있다”고 생각하고 있었다. 대학의 한 보도 자료는 연구자들이 어떻게 도마뱀붙이가 물속에서도 달라붙는 발을 가지는지를 기술하고 있었다.


잠자리 모방 헬리콥터 : 갈매기를 닮은 SmartBird 비행 로봇을 개발한 회사인 페스토(Festo)는(참조 3/28/2011), 최근에 잠자리를 닮은 BionicOpter라 불리는 네 날개의 헬리콥터를 개발했다(비디오 클립과 보도자료 참조). 그것은 가볍고, 고도로 조직화되어 있고, 복잡한 비행 조정을 위해 13 자유도(degrees of freedom)를 가지고 있다. 실제로는 잠자리보다 훨씬 크고, 무선 원격제어로 작동된다. 페스토는 그 헬기는 ”잠자리의 고도로 복잡한 비행 특성을 마스터했지만”, 알을 낳거나 새끼를 낳을 수 없다고 말했다. ”자연의 모델(잠자리)과 꼭 마찬가지로, 이 초경량 비행물체는 모든 방향으로 날 수 있고, 공중에서 빙빙 맴돌 수 있고, 날개를 침 없이 비행할 수 있다”고 했다.

잠자리로 말한다면, 그것은 야생생물 관찰자들의 인기 있는 주제가 되고 있다고 Live Science 지는 말했다. 미국의 Fish and Wildlife Service의 블로그 게시물은 이러한 곤충들(용이나 파리가 아닌)이 어떻게 '증가하는 팬'들을 모을 수 있는지를 설명하고 있었다.

잠자리는 곤충 세계의 스턴트 비행사로 부를 수 있다. 그들은 번쩍이는 색깔의 옷을 입고 있고, 시속 50kmdml 속도로 날아가며, 공룡보다 선행하는 조상임을 자랑하고....... 그리고 심지어 공중에서 짝짓기도 한다.

잠자리는 사람에게 무해하고, 또한 낮 시간 동안에 주로 활동하며, 보석같은 날개와 밝은 색상으로 매력적인 관찰 대상이 되고 있다. ”잠자리 축제가 전국적으로 갑자기 생겨나고 있고, 새로운 분야의 가이드들이 미국의 마을과 도시주변으로 일주 순회를 하고 있다”고 그 블로그는 말했다. 블로그에 4회나 등장하는 것처럼 국립야생생물 보호구역(National wildlife refuges)은 그러한 생물들을 관찰할 수 있는 탁월한 장소이다. 더욱 흥미로운 사실은 잠자리는 거의 360도 시각을 가지고 있으며, 늪지의 모기들을 억제하며, 깨끗한 물의 지표가 된다.


기타 생체모방공학 사례 : 귀로부터 스마트폰 앱의 개발(Medical Xpress), 해파리로부터 해저 지도의 제작(Live Science), 오징어 주둥이에서 의료 임플란트(PhysOrg) 개발 등이 있다.



생체모방공학은 혁명을 일으키고 있다. 그것은 자연에 들어있는 경이로운 설계로 사람들의 관심을 되돌리고 있다. 그것은 우리의 삶을 증진시키는 유망한 신기술이다. 그리고 그것은 진화론과는 100% 무관한 것이다! 당신의 아이들을 잠자리로 향하게 하라. 그들이 좋아하는 것을 발견할 수 있는 자연 속에서 아이들과 함께 걸어보라. 그리고 아이들에게 설명해주라. 잠자리는 우연히 생겨난 것이 아니다. 비행을 위해서는 수많은 기술적 문제들이 극복되어야만 한다. 당신이 비행에 관한 전문가라면, 그러한 기술적 설계가 더욱더 뛰어나다는 것을 알 수 있을 것이다. 어떤 잠자리 화석은 날개 길이가 60cm 이상이라는 사실을 아이들이 알게 될 때, 그들은 깜짝 놀랄 것이다!


*참조 : 도마뱀도 사람처럼 '모방 학습'한다 (2014. 10. 1. 미디어다음)
http://media.daum.net/digital/others/newsview?newsid=20141001163208937



번역 - 미디어위원회

링크 - http://crev.info/2013/04/of-hagfish-geckos-and-dragonflies/

구분  - 3

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5671

출처 - CEH, 2013. 4. 4.

참고 : 5656|5600|5596|5567|5551|5504|5430|5351|5352|5088|5438|5382|5426|5287|4764|4197|4056|4041|4637|3740|4239|5224|4643|4393|2462|4679|4826|5183|6199|5960|5932|5926|5894|5856|6586|6494|6162|5997|5959|5956

Jeffrey Tomkins
2013-03-21

소리로 의사소통을 하는 개미는 창조를 증거한다. 

('Talking' Ants Are Evidence for Creation)


       새롭게 발견된 놀라운 생물공학적 사실들은 진화과학자들에게 ”개미에게로 가서 그 하는 것을 보고 지혜를 얻으라”(잠 6:6, 30:25)는 성경 말씀에 순종할 것을 요구하는 것처럼 보인다. 최근의 생물공학적 발견은 개미 집단의 생존에 핵심 요소가 소리(sound, 음향)에 기초한 통신시스템이라는 것이다.[1]

동물의 의사소통에 대한 오래된 패러다임중 하나는 페로몬(pheromones) 이라는 공기 중의 화학 메세지를 사용한다는 것이다. 개미들은 페르몬으로 화학적 자취를 남기고, 다른 동료들은 그것을 뒤따를 수 있으며, 개미가 어느 둥지를 나왔는지를 확인할 수 있고, 또한 개미 집단 내에서의 사회적 지위를 알 수 있게 한다는 것이다. 이제 과학자들은 음향에 기초한 개미 집단 내의 복잡한 통신수단의 또 다른 사례를 보고하고 있었다.

과학자들은 유럽에서 흔히 발견되는 한 종류의 개미를 연구해 왔다. 이 개미는 배에 특수한 부위가 있어서 뒷다리로 그 부위를 문질러 소리신호(sound signals)를 만들어낸다. 다른 개미들은 이 소리신호를 감지하고 처리할 수 있어서, 결과적으로 그 개미집단의 생존에 열쇠가 되는 여러 복잡한 사회적 반응을 나타낸다. 몇 년 전 연구자들은 성숙개미(adult ants)에서 이러한 신호는 포식자의 위협을 받을 때 비상 신호로 작동될 수 있음을 발견했다.[2]


과학자들은 성숙개미에서 이러한 복잡한 신호의 발견에서 더 나아가, 이제 둥지에 남겨진 성장 중인 애벌레도 이러한 신호를 사용할 수 있는지를(이것은 개미집단의 생존에 중요하다) 알아보고자 했다. 놀랍게도 개미 집단 내의 모두에서 질서정연한 방식으로 수행되고 있었다.


개미 둥지가 방해를 받거나 위협에 놓이게 되면, 일개미들은 즉시 둥지를 구조하기 위해 이동한다. 먼저 그들은 성숙 애벌레를 붙잡아 이동시키고, 다음에는 미성숙 애벌레와 번데기를 이동시킨다. 밝혀진 사실처럼, 성숙 애벌레는 그들의 조기 성숙된 음향기관을 사용하여(그것은 어린 애벌레와 번데기에는 없다) 음향을 일으켜, 일개미들에게 그들의 사회적 신분을 신호하여, 먼저 구출받도록 한다(참조할 그림은 여기를 클릭). 새로운 개미 집단이 정착하여 증식할 때에, 성숙 애벌레는 먼저 부화될 것이고, 따라서 더 많은 자원을 필요로 하는 어린 애벌레보다 더 가치 있는 자산이 될 것이기 때문이다.


그러한 음향 신호는 그것 하나만 수행되는 것이 아니라, 복잡한 내부의 응용생물학적 시스템을 이용한 또 다른 페로몬 감각신호와 함께 공동으로 처리된다는 것을 또한 주목할 필요가 있다. 창조과학연구소(ICR)의 여러 다른 최근의 논문들에서, 개미 집단은 복잡하며 고도로 설계된 응용생물학적 시스템을 통해 관리된다는 것을 논하여 왔다.[3, 4, 5]


여러 감각기관을 통한 의사소통과 정보처리 시스템의 결합은 ‘한 요소도 제거 불가능한 복잡성(irreducible complexity)’으로 말해지는 ‘전부 아니면 무(all-or-nothing)’ 시스템의 분명한 사례가 되는 것이다. 모든 개미들은 다음의 특성들 중 어떤 하나라도 제거한다면 한 세대 안에 죽게 될 것이다 : 1)조기 성숙되는 배의 음향 부속기관, 2)소리를 내는 본능, 3)성숙개미에서 그것을 감지하는 센서, 4)그 소리를 해석하는 개미의 뇌, 5)성숙 애벌레를 보존하기위한 본능 등이다. 따라서 이들 특성들은 모두 동시에 같이 존재해야만 한다. 우연히 발생하는 돌연변이들에 의해서 하나씩 만들어져서는 작동될 수 없다.  


