자연대 홍보기자단 자:몽 5기 | 김경원, 김채원, 주정원
6기 | 김형준                        

[생명과학 분야]

 캠프 첫날인 25일, 생명과학 분야의 개별활동은 25동 104호에서 이일하 교수의 ‘유전자란?’ 강의로 시작하였다. 강의는 ‘유전자란 무엇인가?’라는 기초적 질문의 해결을 축으로, DNA, 유전자, 염색체, 유전체를 각각 소개하는 방식으로 진행되었다. 요약하자면, 생물은 단백질 합성에 대한 정보를 DNA에 저장하고, 그런 DNA들이 모여 유전 정보의 총체인 유전체에는 유전자 목록과 유전자의 사용 순서가 담겨 있다는 것이다. 유전자는 생물의 구조와 기능을 결정하는 필수 요소로, 생명 현상의 이해에 있어 중요하다. 덧붙여 유전자의 발현이 어떻게 단백질의 생성까지 이어지는지를 소개하며, 생명 현상을 가능케 하는 기능분자인 단백질은 모든 생명 현상에 관여한다고 언급하였다. 강의 중 학생들이 소화, 수면 등 생명 현상에 대해 질문하자, 어떤 단백질이 어떻게 해당 현상을 일으키는지에 대한 간단한 설명 또한 이어졌다.
 
 

'유전자란?' 강의 중인 이일하 교수. (사진 = 김채원 기자)
 
 

 생명과학 분야는 초파리 실험팀과 애기장대 실험팀으로 나뉘어 각자 본인이 선택한 주제의 강의를 듣고, 조별로 실험과 보고서 작성 및 발표를 진행했다. 초파리 실험에 앞서서는 이원재 교수의 ‘생명체는 어떻게 감염에 대응하나?’ 강의가 있었다. 초파리가 과학 현장에서 모델생물로서 어떻게 이용되는지를 언급하며, 어떤 유전자에 돌연변이를 일으켜 그 기능을 확인하는 실험방식을 소개했다. 강의 이후 학생들은 본격적인 실험에 돌입했는데, 25일, 26일 이틀에 걸쳐 진행된 실험은 모두 26동 실험실에서 이루어졌다. 첫 번째 날, 초파리 실험팀 학생들은 초파리의 자연면역 반응을 관찰하기 위한 실험을 진행했다. 이를 위해 학생들은 대장균을 묻힌 수지침을 면역반응 형광단백질 발현 초파리(DptA-GFP)와 면역반응 돌연변이 초파리(DreddD55 DptA-GFP)의 날개 아래의 가슴에 찔렀다. 또한 대조군으로 아무것도 묻히지 않은 수지침을 찌른 초파리도 준비하였다. 다음 날 오후 형광현미경 하에서 초파리들의 형광물질 발현 여부를 확인했는데, 세 초파리 모두에서 형광이 관찰되었다. 이론상으로 돌연변이 초파리와 대조군에서는 형광이 나타나지 않아야 했기에, 조별로 이론과 다른 결과가 나타난 이유를 분석했다. 학생들은 원인으로 실험 기술의 미숙함, 실험에서 다룬 IMD pathway와 다른 면역 경로가 활성화되었을 가능성, 실험 환경의 오염 가능성을 공통으로 제시했다. 또한 형광단백질의 발현이 직관적인 실험에 용이했지만, 면역반응의 정도를 수치화하는 것에는 적합하지 않았다고 언급했다. 이러한 단점을 보완하기 위한 qRT-PCR의 이용 또한 언급하며 실험의 보완점도 제시해 보았다.
 
 

형광현미경으로 초파리의 형광 발현 여부를 확인하는 학생. (사진 = 김채원 기자)
 
 

 이튿날 26일 오전에는 빨간 눈, 동그란 눈, 평평한 날개, 긴 등 털을 가진 수컷 초파리와 하얀 눈, 찌그러진 눈, 휘어진 날개, 짧은 등 털을 가진 암컷을 교배해서 얻은 자손 F1의 표현형을 관찰하며 유전법칙을 이해하는 시간을 가졌다. 각 표현형에 따른 초파리의 수를 기록하고, 모든 조의 결괏값을 더해 각 표현형을 가진 F1 초파리가 어떤 비율로 존재하는지 확인했다. 결과를 바탕으로 표현형을 일으키는 유전자의 특성을 파악하며 분석했다. 실험 결과는 빨갛고 동그란 눈을 가진 초파리가 31마리, 빨갛고 납작한 눈을 가진 초파리가 74마리, 하얗고 동그란 눈을 가진 초파리가 41마리, 하얗고 납작한 눈을 가진 초파리가 35마리였다. 이론대로라면 네 종류의 비율이 비슷하게 나타나야 하는데, 빨갛고 납작한 눈을 가진 초파리가 예외로 나타나며 이론과의 차이를 보였다. 이 부분을 학생들은 관찰한 개체 수가 적어서 나타난 통계적 오류라며, 실험을 반복해서 진행한다면 이론과 같은 결과를 얻을 수 있을 것으로 예측하였다.
 
