노벨상의 역사는 바로 현대 과학의 역사. 과학자라면 누구나 필생의 목표로 삼을만한 노벨상 금년도 수상자의 업적과 면모를 알아본다.
자연과학부문 86년도 노벨상 수상자가 지난 10월에 발표됐다. 스웨덴 ‘카롤린스카’연구소는 미국 ‘테네시’주 ‘내슈빌’에 있는 ‘밴더빌트’의과대학의 생화학자 ‘스탠리 코헨’ 교수(63)와, 이탈리아 태생이고 미국국적도 함께 갖고 있는 발생생물학자 ‘리타 레비─몬탈치니’박사(77·여)가 올해의 노벨 의학 및 생리학상 공동수상자로 선정됐다고 발표 했다.
2백여 개인, 단체에서 뽑혀
‘레비─몬탈치니’박사는 신경성장인자(Nerve Growth Factor, NGF)를, ‘코헨’교수는 표피성장인자(Epidermal Growth Factor, FGE)를 각각 발견한 공로로 수상자로 선정됐다.
이들이 발견해낸 NGF와 EGF는 세포의 성장과 분화 메카니즘을 설명할 수 있는 중요한 발견으로 암을 비롯한 각종 종양성 질병과 선천성 기형, 노인성 치매(노망), 상처의 치료지연 등을 이해하는데 도움이 될 것으로 평가되고 있다.
노벨위원회는 수상자 발표 성명서를 통해 이들의 성장인자 발견은 기초생명과학의 발전에 기여할 뿐만 아니라 종국에는 암, 노망 등 여러가지 질병의 치료에 도움이 될 새로운 약의 개발을 가능케 할 것이라고 밝혔다.
노벨위원회의 한 회원인 ‘커스틴 홀’ 교수(내분비학)는 13일 스톡홀름에서 있었던 기자회견장에서 이들 성장인자가 발견된 지 수십년 뒤에야 두 연구자에게 노벨상이 수여됐다며 성장인자 발견의 의미는 단지 지난 10여년 동안에 조금씩 알려져 왔다고 말했다. ‘홀’교수는 또 성장인자에 대한 연구는 현재 환자치료에 이용할수 있는 문턱에까지 와있다고 밝혔다.
이번 노벨의학상에는 세계 각국에서 약 2백여 개인 및 단체가 후보로 올라 치열한 각축을 벌였다. 올해 노벨의학상이 이들 두 미국인에게 돌아감으로써 노벨상이 처음 수여된 1901년부터 지금까지 노벨의학상을 단독 또는 공동 수상한 미국인은 모두 61명이 됐다.
‘코헨’박사는 그의 연구에는 1년에 15만~17만 달러의 연구비가 들었다며 미국국립보건원(NIH)과 연방기금 및 미국암학회에서 재정지원을 받았다고 말했다. 스웨덴 ‘카롤린스카’연구소는 유럽에서 가장권위있는 의학분야의 연구 및 교육기관의 하나로 노벨의학 및 생리학상 수상자를 선출, 결정한다.
86년도 노벨물리학상은 서독의 ‘에른스트 루스카’와 ‘게르트 비니히 ’스위스의 ‘ 하인리히 로러’교수 등 세명에게 수여됐다. 스웨덴 왕립과학원은 베를린 ‘프리츠 하버’연구소의 ‘루스카’교수(79)가 전자광학의 기초연구 및 세계최초로 전자현미경을 설계한 공로로, ‘비니히’(39)와 ‘로러’(35) 박사는 주사형(走査型) 터널링 현미경(Scanning Tunneling Microscope, STM)을 개발한 업적으로 금년도 노벨물리학상을 공동 수상하게 됐다고 발표했다.
왕립과학원은 전자현미경의 중요성은 이미 생물학 및 의학과 같은 과학분야에서 공인된 것이라고 지적하고 전자현미경은 ‘금세기들어 가장 중요한 발명중의 하나’라고 말했다. 또 스위스‘쮜리히’ IBM연구소의 ‘비니히’와 ‘로러’박사가 개발한 STM은 전자현미경과 또 다른 현미경으로 미세한 원자구조를 관찰하는데 완전히 새로운 길을 여는 것이라고 밝혔다.
