W.K. 뢴트겐, M. 퀴리, A. 아인슈타인, F. 생거, L. 폴링, B. 맥클린토크… 노벨상 수상자의 이름은 밤하늘에 반짝이는 별 같이 인류사에 빛나고 있다. 노벨상의 역사는 20세기과학의역사 바로 그것이다.
수상자 심사
노벨상이란 스웨덴의 발명가이자 화학자인 알프레도B.노벨 (1833~1896)의 유언에 따라 설립된 세계적으로 권위있는 국제적인 상이라는것은 상식.
노벨상은 물리학, 화학, 의학, 생리학 등 과학분야와 문학,평화의 다섯 부문으로 나누어 수여한다.
노벨재단은 스웨덴정부가 임명하는 이사장이 관장하는 이사회에서 운영하며 수상자는 각 심사위원회의 결정결과를 받아들여 최종 결정한다.
수상자 심사는 물리학과 화학상은 스웨덴 왕립과학 아카데미에서, 의학·생리학상은 스톡홀롬에 있는 카톨릭 의학연구소에서, 문학상은 스웨덴 프랑스, 스페인의 세 아카데미에서, 평화상은 노르웨이국회가 선출한 5인 위원회가 담당한다.
69년부터는 새로 경제학상이 추가되었다. 이 상은 노벨 기금과는 별도로 68년 스웨덴국립은행 창립 3백주년 기념사업의 하나로 제정된것으로 수상자는 스웨덴 왕립과학 아카데미에서 선출하게 되어있다.
각 선출단체는 과거의 노벨상 수상자 각국의 학자와 작가 등에게 후보자추천을 의뢰한다. 추천서를 접수한 각 단체는 약간명으로 구성되는 위원회에서 극비리에 심사한 결과를 공시한다.
수상식은 매년 12월 10일(노벨이 사망한 날)에 스톡홀름 콘서트홀에서 거행된다. 수상자 소개는 수상자 모국어로 낭독되며 추천사는 스웨덴어로 말하게 된다. 이 식전에는 스웨덴 국왕이 참석하도록 되어있다. 다만 평화상만은 이날 노르웨이의 오슬로시에서 시상된다.
수상자는 수상 후 6개월 이내에 자기의 수상업적에 관하여 강연을 할 의무가 있으며, 그 장연 내용의 저작권은 노벨재단에 속한다.
상은 금메달, 상장, 상금의 세가지이며 상금은 이자율의 변동, 수상 해당자가 없었을때의 기금의 증가등에 따라 해마다 그 금액이 약간씩 다르다. 또 한부문의 수상자가 2명 이상일 때는 해당 부문에 돌아가는 상금이 나누어진다.
어느 나라 수상자가 가장 많은가
과학 분야의 3개 부문 수상자는 미국이 단연 으뜸으로 모두 1백35명이다.
물리학상의 경우 전체 1백30명중 미국인이 51명이나 된다.
화학상은 독일이 가장 많아 전체 수상자 1백7명중 32명(63년이후 서독의 4명포함).
의학·생리학상도 전체 수상자 1백37명중 미국이 55명으로 가장 많고 다음은 영국 21명, 독일 11명(서독 3명 포함), 프랑스9명이다.<;나라별 수상자는 도표 참조>;
어떤 연구업적이 있는가
1901년 노벨상이 시상되기 시작한 이후 많은 과학자가 수상하고 그 업적도 제가끔 훌륭한 것이다.
여기에서는 최근 몇년동안의 수상자중에서 그들의 경력과 연구업적을 간추려 본다.
□78년도 물리학상(공동수상)
●아르노 펜치아스(프린스턴대학)
△1933.4.26 독일 뮌헨에서 출생 △1960 뉴욕시립대 졸.△1961.'벨'연구소 기술원△1962.컬럼비아대학박사/전파물리부장
●로버트 윌슨('벨'연구소 연구원)
△1936.6.1 미국텍사스 휴스턴 출생 △1962.캘리포니아공대박사
'빅뱅'의 흔적을 발견
우주는 1백수십억년 전에 있었던 폭발에서 시작되어 그뒤 계속 팽창되면서 오늘의 모습이 되었다는것은 지금 거의 모든 천문학자가 믿고있는 이론이다.
우주는 폭발 때의 헤아릴 수 없는 고온상태에서 차츰 식어갔다. 그 식어가는 과정에서 물질의 기본입자인 전자나 쿼크가 생겼고 양성자 중성자도 생겼으며 원자도 생겼다. 팽창하는 우주 속에서 은하가 탄생했으며 별도생겼고 우리의 태양계도 생성된 것이다.
우주의 시작인 대폭발을 물리학자 조지거모프는 '빅뱅'이라고 이름붙였다.
