치~즈! 나는 알프레드 노벨! 인류를 돕는 위대한 발견을 응원하는 과학자야. 2026년 노벨상 수상자들의 기념사진에 슬쩍 끼어 봤어. 내 명예와 재산을 걸고 만든 상을 누가 받았는지 궁금해서 가만있을 수 있어야지! 올해 수상자들은 “왜 그럴까?” 하는 질문 하나로 연구를 시작해 노벨상까지 받았대. 궁금증이 어떻게 위대한 발견으로 자랐는지 나와 함께 알아보자!
노벨상은?
뇌 속 신경세포에 빛 스위치를 달았다고? 2026년 생리의학상 수상자들은 빛으로 신경세포의 활동을 조절하는 기술을 발전시켰어. 나, 노벨도 깜짝 놀랐지! 빛으로 뇌 속 세포를 어떻게 움직이는 걸까?
페터 헤게만
클라미도모나스에서 빛을 받으면 전류를 만드는 단백질, 채널로돕신을 찾아 나섰어요.
게오르크 나겔
채널로돕신의 유전자를 개구리 난자에 넣고 빛을 비춰 전류가 흐르는 것을 확인했어요.
칼 다이서로스
쥐의 신경세포에 채널로돕신 유전자를 넣고 신경세포가 전기신호를 만들게 했어요. 살아 있는 쥐의 뇌에 빛을 비춰 수염을 움직이게도 했어요.
“빛으로 세포의 활동을 조절할 수 있을까?”
2026년 노벨 생리의학상을 공동 수상한 세 과학자의 연구를 꿰뚫는 질문이에요. 연구한 시기도, 대상도 달랐지만 빛으로 신경세포의 활동을 조절할 수 있다는 ‘광유전학’ 탄생으로 이어졌어요.
신경세포는 빛에 직접 반응하지 않아요. 빛으로 조절하려면 빛을 전기 신호로 바꾸는 단백질을 만들어야 해요. 단서는 뜻밖에도 빛을 향해 헤엄치는 작은 단세포 조류 ‘클라미도모나스’! 페터 헤게만 독일 베를린 훔볼트대 교수와 게오르크 나겔 독일 뷔르츠부르크대 교수는 클라미도모나스에서 빛을 받으면 전기를 띤 입자인 이온을 통과시키는 단백질 ‘채널로돕신’을 발견했어요.
칼 다이서로스 미국 스탠퍼드대 교수는 채널로돕신을 만드는 유전자를 쥐의 신경세포에 넣고, 빛으로 신경세포 활동을 조절하는 데 성공했어요.
김성연 서울대 화학부 교수는 “광유전학은 원하는 신경세포에 빛으로 작동하는 스위치를 달아준 셈”이라며 “신경세포의 활동을 바꿨을 때 어떤 일이 생기는지 직접 시험할 수 있다”고 설명했어요. 뇌 신경세포는 복잡하게 얽혀 있어요. 광유전학은 엉킨 전선의 플러그를 하나씩 꽂아 어느 기기에 연결된 전선인지 알아보는 것과 같아요.
어디에 쓰일까?
빛으로 신경세포를 끄고 켜는 과정
인터뷰
김성연
서울대 화학부 교수
칼 다이서로스 교수의 제자에게 들어봤어요!
논문을 삼국지처럼 고쳐 주셨다고?!
2009년 빛으로 신경세포를 조절해 뇌의 비밀을 밝힌다는 가능성에 푹 빠져 다이서로스 교수님의 연구실을 찾았어요. 연구실에서는 신경과학, 의학, 공학 등 여러 분야의 연구자가 함께 뇌의 비밀을 연구했어요. 덕분에 한 분야에 선을 긋지 않고 여러 분야를 활용하는 법을 배웠어요. 저도 광유전학으로 신경세포가 체온을 조절하는 원리 등 다양한 연구를 진행해요.
교수님은 신경과학자이자 정신과 의사지만 원래 작가를 꿈꾸셨대요. 글솜씨도 뛰어나셨어요. 짧은 논문 요약문을 써 가면 삼국지처럼 웅장한 글로 바꿔 주셨답니다. 문장만 다듬지 않고 연구 결과를 더 큰 과학적 질문과 연결해 주셨어요.
노벨상 소식을 듣고 교수님께 축하와 감사 인사를 전했어요. 연구실에서 보낸 시간이 과학자 인생에서 가장 즐거웠다고요. 저에게도 축하 전화가 빗발쳤답니다! 기쁘고 감격스러웠어요.
