사람은 누구나 팔이 2개, 다리가 2개다. 식물은 다르다. 햇볕을 받느냐, 그늘에서 자라느냐, 물속에서 크느냐 키워도 잎의 개수, 줄기 길이, 가지의 수가 모두 다르다. 이는 환경에 따라 식물에 작용하는 발달 신호가 전부 달라서다.
황일두 포스텍 생명과학과 교수가 주도하는 발달신호 네트워크 실험실은 식물 발달을 조절하는 신호 전달체계를 파헤치고 있다. 식물이 호르몬, 단백질, 양분, 스트레스, 주변 환경 등 천차만별인 발달 신호를 어떻게 받아들여 자라는지를 연구해 식물 성장을 조절하는 방법을 연구하고 있다.
실험실에는 어디서나 흔히 볼 수 있는 잡초인 ‘애기장대’를 비롯해 토마토, 감자, 담배 등 여러 작물이 생육실에서 자라나고 있다. 애기장대는 게놈이 135 염기쌍에 불과해 식물 중에서도 아주 작고 종자를 얻는 데 6주밖에 걸리지 않으며 종자 수도 1500개나 나오는 등 장점이 많다. 연구팀은 지노믹스(유전체학), 프로테오믹스(단백질체학) 등 분자생물학 관련 실험장비를 모두 갖추고 다양한 접근방식으로 식물 연구를 진행중이다. 올해 노벨생리의학상의 영예가 돌아간 크리스퍼 유전자 가위도 주로 활용하는 기술 중 하나다.
식물을 연구해 새롭게 찾아낸 발달 신호는 농업이나 신약개발 등 다양한 분야에 적용할 수 있다. 황 교수팀은 2018년 식물의 신진대사를 촉진해 열매를 더 많이 맺게 하고 씨앗의 크기를 키우는 방법을 세계 최초로 개발해 국제학술지 ‘네이처 플랜트’에 표지논문으로 발표했다. 식물의 에너지 이동 경로인 ‘체관’ 발달에 관여하는 단백질을 발견하고 이를 적용해 식물의 씨앗 크기와 무게를 최대 40%까지 늘리는 데 성공한 것이다.
국내에 식물을 전문으로 연구하는 대학 연구실은 10곳 남짓이다. 바이오 분야에서는 덜 주목받는 편인 식물 연구를 하는 이유에 대해 연구팀은 ‘빌 게이츠가 죽는다면 암에 걸려서일까, 아니면 굶어서일까’라는 질문을 던진다. 자본의 관심이 많아 연구비가 풍부한 암 연구와 달리 모두를 먹여 살리는 식물을 연구하는 자부심이 있다는 것이다. 연구실은 인간 질병처럼 누구나 하고 싶은 연구가 아닌 지구와 인류의 미래를 연구하는 길을 식물 연구에서 찾고 있다.
※대학 연구실은 인류의 미래에 어떤 일들이 펼쳐질지 엿볼 수 있는 창문입니다. 인류 지식의 지평을 넓히는 연구부터 실제 인간의 삶을 편하게 하는 기술 개발까지 다양한 모험과 도전이 펼쳐지고 있습니다. 오늘도 연구실마다 교수와 연구원, 학생들이 머리를 맞대고 열정을 펼치고 있습니다. 연구자 한 명 한 명은 모두 하나하나의 학문입니다. 동아사이언스는 210개에 이르는 연구실을 보유한 포스텍과 함께 누구나 쉽게 연구를 이해할 수 있도록 2분 분량의 연구실 다큐멘터리, 랩큐멘터리를 매주 화요일과 목요일 소개합니다.
영화를 보다가 멋지게 웃는 배우의 모습을 캡처하면 간혹 우스꽝스러운 표정이 포착된다. 이처럼 어떤 현상을 아주 짧은 시간으로 나눠 살펴보면 평소에 볼 수 없던 현상을 관찰할 수 있다. 송창용 포스텍 물리학과 교수가 이끄는 ‘초고속 회절 및 이미징 연구실’에서는 포스텍 내 포항가속기연구소에 설치된 ‘4세대 가속기’를 이용해 금 나노 입자가 빠르게 녹거나 물질의 상이 변하는 과정에서 아주 짧은 시간 동안 어떤 현상이 일어나는지를 연구하고 있다. 4세대 가속기는 흉부 x선 촬영 때 쓰이는 빛보다 약 10억 배 밝...
[랩큐멘터리] 개인 맞춤형 의학의 시대를 실현하는 첨단기술
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어떤 암 환자는 새로 나온 신약이 잘 듣기도 하지만 다른 암 환자는 전혀 효험을 보지 못한다. 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19) 같은 바이러스 질환도 어떤 사람은 무증상으로 지나가나 어떤 사람은 격렬한 면역반응을 겪다 사망하기도 한다. 김상욱 포스텍 생명과학과 교수가 이끄는 생물정보학실험실은 의료정보 빅데이터 속에서 환자 맞춤형 치료를 제공할 정보를 찾아내는 인공지능(AI)을 개발하고 있다. 어떤 암 치료제는 특정 환자에게만 잘 듣는다면, 약이 잘 듣는 환자의 특성을 찾아내 약의 치료 효과를 극대화할 ...
[과학게시판] KAIST, AI 중소벤처제조플랫폼(KAMP) 분석서비스 운영 外
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■KAIST는 14일부터 인공지능(AI) 중소벤처제조 플랫폼(KAMP) 분석서비스를 운영한다고 8일 밝혔다. KAMP는 중소 제조기업이 갖추기 어려운 데이터 저장․분석 인프라와 AI 전문가, 실증 서비스 등을 한 데 모은 것으로 데이터 전처리 및 분석 도구·제조데이터 체험 콘텐츠·제조 AI 데이터셋 및 활용 가이드라인 12종과 활용사례 검색시스템, 제조데이터, 인프라 통합 관리 등의 서비스가 제공된다. KAIST가 운영기관을 맡았다. ■KAIST는 9~10일 경기 고양시 빛마루방송지원센터에서 ‘제2회 글로벌혁신성장포럼(GI...
[랩큐멘터리] '세상의 모든 것'을 검출해 내는 탐정사무소
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과학에서뿐 아니라 전쟁, 스포츠 등 어느 분야에서건 상대하는 이의 정체가 명확하지 않은 상황에서는 전략을 세우고 접근할 수 없다. 다양한 대비책을 미리 마련해 훑어 나가면서 확인하는 방향으로 대응하게 된다. 장영태 포스텍 화학공학과 교수의 화학 식별체학 연구실도 같은 방법을 쓴다. 1만 개의 형광 분자로 구성된 ‘라이브러리’를 구축해 목표하는 물질이 어떤 물질이건 말 그대로 환하게 밝혀내는 것이다. 물질을 찾아내는 ‘식별자’로써 눈에 바로 보이고 반응 감도도 가장 좋은 형광 분자를 활용해 세상의 모든...
