Mind, 습관, 법칙

세렌디피티 (Serendipity) - 준비된 우연

영화의 제목으로 사용된 ‘세렌디피티 (Serendipity)’란 단어의 어원은 옛 페르시아의 우화 '세렌딥의 세 왕자(The Three Princes of Serendip)'에서 유래하였는데 보물을 찾아 먼 여행을 떠난 인도의 세 왕자가 자신들이 원하던 것은 얻을 수 없었지만 뜻밖의 사건을 통해 인생을 살아가는 데 필요한 지혜와 용기를 자신들의 마음 속에서 찾아낸다는 이야기이다. 18세기 영국의 호레이스 월폴 (Horace Walpole)이라는 작가가 그의 친구들에게 편지를 보내면서 그 당시에는 신조어였을 이 단어를 처음 사용하게 되면서 세상에 널리 알려지게 되었다고 한다. 요즈음에 와서 ‘세렌디피티’라는 단어는 생각지도 못한 것을 우연히 발견하는 능력, 열심히 일하는 행복 속에서 찾아오는 행운, 행운을 불러오는 힘이나 능력 등의 의미로 폭넓게 사용되고 있는데 최근 특히 과학분야에서 ‘세렌디피티 효과’라는 말이 널리 사용되면서 우리에게 비교적 친근한 단어가 되었다.

세렌디피티 효과의 원조, 페니실린

우리 인간은 본질적으로 우연을 싫어하는데 아마도 우연은 비체계적, 비합리적, 비과학적이며 불확실성을 가지고 있다고 생각하기 때문일 것이다. 하지만 하찮게 생각하는 우연과 우연이 가져다 준 뜻밖의 결과에 의하여 과학은 가끔 큰 걸음을 내디뎌 왔음은 과학의 발달사 속에서 얼마든지 찾아볼 수 있으며 ‘세렌디피티’로 통칭되는 뜻밖의 발견으로 자연과학과 인간의 삶을 윤택하게 한 기술들은 진보하여 왔다고 하여도 과언은 아닌 듯싶다.

신약 개발의 배경과 역사를 살펴보더라도 ‘세렌디피티 효과’에 의하여 탄생한 약은 의외로 상당히 많이 있음을 알 수 있는데 ‘세렌디피티 효과’의 원조는 플레밍이 아닐까 싶다. 영국의 미생물학자 알렉산더 플레밍은 1928년 어느 날 여느 때와 다름없이 미생물을 배양하는 실험을 하고 있었다. 그런데 그 날 실수로 그만 포도상구균을 배양한 배지 접시의 뚜껑을 열어둔 채 퇴근을 하였다. 다음 날 아침 실험실에 출근하여 보니 뚜껑을 열어 놓고 퇴근한 것을 알게 되었고 배지 접시 위에 배양한 포도상구균이 부분적으로 죽어 있음을 보고 뭔가 이상하다고 느꼈다.

관찰력이 없는 보통의 연구자라면 그냥 버렸을 배지를 가지고 플레밍은 포도상구균의 생육을 억제하는 곰팡이균을 발견하게 된다. 그리고 이 푸른 곰팡이가 분비하는 물질 때문에 포도상구균이 죽은 것을 알게 되었고 이 물질을 페니실린이라고 불렀는데 페니실린은 포도상구균뿐만 아니라 각종 병원성 미생물을 죽이는 효과가 탁월한 것을 밝혀냈다.

이리하여 페니실린은 인류를 각종 감염성 질환으로부터 해방시킨 항생물질의 효시가 되었고 항생물질 덕분에 인류의 평균 수명은 20세기 중반부터 크게 늘어나게 되었다. 플레밍은 이 위대한 발견을 “순전히 우연에 의하여 발견한 산물”이었다고 되풀이하곤 하였다는데 그는 ‘세렌디피티’라는 단어는 몰랐어도 그 의미는 누구보다도 잘 알고 있었으리라 생각된다.