이러한 새로운 발견은 진화론적 교리를 완전히 거부하며, 경이로운 생물계를 설계하신 전능하신 창조주 하나님의 지혜를 나타내는 놀라운 증거인 것이다.



References

1.Casacci, L. P. et al. Ant Pupae Employ Acoustics to Communicate Social Status in Their Colony's Hierarchy. Current Biology. Published online before print, February 7, 2013.
2.Barbero, F. et al. Myrmica Ants and Their Butterfly Parasites with Special Focus on the Acoustic Communication. Psyche. 2012 (2012).
3.Thomas, B. Scientists Discover the 'Anternet.' Creation Science Update. Posted on icr.org September 14, 2012, accessed February 11, 2013.
4.Thomas, B. Ant Algorithms Argue Against Evolutionary Origins. Creation Science Update. Posted on icr.org February 17, 2009, accessed February 11, 2013.
5.Tomkins, J. Communal Nutrition in Ants: Strong Evidence for Creation. Creation Science Update. Posted on icr.org July 8, 2009, accessed February 11, 2013.
* Dr. Tomkins is a Research Associate and received his Ph.D. in Genetics from Clemson University.



번역 -

링크 - http://www.icr.org/article/7280/

출처 - ICR News, 2013. 2. 22.

구분 - 3

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5608

참고 : 5488|3005|5087|3870|3942|4678|2042|4482|2854|698|4272

큰부리새, 굴, 거미를 이용한 생체모방공학 

(What Do a Toucan, an Oyster and a Spider Have in Common?

Bio-Engineers’ Drool)


      만약 우리가 더 강인하고 가벼운 경량의 소재를 만들기 원한다면, 자연에서 찾아야한다고 두 연구자는 말했다.

10년 동안 생체모방공학 분야에서 일해 온 메이어와 맥키트릭(Meyers and McKittrick)은 Science 지(2013. 2. 15)에 동물로부터 영감을 얻어 만든 새로운 인공 소재에 대한 설계 시방서를 게재하였다(PhysOrg 참조)

거미줄은 매우 강하며, 연체동물의 껍질과 뼈는 내구성이 있고, 고슴도치의 깃대와 깃털은 비틀리지 않는다. 어떻게 이러한 탁월한 속성을 지니게 되었을까? 이상에서 언급한 재료들의 구성 블럭(building blocks)은 1차적으로 주로 광물질과 생폴리머(biopolymers)을 조합시킨 것으로서, 첫 층은 장력에 약하고, 두 번째 층은 압축에 약하다. 복잡하고 독창적인 계층적 구조는 각 재료물질의 뛰어난 성능을 가져다 준다. 견고성(toughness)은 조절된 두 면의 접촉 특성(마찰, 수소결합, 사슬의 곧은 배열, 신축성)에 의해서 생겨나며, 비틀림 저항성은 가벼운 포말로 채운 가느다란 기둥에 의해서 만들어진다. 여기에서, 우리는 이러한 혹은 다른 생물 재료들에서 선발된 사례들을 제시하고 설명하고자 한다. 생체 영감된 구조물질의 설계는 생물학적 구조를 사용하여, 그것의 본질적인 특성을 유지하면서, 구조 기능을 증가시킨 합성 물질과 과정을 삽입함으로써 이루어질 수 있다. 본 리뷰에서 우리는 몇 가지 특이한 개념을 통해 이러한 아이디어를 설명하고자 한다.

메이어와 맥키트릭은 재료공학자들을 위한 다음의 도전들을 기술하였다 : 자기조립, 다기능성, 계층구조, 수화(hydration), 온화한 합성조건(즉 실온에서), 최적화, 자동복구가 되는 재료가 그것이다. 영감을 얻기 위해서, 그들은 큰부리새(toucan)의 부리, 새의 깃털, 굴의 껍질, 거미줄, 고슴도치의 가시, 뿔복(longhorn cowfish)의 두개골을 조사했다. 생물들이 가지고 있는 강하고, 가볍고, 견고한 이들 생재료들은 7가지의 모든 설계적 특성들을 마스터하고 있었다. 공학자들은 생물들이 자연에서 사용하는 방법처럼 오랫동안 단백질을 사용할 수 없다. ”대자연은 우리에게 주형(templates)을 제공해 준다”고 맥키트릭은 말했다. ”우리는 그것을 보다 잘 이해해서 새로운 재료를 부어 만드는데 도움이 되도록 노력하고 있습니다”.


메이어는 그러한 생체모방공학(biomimetics)이 긴 역사를 가지고 있음을 지적하였다. ”이카루스(Icarus)의 전설에서부터, 새들로부터 영감을 얻은 레오나르도 다빈치의 비행 기계, 그리고 벨크로(Velcro, 접착포) 같은 현대의 발명품에 이르기까지, 생체 영감된 설계는 오랫동안 과학과 공학의 한 부분이 되어 왔습니다.” PhysOrg 지에서 메이어는 말했다. 단지 지난 10년 동안에 생체모방공학 분야는 실제적인 이륙을 시작하였고, 새로운 연구소들이 생겨나며, 많은 논문들이 학술지에 게재되고, 극적인 성공들이 계속해서 이어지고 있다.


다른 생체모방공학 뉴스로서 (1)Science 지는 어떻게 미생물이 쉽게 수소 분자를 쪼개는지를 복사하려는 노력에 대하여 논의하고 있었다. 수소화효소(Hydrogenase enzymes)는 연료전지(fuel cell) 설계자들에게 선망의 대상이 되고 있지만, 분자생물학자들은 아직도 그것이 어떻게 실온에서 효과적으로 작동되는지 잘 모르고 있다. (2)PNAS 지는 리뷰에서 ”생체모방 건물”을 대서특필했는데, 그것은 일부는 공학, 일부는 예술, 일부는 작품이라는 것이다. 건축가 찰스 리(Charles Lee)의 생체 모방된 주택은 현재 ”자연의 도구상자: 생물다양성, 예술, 그리고 발명품”의 이름으로 현재 전시 여행 중에 있다. (3)마지막으로, Science Daily 지는 ”세포 회로가 그들의 역사를 기억하고 있다: 공학자들은 기억과 논리를 결합시킨 새로운 합성 생물 회로를 설계하다”라는 글을 게재하고 있었다. 박테리아의 유전자에서 논리 회로를 구축함으로써, MIT의 연구자들은 ”장기적인 환경 센서, 생물제조를 위한 효율적인 제어, 혹은 다른 세포 형태로 분화되는 줄기세포의 프로그램 개발” 등을 희망하고 있었다.



과학의 미래는 진화론이 아닌 생체모방공학에 있다. 고풍스러운 빅토리아 시대의 신화인 진화론은 확대 발전하고 있는 이 분야에서 더 이상 설 자리가 없다. 찰스 1세의 숭배자들이여, 생체모방공학에서 밝혀지고 있는 고도로 정교한 구조들과 프로그램들을 생각해보라. 이러한 것들이 모두 목적도 없고, 방향도 없고, 계획도 없는 무작위적인 돌연변이들에 의해서 우연히 생겨날 수 있었는가? 이것들은 모두 초월적 지성에 의한 설계를 가리키고 있는 것이다!



번역 - 문흥규

링크 - http://crev.info/2013/02/what-do-a-toucan-an-oyster-and-a-spider-have-in-common-bio-engineers-drool/

출처 - CEH. 2013. 2. 17.

구분 - 3

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5600

참고 : 5596|5567|5551|5504|5430|5351|5352|5088|5438|5382|5426|5287|4764|4197|4056|4041|4637|6199|5960|5932|5926|5894|5856|5671|5656

Brian Thomas
2013-03-11

두더지는 스테레오로 냄새를 맡을 수 있다.

