[어쩔과학2_9편]

오이가 싫은 과학적 이유?! 유전자에게 물어봐!

세상 물정에 관심 많은 과학자가 들려주는 과학 이야기, 안녕하세요. 어쩔과학 시즌2 김범준입니다.

Q. 블랙홀 vs 은하, 어느 쪽이 먼저일까?

그 블랙홀에 대한 이야기를 먼저 말씀드릴 수 있을 것 같은데요. 블랙홀은 굉장히 질량이 커서 빛조차도 그 블랙홀을 탈출할 수 없는 그런 천체를 뜻합니다. 사실 지구에서도 여러분이 돌멩이를 던진다고 생각해 보세요. 돌멩이를 점점 더 빨리 던지다 보면 얼마의 속도보다 더 빠르게 돌을 던진다면 지구의 중력을 벗어나서 우주로 탈출하는 것이 가능하겠죠. 이런 걸 ‘탈출속도’라고 부릅니다. 블랙홀은 어떤 천체냐 하면 이 블랙홀에서 탈출하는 물체가 무엇보다 빨라야 한다는 그 경계가 되는 탈출속도가 빛의 속도보다 더 큰 그런 천체를 뜻합니다. 탈출속도가 빛의 속도보다 더 빠르다면 그리고 우주에서 가장 빨리 움직이는 게 빛이잖아요. 결국 빛조차도 이 천체의 중력을 벗어날 수 없는 걸 그걸 뜻하게 되는 거죠.

블랙홀은 도대체 어떤 모습일까요? 블랙홀의 사진을 찍는데, 이제 인류가 성공하게 됩니다. 바로 2019년에 블랙홀의 사진을 처음 그 이미지로 찍은 그런 일이 벌어졌죠. 사실 블랙홀 사진을 보실 때 여러분이 주의하셔야 될 게 그 사진에 찍힌 것은 사실 블랙홀은 아닙니다. 블랙홀 주변에 그 빠른 입자들이 움직이면서 만들어낸 빛을 측정한 거라서 '블랙홀'이라고 사실 하려면 그 도넛처럼 생겼던 그 사진 기억하시죠? 그 도넛 안쪽에 검은 부분 있잖아요. 그 안 한가운데에 있는 게 블랙홀입니다. 이 검은색 부분으로 보이는 것이 사건의 지평선까지가 검게 보이고요. 사건의 지평선보다 더 먼 거리에 있는 도넛 모양에서 바깥쪽에 빵 부분, 그 부분에 해당하는 것은 블랙홀 주변이라고 생각하시는 것이 맞죠.

최근에 천문학자들 사이에서 어떤 논쟁이 벌어지고 있냐 하면 대부분의 은하의 한가운데에는 아주 무거운 블랙홀이 존재합니다. 그렇다면 처음에 은하가 형성될 때 블랙홀이 먼저 만들어지고 그 주위에 많은 물질들이 그 중력의 영향으로 다가오면서 회전하면서 은하가 만들어진 건지, 즉 블랙홀이 먼저고 그다음에 은하가 형성된 건지 아니면 거꾸로 은하가 먼저 형성되고 은하의 깊은 중심 부분에 있는 쪽에서 물질이 뭉쳐서 블랙홀이 나중에 만들어진 건지, 제가 알기로 이 문제에 대한 정답은 아직 알려져 있지는 않고 여전히 천문학자들이 큰 논쟁을 활발히 진행하고 있는 걸로 알고 있죠. 우리은하도 그렇고 우리 주변 우리은하 주변에 안드로메다은하도 그렇고 이런 은하들은 거대 은하라고 불러요. 꽤 큽니다. '이 거대 은하가 그러면 어떻게 만들어졌을까'를 천문학자들 그리고 이론 물리학자들이 연구한 적이 있는데요. 처음부터 이렇게 커다란 거대 은하가 만들어진 건지 아니면 처음에는 작은 은하들이 만들어지고 작은 은하들끼리 중력의 영향을 받아서 점점 가까워지다가 은하들이 합해지고 합해지다가 거대한 은하가 된 건지에 대한 그런 논쟁이 있었는데 현재 제가 아는 학계의 일치된 그 합의는 커다란 은하, 우리은하나 안드로메다은하 같은 거대 은하들은 작은 은하들이 합체해서 점점 커진 거다는 것이 알려져 있습니다. 이 두 은하가 합체하는 과정에선 은하 중심에 있는 블랙홀도 합해져서 더 큰 블랙홀이 되는 것도 물론 가능하겠죠.

