How we're harnessing nature's hidden superpowers | Oded Shoseyov

번역: Suah Kang 검토: Katherine Cho

Two hundred years of modern science.

현대 과학의 지난 200년.

We have to admit

우리는 우리의 성과가

that our performance is not great.

대단하지 않았음을 인정해야만 합니다.

The machines we build continue to suffer from mechanical failures.

우리가 만든 기계들은 계속해서 기계적 결함에 시달리고 있습니다.

The houses we build do not survive severe earthquakes.

우리가 지은 집들은 심각한 지진에서 살아남지 않습니다.

But we shouldn't be so critical of our scientists for a simple reason:

그러나 과학자들을 비판할 수 없는 간단한 이유가 있습니다.

they didn't have much time.

시간이 충분치 않았거든요.

Two hundred years is not a lot of time,

200년은 긴 시간이 아닙니다.

while nature had three billion years

우리가 소유하고 싶어하는 가장 놀라운 물질들 중 일부를

to perfect some of the most amazing materials,

자연이 완벽하게 만드는 데

that we wish we had in our possession.

30억년이 걸렸다는 것에 비하면 말이죠.

Remember, these materials carry a quality assurance

이러한 물질들은 30억년의 품질 보증이 되어있다는 사실을

of three billion years.

기억하세요.

Take, for example, sequoia trees.

예를 들어 세쿼이아 나무를 볼까요.

They carry hundreds of tons for hundreds of years

수백 톤의 무게를 수백 년간 견딥니다.

in cold weather, in warm climates,

추운 날씨, 더운 기온, 자외선 속에서요.

UV light.

Yet, if you look at the structure by high-resolution electron microscopy,

고해상도 전자 현미경으로 그 구조를 살펴보고

and you ask yourself, what is it made of,

무엇으로 만들어졌는지 스스로에게 물어보면

surprisingly, it's made of sugar.

놀랍게도 설탕으로 만들어졌습니다.

Well, not exactly as we drink in our tea.

물론 우리가 차 마실때 넣는 설탕과 똑같진 않아요.

It's actually a nanofiber called nanocrystalline cellulose.

정확히는 나노결정질 셀룰로스라는 나노섬유입니다.

And this nanocrystalline cellulose is so strong, on a weight basis,

이 나노결정질 셀룰로스는 매우 강하고 무게를 잘 견디는데요.

it's about 10 times stronger than steel.

강철보다 10배 정도 강합니다.

Yet it's made of sugar.

그러나 설탕으로 만들어져 있어요.

So scientists all over the world believe that nanocellulose

그래서 전 세계의 과학자들은 나노 셀룰로스가

is going to be one of the most important materials for the entire industry.

모든 산업에서 가장 중요한 소재가 될 거라고 믿고 있습니다.

But here's the problem:

그런데 문제가 있어요.

say you want to buy a half a ton of nanocellulose

배나 비행기를 만들기 위해 나노 셀룰로스 0.5톤을

to build a boat or an airplane.

사고 싶다고 가정합시다.

Well, you can Google, you can eBay, you can even Alibaba.

구글이나 이베이, 알리바바를 검색해 볼 순 있겠죠.

You won't find it.

찾을 수 없겠지만요.

Of course, you're going to find thousands of scientific papers --

물론 이것이 얼마나 위대한 물질인지, 이것으로 우리가 얼마나

great papers, where scientists are going to say this is a great material,

많은 것들을 할 수 있는지 설명하는 과학자들의 훌륭한 과학 논문은

there are lots of things we can do with it.

수천 편을 찾을 수 있을 겁니다.

But no commercial source.

하지만 판매하는 곳은 없어요.

So we at the Hebrew University, together with our partners in Sweden,

그래서 우리 히브리 대학교는 스웨덴에 있는 협력사와 함께

decided to focus on the development of an industrial-scale process

나노 셀룰로스를 생산하기 위한 산업 규모의 공정 개발에

to produce this nanocellulose.

주력하기로 결정했습니다.

And, of course, we didn't want to cut trees.

물론 벌목을 원한 것은 아니었어요.

So we were looking for another source

그래서 우리는 다른 원료를 찾아야만 했는데

of raw material,

and we found one -- in fact, the sludge of the paper industry.

그래서 찾은 것이 제지 산업에서 나오는 폐기물이었습니다.

The reason: there is a lot of it.

이 원료를 선택한 이유는 많이 있습니다.

Europe alone produces 11 million tons

유럽에서만 연간 1100만 톤의 폐기물이 배출됩니다.

of that material annually.

