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| 제목 | [2016 아트 인 사이언스] 생쥐의 뇌 속 이미지, 수련으로 재탄생하다 | ||||
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| 작성자 | 대외협력실 | 등록일 | 2016-11-18 | 조회 | 10440 |
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생쥐의 뇌 속 이미지, 수련으로 재탄생하다- IBS 개원 5주년 기념행사 일환 '아트 인 사이언스(Art in Science)' 전시회 열려 -
지난 11월 17일, 18일 양일간 IBS 개원 5주년 기념행사의 일환으로 '아트 인 사이언스(Art in Science)' 특별 전시회가 열렸다. 대전 ICC 호텔 로비에서 진행된 이번 전시회는 IBS 연구원들이 연구 과정 중 포착한 과학 이미지와 일러스트들로 다채롭게 꾸며졌다. 현장에서는 관람객을 대상으로 최고의 이미지를 뽑는 투표도 진행됐다.
올해 2회를 맞는 '아트 인 사이언스'에서는 클로드 모네가 그린 '수련'이 가득한 연못이 떠오르는 이미지부터 영화 해리포터에 등장할법한 지하 700m에 있는 암흑물질을 탐색하는 검출장치 내부사진 등 총 16점이 전시되었다. 특히, 이번 아트 인 사이언스는 대전시립미술관과 함께 과학과 예술의 융합을 꾀하는 공동작품도 설치해 이목을 끌었다. 이번 전시회는 12월 18일까지 대전시립미술관 창작센터에서도 전시될 예정이다. 다음은 이번 전시회에 출품된 16개의 작품이다.
연못by Junyeop Roh (Researcher) 클로드모네는 노년에 '지베르니' 연못의 수련을 다채로운 색과 빛으로 그렸고, 수련 연작은 위대한 명작들로 남았다. 생쥐의 내측전전두엽(medial prefrontal cortex) 2/3번 층에 존재하는 다양한 단백질들이 그려낸 위 이미지는 그의 명작을 연상시킨다. 우리는 칼슘과 결합하여 칼슘 신호전달에 관여하는 파브알부민은 빨간색, 시냅스에 많이 발현하는 단백질 PTP delta는 초록색, DNA에 색을 입히는 DAPI는 파란색으로 표시했다. 생쥐의 내측전전두엽은 일반적으로 사회적 행동, 의사 결정에 관여한다. 특히 사람의 경우 인간성 표출에 관여하는 것으로 알려져 있다.
뇌 안의 은하수by Haram Park (Researcher) 포유류 뇌의 양쪽 측면에 위치한 해마는 말 그대로 '해마' 모양의 구조다. 해마는 감정과 욕망, 기억에 관여하는 변연계의 일부로 정보 공고화, 공간 기억, 단기·장기 기억에 영향을 끼치는 것으로 알려져 있다. 해마 부위에 존재하는 성상교세포(Astrocyte)의 GFAP(Glial fibrillary acidic protein)는 신경교세포의 표식으로 사용되며, 성상교세포의 모양과 물리적인 세기에 기여한다. 본 사진은 생쥐의 해마에 존재하는 성상교세포의 GFAP(흰색)를 염색한 것이다. 세포들이 밤하늘의 은하수처럼 빛나고 있다.
식물의 코by Taek Han Yoon(Researcher) 지구라는 거대한 생태계를 떠받치고 있는 식물의 호흡은 곧 지구의 숨결이라 할 수 있다. 식물의 호흡을 담당하는 기관인 기공(stomata)는 광합성을 하는 모든 생물의 근원이다. 사진은 전자현미경을 이용해 식물체의 기공조직(Stomatal apparatus)를 촬영한 것이다. 세상 모든 생물의 어머니인 식물의 마음을 대변하듯 기공조직이 하트 모양인 것이 인상적이다.