(Moles Can Smell in Stereo)


      대부분의 사람들에게 '스테레오 사운드(stereo sound, 입체음향)'라는 말은 친근하지만, ‘스테레오 시각(stereo vision)’이라는 말은 친근하지 않다. 생물들이 입체적으로 듣고 보는 것은 땅 위에서 살아가는 데에 도움을 주고 있다. 그러나 두더지(moles)는 다른 장비를 가지고 있었다. 밴더빌트 대학(Vanderbilt University)의 생물학자 케네스 카타니아(Kenneth Catania)는 미국 동부의 장님 두더지가 ‘스테레오 후각(stereo smell)’을 갖고 있는지를 알아보기 위해서 세 가지 현명한 실험을 실시했다.

첫 번째 실험에서, 그는 반원의 바퀴살처럼 두더지의 중심 출입구로부터 바깥쪽으로 이어지는 여러 통로들을 가진 방을 만들었다. 그리고 통로의 한쪽 끝에 두더지가 좋아하는 지렁이를 놓아두었다. 각 통로들에 대해 먼저 두더지는 머리를 앞뒤로 움직이면서 냄새를 맡았고, 먹이를 향해 똑바로 이동했다. Nature Communications 지는 그 결과를 게재했다.[1]

두 번째 실험에서, 그는 두더지의 왼쪽 콧구멍을 막았다. 이것은 두더지의 추적 정확성을 지속적으로 왼쪽으로 왜곡되게 했다. 오른쪽 콧구멍을 막았을 때도 비슷한 결과를 나타냈다.

마지막 실험으로, 그는 두 콧구멍 안으로 튜브를 삽입했지만, 튜브를 교차시켰다. 그래서 각 콧구멍은 다른 콧구멍으로 들어오는 냄새에 노출되게 했다. 이것은 두더지를 완전히 혼란하게 만들었다. ”놀라운 일이었습니다. [두더지]는 5초 이내에 먹이를 발견했습니다. 그리고 거의 매번 먹이를 찾아 똑바로 나아갔습니다. 그들은 고도로 민감한 후각을 가지고 있었습니다.” 카타니아는 벤더빌트 연구 뉴스에서 말했다.[2]

스테레오 후각은 신경계가 각 콧구멍으로 들어오는 냄새의 강도 차이를 감지할 수 있는 경우에만 작동될 수 있다. 콧구멍 사이의 작은 거리를 고려해볼 때, 두더지가 가지고 있는 이 생물화학 탐지기의 정밀도와 소형화는 믿기 어려운 놀라운 수준의 것이었다.

인식하든 인식하지 못하든, 언제나 경이로운 설계 뒤에는 지적설계자의 향기를 느낄 수 있다. 그리고 이 장님 두더지는 확실히 설계의 향기를 발산하고 있는 것이다.



References

1.Catania, K. C. 2013. Stereo and serial sniffing guide navigation to an odour source in a mammal. Nature Communications. 4 (2).
2.Salisbury, D. Evidence moles can smell in stereo. Vanderbilt University news. Posted on news.vanderbilt.edu February 5, 3013, accessed February 12, 2013.



번역 - 미디어위원회

링크 - http://www.icr.org/article/7302/ 

출처 - ICR News, 2013. 2. 27.

구분 - 3

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5598

참고 : 5582|4212|3803

계속되는 생체모방공학의 성공 

: 반딧불이, 나무, 피부, DNA, 달팽이처럼 만들라. 

(Make Like a Firefly)


     생체모방공학(biomimetics)은 ”나무처럼 만들라”라는 말에 새로운 의미를 더해주고 있다. 그렇다. 나무, 달팽이, 피부, DNA, 조직, 반딧불이처럼, 그리고 수천의 다른 생물들이 하고 있는 것처럼 물건을 만들라. 그러면 사람들의 삶이 풍요로워질 수 있다.

다음의 생물들이 가지고 있는 것들을 살펴보라 :


반딧불이 : 반딧불이(fireflies)에서 영감을 얻은 한 새로운 LED(light-emitting diode, 발광다이오드)는 55% 더 효율적이라고 PhysOrg (2013. 1. 8) 지는 보도했다. 연구팀의 리더는 ”지식과 영감의 새로운 원천을 탐구하면서, 자연세계의 위대한 다양성을 계속해서 개척해 나갈 것”이라고 말했다.

*참조 : Firefly lanterns inspire LED lenses
http://creation.com/firefly-lanterns-led-lenses

몸에서 '빛' 뿜어 먹이 잡는 자체발광 심해어 (2017. 2. 14. 인사이트)
http://www.insight.co.kr/newsRead.php?ArtNo=93832

어둠 속 빛의 생태계, '생물 발광' 능력 상상 초월 (2016. 3. 6. MBC)
https://www.youtube.com/watch?v=J3iloJp686k


피부 : 당신의 피부가 발전기(generator)의 설계에 영감을 줄 것이라고 어느 누가 생각을 했겠는가? MIT와 하버드 대학의 과학자들이 그 일을 해냈다. Science 지에서 그들은 ”물의 기울기로 움직여지는 생체 영감된 폴리머 합성 작동기와 발전기(Bio-Inspired Polymer Composite Actuator and Generator Driven by Water Gradients)”에 대하여 기술했다. 그들은 물로 작동되는 폴리머 필름을 설계해 왔는데, 그것은 ”27 메가파스칼(megapascals)로 수축응력을 만들 수 있고, 자신보다 380배 더 무거운 물건을 들 수 있으며, 10배나 더 무거운 짐을 운반할 수 있다”는 것이다. 그들은 ”동물 진피(dermis)의 네트워크 구조에서 영감을 받았는데, 거기에서 강인한 콜라겐 섬유는 튼튼하고 유연한 재료를 합성하는 엘라스틴 미세섬유의 탄성 네트워크를 강화시킨다”고 말했다.


조직 : Science Daily 지에 따르면 사람의 조직(tissue)은 조직 수선을 위한 3-D 비계(3-D scaffolds)의 제작에 영감을 주었다는 것이다. 한 국제적 병원 연구팀은 줄기세포(stem cells)를 필요한 부위에 위치시킬 수 있도록 하는 신축성 폴리머를 디자인 했다. Tissue Engineering 지에 게재된 그 논문의 요약 글은 ”간엽 줄기세포의 증식, 정렬, 그리고 근발생 분화를 위한 폴리(ɛ-Caprolactone) 필름의 단일축 늘림에 의한 생체 모방된 3차원의 비등방성 기하학”으로 표제를 달면서, ”여기에서, 우리는 줄기세포 정렬 제어를 실현하기 위해 생체흡수 필름에 비등방성 지형도를 통합한 단일축 확장을 통하여 간단하며, 용매제가 없는, 재생 가능한 새로운 방법을 야심차게 개발했다”고 밝혔다.


DNA : Science 지는 디지털 정보의 DNA 저장에 대한 새로운 기록을 보고했는데, DNA 1g 당 2.2 petabytes (1 petabyte는 1,000 terabyte 또는 백만 gigabyte 이다)의 정보를 저장할 수 있다는 것이다. ”성취된 저장 밀도에서, 1g의 DNA는 220만 기가바이트 정보를 또는 약 468,000개의 DVD를 저장할 수 있다”고 그 논문은 말했다. DNA를 ”완벽한 저장매체”로 부르면서, 닉 골드만(Nick Goldman)과 연구팀은 셰익스피어 작품 모두를 포함하여, 사진, 음성, 교재 등을 저장했다. 연구팀은 그것이 전기나 혹은 계속된 유지보수 없이도 수천 년 동안 안정적으로 유지될 것이라고 믿고 있었다. 연구팀은 또한 저장시킨 정보를 100% 완벽하게 복원시킬 수 있었다. BBC News, Nature News, PhysOrg 지를 보라. DVD  ‘생명의 신비를 밝히다(Unlocking the Mystery of Life)’에서 케뇬(Dean Kenyon) 박사가 말했던 것처럼, 독자들은 자연이 먼저 안정적인 비주기적 분자를 이용하여 mm3 당 1 exabit (10^18 bits, 1,000 petabites)의 정보를 저장할 수 있었음에 주목해야할 것이다. 

