서론｜슈퍼마켓에서 장을 보고 있던 76세 연구자에게 노벨상 수상 소식이 전달되었다.
2026년 10월 7일, 76세의 일본 화학자, 소아이 켄스우치 씨에게 노벨 화학상 수상 소식이 전달되었습니다. 그 때 소아이 씨는 혼자서 슈퍼마켓에 가서 식재료를 사오고 있었습니다. 세계적인 연구 성과가 평가받는 순간에도, 본인은 평소와 다름없이 일상생활 속에 있었습니다.
당신도 아침부터 가족의 일정을 확인하고, 일터로 향하며, 귀가 길드 중에 저녁 식재료를 사오는 날들을 반복하고 있을 것입니다. 40대가 되면, 일을 시작했을 때의 자신과 현재의 자신을 비교하며, 무엇을 쌓아왔는지 알 수 없는 시간을 갖게 되기도 합니다. 일상생활은 매일 반복되는 행동 속에 그 사람이 살아온 시간과 몸의 경험이 축적되는 장소입니다.
합병된 氏は1950년에 히로시마에서 태어나 도쿄대학에서 화학을 전공한 후, 도쿄리공대학에서 40년이 넘는 기간 동안 연구와 교육에 헌신해 왔습니다. 이번에 프랑스 화학자 앙리 B. 카간과 함께 수상하게 된 이유는 비대칭 유기 합성에서 비선형 효과와 자가 촉매 작용을 발견했기 때문입니다. 이는 분자가 가지는 오른손과 왼손과 같은 입체 구조의 차이와 그 미묘한 편차가 화학 반응에 의해 증폭되는 메커니즘과 관련된 연구입니다.
수상의 연락을 받은 수상자는 공식 발표가 있을 때까지 주변에 알리지 않도록 요청받았고, 인생에서 가장 벅찬 날이었다고 답했습니다. 일본인에 의한 노벨 화학상 수상은 2년 연속으로, 총 10명 째가 되었으며, 미국 국적 취득자 포함 일본 출신 개인 수상자는 31명째가 되었습니다. 고향인 히로시마에서도 수상에 대한 기쁨의 목소리가 올라왔고, 거리에서는 호각이 배포되었으며, 총리관からも 축하의 말이 전달되었습니다.
야마구치 씨가 연구해 온 것은 생체를 구성하는 분자 중 특정 입체 구조가 압도적으로 많은 이유에 대한 화학 반응입니다. 인간의 신체를 구성하는 단백질에는 주로 L형이라는 아미노산이 사용되며, 화학적으로 거울에 비친 듯 다른 구조도 존재하지만, 생명이 한쪽 형태만을 이용하는 메커니즘에는 아직도 해명되지 않은 부분이 있습니다.
연구팀은 생성된 분자 자체에 다음 화학 반응을 촉진하는 자가 촉매 작용(Autocatalysis)을 연구했으며, 분자의 미세한 좌우 차이가 증폭되는 현상을 실험적으로 보여주었습니다. 이 발견은 생명이 탄생하기 이전의 지구에서 분자의 입체 구조에 어떤 편차가 형성되었는지 고찰하는 데 중요한 실마리를 제공합니다. 수상 후 기자회견에서도 연구 대상에는 아직 밝혀지지 않은 부분이 많으며, 탐구가 계속되고 있음을 밝혔습니다.
40대이신 당신이 현재의 삶을 되돌아볼 때, 과거의 일들을 단 하나의 결과로만 정리하기는 어려울 것입니다. 가족과 함께 했던 시간, 계속해서 직업을 이어온 시간, 인간 관계 속에서 경험했던 감정들은 각각 다른 방식으로 현재의 인지나 신체 반응과 관련되어 있습니다. 인생의 목적이 명확한 단어로 표현되지 않았던 시기에도, 일상적인 관심사나 작은 행동들이 그 사람의 삶 속에서 시간을 두고 형성되고 있습니다.
김 씨의 연구 또한, 오랜 기간에 걸친 실험과 학생들과의 공동 작업 속에서 발전해 왔습니다. 연구실 직원 및 행정 담당자들에게 감사하는 모습을 보이는 것은 과학적 발견을 지탱해 온 인간 관계가 드러나 있습니다. 히로시마에서 자란 한 소년이 어떤 관심을 가지고, 수십 년의 연구 생활을 거듭한 끝에 생명의 근본적인 문제에 직면하게 된 구체적인 과정을 살펴보겠습니다.
이 기사는 2026년 노벨 화학상을 수상한 핫카가 헌스 씨의 유아기부터 76세 사망에 이르기까지의 삶을 따라가면서, 40년 이상에 걸친 연구 생활, 비대칭 자기 촉매 반응의 발견, 분자의 좌우성 증폭 메커니즘, 생명의 기원과의 관계를 상세히 설명합니다. 더불어, 연구를 지지해 온 학생들과 동료와의 인간 관계, 일상생활에서 길러진 탐구심을 통해 40대 여성으로서 경험하는 인지 및 감정, 신체와 환경의 관계, 그리고 인생의 시간적 성숙에 대해서도 심층적으로 다룹니다.
제1장｜히로시마에서 자란 하나가이 세이치 씨――천재 기질보다 노력파로 불린 소년 시절
1950년 5월, 야마가타 켄지 씨는 히로시마현에서 태어났습니다. 2026년 노벨 화학상 수상이라는 업적을 통해 초등학교부터 고등학교 시절을 함께 보낸 친구들이 당시 야마가타 씨에 대해 이야기합니다. 학생 시절부터 성적이 좋았고 공부를 잘하는 소년으로 알려졌지만, 친구들의 기억에 강하게 남아있었던 것은 타고난 재능보다 끈기 있게 노력하는 모습이었습니다.
일각의 지인은 주변의 주목을 끄는 행동보다 자신이 몰두하는 일에 시간을 사용하는 소년이었다고 합니다. 동급생들은 중학교, 고등학교, 그리고 대학교에 진학하여도 꾸준히 노력했던 점을 되돌아보며, 천재라는 표현보다 끈기 있는 사람이라는 표현으로 그들의 모습을 묘사합니다. 인간의 능력을 이해할 때는 특정 시점의 성적과 그 성적을 이루기까지 반복된 행동을 분리하여 파악해야 합니다.
학교생활에서는 시험의 점수나 운동의 성적에 따라 아이들 사이에 우열이 생겨납니다. 당신도 학생 시절, 주변의 아이들과 비교당했던 경험이나, 자신에게 잘하는 것보다 못하는 것을 지적받았던 경험을 40대에도 이르러 기억할 것입니다. 이러한 경험은 인지(Cognition)라고 불리는 정보의 수용 방식이나 의미 부여와 관련 있으며, 자신의 능력을 판단하는 기준으로서, 그 이후의 삶에도 영향을 미칩니다.
흙합씨에 대해 동급생들이 기억하는 것은 학업 성적만이 아니었다. 괴롭힘을 당하는 아이가 있다면 그 상황에 대해 행동하고, 선생님에게도 자신의 의견을 분명하게 전달했다는 이야기가 있었다. 상대방이 어른이라도 자신이 옳다고 생각하는 것을 말하는 모습이 정의감 넘치는 소년으로서 동급생들의 기억 속에 남아 있었다.
사람은 성장하는 과정에서 가정이나 학교와 같은 공동체 안에서 자신의 위치를 형성해 나갑니다. 학교에서는 선생님의 지시나 집단의 규칙을 따르는 것이 요구되는 한편, 친구들과의 관계에서는 자신이 무엇을 받아들이고, 무엇에 대해 의사를 표현할 것인지에 대한 판단도 경험합니다. 츠가야 마사히로 씨의 행동에서 확인되는 것은 학업에 대한 노력과 같은 시기에 주변의 인간관계에 대해서도 자신의 생각을 표현하고 있었다는 사실입니다.
친구들은 중학교에서 농구에 참여하고 운동 실력이 뛰어나다고 말합니다. 여러 종목을 즐기고 공부와 운동을 병행하는 모습은 문무양도의 정신을 잘 나타냈습니다. 몸을 움직이는 경험은 주변 환경을 인지하고 다른 사람의 움직임에 반응하면서 자신의 행동을 조절하는 시간입니다.
농구에서는 자신의 움직임만으로는 플레이가 성립되지 않습니다. 동료들의 위치를 확인하고, 상대방의 움직임을 예측하며, 제한된 시간 안에 몸을 움직이는 판단이 요구됩니다. 학교라는 생활 환경 속에서 학생은 학습뿐만 아니라 신체 활동이나 친구 관계에도 시간을 사용했습니다.
가족들로부터는 어린 시절부터 다양한 일에 관심을 가진 사람이라는 증언도 이어져 왔습니다. 관심(Interest)이란 특정 대상에 주의가 쏠리고, 그 대상에 대해 알아보고자 하는 심리적인 활동이며, 탐구심(Curiosity / Inquiry)은 아직 이해하지 못한 사물에 대해 질문을 던지고 확인하려 하는 행동으로 연결됩니다. 화합 씨의 경우, 관심을 갖게 된 대상에 대해 오랜 시간을 걸쳐 꾸준히 조사하는 모습이 주변 사람들로부터 기억되고 있었습니다.
