윤암의 세상 살아가는 이야기

9일 서울 잠실야구장에서 벌어진 프로야구 LG 대 두산의 경기. 3회 LG 타자가 친 공이 중견수와 좌익수 사이로 날아갔지만 끝까지 쫓아온 두산 중견수가 몸을 날려 멋지게 공을 잡는다. 이번엔 6일 경기 김포의 한 사설야구장에서 열린 사회인 야구팀의 경기. 5회 타자가 친 뜬공을 2루수가 자신만만한 표정을 지으며 따라갔지만 공은 생각보다 오른쪽으로 크게 휘며 멀리 날아가 결국 안타가 됐다.

경기를 보다 보면 평범한 뜬공 같은데 의외로 어렵게 잡거나 에러가 나곤 한다. 반면에 명수비수들은 물샐틈없는 수비를 보여주며 여간해서는 공을 놓치는 법이 없다. 어이없는 에러와 명품 수비에는 어떤 과학이 숨어 있는 걸까.

○ 첫 1.5초 조금씩 움직이며 공 궤적 계산

뜬공을 잘 잡으려면 공이 방망이에 맞은 직후의 움직임이 중요하다. 미국 웨스턴온타리오대 연구팀은 “공이 방망이에 맞아 떠오르는 순간 1∼1.5초 앞이나 뒤로 조금씩 움직이면 낙하지점을 파악하는 데 도움이 된다”고 과학학술지 ‘휴먼 무브먼트 사이언스’ 4월호에 발표했다. 가만히 서있는 사람은 멀리서 오는 공의 속도를 짐작하기 힘들다. 하지만 조금씩 앞이나 뒤로 움직이면 바라보는 위치가 달라지기 때문에 공의 속도를 가늠할 수 있다. 어려운 말로 ‘시각의 가속도 상쇄’라고 한다.

예를 들어 조금씩 뒤로 물러나는데도 공이 계속 위로 올라가는 것처럼 보이면 그 공은 더 뒤로 날아갈 확률이 높다. 반대로 조금씩 앞으로 나아가는데 공이 떨어지거나 멈춘 것처럼 보이면 더 앞으로 다가가야 잡을 수 있다. 선수들은 물리학 이론에 ‘모자 챙’이라는 팁을 덧붙인다. 모자의 챙을 기준으로 공이 챙 위로 올라가면 뒤로 이동하고 아래로 떨어지면 앞으로 이동해 챙과 비슷한 위치에 공이 보이도록 한다.

연세대 물리학과 이삼현 교수는 “좌우로 이동하는 것도 공을 쫓아가는 데 도움이 된다”고 덧붙였다. 사람은 두 눈에 보이는 영상의 미세한 차이를 통해 입체감을 느끼는데 먼 거리의 물체는 눈 사이의 간격이 좁아 거의 차이가 없다. 하지만 몸 전체를 좌우로 움직이면 입체감을 더 많이 느낄 수 있어 공의 움직임을 파악하기 쉽다.

○ 타격 소리 듣고 한발 먼저 움직여야

이번에는 공이 방망이에 맞는 소리를 듣고 날아올 거리를 예측해 보자. ‘야구의 물리학’을 쓴 미국 예일대 물리학과 로버트 어데어 교수는 “타자가 공을 쳤을 때 낮은 음으로 경쾌하게 울리는 소리가 나면 멀리, 둔탁하거나 높은 음으로 짧은 소리가 나면 가까운 곳에 공이 떨어질 확률이 높다”고 말한다.

방망이에서 낮고 경쾌한 소리가 나는 이유는 가장 효과적으로 힘을 전달하는 지점인 ‘스위트스폿’에 공이 맞았기 때문이다. 이곳에 공이 맞으면 방망이 전체가 활처럼 휘며 단 하나의 진동을 한다. 그래서 크고 오래 울리는 단 하나의 소리만 난다. 하지만 다른 부분에 공이 맞으면 방망이가 2∼4부분으로 나뉘어 따로 진동하기 때문에 파장이 짧은 여러 소리가 난다. 이런 소리는 서로 뭉치며 상쇄되기 때문에 음은 높지만 크기가 작고 오래 울리지도 않는다. 공도 멀리 뻗지 못하고 심지어 방망이가 부분별로 진동해 부러질 수도 있다.

예외는 있다. 4일 KIA 김상현 선수는 방망이를 부러뜨리며 홈런을 만들었다. 이삼현 교수는 “공이 스위트스폿에 맞았지만 방망이 앞부분에 균열이 있었을 것”이라고 설명했다. 공이 닿을 때는 앞부분이 수축돼 틈이 벌어지지 않고 힘도 잘 전달됐지만 방망이가 반대쪽으로 진동하면서 틈이 벌어져 부러진 것이다.