미국 아성 무너진 물리학상
상금 29만 달러는 ‘루스카’교수가 절반을 ‘비니히’‘로러’박사가 나머지 절반을 나누어 받게 된다. 2차대전이후 미국이 독점해오다시피한 노벨상에서 올해는 연이어 독일 과학자가 노벨물리학상을 받는 두번째 해가 됐다. 86년도 노벨화학상에도 노벨물리학상과 마찬가지로 세명의 과학자가 공동으로 수상하게 됐다.
스웨덴 왕립과학원은 노벨물리학상에 뒤이어 미국 하버드대학의 ‘더들리 R 허슈바흐’교수(54)와 캘리포니아대(버클리)의 ‘유안 체 리’교수(49), 캐나다 터론토 대학의 ‘존 C 폴라니’교수(57)등 세 명의 과학자가 노벨화학상을 공동 수상했다고 발표했다.
왕립과학원은 ‘허슈바흐’교수 등 세명의 노벨화학상 수상자는 화학반응이 어떻게 일어나는지를 보다 구체적으로 이해시켜 주는 ‘화학 단위반응의 동력학(動力学)’에 관한 연구를 함으로써 ‘반응동력학’이라고 불리는 화학의 새로운 분야를 개척한 공로로 수상하게 됐다고 밝혔다.
이들 세명의 공동수상자들은 29만 달러의 상금을 서로 똑같이 나누어 받게 된다.
노벨상 수상식은 이 상의 창시자인 ‘알프레드 노벨’의 기일(忌日)인 12월10일에 스톡홀름과 오슬로(평화상의 경우만 예외)에서 실시되며 상장과 노벨의 얼굴모습이 새겨진 금메달 및 상금을 받게 된다.
의학상
세포와 기관의 성장메카니즘 기초 해명
업적
올해 노벨의학상의 영예를 안은 ‘스탠리 코헨’교수와 ‘리타 레비─몬탈치니’박사의 연구업적은 세포와 기관의 성장을 조절하는 메카니즘을 이해하는데 기초를 마련한 것이다.
이들이 발견한 성장인자는 지금까지 밝혀진 여러가지 성장조절물질 가운데 첫번째의 것으로 이들의 연구결과는 기초 생명과학 연구의 새로운 장을 열어 세포의 성장과 분화과정이 어떻게 조절되는 지에 대한 연구를 가속화시켰을 뿐 아니나 여러가지 난치병의 치료에도 새로운 길을 여는 것이다.
기초생명과학 연구의 새로운 장
‘레비─몬탈치니’여사는 신경성장인자(NGF)를 발견했고 이 NGF는 세포의 성장을 조절하는 물질가운데 맨 처음 발견된 것이다 .‘코헨’교수는 ‘레비─몬탈치니’여사와의 공동연구로 NGF에 관한 연구를 계속하다가 표피성장인자(EGF)를 발견해냈다. 이들의 선구자적인 업적에 힘입어 지금까지 의학계에서는 성장호르몬 인슐린 인터류킨Ⅱ 등 40~50개의 성장인자를 발견했다. 그러나 NGF나 EGF는 세포가 성장하도록 자극하는 여러가지 자연적인 화합물 가운데 하나라는 사실은 분명하게 밝혀져 있지만 이들이 어떻게 체내에서 작용하는 지는 아직도 불분명한 상태이다.
‘코헨’교수는 한 인터뷰에서 “우리의 세대에서 그 과정을 완전히 이해하기에는 어려울 것”이라고 말했다.
이들은 1950년대에 70년 동안의 공동연구를 통해 NGF와 EGF를 발견해냈고 이들의 정체를 규명하는 연구를 계속했다.
‘레비─몬탈치니’박사는 1952년 생쥐의 종양세포를 닭의 배(胚)에 이식시키는 실험을 통해 종양세포가 닭의 배에 잠재되어있던 신경체제의 성장을 유발시킨다는 사실을 밝혀냈다. ‘레비─몬탈치니’여사는 여기서 종양세포와 닭의 배가 직접 접촉하지 않았는데도 신경체계가 성장했다는 사실에 주목, 종양세포가 신경성장의 촉진인자를 낸다는 결론을 내려 특정 타이프의 신경에 영향을 미치는 NGF를 발견해냈다.