심리학에서는 하나의 대상에 주의를 쏟아 계속 집중하는 것을 지속적 주의(Sustained Attention)라고 부릅니다. 또한 외부에서 주어지는 평가나 보상보다 활동 자체에 대한 관심으로 인해 행동이 유도되는 메커니즘을 내재적 동기 부여(Intrinsic Motivation)라고 합니다. 이러한 개념들은 인간의 행동을 이해하기 위한 것이며, kanamycin 씨의 어린 시절 심리 상태를 직접 측정한 결과는 아닙니다.
40대에 접어들면 삶 속에서 자신의 관심사와 취미를 점검할 시간이 줄어들고, 일과 가족의 약속을 우선시하는 행동이 일상생활의 대부분을 차지하게 됩니다. 무언가를 시작하고 싶다는 마음이 들더라도, 명확한 목표와 성과를 추구하는 과정에서 처음 작은 관심사를 잃어버리는 상황도 발생합니다. 약한 목적이란 미래의 큰 성과가 정해져 있더라도, 눈앞의 대상에 관심을 기울이고 실제 행동을 시작하기 위한 작은 방향성을 의미합니다.
동급생과 가족들이 이야기해 준 흙屋씨의 소년 시절에 대한 내용에는 학습을 계속하는 행동, 친구에 대한 태도, 몸을 움직이는 시간, 미지의 대상에 대한 관심 등이 포함되어 있습니다. 이러한 경험들은 각각 다른 상황에서 쌓여 장시간이 흐른 뒤 한 사람의 삶 전체를 구성합니다. 76세에 노벨 화학상을 수상한 연구자의 삶에도 연구실에서의 발견보다 앞서 히로시마의 학교와 가정에서 보낸 일상적인 시간이 존재했습니다.
제2장｜도쿄대학교에서 도쿄영문대학교로――40년 이상 이어온 유기합성화학 연구
1974년, 24세가 된 야마가타 겐조 씨는 도쿄대학교 이과대학 화학학과를 졸업했습니다. 이후에도 대학원에서 화학 연구를 계속하며 1976년에 이학석사, 1979년에 이학박사 학위를 취득하고 일본학술진흥회가 장려연구사업의 료하쿠이연구원으로 연구에 종사했습니다. 대학을 졸업할 당시 연구가 완성된 것은 아니었으며, 화학 반응의 메커니즘을 이해하기 위한 전문적인 학습과 실험이 그 이후에도 계속 이어졌던 것입니다.
1979년부터 1981년까지는 미국 노스캐롤라이나 대학교에서 박사 연구원(Postdoctoral Researcher)으로 근무하며, 다양한 연구 환경에서 유기화학 연구를 진행했습니다. 1981년, 31세에 도쿄리츠대학의 강사가 되었고, 1986년에는 조교수, 1991년에는 교수, 2017년에는 명예교수로 임명되었습니다. 연구자로서 40년 이상의 시간 동안 실험을 수행하는 삶과 학생들을 지도하며 다음 세대의 연구자를 육성하는 삶이 동시에 존재했습니다.
야마구치 씨는 그 중에서도 분자의 입체 구조를 선택적으로 만들어내는 비대칭 합성(Asymmetric Synthesis)에 관심을 가지고 있었습니다.
분자에는 오른손과 왼손처럼 거울에 비친 관계에 있으며, 입체적으로는 완전히 겹치지 않는 구조가 존재합니다. 이러한 분자 중 한쪽을 우선적으로 만드는 데 화학 반응을 촉진하는 촉매(Catalyst)의 작용이 중요하며, 특정 입체 구조를 가진 생성물의 형성을 촉진하는 촉매를 비대칭 촉매(Asymmetric Catalyst)라고 합니다. 캄합(Clayton H. Knapp) 교수의 연구는 분자를 합성하는 기술을 발전시키면서 촉매가 생성물의 입체 구조를 어떻게 결정하는지에 대한 문제에 집중했습니다.
1982년에는 키랄 화합물을 이용하여 특정 입체 구조를 가진 분자를 선택적으로 합성하는 연구에 힘쓰고 있었습니다. 1988년에는 탄소와 산소가 이중 결합을 이루는 카르보닐 화합물(Carbonyl Compound)을 대상으로 촉매를 이용한 키랄 알킬화 반응을 연구했습니다. 알킬화 반응(Alkylation Reaction)은 분자에 탄소와 수소로 이루어진 알킬기를 도입하는 화학 반응으로, 원하는 분자 구조를 구축하는 데 활용됩니다.
1990년에는 카본닐 화합물 중 하나인 알데히드(Aldehyde)에 대해, 입체 구조를 선택하는 방식으로 알킬기를 도입하는 촉매를 설계하는 연구를 진행하고 있었습니다. 이 연구에서는 반응으로 얻어지는 생성물의 입체 구조가 치우쳐지는 광학 활성(Optical Activity)과도 관련된 문제를 다루며, 어떤 분자가 촉매로 기능할 수 있는지 실험을 통해 확인하고 있었습니다. 반응을 반복하는 과정에서 캄파이(Kamps) 氏は 생성물과 촉매의 분자 구조가 유사하다는 점에 주목하여, 생성된 분자 자체가 다음 반응을 촉진할 수 있는지에 대한 연구 가설을 설정해 나갔습니다.
이 아이디어는 반응에 의해 생성된 물질이 다시 동일한 물질을 생성하는 반응을 촉진하는 자가 촉매 반응(Autocatalytic Reaction)으로 이어집니다. 1990년에는 비대칭 자가 촉매에 대한 초기 연구를 보고했으며, 1995년에는 생성물이 촉매로서 작용하면서 분자의 좌우 편중을 증폭시키는 비대칭 자가 촉매 반응(Asymmetric Autocatalysis)을 발표했습니다. 이후에도 실험 연구(Experimental Research)를 지속하며, 2003년에는 극히 작은 입체 구조의 편중을 거의 한쪽만 점유하는 상태까지 증폭시키는 성과를 보고했습니다.
여기서는 연구가 진행된 나이에도 주목해 주십시오. 칸사이카(硤合) 씨가 비대칭 자기 촉매에 관한 초기 성과를 보고한 것은 40세쯤이었고, 1995년의 중요한 발견은 45세, 2003년의 실험 성과는 53세의 시기에 해당합니다. 20대에 습득한 지식이 30대의 연구를 지탱하고, 40대에 형성된 연구 가설이 50대의 새로운 실험 성과로 발전해 나갔습니다.
당신도 40대라는 나이가 되었고, 지금까지의 직장 생활과 가족과의 삶을 되돌아봤을 때, 현재의 상황만으로 자신의 인생을 판단하고 있을까요? 인간의 인지나 행동은 과거에 경험한 일들과 현재의 생활 환경과의 관계 속에서 형성되며, 이전에 꾸준히 이어져 온 관심사가 시간을 거치면서 다른 행동으로 연결되는 과정 또한 존재합니다. 아직 명확한 목적이 없는 작은 관심사도, 실제 생활에서 계속해서 다루는 것만으로 그 사람 자신의 경험으로 축적됩니다.
합성 씨의 연구 생활 동안, 대학이라는 공동체 안에서 학생들과 동료들과 교류하며 실험을 진행하는 일들이 이어졌습니다. 연구실의 시설, 사용되는 화학 물질, 실험을 수행하는 신체, 주변 연구자들과의 논의가 연구를 진행하는 구체적인 환경을 구성했습니다. 1995년 발견과 2003년 성과는 40년 이상에 걸친 연구 생활 동안 분자의 반응을 관찰해 온 시간에서 비롯된 것입니다.
제3장｜오른손과 왼손은 같은 모양으로 보이지만 중복되지 않는다 – 분자의 거울상 이성질체
합성현삼씨가 40년 이상에 걸쳐 연구해 온 화학 반응을 이해하기 위해서는 먼저 분자가 가지는 입체 구조를 알아야 합니다. 당신의 신체를 구성하는 단백질, 매일의 식사에서 섭취하는 영양소, 체조를 돕기 위해 복용하는 의약품도 모두 원자가 화학 결합(Chemical Bond)에 의해 결합된 분자(Molecule)에서 비롯됩니다. 원자의 종류나 수가 같더라도 공간 안에서 어떻게 배열되어 있는가에 따라 분자가 신체에 미치는 작용은 달라집니다.
예를 들어, 탄소 원자(Carbon Atom)를 중심으로 4가지 종류의 서로 다른 원자 또는 원자단(Atomic Group)이 결합된 구조를 고려해 보십시오. 탄소 원자를 중심으로 4개의 결합이 정사면체 모양으로 퍼지기 때문에, 원자단의 배열을 바꾸면 서로 거울상 관계에 있는 두 개의 분자 구조가 생성됩니다. 분자 구조(Molecular Structure)를 평면적인 화학식만으로 이해하면 놓치기 쉬운, 이 공간적인 배열의 차이를 다루는 학문이 입체화학(Stereochemistry)입니다.
