올해 노벨 생리의학상을 받은 세 과학자는 서로 다른 길을 걸어왔다. 한 사람은 빛을 향해 움직이는 작은 녹조류에 관심을 가졌고, 다른 한 사람은 식물생리학과 생물물리학을 연구했다. 또 다른 한 사람은 정신의학과 생명공학을 연구하는 의학자이자 과학자였다.
독일 훔볼트대 페터 헤게만 교수와 뷔르츠부르크대 게오르크 나겔 교수, 미국 스탠퍼드대 칼 다이서로스 교수다. 서로 다른 분야에서 출발한 세 사람의 연구는 ‘광유전학(optogenetics)’이라는 새로운 분야에서 만났다.
헤게만과 나겔은 빛에 반응하는 단백질 ‘채널로돕신(channelrhodopsin)’을 발견했고, 다이서로스는 이를 신경세포에 적용해 신경과학으로 확장했다. 노벨위원회는 이들의 연구가 “신경과학의 새로운 시대”를 열었다고 평가했다.
스웨덴 카롤린스카연구소 노벨위원회는 5일(현지시간) 이들 세 사람을 2026년 노벨 생리의학상 공동 수상자로 선정했다. 수상 이유는 ‘빛 개폐 이온통로와 광유전학에 관한 발견’이다.
연구의 출발점에는 헤게만의 호기심이 있었다.
1954년생인 헤게만은 1984년 독일 마르틴스리트 막스플랑크 생화학연구소에서 박사학위를 받았다. 현재 독일 베를린 훔볼트대 신경과학 분야 헤르티 시니어 교수로 재직하고 있다. 이번 노벨상의 토대가 된 연구 역시 막스플랑크 생화학연구소에서 이뤄졌다.
그의 관심을 끈 것은 단세포 녹조류 ‘클라미도모나스(Chlamydomonas)’였다. 헤게만은 이 작은 생물이 어떻게 빛을 감지하고 빛이 있는 방향으로 움직이는지 연구했다. 이 과정에서 나겔과 함께 빛에 반응하는 단백질인 채널로돕신을 발견했다.
헤게만과 함께 채널로돕신을 발견한 나겔은 1953년생이다. 1988년 독일 프랑크푸르트대에서 박사학위를 받았으며 현재 독일 뷔르츠부르크대 분자식물생리학 교수로 재직하고 있다.
이번 노벨상으로 이어진 그의 연구는 프랑크푸르트 막스플랑크 생물물리학연구소에서 이뤄졌다. 식물생리학과 생물물리학을 연구한 과학자의 발견이 훗날 신경과학의 새로운 연구도구를 만드는 출발점이 된 셈이다.
헤게만과 나겔은 채널로돕신의 특성을 밝혀내면서 이 단백질을 다른 종류의 세포에 넣어도 빛에 반응한다는 사실을 확인했다. 이 발견은 이후 다이서로스가 채널로돕신을 신경세포에 적용하면서 신경과학으로 확장됐다.
다이서로스는 세 사람 가운데 유일한 의사과학자이자 가장 젊은 수상자다. 1971년생인 그는 미국 스탠퍼드대에서 1998년 박사학위(PhD), 2000년 의학박사학위(MD)를 받았다. 현재 하워드휴스의학연구소 연구원이자 스탠퍼드대 생명공학·정신의학 및 행동과학 교수로 재직하고 있다.
다이서로스는 앞선 두 과학자의 발견을 신경과학으로 연결했다. 헤게만과 나겔이 발견한 채널로돕신을 신경세포에 적용해 빛으로 신경신호를 일으킬 수 있음을 보여줬고, 2005년 연구 결과를 발표했다. 이어 살아 있는 동물의 뇌에서도 이 원리를 구현하면서 광유전학이 신경과학의 주요 연구도구로 발전하는 기반을 마련했다.
한국에선 김성연 서울대 화학부 교수가 다이서로스의 제자로 유명하다. 김 교수는 과거 스탠퍼드대 신경과학부 박사과정 당시 다이서로스의 지도를 받아 불안 증감을 조절하는 뇌 신경 메커니즘을 규명하는 등 다양한 연구 성과를 거둔 바 있다.
세 사람의 연구는 출발점도 전공도 달랐지만 하나의 발견으로 이어졌다. 헤게만과 나겔이 빛에 반응하는 단백질을 발견했다면, 다이서로스는 이를 신경세포를 조절하는 기술로 발전시켰다. 녹조류를 향한 호기심에서 시작된 연구가 인간의 뇌를 이해하는 새로운 길을 열면서 노벨위원회는 세 사람을 공동 수상자로 선정했다.
