Endless Curiosity about science, math and universe

  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...

결론부터 말하면, 1721년 천연두가 덮친 보스턴에서 사망률은 일곱 명 중 한 명꼴인 약 15%였지만, 한 아프리카 출신 노예가 전한 접종법을 받은 사람들의 사망률은 약 2%에 불과했습니다. 도시를 구할 지식은 최고의 의사도, 가장 이름난 목사도 아닌, 주인에게서 이름마저 새로 받아야 했던 사람의 팔뚝 흉터에 새겨져 있었습니다. '예, 그리고 아니오' — 팔의 흉터가 보여준 대답 오네시무스는 지금의 가나에 해당하는 서아프리카에서 끌려온 노예였습니다. 1706년 보스턴의 한 교회 교인들이 돈을 모아 그를 사서 청교도 목사 코튼 매더에게 선물했고, 매더는 성경 속 노예의 이름을 따 그를 오네시무스라고 다시 이름 지었습니다. 아이러니하게도 그 이름의 뜻은 '유용한 사람'입니다. 1716년 어느 날, 매더가 "자네는 천연두에 걸린 적이 있는가"라고 묻자 오네시무스는 "예, 그리고 아니오"라고 답했습니다. 고향에서 시술을 받아 천연두를 한 번 가볍게 앓은 셈이 되었고, 평생 다시는 걸리지 않는다는 것이었습니다. 그는 말로만 하지 않고 소매를 걷어 팔에 남은 흉터를 보여주었습니다. 인두법 — 노예의 증언과 왕립학회 기록이 일치했다 그가 말한 인두법은 건강한 사람의 피부를 살짝 가르고 천연두 환자의 고름을 아주 조금 넣어 주는 방법이었습니다. 몸은 진짜 천연두보다 훨씬 가볍게 병을 앓고 지나가고, 그 뒤로는 다시 걸리지 않았습니다. 아프리카에서는 대대로 전해진 지식이었습니다. 매더는 곧이곧대로 믿지 않았습니다. 보스턴의 다른 서아프리카 출신 사람들에게도 물어 같은 이야기를 거듭 확인했고, 서재에서는 영국 왕립학회 학술지에서 오스만 제국의 의사 에마누엘 티모니가 1713년에 보낸 똑같은 시술의 보고까지 찾아냈습니다. 노예의 증언과 학술지의 기록이 정확히 일치한 것입니다. 매더는 1716년 이 사실을 왕립학회에 편지로 보고했지만, 그때는 아무도 움직이지 않았습니다. 아직 도시에 병이 돌지 않았기 때문입...

결론부터: 전염병의 원인은 바이러스나 세균만이 아니었습니다. 유전자(DNA·RNA)가 전혀 없는 단백질 덩어리가, 자기와 같은 모양으로 정상 단백질을 바꿔 놓으며 병을 퍼뜨릴 수 있었습니다. 스탠리 프루시너가 1982년 '프리온'이라 이름 붙인 이 가설은 15년 동안 이단으로 조롱받았고, 1997년 그에게 노벨 생리의학상을 안겼습니다. 1972년 9월, 바이러스라면서 바이러스답지 않은 병 1972년 9월, 샌프란시스코의 한 대학병원에 기억이 빠르게 무너지는 여성 환자가 입원했습니다. 크로이츠펠트-야콥병. 당시 이 병은 '느린 바이러스'의 감염으로 여겨졌습니다. 그런데 서른 살의 신경과 레지던트 프루시너의 눈에는 모순이 또렷했습니다. 바이러스 감염이라는데 열이 없었고, 염증도 없었고, 몸이 침입자와 싸우는 면역 반응도 일어나지 않았습니다. 바이러스라면서 바이러스다운 흔적이 하나도 없는 병. 그는 이 모순 하나를 붙들었고, 그 질문이 25년 동안 그의 인생 전체를 끌고 갔습니다. 모양만으로 이어지는 정보라는 반례 프루시너는 양의 뇌 질환 스크래피를 붙들고 감염원을 순수하게 정제해 나갔습니다. 정제할수록 핵산은 사라지고 단백질만 남았습니다. 감염력이 단백질 분해 효소에는 무너지고 핵산을 파괴하는 처리에는 버티는, 기존 상식과 정반대의 결과였습니다. 정보는 유전자에만 산다는 믿음 앞에, 모양만으로 이어지는 정보가 있다는 반례가 선 것입니다. 1972년 프루시너, 크로이츠펠트-야콥병 환자에서 '바이러스답지 않은' 모순을 포착 1982년 감염성 단백질 입자 '프리온(prion)' 가설 발표 — 학계의 조롱과 반박 1997년 노벨 생리의학상 수상 — 가설 발표 15년 만 현재 프리온병에는 승인된 치료법이 없으며, 알츠하이머 등과의 연관 주장은 검증 중 큰 목소리가 아니라 다음 실험으로 답한 15년 프루시너가 이긴 방식은 큰 목소리가 아니었습니다. 그는 논문에 스스로 이단일 수 있다고 적는 유보...