1백수십억년 전에 일어난 빅뱅의 증거를 찾는다는 것은 지구에서 이미 없어진 과거의 생물의 화석을 찾는 것에 비교할 수 없을만큼 어려운 일일것이다.
그러나 빅 뱅의 화석이라 할 수 있는것이 존재한것이다. 빅뱅이 있은 후 우주에 가득차있던 빛이 우주팽창으로 한쪽으로 쏠리면서 파장이 길어져 지금은 빛이 아니고 전파(마이크로파)가 되어 우주를 떠돌고 있는 것이다. 이 전파는 우주의 어느 방향에서이고 같은 모양으로 흐르고 있다. 과학자들은 보통 전파의 강도를 온도로 환산하여 나타는데 빅뱅의 흔적인 전파는 절대온도로 약3도K 로 계측되었다. 이 빅뱅의 흔적인 전파를 '우주배경방사'라고 부른다.
바로 이 3도K 우주배경방사를 '펜치아스'와 '윌슨'이 발견한 것이다. 이것은 우주론에 있어서 20세기 최대의 발견이라 평가되고 있다.
□80년도 화학상
●프레드릭 생거(케임브리지 대학 연구원)
△ 1918.8.13 영국출생 △ 1939. 케임브리대학졸업-이후 동교 화학교실에서 연구
핵산의 염기배열구조 발견
생거는 20세기 후반의 생화학계를 대표하는 인물이다. 그의 실험기술은 예술적 경지에 이른 정도로 평가되고 있다.
그가 발견한 핵산의 염기배열구조는 그뒤를 이어 눈부신 발전을 이룬 분자생물학의 추진력이 된 기본적인 실험수단으로 이루어진 것이다.
그는 1901년 이후 노벨상을 두번 받은 마리 퀴리, 존 바데인, 프레드릭 생거 세사람중의 한사람이다.
80년의 화학상 수상 이전에 58년 인슐린의 구조결정으로 이미 한번 화학상을 받았다. 나머지 두 사람은 퀴리부인으로 알려진 마리 퀴리로 1903년 부군 피엘 베크레르와 함께 방사능 발견으로 물리학상을 받았고, 1911년에는 라디움 폴로니움 발견 등으로 화학상을 받았다. 존 바데인은 1956년 윌리엄 쇼크레, 월터 브라덴과 함께 트랜지스터 발명으로, 1972년에는 레온 쿠퍼, 존 슈리퍼와 함게 초전도이론으로 물리학상을 받았다.
□83년도 물리학상
●수브라마니얀 찬드라세카르(시카코대)
△ 1910.10.19 인도출생 △ 1933. 케임브리지대학박사(이론물리) △ 1937~시카고대학서 연구, 현재 명예교수
28세때 블랙홀 예언
찬드라세카르는 천체물리학 분야의 이론 연구자로 별의 진화에 관해 많은 연구업적을 남겼다. 그의 50년간에 걸친 연구생활은 별을 이론적으로 살펴가는 생활이었다. 그는 28세 때 이미 '블랙홀'의 존재를 예언하는 논문을 발표하는 천재성을 보였다.
●윌리엄 파울러(캘리포니아 공대)
△ 1911.8.9 미국펜실베이니아주 출생, '오하이오'주립대학졸업. 캘리포니아 공대 박사(물리학)
우주와 원자핵의 관련
파울러의 연구는 원자핵에서 일어나는 마이크로의 세계는 그대로 별 세계의 문제로 이어진다고 본것이다. 우주에 존재하는 원소는 어떻게 만들어졌는가. 핵반응에 대한 지식을 기초로 그는 이 테마에 도전하여 답을 찾아냈다. 별은 탄생하고 수명을 다하여 초신성 폭발을 일으키며 죽어간다. 끝이 없는 이 사이클 속에서 원소가 만들어져 온것이라고 결론을 내렸다.
□83년도 화학상
● 헨리토브(스탠퍼드대 교수)
△ 1915. 캐나다 출생 △ 1940 버클리대학박사(화학) △ 1942~ 코넬, 시카고, 스탠퍼드대학 교수
무기반응에서의 전자
헨리 토브는 젊은 시절부터 당시 매력을 느끼고 쏠리던 유기화학을 택하지 않고 무기 반응에 있어서의 전자를 연구하기 시작했다. 얼마 지나지 않아 미국이 무기화학의 르네상스라 할 수 있는 시대를 맞게 되어 그의 탁원한 아이디어와 수많은 업적이 공헌하게 되었다. 그의 기초연구성과는 지금 생각지도 않던 분야에서 응용의 꽃을 피우려 하고 있다. 특히 그의 무기반응에 있어서의 전자의 연구성과는 고분자공업분야의 실용면에 크게 원용되고 있다.
