2019년 노벨상 수상자 이야기

2020-01-08
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1901년부터 시상을 하고 있는 ‘노벨상’은 인류의 문명 발전에 큰 기여를 한 사람들에게 주어지는 상이다. 2019 과학 분야의 노벨상을 받은 수상자들이 어떤 연구를 진행했는지 살펴 보자.


노벨 생리의학상: 세포의 산소 농도에 대한 감지와 적응
2019년 노벨 생리의학상은 세포가 산소 농도를 감지하고, 적응하는 과정을 연구한 케일린, 서멘자, 랫클리프 교수에게 돌아갔다.

수상 업적:
산소는 혈액의 구성 성분인 적혈구에 의해 온 몸으로 운반된다. 따라서, 세포의 산소 감지에 대한 연구는 자연스레 적혈구에서부터 시작했다. 서멘자 교수는 적혈구를 만드는 호르몬인 ‘리스토포이에틴(EPO)’에 대한 연구를 했다. 체내에 산소가 부족하면 EPO가 만들어지고, 이에 따라 적혈구의 양이 늘어난다. 서멘자 교수는 이 과정에서 특정 DNA가 관여한다는 사실을 발견했고, 이를 ‘저산소증 유발인자(HIF)’라고 불렀다.

서멘자 교수의 연구는 간을 구성하는 세포에서만 이루어졌는데, 랫클리프 교수는 인간의 거의 모든 조직에서 EPO의 생성에 HIF가 관여한다는 것을 발견했다. 케일린 교수는 ‘폰-히펠 린다우병(VHL)’에 대해 연구를 했다. 그는 VHL 유전자가 결핍된 세포에서 비정상적으로 많은 HIF가 만들어진다는 것을 발견했다. 즉, VHL 유전자도 산소 농도에 대한 반응에 관여한다는 사실을 알아낸 것이다. 이러한 연구들을 통해 세포가 산소를 감지‧적응하는 방법을 좀 더 자세히 알게 되었고, 암이나 빈혈 치료의 새로운 방법이 등장할 것으로 기대하고 있다.


노벨 물리학상: 우주의 진화 비밀, 그리고 외계 행성의 발견
노벨 물리학상으론 빅뱅 직후부터 현재까지 우주 진화의 비밀을 밝혀낸 피블스 교수와, 태양계 너머에 있는 새로운 외계 행성을 발견한 마요르, 쿠엘로 교수가 수상했다.

수상 업적:
피블스 교수는 1960년대 중반부터 우주의 진화에 대한 방대한 이론들을 만들어 왔다. 빅뱅 직후의 우주는 많은 물질들이 아주 뜨겁게 뭉쳐져 있었다. 이후 우주는 차갑게 식으며 점점 커지고, ‘우주배경복사(우주의 배경을 이루는 전파)’가 우주를 떠돌기 시작했다. 피블스 교수는 이 우주배경복사를 추적해 우주의 진화 과정을 풀어냈다.

그는 이 연구를 통해 우주의 모양을 예측했고, 우주를 이루는 물질과 에너지를 분석했다. 이 연구를 통해 우주의 95%는 알려지지 않은 암흑 물질과 암흑 에너지로 이루어져 있다는 것이 알려지게 되었다.

마요르와 쿠엘로 교수는 1995년 외계 행성 ‘페가수스자리 51b’를 처음으로 발견했다. 두 교수는 태양계 바깥에서 다른 항성을 중심으로 회전하는 외계 행성을 관측했고, 이는 수많은 과학자들이 외계 행성 연구에 참여하는 계기가 되었다. 두 교수의 관측에 의하면, ‘페가수스자리 51b’는 대부분 기체로 이루어져 있으며 크기와 성질이 태양계의 목성과 비슷하다.


노벨 화학상: 리튬 이온 배터리의 개발
노벨 화학상은 수많은 전자제품 및 전기자동차 등에 사용되는 리튬 이온 배터리의 개발을 주도한 세 명의 과학자 아키라, 휘팅엄, 구디너프 교수가 수상했다.

수상 업적:
석유 파동이 발생했던 1970년대, 화석 연료를 쓰지 않는 배터리를 개발하는 것은 과학자들의 중요한 관심사였다. 휘팅엄 교수의 연구도 그러한 노력으로 시작되었다. 그가 고안한 리튬 이온 배터리는 전자는 양극(+)으로, 리튬 이온은 음극(-)으로 이동하면서 작동한다. 휘팅엄 교수는 리튬 이온 배터리의 양극(+)을 ‘이황화 티타늄’으로 만들어 배터리의 효율을 높였다.

구디너프 교수는 휘팅엄 교수의 연구에 이어 배터리의 양극(+)를 이황화 티타늄이 아닌 ‘코발트 산화물’로 새롭게 변경했다. 이로 인해 기존 2V 정도의 전압을 4V까지 높일 수 있게 되었다. 하지만, 금속 리튬으로 만들어진 음극(-)이 불안정하고 폭발 위험이 있었기에 이에 대한 보완이 필요했다. 이후 1985년, 아키라 교수는 기존 리튬 이온 배터리의 문제점들을 보완하고 이를 본격적으로 상용화했다. 그는 리튬 이온 배터리의 음극(-)을 금속 리튬이 아닌 ‘석유 코크스’로 대체하여 안정성을 확보했다.


글 와이즈만 영재교육연구소 과학팀 안가현 연구원



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Q. 서멘자 교수가 연구한 리스토포이에틴(EPO)의 역할은 무엇인가요? 


응모 기간: 1/17(금)~2/16(일)  / 정답 발표 및 당첨 안내: 2/17(월)

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(상품발송 외에 별도로 개인정보는 수집하지 않습니다)



[정답 발표]


EPO는 적혈구를 만드는 호르몬입니다. 

체내 산소가 부족하면 EPO가 만들어지고, 

이에 따라 적혈구의 양이 늘어나게 됩니다.


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[당첨자 발표]


'주안맘' 님 당첨을 축하드립니다.
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참여해 주신 많은 분들께 감사드리며,
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