결론부터: 다이나마이트 자체가 약이 된 것은 아닙니다. 다이나마이트의 폭발 성분인 니트로글리세린이 혈관을 넓히는 작용을 한다는 사실이, 알프레드 노벨의 공장 노동자들에게서 먼저 관찰됐고, 그 물질이 1879년부터 협심증 치료제로 쓰이기 시작했습니다. 폭발물이 심장약이 된 것이 아니라, 같은 분자가 전혀 다른 용량과 맥락에서 생명을 살린 이야기입니다. 폭발물과 심장약은 어떻게 같은 물질일까? 니트로글리세린은 1847년 이탈리아 화학자 아스카니오 소브레로가 처음 합성했습니다. 너무 불안정해 다루기 어려웠던 이 액체를, 노벨은 1860년대 규조토에 섞어 비교적 안전하게 다룰 수 있는 고체 폭발물 — 다이나마이트 — 로 만들었습니다. 그리고 바로 그 공장에서 이상한 일이 보고됐습니다. 구분 다이나마이트 협심증 치료제 핵심 물질 니트로글리세린 니트로글리세린 목적 발파·건설·채굴 혈관 확장, 흉통 완화 차이 용량과 사용 맥락 — 폭발용 대량 vs 의약용 극소량 공장 노동자들은 무엇을 발견했을까? 협심증을 앓던 노동자들은 공장에서 일하는 평일에는 가슴 통증이 가라앉고, 주말에 쉬면 통증이 돌아오는 것을 경험했습니다. 반대로 월요일 아침에는 두통을 호소하는 노동자도 많았습니다. 두 증상 모두 니트로글리세린 증기가 혈관을 넓힌 결과였습니다. 심장으로 가는 혈류가 늘면 흉통이 줄고, 머리 혈관이 넓어지면 두통이 생겼던 것입니다. 지역 의사들이 이 패턴을 추적했고, 윌리엄 머렐이 1879년 니트로글리세린을 협심증 치료제로 정리한 논문을 발표하면서 의학계의 표준으로 들어섰습니다. 노벨 본인은 이 약을 어떻게 받아들였을까? 아이러니하게도 노벨 자신도 말년에 협심증으로 이 약을 처방받았습니다. 그는 편지에서, 자신이 만든 물질이 이제 자신의 약이 됐다는 역설을 적었고, 두통 때문에 복용을 꺼렸다고 전해집니다. 1896년 그가 세상을 떠난 뒤, 그의 유산은 노벨상이 됐습니다. 왜 작용 원리는 100년 뒤에야 밝혀졌을까? 1879년: 머렐의 논문...