이어 53년 ‘코헨’교수는 ‘레비─몬탈치니’박사와 공동연구로 NGF에 대한 연구를 계속하면서 EGF를 규명해냈다. ‘코헨’교수는 쥐의 종양세포로부터 단백질과 핵산이 함유된 물질을 추출해 쥐의 타액선에 주입하면 세포의 이상성장이 일어난다는 사실을 밝히는 과정에서 EGF를 발견했다. 그는 1956년 ‘레비─몬탈치니’박사와함께 NGF가 단백질과 핵산으로 이루어져 있다는 사실도 밝혔다.
이들은 1950년대에 7년 동안 공동연구 활동을 펴 EGF와 NGF를 발견했지만 최근에는 ‘코헨’교수는 EGF의 연구에 집중하고 있고 반면 ‘레비─몬탈치니’박사는 NGF의 연구에 촛점을 맞추고 있다.
암, 노망치료의 새 가능성
이들의 연구는 앞으로 세포성장의 이상(異常)으로 나타나는 암을 비롯, 발육기형, 노망, 상처치료의 지연 등을 이해하고 이들 질병을 치료할 수 있는 새로운 약과 치료법을 재발하는 데 중요한 역할을 할 것으로 보인다.
예컨대 EGF가 미국 스웨덴 등 여러나라에서 사람의 피부를 성장시키는 데 이미 일상적으로 시험되고 있다. EGF를 이용하면 1c㎡의 피부가 3주만에 1㎡의 넓이로 자라게 하는 것이 가능해 중증 화상을 치료하는데 새로운 길이 열린다. 현재 이 방법은 계속 시험되면서 발전하고 있어 일반적인 환자의 치료까지 머지않아 가능해질 것으로 여겨진다.
또 EGF는 양의 태아에서 폐의 용적을 증가시킬 수 있다는 결론을 얻은 바 있다. 따라서 보통 폐기능이 나쁜 조산아에게 폐의 용적을 늘려주어 건강을 누리게할 수 있는 치료법으로 EGF가 이용될수도 있다.
NGF는 노망이나 파킨슨씨병 같이 신경세포가 손상받아 일어나는 질병의 치료에 이용될 수 있다.
프로필
레비─몬탈치니 여사
1909년4월22일 이탈리아 북부도시 ‘토리노’에서 출생한 유태계 생물학자로 발생학 분야가 전공이다. ‘토리노’대학에서 의학을 전공해 1936년 학위를 받았고 세포에 관한 권위인 ‘쥬세페 레비’의 문하에 들어가 조수가 되었다. 같은 해 파시스트 독재자 ‘베니토 뭇솔리니’가 제정한 유태인 활동 제한 법률에 따라 ‘쥬세페 레비’와 함께 대학에서 강제 추방됐다.
전쟁이 끝난 뒤 그녀는 교황청 과학 아카데미의 의장인 ‘카를로스 샤가스’의 초청을 받고 브라질에서 노벨상의 영예로 이어진 세포성장에 관한 연구를 시작했다. 그녀는 현재 교황청 과학아카데미의 회원이다.
1951년 미국으로 건너가 ‘세인트 루이스’의 워싱턴 대학에서 생물학교수를 지냈으며 77년 이탈리아로 돌아와 로마에 있는 세포 생물학연구소에서 일하고 있다.
이탈리아 토리노대학에서 의학박사학위를, 스웨덴의 ‘웁 살라’대학에서 명예박사학위를 받았다.
결혼을 하지 않은 ‘레비─몬탈치니’여사는 꽤 유명한 화가인 쌍동이 자매 ‘파올라’와 함께 로마의 한 아파트에서 살고 있다. 연구를 하지 않을 때는 역사나 정치학책을 읽고 바로크음악을 듣는다.
그녀는 브라질에서 연구할 때 현미경을 통해 본 영상을 찍을 사진기가 없어서 자신의 연구결과를 상세히 그림으로 그렸다.
