예쁜꼬마선충

예쁘다
길이 1mm 정도의 작달막한 선충. 토양 속에서 박테리아를 먹고 자란다. 배양할 때는 대장균 같은 걸 먹이로 준다. 25℃ 기준으로 알에서 깨어나 발생이 끝나는 데 3일쯤 걸리며 수명은 2~3주이다. 1mm라서 눈으로 보일 것 같지만, 눈꼽보다 작은 게 눈 깜빡일 시간 동안 찔끔찔끔 이동하기 때문에 육안으로 식별하기 힘들다. 뚫어지게 쳐다보고 있으면 조금씩 기어가는 길쭉한 점으로 보이긴 하나 투명한 몸뚱아리에 빛의 산란까지 겹쳐서 육안으로는 뚜렷하게 식별하기 힘들다.

선충인 만큼 환형동물과 같은 마디는 없고, 성별은 자웅동체와 수컷의 두 가지이다.

생물학 중 유전공학이나 해부학, 신경과학 쪽에서 특히 많이 연구하는 생물이다. 개체에 상관없이 모든 정상적인 예쁜꼬마선충은 세포 숫자가 딱 959개(수컷은 1031개)이며 그중 신경세포가 또 딱 302개. 인간의 신경세포가 1000억 개인 것을 감안하면 뇌과학을 연구하기에는 안성맞춤이라 할 수 있다.

발생 과정에서는 원래 1090개의 세포가 만들어지지만 그중 정확히 131개가 유전적으로 프로그래밍된 과정을 딱딱 밟아서 세포자살을 행해 사라진다.


예쁜꼬마선충의 신경다발 지도

이렇게 단순한 세포 구조와 더불어, 예쁜꼬마선충은 투명하여 광학 장비로 세포가 생기고 없어지는 과정을 쉽게 관찰할 수 있다. 1986년에 이미 존 화이트 박사에 의해 발생 과정에서 세포가 어떻게 분화되어 어떤 세포가 어디로 가는지 확인 되었으며 신경계도 어떤 뉴런이 어딨고 무슨 일을 하는지에 대한 뉴런 지도가 나왔을 정도다. 그래서 생물학자들은 이렇게 'Elegans'[3]한 이 동물을 진심으로 사랑하는 사람들이 많다.


예쁜꼬마선충의 뉴런지도

모든 뉴런을 파악하다 보니 과학자들은 이 녀석을 이용해 실험을 하게 되는데...



로봇에다 예쁜꼬마선충의 뉴런들의 연결 정보, 연결 강도를 넣고 실행시킨 것. 쉽게 말해 컴퓨터에다 사람이 만든 행동 패턴 알고리즘을 짜넣지 않고도, 오로지 예쁜꼬마선충의 뉴런 연결정보만 입력한 것만으로도 살아있는 예쁜꼬마선충처럼 움직이는 행동 패턴[4]이 자연스럽게 만들어진 것이다. 좀 과장되게 말하자면 뉴런 정보를 완전히 구현하는 것만으로도 별다른 인공지능 프로그래밍 없이도 생명체의 행동패턴, 나아가서는 지성과 자아까지도 구현될 수 있다고 볼 수 있는 셈이다.

다만 연구의 한계로 인해 재현율이 완벽하지는 않다. 예쁜꼬마선충이 매우 단순한 생명체임에도 불구하고 아직까지도 학계에서는 시냅스의 연결 강도가 언제 어떤 곳이 강해지고 약해지는지 밝혀내지 못했다. 따라서 오픈웜 프로젝트는 불완전할 수밖에 없는데, 문제를 해결하기 위해 기계학습방식을 채택하였다. 당연히 기계학습으로 땜빵한 부분은 실제 뉴런의 동작과는 크게 차이가 있기 때문에, 현 상태는 예쁜꼬마선충을 매우 가깝게 재현한 시뮬레이션일 뿐 예쁜꼬마선충 그 자체를 전자적으로, 인공지능적으로 구현했다고 보기 어렵다.

예쁜꼬마선충을 컴퓨터 안에서 가상으로 구현하고자 하는 OpenWorm이라는 오픈소스 계산생물학 프로젝트가 있다.