현재, 이 블랙홀과 그리고 은하가 깊은 관계가 있다는 것에 대한 아주 흥미로운 관찰이 있어요. 그리고 이 관찰을 아직 이 과학자들이 설명을 명확히 하지는 못한 것 같은데요. 어떤 거였냐면 블랙홀은 아까 말씀드린 것처럼 은하의 한가운데에 있습니다. 그리고 은하의 어느 정도 범위까지에 들어 있는 이 물질의 총질량이 블랙홀의 질량과 아주 밀접한 관계가 있다는 것이 알려져 있어요. 은하 중심부 전체의 딱 1,000분의 1 정도의 질량을 블랙홀이 갖고 있는데요. 이 1,000분의 1이라는 이 비례 상수가 어떤 은하를 관찰해도 거의 비슷하게 유지되고 있다는 것이 알려져 있습니다. 결국 은하 중심에 있는 블랙홀과 은하 자체의 질량 사이에 밀접한 관계가 있다는 것은 잘 알려진 거죠.

저는 이런 블랙홀과 은하에 대한 연구가 앞으로도 점점 진행될 것이 분명하거든요. 그리고 제임스 웹 망원경이 최근에 아주 오래전 우주의 모습 같은 것을 촬영하는 데 성공하면서 이런 근본적인 질문에 대한 답을 우리 인간 물리학자, 천문학자들이 할 수 있는 그런 관찰 결과들을 점점 많이 모은다면 결국 우리 인간이 우주의 신비라고 할 수 있는 블랙홀 그리고 은하의 형성 과정에 대해서 더 많은 지식을 우리가 알아낼 수 있을 것으로 생각하고 있습니다.

Q. 거울과 사진 속 얼굴, 왜 달라 보일까?

사실 둘이 같지 않습니다. 우리가 거울을 보게 되면 제 얼굴의 왼쪽이 거울 속에선 제 얼굴의 오른쪽으로 보이죠. 하지만 사진은 제 모습이 왼쪽과 오른쪽이 바뀌지 않은 그런 모습을 보통 보여줍니다. 물론 뒤집어서 여러분이 보여주는 그런 사진 중에는 좌우를 바꾼 그런 카메라 이미지도 우리가 볼 수는 있겠지만 원래 사진은 좌우가 바뀌지는 않죠.

이런 걸 보실 때 많은 분이 거울은 좌우를 바꾼다고 이야기합니다. 그 고민해 보셨나요? 거울이 정말 좌우를 바꾸는 걸까요? 제가 한번 여러분께 거울은 좌우를 바꾸는 것은 아니라는 걸 짧게 설명해 드릴 수 있습니다. 똑바로 서서 거울을 보세요. 그러면 거울 속에 있는 제 오른손이 실제 저는 왼손입니다. 제가 만약에 시계를 왼손에 차고 있다면 거울 속에 저는 시계를 오른손에 차고 있는 모습으로 보이죠. 그런데 만약에 여러분이 거울을 세워놓고 옆으로 누우세요. 그러면 어떻게 보이나요? 거울이 바꾼 게 왼쪽 오른쪽을 바꾼 게 아니라 위아래로 바꾼 걸로 보여집니다. 왼손에 시계를 차고 있는데 거울에서 보면 누웠으니까, 위쪽에 왼손이 있는 거죠. 근데 거울에서 오른손에 시계를 차고 있는 걸로 보이잖아요. 그때는 거울이 왼쪽과 오른쪽을 바꾼 게 아니라 이쪽을 바꾼 게 됩니다. 거울은 사실 좌우를 바꾸는 것도 아니고 위아래를 바꾸는 것도 아닙니다. 사실 거울은 전후를 바꿉니다. 앞에 있는 쪽을 뒤에 보여주고 뒤에 있는 쪽을 앞에 보여줄 수밖에 없거든요. 거울에 앞에다가 촛불을 두 개를 놓고 보면 앞에 있는 촛불은 가까이서 보이고 멀리 있는 촛불은 저 뒤쪽으로 멀리 보이잖아요. 그 거울은 사실 면을 기준으로 하면 이쪽 방향으로 뒤집는 겁니다. 그런데 그걸 우리는 좌우가 바뀌는 것으로 보통 인식하는 거죠.