물에 빠진 폐by Seung-Jun Lee (Researcher), Gou Young Koh (Director) 패혈증으로 인한 염증은 모세혈관 벽을 파괴해 혈액 및 염증세포의 누출을 유발한다. 이는 곧 폐부종과 같은 중증 합병증으로 이어진다. 위 이미지는 패혈증 동물 모델에서 발생한 폐부종을 소동물용 컴퓨터단층촬영(Micro-CT)기법을 이용해 촬영한 뒤, 폐부종에 해당하는 부분에 다양한 색상 처리를 한 것이다. 연구진은 혈관 내피세포에 특이적으로 존재하는 Tie2 수용체를 활성화해 혈관 장벽을 강화하는 신약 항체를 개발했다. 이를 통해 패혈증 시 발생하는 혈액 누출로 인한 장기 기능 손실과 사망을 줄일 수 있음을 보고했다.
크리스퍼 다트by Daesik Kim(Researcher), Jungeun Kim(Researcher), Jin-Soo Kim(Director) 다트 모형 위에 DNA 염기가 꽂혀있는 이 그림은 절단 유전체 시퀀싱(Digenome-seq) 방법을 이용해 크리스퍼 유전자가위의 정확성을 비교해 표현한 것이다. 연구진은 새로운 크리스퍼 유전자가위인 Cpf1 효소(endonuclease)와 기존에 잘 알려진 크리스퍼 유전자가위 Cas9 효소(endouclease)를 비교했다. 노란색, 붉은색, 파란색 바탕은 각각 spCas9, AsCpf1, LbCpf1 유전자가위를 나타낸다. 각 숫자에 해당하는 조각들에 나타난 검정색 선의 길이는 각 유전자가위가 해당 위치에서 오작동할 확률이 증가함을 나타낸다. 마치 정확한 곳에 적중해야 하는 다트판처럼 보이도록 의도한 이 이미지는 Nature Biotechnology 표지를 장식했다.
혈관에서 벌어지는 전투by Joana Almaça(Researcher) 췌장 속에 위치한 내분비세포인 췌장 섬세포(pancreatic islets)는 우리 몸의 혈당을 조절하는 중요한 역할을 한다. 췌장 섬세포에서는 인슐린을 분비하는데 노화가 진행되어도 건강하게 유지된다. 하지만 모세혈관에 생기는 염증과 섬유화로 인해 인슐린 전달이 잘 되지 않는다는 것을 염증 마커(ICAM-1)와 대식세포(Macrophage) 면역염색을 통해 확인할 수 있었다. 본 사진은 마치 췌장 섬세포 안에 있는 혈관에서 일어나는 염증과 대식세포의 치열한 전투장면을 연상케 한다.
진화의 아름다움: 드로셔 단백질의 구조by Sung Chul Kwon(Research Fellow) 마이크로RNA는 발생, 노화, 암, 분화, 면역 등 생명현상 거의 모든 분야에 관여한다. 마이크로RNA는 드로셔와 다이서 단백질의 연속적인 두 단계 절단과정으로 생성된다. 본 작품은 처음 발견된 지 12년 만에 그 구조가 풀린 드로셔 단백질의 밑 부분 모양이다. 드로셔는 다이서와 같은 골격(빨간색, 초록색)을 갖고 있으면서 드로셔만의 고유한 구조(노란색, 하얀색)를 지니고 있다. 이를 통해 드로셔가 다이서로부터 분지되어 나와 새로운 기능을 갖춘 과정을 엿볼 수 있다.
생명을 구하는 그물by Jinkyung Park(Ph.D), Suji Choi(graduate student), Taeghwan Hyeon(professor), Dae-hyeong Kim(professor), Hye Jin Hwang(professor, MD) 위 사진은 쥐심장에 심외막 그물망(epicardial mesh)를 감은 모습이다. 심외막 그물망은 구불구불한 구조라 심장 근육이 갖는 기계적 성질과 비슷해 심장이 이완될 때, 지장을 주지 않는다. 전극부분은 은나노와이어와 SBS고무의 혼합물로 구성되어 전도성이 높다. 표면적이 넓고 유연해 움직이는 심장에도 균일하게 접촉해 심장에 흐르는 전기 신호를 깨끗하게 읽을 수 있다. 이 그물망은 심실 전체에 전기 자극을 전달해 심근경색을 유도한 쥐의 비정상적인 심장박동을 동기화시켰다. 심장의 수축능력을 증가시키고, 전기충격으로 심실 세동을 멈출 수 있다. 생명을 구하는 그물인 셈이다.