다른 대표적인 예로는 당초 고혈압 치료제로 개발하려다 부작용 때문에 퇴출될 운명해 처한 약물이 실험에 사용한 토끼 생식기의 해면체를 충혈시킨다는 사실을 우연히 발견한 화이자의 한 연구원에 의하여 21세기 최대 의약품으로 꼽히는 발기부전 치료제 ‘비아그라’가 탄생하였고, 노인들의 눈꺼풀의 주위가 떨리는 안검경련을 치료할 목적으로 개발한 주사약이 오히려 주사 맞은 부위의 주름을 없앤다라는 사실을 우연히 발견한 앨러간제약의 개발팀의 노력으로 세계적인 미용 의약품인 ‘보톡스’가 탄생한 배경을 보면 ‘세렌디피티’와 무관하지 않다 하겠다.

최근 일라이 릴리사가 국내에도 출시한 당뇨병 전문 치료제 ‘바이에타’는 미국 남서부 사막에서 서식하는 힐라 몬스터라고 하는 도마뱀의 타액에서 아이디어가 얻어져 개발되었다. 이 도마뱀은 1년에 단 3∼4 차례, 한 끼에 자신 체중의 3분의 1에 달하는 먹이를 먹어 치우는데 먹지 못하고 굶는 기간 동안에는 에너지를 최대한 보전하기 위해 인슐린을 만드는 췌장 기능을 쇠퇴시켜 두고 먹이가 나타나 먹을 때는 다시 췌장 기능을 되살리는 특이한 생물학적 능력을 보유하고 있다.

평소 곤충생물학에 관심이 많고 동물의 왕국과 같은 다큐드라마 보기를 즐겨 하던 일라이 릴리의 한 연구원은 사막의 도마뱀의 이러한 특이한 포식 습성을 우연히 알게 되었다. 그는 “무언가를 먹게 되면 타액이 나오게 되니까 도마뱀의 타액 내에는 췌장 기능을 되살릴 수 있는 기능을 가진 특수한 단백질이 있을 것”이라고 예상하고 오랜 연구 끝에 이 단백질만을 뽑아내 ‘바이에타’라는 의약품으로 개발한 것이다.

혈당이 높아졌을 때만 인슐린 분비를 촉진하기 때문에 전세계의 만성 당뇨병 환자들로부터 ‘똑똑한 치료제’로 불리며 관심을 모으고 있다. 또한 ‘세렌디피티의 법칙’으로 ‘보톡스’를 발매, 큰 재미를 본 앨러간제약은 제2의 보톡스를 찾기 위하여 미용 의약품 분야를 ‘선택’하고 신약 개발 과정 중에 나타나는 어떠한 사소한 부작용도 놓치지 않겠다는 연구개발에서의 ‘집중’을 구사하는 전략과 노력을 기울여 왔다.

그 결과, 앨러간제약에서 개발 중인 ‘루미간’이라는 약물에 녹내장 환자의 속눈썹을 자라게 하는 돈 되는(?) 부작용이 있음을 알게 되었다. ‘루미간’은 녹내장 환자의 안압을 내리게 하는 약으로서 주요성분인 비마토프로스트 (Bimatoprost)라는 물질은 합성 프로스타글란딘 유사물질로 이미 임상시험을 성공리에 완료했으며 2009년 상반기에 미국 식품의약국 (FDA)에 신약승인을 신청할 것이라고 한다.

이 약은 또한 속눈썹이 나오는 피부에 직접 바르게 되면 그 곳에 있는 샘 (腺)을 자극해 속눈썹을 상당히 길게 자라게 하는 효과가 있는 것으로 임상시험에서도 확인되었다고 한다. 아무튼 녹내장 환자의 안압치료제를 개발하면서 동시에 속눈썹 발모제까지 개발하게 된 것이다. 속눈썹 발모제도 신약 허가를 별도로 받아 빠르면 2009년에 세계 시장에 나올 수 있을 것이라는 전망이다.