  

초파리를 이용한 실험 결과를 발표하는 학생. (사진 = 김채원 기자)
 
 

 애기장대 실험팀은 25일 실험에 앞서 이일하 교수의 ‘꽃기관 발달 ABC 모델’ 강의를 들었다. 강의는 식물과 동물의 차이점을 중심으로 식물의 특징을 확인하며, ABC 모델에 대한 기본적인 내용을 학습하는 식으로 진행되었다. 이어 진행된 실험에서는 육상생물의 생활사, 애기장대의 구조, 생식세포의 형성 과정을 복습하였다. 이후 서로 다른 두 종류 애기장대의 꽃기관의 개수를 기록하고, 암술, 수술, 꽃잎, 꽃받침, 잎, 줄기, 그 외 기관에서 야생형과 돌연변이 식물의 차이를 관찰하고 기록하였다. 학생들은 야생형 애기장대는 꽃가루가 형성되어 수술의 끝부분이 노란색이고, 열매가 정상적으로 맺힘을 관찰했다. 반면 spl 돌연변이 애기장대는 꽃가루가 형성되지 않아 수술의 끝부분이 하얀색을 띠고, 열매가 생성되지 않는다는 관찰 결과를 바탕으로 야생형과 돌연변이체를 구분했다. 그리고 이어질 실험을 위해 DNA 추출을 위해 각 애기장대의 잎을 잘게 부수어 표본을 뽑았다. 

 다음 날인 26일에는 결과 분석 방법을 학습하고, 추출한 DNA를 이용한 PCR 및 전기영동 실험을 진행했다. 해당일 오전 동안 학생들은 결과 분석을 위한 통계검정 도구인 카이스퀘어 검정에 대해 학습하였고, 오후에는 PCR 및 전기영동 실험을 진행하였다. 학생들은 돌연변이 혹은 야생형 애기장대의 DNA를 증폭시키는 프라이머가 각각 포함된 PCR 용액에 추출한 DNA를 넣고 섞어주었다. 이후 PCR을 진행하고, 증폭된 DNA를 전기영동 하여 그 종류를 확인하는 시간을 가졌다. 전기영동 결과 나타난 band를 보고 해당 애기장대가 야생형 동형접합인지, 야생형 이형접합인지, 돌연변이체인지 구분하며 발표에서 그렇게 생각한 이유를 설명했다. 또한 보고서 작성 시 주어진 문제를 학습한 카이스퀘어 검정을 통해 분석하며 멘델의 유전법칙을 확인했다.
 
 

PCR 및 전기영동 실험을 준비하는 학생들. (사진 = 김채원 기자)
 
 

[지구과학 분야]

 지구과학 분야의 첫 번째 강의는 김상우 교수의 “우리가 숨 쉬는 공기의 오염: 미세먼지와 오존”이었다. 강의에서는 (초)미세먼지와 오존의 발생 과정, 농도 변화, 건강에 미치는 영향, 그리고 대기 중의 오염물질을 줄이는 방법에 대해서 다루었다. 화석 연료의 연소, 산불 등으로 대기 중에 직접 방출되는 미세먼지 외에도, 대기 중에서 SO2, NOx 등이 광화학 반응을 일으켜 만들어지는 2차 오염물질이 있다는 사실을 설명했다. 오존과 관련해서는 대류권과 성층권의 오존을 각각 ‘나쁜’ 오존과 ‘좋은’ 오존으로 정의하며, 성층권의 오존은 인체에 해로운 짧은 파장의 자외선을 막지만, 대류권의 오존은 생명체의 호흡기나 점막 등에 자극을 준다고 설명했다. 그 외에도 미세먼지 농도의 측정 방법인 베타선 흡수법, 광산란법과 이산화탄소 농도의 측정 방법인 비분산적외선 방법이 다뤄졌다. 베타선 흡수법은 질량이 큰 물질에 베타선이 더 많이 흡수되는 성질을 이용한 방법이고, 광산란법은 입자에 충돌한 빛이 산란하는 성질을 이용한다. 광산란법은 수증기를 미세먼지로 오인해 실제 미세먼지 농도보다 높게 측정하는 경우가 있다고 한다. 비분산적외선 방법은 CO2에만 흡수되는 특정 적외선 파장을 이용한다고 설명했다.
 