□83년 의학·생리학상
●바브라 맥클린토크 (카네기 연구소 연구원)
△ 1902. 미국 코네티컷주 출생 △1927. 코넬대학 박사(식물학) △ 1931~코넬, 캘리포니아, 프라이브르크, 미주리대학과 카네기연구소에서 연구
움직이는 유전자의 발견
DNA의 이중나선구조 발견이 현대유전학상 최대의 발견이라면 이에 버금가는 중요한 발견은 '움직이는 유전자의 발견'이라고 노벨상 위원회가 풀이했다.
이의 발견은 한사람의 여성과학자 맥클린토크에 의해 지금부터 30여년 전에 이루어졌다. 맥클린토크가 81세가 된해에 노벨상을 받았다는 것은 너무 늦은 것이었을까. 학계에서는 오히려 그녀의 업적이 시대를 앞서 너무 빨랐던 것으로 인식이 늦었다고 풀이하고 있다.
그녀는 옥수수의 반점 연구를 통해 움직이는 유전자를 발견했다. 이 발견은 옥수수에 생기는 반점이 어떤 유전단위에 의한 것음을 밝혀낸 것이다. 이것을 조절인자라 불렸다. 이 조절인자는 염색체 위로 이동할수가 있다. 그리고 이동하는 사이에 유전정보를 발현시키거나 억제하기도 한다.
이 발견 이후 움직이는 유전자는 효모에서도 발견되었다. 발암유전자도 움직이는 유전자의 일종임이 드러났다. 생체의 면역반응을 맡고 있는 항체를 만들어내는 유전자도 그 일부가 움직인다는 것이 밝혀졌다. 맥클린토크의 발견은 실로 놀라운 발견이었다.
□83년도 물리학상
●카를루 루비아(유럽 원자핵연구소 연구언)
△ 1934. 아탈리아 출생 △ 1958. 피사대학 졸업후 컬럼비아, 로마대학원서 연구 △ 1961 유럽원자핵연구소 연구원 △ 1970. 하버드대학 교수 겸임
●시몬 반 데르 메르(유럽원자핵연구소 연구원)
△ 1925. 네덜란드 출생 델프트 공대졸업 △ 1956. 유럽원자핵연구소 연구원 △ 1983. 제네바대학, 암스텔담대학 명예박사
신 소립자 발견
루비아와 메르는 대형가속기에 의한 소립자연구를 통한 '신소립자 W±와${Z}^{0}$의발견'으로 수상했다.
W±입자와${Z}^{0}$입자의 연구는 힘과 질량에 대해 이해하는데 중요한 과정이다.
이 신소립자는 '약한 힘'을 전달하는 입자다. 자연계에는 네개의 기본적인 힘이 존재한다고 알려져 있다. 즉 중력, 전자력, 양자와 중성자를 얽어놓고있는 /강한힘', 그리고 방사성물질의 붕괴현상을 지배사는 '약한힘'이다. 이들 네가지 힘은 전혀 다른것 처럼 보이나 과학자들은 이 네가지 힘을 통일적으로 이해할수 있을지 모른다고 생각해왔다.
60년대에 스티븐 와인버거, 셀든 그래쇼, 애브더 샐럼이 전자력과 약한 힘을 통일적으로 다루는 이론을 발표하여 약한힘을 다루는 입자와 존재를 예언했다. 루비아 팀이 발견한 W±및${Z}^{0}$입자가 바로 이입자였다.
□84년도 화학상
●로버트 메리필드(록펠러대학 교수)
△ 1921. 미국출생 △ 1943. 캘리포니아대학 졸업
펩티드와 단백질의 합성법
펩티드와 단백질의 합성법을 개발했다. 아미노산 집합인 펩티드나 단백질을 합성하기 위한 그의 방법은 생화학 분자생물학 약학 및 의학의 발전을 추진시켰다. 또 이방법은 새로운 의약품의 개발이나 유전자공학의 실용성에 중요한 역할을 했다.
□84년 의학·생리학상
●니일스 예르네(바젤 대학 면역학연구소 교수)
△ 1911. 런던출생 △ 1951. 코펜하겐 대학박사. 캘리포니아, 핏츠버그대학서 연구 △ 바젤면역학연구소
●세사르 밀스타인(케임브리지 분자생물학 연구소 연구원)
△ 1927. 아르헨티나 출생 △ 1960. 케이브리지대학 박사.이후 케임브리지서 연구
●게오르게스 쾰러(막스 프랑크 연구소장)
△ 1946. 뮌헨 출생 프라이브르크대학서 학위 △ 1974. 케임브리지 분자생물학 연구소 △ 1976. 바젤 면역학 연구소 연구원
모노크로날 항체 연구
예르네는 유럽과 미국의 연구소를 편력하면서 현대 면역학의 바이블이라 할수있는 이론을 쌓아올렸다. 50년대에 면역에 관한 '자연선택설'을 발표했고 이어 '네트워크 이론'의 체계를 세웠다.