오른쪽 손을 눈 앞으로 내밀어, 왼쪽 손과 마주보게 맞춰보세요. 손가락의 수나 길이, 손바닥과 손등이라는 구조는 같지만, 오른쪽 손을 얼마나 회전시켜도 왼쪽 손과 완전히 똑같은 방향으로는 놓일 수 없습니다. 이 관계와 마찬가지로, 분자에도 거울에 비친 모습이지만 겹쳐놓을 수 없는 거울상 이성질체(Enantiomer)가 존재하며, 그 성질을 키랄리티(Chirality)라고 합니다.
같은 분자식을 가지고 있지만 구조가 다른 물질을 이성질체(Isomer)라고 하며, 그 중에서도 원자의 결합 순서가 같고 공간 배열이 다른 것을 입체 이성질체(Stereoisomer)라고 합니다. 거울상 이성질체는 입체 이성질체 중 하나이며, 키랄성을 가지는 분자는 키랄 분자(Chiral Molecule)라고 합니다. 분자의 입체 배열(Configuration)은 생체 내에서 다른 분자와 결합할 때 중요한 의미를 갖습니다.
당신의 신체를 구성하는 단백질은 아미노산이 다수 결합하여 만들어집니다. 아미노산에는 입체 배열에 따라 L형과 D형이 구별되며, 단백질을 구성하는 아미노산의 대부분에는 L-아미노산이 사용됩니다. D-아미노산도 자연계에 존재하며, 세균의 세포벽 등에서 중요한 역할을 담당하지만, 인간의 단백질 합성에 있어서는 L형이 기본입니다.
이 L자형과 D자형은 분자의 입체 배열을 나타내는 분류이며, 빛을 좌우 어느 방향으로 회전시키는지를 직접적으로 나타내는 명칭과는 구별됩니다. 생체 내 효소나 수용체 또한 특정 입체 구조를 가지고 있기 때문에, 그 대상 분자의 형태가 바뀌면 결합의 용이성이나 반응의 진행 방식 또한 변화합니다. 신체는 분자의 화학 조성뿐만 아니라 입체 구조의 조합에 의해 기능하고 있습니다.
이러한 차이는 일상생활에서 복용하는 의약품에도 관련이 있습니다. 의약품의 성분이 신체의 수용체나 효소에 결합할 때, 한쪽의 키랄 이성질체가 강력한 약리 작용을 나타내고 다른 한쪽은 효능이나 대사 과정이 다르게 나타날 수 있기 때문에 의약품 개발 단계에서 입체 구조에 따른 효과와 안전성을 면밀히 조사합니다. 예를 들어, 진통제 이부프로펜에서는 주로 S 이성질체가 진통 작용을 담당하며, R 이성질체 일부는 체내에서 S 이성질체로 전환되는 것으로 알려져 있습니다.
동일한 화학적 조성(組成)을 가진 분자라도, 신체라는 환경과의 결합 방식에 따라 실제로 일어나는 반응이 달라집니다. 당신이 매일 경험하는 신체의 기능 또한, 체내에 존재하는 분자와, 그것을 받아들이는 효소와 수용체와의 구체적인 상호작용에 의해 지탱됩니다. 분자의 작용을 이해하기 위해서는 단독의 물질의 성질뿐만 아니라, 어떤 상대와 결합하고 어떤 환경에서 반응하는지까지 확인해야 합니다.
그러면 화학 반응에 의해 오른손잡이 분자와 왼손잡이 분자가 같은 양으로 만들어졌을 때 어떤 상태가 되는 걸까요? 두 개의 거울상 이성질체는 50%씩 존재하는 혼합물을 라세미체(Racemate) 또는 라세미 혼합물(Racemic Mixture)이라고 부르며, 좌우를 구별하는 요인이 없는 조건에서 이 상태가 생성되는 반응이 있습니다. 목적하는 한쪽 거울상 이성질체를 우선적으로 만들어내는 기술이 비대칭 합성(Asymmetric Synthesis)이며, 어느 쪽의 입체 구조가 얼마나 많이 생성되는지를 결정하는 성질을 입체 선택성(Stereoselectivity)이라고 합니다.
야마구치 씨가 밝혀낸 것은 단순히 처음부터 한쪽의 분자를 대량으로 준비하는 방법만이 아니었습니다. 오른손잡이와 왼손잡이가 거의 같은 비율로 존재하는 상태에서, 화학 반응 자체를 통해 미미한 차이를 증폭시키는 메커니즘을 실험적으로 밝혔습니다. 인간의 몸을 구성하는 분자가 왜 특정 입체 구조에 치우쳐 있는지를 설명하는 생명과학의 문제에도 이 연구가 깊이 관련되어 있습니다.
‘새벽의 별’은 독자의 마음을 깊이 울리는 이야기입니다. 주인공 유우키는 어린 시절 부모를 잃고 고독한 환경에서 자랐습니다. 그는 어느 날, 우연히 만난 노인의 조언에 이끌려 자신의 삶의 의미를 되묻기 시작합니다. 그 과정에서 그는 다양한 어려움에 직면하지만, 결코 포기하지 않고 자신의 신념을 따라갑니다.
이야기는 유우키의 성장과 변화를 섬세하게 그려내며, 그의 내면의 갈등과 희망, 그리고 사랑으로 가득한 인간 관계가 독자의 마음을 사로잡습니다. 특히, 그는 과거 자신의 삶을 크게 좌우했던 사오리와의 재회 과정을 통해 과거의 상처를 극복하고 새로운 발걸음을 내딛는 결의를 합니다.
또한, 이야기는 일본의 전통 문화와 아름다운 자연이 아름다운 풍경 묘사를 통해 풍부하게 표현되어 있습니다. 독자는 유우키와 함께 일본의 아름다운 풍경을 여행하며, 풍요로운 시간을 보낼 수 있습니다.
‘새벽의 별’은 단순한 감동적인 이야기가 아닌, 삶의 의미를 되돌아보고 자신만의 삶의 방식을 찾아가는 계기를 제공하는 작품입니다. 독자들은 깊은 감동과 희망을 느끼며, 오랫동안 기억에 남을 이야기가 될 것입니다.
이 글까지 읽어주셔서 감사합니다. “혼자서는 힘들 수도 있다”고 느끼신 분들은 공식 LINE으로 편하게 연락 주세요. 앞으로는 왜 환경에 따라 인생이 달라지는지, 나카지마 루카 라이프 메인테넌스 3주 지원 프로그램의 배경에 있는 철학을 설명하겠습니다.
【미도지 루카 라이프 메인테넌스 3주 지원】 – 완전 온라인 – 3주 LINE 동행 – 40대 50대 여성을 주요 대상으로 합니다. 상담 요금은 33만원(부가세 포함)입니다. 먼저 현재 상태를 정리하는 것부터 시작합니다. 상담을 원하시면 미도지 루카 공식 LINE에 등록 후 “3주”라고 메시지를 보내주세요.
https://lin.ee/MxmnWk6
《새벽의 별》은 마침내 그 뜻대로, 새벽의 빛을 받아 반짝이는 희망에 찬 이야기입니다. 주인공 유우키는 어린 시절 부모를 잃고 고독한 환경에서 자랐지만, 타고난 밝음과 따뜻함으로 다양한 어려움을 극복해 나갑니다. 그의 성장 과정을 통해 독자들은 상실과 재탄생, 그리고 삶의 기쁨과 슬픔을 깊이 생각하게 됩니다.
특히 인상적인 것은 유우키가 만나는 사람들과의 교류입니다. 현령 타케시는 유우키에게 인생의 교훈을 이야기해주며 그의 마음의 지지군이 됩니다. 또한 유우키의 어린 시절 동창인 사쿠라는 그의 고독을 달래주고 함께 어려움에 맞서는 존재로서 이야기의 따뜻함을 더합니다.
이야기의 배경이 되는 곳은 일본의 아름다운 시골 마을입니다. 풍요로운 자연 속에서 유우키는 자신과 마주하고 삶의 의미를 끊임없이 묻습니다. 그의 여정은 단순한 모험이 아닌 자기 성찰의 여정입니다.
저자의 말에는 깊은 애정과 유머가 넘쳐납니다. 독자들은 유우키의 성장을 함께 기뻐하고 그의 어려움을 함께 슬퍼하며 마치 자신의 것인 것처럼 감정에 몰입합니다.
《새벽의 별》은 독서 후에도 좋은, 따뜻한 마음을 전해주는 이야기입니다. 어려움에 직면했을 때 희망을 잃지 않고 긍정적으로 살아갈 용기를 북돋아 줄 것입니다.
제4장｜왜 생명체는 L형 아미노산을 사용하는가—호모키랄리티라는 미해명한 문제
당신의 신체를 구성하는 단백질은 20종류의 기본 아미노산이 특정 순서로 결합하여 입체 구조를 형성하는 방식으로 기능합니다. 이 중 글리신을 제외한 19종류에는 거울상 관계에 있는 L형과 D형의 입체 구조가 존재하며, 인간의 단백질을 구성하는 아미노산에는 거의 예외 없이 L-아미노산(L-Amino Acid)이 이용됩니다. 화학적으로 두 가지 구조가 존재함에도 불구하고 생명이 특정 입체 이성질체를 선택하는 사실은 생물학 연구의 중요한 과제입니다.