제2의 보톡스 사건으로도 불리는 이번 성공 역시 부작용 시장이 원래 겨냥한 시장보다 훨씬 클 것으로 예상되는데 이 약이 시장에 나오면 37억 달러에 이르는 세계 마스카라 화장품 시장에서 약 5억 달러 규모를 장악 또는 그 이상의 시장을 신규 창출할 수 있을 것으로 앨러간사는 자신하고 있다고 하나 실제 시장은 그 보다 훨씬 클 것으로 예상된다.

이렇듯 대표적인 신약들의 개발 과정을 굳이 찾아 보지 않더라도 우연이라는 모습으로 찾아오는 ‘세렌디피티’는 과학자들뿐만 아니라 프로젝트를 책임지는 기업인에게도 혐오의 대상이 아니라 적극적으로 받아들이고 활용해야 할 소중한 자원이라고 여겨진다. 신약을 개발하는 제약회사를 포함, 21세기를 헤쳐 나가는 기업에 있어서 ‘세렌디피티’는 꼭 필요한 경영자원이다.

노력하는 자에게 찾아 오는 행운

3년 전 세상을 떠난 세계적인 경영학자 피터 드러커는 “21세기에는 ‘생각지도 못한 손님’이 ‘생각지도 못했던 목적’을 위하여 찾아온다”고 하였으며 또한 “이 ‘보이지 않는 손님’을 우연하게라도 발견한 자만이 살아남을 것”이라고 한 말은 다시 한번 되새겨 볼 필요가 있다.

미래를 지향하는 기업들이 그렇게도 중요하게 생각하는 창의성 또는 창조성은 필연이 아닌 우연의 모습으로 나타나기 때문이다. 특히나 미국발 금융위기로 어둡고 긴 불황터널에 접어든 요즈음에 있어서 ‘세렌디피티’는 정말 필요한 경영자원이라고 하겠다.

세 잎 클로버의 꽃말이 ‘노력 속의 행복’이라고 한다. 반면 네 잎 클로버의 꽃말은 ‘행운’이라고 한다. 네 잎 클로버 ‘행운’을 찾기 위하여 세 잎 클로버 ‘행복’을 짓밟는 일이 있어서는 안되듯이 ‘세렌디피티’만을 추구하다가 기본적으로 갖추어야 할 실력과 노력마저 소홀히 하여서는 안될 것이라고 본다. 주어진 환경 속에서 늘 노력하고 그 분야에서 최고가 되기 위하여 준비하는 자에게만 ‘세렌디피티’는 성탄절 밤에 내리는 눈처럼 소리 없이 조용히 다가 올 것이기 때문이다.
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이소영 과학칼럼니스트

실험 과정에서의 사소한 실수가 위대한 발견을 부르기도 한다. 20세기의 가장 위대한 발견 중 하나로 불리는 기적의 물질 페니실린도 실수가 없었다면 세상에 나오기 어려웠을 것이다. 영국의 미생물학자인 플레밍은 세균을 관찰하는 실험을 하던 중, 세균 배양기 위에 콧물을 떨어뜨렸다. 칠칠치 못한 일이었으니 얼른 치워버렸으면 그만일 텐데, 그는 자신의 실수가 어떤 결과를 낳는지 관찰했다. 관찰 결과 콧물이 들어 있는 배양기의 세균이 모두 죽어버린 것을 알게 되었다. 콧물 속에 세균을 죽이는 리소자임이라는 물질이 있다는 것을 발견한 것이다.