○ 내야 뜬공이 더 잡기 어려운 이유

미국 일리노이대 연구팀은 “내야에 높이 뜬 공은 회전이 심해 내려오는 궤적이 변하기 때문에 잡기 어렵다”고 지난해 미국 물리학회지에 발표했다. 뜬공은 대개 방망이 윗부분에 맞아 공이 진행하는 반대방향으로 도는 역회전이 걸린다. 역회전이 걸리면 공 주위의 압력이 서로 달라지며 축구의 회전 프리킥처럼 심하게 휘면서 떨어진다. 포수 위 뜬공은 더 복잡하다. 공이 올라갈 때는 포수를 향해 휘지만 땅으로 떨어지면 투수 쪽으로 휘며 필기체 L자(소문자) 형태의 궤적이 된다. 이런 타구는 투수 쪽을 등지고 잡아야 더 쉽다. 땅에 강하게 튀는 공은 진행 방향과 공의 회전 방향이 같아 땅에 접근하는 각도보다 훨씬 낮은 높이로 빠르게 튀어 오른다. 이걸 모르고 일반적인 바운드를 예상하면 공이 글러브 아래로 지나는 속칭 ‘알까기’가 나오기 쉽다. 어데어 교수는 “강한 땅볼은 공이 땅에 닿는 순간이나 닿기 직전에 잡을 수 있도록 글러브를 갖다 대는 타이밍이 중요하다”고 설명했다.

전동혁 동아사이언스 기자 jermes@donga.com

더사이언스’는 한 주간의 세계 주요 학술소식을 모은 ‘표지로 읽는 한 주의 과학’을 연재합니다. 이 코너는 세계적인 과학저널 ‘사이언스’와 ‘네이처’, ‘셀’에 발표된 표지 논문을 재미있는 설명을 덧붙여 소개합니다. 매주 과학계의 전문가들이 엄선한 저널의 표지는 여러분을 학술적 흥미와 심미적인 과학의 세계로 이끌 것입니다.

영국에서 발행하는 ‘네이처’는 작고 귀여운 주머니 원숭이를 표지 사진에 실었습니다. 이 주머니 원숭이에게 무슨 일이 있었던 것일까요? 지구온난화에 대한 경고는 여전히 계속해서 나오고 있습니다. ‘사이언스’는 13만7000년 전, 5km 두께로 뒤덮였던 빙하가 삽시간에 녹으면서 해수면이 85m나 상승했다고 밝혔습니다. ‘아킬레우스의 죽음’을 표지로 꼽은 셀지는 무엇을 말하고 싶은 것일까요? 표지만큼이나 흥미로운 연구결과가 기다리고 있습니다. - 에디터 주

‘사고’친 유전자 변형 원숭이

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몸길이 약 20㎝. 작은 몸집 탓에 ‘주머니 원숭이’란 별명을 갖고 있는 마모셋 원숭이. 귀여운 이 원숭이가 ‘사고’를 쳤다. 이번 주 네이처는 이 사고가 특정 유전자에 문제가 생겨 앓는 신경병을 치료하는데 도움이 될 것으로 보고 있다.

일본 연구진은 어미 원숭이 7마리에 녹생형광단백질(GFP)을 만드는 유전자를 넣었다. GFP는 발광 해파리에 있는 단백질이다. 자외선을 받으면 녹색 형광을 띈다. 관찰이 쉽기 때문에 유전자가 발현됐는지, 안 됐는지 살피기 쉽다.

7마리 어미 원숭이 중 3마리가 유산했다. 나머지 4마리에서 총 5마리 새끼가 태어났다. 분석결과, 새끼 중 2마리가 GFP를 만드는 유전자를 물려받은 것으로 나타났다. 2마리 중 한 마리는 이 유전자를 지닌 2세를 낳았다. GFP를 만드는 유전자가 대물림된 것이다. 원숭이에서 이런 일이 나타난 건 처음이다.

그동안 과학자들은 쥐를 가지고 실험을 해왔다. 하지만 쥐는 사람과 많이 달라 정확한 결과를 얻기 힘들다. 연구진은 이번 유전자 변형 원숭이를 이용해 실험하면 사람 에 적용하기에 좀 더 적합한 연구를 할 수 있을 것으로 보고 있다. 쥐보다 원숭이가 유전적으로 사람에 더 가깝기 때문이다. 각종 질병을 치료하는 ‘장밋빛 미래’에 한 발 다가섰다는 평가가 나오는 이유다.

하지만 윤리적 문제도 무시할 수 없는 부분. 사람과 비슷한 원숭이의 유전자를 바꾼 게 문제로 꼽힌다. 사람의 유전자도 바뀔 수 있다는 비판을 받을 수 있다. 결국 ‘양날의 검’인 셈이다.

