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왼쪽부터 천지용 UNIST 박사(제1저자), 최규환 스탠포드 대학교 박사후 연구원(제1저자), 케빈 모디카 UC 산타바바라 연구원, 정준우 UNIST 교수. UNIST 제공


UNIST는 물리학과 정준우 교수와 생명과학과 로버트 미첼 교수가 스탠퍼드 대학 쇼 타카토리 교수 연구팀과 세균처럼 작지만 스스로 움직일 수 있는 입자들이 어떤 통계 분포 원리를 따르는지를 세계 최초로 규명했다고 12일 밝혔다.
연구 결과는 물리학 권위지인 '피지컬 리뷰 레터스'(Physical Review Letters)에 지난 9월16일 온라인 공개됐다.
연구에 따르면 살아있는 세균의 분포를 결정하는 요소는 세균의 운동성과 특정 액체상에 대 지출 한 선호도다. 세균이 특정 액체상에 끌리는 힘은 세균을 해당 액상에 가두는 역할을 하고, 세균의 운동성은 그곳에서 빠져나올 수 있도록 만드는 경쟁적 관계다. 
연구팀은 세균의 분포를 설명하는 이론 모델을 이 두 힘을 정량적으로 분석해 만들어냈다. 광학집게 기술로 세균이 특정 액체상에 끌리는 힘을 측정한 결과, 1 피코 뉴턴(1pN) 수준으 원금균등분활 로 밝혀졌다.
연구는 청국장 발효균인 고초균을 덱스트란과 폴리에틸렌글리콜 수용액으로 이뤄진 수계 2상 시스템에 주입하는 실험 모델에서 이뤄졌다.
실험에서 움직이지 않는 고초균은 선호하는 한쪽 상에 모인 반면에 살아있는 고초균은 양쪽 모두에 고루 분포했다. 고초균이 골고루 분포하는 현상은 기존에 입자의 분포를 지배하는 열적 자동차 할부 이자 요동만으로는 설명되지 않는 현상이다.
정준우 교수는 "이번 연구는 세균이 체내 특정 조직에 자리 잡는 원리를 설명할 단서를 제공할 뿐만 아니라 단백질 정제, 바이오칩 설계, 미세 로봇 제어 개발에 등에도 도움이 될 수 있을 것"이라고 말했다.
이다예기자 ties@ksilbo.co.k