미러이미너체(Enantiomer)는 원자의 결합 관계가 같음에도 불구하고 공간적인 배열이 거울에 비친 관계가 되는 분자입니다. 좌우를 구별하는 요인이 존재하지 않는 비키랄 조건에서는 두 개의 미러이미너체가 거의 등량 생성되는 화학 반응이 있으며, 이 혼합 상태를 라세미체라고 합니다. 그러나 생물의 신체를 구성하는 분자에는 한쪽의 입체 구조가 압도적으로 많다는 특징이 있습니다.
이 현상을 호모키랄리티(Homochirality)라 하며, 생명을 구성하는 분자에 나타나는 경우 생체 호모키랄리티(Biological Homochirality)라고 합니다. 특히 생명이 이용하는 모든 분자가 L형으로 통일되어 있지 않으며, 단백질 구성 아미노산(Proteinogenic Amino Acids)은 주로 L형인 반면, DNA와 RNA를 구성하는 당은 D형이라는 점이 흥미롭습니다. 데옥시리보핵산(Deoxyribonucleic Acid: DNA)에는 D-데옥시리보스, 리보핵산(Ribonucleic Acid: RNA)에는 D-리보스가 함유되어 있으며, 생명은 분자 종류에 따라 특정 입체 구조를 활용합니다.
아침 식사로 단백질을 섭취하면 소화 과정에서 아미노산으로 분해되어 흡수된 성분은 신체의 조직이나 효소를 구성하는 재료로 활용됩니다. 신체 내부에서는 유전 정보에 따라 아미노산이 결합하여 형성된 단백질의 입체 구조에 의해 각각의 기능이 결정됩니다. 일상생활의 식사 행동 역시 신체 내부에서는 생체 분자(Biomolecule)의 구조와 화학 반응에 의해 이루어지는 것입니다.
40대에 접어들면서 일과 집안일을 끝낸 저녁 시간에 피로감을 느끼고, 자신의 의지대로 신체 상태를 조절하려 하는 경우가 늘어납니다. 하지만 신체의 활동에는 섭취한 영양소의 대사, 세포 내 단백질 합성, 신경계 활동 등 수많은 분자 반응이 동시에 관여합니다. 신체와 환경의 관계를 이해하기 위해서는 개인의 의식이나 행동뿐만 아니라, 이러한 활동을 가능하게 하는 생물학적 메커니즘까지 고려해야 합니다.
그러므로 생명이 탄생하기 이전의 지구에서는 L형과 D형 분자가 어떤 비율로 존재했는지에 대한 궁금증이 많습니다. 생명의 기원(Origin of Life)을 연구하는 데에는 초기 화학 환경에서 좌우 분자에 미세한 편차가 어떻게 생겨났는지, 그리고 그 편차가 어떻게 증폭되었는지라는 두 가지 문제가 중요합니다. 생명이 이용하는 분자의 좌우 비대칭성(Molecular Handedness)이 어느 시점에 형성되었는지는 현재도 연구가 계속되고 있는 과제입니다.
이 문제의 과학적 배경은 19세기 프랑스 화학자 루이 파스퇴르의 연구를 거슬러 올라갑니다. 1848년, 파스퇴르는 석탄산염 결정에 서로 거울상 관계를 이루는 형태가 존재함을 발견하고, 결정을 분리하여 조사함으로써 분자의 입체적인 차이가 물질의 성질과 관련될 수 있음을 밝혔습니다. 이 발견은 생체를 구성하는 물질의 좌우 차이를 화학적 구조로부터 이해하는 연구의 출발점이 되었습니다.
1953년에는 이론물리학자 프레데릭·찰스·프랭크가 분자의 좌우차 증폭 메커니즘을 수리 모델(Mathematical Model)로 제안했습니다. 이 모델에서는 생성물이 자신 자신의 생성 반응을 촉진하는 자가 촉매 작용(Autocatalysis)과 반대쪽의 거울상 이성질체의 증식을 억제하는 상호 억제(Mutual Inhibition)가 결합되어 있습니다. 초기 아주 작은 편차가 존재하면 화학 반응을 통해 한쪽 분자가 우세해지는 메커니즘을 반응 속도 관계에서 수학적으로 설명한 것입니다.
여기 중요한 것은 자기 복제(Self-replication)와 화학 진화(Chemical Evolution)의 관계입니다. 생명 탄생 이전의 화학 진화에서는 단순한 분자에서 복잡한 분자가 형성되고 반응 메커니즘이 변화하는 과정을 고려합니다. 프랭크의 모델은 최초의 작은 차이가 반응을 반복하는 과정에서 큰 차이로 이어지는 조건을 제시했지만, 이를 실제 화학 물질로 구현하기 위해서는 실험적 검증이 필요했습니다.
합성 헌 씨는 생성된 분자 자체를 촉매로 활용하여 동일한 입체 구조를 가진 분자의 생성을 촉진하는 비대칭 자가 촉매 반응(Asymmetric Autocatalysis)을 연구했습니다. 1995년에는 거울상체 과잉률 증폭을 동반하는 반응을 보고하여, 수학적으로 생각해왔던 분자의 좌우 차이 증폭을 실제 화학 반응에서 보여주었습니다. 이 연구는 생명의 탄생 자체를 재현한 실험은 아니지만, 생명을 구성하는 분자가 특정 입체 구조로 치우치는 메커니즘을 이해하기 위한 중요한 실험적 근거가 됩니다.
제5장｜75대25가 9대1로 변하는 순간――앙리 카간이 발견한 비선형 효과
앙리 B. 카간의 비선형 효과 연구는 분자의 좌우차 증폭을 이해하는 데 중요한 역할을 합니다. 화학 반응에서 오른쪽 및 왼쪽 형태의 분자가 동일한 비율로 생성되는 경우가 있는데, 이를 극복하기 위한 기술이 비대칭 합성(Asymmetric Synthesis)입니다. 비대칭 합성을 위해서는 화학 반응을 촉진하면서 생성물의 입체 구조를 선택하는 비대칭 촉매(Asymmetric Catalyst)가 활용됩니다.
불균일 촉매 중에는 분자 자체에 좌우의 구분이 존재하는 것을 키랄 촉매(Chiral Catalyst)라고 합니다. 촉매는 반응의 진행을 돕는 물질이며, 그 작용을 촉매 활성(Catalytic Activity), 촉매에 의해 진행되는 반응을 촉매 반응(Catalytic Reaction)이라고 합니다. 2001년에는 일본의 노이라이 야지 씨 등이 불균일 촉매를 이용한 수소화 반응 연구로 노벨 화학상을 수상했으며, 2021년에는 유기 분자를 촉매로 이용하는 불균일 유기 촉매 연구가 이 상을 수상했습니다.
이러한 연구에서는 촉매가 어떤 입체 구조를 가진 생성물을 우선적으로 만들어내는지에 대한 입체 선택성(Stereoselectivity)이 중요해집니다. 거울상 이성질체 중 하나를 우선적으로 생성하는 성질은 에난치오 선택성(Enantioselectivity)이라고 하며, 촉매 자체의 좌우 비율이 생성물의 비율에 어떻게 관련되는지 연구되어 왔습니다. 카간 박사는 촉매 내에 포함된 우점형과 좌점형의 비율이 생성물의 입체 구조 비율에 단순하게 비례하지 않는 현상을 밝혀냈습니다.
구체적인 메커니즘을 이해하기 위해, 오른쪽-형 키랄 촉매 분자를 75%, 왼쪽-형을 25% 준비한 경우를 고려해 보십시오. 이 단계에서는 오른쪽-형과 왼쪽-형의 비율이 3:1로, 오른쪽-형이 전체의 4분의 3을 차지합니다. 여기서 금속 이온(Metal Ion)에 두 개의 촉매 분자가 결합하여 반응 진행 방식이 달라지는 모형적인 조건을 설정합니다.
두 개의 촉매 분자가 독립적으로 결합될 경우, 오른쪽 거울상 분자끼리 결합할 확률은 0.75×0.75로 56.25%가 되고, 왼쪽 거울상 분자끼리 결합할 확률은 0.25×0.25로 6.25%이며, 오른쪽 거울상 분자와 왼쪽 거울상 분자가 각각 하나씩 결합할 확률은 0.75×0.25×2로 37.5%입니다. 이 37.5%에는 오른쪽 거울상 분자와 왼쪽 거울상 분자의 순서가 바뀌는 두 가지 조합이 포함되어 있으며, 모든 것을 합치면 100%가 됩니다.
여기 중요한 점은 조합에 따라 촉매 활성이 달라지는 조건이다. 오른손 형태와 왼손 형태의 조합이 반응을 촉진하는 반면, 서로 다른 형태의 조합은 거의 촉매로서 기능하지 못하여 전체의 37.5%는 생성물(生成物)을 만드는 반응에 기여가 작아진다. 이러한 촉매로서 기능이 상실되거나 약화되는 현상은 촉매의 비활성화(Catalyst Deactivation)와 관련이 있다.
