정용운 (국립농업과학원 생물안전성과, 박사)
생물수학 분야는 2000년 이후 미국에서 본격적으로 학부 또는 대학원 전공으로 자리잡기 시작했다. 그러나 우리나라에서는 아직까지도 대학생들이나 일반인들에게 생물수학이라는 단어 자체가 잘 알려지지 않았다. 원래 수학은 순수수학과 응용수학으로 이분되어 오다가 21세기로 넘어서는 전환점에서 세분화된 전공인 금융수학, 생물수학, 컴퓨터 계산수학 등의 특수 수학 분야들이 미국을 시초로 개설되기 시작했다.
생물수학은 과거 집단유전학에서 진화법칙을 규명하기 위하여 주로 이용되어 왔으나, 헉슬리 등이 세포막의 전기적인 흥분을 미분방정식으로 설명하는 수학모델을 정립함으로써 현대 생물수학이 태동하는 하나의 계기가 되었다.
생물수학 활용의 좋은 기반이 될 수 있는 학문 중 하나가 시스템 생물학이다. 일례로, 암은 유전자의 변이로 일어나는데, 암환자는 유전자의 변이가 일어나기 전에 몸에 생리적 변화가 먼저 일어나는데, 이런 변화들간의 관계로부터 미분방정식을 사용하는 수학모델을 정립하면 암 발생을 사전에 억제할 수 있는 의료방법들을 찾아낼 수 있다. 즉, 인체의 한 분야에서 일어나는 현상이 전체 시스템의 교란을 야기하고 이것이결국 인체의 위축 및 사멸에 이르게 되므로, 적절한 수학모델을 구축하여 상황을 제대로 진단하면 생물수학이 인간의 건강증진에 기여할 수 있다는 것이다.
이 외에도 생물수학은 전염병 방지 모델이나, 피식자 및 포식자의 관계모델 정립으로 생태계의 평형을 유지시키는 해결책 마련 등 많은 분야에 기여하고 있다. 정도는 약하지만 이와 유사한 연구는 농업에도 적용될 수 있는데, 가뭄 및 내산성이 강한 작물이 일반작물과 어떻게 다른 생리 반응을 보이는지 수학모델을 구축하여 점검이 가능하며, 이런 정보를 이용하여 작물의 생산성이나 곡물의 질을 높이는 방안들을 찾아낼수 있는 시대도 머지않아 곧 오게 될 것으로 믿는다.
요약해 보면, 과거에는 의학이나 농학 등 생물 산업 분야에서 “동식물이 어떤 현상을 보였다“ 하는 논문을 발표해 왔지만, 현 시대에서는 생물학 분야도 물리, 화학법칙을 따르는 분자 및 원자 수준에서의 연구가 진행되고 있으므로, “동식물은 이런 이유 때문에 어떤 현상이 일어난 것으로 판단된다.“ 정도의 질 높은 연구 결과들이 요구되고 있다. 그런데 이런 시스템적 생명현상을 엮어 하나의 통합 모델을 만들어 주는 것이 생물수학의 주 역할이다.
따라서 한국이 선진국과 어깨를 나란히 하는 생명강국으로 거듭나기 위해서는, 정부 및 민간 기업 차원에서 전문 생물수학자 양성 및 연구시설 확충이 시급한 현실임을 강조하고 싶다. 이런 생명수학과 더불어 생물정보학도 미래 한국이 선진과학 강국의 지위를 유지하기 위한 중요한 양축 중의 한 분야로 예상된다.
정용운 (국립농업과학원 생물안전성과, 박사)
생물수학은 과거 집단유전학에서 진화법칙을 규명하기 위하여 주로 이용되어 왔으나, 헉슬리 등이 세포막의 전기적인 흥분을 미분방정식으로 설명하는 수학모델을 정립함으로써 현대 생물수학이 태동하는 하나의 계기가 되었다.
생물수학 활용의 좋은 기반이 될 수 있는 학문 중 하나가 시스템 생물학이다. 일례로, 암은 유전자의 변이로 일어나는데, 암환자는 유전자의 변이가 일어나기 전에 몸에 생리적 변화가 먼저 일어나는데, 이런 변화들간의 관계로부터 미분방정식을 사용하는 수학모델을 정립하면 암 발생을 사전에 억제할 수 있는 의료방법들을 찾아낼 수 있다. 즉, 인체의 한 분야에서 일어나는 현상이 전체 시스템의 교란을 야기하고 이것이결국 인체의 위축 및 사멸에 이르게 되므로, 적절한 수학모델을 구축하여 상황을 제대로 진단하면 생물수학이 인간의 건강증진에 기여할 수 있다는 것이다.
이 외에도 생물수학은 전염병 방지 모델이나, 피식자 및 포식자의 관계모델 정립으로 생태계의 평형을 유지시키는 해결책 마련 등 많은 분야에 기여하고 있다. 정도는 약하지만 이와 유사한 연구는 농업에도 적용될 수 있는데, 가뭄 및 내산성이 강한 작물이 일반작물과 어떻게 다른 생리 반응을 보이는지 수학모델을 구축하여 점검이 가능하며, 이런 정보를 이용하여 작물의 생산성이나 곡물의 질을 높이는 방안들을 찾아낼수 있는 시대도 머지않아 곧 오게 될 것으로 믿는다.
요약해 보면, 과거에는 의학이나 농학 등 생물 산업 분야에서 “동식물이 어떤 현상을 보였다“ 하는 논문을 발표해 왔지만, 현 시대에서는 생물학 분야도 물리, 화학법칙을 따르는 분자 및 원자 수준에서의 연구가 진행되고 있으므로, “동식물은 이런 이유 때문에 어떤 현상이 일어난 것으로 판단된다.“ 정도의 질 높은 연구 결과들이 요구되고 있다. 그런데 이런 시스템적 생명현상을 엮어 하나의 통합 모델을 만들어 주는 것이 생물수학의 주 역할이다.
따라서 한국이 선진국과 어깨를 나란히 하는 생명강국으로 거듭나기 위해서는, 정부 및 민간 기업 차원에서 전문 생물수학자 양성 및 연구시설 확충이 시급한 현실임을 강조하고 싶다. 이런 생명수학과 더불어 생물정보학도 미래 한국이 선진과학 강국의 지위를 유지하기 위한 중요한 양축 중의 한 분야로 예상된다.
정용운 (국립농업과학원 생물안전성과, 박사)
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