자, 이렇게 거울이 바꿔서 보여주는 모습에 대한 재미있는 여러 가지 얘기들이 있습니다. 그중의 하나가 바로 사람 얼굴의 좌우 대칭에 대한 겁니다. 사람의 얼굴이 정확히 보면 그 얼굴을 가로지르는 중심축을 기준으로 해서 왼쪽을 오른쪽으로 뒤집고 오른쪽을 왼쪽으로 뒤집으면 실제 사람 모습과는 어느 정도 달라 보입니다. 이렇게 사람의 얼굴에 좌우를 바꾸는 것과 관계된 제가 알고 있는 재미있는 사진이 있어요. 뭐냐면 예를 들어 우리나라 그러면 우리나라에 뭐 남성이면 남성, 여성이면 여성, 같은 성을 갖고 있는 많은 사람의 얼굴 사진을 모아서 사진을 그냥 차곡차곡 쌓는 거예요. 그러면 결국 여러 사람 얼굴의 평균 얼굴 사진을 얻을 수 있게 됩니다. 사람 중에 어떤 사람은 예를 들어 왼쪽 눈이 조금 크고 어떤 사람은 오른쪽 눈 아래 작은 점이 있을 수도 있죠. 그런데 여러 사람의 얼굴을 겹치다 보면 어떻게 될까요? 결국 평균 얼굴은 왼쪽 눈과 오른쪽 눈의 크기가 거의 같아질 수 있고요. 또 오른쪽 눈 바로 아래 점이 있는 사람은 그 많은 사진을 겹친 사람 중의 한 명밖에 없을 거 아니에요? 그래서 평균 얼굴을 구하는 과정에서 점이 점점 흐려져서 결국엔 잘 안 보이게 되겠죠. 결국 평균 얼굴을 이런 방식으로 만들어내게 되면 좌우 대칭이고 얼굴이, 그리고 얼굴에 있는 잡티도 사라지게 되는 그런 사진이 얻어져서 우리나라 사람들의 평균 얼굴이든 러시아 사람의 평균 얼굴이든 평균 얼굴을 보면 다 멋있고 잘생기고 예뻐 보입니다. 이게 어떤 뜻이냐 하면 우리가 어떤 사람의 얼굴이 더 아름답다고 느낄 때 중요하게 우리가 판단하는 것이 바로 얼굴의 좌우 대칭입니다.

사실 우리가 더 자주 보는 얼굴은 거울에 비친 얼굴입니다. 즉 제 얼굴이 왼쪽과 오른쪽이 바뀐 얼굴을 더 자주 보게 되죠. 잊지 마십시오. 여러분의 친구, 여러분의 사랑하는 사람이 여러분의 얼굴을 볼 때는 여러분이 거울로 보는 얼굴이 아닙니다. 좌우가 바뀌어 있는 얼굴을 본다는 것을 꼭 잊지 마십시오.

Q. 내가 듣는 내 목소리와 녹음된 목소리, 왜 다를까?

아마 이 경험 다들 있으실 거예요. 자신의 목소리가 녹음된 걸 들으면 굉장히 어색하게 들리면서 ‘아 저거 내 목소리 같지 않은데’라는 그런 느낌을 받으실 때가 많이 있죠. 왜 다를까요? 사실 우리가 다른 사람의 목소리를 인식할 때와 우리가 우리 스스로의 목소리를 인식하는 과정이 조금만 생각해 보시면 다르다는 걸 알 수 있습니다. 다른 사람의 목소리는 모두 다 귀를 통한 청각 정보로 들어오죠. 하지만 여러분이 성대를 울리면서 목소리를 내는 걸 스스로 다시 들을 때는 여러분의 목, 여러분의 머리, 여러분의 두개골 이런 것들이 만들어내는 진동까지도 합해서 우리는 자신의 목소리를 듣게 됩니다.

