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생체모방공학과 경이로운 세포에 관한 새로운 소식들
(More Reasons to Imitate Biology.
Cellular Wonders Coming Into Focus)
David F. Coppedge

   최근 생체모방공학(Biomimetics)에 관한 기사들에 따르면, 이 분야의 미래는 여전히 밝다.

▶ 의약품을 개선하기 위해 새로 개발된 분자는 자연에서 불소(fluorine)를 처리하는 특수 효소로부터 영감을 얻었다.(Colorado State, Phys.org. 2018. 5. 11). 불소와 반응하는 효소를 모방하여 더 강력하고 안정적인 약제를 만들어낼 수 있다는 것이다.

▶ 모유에 들어있는 당(sugars)은 아기의 장내미생물 군을 형성하고 감염을 예방하고 있다는 것이다. (Medical Xpress, 2018. 5. 10). 모유에 대한 연구는 유제품의 질을 향상시킬 수 있다.

▶ 제한된 주파수 대역폭(bandwidth)을 보다 효율적으로 사용하는 방법은? 동굴에 사는 물고기처럼 생각하라. (Science Daily, 2018. 5. 9). 자연에서 영감을 받은 전파방해(jamming) 회피 장치로 무선통신 대역폭을 더 현명하고 저렴하게 사용할 수 있다.

▶ 속도 향상을 위한 설계 : DNA 나노기계는 (속도에 있어서) 한 차원 앞선 진보된 방법을 보여주고 있다. (Phys.org, 2018. 5. 7). ”단백질 모터와 같은 살아있는 생물 내의 시스템은 경이로운 속도를 보여주고 있다. 훨씬 빠른 시간 내에 가닥변위(strand displacement)와 같은 유사한 해리를 수행할 수 있다.”

▶ 레이저로부터 동력을 얻는 무선 '로봇파리'는 곤충처럼 보인다. (Live Science, 2018. 5. 17). 그러나 곤충은 레이저 없이도 그렇게 할 수 있다.

▶ 연구자들은 공기 조절 직물(air-conditioned fabric)을 만들기 위해서, 혜성나방(comet moth)의 실크 섬유를 모방했다. (Phys.org, 2018. 5. 18)

▶ 개미의 경로 찾기 능력은 맵핑 소프트웨어를 부끄럽게 만들고 있었다. (Nature, 2018. 5. 18). 울퉁불퉁한 지형에 직면한 개미는 목적지까지 자주 가장 짧은 경로 보다는 가장 빠른 경로를 택하고 있었다.

▶ 인공지능(artificial intelligence, AI)이 연금술이 되었는가? (Science Magazine, 2018. 5. 4). 인공지능은 특별한 작업을 수행할 수 있다. 하지만 실제 인간의 마음처럼 작동하지는 않는다. 마음을 모방하려는 탐구는 연금술과 같은 의사과학이다, 매튜 허트슨(Matthew Hutson)은 쓰고 있었다.

▶ 우리가 의식(consciousness) 이론을 알 필요가 있는 이유. 마음에 관한한 다양한 세속적 이론들이 생겨났고, 사라졌다. (The Conversation, 2018. 5. 11)


최근 세포(cells)에 관한 연구들은 세포의 복잡성과 경이로움을 계속 밝혀내고 있다. 더 높은 배율에서 살펴본, 세포 속에 있는 나노 기계들은 훨씬 더 장엄했다 :

▶ 세포의 에너지 센터에 관심이 집중되고 있다. (Science Magazine, 2018. 5. 11).

▶ F1-ATPase 분자 모터의 탄성 커플링 동력 메커니즘. (PNAS).

▶ 엽록체의 ATP 합성 효소(ATP synthase)의 구조, 메커니즘, 및 조절 (Science Magazine, 2018. 5. 11).

▶ 지질막 내의 효모 ATP 합성 효소에 대한 고해상도 저온 전자현미경(cryo-EM) 분석 (Science Magazine, 2018. 5. 11).

▶ 능률적인 코딩은 인간 지각의 일반화의 보편적 법칙을 설명한다. (Science Magazine, 2018. 5. 11).