그로부터 10여 년 뒤 플레밍은 실수를 통해 더 놀라운 발견을 하게 된다. 당시 플레밍은 아이들에게 흔히 나타나는 부스럼의 원인이 되는 포도상구균을 배양하고 있었다. 세균을 배양할 때는 다른 세균이 들어가지 못하도록 배양기의 뚜껑을 잘 닫고, 다른 세균이 들어가지 못하도록 해야 한다. 그런데 실수로 뚜껑이 제대로 닫히지 않은 배양기가 있었고, 거기에 푸른곰팡이가 끼어 못쓰게 된 일이 생겼다. 배양기 뚜껑이 열린 사이 푸른곰팡이 포자가 날아와 붙었던 것. 그런데 신기하게도 곰팡이가 핀 배양기에는 세균이 모두 죽어 있는 걸 발견하게 되었다. 플레밍은 푸른곰팡이가 세균을 죽인 게 아닐까 하는 생각을 하게 되었다. 플레밍이 맞았다. 그는 ‘페니실륨 노타튬’이라는 푸른곰팡이가 폐렴균, 탄저균 등의 세균을 죽인다는 사실을 알아냈다. 플레밍은 이 성분을 추출해 페니실린이라고 이름을 붙였다. 최초의 항생제가 탄생한 것이다. 플레밍은 페니실린의 발견으로 1945년 노벨상을 수상했다. 세균도 곰팡이도 수많은 종류가 있다. 플레밍이 뚜껑을 제대로 닫지 않은 배양기에 딱 알맞은 세균과 곰팡이가 만나 반응을 한 것은 정말 로또 당첨에 맞먹는 행운이라 할 수 있다.

플레밍의 페니실린 발견 이후 병리학자인 플로리와 체인이 페니실린을 정제해 대량으로 생산할 수 있는 길을 열었다. 페니실린이 상용화되는데도 역시 우연의 힘이 작용했다. 실험 동물로 기니피그가 아니라 생쥐를 썼다는 점이다. 페니실린은 생쥐에게는 독성이 없지만 기니피그에게는 독성이 강하다. 따라서 기니피그를 실험용으로 사용했다면 페니실린을 약으로 쓸 수 없다는 결론을 내렸을지 모른다. 현대 의학의 발전에 결정적인 기여를 한 항생제는 이렇게 이어진 우연의 결과로 세상에 선을 보였다.

많은 과학사가들이 20세기 과학의 기점으로 삼는 X선의 발견 역시 행운의 여신이 준 선물이다. 뢴트겐은 음극선에 대해 실험을 하던 중 우연히 X선을 발견하게 되었다. 검은 종이로 둘러싼 크룩스관으로 실험을 하고 있었는데, 우연히 그 근처에 있던 판이 형광 빛을 발하고 있었다. 그는 진공관에 전류를 흘려보내면 음극선이 금속 벽에 빠른 속도로 충돌하면서 투과력이 강한 새로운 광선이 발생한다는 것을 알게 되었다. 그는 미지의 빛이라는 뜻에서 이 새로운 광선을 X선이라 명명했다. 뢴트겐은 이 발명으로 1901년 최초의 노벨물리학상 수상자가 되었다.

최근 우연한 발견으로 가장 유명한 것은 남성용 발기부전 치료제인 비아그라다. 발기부전 치료제인 비아그라의 원료 실데나필의 개발은 우연한 기회에 이루어졌다. 원래 연구팀은 심장병 환자를 위해 혈액 공급을 원활하게 하기 위한 약제를 개발하던 중이었다. 이 약은 영국에서 심장병 환자들에게 투여되었는데, 심장 기능을 개선하는데 별 도움을 주지 못했다. 하지만 막상 약을 수거하려고 하자 환자들이 거부했다. 환자들은 그 이유를 “심장에는 도움이 안 될지 몰라도 성생활에는 도움이 되기 때문”이라고 말했다. 이 약이 심장 기능을 회복시키는 효과는 미미하지만 부작용으로 음경 발기를 일으킨다는 것이 발견된 것이다. 이후 대대적인 심상 실험을 거쳐 화이자는 1998년 4월 비아그라를 출시했고 막대한 이익을 거두었다.

