개구리 세포로 만든 살아있는 로봇의 진화

과학기술

개구리 세포로 만든 살아있는 로봇의 진화
작년 탄생한 ‘제노봇’ 이동 속도 빨라지고 주변 환경 인식

2021.04.12 09:00 황지혜 객원기자

지난해 등장해 주목받았던 개구리 줄기세포 기반의 살아있는 로봇이 한 단계 진화했다.

미국 터프츠대학과 버몬트대학 연구팀은 작년 발표한 첫 번째 제노봇(Xenobots)에 비해 이동 속도가 빠르고 수명이 길며 주변 환경 탐색 능력을 갖춘 제노봇 2.0을 만들었다고 발표했다. 이번 연구 결과는 지난달 31일 사이언스 로보틱스(Science Robotics)에 게재됐다.

터프츠대·버몬트대 연구진은 지난해 1월 아프리카발톱개구리의 배아에서 초기 단계의 피부와 심장 세포를 추출해 자체 동력으로 움직이는 극소형 생체 로봇인 제노봇을 만들어낸 바 있다. 제노봇이라는 이름은 아프리카발톱개구리의 학명 ‘제노푸스 라에비스’(Xenopus laevis)에서 따왔다. 제노봇은 프로그래밍에 따라 움직일 수 있으며 보유한 에너지를 모두 소진하면 사멸한다.

제노봇을 확대한 모습 ⓒDouglas Blackiston

연구팀은 이번 연구에서 제노봇의 디자인을 개선해 새로운 능력을 보여줬다. 초기 제노봇이 심장 근육 세포의 수축에 의존해 앞으로 이동했던 것과 달리 이번 제노봇 2.0은 표면에 있는 머리카락 같은 구조물에 의해 자력으로 추진함으로써 더 빠른 이동이 가능해졌다. 또 이전 버전은 생존 기간이 약 7일에 불과했지만 새로운 버전은 이보다 3~7일 더 생존할 수 있다. 특히 푸른 빛에 노출되면 붉게 변하는 등 주변 환경을 감지할 수 있는 능력도 갖추고 있다.

제노봇 2.0은 신경세포도 없고 뇌도 없지만 매우 얇은 관이나 굴곡이 있는 미로를 통과할 수 있다. 제노봇을 작은 산화철 입자들이 흩어져 있는 곳에 넣을 경우 잔해를 쓸어 올릴 수 있는 것으로 나타났다. 심지어 제노봇은 스스로 치유할 수도 있다. 연구 과정에서 제노봇은 잘린 후에 다시 구형 모양으로 세포를 형성했다. 24시간 된 개구리의 배아 조직을 추출해 만들어진 제노봇은 크기가 0.2~0.25㎛다.

주변 환경을 감지해 색깔이 변하는 제노봇 ⓒDouglas Blackiston

제노봇은 세포로부터 만들어지기 때문에 결국 완전히 생분해된다. 연구팀은 “이런 특성에 따라 생물의학이나 환경 문제 해결에 활용될 수 있을 것으로 기대한다”라고 밝혔다. 몸 안에 약물을 전달하거나 물속의 오염 정도 평가, 미세 플라스틱 입자 제거 등의 역할이 가능할 것으로 보고 있다.

이번 연구에 참여한 터프츠대의 더글러스 블랙스톤 박사는 “생물학과 로봇학 사이의 경계가 이미 모호해지기 시작했다”라며 “우리는 자연에 존재하지 않는 새로운 것을 만들고 있으며 그 목적은 인류의 문제를 해결하는 것”이라고 의미를 부여했다.

실험실에서 만들어진 유기체가 진화하면서 윤리적인 문제도 대두되고 있다. 한 과학자는 “제노봇의 경우 모든 것이 체외에서 시작되며 뉴런이 없기 때문에 윤리적으로 가장 문제가 적은 실험실 유기체”라고 설명했다.

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