It's the equivalent of a mountain three kilometers high,

축구장 크기의 3km 높이의 산 하나와 맞먹는 양입니다.

sitting on a soccer field.

And we produce this mountain every year.

우리는 이 산을 매 년 생산하고 있습니다.

So for everybody, it's an environmental problem,

그래서 모든 사람들에게 이 폐기물은 환경적 문제이고,

and for us, it's a gold mine.

우리에겐 금광이나 다름 없습니다.

So now, we are actually producing, on an industrial scale in Israel,

이스라엘에서는 현재 나노 셀룰로스를 산업적 규모로 생산 중이고,

nanocellulose, and very soon, in Sweden.

곧 스웨덴에서도 생산될 겁니다.

We can do a lot of things with the material.

이 물질을 가지고 많은 일들을 할 수 있어요.

For example,

예를 들면

we have shown that by adding only a small percent of nanocellulose

아주 적은 양의 나노 셀룰로스를

into cotton fibers, the same as my shirt is made of,

제 셔츠를 만든 것과 같은 면 섬유에 첨가함으로써

it increases its strength dramatically.

강도가 현저히 높아지는 것을 이미 검증한 바 있습니다.

So this can be used for making amazing things,

그래서 이것을 놀라운 것들을 만드는데 쓸 수 있습니다.

like super-fabrics for industrial and medical applications.

산업이나 의료 장비에 쓰이는 슈퍼 섬유가 그 예입니다.

But this is not the only thing.

하지만 그 뿐만이 아닙니다.

For example, self-standing, self-supporting structures,

예를 들어, 자립 가능한 구조물들

like the shelters that you can see now,

지금 여러분이 보고있는 쉼터 건축물과 같은 것들은

actually are now showcasing in the Venice Biennale for Architecture.

실제로 지금 베니스 비엔날레 건축전에서 선보이고 있습니다.

Nature actually didn't stop its wonders

자연은 이 경이로움을

in the plant kingdom.

식물계에서 멈추지 않았습니다.

Think about insects.

곤충을 생각해 봅시다.

Cat fleas, for example,

고양이 벼룩을 예로 들면

have the ability to jump about a hundred times their height.

자기 키보다 100배 높이 뛸 수 있지요.

That's amazing.

정말 놀랍습니다.

It's the equivalent of a person

이는 마치 사람이

standing in the middle of Liberty Island in New York,

뉴욕에 있는 자유의 섬 한 가운데에 서서

and in a single jump,

단 한번에 점프로

going to the top of the Statue of Liberty.

자유의 여신상 꼭대기에 안착하는 것과 같습니다.

I'm sure everybody would like to do that.

모두들 그걸 해보고 싶겠지요.

So the question is:

여기서 한 가지 질문입니다.

How do cat fleas do it?

고양이 벼룩의 점프가 어떻게 가능할까요?

It turns out, they make this wonderful material,

그것들은 어떤 멋진 물질을 만들어 냅니다.

which is called resilin.

'레실린'을 말이죠.

In simple words, resilin, which is a protein,

이 '레실린' 이라는 단백질은

is the most elastic rubber on Earth.

지구에서 가장 탄력 있는 고무입니다.

You can stretch it,

그걸 잡아 당기거나,

you can squish it,

눌러서 뭉개버려도

and it doesn't lose almost any energy to the environment.

그것은 환경에 에너지를 거의 잃지 않습니다.

When you release it -- snap!

여러분이 그것을 놓으면 그 찰나에

It brings back all the energy.

다시 에너지를 얻지요.

So I'm sure everybody would like to have that material.

모든 사람이 이런 물질을 원할 것입니다.

But here's the problem:

하지만 문제가 있습니다.

to catch cat fleas is difficult.

고양이 벼룩을 잡는 게 어렵습니다.

(Laughter)

(웃음)

Why? Because they are jumpy.

왜냐고요? 벼룩들이 통통 튀며 안절부절 못하거든요.

(Laughter)

(웃음)

But now, it's actually enough to catch one.

사실 한 마리는 충분히 잡을 수 있습니다.

Now we can extract its DNA

우리는 현재 그것의 유전자를 추출해서

and read how cat fleas make the resilin,

고양이 벼룩이 어떻게 레실린을 생성하는지 알 수 있습니다.

and clone it into a less-jumpy organism like a plant.

그리고 식물처럼 덜 뛰어다니는 생물체에 그 유전자를 복제하는 겁니다.

So that's exactly what we did.

