여기는 사과초등학교 동아리 시간. 아직 어린 후배 사과와 선배 사과가 담소를 나누고 있어요. 보아하니 사과의 생김새가 이야기 주제인가 봐요. 사과의 외모에 비결이라도 있는 걸까요?
무슨 이야기 하고 있었어?
안녕! 방금까지 사과의 생김새에 대해 이야기하고 있었어. 10월 4일 미국 하버드대학교 존폴슨 공학 및 응용과학대학의 락쉬미나라야난 마하데반 교수팀이 사과의 모양을 연구하고 그 이유를 발표했어. 마하데반 교수는 이전에 사과의 모양과 성장을 설명하는 간단한 이론을 제시했는데, 실제 사과를 성장 단계마다 관찰하고 컴퓨터 계산으로 살펴보며 이번 연구를 진행한 거야. 연구팀은 특히 사과 열매와 줄기를 연결하는 부분인 ‘첨두’가 왜 보조개 모양인지를 특이점 이론과 연결했지.
첨두의 생김새와 특이점 이론을 연결했다고?
블랙홀이 만드는 시공간의 휘어짐을 그린 상상도를 본 적 있어? 이 그림을 그리는 데 사용한 이론이 특이점 이론이야. 블랙홀의 특이점은 블랙홀 한가운데에 있고 부피가 0이며 밀도가 무한하다는 특징이 있어. 그래서 블랙홀이 만드는 시공간의 휘어짐을 그린 그림은 무한히 아래로 움푹 파인 형태를 지니지. 연구팀은 첨두의 생김새가 이 모습과 비슷하다고 생각해 특이점 이론에 착안한 거지.
너의 생김새에 대한 이유를 어떻게 알아낸 거야?
연구팀은 사과 모양을 수학식으로 만들고, 이를 시뮬레이션으로 확인했어. 그 결과 사과의 과육 부분이 씨앗이 있는 부분보다 성장 속도가 빨라서 사과에 첨두가 생긴다는 걸 확인했지. 그 뒤 연구팀은 이 결과를 확인하기 위해 시간에 따라 크기가 달라지는 겔로 사과 모형을 만들었어. 사과의 덩어리와 줄기 부분의 모형은 서로 성분이 달랐지. 연구팀이 살펴본 결과 사과의 덩어리 부분이 줄기가 이어진 부분보다 성장 속도가 빠르면, 첨두의 모양을 보조개 형태로 만든다고 결론을 내렸지.
다른 과일의 첨두도 마찬가지인 거야?
이번 연구에 참여한 아디트 차크라바르티 연구원은 “겔을 이용한 모방 실험의 구조와 구성을 다양하게 만들면 복숭아와 살구, 체리 같은 과일에서 볼 수 있는 많은 첨두 모양이 어떻게 형성되는지를 알 수 있다”고 말했어. 마하데반 교수는 “모양의 기원은 생물학에서 가장 중요한 질문”이라며, “생물학적 모양에 대한 원리를 이해하고 폭넓은 이론을 개발할 필요가 있다”고 말했단다.