*참조 : 세상의 모든 비디오, 한 컵 분량 DNA에 다 저장 (2013. 1. 24. MK 뉴스)
http://news.mk.co.kr/se/view.php?year=2013&no=59065


달팽이 : 달팽이(snails)는 이빨이 있을까? 있다. 키톤(chiton)이라 불리는 해양 달팽이는 이빨이 있다. 그리고 앞으로 태양전지 판은 달팽이에게 감사해야 할 것이다. Science Daily 지는 커다란 키톤의 이빨을 보여주면서, 그들의 치아 피부에 의한 ”태양전지와 리튬이온 배터리를 개선하기 위해 적은 비용과 더 효율적인 나노 크기의 재질”을 개발하고 있었다. 어떻게 그것이 가능할까? 글쎄, 이 해양 달팽이는 ”입속에 70-80개의 평행하게 줄지어 나있는 ‘치설(radula)’이라 불리는 긁는 구조를 이용하여 마치 컨베이어 벨트처럼 바위에 자라고 있는 조류를 먹는다. 앞이빨은 떨어져나가는 속도와 같은 속도로 가장 단단한 광물중 하나로 알려진 자철광(magnetite) 물질로 지속적으로 대체된다. UC 리버사이드 대학의 데이비드(David Kisalius)는 그것은 놀라운 일이라고 말하면서, ”차세대 공학적 산물과 재료를 디자인하기 위한 영감을 자연에서 얻고 있다”고 논문은 밝혔다. 그는 키톤이 이렇게 가장 효과적인 도구를 어떻게 상온에서 유용한 재료물질로부터 만들 수 있었는지를 보고 놀랐다. 그 과정을 분석한 그의 논문에는, 엔지니어가 동일한 원리를 적용한다면 ”상당히 낮은 온도에서(그것은 매우 낮은 저비용을 뜻한다) 나노크리스탈로부터 도구를 만들 수 있을 것”이라는 것이다.

*참조 : 태양 전지와 배터리를 개선하는 해양달팽이의 이빨  
http://blog.naver.com/jopd64?Redirect=Log&logNo=10158541106


촉매제 : 세포들은 느린 화학반응을 환상적인 빠른 속도로 촉매시켜주는 ‘효소(enzymes)’라 불리는 분자기계들로 가득 차 있다. Science 지(2013. 1. 8)의 한 논문은 ”역으로 생체모방의 패러다임”을 보여주는 ”리엔지니어링 자연의 촉매제”에 대해서 논의하고 있었다. 즉 ”자연의 가장 다재다능한 생촉매제(biocatalysts) 하나의 기능을 변경시켜, 합성화학자들이 꿈꿔왔던 실행 가능한 형질변환을 이끌게 되었다”는 것이다. 실제로, 그것 역시 직접적인 생체모방공학인 것이다. 당신이 어떤 아이디어를 가지고 있다면, 자연이 어떻게 그것을 해결하는지를 바라보면 되는 것이다.

논문에서 저자는 ”이러한 목적을 성취했던 가장 성공적인 방법 중 하나는 지시된 진화(directed evolution)이다. 이러한 방법은 실험에 기초한, 자연 진화의 가속화된 버전(version)”이라고 주장했다.



연습 : 우리가 당신에게 말하기 전에, 마지막 문장에서 오류를 밝혀보라.

생체모방공학이라는 놀라운 분야는 빠르게 발전하고 있다. 이것은 오늘날 일어나고 있는 생체모방공학 혁명의 또 하나의 사례들이다. 다윈의 진화론 이후, 우연, 피흘림, 약육강식, 적자생존으로 묘사된 자연세계는 ‘눈먼 시계공(a blind watchmaker)’으로 의인화되었다. 그리고 이 눈먼 서투른 땜장이는 주변에 있는 부품들로 생존을 위협하는 문제들에 대한 어설픈 해결책을 강구해왔다는 것이었다. 그러나 생물들에서 보여지는 이러한 정교한 설계들을 보라. 그것들은 너무도 훌륭해서, 세계에서 가장 뛰어난 과학자들도 만들어낼 수 없는 것들이다. 새로운 관점에서 바라보는 자연은 경외심을 불러일으킨다. 전 세계적으로 생체모방공학 연구소들이 새롭게 생겨나고 있고, 학술지들은 최근의 새로운 발견들을 게재하기에 바쁘다.


과학자들은 식물이 상온에서 질소를 고정할 수 있음에 놀라고 있다. 도마뱀붙이(geckos)는 원자의 힘으로 유리를 기어오를 수 있으며, 잠자리는 초고속 컴퓨터보다 더 빠르게 시각 정보를 처리할 수 있다. 그러한 것들은 공학자들이 도달하고자 꿈꾸고 있는 것들이다. 오늘날은 ‘정보의 세기(Information Century)’이고, 정보는 지성으로부터 나온다. 진화론은 이 새로운 시대를 역행하는 족쇄이다. 실험실에서 이루어진 가속화된 선택이 자연선택과 같다는 주장은 완전히 잘못된 것이다. 그것은 정반대이다. 그것은 지적설계(intelligent design)인 것이다. 진화론자들은 마음속에 하나의 목적을 가지고 있다. 그리고 무작위적 실험 결과 중에서 자신들이 원하는 결과만을 선택한다. 자연 진화(Natural evolution)는 근시안적이고, 눈이 멀었고, 부주의한 것이다. 그것은 심지어 생존에 대해서도 무관심하다. 왜냐하면 그것은 아무 것도 신경쓰지 않기 때문이다. 따라서 '지시된 진화(directed evolution)”라는 말은 어마어마한 모순어법(oxymoron)인 것이다. 만약 세속의 과학자들이 정말로 지속가능한 기술로 더 좋은 세상을 만들기 원한다면, 아버지 다윈의 영정을 조용히 끌어내려야할 것이다. 



번역 - 문흥규

링크 - http://crev.info/2013/01/make-like-a-firefly/

출처 - CEH. 2013. 1. 24.

구분 - 3

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5596

참고 : 5567|5551|5504|5438|5351|5352|5382|5430|5426|5287|5088|4764|4197|4056|4041|4637|4759|4762|4849|5478|1489|1629|3921|5137|5526|5513|5477|5488|5439|5335|5432|5391|5356|5045|5046|5341|4854|4433|4407|4408|5317|5327|5359|4151|5103|5224|4853|4856|4643|6199|5960|5932|5926|5894|5856|5671|5656|5600

새들의 합창 

(Carol of the Birds)


       새들이 당신을 행복하게 만들 수 있을까? 일부 과학자들은 그렇게 생각한다. 왜 그럴까?

자연 서식지에서 보이는 새들과 사람의 행복감 간에는 어떤 관련이 있는 것처럼 보인다고 Science Daily 지는 보도했다, 그것의 사실 여부는 새의 환경기능과 종류에 따라 달라질 수 있으나(말똥가리, 타조는 아마도 설경 속의 홍광조 만큼 높은 등급은 아닌 것 같다), 리딩 대학(University of Reading)의 나탈리 클락(Natalie Clark)은 그러한 관련을 확신하고 있었다 :

우리 대부분은 정다운 울새(robin)가 크리스마스 때에 정원을 방문해주거나, 연못에서 수영하는 오리들을 보는 것과 같은, 우리 주변에서 야생의 조류를 보는 것을 매일 즐기고 있다. 그러나 그들의 존재가 얼마나 소중하고, 그들이 우리의 전반적인 행복에 얼마나 기여하는지에 대해서는 거의 생각하지 못하고 있다.

그러한 생각은 열렬한 조류 관찰자 이상으로, 정원에서 새집이나 모이통을 설치하는 여러 사람들에 의해 강화되었다. 달콤한 새들의 노래, 그들의 눈에 보이는 아름다움, 그들의 놀라운 비행의 힘이 없다면, 세상은 메마른 곳이 될 것이다. 


새들의 합창(Carol of the Birds)”이라는 제목의 여러 크리스마스 캐롤이 있었다. 가장 오래되고 잘 알려진 것은 아마도 전통적인 카타로니아 캐롤(Catalonian carol)로 그것의 가사는 HymnsAndCarolsOfChristmas.com에서 볼 수 있다. 종종 마음에 떠오르는 그 아름다운 멜로디는 유튜브에서 들을 수 있는데, 1992년 바르셀로나 올림픽의 폐막식 공연에서 연주된 것으로, 첼리스트 루이스 클라렛(Luis Claret)과 협연한 Victoria de Los Angeles의 노래이다. 



