[다큐멘터리] 수학대기획2 생명의 디자인 1부 & 2부

재미있게 본 다큐멘터리 시리즈 하나를 소개한다.

바로 EBS 다큐멘터리 생명의 디자인 1부와 2부

링크

[3부는 페렐만과 관련된 건데.. 사실 이 화는 방송후 후폭풍이 조금 있었다; 푸앙카레 추측에 대해 다룬다!

그렇다 사실 나는 이 1-3부를 다 봤다; 3부는 수학 내용보다는 수학자의 삶에 대해 다루어서.. 그리고 1부 2부의 재미를 따라가진 못한 것 같아, 1부 2부 내용에 초점을 두기로 했다.
]

키워드는 생명과 수학인데 나름 Mathematical Biology[수리생물학] 을 전공했던 친구를 둔 나로써 이 주제는 친숙한 주제였다. 그 친구와 만날 때 써먹어야지 하고 필기(?) 하며 다큐멘터리를 열심히 보았다.

1부의 제목은 치타가 삼킨 방정식

제목을 보고 아 치타가 어떻게 속도를 낼 수 있나, 유동성과 유체관련 모델링이 나올까 기대했는데 오히려 치타의 무늬를 가지고 이야기를 진행해 나가더라

와! 화학 물질의 diffusion equation 을 푸는데 어떤 integral domain 을 잡느냐에 따라 reaction(무늬) 가 다르게 나온다는 것이 핵심이다. 다큐멘터리에서 이러한 방정식[모델]을 처음 만든 사람이 튜링이고 이 튜링의 연구를 머레이가 확장하여 머레이의 연구 결과를 소개했는데 그 결과가 매우 놀라웠다.

바로 치타처럼 몸통이 점무늬 무늬일 경우 꼬리로는 점무니와 줄무늬를 가질 수 있지만 얼룩말 처럼 몸통이 줄무늬인 경우 꼬리는 무조건 줄무늬라는 사실이다.

무늬가 생기는 반응을 한 화학물질에 의한 것이라 할 때, 이 화학 물질이 퍼지는 확산방정식의 integral domain 에 따라 모양이 바뀐다. 즉 integral domain 의 모양, 크기가 핵심인데 포유류의 경우 태아의 모습이 다 비슷하다. 그러기에 모양은 더이상 문제가 되지 않고 결국 중요한 것은 크기이다.

대부분의 태아는 작은 크기로 시작하여 커지기에, 결국 이 문제는 어떤 시기에 화학 반응이 일어나는가로 귀결된다. 머레이 교수의 연구 결과에 의하면 얼룩말의 경우 태아의 크기가 작을 때[표면적이 작다] 화학 반응을 하여 줄무늬가 생기고 치타의 경우 태아의 크기가 어느정도 클 때[표면적이 크다] 화학 반응을 하여 점무늬가 생기고 코끼리 같은 경우는 태아의 크기가 매우 클 때 화학반응을 하여 무늬가 생기지 않는다고 한다. [엄청 큰 바위에 조그만 돌멩이를 던졌을 때 반응이 없는 것 처럼 말이다.]

매우 흥미로웠다.

그래서 바로 2부로 넘어갔다.

2부의 제목은 크기의 법칙

솔직히 이건 좀 예상을 했다. Universal Law, 크기에 상관없는 법칙이 나오지 않을까 했고 관련된게 무엇이 있을까 추측을 하며 영상을 시청했다.

근데 ㅋㅋㅋㅋ 한 10분 15분 영상을 보는데 자연 다큐멘터리 내용이 나오는 것이다! [동물의 약육강식!!!! - 이런 내용을 원하는게 아니었는데.. ] 나에게 힘든(?) 과정이 끝나자 15억! 숫자가 등장했다. ㅋㅋㅋㅋㅋ

아! 15억.. 모든 표유류의 심박수는 15억번이다!

15억 이전에 먼저 다큐멘타리는 동물 체중과 심박수 그리고 체중에 대해서 다룬다. 소위 '수명의 법칙' 에 대한 배경지식을 나열한다.

그리고 이것을 가지고 크기와 상관없는 universal 한 값을 얻어내고자 한다. 거기서 나오는 수가 15억번의 심박수이다.

작은 동물들은 심박수가 대체로 빠르고[기초대사량이 크다] 큰 동물들일 수록 심박수가 느리다[기초대사량이 작다]. 이것으로 부터 이 다큐멘터리는 [평균적으로 질병과 사고를 제외하고]각 표유류의 나이와 크기를 가지고 15억번의 심박수를 얻어내는 과정을 다루고 있다.

이 이론은 사실 들어본 적이 있는 이론이다. 이 이론의 근간은 일단 한번 심장이 구축되어 성인이 되고 난 뒤 심장은 자가치료가 되지 않는다는 것에서 시작한다. 심장으로 한번 분화가 되고 나면 끝이다. 한번 완성된 심장은 당연히 내구도가 있을 것이다. [ 그래서 심장마비가 한번 온 환자들의 경우 또 심장마비가 올 확률이 높아진다.] 이 가정으로 각 개체별로 특별한 가정하에 심박수를 제어보고 다른 개체에 적용해보니 같은 값이 나왔다!

다큐멘터리에서는 다루지 않지만 이러한 문제에 대한 해결 방법이 사실 존재한다. 가장 쉬운 방법은 인공심장이 있겠다. [타인의 심장이식은 조건이 까다롭다고 알고 있다. - 아..심장만 생각해도 내 심장이 조여온다. 동물 해부 실험(?)을 미리 경험해 봐서 다행이지, 그냥 주변 흐름으로 진로를 선택했으면 ㄷㄷ]

또 다른 각광받는 방법으로는 줄기세포와 관련된 후성유전학 연구가 있다. 곧(?) 이와 관련된 대중서(?) 두권과 내용을 소개할 예정이다. 결론적으로 자극을 통하여 심장 주변의 세포를 줄기세포로 만들고 이를 심장세포로 분화하게 만들자 이거다.

아무튼 중간에 또 딴 곳으로 흘렀는데 생명의 디자인 1부, 2부 꽤 유용했던 시간이었다. [3부 푸앙카레 이야기도 하고 싶은데.. 이런 ㅋㅋㅋㅋ]