그 결과, 반응에 유효한 촉매의 조합만을 비교했을 때, 오른쪽 형태와 오른쪽 형태 사이의 비율은 56.25%, 왼쪽 형태와 왼쪽 형태 사이의 비율은 6.25%가 됩니다. 이 두 수치를 6.25로 나누면 56.25 대 6.25는 9 대 1이 되어, 처음의 3 대 1보다 오른쪽 형태 쪽으로 편차가 커집니다. 즉, 촉매 분자 자체의 비율이 75% 대 25%라고 하더라도, 실제로 반응에 기여하는 촉매의 조합에서는 90% 대 10%라는 비율이 성립하는 것입니다.
이 계산은 두 촉매 분자가 독립적으로 결합하여 동일한 유형끼리의 촉매 활성이 같고, 다른 유형끼리의 조합이 비활성화된다는 가정 하에 수립된 모형입니다. 실제 화학 반응에서는 분자의 결합 용이성이나 촉매의 반응 속도가 달라 생성물의 비율이 반드시 9:1로 나타나지 않습니다. 중요한 점은 촉매의 초기 혼합 비율과 실제 반응의 선택성 간에 단순한 비례 관계를 넘어선 변화가 발생한다는 것입니다.
이 현상을 비선형 효과(Nonlinear Effect)라고 하며, 입력된 조건의 변화와 반응 결과의 변화가 비례 관계에서 벗어나는 성질을 비선형성(Nonlinearity)이라고 합니다. 카간 박사의 연구는 촉매에 존재하는 미세한 좌우 차이가 반응에 유효한 분자 조합에 의해 큰 차이로 나타나는 메커니즘을 보여주었습니다. 분자 간의 결합 상태가 반응의 선택성을 변화시킨다는 발견은 불균일 합성 촉매를 설계하고 생성물의 입체 구조를 제어하는 연구에 중요한 영향을 미치고 있습니다.
우리가 일상생활에서 복용하는 의약품에도 특정 입체 구조를 가진 분자를 선택적으로 합성하는 기술이 관련되어 있습니다. 우리 몸 안에 존재하는 효소나 수용체는 입체 구조를 가지고 있기 때문에, 의약품 분자가 어떤 방향으로 결합하는지에 따라 약리 작용이나 대사 과정이 달라집니다. 화학 반응의 선택성을 높이는 연구는 이러한 분자의 구조를 정확하게 만들어내는 데 기초가 됩니다.
카간 박사가 밝혀낸 비선형 효과는 촉매의 혼합 비율과 생성물의 선택성 간의 관계를 이해하는 데 중요한 발견이었습니다. 반면, 랴오합은 화학 반응에 의해 생성된 분자 자체가 촉매 역할을 하여 동일한 입체 구조를 가진 분자의 생성을 더욱 촉진하는 메커니즘을 연구했습니다. 두 연구는 서로 다른 반응계를 대상으로 했지만, 분자의 작은 좌우 차이가 화학 반응 속에서 어떻게 확대되는지에 대한 실험적 설명을 제공합니다.
제6장｜생성이 자신을 증폭시키다 – 겐가쿠켄스이가 발견한 비대칭 자기 촉매 반응
헨산 씨는 1980년대부터 분자의 입체 구조를 선택적으로 만들어내는 비대칭 합성(Asymmetric Synthesis) 연구를 진행하고 있었습니다. 그 과정에서 주목한 것이 화학 반응으로 만들어지는 분자와, 반응을 촉진하는 촉매의 분자 구조가 유사하다는 현상입니다. 생성된 분자 자체로서 촉매로 작용하면 반응이 진행될수록 촉매의 양도 증가하고, 더욱 같은 분자를 만드는 반응이 촉진되는 메커니즘을 구현할 수 있습니다.
일반적인 촉매 반응(Catalytic Reaction)에서는 반응을 촉진하는 촉매와 반응으로 얻어지는 생성물이 서로 다른 역할을 수행합니다. 반면, 반응 생성물(Reaction Product) 자체가 다음 반응을 촉진하는 메커니즘을 자기 촉매 반응(Autocatalytic Reaction)이라고 하며, 이러한 성질을 자기 촉매성(Autocatalytic Property)이라고 합니다. 硤合 氏は、この 자기 촉매 메커니즘에 분자의 좌우 선택적 작용을 결합하여 특정 입체 구조를 가진 분자가 자신과 동일한 구조의 분자를 증폭시키는 반응을 탐구했습니다.
1990년에는 비대칭 자기 촉매에 관한 초기 연구 성과를 보고했습니다. 이후 반응에 사용되는 화합물이나 촉매의 작용을 조사했으며, 1995년에는 생성물 자체가 촉매 역할을 하면서 거울상 이성질체의 편향을 증폭시키는 비대칭 자기 촉매 반응(Asymmetric Autocatalysis)을 발표했습니다. 이 연구 성과는 과학 잡지 Nature에 게재되어 분자의 입체 구조 편차가 화학 반응에 의해 증폭될 수 있음을 보여주는 중요한 실험적 증거가 되었습니다.
구체적인 반응에서는 피리미딘 환을 가진 알데히드 중 하나인 피리미딘 카르발데히드와 디아이소프로필 아연(Diisopropylzinc)을 반응시킵니다. 알데히드는 탄소와 산소가 이중 결합된 부분에 수소 원자가 결합하는 구조를 가진 화합물이며, 디아이소프로필 아연은 탄소를 포함하는 작용기를 분자 내로 도입하는 반응에 활용됩니다. 이 반응으로 생성되는 피리미딜 알카놀(Pyrimidyl Alkanol)은 다음으로 동일한 알카놀을 생성하는 반응의 촉매로 기능합니다.
예를 들어, 먼저 오른쪽 편도체 형태의 알카놀이 존재하면, 그 분자는 오른쪽 편도체 형태의 생성물을 우선적으로 만드는 반응을 촉진합니다. 새로 생성된 오른쪽 편도체 알카놀 또한 촉매로서 작용하여, 반응이 진행됨에 따라 같은 입체 이성질체 형태의 분자 수가 증가합니다. 즉, 생성물이 다음 생성 반응을 촉진하는 반응 메커니즘(Reaction Mechanism)이 소아 반응(Soai Reaction)의 핵심에 있습니다.
그러나 자기 촉매 작용으로 인해 분자 수가 증가하는 것과 오른손성·왼손성 비율이 변화하는 것은 화학적으로 구별해야 합니다. 만약 오른손성과 왼손성이 동일한 반응 속도로 증가한다면, 양쪽 분자 수가 모두 증가해도 최초의 존재 비율은 유지됩니다. 츠가사키 氏가 밝혔듯이 중요한 현상은 자기 촉매 반응 진행과 함께 거울상 이성질체 중 하나가 우세해지는 비대칭 자기 증폭이 발생한다는 점입니다.
이 증폭 반응에는 동일한 입체 배열을 갖는 분자의 생성을 우선하는 입체 선택성이 관련되어 있습니다. 반응 시스템 내에서 생성된 알코올 분자가 서로 결합하여 촉매로서 작용하고, 그 결합 상태와 반응성의 차이가 오른손체와 왼손체 생성 속도에 영향을 미칩니다. 입체 선택적 자기 촉매 작용에 의해 발생한 작은 생성량의 차이가 반응을 반복하는 과정에서 더욱 커집니다.
이 메커니즘은 1953년 수학물리학자 프레데릭 찰스 프랭크가 제안한 수학적 모델과도 관련이 있습니다. 프랭크는 자기 촉진에 의한 분자 증가와 반대쪽 거울상 이성질체 생성 억제를 위한 상호 억제(Mutual Inhibition)가 결합될 때 분자의 좌우 차가 증폭되는 조건을 제시했습니다. 반응 억제(Reaction Inhibition)와 생성 속도 간의 관계는 미분 방정식(Differential Equation)으로 표현되며, 초기 미세한 편차가 시간의 흐름에 따라 변화하는 과정을 수학적으로 설명할 수 있습니다.
프랭크의 모델에서 예상된 상호 억제와 실제 결합 반응에서 나타나는 분자의 응집 및 촉매 활성 변화는 동일한 반응 메커니즘으로 단순하게 처리할 수 없습니다. 결합 반응에서는 생성물이 형성하는 분자 집합체의 구조와 촉매로서의 기능이 연구되었으며, 좌우의 편향이 증폭되는 구체적인 화학적 조건이 조사되어 왔습니다. 프랭크의 연구 결과는 수학적으로 고려되어 왔던 비대칭 증폭 현상을 실제 화학 물질을 사용한 반응으로 제시한 점에 있습니다.
이 연구가 진행된 배경에는 야마가시 씨가 오랫동안 화학 반응을 관찰하면서 생성물과 촉매의 관계에 대한 의문을 끊임없이 품어온 연구 생활이 있습니다. 당신도 40대라는 나이가 들어 일과 가정에서 같은 행동을 반복하면서 일상적인 사건들을 이전과 다름없이 당연하게 받아들이는 시간이 늘어날 것입니다. 야마가시 씨의 경우, 연구실에서 반복되는 실험 속에서 새로운 질문을 발견하고, 그 관심을 구체적인 연구 가설로 발전시켜 나갔습니다.