이탈리아 매스컴에서‘ 세포여사’(Signora of the Cells)라고 불리는 ‘레비─몬탈치니’ 박사는 “예상치 않았는데 상을 받아 기쁘다”고 말하고 “상금은 연구비가 필요한 젊은 과학자들을 위해 쓰겠다”고 밝혔다. 그녀는 이탈리아의 한 텔레비젼 인터뷰에서 여성으로서 연구직을 수행해 나가는데 더 어려움을 느끼냐는 질문에 “아니다, 적어도 나에게만은 그렇지 않았다”고 말했다.
스탠리 코헨
1922년11월17일 뉴욕 ‘브룩클린’에서 태어나 43년 뉴욕 시립대학에서 학사학위를 받았고 석사과정은 오하이오주의 ‘오벌린’대학에서 마쳤으며 48년 미시건대학에서 박사학위를 받았다.
‘코헨’박사는 올해 초 시카고 대학에서 명예박사학위를 받았다. ‘코헨’박사는 지난달 의학 분야에서 나중에 노벨상을 약속하는 매우 권위있는 상인‘ 앨버트 래스커’기초 연구상을 받았고 3월에는 레이건 대통령으로부터 국가과학 메달상을 받기도 했다.
‘코헨’교수는 59년부터 ‘밴더빌트’의 학교의 생화학과 교수로 일하는 한편 76년이래 미국암학회의 연구교수로도일하고 있다. 그는 박사 학위를 받고난 뒤 ‘레비─몬탈치니’여사가 신경성장에 대해 연구하고 있는 ‘세인트 루이스’소재 ‘워싱턴’대학으로 가 공동연구를 7년간 계속했다. ‘레비─몬탈치니’여사는 “그는 나의 가장 절친한 친구 가운데 한 사람이며 매우 위대한 과학자라고 생각한다”고 한 인터뷰에서 말했다.
‘밴더빌트’의료원의 홍보담당자인 ‘자니트 워딩튼’은 “그는 매우 조용하면서도 유머감각이 풍부한 사람”이라고 ‘코헨’을 소개하고 “밴더빌트의 모든 사람들은 그를 매우 자랑스럽게 여기고 있다”고 말했다. ‘코헨’교수는 ‘밴더빌트’대학에서 EGF의 화학적 구성과 물리학적 특성을 밝히는 일을 계속하고 있다.
부인과의 사이에 세자녀를 두고 있는 ‘코헨’교수는 현재 테네시주 내슈빌에 살고 있다. 그는 “노벨상을 받아 매우 기쁘다. 이같은 행운은 자주있는게 아니다”며 “밤중에 걸려온 전화는 보통 나쁜 소식인데 이번은 내 일생에 처음으로 좋은 소식을 들어 기쁘다”고 말했다.
물리학상
전자현미경의 개발
업적
올해의 노벨물리학상은 원자나 바이러스등 미세한 세계를 들여다보고 관찰할 수 있게 하는 전자현미경의 개발 공로자에게 돌아갔다.
‘에른스트 루스카’박사는 1932년 전자현미경의 원리를 확립, 실제로 이를 설계, 제작하는데 성공해 미시세계를 볼 수 있는 인간의 눈의 배율을 10만배나 높여주었다.
광학현미경의 최대배율은 빛의 파장으로 결정된다. 광학현미경은 빛의 파장보다 작은 물체는 빛이 되비쳐지지 않아 볼 수 없다는 한계가 있다. ‘루스카’박사는 빛보다 훨씬 파장이 짧은 전자선을 물체에 쏘아보내 영상을 맺게하는 원리를 발견해낸 것이다. 따라서 전자현미경은 종전의 빛을 이용하는 광학현미경과는 그 원리가 근본적으로 다르다.
원자배열도 볼 수 있어
전자선은 파장이 0.05옹스트롬(Å,1옹스트롬은 1천만분의1mm)정도로 짧기 때문에 광학현미경으로는 볼 수 없는 1~2Å의 간격을 갖는 원자 배열도 볼 수 있게 한다.