간빙기가 온실가스와 만났을 때

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만리장성처럼 꼬불꼬불 이어진다. 초록색 바탕 덕인지 노란색이 꽤나 잘 어울린다. 물을 주면 곧바로 자랄 것만 같다. 이번 주 사이언스는 표지로 ‘사랑의 섬’이라 불리는 타히티 섬에 사는 산호를 담았다.

영국, 프랑스, 일본 등 다국적 연구진은 이 섬에서 발견된 산호초 화석에 방사선을 쪼여 우라늄과 토륨의 동위원소 연대를 측정했다. 해수면의 높낮이 변화를 측정하기 위해서다. 연구결과 13만7000년 전 당시 해수면은 최대 85m까지 상승했던 것으로 나타났다. 빙하가 녹는 속도가 생각보다 빨랐기 때문. 연구진은 “미국, 캐나다, 태평양을 최소 5km 두께로 뒤덮었던 빙하가 수백 년 만에 사라졌다”고 밝혔다. 연구를 주도한 영국 옥스퍼드대 알렉스 토마스 박사는 “빙하가 얼마나 빨리 녹을 수 있는지 경각심을 가져야 한다”고 말했다.

지난달에도 산호초 화석을 다룬 연구가 보도됐다. 미국 뉴욕타임즈 등 여러 외신은 멕시코 국립대 해양과학 연구팀의 말을 빌려 “12만1000년 전 있었던 간빙기 때 해수면은 불과 50년 사이에 3m나 올랐다”고 보도했다. 연구팀은 멕시코 유카탄반도 북동부 해안에서 채취한 산호화석을 분석해 이런 결과를 얻었다. 연구진은 “극지방의 빙하가 녹는 속도를 볼 때 앞으로 1000년 간 해수면이 12m 오를 것”이며 “화석연료 사용으로 인해 그 속도는 더 빨라질 수 있다”고 지적했다.

지구온난화에 대한 경고는 끊이지 않고 있다. 어떤 이들은 지구의 기온이 엎치락뒤치락하는 것은 자연스러운 일이라고 말한다. 지금이 간빙기이기 때문에 빙하가 녹는 것이라고도 주장한다. 그러나 문제는 기후 변화의 속도다. 서서히 나타나던 일이 이제는 급하게 일어난다. 지구는 자신이 골병을 앓고 있음을 몸으로 보여주고 있다.

‘불치병’ 암의 아킬레스건을 찾아라!

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“악!” 발뒤꿈치에 화살을 맞은 아킬레우스가 외쳤다. 순간 옛 기억이 스쳐간다.

바다의 여신 테티스에겐 아들 ‘아킬레우스’가 있었다. 그는 제우스에게 ‘아킬레우스’가 죽지 않는 몸을 갖게 해달라고 간청했다. 제우스는 아이의 몸을 스티크스 강에 담그면 창에 찔려도 다치지 않을 것이라고 귀띔했다. 테티스는 아킬레우스의 발꿈치를 잡고 아이를 강 속에 넣었다 뺐다. 아킬레우스는 ‘강철 몸’이 됐다. 하지만 그의 어머니가 잡았던 발뒤꿈치가 강물이 닿지 않은 탓에 유일한 약점으로 남았다. 결국 아킬레우스는 트로이 전쟁에 참전했다가 발뒤꿈치에 화살을 맞고 숨을 거둔다. ‘아킬레스건’에 대한 유명한 일화다.

이번 주 셀은 아킬레스건을 표지로 꼽았다. ‘암의 치명적 약점(아킬레스건) 밝혀져’란 제목이 눈에 띈다. 현재 한해에 암으로 목숨을 잃는 사람은 한국에서만 6만여 명. 이 중 약 30%정도는 KRAS 유전자에 이상이 일어나 암을 앓는다.

그동안 암을 치료하려는 연구 대부분은 암을 일으키는 유전자를 억제하는데 중점을 뒀다. 하지만 암은 여전히 굳건하다. 일본 연구진은 “암세포는 슈퍼세포가 아니라 오히려 아픈 세포이기 때문에 살기 위해서는 많은 것들을 필요로 한다”고 말했다. 이 ‘생명끈’을 끊으면 암세포가 증식하는 것을 막을 수 있다는 것이다.

연구진은 ‘PLK1’과 ‘STK33’ 효소가 암 세포가 살아가는 데 중요한 역할을 한다는 사실을 알아냈다. 실제로 PLK1을 억제하면 환자의 생존율이 높아지는 것으로 나타났다. 연구진은 또 STK33 효소를 50~70% 줄이면 암 세포를 죽일 수 있을 것이라 보고 있다. ‘불치병’ 암을 정복하려는 노력은 계속되고 있다.

변태섭 동아사이언스 기자 xrockism@donga.com