▶ 세균성 나트륨 채널의 이온 시발성 선택. (PNAS)

▶ 외인성 생화학적 요인의 결여로 인해 핵 재프로그램으로 유도되는 세포의 측면으로 한정된 성장. (PNAS, 2018. 5. 7)

▶ 기공(우리에게 호흡을 선사하는 식물의 구멍)은 MUTE라 불리는 유전자 덕분에 발생한다. (Phys.org, 2018. 5. 7)

▶ 내강(lumen) 성장의 물리학 (PNAS). ”세포 간 구멍(내강)의 발달은 생물이 복잡한 조직 구조를 형성하도록 해주는 편재하는 메커니즘이다.”

▶ 뼈의 프랙탈과 같은 위계 조직은 나노 스케일로 시작된다. (Science Magazine, 2018. 5. 4). ”뼈의 구성 요소는 내구성과 견고성을 제공하기 위해 계층적으로 조립되어 있었다.”

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과학자들도 모방하고 싶어 하는, 이러한 생물의 고도로 효율적인 기능과 복잡성을 가진 구조들이 목적도 없고, 방향도 없고, 지성도 없는, 무작위적인 복제 오류로 우연히 생겨날 수 있었을까? 세포 내의 초고도로 복잡한 분자기계들과 그것들은 만드는 유전정보들이 모두 우연히 무작위적인 과정으로는 생겨날 수 없어 보인다. 조금만 생각해 보라.  

 

출처 : CEH, 2018. 5. 25.
URL : https://crev.info/2018/05/reasons-imitate-biology/
URL : https://crev.info/2018/05/cellular-wonders-coming-focus/
번역자 : 미디어위원회

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58. 세포들은 그들의 신체 위치를 결정하는 데에 우편번호를 사용한다. (Cells Use Zip Codes to Determine Their Body Location)
59. 세균의 편모 : 고도로 복잡한 초미세 구조가 우연히? (Evolution of the Flagellum : And the Climbing of ‘Mt. Improbable’)
60. 작동 중인 분자기계 리보솜을 보라. (Watch a Ribosome in Action)
61. 박테리아 편모의 모터는 단백질 클러치를 가지고 있었다. (Bacterial Flagellar Motor Has a Protein Clutch) 
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64. 바이러스도 분자 모터들을 가지고 있었다. (Virus Motors Impossible for Evolution)
65. 자기희생 세포들은 자신을 내어주신 설계자를 증거한다. (Self-sacrificing Cells Demonstrate a Selfless Designer)
66. 세포의 분자 모터들은 함께 협력해서 작동한다. (Cell Motors Play Together)
67. 단순한 생물체 같은 것은 없다. (There’s No Such Thing as a ‘Simple’ Organism)
68. 점균류의 네트워크는 철도 시스템을 능가하고 있었다. (Slime Networks Are Better Organized than Railway Systems)
69. 단순한(?) 아메바가 박테리아를 사육하고 있었다. ('Simple' Amoebas Can Farm Bacteria)
70. 박테리아가 노화에 저항하는 독창적인 방법 (The Ingenious Way That Bacteria Resist Aging)
71. 효소는 진화할 수 없었음을 새로운 연구는 보여주었다. (New Study Shows Enzymes Couldn't Evolve)
72. 나노기술과 창조주
73. 분별없이 박테리아를 미워하지 말라! (Don’t Hate Bacteria Irrationally)
74. 새로운 분자 모터 클러치가 발견되었다. (Scientists Discover New Molecular Motor 'Clutch')
75. 바이러스는 바다를 좋게 만들 수 있다. (Viruses May Do the Ocean Good)
76. 세균의 대사는 컴퓨터 회로판과 같이 작동된다. (Bacteria Metabolisms Are Like Computer Circuit Boards)
77. 세포의 미토콘드리아 세망은 도시 전력망을 닮았다. (Cell Feature Resembles Power Grid)
78. 세포가 저절로 만들어졌다고?
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82. 동물성 플랑크톤에서 발견된 다연발의 작살! : 하등하다는 원생동물에서 고도로 복잡한 기관의 발견 (Lowly Plankton Packs High-Caliber Heat)
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