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마치 살아있는 물고기가 헤엄을 치고 있는 것 처럼 보입니다.
하지만 사실 이 물고기는 진짜로 살아있는 물고기는 아닙니다.
인간의 심장 세포를 이용해서 인공적으로 만들어진 생체 합성 물고기죠.
놀랍게도 이 인공 물고기는 무려 100일이 넘는 기간 동안 생존하는 모습을 보여주었는데요.
하지만 더욱 놀라운 것은, 이 인공 물고기는 시간이 지날수록 점점 더 성장했다는 겁니다.
인공 물고기의 핵심은 꼬리 지느러미에 붙어 있는 인간의 심장 근육입니다.
이 심장 근육은 심장 근육 세포를 이용해서 만든 2겹의 심장 근육 층으로 구성되어 있죠.
과학자들은 이 근육 층을 2개를 만들어 꼬리 지느러미 부분에서 서로 맞닿게 붙여놓았습니다.
이렇게 서로 붙어 있는 심장 근육은 인공 물고기의 꼬리 지느러미 역할을 하게 되는데요.
심장 근육에서 일어나는 수축과 이완이 꼬리를 좌우로 흔들게 되어 헤엄을 칠 수 있게 되는 겁니다.
이것이 가능한 이유는 심장 근육이 가지고 있는 독특한 특성 때문입니다.
심근 세포에는 근육의 이완과 수축에 따라 이온의 농도(칼슘 등)가 변화되는 특성이 있습니다.
그리고 심장 근육은 이러한 이온의 농도에 따라서 이완과 수축을 반복하게 되죠.
예를 들어, 심장 근육이 이완되면 이온의 농도가 증가하여 심장 근육은 다시 수축됩니다.
그리고 반대로 심장 근육의 수축은 이완 농도를 감소시켜 심장 근육을 다시 이완시킵니다.
이렇게 이온의 농도 변화에 따라서 심장의 근육이 이완되거나 수축하게 되는 겁니다.
인공 물고기의 꼬리쪽에 서로 붙어 있는 심장 근육도 이러한 특성을 그대로 가지고 있었는데요.
한쪽에서 이완이 일어나면 반대쪽의 이온 농도가 증가되어 자동으로 수축이 발생되었습니다.
그리고 이러한 상반된 이완과 수축은 반복해서 계속 발생되고 있었죠.
그 결과 마치 진짜 물고기가 꼬리 지느러미를 좌우로 흔드는 것처럼 움직이게 되었습니다.
(더 정밀한 움직임을 위해 근육의 이완 수축 리듬을 제어하는 세포 형태의 장치도 추가되었음)
또한 과학자들은 어항에 포도당 및 소금 등을 추가하여 심장 근육에 영양분을 제공해주었는데요.
그러자 인공 물고기는 이 영양분을 이용해서 최대 108일까지 생존할 수 있었습니다.
이러한 결과는 인공 물고기에 부착된 심장 근육이 외부에서 영양을 섭취하여 에너지로 변환하고 있음을 보여주는 결과였습니다.
그런데 더욱 흥미로운 점은, 시간이 지날 수록 인공 물고기가 점점 성장해갔다는 겁니다.
이러한 성장은 약 1개월 정도 지속되었으며, 근육의 움직임과 헤엄 속도의 증가로 이어지게 되었죠.
이는 영양을 흡수한 심장 근육에서 실제로 생물학적인 성장이 일어나고 있었기 때문입니다.
결국 인공 물고기는, 실제 물고기(제브라피쉬)의 헤엄 속도에 필적하는 수준으로 성장할 수 있었습니다.
물론 과거에도 이와 비슷한 형태의 생체 결합 로봇이 개발된 적이 있었는데요.
하지만 이 인공 물고기는 기존의 로봇들과는 달리 성장의 개념까지 갖추고 있었습니다.
또한 과학자들은 장기간에 걸쳐 스스로 동작하는 심근 세포의 유도 가능성을 처음으로 입증했습니다.
이제 과학자들은 인간의 심장 세포를 이용해서 더욱 복잡한 생체 로봇을 개발해 나갈 예정인데요.
이러한 연구는 인공 심장 분야 뿐만 아니라 인공 지능의 분야에도 폭 넓게 응용될 수 있을 겁니다.
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