오토 로이는 왜 꿈에서 본 실험으로 노벨상을 받았을까? — 신경전달물질의 발견

 

결론부터: 신경이 화학물질로 신호를 전한다는 사실은 꿈에서 왔습니다. 약리학자 오토 로이는 부활절 전날 밤 꿈에서 실험 설계를 봤고, 쪽지에 적어 뒀지만 아침에 자기 글씨를 읽지 못해 하마터면 영원히 잃을 뻔했습니다. 다음 날 밤 꿈이 한 번 더 돌아왔고, 그는 새벽 3시에 실험실로 달려가 개구리 심장 두 개로 신경전달물질의 존재를 증명했습니다. 1936년, 그 실험은 노벨상이 됐습니다.

신경은 전기만으로 말한다는 상식이 지배하던 시대

로이가 살던 시대의 상식은 단단했습니다. 신경이 신호를 전하는 방식은 오직 전기뿐이라는 것이었습니다. 전깃줄을 타고 전류가 흐르듯 신경 속을 전기 임펄스가 달린다는 그림이었죠. 신경 끝에서 화학물질이 흘러나와 다음 세포에 신호를 건넨다는 생각은 근거 없는 추측 취급을 받았습니다. 전기 신호는 실제로 측정할 수 있었지만, 화학 전달 쪽은 물질의 양이 너무 적고 사라지는 속도가 너무 빨라 당시 기술로는 붙잡을 방법이 없었습니다. 증명할 수 없는 이야기는, 옳고 그름을 가리기도 전에 서랍 속으로 들어갔습니다.

미술사를 꿈꾸던 의대생, 1903년에 가설을 말하다

오토 로이는 1873년 독일 프랑크푸르트에서 태어났습니다. 포도주 상인의 아들이었던 그는 사실 의학보다 미술사를 공부하고 싶어 했고, 의과대학에서도 의학 시험에 겨우 붙어 한 해를 재수강한 끝에 1896년 학위를 받았습니다. 출발만 보면 노벨상과는 거리가 멀어 보이는 학생이었습니다. 그러나 그는 약이 몸에 어떻게 작용하는지를 파고드는 약리학에서 길을 찾았고, 1902~1903년 런던의 스타링 연구실에서 평생의 동료 헨리 데일을 만났습니다. 로이 본인의 회고에 따르면, 신경 말단에서 화학물질이 방출될 수 있다는 가설을 그가 처음 입 밖에 낸 것은 1903년이었습니다. 다만 그 가설을 가릴 실험 방법은 세상 어디에도 없었습니다. 가설은 머릿속에 접어 둔 채로 17년이 흘렀습니다.

브레이크의 소식은 무엇이 심장에 전하는가

몸속 신호의 방식을 쉬운 비유로 풀어 보겠습니다. 미주신경은 심장에 거는 브레이크와 같습니다. 이 신경이 작동하면 심장 박동이 느려지고, 반대쪽 신경이 작동하면 빨라집니다. 그렇다면 브레이크를 밟았다는 소식은 어떤 방식으로 심장에 전해질까요? 신경전달물질은 신경이 다음 세포에게 건네는 쪽지와 같습니다. 신경 끝에서 쪽지가 건너가면, 받는 쪽 세포는 내용을 읽고 자기 움직임을 바꿉니다. 전기가 전깃줄의 언어라면, 화학물질은 손에서 손으로 건네는 편지의 언어인 셈입니다. 편지에는 "느려져라", "빨라져라" 하는 구체적인 명령이 담겨 있습니다. 심장처럼 스스로 느려졌다 빨라졌다 하는 장기의 섬세한 조절은, 이 편지의 언어로만 설명할 수 있었습니다.

이단 취급을 받던 가설이 실험으로 뒤집힌 이야기는 이 블로그에도 또 있습니다. 스탠리 프루시너 — '단백질이 감염된다'는 이단으로 노벨상을 받다와 함께 읽어 보세요.

읽을 수 없는 쪽지, 그리고 두 번째 꿈

로이 본인의 회고에 따르면, 부활절 일요일 전날 밤의 일이었습니다. 그는 잠결에 깨어나 불을 켜고 얇은 종이쪽지 위에 몇 줄을 적었습니다. 아침 6시에 눈을 뜬 그는 밤사이 아주 중요한 무언가를 적어 두었다는 사실은 분명히 기억했지만, 휘갈긴 글씨를 아무리 들여다봐도 읽어 낼 수가 없었습니다. 평생 품어 온 질문의 답이 자기 손으로 쓴 메모 안에 있는데, 그 글씨를 읽지 못해 하루 종일 애를 태운 것입니다. 그런데 다음 날 밤 새벽 3시, 그 생각이 똑같이 한 번 더 돌아왔습니다. 이번에는 달랐습니다. 그는 다시 잠드는 실수를 반복하지 않았습니다. 즉시 일어나 옷을 챙겨 입고, 어두운 새벽길을 달려 그라츠의 실험실로 나갔습니다.