 

김상우 교수의 강의. (사진 = 박명신 학부생 조교)
 
 

 이상무 교수는 “지구온난화의 과학적 설명 및 증거와 기후변화로 인한 영향”에 관한 강의를 진행하였다. 대기 중 이산화탄소 농도의 증가, 지구온난화의 임계점 등에 관해 설명했다. 수증기와 이산화탄소는 모두 온실기체인데, 왜 이산화탄소가 더 부각되는지에 대한 질문이 있었고, 이에 대해 산업에 의해 이산화탄소 농도는 대폭 증가했지만, 수증기의 변화는 인간과 크게 관련이 없다는 답변이 있었다. 심각한 지구온난화가 이루어졌을 때 발생할 결과로 빙하 소멸, 열대우림 파괴, 사회 시스템 붕괴 등을 제시하였다. 위성영상을 통해 파악한 기후변화의 현황 자료도 설명했다. 가뭄으로 말라 버린 칠레의 호수나, 빙하와 빙산의 면적, 해수면 온도, 해수면 엽록소, 해빙 위의 눈 두께 변화 등이 있었다.
 
 

조교들이 측정 기기에 관한 설명을 하는 모습. (사진 = 박명신 학부생 조교)
 
 

 실험 시간에는 대기와 지구의 문제와 관련한 미세먼지 및 이산화탄소 농도 측정 실험이 진행되었다. 학생들은 6명씩 총 6조로 나누어, 각각 다른 요인에 따른 농도 변화를 측정하였다. 6개의 요인으로는 일변화, 고도, 배출원의 종류, 배출원으로부터의 거리, 지표면의 종류, 건물의 노후화 정도가 있었다. 측정 장소는 서울대학교 정문, 잔디광장, 자하연, 301동 옥상 등 다양했다. 학생들은 스스로 가설을 세워 보고, 실험을 통해 검증하며 발표 자료를 작성했다. 소형 측정 장치의 낮은 정밀도로 인해 CO2 농도가 100ppm 이하로 나오는 등의 어려움을 겪은 조도 있었지만, 위치에 따라 측정치가 변화했다는 경향성에 집중해 문제를 해결한 것이 인상적이었다. 학생들은 실험 결과를 다른 학생 및 조교들 앞에서 발표했고, 질의응답도 진행했다.

[기타 프로그램]

 실험 및 보고서 작성 이외에도, 분야별 학부생 조교들이 준비한 캠퍼스투어와 레크리에이션, 토크콘서트도 진행되었다.
 
 

토크콘서트 (좌), 캠퍼스투어 (우). (사진 = 자연과학 체험캠프 촬영팀)
 
 

 레크리에이션에서는 분야 내의 다른 학생들과 친해지는 기회를 제공했다. 음악 퀴즈, 그림 이어 그리기, 몸으로 말해요 게임 등이 진행되었다. 토크콘서트는 각 분야와 관련한 학과를 소개하는 것으로 시작하여 학과 교육과정, 졸업 후 진로, 전공과목 소개 등이 이루어졌다. 학생들이 미리 제출한 질문들에 답하는 질의응답 시간에서 학부생 조교들의 입시 경험과 대학 생활에 관한 이야기도 들어볼 수 있었다.

본 캠프에 참여한 학생들은 4일간 실험 및 보고서 작성을 수행하고, 다양한 프로그램을 통해 여러 학생과 교류할 수 있는 시간을 가졌다.

 물리천문 분야의 김민 학생은 본 캠프에서 많은 것을 배울 수 있었다고 했다. 새롭게 알게 된 지식뿐만 아니라, 기존에 알고 있던 지식을 새로운 관점을 통해 볼 수 있었고, 새로운 친구들과 만나 협업을 하는 등 팀워크에 대해서도 많은 것을 배웠다고 이야기했다. 자신의 인생에 있어서 새로운 출발점이라고 이야기할 정도로 좋은 기억으로 남을 것 같다는 소감을 밝혔다.
 생명과학 분야 최예나 학생은 본 행사에 ‘고등학교 과정에서는 배울 수 없는 심화 과정, 그리고 교수님의 강의’를 기대하며 캠프에 참여했다고 밝혔다. 진행한 실험에서 ‘애기장대의 유전형과 표현형 관찰 실험에서 가설 기각 여부를 알아보는 카이스퀘어 검정법을 이해하는 데에 시간이 필요했다’라고 하며 어려움을 말하기도 했지만, ‘가장 재미있었던 것도 카이스퀘어 검정법이었다’라며 ‘이론과 가설이 일치하는지를 확인하는 공식에 흥미를 느꼈다’라고 하였다. 캠프 참여가 완전히 끝난 후에는 ‘처음에는 3박 4일이라는 시간이 너무 길게만 느껴지고, 촘촘한 일정에 부담을 느꼈지만, 친구들과 어울리기도 하고 학부생 조교님들과도 소통하며 견문을 넓히는 시간을 가지게 되어 의미 있는 시간이었다’라는 소감을 이야기했다. 덧붙여 ‘내년 캠프의 참가 대상인 현재 고등학교 1학년 학생들에게도 적극 추천하는 캠프’라는 추천의 말을 남기기도 했다.
 
 

자연과학대학 홍보기자단 자:몽 김경원 기자 kw_kim@snu.ac.kr
                                               김채원 기자 olleh9668@snu.ac.kr
                                               주정원 기자 garden417@snu.ac.kr
                                               김형준 기자 babycrane23@snu.ac.kr
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