와우! 과학

[고든 정의 TECH+] 해충 박멸 돕는 ‘마이크로 CT’

작성 2017.08.15 09:35 ㅣ 수정 2017.08.15 09:36
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▲ 콜로라도 감자잎벌레의 마이크로 CT 이미지


1970년대 ‘전산 단순 촬영술’(CT·Computed Tomography)이 개발되면서 의사들은 환자의 몸 안을 들여다볼 수 있었습니다. 비록 초창기 CT의 해상도는 높지 않았지만, 이를 통해서 뇌출혈이나 종양을 수술 없이도 진단할 수 있게 된 것입니다. 최근 CT와 관련한 기술은 놀라운 진보를 이룩해서 이제는 환자의 몸을 3차원적으로 재구성하는 3D CT 스캔이 널리 활용되고 있습니다.

그런데 이런 CT 이미지 기술이 널리 활용되는 다른 분야가 있습니다. 바로 생물학입니다. 다양한 동물이나 화석의 내부를 CT를 통해서 들여다볼 수 있기 때문입니다. 과학자들은 이제 동물을 직접 해부하지 않고도 내부를 들여다보고 연구를 진행할 수 있게 된 것이죠. 이 부분의 기술도 최근 놀라운 진보를 이룩했습니다. 하지만 곤충의 내부를 들여다볼 수 있는 CT가 존재한다는 사실은 최근의 기술 진보에 익숙한 사람들에게도 새삼 놀라운 일입니다.

캐나다 웨스턴온타리오대학의 과학자들은 곤충의 3D CT 이미지를 공개했습니다. 몸길이가 1㎝에 불과한 작은 곤충의 내부를 생생하게 들여다본다는 것도 놀랍지만, 더 놀라운 것은 살아있는 곤충을 움직이지 못하게 만들었다는 것입니다.

의사가 암을 진단하기 위해서 CT를 찍을 때 환자의 협조를 구하기는 매우 쉽습니다. 검사를 위해 잠시간 움직이지 않는 일은 그다지 어렵지 않습니다. 하지만 살아있는 곤충을 움직이지 않게 고정하는 일은 매우 어렵습니다. 번데기처럼 본래 움직이지 않는 경우를 제외하면 가만히 있으라는 이야기를 듣고 움직이지 않을 곤충은 별로 없습니다.

연구팀은 곤충이 포유류에 비해 낮은 산소 농도에서도 잘 버틴다는 점에 착안했습니다. 이산화탄소를 주입해 저산소 상태를 만들면 이들이 잠시간 잘 움직이지 못한다는 점을 이용한 것입니다. 물론 살아있는 상태에서 검사하는 것이 목적이기 때문에 적당히 농도를 조절해야 합니다.

두 번째 문제는 고해상도 CT 이미지를 얻기 위해 강력한 방사선을 사용해야 한다는 것입니다. 다행히 많은 곤충이 방사선에 매우 강하기 때문에 이 문제도 해결할 수 있다고 합니다. 연구팀이 개발한 ‘마이크로 CT’는 20㎛(0.02㎜)의 높은 해상도를 지녀 1㎝ 정도 몸길이를 지닌 작은 곤충의 내부 구조를 살아있는 상태에서 연구할 수 있습니다.


흥미로운 점은 이 마이크로 CT가 의료용 CT와 반대의 목적으로 개발되고 있다는 점입니다. 첫 관측 대상은 여러 작물의 해충으로 유명한 콜로라도 감자잎벌레(학명 Leptinotarsa decemlineata)로 이 연구의 목적은 해충 박멸에 필요한 정보를 수집하는 것입니다. 다시 말해 이 곤충을 어떻게 하면 쉽게 죽일 수 있는지가 연구 목적인 셈입니다.

하지만 연구팀은 이 마이크로 CT가 여러 가지 곤충과 작은 생물체 연구에 도움이 될 것으로 기대하고 있습니다. 여기에는 순수 과학적 연구는 물론이고 우리에게 유용한 여러 생물에 대한 연구도 포함될 수 있습니다. 앞으로 관련 연구 성과가 기대됩니다.

사진=콜로라도 감자잎벌레의 마이크로 CT 이미지(대니 포이나펜 박사/캐나다 웨스턴온타리오대학)

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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