한편 ‘비니히’와 ‘로러’가 8년간의 공동 연구로 개발한 주사형 터널링현미경(STM)은 전자현미경의 한계를 넘어 물체의 표면에 배열된 원자의 배열구조를 알아낼 수 있는 획기적인 장치이다. STM은 곧바로 물질의 형태를 나타내 주는 것이 아니고 물질의 표면구조를 원자 수준에서 알아내게 한 것으로 현미경이란 이름은 붙었지만 엄격한 의미에서 통상의 현미경과는 다르다.
관찰하려는 물체에 원자수준의 가는 침으로 된 금속막대를 10Å까지 접근시키면 두 물체의 전자와 전자 사이에 터널효과가 일어난다. 이때 일정한 거리에서 대상 물체를 주사(走査)함으로써 물체의 표면 구조를 극히 세밀하게 파악해낼 수 있게 된다.
이 STM을 쓰게되면 종래 전자현미경으로도 불가능했던 0.1Å의 극히 미세한 물체도 관찰할 수 있게 된다. STM은 아직 초보적인 이용 단계이지만 용도가 넓어 보다 성능이 좋은 반도체회로의 설계, 합금과 촉매분야 및 유전자연구에도 획기적인 전기를 마련해 줄 것으로 기대되고 있다.
특히 STM은 결정 구조가 아닌 생체의 3차원 구조의 영상 획득에도 뛰어난 기능을 발휘, 유전공학 등에 활용될 전망이다.
프로필
에른스트 루스카
독일 ‘하이델베르크’출신 .‘뮌헨’공대와 ‘베를린’공대에서 전자공학을 전공했다. 20년대 베를린공대재학 시절부터 전자현미경에 대한 연구를 시작했다.
33년 베를린 공대에서 박사학위를 받고 그뒤 ‘지멘스’사에서 일했으며 55년 이후 서베를린 ‘막스플랑크’연구소 산하인 ‘프리츠 하버’연구소에서 전자현미경 부장으로 일해왔다.
59년에 이 연구소의 연구교수가 되었다. 지금은 더 이상 연구활동을 하지는 않지만 과학 논문을 계속 발표하고 있다. 올해 80회 생일과 금혼을 맞는 그는 “노벨상을 받게 돼 한편으로 놀랍기도 하고 매우 만족스럽다”며 “나는결코 이같은 발명품에 노벨상이 주어지리 라고는 생각하지 않는다. 현재 전자현미경은 세계 곳곳에서 사용되고 있고 자동차와 같이 평범한 물건이 되었다”고 말했다.
하인리히 로러
스위스 ‘북스’출신. 60년 스위스 연방공대에서 박사학위를 받았다. 63년 이후 쮜리히 ‘뤼슐리콘’에 있는 IBM연구소에 들어가 20년 넘게 연구활동을 해왔다.
쮜리히의 IBM의 한 직원은 “두 수상자가 동료들에 의해 공중으로 헹가레쳐지고 모두 함께 첫번째 축하모임을 위해 카페테리아에 갔다”고 말했다. ‘비니히’와 ‘로러’는 합동성명서를 통해 노벨상 수상은 우리 자신에게는 물론 우리의 연구 동료들 모두에게 영광 이라고 말했다.
게르트 비니히
독일 ‘프랑크푸르트’출신. 78년 프랑크푸르트대에서 물리학 박사학위를 받고 그해 ‘쮜리히’의 IBM연구소에서 ‘로러’와 함께 8년간의 공동연구 끝에 젊은 나이로 노벨상 수상의 영예를 안았다.
부인 ‘칼 비니히’와의 사이에 2명의 자녀를 두고 있다.
화학상
새분야「단위화학반응동력학」 개척
업적
86년도 노벨화학상 업적은 ‘단위화학반응동력학’이라는 새로운 화학연구분야를 개척하고 화학기본 반응 연구에 획기적인 기여를 한것으로 평가되고 있다.
어떤 물질이 화학반응의 결과 최종 산물을 형성하기까지의 과정에는 여러 단계의 반응이 일어난다. A라는 물질이 B라는 물질로 바뀌는 화학반응에서 겉으로 보기에는 A에서 B로 바뀌는 것이 단일 반응인것으로 보이나 실제로는 여러 단계의 단위 반응을 거친 것이다. 화학반응을 제대로 이해하고 물질의 변화과정을 규명해내기 위해서는 이같은 하나하나의 단위반응을 이해하는 것이 필수적이다.
