나비의 눈을 모방한 암세포 탐지 카메라 : 창조 설계-동물 [한국창조과학회 자료실]

나비의 눈을 모방한 암세포 탐지 카메라

미디어위원회

창조설계-동물

2023-12-07

나비의 눈을 모방한 암세포 탐지 카메라

(Butterflies and Cancer Detection)

by Frank Sherwin, D.SC. (HON.)

이것은 공상과학소설에 나오는 이야기처럼 들린다. 아름답게 날아가는 나비(butterfly)는 자외선 스펙트럼의 미세한 변화를 볼 수 있는 능력을 통해서, 암을 탐지할 수 있는 특성을 갖고 있다는 사실이 밝혀졌다.

누가 이것을 상상할 수 있었을까?

지난 몇 년간 이 아름다운 곤충에 대한 많은 놀라운 발견들이 있었다. 나비들의 날개 디자인[1], 더듬이[2], 그리고 유전학을 포함해서 말이다.[3] 이제 나비들은 30년 전에는 들어보지 못했던 놀라운 시각적 특성들로 디자인되었다는 것이 이 목록에 추가되고 있었다.

사람은 ‘기본적’ 삼색성 시각(trichromatic vision)을 갖고 있다. 그러나 나비의 시각계는 주 예수 그리스도에 의해서 자외선 및 광대역 수용체를 갖고 있도록 설계되었다.

인간은 3가지 광수용체가 있는 삼색성 시각을 갖고 있으며, 여기서 감지되는 모든 색상들은 빨강, 초록, 파랑의 조합으로 만들어질 수 있다. 그러나 나비는 스펙트럼 민감성이 뚜렷한 6가지(또는 그 이상의) 광수용체 종류를 가진 겹눈을 갖고 있다.(나비의 겹눈 사진은 여기를 클릭). 특히 노란색의 호랑나비(Papilio xuthus, Asian swallowtail butterfly)는 빨강, 초록, 파랑뿐만 아니라, 보라색, 자외선, 광대역 수용체도 갖고 있다. 게다가 나비는 형광 색소(fluorescent pigments)를 갖고 있어서, 자외선을 가시광선으로 변환시키고, 광수용체에 의해 쉽게 감지될 수 있다. 이것은 나비가 주변 환경에서 더 넓은 범위의 색들과 세부 사항들을 감지할 수 있도록 해준다.[4]

자외선을 가시광선으로 변환시킨 후, 광수용체로 감지하는 메커니즘이 무작위적인 돌연변이들에 의해서 우연히 생겨날 수 있었을까?

그리고 이러한 놀라운 눈 디자인을 가진 생물이 나비만이 아니라는 것이다. 벌새(hummingbird) 또한 자외선을 띠는 특별한 색들을 볼 수 있게 해주는 4개의 원추세포 타입의 눈을 갖고 있는 것으로 밝혀졌다.[5] (*관련기사 : 벌새는 ‘자외선 색깔’을 구분한다? 색 인지하는 추체가 4개로 사람보다 많아. 2020. 6. 19. ScienceTimes)

의학 기술(예로 종양학)은 나비 시각계의 이점을 이용하고 있었다. "한 연구팀은 호랑나비(Papilio xuthus)의 향상된 시각 시스템에 영감을 받아, 인간의 눈이 접근할 수 없는, 자외선 영역을 볼 수 있는 이미징 센서(imaging sensor)를 개발했다."[4]

암 조직에는 건강한 조직보다 높은 농도로 바이오마커(biomarker, 생체표지자)가 많이 발견된다. 이 바이오마커들은 자외선을 사용했을 때, 형광을 내거나, 빛을 내는데, 이 방법은 자가형광(autofluorescence)이라 불려진다. 그러나 과거에 이 방법을 자외선과 함께 사용하는 것이 제한적이었다.