연구에서는 반응물을 준비하고, 온도나 농도 등 반응 조건을 조절하며, 생성된 분자의 양과 입체 구조를 측정하는 작업이 계속됩니다. 실험에서 얻은 결과를 바탕으로 다음 조건을 설정하기 때문에, 하나의 발견이라도 연구실 장비, 학생들과의 공동 작업, 그리고 장기간의 관찰이 관련됩니다. 1995년에 보고된 비대칭 자기 촉매 반응은 이러한 연구 환경 속에서 형성된 가설을 실험적으로 검증하고, 분자의 좌우성이 스스로 증폭되는 메커니즘을 밝혀낸 결과입니다.
제7장｜0.00005%의 편차가 99.5%를 초과하여 2003년 실험에서 확인된 분자의 자가 증폭
1995년, 야마가타 켄조 씨는 비대칭 자기 촉매 반응(Asymmetric Autocatalysis)을 보고한 이후에도 분자의 좌우 차이가 증폭되는 메커니즘을 연구하며 계속했습니다. 2003년에는 오른손체와 왼손체 분자가 거의 동일한 비율로 존재하는 상태에서 한쪽의 입체 구조가 압도적으로 많아지는 실험 결과를 발표했습니다. 이 연구에서 중요한 것이 바로 거울상 이성질체의 비율의 차이를 수치로 나타내는 거울상체 과잉률(Enantiomeric Excess: ee)입니다.
미러체 과잉율은 에난치오머 과잉율이라고도 하며, 두 개의 거울상 이성체의 존재 비율 차이를 나타냅니다. 예를 들어 오른쪽 형태가 60%, 왼쪽 형태가 40%라면 20%ee가 되고, 50%씩이라면 0%ee, 일방이 100%라면 100%ee입니다. 이 지표를 사용함으로써 화학 반응에 의해 생성된 분자가 어느 입체 구조에 얼마나 편향되어 있는지 정량적으로 확인할 수 있습니다.
2003년 실험 결과, 초기 거울상체 과잉 비율은 약 0.00005% ee로 극히 작은 값이었습니다. 이는 우수향형과 좌수향형의 존재 비율이 각각 약 50.000025%와 49.999975%로 거의 구별할 수 없는 상태였음을 의미하며, 100만 개의 분자를 기준으로 하더라도 양쪽의 수적 차이는 평균적으로 1개에 미치지 않는 정도로 작아, 일반적인 비율 표시로는 50% 대 50%와 같이 보이지 않는 경향입니다.
그러나 비대칭 자기 촉매 반응을 진행하면 1차 반응에서 거울상체 과잉 비율이 57%ee까지 증폭되었습니다. 57%ee는 한쪽 거울상체 이성질체가 78.5%, 다른 한쪽이 21.5%를 차지하는 상태로서, 처음의 거의 균등한 비율에서 크게 변화한 것입니다. 더 나아가 반응을 반복하면 2차 반응에서는 99%ee가 되었고, 두 분자의 비율은 99.5% 대 0.5%에 도달했습니다.
3회차 반응에서는 거울상체 과잉률이 99.5% ee를 초과하여 우세한 측의 분자가 전체의 99.75%를 초과하는 상태가 되었습니다. 이 결과는 최초로 존재했던 극히 작은 좌우차가 화학 반응의 반복을 통해 크게 증폭되는 현상을 시사합니다. 이러한 현상은 키랄 증폭(Chiral Amplification) 또는 비대칭 증폭(Asymmetric Amplification)이라고 불리며, 분자의 입체 구조의 편차가 반응 과정에서 변화하는 메커니즘을 나타냅니다.
연구 총설에서는 이 증폭 과정에서 먼저 약간 더 많았던 분자량이 약 63만 배에 증가한 반면, 소수파의 증가는 약 950배였다고 설명되어 있습니다. 양자들의 증간량에 큰 차가 생じた 결과, 최종적인 분자의 존재 비율에도 뚜렷한 편차가 형성되었습니다. 반응 속도(Reaction Rate)와 반응의 선택성(Reaction Selectivity)이 다르기 때문에 최초의 비율이 거의 같더라도 반응 후에는 한쪽이 압도적으로 많아집니다.
이 실험에서 주목해야 할 점은 반응에 의해 생성된 분자 자체가 촉매로서 작용하여 동일한 입체 배치를 갖는 분자의 생성을 촉진함으로써 거울상 이성질체 증폭(Enantiomeric Amplification)이 일어나고, 반응의 반복(Repeated Reaction Cycles)을 통해 생성물의 양과 입체 구조의 편차가 동시에 변화하는 것이 소아이 반응(Soai Reaction)의 특징입니다.
일부 연구자들은 외부에서 특정 입체 구조를 가진 물질이 추가되지 않은 조건에서도 한쪽 방향의 분자가 우세하게 나타나는 반응에 대해 연구를 진행했습니다. 절대 비대칭 합성(Absolute Asymmetric Synthesis)은 외부 요인을 통해 한쪽 입체 구조가 선택적으로 생성되는 현상을 의미하며, 초기 조건(Initial Conditions)에 존재하는 미세한 차이와 통계적 변동(Statistical Fluctuations)이 연구 대상입니다. 외부에서 키랄 물질을 첨가하지 않은 실험과 이미 알려진 미세한 거울상체 과잉율을 출발점으로 증폭시키는 실험은 각각 조건을 구분하여 이해해야 합니다.
생명이 특정 입체 구조를 우선적으로 이용하는 현상을 호모키랄리티(Homochirality)라고 하며, 생명의 기원을 생각할 때 중요한 문제로 다루어집니다. 츠가타니(츠와가타) 씨의 실험은 생명체가 태어난 이전의 화학 환경에서 분자의 좌우 차이가 어떻게 커질 수 있는지를 이해하기 위한 실험 모델을 제공했습니다.
40대이시라면 매일 경험하시는 식사와 신체 활동 또한 세포 내부에서 일어나는 수많은 화학 반응에 의해 지탱되고 있습니다. 몸을 구성하는 분자의 입체 구조는 효소와의 결합이나 단백질의 형성에 관여하며, 생명의 활동을 유지시키는 기본적인 조건이 됩니다. 2003년 연구 결과가 밝혀낸 것은 극히 작은 분자의 좌우 차이가 특정 화학 반응 조건 하에서 99.5% ee를 넘는 극심한 편차로 증폭되는 현상이라는, 실험적으로 확인된 것입니다.
제8장｜연구는 혼자서 완성되지 않다――학생, 직원, 동료들과 함께 이어졌던 탐구
2026년, 노벨 화학상을 수상한 핫가타 히로시 氏は、40년 이상에 걸친 연구 생활에 대해, 겪은 어려움이 전혀 없었던 것은 아니라고 되돌아보고 있습니다. 하지만 연구상의 고뇌에 대해서는 거의 기억하고 있지 않으며, 주변 사람들에게 보기에 어려움이 지속되었던 시기가 길게 이어져 있었음에도 불구하고, 본인의 기억에는 연구의 즐거움이나 새로운 현상을 발견했을 때의 감동이 강하게 남아있다고 말합니다. 연구 생활을 되돌아보는 본인의 말에는 장기간의 실험을 지탱해 온 연구 대상에 대한 관심과 실험을 통해 미지의 현상을 확인하는 즐거움이 드러나 있습니다.
야마구치 씨가 연구를 계속해 온 도쿄리쓰대학 연구실에서는 학생들과 연구직원이 실험에 참여하고, 행정 담당자가 연구 활동을 지원해 왔습니다. 야마구치 씨는 수상 후 연구실 직원들과 행정 담당자에게 감사를 전하고, 학생들의 협조가 없었다면 이번 발견에는 이르지 못했을 것이라고 밝혔습니다. 화학 반응의 발견은 연구자 개인의 이름으로 소개되지만, 그 연구를 성립시키는 일상에는 다양한 역할을 담당하는 많은 사람들이 존재합니다.
비대칭 자가촉매 반응(Asymmetric Autocatalysis) 연구에서는 반응에 사용되는 화합물을 준비하고, 온도와 농도를 관리하며 실험을 진행하여 생성된 분자의 양과 입체 구조를 측정합니다. 실험 결과를 기록하고 재현성을 확인하는 작업도 필요하며, 하나의 반응 조건을 조사하기 위해 동일한 조작을 반복하는 데 많은 시간이 소요됩니다. 학생 및 연구자들이 이러한 작업을 분담하고, 얻어진 결과에 대해 논의하는 공동 연구(Collaborative Research)가 장기간에 걸친 화학 연구를 지지하고 있습니다.
연구실을 운영하기 위해서는 실험에 참여하는 사람들뿐만 아니라, 연구비 관리와 물품 구매, 대학 내 절차를 담당하는 직원들의 업무도 필요합니다. 실험 장비를 사용하기 위한 환경이 갖춰지고, 필요한 시약이 준비되며, 연구자가 지속적으로 실험에 참여할 수 있는 상태가 유지되는 것이 연구 활동의 기반이 됩니다. 특히, kanamycin(硤合) 씨가 행정 담당자에게 감사를 전한 것은 연구 성과 뒤에 있는 구체적인 업무를 본인이 인식하고 있었음을 보여줍니다.