Illustra Media를 전하는 작은 새의 지저귐은 2013년 봄에 출시될 새들의 경이로움에 대한다큐멘터리에서 듣게될 것이다. 만약 그것이 Illustra Media의 최근 DVD인 나비의 ‘변태(Metamorphosis)’와 같은 것이라면, 당신은 그것을 소장할 가치가 있다는 것을 알게 될 것이다. 



번역 - 문흥규

링크 - http://crev.info/2012/12/carol-of-the-birds/

출처 - CEH, 2012. 12. 24.

구분 - 3

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5560

참고 : 3670|5360|4319|4443|4572|2700|2020|2357|4651|4625|4904|5132|4209|4193|4493|4392|3678|4188|4848|3400|2841

개, 올빼미, 딱정벌레를 모방하라

: 생체모방공학은 우리의 삶을 증진시킬 것이다. 

(Make Like a Dog, Owl, or Beetle 

: How Biomimetics Will Improve Our Lives)


      의학 및 공학 분야에서 매우 획기적인 발전이 가까이 다가오고 있다. 최근 생체모방공학(biomimetics) 분야에서 일어나고 있는 14가지의 매우 고무적인 이야기를 소개한다.


개 바이러스로부터 인간 백신의 획기적 발전 : Medical Xpress 지는 당신이 강아지를 예뻐해야 할 또 다른 이유를 발표했다. ”흔한 개 바이러스(canine virus)가 사람의 치명적 질병들에 대한 새로운 백신 개발을 이끌 수 있다”고 표제는 시작하고 있었다. ”조지아 대학의 연구자들은 개에서 흔히 발견되는 바이러스가 차세대 인간 백신 개발의 혁신적인 토대로 기능할 것임을 발견했다”. 그 바이러스는 인체에서 질병을 일으키지 않기 때문에, 인간의 면역계에 도달되기 어려운 곳에 백신을 전달하는 벡터(운반체, vector)로 사용될 수 있다. ”이러한 시도는 백신의 희석이나, 약화 및 병원균의 사용이 불필요하기 때문에 백신의 완전한 노출을 보장할 뿐만 아니라 훨씬 더 안전하다”는 것이다.  


올빼미처럼 무소음 비행 날개를 만들라 : Scinece Daily 지는 깃털을 펼치고 침묵의 비행을 하는 큰 올빼미(owls)의 아름다운 사진과 함께 멋있는 이야기를 전하고 있었다. 올빼미의 특별한 깃털은 소음을 감소시키고, ”무소음의 스텔스 사냥”을 가능하게 한다고 그 논문은 밝혔다. 그것이 바로 영국 캠브리지 대학의 연구자들이 올빼미의 날개구조를 보다 잘 이해하기위한 연구를 하는 이유이다. 올빼미의 날개 구조는 소음을 줄여서 기존의 항공기 설계에 응용할 수 있다는 것이다. 공항 근처에 살면서 비행기 소음으로 고통당했던 주민들이 기뻐할 소식이다. 놀랍게도, 이것에 관하여 알려진 것이 거의 없다는 것이다. ”어떻게 올빼미가 이 방음의 스텔스를 수행하는지는 누구도 모르고 있었다. 이러한 발견을 하게 된 동기는 올빼미 깃털과 비둘기 같은 시끄러운 새들의 깃털을 생리적으로 비교함으로서 이루어졌다”. 이것은 순수한 연구 동기를 부여하는 생체모방공학의 좋은 사례가 되고 있다. 비행기의 날개는 소용돌이 회오리 바람을 만들기 때문에 시끄럽다.

그러나 올빼미는 그들의 침묵비행 능력에 기여한다고 생각되는 세 가지 이상의 독특한 물리적 특성을 가지고 있다 : 날개의 전연(leading edge)을 따라 나있는 뻣뻣한 깃털 빗(a comb of stiff feathers), 날개 위의 부드러운 솜털 물질, 그리고 날개의 후연(trailing edge, 뒷전)의 유연한 술(flexible fringe) 등이다. 현재, 이것들이 단독으로 소음 감소의 근본 원인이 되는지, 혹은 조합으로 기여하는지는 모르는 상태이다.


유용한 소음 : 소음(noise)이 실제로 기계를 움직이는 에너지가 될 수 있다는 것이다. Science Daily 지는 어떻게 세포의 분자 기계들이 열운동(thermal motion)의 소음을 유용한 일로 이용할 수 있는지에 관심을 가지고 있는 베를린 자유대학(Free University of Berlin) 연구팀을 소개했다. 만약 지적으로 설계되었다면, 무작위적 변동(fluctuations)은 귀찮은 것이 되지 않는다. ”이러한 소음은 에너지의 한 원천이며, 어떤 일을 수행하기 위해 소음을 활용하는 것은, 자연이 어떤 경우에서 가능할 수 있음을 보여주는 하나의 전형적인 사례가 되고 있다”. 어떤 일방향 톱니바퀴 장치(ratcheting device)의 설계로, 소음은 수소 분자로 하여금 수소보다 1천만 조(ten million trillion) 배 더 큰 질량의 지렛대를 움직이도록 만든다.


생분해되는 실크 스캐너 : 질병을 검사하기 위해 당신의 몸속에 이식될 수 있는 생분해성 실크로 만들어진 소형 거울을 상상해 보라. 그것은 인체에 무해하게 용해되어 없어지기 때문에, 더 이상의 관리가 필요 없다. Science Daily 지는 터프(Tufts) 대학의 연구결과를 보도하고 있었다. 그리고 그것이 놀라움의 전부가 아니다 : ”몸속에 이식 가능한 실크 광학 다기능 임무: 용해성 미세 거울은 이미지, 열처리, 약물 운반과 모니터링을 향상시킨다.” 여기에서 중요한 시사점은 ”그것이 환경친화적 일회용 사용이라는 것이며, 재흡수 장치는 종양과 같은 관심 있는 부분을 이미지화 할 수 있어서, 필요한 치료에 응용할 수 있고, 치료과정(진행사항)을 모니터링 할 수 있다”는 것이라고 한 연구자는 설명했다.


딱정벌레처럼 대기 중에서 물을 얻는 방법 : 대기로부터 물병에 물을 채우는 일이 가능할 수 있을까? 1년에 단지 13mm만 비가 내리는 매우 건조한 지역에 살고 있는 나미부 사막의 딱정벌레(beetles)는 이러한 비법을 수행할 수 있다. PhyOrg 지는, ”생체모방기술은 지속 가능한 기술에 대한 영감을 자연으로부터 얻는 것으로 정의되며, 한 젊은 벤처 기업이 나미브 사막의 딱정벌레를 모방하여, 저절로 물이 채워지는 물병 시제품을 만들어 생체모방기술의 대열에 합류했다”고 쓰고 있었다. 이것이 정말일까? 물을 채우는 데에 오랜 시간이 걸리는 것은 아닐까? 아니다. ”그 제품은 딱정벌레처럼, 공기로부터 물을 모아서 물병을 채울 수 있다”고 그들은 말했다. ”그들의 자가 충전 물병은 매시간 마다 3리터를 채울 수 있다고 말한다”. 그것은 사막에서 도보 여행자(hiker)에 필요한 물을 충분히 공급할 수 있을 것이다. 그 회사는 신기술에 대한 검증 절차에 들어갔는데, 오래잖아 시장에 나올 것으로 기대했다. 그것이 전부는 아니다. 그들은 다음과 같은 항목에서 전 세계 시장을 생각하고 있었다 : 가정용 제습기의 개량, 군사작전을 위한 휴대용 물, 식물 생장을 위한 온실의 수분 공급, 제 3세계 국가에서 식수 공급 등이다.


물고기 인도자 : 이것은 물고기에게 득이 되도록 물고기를 모방하는 생체모방공학의 한 새로운 방식이다. Science Daily 지는 소리를 내며 움직이는 제브라 물고기의 꼬리를 모방한 로봇 물고기에 관한 뉴욕 폴리텍 대학의 연구를 보도했다. 그들은 이 ”생체 영감된 로봇이 결국 위험에 빠진 살아있는 동물이나 해양생물을 안내할 수 있을지를 시험 중에 있다”는 것이다.  


