자연에서 발견한 위대한 아이디어 39

개정판을 내며
들어가는 말

Part 1 눈에 보이지 않는 자연의 재발견
01 바다의 마린보이, 상어 비늘의 비밀 _ 전신수영복
02 빛처럼 빠른 방울뱀의 먹이사냥 _ 적외선 센서
03 진흙 속에 피어난 연꽃의 선물 _ 자동청소 유리
04 병원균의 통신을 차단하는 비밀 병기 _ 슈퍼항생제
05 마취제의 혁신을 불러온 뱀의 독 _ 마취확산제
06 전복 껍질, 신소재의 가능성을 꿈꾸다 _ 바이오세라믹
07 한눈에 빠르게 360도를 본다 _ 인공 잠자리 눈
08 솔방울처럼 습도를 인식하다 _ 자동 통풍 옷
09 카멜레온의 변신을 현실화하다 _ 구조색 기술
10 물총새 부리를 모방하다 _ 신칸센 고속철도

Part 2 세상을 바꾸는 작은 것들의 위대한 반란
11 작은 박테리아가 만든 거대한 세상 _ 인공눈
12 살아 있는 금고, 포자의 환생 _ 미생물 장기 보존제
13 북극곰을 적도에서 살 수 있게 한다고? _ 진화유도기술
14 강남 갔던 철새가 돌아온 이유 _ 자성 나노입자
15 천적, 지피지기면 백전백승 _ 천연농약
16 자살특공대가 된 살모넬라균 _ 암 치료기술
17 기생충의 귀환 _ 알레르기 치료제
18 항생제 내성균, 슈퍼버그를 잡아라! _ 파지 바이러스
19 미물의 싸움을 모방하다 _ 초정밀 유전자가위 기술

Part 3 자연의 역발상, 생각을 전복시켜라
20 뗄수록 달라붙는 신기한 씨앗 _ 벨크로
21 부착생물계의 다윗, 홍합의 재발견 _ 의료용 접착제
22 흡혈종결자 거머리, 수술실에서 사람을 살리다 _ 거머리기계
23 딱정벌레, 사막의 작은 물탱크 _ 휴대용 물수건
24 개미가 발견한 당뇨, 도마뱀이 고친다 _ 고성능 인슐린
25 도마뱀의 발바닥에서 나노 테이프를 보다 _ 게코테이프
26 최강의 독으로 얼굴 미인을 만든다 _ 보톡스

Part 4 몸, 자연이 준 최고의 선물
27 인류를 구원할 만능 세포 _ 줄기세포 치료기술
28 인체의 마지막 방어선, ‘면역’을 지켜라 _ 항체 치료제
29 항생제 없는 세상을 꿈꾸다 _ 생균제
30 난청 잡는 해병대 _ 전자귀
31 냄새로 암 환자를 찾아내다 _ 전자코
32 자외선 없이도 구릿빛 피부를 만든다? _ 선탠 크림
33 건강하고 아름다운 피부의 탄생 _ 기능성 화장품
34 인체 면역을 모방하다 _ 코로나 백신

Part 5 인류의 미래, 해답은 자연에 있다
35 흰개미 집의 건축학 개론 _ 이스트 게이트 센터
36 미래 에너지의 아이디어를 얻다 _ 인공광합성
37 클로렐라, 바다가 준 위대한 선물 _ 바이오 에너지
38 가장 자연적인 치유의 해법 _ 인공 하수처리장
39 나무에서 열리는 플라스틱 _ 바이오매스

넓은 범위를 한눈에 정확하게 보는 능력은 잠자리 같은 피포식자 동물에게 중요한 생존 수단이다. 그렇다면 ‘인공 잠자리 눈’은 인간을 위해 어디에 사용할 수 있을까?
인공 잠자리 눈은 한 번에 전체를 볼 수 있는 어안렌즈 같은 역할이 필요할 때 제격이다. 대표적인 경우가 위내시경이다. 일반 카메라 렌즈를 사용한다면 의사는 컴컴한 동굴에서 플래시 하나로 이곳저곳을 비추듯 봐야 한다. 반면 ‘인공 잠자리 눈’을 사용한다면 한 번에 위 전체를 대부분 볼 수 있다. 그렇게 하면 어디에 문제가 있는지 빠르게 판단할 수 있다. 이외에도 전투용 로봇이나 구조용 로봇에 활용이 가능하다. 넓은 범위에 퍼져 있는 적군의 위치와 위험 요소를 빨리 파악해야 대처할 수 있기 때문이다.
->07. 한눈에 빠르게 360도를 본다 _ 인공 잠자리 눈 > 중에서

구조색 관련 나노기술이 발달하면서 화면 디스플레이 분야가 빛을 보기 시작했다. 스마트폰 액정, TV 화면 등은 전기가 공급되어 특정 색깔의 빛을 낸다. ‘픽셀’이라 부르는 화면의 가장 작은 단위에 전기를 보내면 픽셀 내부에서 특정 빛을 내는 부품이 작동하여 빨강(R), 녹색(G),
청색(B) 빛을 낸다. 이런 디스플레이 방법 대신 새로운 구조색 원리를 이용하면 훨씬 적은 전기로 같은 빛을 낼 수 있다. 즉 픽셀을 나노구조로 만들고 외부에서 흰빛을 쐬어주면 나노구조의 폭에 따라 그 픽셀이 반사하는 빛의 파장, 즉 빛 색깔이 결정된다. 따라서 픽셀 하나하나마다 전기를 공급하는 재래식 디스플레이보다 전력이 적게 소요된다.
문제는 픽셀 하나하나의 나노구조를 어떻게 조절하는가이다. 나노구조의 폭을 조절함에 따라 색이 달라지기 때문이다. 가장 이상적인 방법은 역시 카멜레온을 닮는 것이다. 카멜레온은 나노구조의 폭을 자유자재로 조절한다. 나노구조의 폭을 조절하는 기술로 TV 화면 색을 만든다면 전기로 발광하는 것보다 훨씬 적은 비용으로 색을 만들어낼 수 있다. 가히 차세대 디스플레이 기술이라 할 수 있다.
-<09. 카멜레온의 변신을 현실화하다 _ 구조색 기술> 중에서

영화<로렌조 오일>(1992, 미국)은 실화를 바탕으로 한 영화다. X염색체 유전자 이상이 있으면 뇌에 지방산이 축적되어 발병 이후 5년 내 사망한다. 영화 속에서 부모는 유전병에 걸린 아이를 살리기 위해 직접 치료제를 개발한다. 도서관에서 밤을 새워 관련 서적을 읽고 ‘로렌조 오일’이라는 물질을 찾아내서 아이를 30세까지 살 수 있게 했다. 하지만 이건 치료제가 아니다. 이 유전병을 완전히 치료하려면 비정상 유전자를 정상 유전자를 바꾸어야 한다.
방법은 두 가지다. 하나는 이 주사를 해당 부위, 예를 들어 두뇌 유전병이면 두뇌에 주사하는 것이다. 그러면 두뇌 세포에 정상 유전자가 추가로 공급되어 정상 물질이 추가로 생산되어 정상인처럼 지낼 수 있다. 다른 하나는 난자·정자 세포에 이 가위세트를 주사하여 정자·난자까지 정상 유전자로 만들 수 있다. 후손이 정상 유전자를 가지게 되어 유전병으로부터는 완전 해방이다.
-<19. 미물의 싸움을 모방하다 _ 초정밀 유전자가위 기술 > 중에서