과거 캇슈가쿠 씨의 지도 아래 있었던 학생들 중에는 현재 대학교 교수로 일하며, 같은 대학교에서 연구와 교육에 참여하고 있는 사람들도 있습니다. 그 제자들은 캇슈가쿠 씨가 학생들에 대한 배려심을 잊지 않고, 전혀 알고 있지 않은 학생들까지 배려하는 사람이라고 회상합니다. 연구자 육성(Researcher Development)은 전문 지식이나 실험 기술을 전달하는 것뿐만 아니라, 학생들이 연구실에서 보내는 시간과 지도자와의 일상적인 관계를 통해 이루어집니다.
당신도 40대에 이르러 직장에서는 업무를 맡고, 가정에서는 가족의 생활을 지탱하는 입장을 오랫동안 경험해 왔을 것입니다. 매일의 생활에서 식사 준비나 자녀의 일정 조정이 한 사람의 일처럼 인식되기 쉽고, 그 활동을 유지시키고 있는 주변과의 관계가 보이지 않게 됩니다. 곽합(硤合) 씨의 연구 생활을 구체적으로 살펴보면, 한 사람의 이름으로 평가받는 성과에도 불구하고 일일이 작업을 분담하는 사람들와의 지속적인 관계가 존재했던 것으로 확인됩니다.
이러한 인간 관계는 대학이라는 공동체 안에서 오랜 시간을 걸쳐 형성되어 왔습니다. 학생으로서 연구실에 소속되어 있던 인물이 연구자로서, 더 나아가 다음 세대를 지도하는 입지를 갖추기까지는 수십 년의 시간이 필요합니다. 츠케가사(Kagami Takashi)가 1981년 도쿄리쓰대학 강사로 임용된 이후 2026년 수상에 이르기까지 45년이라는 기간에는 연구 성과뿐만 아니라 학생과 교원 간의 관계가 변화해 온 역사 또한 포함되어 있습니다.
합병 회장은 2012년에는 자수성배 칭호 훈장을 받았고, 2025년에는 일본학사원상을 수상했습니다. 그리고 2026년에는 노벨 화학상을 수상했으며, 도쿄리세이대학 또한 장기간의 연구와 교육에 대한 기여를 평가하여 명예 교수의 칭호를 수여할 것을 결정했습니다. 수상 소식을 접한 동료들은 가까운 연구자의 쾌거를 기뻐했고, 이전부터 노벨상을 기대했던 선배나, 어린 시절부터 탐구하는 모습을 보아온 가족들도 각자의 입장에서 축하를 표하고 있습니다.
장기간의 기초 연구(Basic Research)를 지속하기 위해서는 대학의 연구 환경에 더하여 연구 자금(Research Funding)을 확보하는 것 또한 필요합니다. 츠가타니 씨의 연구는 일본학술진흥회가 과학연구비보조사업(Grants-in-Aid for Scientific Research: KAKENHI)이나 신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO) 등의 지원을 받으며 진행되어 왔습니다. 연구 자금은 실험 장비, 시약, 인력 확보와 관련하여 연구 가설을 장기간에 걸쳐 검증하기 위한 조건을 마련합니다.
불균일 합성 연구는 기초 연구로서 화학 반응의 원리를 해명하는 동시에 응용 연구 및 연구 개발에도 관련됩니다. 특정 입체 구조를 갖는 분자를 만드는 입체 선택적 합성(Stereoselective Synthesis)은 의약품 제조 및 재료 개발에서 중요하며, 의약품에서는 분자의 구조에 따라 약리 작용 및 의약품의 안전성이 변화합니다. 다만, 축합 반응 자체를 의약품의 대량 생산에 직접 활용할 수 있는지는 반응 조건 및 사용 물질 등을 종합적으로 고려하여 검토해야 합니다.
76세에 노벨 화학상을 수상한 곽 합 氏は、自身の研究対象에는 현재도 미해명한 부분이 있다는 점을 언급하며, 앞으로도 연구 분야의 발전에 기여할 의향을 밝혔습니다. 연구 생활 동안 경험한 어려움보다 발견했을 때의 감동이 더욱 강하게 기억에 남는다는 본인의 말에는, 연구를 계속하는 시간 그 자체에 대한 관심이 드러나 있습니다. 40년이 넘는 탐구 생활을 지탱해 온 것은 화학 반응에 대한 지속적인 관심과, 그 연구에 관여해 온 학생, 직원, 동료들과의 구체적인 인간 관계였습니다.
제9장｜중일본루카 라이프메인테넌스 3주 지원 프로그램—40대 여성의 삶을 구성하는 시간과 인간관계를 함께 조망하는
40대에 접어들면 아침에 일어나는 순간부터 자신 말고 다른 사람들의 삶에 맞춰 하루가 시작됩니다. 자녀의 등교 시간을 확인하고, 아침 식사를 준비하며, 가족의 일정을 조정하는 과정에서 자신이 어떤 기분으로 일어났는지 확인하는 시간조차 놓치게 됩니다. 출근하기 전부터 여러 역할을 수행하며 집을 나서는 순간, 이미 많은 판단과 행동을 마친 여성들도 있을 것입니다.
직장에서는 상사의 표정이나 동료의 답변이 신경 쓰이고, 자신의 발언이 상대에게 어떻게 받아들여졌는지 생각하면서 업무를 진행합니다. 점심시간에 혼자 있을 때도 오전 동안의 대화를 되돌아보거나, 귀가 후 필요한 집안일을 확인하면서 의식은 끊임없이 다른 일들로 향합니다. 이러한 시간 속에서 발생하는 심리적 부담은 업무량만으로 결정되는 것이 아니라, 타인과의 관계나 자신의 행동을 끊임없이 조율하고 있는 상태와도 관련이 있습니다.
저녁이 되자 집으로 돌아와 저녁 준비와 자녀의 학교에서의 일에 대한 대처가 시작되고, 남편이나 부모님과의 관계에 대한 판단도 이어졌다. 가족과 대화 중에도 업무 연락이 들어와 답을 생각하며 식기를 정리하고, 밤이 되어서야 비로소 내가 원하는 시간이 찾아왔다. 하지만 무엇을 하고 싶은지 스스로에게 물어봐도 내일의 일정이나 가족 때문에만 생각이 떠오르며, 나 자신의 욕구를 말로 표현하는 것이 어려워지고 있다.
중일본 루카 라이프 メンテナンス3週間サポート에서는, 이러한 일상생활(Daily Life)의 구체적인 상황에서, 당신이 현재 어떤 시간을 보내고 있는지 함께 확인합니다. 업무나 가정의 문제를 하나씩 분리하여 판단하는 것이 아니라, 아침부터 저녁까지의 행동이 어떻게 연결되어 있으며, 그 과정에서 인지(Cognition), 감정(Emotion), 의식(Consciousness)이 어떻게 작용하는지를 다룹니다. 생활 속에서 실제로 경험하는 일을 확인함으로써, 본인이 무엇에 시간을 사용하고, 어떤 상황에서 심리적인 부담을 느끼는지 구체적으로 파악합니다.
예를 들어, 직장에서 상사로부터 짧은 답변을 받은 후, 귀가할 때까지 그 말이 계속 신경 쓰였던 상황을 들어보겠습니다. 당시 상대방의 반응을 어떻게 해석하고, 무엇을 예측하며, 자신의 행동을 어떻게 변화시켰는지 실제 상황에 맞춰 확인합니다. 동시에 어깨나 목에 힘이 들어가는, 호흡이 얕아지는, 귀가 후에도 피로감이 지속되는 등 신체 반응(Bodily Response)에 주목하여, 대인 관계(Interpersonal Relationships)와 신체 상태가 삶 속에서 어떻게 연결되는지 살펴봅니다.
지원 과정에서는 현재의 상황과 함께 지금까지의 삶의 역사(Life History)도 다룹니다. 아이 시절 부모님으로부터 어떤 말을 들었고, 학교에서 어떤 평가를 받았으며, 직장이나 결혼, 자녀 양육 과정에서 자신의 역할을 어떻게 인식해 왔는지 확인합니다. 과거의 경험을 현재의 문제 원인으로 일방적으로 단정짓는 것이 아니라, 본인이 스스로 경험해 온 시간과 현재의 의사 결정(Decision Making)과의 관계를 꼼꼼하게 정리합니다.
3주간의 지원 기간 동안에는 먼저 현재의 생활 환경과 일일 생활 방식을 확인하고, 직장, 가족, 부모 자녀 관계에서 반복되는 행동을 구체적으로 파악합니다. 이후, 일상생활에서 실제로 일어난 일을 상담에서 되짚어보고, 타인의 사정에 맞춰 선택한 행동과 자신의 의지로 선택한 행동을 구별해 나갑니다. 상담 중에 이야기한 내용을 그 자리에서 끝내지 않고, 다음 날의 업무나 가정생활에서 어떤 일이 있었는지 지속적으로 확인하는 것이 이 지원의 중심이 됩니다.
