생물에 나타나 있는 경이로운 설계를 모방하는 학문

아장아장 걷던 아기가 갑자기 넘어져 머리를 부딪칩니다. 그보다 좀더 큰 아이들이 나무나 자전거에서 떨어집니다. 경기장에서 운동 선수들이 서로 충돌합니다. 도로에서 운전자들이 수없이 사고를 당합니다. 하지만 우리는 그처럼 떨어지고 부딪치고 충돌하고도 심한 부상을 입지 않는 경우가 많습니다. 우리는 우리 몸의 강인함과 회복력을 당연하게 여기는 경향이 있습니다. 하지만 과학자들이 발견하기 시작하고 있는 바와 같이, 우리는 뼈에서부터 피부에 이르기까지 참으로 뛰어난 설계의 산물입니다.

힘과 강인함을 겸비하고 있으면서도 비교적 가벼운 것을 자연계 여기저기에서 얼마든지 볼 수 있습니다. 연약한 어린 나무가 콘크리트나 바위 틈새를 비집고 들어가 튼튼한 나무로 자라면서 그 틈을 넓게 벌려 놓습니다. 그런가 하면, 전신주를 쓰러뜨리고 집을 부숴뜨리는 바람을 나무는 이겨 낼 수 있습니다. 딱따구리가 나무에 구멍을 뚫을 때 딱따구리 머리에 가해지는 만큼의 힘을 보통 뇌가 받으면 아마 그 뇌는 성하지 못할 것입니다. 악어 가죽은 창이나 화살, 심지어 총알도 비스듬히 맞을 경우에는 튕겨 나갑니다. (비교 욥 41:1, 26) 이러한 것들은 수천 년 동안 사람들을 외경심에 사로잡히게 하고 당혹스럽게 만들었습니다.

지난 40년 동안, 과학 기술이 크게 발전하면서 과학자들은 그러한 설계 이면에 있는 비밀을 연구하는 데 사용할 수 있는 새로운 강력한 도구들을 갖게 되었는데, 그러한 비밀은 대부분 살아 있는 세포의 내부 깊숙한 곳에 숨겨져 있습니다. 그처럼 미세한 규모에서도 참으로 기막히고 놀랄 만큼 복잡한 설계를 찾아볼 수 있습니다. 하지만 과학의 목표에는 자연의 놀라운 물질에 숨어 있는 비밀을 밝혀 내는 것뿐만 아니라—적어도 일반적인 원리에 있어서는—그러한 비밀을 모방하는 것도 포함됩니다. 그러한 연구 분야의 전망이 어찌나 밝은지 생체 모방 공학이라는 새로운 학문이 생겨날 정도였습니다. 생체 모방 공학에 해당하는 영어 단어(biomimetics)는 “생체”를 의미하는 그리스어 비오스(biʹos)와 “모방”을 의미하는 그리스어 미메시스(miʹme·sis)에서 유래한 것입니다.

더 나은 세상을 약속하는 생체 모방 공학

「생체 모방 공학: 물질의 설계와 가공」(Biomimetics: Design and Processing of Materials)이라는 책에서는 “생체 모방 공학이란 생물학적 구조와 기능을 연구하는 학문을 말한다”고 설명합니다. 그 책이 부언하는 바에 따르면, 이 학문의 목적은 ‘새로운 아이디어를 제시하도록 장려하고 그러한 아이디어를 토대로 생물학적 조직에서 볼 수 있는 것과 유사한 합성 조직을 만들어 내는 것’입니다.

과학자인 스티븐 웨인라이트의 말에 따르면, “생체 모방 공학은 분자 생물학을 흡수하여, 그 학문 대신 21세기에 가장 매력적이면서도 중요한 생물학으로 자리매김할 것”입니다. 메메트 서리카야 교수는 이렇게 주장합니다. “우리는 철기 시대나 산업 혁명과 맞먹는 물질 혁명의 문턱에 서 있다. 우리는 신 물질 시대로 도약하고 있는 중이다. 다음 세기에는 생체 모방 공학이 우리의 생활 방식을 현저하게 바꾸어 놓을 것이라고 나는 생각한다.”

사실, 앞으로 살펴보겠지만, 생체 모방 공학은 우리가 살고 있는 세상을 이미 바꾸어 놓기 시작하였습니다. 하지만 먼저 과학자들이 부지런히 연구하고 있는, 아직 이해되지 않고 있는 경이로운 것들을 몇 가지 간략하게 살펴보도록 하겠습니다. 우리는 또한 “설계”라는 말 이면에 내포되어 있는 진정한 의미를 조사하고 그것이 어떻게 우리 주위의 놀라운 세계에 의미를 더해 주는지 살펴볼 것입니다.