개구리 심장 두 개가 증명한 것

실험 설계는 단순하면서도 결정적이었습니다. 먼저 미주신경이 붙어 있는 개구리 심장 하나를 관류액 속에 넣고, 그 신경을 자극해 박동을 느리게 만들었습니다. 그런 다음 그 심장을 적시던 액체를 모아, 신경이 붙어 있지 않은 두 번째 개구리 심장에 옮겨 부었습니다. 그러자 아무런 자극도 받지 않은 두 번째 심장이 첫 번째 심장과 똑같이 느려지기 시작했습니다. 반대로 가속 신경을 자극한 액체를 옮기자 두 번째 심장은 빨라졌습니다. 액체를 옮기는 것만으로 심장의 속도가 따라 움직인다는 것은, 명령이 전선이 아니라 액체 속 물질에 실려 왔다는 뜻이었습니다. 노벨 재단은 이 실험과 발표를 1921년의 일로 기록하고 있습니다. 로이는 이 정체 모를 억제 물질을 '바구스슈토프'라 이름 붙였고, 이후 그 정체가 헨리 데일이 1914년 맥각에서 분리했던 아세틸콜린과 같은 물질임이 확인됐습니다. 신경이 화학 쪽지로 말을 건다는 사실이, 실험으로 증명된 것입니다. 몸속 신호를 약으로 다루는 시대의 출발점이기도 했습니다 — 정신과 약의 역사는 7UP에 정말 리튬이 들어 있었다 — 탄산음료와 정신과 약 사이에서 이어집니다.

연도	사건
1873	독일 프랑크푸르트 출생
1903	화학 전달 가설을 처음 입 밖에 냄 (본인 회고)
1921	개구리 심장 실험과 발표 (노벨 재단 기록)
1936	헨리 데일과 함께 노벨 생리의학상 수상
1938	나치에 체포·구금, 노벨상 상금을 빼앗기고 출국
1961	12월 25일 뉴욕에서 별세

노벨상 상금을 빼앗기고도 질문을 놓지 않은 사람

영광 뒤에는 그림자가 기다리고 있었습니다. 1938년 나치가 오스트리아를 합병한 직후, 로이와 두 아들은 게슈타포에 체포돼 구금됐습니다. 세계 과학계의 거센 항의 끝에 석방됐지만, 출국을 허락받는 조건은 노벨상 상금을 나치 정권에 넘기는 것이었습니다. 그해 9월 영국에 도착한 로이는 데일의 집에 머물렀고, 1940년 미국으로 건너가 뉴욕 대학교의 연구교수가 됐습니다. 1946년 미국 시민권을 얻은 그는 빼앗긴 상금과 떠나온 고향에도 불구하고 연구를 손에서 놓지 않았습니다. 오늘날 심장과 혈압을 다스리는 약, 뇌의 신호 균형을 돌보는 약 가운데 많은 수가 그 새벽의 실험 위에 서 있습니다.

자주 묻는 질문

Q. 꿈 이야기는 로이 본인이 직접 전한 것인가요?
A. 네. 로이가 1960년 회고에서 직접 전한 이야기입니다. 그래서 이 글도 꿈을 꾼 밤의 연도는 단정하지 않고, 실험과 발표의 연도는 노벨 재단 기록인 1921년으로 분리해 표기합니다.

Q. 바구스슈토프는 무엇인가요?
A. 미주신경(바구스)이 자극받을 때 심장 주변 액체 속에 풀려나오는 억제 물질에 로이가 붙인 이름입니다. 정체는 아세틸콜린 — 인류가 처음 확인한 신경전달물질이었습니다.

Q. 이 발견이 오늘날 의학에 왜 중요한가요?
A. 몸속 신호가 화학 쪽지로 오간다면, 그 내용을 흉내 내거나 가로막는 약으로 몸의 반응을 조절할 수 있기 때문입니다. 심장·혈압약과 뇌 신호를 다루는 약 다수가 이 원리 위에 서 있습니다.

꿈은 준비된 사람에게 답이 되어 돌아온다

꿈은 준비되지 않은 사람에게는 스쳐 지나가는 잡음이지만, 17년을 같은 질문을 품고 산 사람에게는 답이 되어 돌아왔습니다. 우연처럼 보이는 순간도 실은 오랜 기다림과 헌신 위에 찾아오는 법입니다. 빼앗긴 상금도, 떠나야 했던 고향도 그의 질문을 빼앗지는 못했습니다. 여러분은 꿈에서 답을 얻은 경험이 있으신가요? 댓글로 여러분의 이야기를 들려주세요.

Watch the full video: https://youtu.be/ZMlsWpa3lXo

먼저 보면 좋은 영상

• 테슬라 이야기 1부: https://youtu.be/f-Rek-UtHp8
• 킬리 사기극: https://youtu.be/E_oDvOEqqVo

이 이야기는 유튜브 채널 와우사이언스(WowScience by TechSensia)의 영상으로도 만나실 수 있습니다. ▶ 채널 구독하기: https://www.youtube.com/channel/UCsLQQGWfka8togimX32jxsA?sub_confirmation=1 — 유튜브에서 '와우사이언스'를 검색해 보세요. 📷 인스타그램에서도 짧은 영상으로 만나실 수 있습니다: https://www.instagram.com/wowscience.techsensia