이것이 정확히 저희가 한 일이지요.

Now we have the ability to produce lots of resilin.

우리는 이제 아주 많은 양의 레실린을 생산할 수 있습니다.

Well, my team decided to do something really cool at the university.

그런데, 저희 팀이 대학교에서 정말 멋진 일을 해보기로 결정했습니다.

They decided to combine

그들은 결합해보기로 합니다.

the strongest material produced by the plant kingdom

식물계에서 생산된 가장 강한 물질과

with the most elastic material produced by the insect kingdom --

곤충계에서 생산된 가장 탄력 있는 물질을 말입니다.

nanocellulose with resilin.

바로 나노셀룰로스와 레실린을 말이죠.

And the result is amazing.

그리고 결과는 굉장합니다.

This material, in fact, is tough, elastic and transparent.

이 물질은 질기고 신축성 있고 투명하지요.

So there are lots of things that can be done with this material.

그래서 이 물질을 가지고 할 수 있는 일들이 아주 많습니다.

For example, next-generation sport shoes,

예를 들어, 차세대 운동화를 신으면

so we can jump higher, run faster.

우리는 더 높이 뛰고, 빨리 달릴 수 있겠지요.

And even touch screens for computers and smartphones,

그리고 심지어 컴퓨터나 스마트폰의 터치 스크린은

that won't break.

절대 부서지지 않을 것입니다.

Well, the problem is, we continue to implant

그런데 문제는 우리가 계속해서

synthetic implants in our body,

우리몸에 인공 주입물을 넣고 있다는 것입니다.

which we glue and screw into our body.

나사로 돌려 고정하듯 말입니다.

And I'm going to say that this is not a good idea.

저는 이런 아이디어를 좋게 생각하지 않습니다.

Why? Because they fail.

왜냐고요? 그것들은 실패하기 때문입니다.

This synthetic material fails,

인공물은 실패합니다.

just like this plastic fork,

이 플라스틱 포크처럼

that is not strong enough for its performance.

그것은 성능을 하기에 충분히 강하지 않습니다.

But sometimes they are too strong,

아니면 그것들이 종종 너무 강하기도 하지요.

and therefore their mechanical properties do not really fit

그래서 그런 기계적 특성이

their surrounding tissues.

주위의 세포에 맞지 않습니다.

But in fact, the reason is much more fundamental.

하지만 이유는 더욱 근본적인 데에 있습니다.

The reason is that in nature,

바로 자연 안에서

there is no one there

그 누구도

that actually takes my head and screws it onto my neck,

제 머리를 제 목에 끼워 맞추거나

or takes my skin and glues it onto my body.

제 피부를 제 몸에 붙일 수 없습니다.

In nature, everything is self-assembled.

자연 안에서는 모든것이 스스로 조립되어 집니다.

So every living cell,

그래서 살아있는 모든 세포는

whether coming from a plant, insect or human being,

그것이 식물에서 왔던, 곤충, 혹은 사람에서 왔던

has a DNA that encodes for nanobio building blocks.

나노생물학적 구성 요소를 부호화하는 유전자를 갖고 있습니다.

Many times they are proteins.

대부분 그것들은 단백질이지요.

Other times, they are enzymes that make other materials,

아니면, 다른 물질을 만드는 효소이기도 합니다.

like polysaccharides, fatty acids.

다당류나 지방산처럼요.

And the common feature about all these materials

그리고 이 모든 물질들이 갖는 공통적인 특징은

is that they need no one.

다른 어떤 것도 필요로 하지 않는다는 점입니다.

They recognize each other and self-assemble

그것들은 서로를 인식하고 스스로 구조를 조립하며

into structures -- scaffolds on which cells are proliferating

조직을 이루기위해 증식하는 세포에

to give tissues.

비계를 설치합니다.

They develop into organs, and together bring life.

그것이 기관으로 발달하고, 함께 생명을 이룹니다.

So we at the Hebrew University, about 10 years ago, decided to focus

그래서 약 10년 전, 우리는 히브루 대학교에서

on probably the most important biomaterial for humans,

인간에게 가장 중요한 생물재료인

which is collagen.

콜라겐에 집중하기로 합니다.

Why collagen?

왜 콜라겐이냐고요?

Because collagen accounts for about 25 percent of our dry weight.

왜냐하면 콜라겐은 우리의 건조중량의 약 25%를 차지하기 때문입니다.

We have nothing more than collagen, other than water, in our body.

우리 몸에서 물을 제외하고 콜라겐보다 더 있는게 없습니다.