눈처럼 빠른 화면 : 당신의 눈이 얼마나 빠르게 밝음과 어두움 사이에서 적응할 수 있는지 생각해본 적이 있는가? 당신의 스마트폰이나 태블릿 화면이 계속 보일 수 있다면 좋지 않겠는가? Science Daily 지는 ”수학은 휴대폰과 태블릿 화면이 밝은 곳에서 그늘진 곳으로 이동될 때 눈의 적응 능력에 도움을 준다”고 말하고 있었다. 이것은 눈(eye)이 어떤 좋은 수학을 알고 있음을 암시하는 것처럼 보인다. 그 새로운 유동(흐름) 기술은 게임에서 보안까지 애플리케이션에 ”엄청난 혜택”을 제공할 수 있을 것이다. 워릭대학(University of Warwick)의 연구원들은 ”단순하게 태양이 구름 뒤에서 움직이는 것처럼, 현실 세계에서 유례없이 빠르게 변화하는 빛의 세기에 대처하는 우리 자신의 눈의 능력에 필적하는 HDR(High Dynamic Range) 비디오를 발전시켜 왔다.”


크리스마스에 우아한 먹장어 가운을 그녀에게 선물하라 : 구역질난다고 말하지 말라 : ”나일론, 케블라, 기타 합성직물은 옆으로 비켜라. 만약 새로운 과학적 연구가 완성되면, 미래에 사람들은 먹장어(hagfish)로 불리는 생물체에서 유래된 역겨운, 초강력 점액(super-strong slime)으로 만들어진 섬유제품의 스포츠 셔츠, 블라우스, 다른 의류 등을 입게 될 것이다”. 믿거나 말거나 이다. Science Daily 지는 ”미래의 천연직물의 모델로서 먹장어의 점액(Hagfish Slime)”을 소개하고 있었다. 분명 먹장어는 수초 안에 다량의 점액을 만들 수 있는데, 그것은 미래의 소재로써 거미줄과 경쟁하고 있다. ”그 점액은 수 만의 매우 강한 미세한 실들로 구성되어 있는데, 각각은 사람의 머리카락보다 100배나 더 얇다”고 그 논문은 밝혔다. 여자 친구는 그것이 어디에서 왔는지 알 필요가 없을 것이다.


제2의 피부 같은 직물 : 보호를 위해 피부보다 더 섬세한 것이 있을 수 있을까? 그것은 숨을 쉬고, 냉각되고, 습기를 흡수하거나 방출하여 조절한다. 아담과 이브 같은 사람을 위해 만들지 않았지만, 애머스트 대학과 다른 연구소의 연구자들은 의류계에 혜택을 줄 수 있는 ”제2의 피부(second skin)” 직물을 개발하고 있었다. PhysOrg 지는 그것이 미래의 군복에 크게 기여할 것이라고 말했다. 그것은 화학적 생물학적 인자들을 격퇴하는 나노튜브에 기초한 직물로써 안락함과 보호기능 모두를 제공할 수 있다는 것이다. 국방 예산으로 지원해야할 분야가 생겼다.

연구자들은 그 직물이 외부제어 시스템의 필요 없이 환경위협 하에 반응하여 고도 통기성의 상태에서 보호기능 상태로 가역적으로 전환할 수 있다고 말했다. 보호기능 상태에서, 그 균일한 소재는 좋은 통기성을 유지하면서 화학적 위협을 차단할 것이다. ”그러한 균질성은 환경에 반응하는 똑똑한 제2의 피부가 될 것 같다”고 프란체스코(Francesco Fornasiero)는 말했다.

말미잘을 이용한 곤충기피제 : 말미잘(sea anemones)이 곤충기피제(insect repellants) 개발에 영감을 줄 것이라고 어느 누가 생각했겠는가? 말미잘은 강력한 독소(toxin)를 만들어낸다고 벨기에의 과학자들의 조사결과를 Science Daily 지는 보도하고 있었다. 독소는 친구인가 혹은 적인가? 이러한 독소를 더 많이 이해하면 할수록, 그것은 적이 아닌 친구가 될 수 있다고, 연구의 공동 저자는 말했다. 그 논문은 가능한 유익함을 이렇게 설명했다. ”이러한 독소는 통증과 염증을 중재하는 이온 채널을 무력화시키기 때문에, 고통, 심장장애, 간질과 발작장애, 그리고 다발성 경화증과 같은 면역질환에 사용할 수 있는 약물 개발에 박차를 가할 수 있다”는 것이다.


거미집을 이용한 곤충기피제 : 곤충기피제로 재료 물질만이 이야기되고 있지만, 거미집(spider web)을 보여주는 것만으로도 곤충을 겁나게 하여 쫒아내기에 충분할 수 있다는 것이다. Live Science 지는 오하이오 마이애미 대학의 연구결과를 보도했는데, 연구자들은 거미줄이 그 지역에 자연적으로 생기지 않음에도, 거미줄이 곤충에 의해 탐지되었을 때, 현장에서 식물 피해가 상당히 감소됨을 발견했다. 자연 물질로도 곤충을 쫒아낼 수 있다면, 왜 사람들은 인공적으로 살충제를 합성하여 뿌려대는 것일까?


DNA 조립 이야기 : 크기(scale)를 늘려보자. 그것은 장난감 블록, 루빅 큐브, 또는 장난감 우주선처럼 보이지만, DNA로 만들어진 것이다. Science 지는 하버드대학 연구팀이 마음대로 여러 가지 형태로 정렬할 수 있는 DNA 단편 조각으로 만들어진 레고와 같은 구조물 그림을 보여주었다. 그 이유는 무엇일까? 아이들에게는 미안하지만, ”그 방법은 생물물리학, 의학, 나노전자공학에 응용 가능한, 초정밀 손님분자(guest molecules) 배치를 위한 접속가능 주형으로 기능할 수 있는 복잡한 자가 조립되는 (3D) 나노구조로 가는 새로운 길을 열었다”는 것이다.

벌침 의학 : ”꿀벌(honeybees)은 계속 우리를 놀라게 한다”고 PhysOrg 지의 논문은 시작하고 있었다. 이제, ”꿀벌의 침(봉침)은 천연마취제를 포함하고 있다”. 자연이 이미 생산하고 있는 것을 왜 다시 발명하려고 할까? 왜냐하면 벌침의 마취는 인간과 동물에 무독하기 때문이다. ”이 천연물질은 의학과 수의학에 수많은 적용 가능성이 있는 것처럼 보인다”.


딱정벌레가 주는 또 하나의 영감 : Sciene Daily 지는 테네시 대학의 연구자들이 물매암이(whirligig beetle) 딱정벌레를 모방하기를 원한다고 보도했다. 왜일까? ”그 종의 추진력 효율성은 동물계에 있는 측정된 추진력 발생장치 중에서 가장 효율적인 것 중 하나라고 문헌에서 주장되어 왔다”고 연구자는 말했다. 그 딱정벌레는 ”수륙양용 자동차와 로봇의 개발을 위한 에너지 효율성 추진 메커니즘의 개발에 영감”을 준다는 것이다. 그 딱정벌레의 비밀은 고속카메라가 세 쌍의 다리 각각이 서로 다른 기능을 한다는 것을 발견할 때까지 미스터리로 내려왔었다. 연구자인 장민정(Mingjung Zhang)은 ”나는 자연이 어떻게 이 작은 생물체에 이러한 일을 수행했는지 항상 놀라고 있다”고 말했다.

장의 연구팀은 공학 분야의 영감을 얻기 위해 자연을 살펴보고 있다. 물매암이 딱정벌레의 움직임을 연구함으로써, 그 팀은 자연의 원리를 수영하고 다이빙하는 생물 영감된 로봇에 응용하고 있는 중이다. 그는 2011년도에 수상한 '젊은 연구자 프로그램'을 통해 해군연구소를 위해 로봇을 디자인하고 있다. 그 상으로 그는 매년 170,000$을 지원받고 있다.   

학생들은 보고 있는가? 로봇은 멋이 있을 뿐만 아니라, 생체모방공학을 통해 돈이 되고 있다.  



생체모방공학이 과학 분야에서 가장 뜨거운 관심 분야로 대두되고 있음은 분명하다. 진화가 이러한 발전에 기여한 것이 어떤 것이라도 있는가? 전혀 없다. 그 이야기의 대부분은 진화라는 단어조차 사용하지 않았다. 언급을 했을 때라도, 특히 다윈주의와 같은 진화론은 이 이야기에서 전혀 중요하지 않은 것이었다. 여기에 DNA 레고에 관한 이야기에서 사용된 진화 단어의 예가 있다 : ”DNA 나노기술은 1980년대 씨이만(Seeman)의 주기적 DNA 격자와 생물전자 장치를 만들기위한 부동의 DNA 연결을 이용하는 선구자적 아이디어에서 진화되었다.” 두말할 필요도 없이 그것은 진화론이 아니다. 그것은 지적설계(intelligent design)인 것이다.