예를 들어, 아이에게 말을 걸렸을 때 집안일을 우선적으로 처리하며 서둘러 대답했던 것을 깨달았을 경우, 그 날의 생활 상황까지 포함하여 확인합니다. 업무에서 돌아온 직후의 피로감, 저녁 식사 준비 시간, 아이가 말을 걸어온 이유를 보면서 본인이 어떤 상태로 대응하고 있었는지 정리합니다. 필요에 따라 가족이나 주변 사람들과의 관계도 다루며, 한 사람의 행동만으로 가정 생활의 모든 것을 설명하는 것을 지양합니다.
어떻게 해야 할지 막막할 때, 처음부터 큰 인생 목표를 세울 필요는 없습니다. 귀가길에 잠시 걸어보고 싶다는 생각이 들었던 시간이나, 예전에 관심을 가지고 있던 책을 손에 든 상황처럼, 일상생활에서 자연스럽게 생겨난 작은 관심사를 확인합니다. 이러한 약한 목표를 실제 행동과 연결하면서, 현재의 삶에서 자신이 무엇을 원하는지, 자신의 경험을 통해 스스로 찾아갑니다.
심리 지원(Psychological Support)에서는 지원자가 일방적으로 인생의 답을 제시하는 형태를 취하지 않습니다. 당신이 현재의 삶을 어떻게 경험하고, 어떤 인간 관계 속에서 행동하며, 신체나 감정에 어떤 변화를 느끼고 있는지, 3주라는 시간 동안 함께 확인합니다. 곤가이 켄스케(玄居憲三)氏의 화학 연구와 이 심리 지원의 효과는 별도의 영역에 속하며, 여기서는 당신 자신의 삶을 구체적으로 이해하기 위한 지원을 제공합니다.
40대까지 겪어온 직장과 가족과의 시간은 현재의 자아 인식(Self-awareness)이나 인간 관계에도 영향을 미칩니다. 중다마 루카 ライフメンテナンス 3주 지원에서는 그 시간을 유지하면서 현재의 생활에 적응하고, 매일의 행동과 감정, 신체 상태를 확인하면서 앞으로의 삶에서 무엇을 소중히 해야 할지 함께 고민합니다. 지원 기간은 3주이며, 비용은 330,000원(부가세 포함)으로, 실제로 생활하고 있는 일상생활을 중심으로 한 개인 맞춤형 지원입니다.
이 책을 읽고 여러분은 어떤 감정을 느꼈나요? 소감을 말씀해주세요. 특히, 다음 사항에 대해 꼭 의견을 부탁드립니다.
* 이야기의 전개가 놀라지 않았나요?
* 등장인물의 감정에 공감했나요?
* 이 이야기가 여러분의 삶에 어떤 영향을 미칠 것이라고 생각하나요?
또한, 이 책에 대해 궁금한 점이 있으면 언제든지 질문해주세요. 여러분의 의견을 듣는 것이 기대됩니다!
중마루카 라이프 메인테넌스 3주 지원
완전 온라인 공식 LINE 동행 지원, 3주간 지원, 33만원(부가세 포함) 상담, 자세한 내용은 공식 LINE 등록 후 “3주간”과 채팅으로 보내주세요. [공식 LINE] https://lin.ee/MxmnWk6
요약｜노벨상 수상 76세 연구자가 여전히 미지의 현상을 연구하는 이유
1950년 5월, 히로시마현에서 태어난 겐가쿠켄스이는 어린 시절부터 다양한 일에 관심을 갖고, 한 번 관심을 쏟는 대상에 대해서는 오랫동안 탐구하는 것을 멈추지 않는 소년이었다. 초등학교부터 고등학교 시절을 함께 보낸 동급생들은 공부를 잘하는 동시에, 천재적인 면모보다는 조용히 노력을 쌓아가는 인물이었다고 회상한다. 괴롭힘을 당하는 아이들을 돕고, 선생님에게 자신의 의견을 전달하는 모습은 정의감 넘치는 소년으로서 주변 사람들의 기억 속에 남아 있다.
야마가타 씨는 도쿄대에서 화학을 전공한 후, 1974년에 상문부 화학과를 졸업하고, 1979년에 철학학 박사 학위를 취득했습니다. 이후 미국 노스캐롤라이나 대학교에서의 연구를 거쳐, 1981년에 도쿄세이카대 교수로 부임하여 학생 교육과 유기합성 화학 연구를 계속했습니다. 31세에 대학 교수가 되었고, 76세에 노벨 화학상을 수상하기까지 45년 동안 연구 대상에 대한 관심을 끊지 않고, 실험을 통해 새로운 현상을 확인해 온 시간이 있습니다.
야마구치 씨가 주목한 것은 화학 반응에 의해 생성되는 분자와, 그 반응을 촉진하는 촉매의 구조가 유사하다는 현상이었다. 생성물 자체가 촉매로서 작용하여, 더불어 같은 분자를 만드는 반응을 촉진할 수 있다면 분자의 수가 증가하는 동시에 특정 입체 구조를 가진 분자를 우선적으로 늘릴 수 있는 가능성이 열린다. 이 연구 가설을 실험을 통해 검증하고, 1995년에는 거울상 이성질체 편차가 증폭되는 비대칭 자촉매 반응(Asymmetric Autocatalysis)을 보고했다.
2003년에는 최초의 거울상체 과잉률(Enantiomeric Excess: ee)이 약 0.00005%라는 거의 뚜렷한 좌우 차이가 존재하지 않는 상태에서 반응을 반복하는 과정에서 99.5%ee를 넘는 偏りを生み出しました。 처음에는 거의 동일한 비율로 존재했던 두 개의 거울상 이성질체는 화학 반응의 진행에 따라 크게 다른 비율로 변화하는 것을 실험적으로 보여준 것입니다. 이 성과는 분자의 좌우 차이가 어떤 반응 조건에 의해 증폭되는지 이해하기 위한 중요한 증거가 되었습니다.
당신의 몸을 구성하는 단백질에는 거의 L형 아미노산이 사용되고, DNA와 RNA를 구성하는 당에는 D형이 사용됩니다. 이렇게 생명이 분자 종류별로 특정 입체 구조를 우선적으로 이용하는 상태를 호모키랄리티(Homochirality)라고 합니다. 캄페이지 씨의 연구는 생명이 탄생하기 이전부터 발생한 작은 분자의 좌우 차이가 증폭되는 메커니즘을 생각하는 실험 모델이 되었습니다.
그러나 생명 탄생 이전의 지구에서 최초의 분자 편차가 어떤 환경에서 발생했는지, 그 편차가 생명을 구성하는 분자에게 어떻게 연결되었는지는 현재도 연구가 이어지고 있습니다. 쇄합 반응(Soai Reaction)은 특정 화학 물질과 반응 조건 하에서 좌우 차가 증폭되는 현상을 보여주었으며, 생명의 기원(Origin of Life)을 둘러싼 모든 문제를 해결한 것은 아닙니다. 쇄합 씨 자신도 연구 대상에는 아직 파악하지 못한 현상이 존재한다고 언급하며 수상 후에도 탐구를 계속할 의지를 보이고 있습니다.
이 연구 성과에는 장기간에 걸쳐 실험에 참여해 온 학생들과 연구자, 연구실 직원, 행정 담당자들의 협력이 있었습니다. 수상 후 학사님은 학생들의 협력이 없었다면 발견에는 이르지 못했을 것이라고 말하며, 연구 생활의 고충에 대해서는 거의 기억하고 있지 못하고, 새로운 현상을 발견했을 때의 감동이 강하게 기억 속에 남아있다고 회상합니다. 연구자로서의 인생에는 분자의 반응을 조사하는 시간과 함께 대학이라는 공동체 안에서 사람들과 관계를 맺고 연구를 지속하기 위한 환경을 조성해 온 시간이 존재합니다.
40대이신 당신이 지금까지 살아온 삶과, 직장이나 가족과의 관계 속에서 경험한 일들, 그리고 오랜 시간을 거쳐 형성되어 온 인지 및 감정들이 있습니다. 곽합 씨의 인생을 되돌아볼 때에도 76세에 수상이라는 결과뿐만 아니라, 20대에 화학을 배우고, 30대에 연구실에서 실험을 이어갔으며, 40대에 중요한 반응을 발견하고, 50대에 그 증폭 현상을 더욱 명확히 밝혀낸 시간을 확인해야 합니다. 인생의 시간적 성숙은 특정 나이에 완성되는 상태를 의미하는 단어보다, 그 이전의 경험을 가지고 현재의 삶을 계속해 나가는 과정으로 이해하는 것이 더 적절합니다.
2026년, 76세로 노벨 화학상을 수상한 잇가타 켄스케 씨는 연구를 통해 밝혀진 현상과 현재도 해결되지 않은 문제 모두에 직면해 있습니다. 히로시마에서 자란 소년이 관심을 가졌던 화학 세계에는 40년이 넘는 연구에도 불구하고 실험으로 증명해야 할 현상이 존재합니다. 잇가타 씨가 현재도 연구를 지속하는 이유는 본인이 말하듯이 연구의 즐거움과 발견의 감동, 그리고 분자의 좌우차가 발생하여 증폭되는 메커니즘에 대한 아직 풀리지 않은 질문이 남아있다는 사실에서 비롯됩니다.
출처: note 원문
번역: Gemma 3(.44) 초벌 + 교정 89청크
원문 보기 | 출처: note.com