So I always like to say,

제가 말하건대

anyone who is in the replacement parts of human beings

인간에게 교체해야할 부분이 있다면

would like to have collagen.

바로 콜라겐일 것입니다.

Admittedly, before we started our project,

사실 저희가 이 프로젝트를 시작하기 전에는

there were already more than 1,000 medical implants

이미 1000 종류가 넘는 콜라겐으로 만들어진

made of collagen.

의료 임플란트가 존재했습니다.

You know, simple things like dermal fillers to reduce wrinkles,

주름 개선용이나 입술에 볼륨을 주는

augment lips,

피부 필러처럼 간단한 제제나

and other, more sophisticated medical implants, like heart valves.

심장 판막처럼 더 정교한 의료 임플란트가 있지요.

So where is the problem?

그럼 어디에 문제가 있는 걸까요?

Well, the problem is the source.

문제는 근원에 있습니다

The source of all that collagen

그 모든 콜라겐의 근원은

is actually coming from dead bodies:

사실 사체입니다.

dead pigs, dead cows

죽은 돼지, 죽은 소,

and even human cadavers.

심지어 사람 시체까지요.

So safety is a big issue.

안전성이 가장 큰 문제입니다.

But it's not the only one.

하지만 그 뿐만이 아니지요.

Also, the quality.

질 또한 문제가 됩니다.

Now here, I have a personal interest.

여기에는 개인적인 호기심이 있습니다.

This is my father, Zvi, in our winery in Israel.

이스라엘 포도주 양조장에서 찍은 저희 아버지 'Zvi' 입니다.

A heart valve, very similar to the one that I showed you before,

제가 아까 보여드린 것과 굉장히 유사한 인공 심장판막이

seven years ago, was implanted in his body.

그의 몸에 7년 전에 심어졌지요.

Now, the scientific literature says that these heart valves start to fail

현재 과학 학술지에 따르면 인공 심장 판막은

10 years after the operation.

삽입 수술 10년 후 퇴화한다고 합니다.

No wonder:

당연한거죠.

they are made from old, used tissues,

오래전 이미 사용된 조직으로 만들어졌으니까요.

just like this wall made of bricks that is falling apart.

이렇게 무너져가는 벽돌로 지어진 벽 처럼요.

Yeah, of course, I can take those bricks and build a new wall.

뭐 물론 저 벽돌로 다시 새로운 벽을 지을 수는 있겠죠.

But it's not going to be the same.

하지만 새것같지는 않을거에요.

So the US Food and Drug Administration

그래서 미국 식약청에서

made a notice already in 2007,

2007년에 이미 공지했습니다.

asking the companies to start to look for better alternatives.

기업들에게 새로운 대안책을 찾아보라고 말입니다.

So that's exactly what we did.

그래서 그것이 저희가 한 일입니다.

We decided to clone all the five human genes responsible

저희는 제 1형 콜라겐을 만드는

for making type I collagen in humans

5개의 인간 유전자를 모두

into a transgenic tobacco plant.

이식 유전자를 가진 담배 식물에 복제하기로 결정했습니다.

So now, the plant has the ability to make human collagen brand new,

그럼 식물이 고스란히 새로운 인간 콜라겐을

untouched.

생성하는 능력을 갖게 되지요.

This is amazing.

정말 놀랍습니다.

Actually, it's happening now.

사실, 지금 바로 그 일이 일어나고 있습니다.

Today in Israel, we grow it in 25,000 square meters of greenhouses

이스라엘에서 25,000 제곱 미터의 비닐 하우스 안에서 키우고 있습니다.

all over the country.

전국적으로 말입니다.

The farmers receive small plantlets of tobacco.

농부들은 작은 담배식물 묘목을 받습니다.

It looks exactly like regular tobacco,

보기에는 보통 담배 식물과 똑같이 생겼죠.

except that they have five human genes.

5개의 인간 유전자를 갖고 있는걸 제외하고요.

They're responsible for making type I collagen.

그 유전자들은 제 1형 콜라겐을 만듭니다.

We grow them for about 50 to 70 days,

우리는 그것을 50일에서 70일 동안 기릅니다.

we harvest the leaves,

그 잎을 수확하고,

and then the leaves are transported by cooling trucks to the factory.

그 잎들은 냉각트럭에 실려 공장으로 운송됩니다.

There, the process of extracting the collagen starts.

그곳에서 콜라겐을 추출하기 시작합니다.

Now, if you ever made a pesto -- essentially, the same thing.

