세계 사상 최초로 생체로봇(self-replicating living robots)인 ‘제노봇(Xenobot)’을 제작한 미국의 연구자들이 이번에 ‘제노봇’은 이제 생식이 가능하다는 논문을 발표했다고 미국의 CNN이 11월 30일(현지시간) 보도했다.

제노봇의 생식 방법이란 동물과 식물에서는 찾아볼 수 없는 매우 이례적인 것이라고 연구팀은 전했다.

‘제노봇’의 이름이 유래가 된 아프리카 발톱 개구리(학명, Xenopus laevis, 제노퍼스 래비스)의 줄기세포에서 형성되며, 폭은 1mm이하이다. 실험 결과, “움직인다, 떼를 지어 협력한다, 스스로 재생산하는 능력이 있다”는 것이 판명되어, 2020년 처음으로 공개됐었다.

이번에는 제노봇을 개발한 버몬트대학과 터프츠대학, 하버드대학 비스연구소 연구팀은 과학적으로 알려진 어떤 동식물과도 다른 전혀 새로운 생물학적인 생식형식을 발견했다. 터프츠대 앨런(Allen) 디스커버리센터 책임자로 논문의 공동 필두 저자인 마이클 레빈( Michael Levin) 교수(생물학)는 놀라움을 금치 못했다고 말했다.

개구리에겐 통상적으로 사용하는 생식 방법이 있지만 (줄기세포를) 배아의 다른 부분으로부터 해방시켜 새로운 환경에서 사는 방법을 모색할 기회를 주자 새로운 움직임뿐만 아니라 새로운 생식 방법도 생각해 낼 것 같다고 마이클 레빈 교수는 설명했다.

* 로봇인가 생명체인가 ?

줄기세포(Stem cells)란 여러 가지 타입의 세포로 발전할 능력을 가진 미분화 세포를 말한다. 연구팀은 ‘제노봇’을 만들기 위해 개구리 배에서 살아있는 줄기세포를 적출해 배양했다. 유전자 조작은 하지 않았다.

논문의 필두 저자를 맡은 버몬트 대학의 조시 본가드(Josh Bongard, 컴퓨터 사이언스) 교수는 “로봇이라고 하면 금속제나 세라믹제라고 생각하는 사람이 대부분이지만, 중요한 것은 로봇이 무엇으로 만들어졌는가가 아니고 무엇을 할까, 즉 인간을 위해서 자력으로 행동할까 여부”라고 설명했다.

본가드 교수는 이어 “그런 의미에서 이것은 로봇이지만 유전자 수정되지 않은 개구리 세포(nmodified frog cell)로 만들어진 생물인 것도 분명하다”고 설명했다.

제노봇은 처음에는 구형(球形)으로 약 3000개의 세포로 만들어졌다. 이들은 제노봇 복제가 가능하다는 사실을 알아냈지만 이런 복제는 특정 상황에서 드물게만 발생한다. 제노봇이 사용한 복제 프로세스는 키네틱 복제(kinetic replication)라고 불리며, 분자 수준에서 일어나는 것으로 알려져 있지만, 세포 전체나 생물 수준에서 이전에 관찰된 적은 없다고 한다.

연구팀은 인공지능(AI)의 도움을 받아 제노봇이 이런 종류의 복제를 보다 효과적으로 할 수 있도록 수십억 가지 형상을 시험했다. 결국 슈퍼컴퓨터가 고안한 것은 1980년대 비디오게임에 등장하는 팩맨(Pac-Man)과 비슷한 C자형이다. 이 모양이면 페트리 디쉬(petri dish, 오목한 접시) 속의 작은 줄기세포를 발견해, 입 안쪽 부분에서 수백 개의 세포를 모을 수 있다. 며칠 뒤 세포 모임이 새로운 제노봇이 됐다. 새끼 로봇이 생겨난 것이다.

본가드 교수는 “AI가 이러한 머신(machine)을 프로그램 하는 방법은, 우리가 통상 생각하는 코드의 쓰는 방법과는 다르다. 모양을 정돈하거나 새기거나 하고, 이 팩맨(Pac-Man)과 같은 형상을 더듬어 도착했다”며 “본질적으로는 형상이 프로그램이라고 말할 수 있다”고 설명했다.

제노봇은 1940년대의 컴퓨터와 같은 극히 초기의 기술이며, 아직까지는 실용적인 용도가 없다. 그러나 연구팀에 따르면, 이러한 분자 생물학과 AI의 편성은 잠재적으로 인체나 환경 내의 여러 가지 과제(host of tasks)에 활용할 수 있을 가능성이 있다. 해양 미세 플라스틱의 수집이나 식물의 뿌리계(根系, root systems)의 조사, 재생의료(regenerative medicine) 등에 사용될 가능성도 있다고 한다.

자가 복제(self-replicating)하는 생명공학의 출현에 우려의 목소리도 높지만, 연구자들은 제노봇이 생분해가 가능하고, 윤리 전문가에 의해 규제되기 때문에 연구실 안에 가둬 두었다가 쉽게 소멸시킬 수 있었다고 말한다.

이 연구는 군용기술 개발을 감독하는 미국의 방위고등연구계획국(DARPA, Defense Advanced Research Projects Agency)이 일부 자금을 출연했다. 연구 결과는 동료 심사를 받는 학술지, 과학저널 미국 국립과학원회보(PNAS)에 11월 29일 발표됐다.