왜 내가 듣는 내 목소리가 다른 사람이 녹음해서 들려주는 내 목소리와 다를까 하는 걸 연구한 재미있는 논문이 있었어요. 골전도 이어폰, 헤드폰 아시죠? 헤드폰인데 직접 고막을 울리는 게 아니라 두개골과 턱뼈 같은 뼈를 진동시켜서 그 소리를 듣는 그런 이어폰, 헤드폰들이 있습니다. 사실 다른 사람의 목소리 혹은 제 목소리를 녹음해서 들려줄 때도 그냥 청각이 귀를 통해서만 들어오는 정보뿐 아니라 얼굴 뼈와 두개골이 떨려서 진동해서 만들어지는 소리도 우리 뇌가 인식하게 되겠죠. 그래서 이런 골전도 헤드폰을 이용을 하면 흥미롭게도 자기의 목소리를 자기가 직접 듣는 것 혹은 자신의 녹음한 목소리를 재생하면서 들을 때의 차이가 줄어든다는 흥미로운 그런 연구 결과가 발표됐죠. 사실 저는 이런 얘기가 흥미롭더라고요. 우리는 그냥 모든 소리는 귀로 듣는다고 생각하지만 사실 내가 만들어내는 내 목소리는 귀로만 듣는 것이 아니라 사실 우리가 머리로도 듣는다는 아주 흥미로운 연구 결과라고 할 수 있습니다.

녹음된 여러분 목소리와 여러분이 말을 할 때 듣는 여러분 목소리가 다르게 느껴지시죠? 이런 경험은 너무나도 당연합니다. 저는 이런 경험이 우리가 외부의 정보를 인식할 때 외부에서 들어온 날 것의 정보뿐 아니라 우리 몸의 반응까지도 포함한 정보로 우리 뇌가 인식한다는 것에서 상당히 큰 그런 놀라움을 느낀 적이 있습니다.

Q. 오이를 싫어하는 과학적인 이유가 있을까요?

오이를 싫어하는 사람들에게 왜 오이가 싫은지를 물어보면 많은 분이 오이의 쓴맛 때문이라고 이야기합니다. 사실 오이가 정말 쓴 맛이 있습니다. 특히 처음에 오이는 약간 쓴맛이 강하다가 오이가 자라면서 성숙하게 되면 쓴맛이 줄어든다는 것이 알려져 있습니다. 그럼, 왜 오이에서 쓴맛을 강하게 느끼는 사람이 있을까요? 당연히 그 사람에게는 쓴맛에 강하게 반응하는 그런 미각 수용체가 있다고 생각할 수도 있겠죠.

실제로 이런 연구가 있었습니다. 2016년 미국 유타대학교 연구진의 연구에 따르면 입맛을 우리가 결정할 때 우리의 유전자가 영향을 크게 미친다고 해요. 바로 TAS2R38이라는 유전자라고 합니다. 이 유전자는 우리 인간의 7번 염색체에 존재하는데요. 이 유전자는 쓴맛을 감지하는 그런 역할을 하는 그런 유전자라고 알려져 있습니다. 그래서 쓴맛에 사람이 얼마나 민감한지를 이 유전자가 결정하게 되는데요. 심지어 이 차이가 무려 100배에서 1,000배 정도까지 쓴맛을 강하게 느끼는 사람도 있다고 합니다. 결국 오이의 쓴맛을 싫어해서 오이를 싫어하는 사람은 이 쓴맛에 특화된 바로 이 유전자가 영향을 미치고 있다는 그런 이야기로 우리가 생각해 볼 수 있습니다.

혹시 주변에 오이 싫어하는 사람 있나요? 그럴 때는 이분이 단지 오이를 먹는 경험이 없었기 때문이라고 단정하지 마십시오. 어쩌면 이분은 쓴맛에 강하게 반응하도록 하는 이 유전자를 가지고 있는 그런 사람일 수도 있기 때문입니다.

존재하지만 보이지 않는 것들도 있습니다. 바로 이 보이지 않는 것들을 찾아내는 그런 힘을 가지고 있는 것이 과학이라고 생각합니다.

오늘 준비한 이야기는 여기까지입니다. 감사합니다.