항체는 여러가지 항원에 반응할수있는 다양성을 갖고있다. 항체의 V영역이 바로 이 다양성을 결정하는 원동력이며 또 항체와 항체끼리 이영역을 거쳐 서로 인식된다. 즉 면역 시스템은 항체생산세포끼리 서로 이어져 자극하면서 다이내믹한 밸런스를 이룬다는 것이다.
밀스타인과 쾰러의 연구는 면역학에서 의학 생물학등 광범한 분야에 활용되는 '모노르크로날 항체'에 대한 것이다. 이연구로 생물학 의학의 이론 및 응용연구에 전혀 새로운 분야를 열어 각종 질병에 대한 진단 및 치료를 가능케 한것이다.
모노르크로날 항체는 항체를 만드는 임파구와 암세포, 특히 '미에로마'(골수종) 세포를 융합하여 얻는다. 융합결과 얻어진 잡종세포는 원래의 두개의 세포성질을 함께 지닌다. 즉 항체를 생산하는 능력과 무한한 증식능력을 갖는것이다.
잡종세포를 배양하여 목적하는 항체를 생산하는 세포만을 추출해내면 단일항체를 대량으로 만들수 있다.
이 모노르크로날 항체의 출현으로 모든 병의 정확한 진단이 가능해졌다. 신경계의 관계있는 물질의 모노르크로날항체를 만들면 신경계의 메카니즘 해명에 중요한 역할을 하게 될 것이며 암치료에도 모노르크로날항체를 쓰기위한 연구가 진행되고 있다.
□85년 의학·생리학상
●마이클 브라운(텍사스대 분자유전병연구소장)
△ 1941. 뉴욕출생 △ 1961. 펜실베니아대졸업 △ 1966. 펜실베니아대 박사(의학) △ 1968. 미국국립위생연구소 연구원 △ 1971. 텍사스대 교수
●조셉 골드스타인(텍사스대 교수)
△ 1940. 사우드캘로라이나 출생 △ 1962. '워싱턴 앤드 리'대 졸업 1966. 텍사스대 박사(의학) △ 1971 텍사스대 교수
콜레스테롤의 대사 메카니즘 밝혀
브라운과 골드스타인은 인턴시대부터 협력하여 현대병의 하나로 관심이 집중되고 있는 콜레스테롤치가 높아지는 증세의 메카니즘을 명쾌하게 해명해냈다.
구미지역에서는 사망원인이 50% 이상이 동맥경화로 일어나는 심장발작이나 뇌졸중에 의한 것이다. 동맥경화증은 '고지방혈증'이라고도 하며 혈액 속의 LDL (저밀도리포단백질)이 원인으로 생기는 병이다.
이 혈액속에 LDL이 많을수록 동맥경화는 진행한다. 그것은 지방질이 많은 음식을 섭취하여 일어나는 현대병으로 이의 치료는 암퇴치와 함께 의학계의 큰 과제이다.
콜레스테롤은 세포막을 구성하는 성분으로 세포에 필요한 물질이다.
두 학자는 콜레스테롤이 배양액속의 혈청에 함유된 LDL에서 합성되어 있음을 발견, 세포에 LDL을 집어넣는 활동을 하고있는 세포막은 단백질의 구조를 밝혀냈다. 이 구조물을 LDL 리셉터라고 한다.
LDL 리셉터는 혈액 속에서 LDL만을 세포안에 집어넣는다. 세포에 들어간 LDL은 여러가지 효소작용에 의해 콜레스테롤이 된다. 이런 작용은 거의 모든 세포에 존재하나 특히 간장 세포에서 두드러진다.
리셉터를 거쳐 혈액 속에서 제거되는 LDL의 75%가 간장으로 들어간다.
간장세포의 LDL에서 콜레스테롤이 생산되면 그 대부분은 담즘산이 되어 소장으로 분비되고 지방질의 소화흡수를 도운다. 흡수된 지방질은 지방분해 요소에 의해 지방산이 제거된 '카이로미크론 데므난트'가 된다. 이 물질은 콜레스테롤을 많이 함유하고 있고 간장세포에 들어가게 된다.
간장세포에서 합성된 콜레스테롤은 LDL보다 더 저밀도의 리포단백질(VLDL)이 되어 혈액순환계에 분비된다. 이VLDL은 혈액속에서 LDL이 되어 다시 간장세포에 들어간다.
이렇게 콜레스테롤은 끊임없이 LDL이라는 모양으로 혈액과 간장을 순환하고 있다. LDL이 정상으로 간장세포에 들어가있는 한 혈액중의 LDL의 양은 늘지않는다. 따라서 동맥경화가 생기지 않는다. 이러한 콜레스테롤의 대사메카니즘을 해명한 것이다.