우리가 이러한 소식을 즐겨 보도하는 것처럼, 독자들이 좋은 과학의 이러한 진실된 사례들을 즐기시기를 희망한다. 생체모방공학은 진화론의 어두운 시대로부터 과학을 벗어나게 하며, 모든 사람에게 혜택이 돌아갈 수 있는 영감되고 흥미롭고 유용한 연구의 황금시대를 열고 있는 것이다. 과거에 그러했던 것처럼, 과학의 위대한 각성에 동기를 부여하고 격려하기 위해서 이러한 이야기들을 사용하라. 자연의 이해는 세상 사람들에게 유익을 주기 위한 것이다. 



번역 - 문흥규

링크 - http://crev.info/2012/11/how-biomimetics-will-improve-our-lives/

출처 - CEH, 2012. 11. 30.

구분 - 4

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5551

참고 : 5504|5438|5351|5352|5382|5430|5426|5287|5088|4764|4197|4056|4041|4637|5478|1489|1629|3921|5137|5526|5513|5477|5488|5439|5335|5432|5391|5356|5045|5046|5341|4854|4433|4407|4408|5317|5327|5359|4151|5103|5224|4759|4762|4853|4856|4849|4643|5567|6199|5960|5932|5926|5894|5856|5671|5656|5600|5596

Brian Thomas
2012-11-26

어떻게 몇몇 곤충들은 독이 있는 식물을 먹을 수 있을까? 

(How Some Insects Can Eat Poisonous Plants)


      길가에 흔히 있는 금관화(milkweed) 식물의 잎은 사람과 대부분의 다른 생물에게 독성이 있다. 많은 다른 식물과 마찬가지로, 그 식물의 잎 조직은 자연 방어물질로서 카르데놀라이드(cardenolide)라는 독성물질을 가지고 있다.


그러나 많은 곤충들은 독이 있는 식물을 먹어도 죽지 않는다. 제왕나비(monarch butterfly)의 유충 또한 금관화 잎을 먹는다. 무엇이 그것을 가능하도록 했을까? 그리고 어떻게 그 곤충들은 그러한 특성을 처음에 얻게 되었을까?

몇 가지 답을 찾기 위해, 과학자들은 카르데놀라이드를 만드는 식물에 살고 있는 18종의 서로 다른 종류의 곤충들에 대한 유전학적 생화학적 연구를 심도 깊게 실시했다. PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) 지에 발표된 그들의 결과는 놀라운 것이었다.


저자들은 동물(곤충을 포함하여) 세포들이 늘 사용하는 한 단백질 펌프 위의 특별한 결합 주머니(binding pocket) 안으로 카르데놀라이드가 삽입됨으로써 손상이 일어난다고 쓰고 있었다. 일단 결합을 하면, 그 작은 화학물질은 펌프를 무력화시키고, 기능을 못하는 펌프는 세포를 손상시키기에 충분했던 것이다. 그러나 독성식물을 먹을 수 있는 생물들은 특정 돌연변이가 일어나 결합 주머니의 모양이 변경되었고, 그 결과 카르데놀라이드가 배출된다는 사실을 연구자들은 발견했다.


과학자들은 정밀한 실험을 통하여 18종의 곤충들 모두는 세포 펌프를 암호화하는 유전자의 111과 122번 위치가 변경되어 대치된 어떤 아미노산들을 가지고 있음을 발견했다. 변경은 이 유전자의 극히 적은 부위에서만 일어난 변경이었다. 대대적인 변경은 생물체의 중요한 효율성을 감소시키거나 중단시킬 것이지만, 그러한 매우 작은 변화에는 생물체가 견딜 수 있었던 것이다.


그러면 서로 다른 곤충들이 어떻게 모두 이 유전자의 정확한 위치에 일어난 DNA 염기 변화를 가지고 있는 것일까 ?

PNAS 지에서 연구 저자들은 그것을 '수렴진화(convergent evolution)'의 탓으로 돌리고 있었는데, 그 말은 동일한 유전적 치환이 3억년의 과정에 걸쳐 곤충 집단에서 우연히 '적어도 네 번'은 독립적으로 발생했다는 것이다[1]. 그러나 어떻게 그러한 일이 우연히 여러 번 일어날 수 있었는지에 대한, 그 어떠한 설명이나 이론도 그들은 제시하지 않았다.


수렴진화를 받아들인다 하더라도, 연구자들이 그것을 실제 발견할 수 없다면, 그것은 과학적으로 의미가 없는 것이다. 그리고 이들 과학자들이 주장하는 것처럼 수렴진화의 탓으로 돌리는 것은 정당한 이유 없이 문제를 회피하는 것이다. 바꾸어 말하면, 연구의 저자들은 어떻게 이 놀라운 특별한 DNA 차이가 발생했는가에 대한 모든 비진화론적 설명을 무시하고 있는 것이다.


아마도 DNA의 차이는 직접 창조된 차이이거나, 또는 창조 이후 어떤 시점에서 일어난 잘 설계된 세포시스템일 수 있다. 첫 번째 가능성은 과학적 실험으로 불가능한 것이다. 그것은 과거를 직접 조사할 수 없기 때문이다. 두 번째 가능성에 대해서 어떠한 과학적 실험도 입증하지 못했다. 그러나 수렴진화에 의해 발생했다는 것 또한 실험적으로 보여주지 못했다.


연구자들은 자신들의 명성을 위해 엄격한 연구를 수행했다. 그러나 어떠한 과학적 이유도 없이, 적어도 동일하게 타당할 수 있는 하나의 기원 가능성을 배제하고 있었던 것이다.



Reference

1. Dobler, S. et al. 2012. Community-wide convergent evolution in insect adaptation to toxic cardenolides by substitutions in the Na,K-ATPase. Proceedings of the National Academy of Sciences. 109 (32): 13040-1304.



번역 - 문흥규

링크 - http://www.icr.org/article/7089/

출처 - ICR News, 2012. 10. 29.

구분 - 3

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5520

참고 : 5443|4066|4153|2365|2998|5372|5357|5253|5135|5000|4642|4545|4991|4917|4581|4569|4061

물총고기는 물리학을 이용해 곤충을 사냥한다. 

(Archer Fish Amplifies Muscle with Physics)


      물을 쏘아 곤충을 잡는 물총고기(archer fish)의 강력한 분사 비밀이 마침내 발견되었다. 그것은 강력한 근육 때문이 아니었다.

물 밖 나뭇잎이나 가지에 있는 곤충에 물을 발사하는 물총고기는 물리학을 사용하고 있다고, PLoS ONE 지에 실린 한 논문은 보고하고 있었다. 물리학을 이용해 물 밖으로 발사된 물의 운동량을 증폭시킴으로써, 그 물고기는 자신의 근육이 내뿜을 수 있는 것보다 6배나 더 강한 타격을 가할 수 있었다. Nature News(2012. 10. 25) 지는 물총고기의 비디오를 게재해 놓고, 작동되는 원리를 설명하고 있었다 :  

연구자들은 물고기의 입을 떠난 물의 첫 번째 부분은 2m/sec로 날아감을 발견했다. 그러나 물고기가 물을 계속 발사하면서, 물줄기의 후미 부분이 앞부분보다 속도가 빠르도록 조절한다. 따라서 목표지점에서 후미 부분의 물은 먼저 분사된 물의 앞부분에 합쳐져, 더 많은 물과 강한 운동량을 제공하게 된다. 그 결과 발사된 앞부분의 물은 증가된 타격을 가할 수 있게 되는 것이라고 논문의 저자는 설명했다.

바일라티(Vailati)와 연구팀은 이것이 잉크젯 프린터에서 사용하는 메커니즘과 비슷하다는 것을 발견했다. 생물모방공학(biomimetics) 분야에서, 프린터기 공학자들은 물총고기가 어떻게 그러한 일을 수행하고 있는지를 연구함으로써, 그들의 설계를 개량할 수도 있을 것이다.

Nature News 지는 논문 저자들의 진화론적 주장을 인용하고 있었다 :

”물총고기의 전략은 진화론적으로 영리했다. 물총고기는 기계적 에너지를 저장하는 고도의 전문적 내부기관을 갖추는 데 필요한 진화적 비용을 들이지 않고도 곤충 사냥을 가능하도록 진화했다.” 저자들은 쓰고 있었다.