제품의 부작용이 각광받은 사례는 탈모제에도 있다. 탈모 치료제인 프로페시아와 미녹시딜은 원래 각각 전립선 치료제와 고혈압약으로 개발되었는데 둘 다 머리, 팔, 다리 등에 다모증이 생기는 부작용이 나타났다. 미국 제약회사 MSD는 자사의 전립선비대증 치료제 프로스카를 사용한 사람에게 다모증이 생기는 점에 착안, 제품에 포함된 피나스테리드 용량을 1mg 줄여서 탈모치료제 프로페시아를 내놓았다. 먹는 고혈압 치료제로 혈관확장제였던 미녹시딜은 바르는 탈모 치료제가 되었다. 미녹시딜은 남성호르몬과 무관하게 모발을 자라게 하기 때문에 여성 탈모나 원형 탈모증 등 남성 탈모와 다른 유형의 탈모증에도 널리 쓰이게 되었다. 물론 고혈압 치료제로는 더 이상 사용되지 않는다.

이처럼 의약품 중에는 본래 의도와는 다른 효과를 내는 것들이 종종 있다. 우울증 치료제로 개발된 부프로피온(상품명 웰부트린)도 그런 예다. 이 약은 니코틴 성분이 없지만 흡연에 대한 갈망과 니코틴 금단 증상을 완화시킨다. 금연 이후 체중이 느는 것도 막는 효과가 있다. 도파민과 같은 신경전달물질을 분비해 안락감을 주기 때문이라고 설명하지만 정확하게 어떤 기전으로 금연을 돕는지는 정확하게 밝혀지지 않았다.

빨강, 노랑, 분홍, 복숭아색 등 여러 가지 색의 장미꽃이 있지만, 파란색 장미는 없었다. 파란색 장미를 만들 수 있는 가능성도 우연히 찾아왔다. 지난 2004년 미국 밴더빌트대학의 생화학자 2명은 암과 알츠하이머 치료제를 연구하던 중 박테리아가 파랗게 변하는 모습을 발견했고, 이 박테아의 유전자를 장미에 옮겨 넣으면 파란색 장미가 될 것이라는 아이디어를 생각해냈다. 실현 여부를 떠나 작은 현상이라도 놓치지 않는 관찰력과, 하나의 생각을 다른 분야에 적용해보는 열린 마음이 낳은 결과다.

이 밖에도 우연이 만들어낸 과학적인 성과는 셀 수 없이 많다. 3M은 강력 접착제를 연구하다가 의도와는 전혀 다른 물건인, 붙였다 뗐다 하는 접착물질을 이용해 포스트잇을 만들어냈다. 듀폰사의 플룬케트는 우주선을 열로부터 보호하는 물질을 연구하다가 테플론을 발명했다. 이러한 의외의 발명품들은 획기적인 과학 발달의 계기가 되기도 했고, 막대한 상업적인 이익을 낳기도 했다. 본래의 의도대로라면 실패한 결과지만 연구자들이 그 사건이나 현상이 주는 중요함을 놓치지 않았기 때문에 가능했던 일이다.

만일 플레밍이 곰팡이가 낀 접시를 그냥 내다 버렸다면, 뢴트겐이 실험실을 주의 깊게 살피지 않았다면, 어떻게 되었을까. 콜럼버스는 인도를 향해 가다가 아메리카 대륙에 닿았다. 하지만 그가 인도를 향해 그 길고 험난한 여행을 떠나지 않았다면 결코 아메리카 대륙에 도착할 수도 없었을 것이다. 과학사의 우연이라는 것도 끈질긴 연구의 결과로 얻어지는 결과이다. 과학적인 지식과 어떤 현상에 숨겨진 비밀을 캐기 위한 열정이야말로 세기의 과학적 발견과 발명을 이끌어내는 로또다. 부디 기축년 새해에는 여러분에게도 이런 행운이 오길 바란다.