일리노이 대학(University of Illinois Urbana-Champaign)의 과학자들은 현재 조립 중인 영상장치나 카메라에 나비의 눈 디자인을 사용하고 있었다.

늘어난 광수용체 외에도, 나비는 광수용체에서 독특한 층을 이룬 구조를 보여주고 있다. 연구자들은 호랑나비의 UV 감지 메커니즘을 복제하기 위해서, 얇은 PNCs(perovskite nanocrystals, 자외선 감지에 매우 이상적인) 층과 실리콘 광다이오드(silicon photodiodes) 층으로 된 배열을 결합하여 이 과정을 모방했다.[4]

과학자들이 하나님이 나비에 장착시키셨던 것을 모방하고 있었던 것이다.

…그들의 영상장치가 암과 관련된 바이오마커를 구별하는 능력을 평가한 결과, [그것은] 99%의 신뢰도로 암 세포와 건강한 세포를 구별할 수 있다는 것을 발견했다.

생물공학 교수인 슈밍 니에(Shuming Nie)와 컴퓨터 및 전기공학 교수인 빅토르 그루에프(Viktor Gruev)가 이끄는 연구팀은 수술 중에 이 센서를 사용할 수 있을 것으로 생각하고 있다. 가장 큰 도전 중 하나는 명확한 경계를 확보하기 위해서, 얼마나 많은 조직을 제거해야 하는지를 아는 것인데, 이러한 센서는 외과의사가 암 조직을 제거할 때, 의사결정 과정을 용이하게 하는데 도움을 줄 수 있다.[4]

빅토르 그루에프는 결론적으로, "자외선 스펙트럼의 여러 영역을 인지할 수 있는 나비의 시각 계에서 영감을 얻어, 그 기능을 재현한 카메라를 개발했다"고 말했다.[4]

창조론자들은 그러한 영감이 궁극적으로 "우주와 그 가운데 있는 만물을 지으신 하나님"에서 나온 것이라고 지적한다.[6]

References

1. Tomkins, J. Butterfly Wing Design Repudiates Evolution. Creation Science Update. Posted on ICR.org February 18, 2021, accessed November 12, 2023.

2. Thomas, B. Monarch Butterfly Antenna: A Hi-tech Tiny Toolkit. Creation Science Update. Posted on ICR.org October 9, 2009, accessed November 12, 2023.

3. Thomas, B. Butterfly Mimicry Is Based on Elegant Genetic Switches. Creation Science Update. Posted on ICR.org March 18, 2010, accessed November 12, 2023.

4. Seeing the unseen: How butterflies can help scientists detect cancer. University of Illinois Grainger College of Engineering via Phys.org. Posted on phys.org November 3, 2023, accessed November 12, 2023.

5. Stoddard, M., H. Eyster, et al. 2020. Wild Hummingbirds Discriminate Nonspectral Colors. Proceedings of the National Academy of Sciences. 117 (26): 15112–15122.

6. Acts 17:24.

* Dr. Sherwin is science news writer at the Institute for Creation Research. He earned an M.A. in zoology from the University of Northern Colorado and received an Honorary Doctorate of Science from Pensacola Christian College.

*관련기사 : ‘나비의 눈’ 흉내 낸 카메라, 암 세포 99% 신뢰도로 판별 (2023. 11. 6. 조선일보)

https://www.chosun.com/medical/2023/11/06/WRA5PJ34HNCQZCRY6NFTXCES2I/

*참조 : 나비는 기억할 수 있다.

https://creation.kr/animals/?idx=16188285&bmode=view

발광다이오드는 나비들이 최초로 발명했다

https://creation.kr/animals/?idx=1290973&bmode=view

나비 날개에 나타나는 창조주의 광학설계

https://creation.kr/animals/?idx=1291151&bmode=view

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https://creation.kr/animals/?idx=1291023&bmode=view

미션 임파서블 : 제왕나비

https://creation.kr/Mutation/?idx=1289731&bmode=view