x 결론부터: 배터리 자체가 약은 아닙니다. 배터리의 핵심 원소인 리튬이, 전혀 다른 화합물 형태로 조울증(양극성 장애)의 대표 치료제에 쓰입니다. 1949년 호주의 한 정신과 의사가 우연히 발견한 효과가 70년이 넘은 지금도 정신의학의 기둥으로 남아 있는 이야기입니다. 배터리 금속이자 약인 원소 먼저 오해를 풀어야 합니다. 배터리에 주로 들어가는 것은 수산화리튬이고, 약으로 쓰는 것은 탄산리튬으로, 서로 다른 화합물입니다. 배터리 성분을 먹는 것이 아니라, '리튬이라는 원소'만 같을 뿐입니다. 구분 배터리용 의약용 대표 화합물 수산화리튬 탄산리튬 용도 전기차 등 이차전지 소재 양극성 장애 1차 치료제 공통점 원소 리튬을 포함한다는 점만 같음 우연이 만든 발견 1949년 멜버른 근교 병원에서 정신과 의사 존 케이드는 조증 환자의 소변을 동물에 주입하는 실험을 하던 중, 요산을 녹이기 위해 쓴 리튬 화합물을 투여한 동물들이 눈에 띄게 차분해지는 것을 관찰했습니다. 그는 리튬 자체의 효과라고 보고, 먼저 자신에게 투여해 안전성을 확인한 뒤 환자 치료에 적용했고, 같은 해 학술지에 발표했습니다. 처음에는 큰 주목을 받지 못했지만, 1950년대 덴마크 연구팀의 대조 연구로 효과가 입증됐고 혈중 농도 측정법까지 갖춰지면서 1970년 미국 FDA 승인을 받았습니다. 70년이 지나도 현역인 약 대체하기 어려운 효과: 오랜 임상 경험이 쌓인 1차 치료제로, 세계보건기구의 필수의약품 목록에도 들어 있습니다. 아직 남은 미스터리: 효과가 왜 나타나는지는 지금도 부분적으로만 이해되고 있어, '쓰면서도 다 모르는 약'으로 불립니다. 오래된 인연: 과거 일부 음료와 광천수에도 리튬 성분이 들어 있었다는 기록이 전해지며, 인류가 그 효과를 어렴풋이 경험해 왔음을 보여줍니다. 전문가의 확신이 빗나간 사례로는 LK-99 상온 초전도체 소동 이 있고, 옳은 주장이 외면받은 사례로는 손 씻기를 주장하다 외면받은 ...

TL;DR: 1847년 빈 종합병원에서 젊은 산과 의사 이그나츠 제멜바이스는 산모 사망률을 18%에서 2% 미만으로 끌어내렸다. 방법은 놀랍도록 단순했다. 시체 부검을 하고 온 손을 염소석회수로 씻는 것. 하지만 학계는 그를 미친 사람 취급했고, 그는 1865년 정신병원에서 패혈증으로 사망했다. 향년 47세. 그가 목숨 걸고 외친 "손을 씻어라"는 오늘날 모든 병원의 기본 수칙이 되었다. 왜 같은 병원인데 산모 사망률이 3배나 차이 났을까? 1840년대 빈 종합병원 산과 병동은 두 개로 나뉘어 있었다. 의사·의대생이 담당하는 제1병동의 산모 사망률은 최악의 해에 10%를 넘었지만, 조산사들이 담당하는 제2병동은 2~4% 수준이었다. 범인은 산욕열이었다. 당시 의학계의 정설은 "나쁜 공기(miasma)"였다. 무엇이 그를 확신하게 만들었을까? 1847년, 병리학자 야코프 콜레츠카가 부검 중 손을 벤 뒤 산욕열과 똑같은 증상으로 사망했다. 제멜바이스는 깨달았다. 의사들의 손에 묻은 "사체의 미립자"가 산모의 몸속으로 들어가 병을 일으킨다는 것을. 1847년 5월, 그는 모든 의사와 의대생에게 염소석회수로 손을 씻도록 강제했다. 결과는 극적이었다. 제1병동 사망률은 1847년 6월 2.2%, 7월 1.2%로 떨어졌다. 왜 확실한 데이터가 20년간 무시당했을까? 첫째, 이론이 없었다. 세균 이론은 1860년대 파스퇴르의 연구로 확립되었다. 둘째, 자존심이 상했다. 그의 주장을 받아들인다는 것은 의사들이 자기 손으로 수천 명의 산모를 죽였다는 사실을 인정하는 것과 같았다. 셋째, 제멜바이스 본인도 무너졌다. 절망한 그는 동료들을 "무책임한 살인자"라 부르는 분노의 공개 서한을 보내기 시작했다. 그의 최후는 어떻게 되었을까? 1865년 7월 30일, 동료들은 제멜바이스를 정신병원으로 유인했다. 14일 뒤인 8월 13일, 그는 패혈증으로 사망했다. 향년 47세. 그의 명예 회복은 사후...