[달콤한 사이언스]깜깜한 밤도 대낮처럼 볼 수 있는 ‘슈퍼 생쥐’ 등장

中-美과학자, 적외선 감지 나노입자를 생쥐 눈에 이식 성공

깜깜한 밤에도 환하게 볼 수 있는 적외선 감지 나노입자를 이식 받은 생쥐의 모습
University of Science and Technology of China 제공

영화 속 전투장면에서 군인들이 깜깜한 야간 작전을 수행하기 위해 특수 장비를 착용하는 모습을 흔히 볼 수 있다. 바로 야간투시경이다. 야간투시경은 밤에도 존재하는 적은 양의 빛을 광전자 방출효과로 증폭시키거나 사람이나 동물처럼 열을 발산하는 물체에서 나오는 적외선을 가시광선으로 전환시켜 볼 수 있게 해주는 장치이다.

특히 적외선 투시경은 가시광선의 바깥쪽, 사람의 눈으로는 감지되지 않는 빛을 이용하기 위한 것이다. 그런데 최근 과학자들이 적외선을 감지할 수 있는 시력을 가진 슈퍼생쥐를 개발해 주목받고 있다. 눈에 적외선 투시경을 장착시킨 것과 같은 원리이다.

중국 허베이 중국과학기술대 의학 및 생명과학부, 미국 매사추세츠대 의대 생화학 및 분자약리학과 공동연구팀은 적외선을 가시광선 파장으로 전환시킬 수 있는 나노입자를 생쥐의 눈에 이식해 적외선을 볼 수 있게 하는데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 3월 1일자에 실렸다. 과학자들은 시각에 문제가 있는 사람들에게도 이 기술을 적용할 수 있을 것인지에 대해 관심을 갖고 있다.

열선이라고도 불리는 적외선은 가시광선의 붉은색보다 더 바깥쪽에 있는 전자기파로 700㎚(나노미터)~1㎜의 파장을 갖고 있는데 사람을 비롯한 대부분의 포유류는 적외선을 볼 수 없다.

연구팀은 980㎚ 파장의 적외선 광자를 흡수해 포유류의 눈이 인식할 수 있는 535㎚ 파장의 녹색광으로 전환해 방출할 수 있는 나노입자를 개발했다. 연구팀은 이 나노입자를 눈의 광수용체와 결합할 수 있는 단백질에 부착시킨 뒤 생쥐의 눈에 주입했다. 그 결과 나노입자는 생쥐의 광수용체와 성공적으로 결합됐으며 나노입자가 주입된 생쥐에게 적외선을 쬐어주자 뇌의 시각처리 영역이 활성화되는 것을 연구진은 관찰했다.

연구팀은 나노입자가 주입된 생쥐와 일반 생쥐를 대상으로 어두운 상자와 적외선이 비치는 상자 중 한 곳에 들어가도록 하는 실험을 했다. 야행성인 생쥐는 일반적으로 어두운 상자를 찾아간다. 일반 생쥐는 적외선을 볼 수가 없기 때문에 적외선의 조사여부와 상관없이 아무데나 무작위로 들어가는 반면 나노입자 주입 생쥐는 어두운 상자만 찾아가는 것을 확인했다. 적외선이 조사되는 상자는 밝게 보이기 때문이다.

연구진은 생쥐들을 물 속 미로에 넣고 통로를 찾아가도록 하는 실험을 실시했다. 미로에는 두 개의 출구가 있는데 그 중 하나만 제대로된 출구였는데 일반 생쥐는 제대로 된 통로에 가시광선을 비출 때만 찾아갔는데 나노입자 주입 생쥐는 적외선으로 알려줘도 쉽게 찾아가는 모습을 보였다.

티엔 쉐(Tian Xue) 중국과기대 교수는 “눈에 보이지 않는 빛을 비췄는데도 생쥐가 안전한 통로를 정확하게 선택하는 모습을 보면서 소름이 돋는 느낌”이었다며 “이번에 개발한 기술은 군사안보분야에 활용할 수 있을 것으로 보이지만 실제로 사람의 시력을 향상시킬 수 있는지에 대해서는 추가 연구가 필요하다”고 말했다.

그러나 영국 런던대 시각신경학자인 글렌 제프리 교수는 “사람의 시각 시스템은 수 백만년 동안 특정 부분에 민감하게 진화해온 만큼 망막이 적외선을 보는데 익숙치 않을 것”이라며 “기술 자체는 인상적이지만 이 기술을 사람에게 직접 적용하면 지나치게 밝고 선명하게 보이며 이미지가 압도적으로 인식될 수 있어 뇌에서 처리하기 쉽지 않을 것으로 본다”고 지적했다.



더군다나 이번에 활용된 나노입자는 중금속을 포함하고 있어서 중금속이 포함된 나노입자를 인간에게 사용하는 것은 사실상 불가능할 것이라고 과학자들은 지적했다.

유용하 기자