또한 PhysOrg 지와 BBC News를 참조하라. Source: Vailati A, Zinnato L, Cerbino R (2012) How Archer Fish Achieve a Powerful Impact: Hydrodynamic Instability of a Pulsed Jet in Toxotes jaculatrix. PLoS ONE 7(10): e47867. doi:10.1371/journal.pone.0047867.



진화는 현명하지 않다. 진화는 발전 비용을 계산하지 못한다. 진화는 기계적 에너지를 저장하는 고도의 전문적 내부기관을 설계할 수 없다. 진화의 주 메커니즘은 생각도 없고, 뇌도 없고, 목적도 없고, 방향성도 없는, 무작위적인 돌연변이 아닌가? 다시 한번, 우리는 진화론이 1800년대의 흔적기관과 같은 종류의 이야기를 지적설계에 대해서 하고 있음을 보게 된다.


물총고기는 무디 과학연구소의 초기 영상물에서 지적설계의 한 사례로 제시됐던 생물이다. 그들은 근육을 사용하는 능력보다 훨씬 큰 능력들을 가지고 있다. 물총고기는 수면 아래에서 굴절 없이 대기 중 목표물을 정확하게 보고, 높이를 계산하고, 곤충을 떨어뜨리는데 필요한 에너지를 알고 있다. 이 모든 것들이 작동되어야만 이 물고기는 식사를 할 수 있다. 우연히 이러한 능력들을 발생시킨 돌연변이들이 모두 일어날 때까지, 얼마나 많은 물총고기들이 죽었을까? 현실을 직시하라. 이것은 지적설계를 가리킨다.

 


*참조 : 물총고기의 물 밖 곤충사냥 비밀 250년 만에 밝혀져 (2012. 10. 29. 한겨레)
http://ecotopia.hani.co.kr/61509

물총고기 사냥 능력은 물리학 덕분 (2012. 10. 25. 동아일보)
http://news.donga.com/Inter/New/3/02/20121025/50392372/1

 

*Archer Fish (구글이미지)



번역 - 미디어위원회

링크 - http://crev.info/2012/10/archer-fish-amplifies-muscle-with-physics/

출처 - CEH, 2012. 10. 25.

구분 - 3

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5513

참고 : 5439|4792|4565|4778|4528|3631|3803|3811|3817|4124|4306|2857|2916|2185|2171|774|1445|3902|4141|3732|3226|4755|5026|5498|3005|5087|4359|3999|4705|4802|4625|5359|4028|5022|5258

Brian Thomas
2012-10-11

과학자들은 개미의 인터넷을 발견하였다. 

(Scientists Discover the 'Anternet')


     개미는 전 세계에 분포하며 살아가는 것으로 보인다. 개미들이 군집을 이루며 성공적으로 살아가는 데에는 많은 일하는 개미들의 타고난 능력에 의존한다. 수확개미(harvester ants)의 능력 중 하나는 먹이를 찾는 빈도수를 제어하는 알고리즘(algorithm)에 의존하고 있다는 것이다. 그것은 인터넷 데이터 관리 알고리즘과 유사하게 작동되고 있었다.

수확개미들은 씨앗들을 찾아 나서고, 각 개미들은 한 번에 하나의 씨앗을 운반하여 집으로 돌아온다. 만약 너무 많은 개미들이 씨앗을 운반해온다면, 개미의 자원은 낭비될 것이고, 개미집은 과도한 먹이로 비좁아질 것이며, 먹이의 과잉저장 문제가 발생할 것이다. 그것은 개미들에게 재난이 될 수 있다. 반대로 충분한 먹이 확보에 실패한다면, 개미들은 굶게 될 것이다. 그렇다면 어떻게 개미들은 이 중요한 문제를 정확하게 조절할 수 있는 것일까? 연구자들은 수확개미가 중앙행정기관 없이 이 일을 수행하는 방법에 대해 궁금해 했다.


답은 각각의 개미들이 이 상황을 이해하고 먹이를 운반한다는 것이다. 생물학자들은 수확개미들을 실험했는데, 많은 수의 개미들이 먹이를 찾아 집을 떠났을 때, 개미는 그것을 알고 먹이를 가지고 천천히 집으로 돌아간다는 것을 발견했다. 또한, 많은 수의 개미들이 먹이를 가져와 저장고가 빠르게 채워지면, 적은 수의 개미들이 먹이를 찾아 떠난다는 것을 알게 되었다.


이제 스탠포드 대학의 생물학자와 공학자들이 협력하여, 일반적으로 웹 트래픽(web traffic)과 데이터 스트림(data streams) 조절에 흔히 사용되는 알고리즘과 수확개미가 수확 트래픽을 조절하기 위해 사용하는 알고리즘이 일치하는지를 조사해보았다. 그리고 그 결과를 온라인 저널 PLoS Computational Biology 지에 발표했다.[1]


그들은 개미 뇌에 있는 알고리즘은 네 개의 변수를 사용하는 것으로 판단했다. 하나는 먹이를 찾아나가는 개미의 비율이고, 다른 하나는 되돌아올 개미와 함께 증가될 먹이의 량, 또 다른 하나는 그 비율로 이한 먹이 탐색 개미 수의 감소량을 기술하고 있었다. 연구의 저자들은 이들 매개변수들을 사용하여 두 공식을 만들었다 : 

개미들이 이토록 똑똑할 줄 누가 알았겠는가? 


물론, 수확개미들은 더 많은 것을 알고 있다. 예를 들어, 그들은 먹이를 찾아 나설 때 어떤 온도 범위가 건강에 해롭지 않은지 알고 있다. 개미들은 그들이 살아가는 미국 서부 사막의 매운 뜨거운 시기에 대해서 잘 알고 있다. 태양이 내리 쬐는 날은 수확개미들은 보통 오전 11시 이전에 일을 끝낸다. 그리고 온도가 118-125°F까지 떨어져야 다시 시작한다.[2] 이것은 개미 내부에 온도계가 있으며, 그 온도계는 행동결정 센터와 연결되어 있음을 의미한다.


분명히 개미는 학교에 다니지 않았고, 수학을 배우지 못했다. 따라서 개미들은 그들의 지혜를 외부 근원으로부터 주입받았음에 틀림없는 것이다.[3]



References

1. Prabhakar, B., K. N. Dektar, and D. M. Gordon. The Regulation of Ant Colony Foraging Activity without Spatial Information. PLoS Computational Biology. 8 (8): e1002670.
2. Moody, J.V. and D.E. Foster. 1979. Notes on the Bionomics and Nest Structure of Pogonomyrmex maricopa(Hymenoptera: Formicidae). In Genoways, H.H. and R.J. Baker, eds. 1979. National Park Service Proceedings and Transactions Series. Biological Investigations in the Guadalupe Mountains National Park, Texas. 4: 115-121.
3. Thomas, B. Ant Algorithms Argue against Evolutionary Origins. ICR News. Posted on icr.org, February 17, 2009, accessed September 5, 2012.

 

*참조 : 英서 개미 1천마리에 전자태그 부착
http://www.yonhapnews.co.kr/economy/2012/09/03/0303000000AKR20120903098600009.HTML?template=5566
(2012. 9. 3. 연합뉴스)

빵조각 이용해 물고기 낚시하는 왜가리 포착 (동영상)
http://media.daum.net/foreign/others/newsview?newsid=20120827173109381
(2012. 8. 27. 서울신문)

'똑똑하네”…도구 사용하는 문어 발견
http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20091216601002
(2009. 12. 16. 연합뉴스)

영리한 물고기! 조개를 바위에 던져 깨먹는다 : 모래에서 대합조개 파낸 뒤 이를 깰만한 적절한 장소 찾아 돌아다녀
http://www.munhwa.com/news/view.html?no=20111002MW103217374638
(2011. 10. 2. 문화일보)

사막 개미의 길찾기 비결…알고보니 ‘생체 나침반’
http://nownews.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20180501601005&wlog_tag3=naver



번역 - 미디어위원회

링크 - http://www.icr.org/article/7052/

출처 - ICR News, 2012. 9. 14.

구분 - 3

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5488

참고 : 3005|5087|3870|3942|4678|2042|4482|2854|698|4272|4359|3999|4705|4802|4625|5439|5359|4028|5022|5258



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