페스토 소스를 만드는 법과 똑같지요.

(Laughter)

(웃음)

You crush the leaves, you get the juice that contains the collagen.

잎을 찧어서, 콜라겐을 함유한 즙을 내고

We concentrate the protein,

단백질을 농축시킵니다.

transfer the protein to clean rooms for the final purification,

그 단백질을 마지막 정화를 위해 깨끗한 공간에 옮깁니다.

and the end result is a collagen identical to what we have in our body --

그 결과물이 바로 우리 몸의 것과 똑같은 콜라겐입니다.

untouched, brand new

완전히 새 것이지요.

and from which we make different medical implants:

그리고 우리는 이것으로 다른 의료용 임플란트를 만듭니다.

bone void fillers, for example,

뼈 필러가 그 예입니다.

for severe bone fractures, spinal fusion.

심한 골절, 척추 융합에 쓰이지요.

And more recently, even,

그리고 더 최근에는

we've been able to launch into the market here in Europe

유럽 시장에 진출할 수 있었습니다.

a flowable gel that is used for diabetic foot ulcers,

당뇨성 발 궤양에 사용되는 유동성 젤은

that is now approved for use in the clinic.

현재 임상적 사용이 허가되었습니다.

This is not science fiction.

이건 공상 과학 소설이 아닙니다.

This is happening now.

이건 지금 일어나고 있는 일입니다.

We are using plants to make medical implants

우리는 인체 일부를 교체하기 위한 의료용 임플란트를

for replacement parts for human beings.

식물을 이용해서 만들어내고 있습니다.

In fact, more recently, we've been able to make collagen fibers

사실, 더 최근에는 콜라겐 섬유를 만들었습니다.

which are six times stronger than the Achilles tendon.

그것은 아킬레스건보다 6배 더 강합니다.

That's amazing.

정말 놀랍습니다.

Together with our partners from Ireland,

우리는 아일랜드의 동업자와 함께

we thought about the next thing:

다음 일에 대해서 생각했습니다.

adding resilin to those fibers.

그 섬유에 레실린을 더하는 것입니다.

By doing that,

그로써 우리는 슈퍼섬유를 만들 수 있었습니다.

we've been able to make a superfiber

which is about 380 percent tougher,

그것은 380% 더 질기고

and 300 percent more elastic.

300% 더 탄력이 있지요.

So oddly enough, in the future,

그리고 공교롭게도 미래에는

when a patient is transplanted with artificial tendons or ligaments

환자가 그 섬유로 만들어진

made from these fibers,

인공 힘줄이나 인대를 이식받으면

we'll have better performance after the surgery

수술 후에는 더 나은 신체적 성능을 보일 것입니다.

than we had before the injury.

부상 당하기 전보다 말이죠.

So what's for the future?

그래서 미래는 어떻게 되는거죠?

In the future, we believe we'll be able to make

미래에 우리는 자연이 우리에게 제공한

many nanobio building blocks that nature provided for us --

다양한 나노생물학적 구성요소를 만들 수 있을 것이라 믿습니다.

collagen, nanocellulose, resilin and many more.

콜라겐, 나노셀룰로오스, 레실린 등을 말입니다.

And that will enable us to make better machines perform better,

그리고 그것은 더 좋은 성능의 기계를 만들도록 하겠지요.

even the heart.

심장까지도요.

Now, this heart is not going to be the same

그 심장은 기증자에서 받은 것과 같지 않을 겁니다.

as we can get from a donor.

It will be better.

더 나아질 것입니다.

It actually will perform better

더 잘 기능하고

and will last longer.

더 오래 갈 겁니다.

My friend Zion Suliman once told me

제 친구인 시온 술리만이

a smart sentence.

명석한 말을 하더군요.

He said, "If you want a new idea,

그가 말했습니다. "네가 새로운 아이디를 원한다면

you should open an old book."

옛날 책을 펴야해."

And I'm going to say that the book was written.

그리고 저는 그 책에는 이렇게 젹혀있다고 말할 것입니다.

It was written over three billion years

그것은 30억년의 진화에 걸쳐 집필되었습니다.

of evolution.

And the text is the DNA of life.

그 본문은 생명의 DNA 입니다.

All we have to do

우리가 해야할 일은 단지

is read this text,

그 글을 읽고

embrace nature's gift to us

자연이 우리에게 준 선물을 수용하여

and start our progress from here.

여기서부터 나아가는 것입니다.

Thank you.

감사합니다.

(Applause)

(박수)