지난 1년 동안 코로나19 팬데믹과 관련한 뉴스가 쏟아지면서, 표면에 수십개의 돌기를 갖고 있는 코로나 바이러스의 모습은 이제 매우 익숙해젔다.
더욱 강력해진 전자현미경 기술 덕분에 물체를 원자 수준까지 들여다볼 수 있게 되면서, 이전에는 불가능했던 상세한 바이러스 입자 사진을 볼 수 있게 됐다. 이는 바이러스 구조를 훨씬 정확하게 파악할 수 있게 함으로써 이른 시일 안에 백신을 개발하는 데 큰 도움을 주고 있다.
하지만 지금까지 나온 상세한 바이러스 입자 이미지들은 주로 과학적 분석을 위해 컴퓨터를 이용해 시각화한 것이나 여러 조각 이미지를 합성한 것이었다.
초저온 전자현미경의 단층촬영(cryo-ET) 기법으로 촬영한 실제 바이러스의 상세한 전체 사진이 최근 공개됐다. 시시각각 움직이는 바이러스를 순간 동결시켜 찍은 첫 입체 사진이다.
실물 사진은 오스트리아 비엔나의 과학이미지 전문업체 나노그래픽스(Nanographics)가 중국 칭화대의 촬영 데이터를 토대로 확보했으며, 입체화는 사우디아라비아의 킹압둘라과학기술대(KAUST)의 도움을 받아 완성했다고 이 회사는 밝혔다. 다만 바이러스의 서로 다른 부분을 구별하기 위해 인공적으로 색상을 추가했다고 덧붙였다.
초저온 전자 현미경 사진 원본. Nanographics
센서 측정값을 반영해 부위별로 색을 부여한 사진. Nanographics
‘네이처’가 뽑은 ‘1월의 베스트 과학 사진’에
바이러스 같은 나노 물체는 가시광선의 파장보다도 훨씬 작기 때문에 색으로 표현할 수가 없다. 가시광선의 파장은 가장 짧은 것이 380나노미터(1나노미터는 10억분의 1미터)이지만, 코로나바이러스는 이것보다 훨씬 작은 100나노미터 안팎이다.
따라서 바이러스를 보려면 가시광선(광자)이 아닌 전자를 사용해야 한다. 전자를 이용하면 색을 볼 수는 없지만 모양은 볼 수 있다. 전자는 물체에 닿은 뒤, 해당 부위의 밀도에 따라 여러가지 형태로 산란한다. 이 산란된 전자를 센서가 포착하는데, 이를 전부 모으면 물체 전체의 밀도 분포를 측정할 수 있고, 이를 통해 물체의 모양을 알 수 있게 된다.
그렇다면 색상을 임의로 지정한 것도 실제 사진이라고 볼 수 있을까?
나노그래픽스는 "인공적인 색상은 임의로 정하는 것이 아니라 센서의 측정값을 반영해 정하는 것이므로 실물 사진으로 불러도 무방하다"고 말했다. 나노그래픽스는 이를 휴대폰으로 사진을 찍을 때, 센서의 측정값을 반영해 선명한 사진을 만들어내는 것에 비유했다.
