[유용하 기자의 사이언스 톡] 비운의 천재 수학자 앨런 튜링, 알고보니 ‘생물학의 대가’였네

세포가 기관 형성하는 ‘튜링구조’ 유일한 수리생물학 논문서 제시

中 연구진 정수 필터 개발에 영향

앨런 튜링(1912~1954)이라는 이름을 들으면 많은 사람들이 떠올리는 이미지는 아이폰 제작사인 애플의 베어 문 사과 로고와 2015년 초 개봉한 영화 ‘이미테이션 게임’일 것입니다.

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▲ 영국의 수학자이자 물리학자 앨런 튜링은 암호해독가이자 컴퓨터공학, 정보공학의 이론적 토대를 만든 사람으로 더 잘 알려져 있다. 사진은 런던 근교 블렛츨리 공원에 있는 튜링의 조각상으로 영국 조각가 스티븐 케틀이 슬레이트 조각을 쌓아 만들었다.
네이처 제공

많은 사람이 튜링의 삶과 업적을 알게 된 것은 영화 덕분이었던 것 같습니다. 영국 TV 시리즈 ‘셜록’ 주인공인 베네딕트 컴버배치가 튜링을 연기하면서 더 관심을 끌었던 것 같습니다.

튜링을 잘 알고 있다고 하더라도 제2차 세계대전 당시 연합국을 골탕 먹이고 있던 나치 독일의 난공불락 암호 ‘에니그마’를 풀어낸 암호해독가, 현대 컴퓨터공학과 정보공학의 기본이론을 대부분 만들어 낸 컴퓨터 과학의 아버지, 동성애자라는 이유로 독이 든 사과를 베어 물고 자살을 선택한 천재 수학자 정도가 고작일 것입니다.

그렇지만 그가 수리생물학 발전에도 상당한 영향을 미쳤다는 사실은 많이 알려지지 않았습니다. 비운의 천재 튜링이 남긴 중요한 업적 중 하나인 수리생물학 연구를 다시 주목받게 만든 연구성과가 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 이번 주 판(4일자)에 실렸습니다.

중국 저장대 화학·생물공학대와 국가 수(水)분리막공학연구센터 공동연구진은 물속 염분을 기존 정수 필터보다 3배가량 빨리 제거할 수 있는 분리막을 개발한 것입니다. 이번에 개발한 분리막은 관 형태의 가느다란 가닥이 한데 모여 있는 나노구조를 띠고 있습니다. 튜링이 세상을 떠나기 2년 전인 1952년 유일하게 남긴 수리생물학 논문에서 제시한 ‘튜링 구조’를 가장 정교하게 만들어 낸 것이라는 평가를 받고 있습니다.

1952년 초 영국왕립학회에서 발행하는 생물학회지에 발표된 ‘형태 발생의 화학적 근거’라는 논문은 튜링의 마지막 연구성과이기도 합니다. 1952년은 튜링이 동성애 혐의로 영국 경찰에 체포돼 유죄 판결을 받고 화학적 처치를 받던 힘든 시기였음에도 불구하고 아직 주목받지 못했던 수리생물학이라는 신생학문 분야에서 중요한 업적을 남긴 것입니다.

논문에서 튜링은 배아 세포들이 팔, 다리, 뼈, 각종 기관 등 구조를 형성하는 과정에 대한 수학모델을 제시했습니다. 형태 발생 과정에서 서로 다른 물질들은 지속적으로 반응하면서 다른 속도로 확산되고 있기 때문에 점이나 띠 모양의 독특한 패턴을 만들어 기관을 형성한다는 것입니다. 이 같은 원리를 응용한 튜링 구조를 실험실에서 합성하려는 시도들은 번번이 실패해 과연 실제 세포나 생체에서 이런 현상이 일어나는지에 대해서는 과학계에서는 논란이 돼 왔다고 합니다.

그런데 저장대 연구팀은 폴리비닐알코올과 피페라진이라는 물질을 섞어 확산속도에 차이를 만들어 전자현미경으로만 볼 수 있는 튜링패턴을 닮은 나노구조를 만들어 낸 것입니다. 연구진은 튜링패턴을 구현하는 데 연구 목적을 두고 있었지만 이것이 정수막 기능까지 할 수 있다는 사실은 나중에 알게 됐다고 합니다. 연구팀에 따르면 튜링 필터는 물속 염분을 절반으로 감소시키는 데 기존 필터들보다 시간이 3분의1밖에 걸리지 않아 해수담수화 시설에도 유용하게 쓰일 것으로 기대하고 있습니다.

단명한 천재 과학자들이 그랬듯이 튜링 역시 살아 있을 때보다 죽은 뒤 더 높이 평가받고 있습니다. 이번처럼 아무도 예상하지 못했던 수리생물학 분야에서까지 말입니다.

튜링이 단명한 이유는 ‘나와 다름’을 ‘틀림’으로 보는 시각 때문이었습니다. 다양성을 존중하자는 목소리는 점점 힘을 얻어가고 있지만 여전히 ‘다름’과 ‘틀림’이 같다고 생각하고 ‘나와 다른 너는 적’이라는 적대적 관점을 갖고 있는 이들도 많습니다. 튜링의 업적을 보면서 나 스스로도 ‘다름’을 ‘틀림’으로 생각하고 있는 것 아닌가 반성해 봐야겠습니다.

edmondy@seoul.co.kr

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