그래핀 벌집by Kyoungsoo Kim(Research Fellow) 위 이미지는 제올라이트의 3차원 마이크로기공 표면을 따라 자란 탄소의 구조를 나타낸 모식도다. 제올라이트는 알루미늄, 실리콘, 산소가 결합하여 이뤄진 결정성 물질이다. 원자들의 배열에 따라1 nm 미만의 마이크로기공들이 3차원으로 연결된 구조를 가질 수 있다. 예전부터 과학자들은 제올라이트의 기공구조가 3차원 그래핀 탄소를 합성하는데 이상적인 주형틀이 될 것이라 여겼지만 제올라이트의 좁은 기공이 걸림돌이었다. 최근 연구단은 제올라이트의 기공 내부에 란타늄촉매를 집어넣는 방식으로 기공 내부에 탄소를 쉽게 형성시킬 수 있는 방법을 고안해 3차원 그래핀 탄소 합성에 성공했다. 이를 표현하는 이미지가 마치 그래핀으로 만들어진 벌집과 같다.
원자가 만든 바다 물결by Jeongjin Kim(Research Fellow) 백금 표면 원자의 고요한 떨림과 그래핀이 조우하면 어떻게 될까? 극도로 정제된 백금 표면의 원자들은 부끄러운 듯 예민한 찰나의 움직임에도 자신들의 움직임을 매우 규칙적으로 유지한다. 이를 가장 유연하면서도 단단한 물질로 꼽히는 그물형태의 그래핀이 백금 원자의 떨림을 포박하면, 새로운 광경을 볼 수 있다. 주사터널링 현미경을 이용해 우아하면서도 아름다운 원자 표면의 세계를 포착하는 것이다. 우리는 인간의 눈으로는 직접 관찰이 불가능한 미시세계를 엿본다. 서로 다른 물질 간 경계면 접촉은 서로가 서로를 거부하면서도 동시에 자연스레 어우러지는 역설적인 만남과 같다. 아름답게 어우러진 벌집 구조가 물결 형태를 이루며 원자의 바다 위에서 잔잔하게 일렁인다.
만화경으로 본 물질의 세계by Beom Seo Kim (graduate student) 몰리브덴(Mo)과 텔레륨(Te)의 합성으로 만들어진 2차원 층상구조 다이텔레늄 몰리브데늄(MoTe2)는 응용 가능성이 커 최근 관심을 받는 물질 중 하나다. 이 물질은 결정 구조 상에서 6겹의 대칭성을 가져 전자구조에서도 6겹의 대칭성이 나타난다. 위 그림들은 각분해 광전자 분광 장비로 측정한 MoTe2 단결정의 전자구조다. 각분해 광전자 분광 장비는 단색광을 단결정 표면에 입사시켜 튀어 나오는 전자들을 운동량과 에너지로 분해해 측정한다. 10가지 이미지는 각기 다른 특정한 결합에너지를 가진 운동량 평면의 전자구조다. 6겹의 대칭성이 공통적인 특징이다. 신비로운 물질의 세계를 만화경으로 엿본 듯 화려한 문양을 보여준다.
