모든 동물들이 '죽으면 사라지는 희미한 빛'을 낸다는 연구 결과

모든 동물들이 '죽으면 사라지는 희미한 빛'을 낸다는 연구 결과

누군가의 삶의 빛은 단순히 다른 사람이 아니라, 문자 그대로의 빛일 수 있습니다. 캘거리대학교 연구진의 최근 연구에 따르면, 모든 생명체는 초미약 광자 방출(UPE)이라는 생물학적 현상 덕분에 외부 자극 없이도 빛을 방출합니다.

실제로 인간이 육안으로 보이는 빛나고 있다고 느낄 수 있는 생물은 반딧불 등 생물 발광이라고 하는 특성을 가지는 일부의 종(種)에 한정되어 있습니다. 

그런데 모든 생물은 눈에는 보이지 않는 것의 희미한 빛을 발하고 있다고 해서 캐나다 연구팀이 쥐나 일부 식물을 대상으로 연구를 실시했습니다.

대부분의 동식물은 빛을 발하지 않는 것으로 생각되고 있지만, 최근에는 세포의 대사 부산물로서 광자가 생성되고 있고, 생물이 이 광자를 방출하는 「ultraweak photon emission(UPE: 초미약 광자 방출)」이라고 하는 현상이 일어나고 있음이 알려졌습니다.

UPE의 열쇠를 쥐고 있는 것은 세포 내 미토콘드리아가 에너지를 생성할 때 생기는 활성산소라고 보입니다. 활성산소가 과잉되면 산화스트레스가 유발되고 이로 인해 전자의 들뜸과 이동 프로세스가 유발돼 결과적으로 UPE가 생길 수 있다는 것입니다.

이미 UPE는 단세포 생물이나 식물, 동물, 나아가 인간에 이르기까지 다양한 생물종에서 관찰되고 있습니다. 그러나 생물 발광이 육안으로 보일 정도의 빛을 생성하는 데 비해, UPE에 의해 방출되는 광자는 극소수이며, 인간의 눈으로 보일 정도의 강도는 아닙니다. 따라서 UPE를 검출하는 것은 매우 어렵고 따뜻한 물체에서 방출되는 방사선 등 기타 자연 광원과 구별하기 어렵다고 합니다.

그래서 이번에 캐나다 캘거리대학의 물리학자인 바히드 살라리 등 연구팀은 고도의 이미징 기술을 사용해 쥐나 식물의 잎에서 UPE를 관찰하는 실험을 했습니다.

실험에서는 먼저 환경광에 의한 간섭을 배제하기 위해 어둡게 온도 제어된 상자를 준비하고 그 안에 4마리의 살아있는 쥐를 넣었습니다. 그리고 미약한 빛을 검출하는 In Vivo Imaging System(IVIS)을 탑재한 Charge-Coupled Device(CCD) 카메라와 특수한 전자증폭기구를 가진 Electron-Multiplying Charge-Coupled Device(전자증배형 CCD) 카메라를 이용하여 쥐에서 방출되는 UPE를 1시간 동안 촬영하였습니다.

그 후 쥐를 상자 안에 넣은 채 안락사시킨 후 1시간 동안 촬영을 계속했습니다. 쥐는 죽은 후에도 체온이 떨어지지 않도록 계속 데워 살았을 때와 죽은 후에 열이 변동하지 않도록 하였습니다.

실험 결과, 쥐의 생전과 사후에 분명히 방출되는 광자의 수가 다른 것으로 밝혀졌습니다. 아래 이미지는 위가 살아있을 때의 쥐, 아래가 죽은 후의 쥐의 광자 방출량을 나타낸 것으로 죽은 후의 쥐는 명확하게 UPE가 감소하고 있음을 알 수 있습니다.

또 연구팀은 애기장대(Arabidopsis thaliana. 유럽, 아시아, 아프리카 북서부에 자생하는 조그마한 속씨식물)와 겨우살이 잎을 이용해 온도나 손상 등에 따라 UPE가 어떻게 변화하는지를 조사했습니다.
아래 이미지는 A와 B가 온도 변화에 따른 잎의 UPE 변화를 시각화한 것으로, C가 광자의 양을 그래프로 만든 것입니다. 온도가 높아질수록 UPE가 증가하고 있는 경향을 알 수 있습니다.

또한 잎에 상처를 내고 UPE를 관찰한 실험에서는 물리적인 손상을 입은 곳에서 UPE가 증가하는 것으로 나타났습니다. 연구팀은 "우리 연구는 16시간에 걸친 이미징 전체에서 모든 잎의 손상 부분이 손상되지 않은 부분과 비교해 유의미하게 밝아졌음을 보여줍니다"고 말했습니다.

또한 식물의 잎은 죽자마자 광자 방출이 감소한 쥐와는 달리 본체에서 잘린 후에도 광자를 계속 방출했습니다. 그 이유에 대해서 체코 과학아카데미의 생물학자이며, 연구에는 관여하고 있지 않은 미할 치프라 박사는, UPE의 방출은 개개의 조직세포에 관계하고 있기 때문이라고 주장합니다. 치프라는 외신 데일리메일에 사후에 빛이 사라지는 것은 조직에 산소공급이 멈추고 이로 인해 대사가 멈췄기 때문이라고 설명했습니다.

이번 연구는 의료검사 용도로 UPE가 활용될 수 있는 가능성을 시사하고 있습니다. 생성되는 광자의 양을 관찰함으로써 손상된 조직을 특정하거나 건강상태를 감시하거나, 어쩌면 알츠하이머 등의 질환의 진행을 조사할 수도 있다고 합니다.

 

Imaging Ultraweak Photon Emission from Living and Dead Mice and from Plants under Stress | The Journal of Physical Chemistry Letters
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.4c03546

Living beings emit a faint light that extinguishes upon death, according to a new study
https://phys.org/news/2025-05-emit-faint-extinguishes-death.html

We Emit a Visible Light That Vanishes When We Die, Says Surprising New Study : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/we-emit-a-visible-light-that-vanishes-when-we-die-says-surprising-new-study

All living things emit a ghostly GLOW that vanishes when we die, scientists reveal | Daily Mail Online
https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-14702143/living-things-emit-GLOW-scientists.html

 

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