‘허슈 바흐’와 ‘유안 체 리’교수는 교차(交叉) 분자빔(다발) 방법을 고안해 이같은 화학기본반응을 연구했다.
이 방법은 여러가지 분자를 작은 구멍을 통해 빔(다발)으로 쏘아 교차시키고 그 교차점에서 분자들이 충돌해 반응을 일으키게 해서 단위 화학반응을 알아내는 것이다. 이 방법을 이용하면 여러 단계의 단위 화학반응을 상세히 이해할 수 있게 된다.
초저압 아래에서 두 가지 물질 분자를 계속 빔으로 쏘아 서로 충돌시켜 반응을 일으키면 각 단계별로 일어나는 화학반응의 메카니즘은 물론 반응속도를 상세히 알 수 있다. 또 반응후에 생겨날 물질을 사전에 예측하고 이 물질이 어느 정도 빨리 만들어지는 지에 대해서도 예측이 가능해진다.
‘플래니’교수는 화학반응이 일어날 때 새로 생겨난 분자가 방출하는 극히 미약한 적외선을 측정, 분석하는 적외선 화학반응법을 개발했다. 이 방법은 화학반응시의 에너지분포를 연구하는데 크게 기여하는 것이다.
이들의 연구는 아직 산업적으로 이용할 단계는 아니지만 앞으로 각종 화학공정의 효율을 높이는데 크게 이바지할 수 있을 것으로 평가받고 있다. 또 이들의 연구는 연소과정의 화학반응과 대기중의 화학반응 특히 오존공해 문제를 해결하는데 도움이 될 것으로 전망된다.
이들 세 사람은 각각 독자적으로 분자빔을 보내어 서로 충돌시키는 방법을 발전시켰다.
프로필
더들리 허슈바흐
1932년 미국 캘리포니아 출신(54). ‘산 호세’에서 중등교육을 마치고 동부로 가 하버드대학에서 화학을 전공. 58년 하버드대학에서 박사학위를 받았다.
63년 이래 하버드대학에서 화학과 교수로 있으면서 분자빔 연구에 몰두했다.
‘허슈바흐’교수는 여러해 동안 동료들이 그가 노벨상을 받을 것이라고 말해왔다고 밝혔다. 그는 자신의 연구결과는 개별적인 분자의 움직임을 관찰할 수 있게 한 것이라고 말했다.
“대개 화학은 동시에 분자들의 거대한 군집을 이루는 것이지만 군집은 항상 개별적인 분자의 성격을 보여주지는 못한다”고 말하는 ‘허슈바흐’는 “모든 사람이 처음에는 우리의 연구작업을 미친 짓 이라고 생각했다”고 술회했다.
유안 체 리
대만출신의 중국계 미국인(49). 대만 출신 중국인으로서는 처음으로 노벨화학상을 받았다.
미국 캘리포니아대(버클리)에서 화학을 전공하고 65년 박사학위를 받았으며 74년부터 모교의 화학과 교수로 재직하고 있다. 초기에는 이번에 노벨상을 공동 수상한 ‘허슈바흐’교수와 공동연구활동을 했다.
‘유안 체 리’는 자신의 화학반응이론을 어릴때 즐기던 야구에서 힌트를 얻어 발전시켰다고 말했다. 분자간의 충돌은 야구에서 약간 벗어나는 파울볼을 치는 것과 비슷하다는 것이다.
존 폴라니
독일 베를린에서 태어난 ‘폴라니’ 교수(57)는 34년 부모와 함께 영국으로 이주, ‘맨체스터’대학에서 박사학위를 받았다. 84년‘울프’화학상 수상자.
52년 캐나다 ‘오타와’로 건너간 뒤 캐나다 국립과학연구협의회에서 연구활동을 했고 54년에는 미국 프린스턴대학 연구교수로 일했으며 56년부터는 다시 캐나다로 가 터론토 대학에서 화학교수로 연구활동을 펴고 있다.