전자들의 비명by Shoresh Soltani (graduate student) 이 이미지는 티탄산 스트론튬 표면 위 기묘한 양자의 세계에 있는 전자 포켓 (Electronpocket)의 초상을 표현한 것이다. 에드워드 뭉크의 '절규'를 연상케 하는 유령 같은 형상은 극저온, 초고진공 상태에서 나타난다. 평평하고 윤기 나는 깨끗한 단결정 표면에 방사광을 비추면 전자들이 비명을 지른다. 전자포켓이 절연 티탄산 스트론튬 결정 표면의 전기 전도도를 결정하는데 이는 산화물 전자공학분야의 토대가 된다. 각 이미지에 나타나는 색깔의 차이는 전자의 밀도차 때문이다.
백금이 그린 별by Jongkeun Jung(graduate student) 백금은 보석공예에도 쓰이는 귀금속이지만 자동차의 공해 방지 장치에도 쓰일 만큼 화학 반응의 촉매물질로 매우 유용하다. 백금의 촉매 반응성은 표면의 전자구조와 같은 표면이 갖고 있는 특성으로 살펴볼 수 있다. 따라서 실험적으로 백금의 표면 전자구조를 밝히는 것은 촉매 연구에 매우 중요하다. 전자구조는 광전효과를 이용한 각분해 광전자 분광 실험을 통해 측정할 수 있는데, 위 이미지는 가속기를 이용해 얻은 데이터다. 백금은 결합에너지에 따라 전자구조의 운동량이 다르게 나타난다. 백금이 가지는 결정 구조의 대칭성에 따라 백금의 표면에는 다양한 무늬가 나타난다. 백금의 페르미 표면에 별이 나타났다.
인간이 만든 태양빛by Hwang woon Lee (Research Fellow) 우리 생활에 깊이 자리 잡고 있는 레이저(LASER, Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation)은 거의 모든 공상과학영화들에 빠짐없이 등장한다. 미래 과학의 상징인 레이저를 초강력 레이저과학 연구단에서는 4PW(페타와트) 출력으로 구현했다. 4PW는 지구 전체가 받는 태양에너지 170 PW의 약 40분의 1에 해당한다. 본 이미지는 여러 단계의 증폭을 거쳐 20펨토초(20x10^-15 seconds, 빛이 머리카락 한 올 굵기의 10분의 1을 진행하는데 걸리는 시간) 동안 발생시키는 순간을 촬영한 것이다. 인간의 손으로 만든 태양빛을 포착한 사진이다.
다양성의 세계by Young-Im Kim(Research Fellow), Jihoon Choi(Research Fellow) 본 작품은 공진기에서 생성되는 다양한 공진 모드를 시각적으로 보여준다. 공진기는 고유의 진동수를 찾으면 증폭되는 공진현상을 이용해 특정 주파수와 진동을 기록하는 장치다. 연구원들은 공진기의 공진현상을 이용해 다양한 연구를 수행하고 있다. 공진은 일상에서도 흔히 찾아볼 수 있는 현상이다. 하나의 공진기 안에 다수의 공진 모드가 존재하는 모습이 마치 다채로운 얼굴과 감정을 지니고 살고 있는 사람들의 세계를 표현한 것만 같다.
신비한 물질을 찾는 방by Chang Hyon Ha(Research Fellow) 사진은 연구단이 새로 건설한 강원도 양양 지하 700m에 있는 암흑물질 검출장치의 내부를 찍은 것이다. 지하실험 연구단은 우주의 비밀을 품고 있는 '암흑물질'을 탐색중이다. 암흑물질의 신호를 포착하는 것은 매우 어려운데, 사진 중앙에 설치된 원통형 NaI(Tl) 크리스탈(Crystals)들을 이용하면 암흑물질과 반응 시 나오는 미세한 빛을 감지할 수 있다. 이 신호를 외부에서 생성되는 노이즈 신호와 구분하고자 크리스탈 외부 모든 면에 거울 역할을 하는 반사필름을 부착했다. 거울에 둘러싸여 빛을 방출하는 검출장치의 내부 사진이 마치 미지의 물질을 추적하는 자의 방처럼 보인다. |
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- 최종수정일 2023-11-28 14:20
