[1939 노벨화학상] 아돌프 부테난트 & 레오폴트 루지치카 : 남과 여, 그리고 매혹적인 향기의 화학식을 쓰다

 

 

 

🚻 무엇이 남성을 남성답게, 여성을 여성답게 만드는가?

 

우리는 겉모습만 보고도 남성과 여성을 쉽게 구별합니다. 목소리의 톤, 근육의 발달, 신체의 곡선 등 2차 성징이라 불리는 특징들 때문입니다.

그렇다면 생물학적으로 이 차이를 만들어내는 근본적인 원인은 무엇일까요? 20세기 초, 과학자들은 우리 몸속 어딘가에서 분비되는 신비한 물질, 즉 '호르몬(Hormone)' 이 이 모든 마법을 부린다고 짐작했습니다.

하지만 그 물질은 너무나 미량이라서 실체를 잡을 수가 없었습니다. 마치 유령처럼 작용만 할 뿐, 손에 잡히지 않았습니다.

"여성을 여성답게 만드는 물질, 남성을 남성답게 만드는 물질. 그것을 순수한 결정으로 뽑아낼 수 있다면?"

오늘 소개할 1939년 노벨 화학상 수상자들은 생명의 가장 은밀한 비밀인 '성(Sex)'과 '향기(Scent)'의 화학적 실체를 밝혀낸 두 명의 과학자입니다.

수만 리터의 소변을 끓여서 성호르몬의 구조를 밝혀냈지만, 히틀러의 강압에 의해 노벨상을 거부해야 했던 비운의 독일 화학자 아돌프 부테난트(Adolf Butenandt). 그리고 불가능하다고 여겨졌던 거대한 탄소 고리를 발견하여 향수 산업의 혁명을 일으킨 크로아티아 출신의 스위스 화학자 레오폴트 루지치카(Leopold Ružička).

가장 원초적인 본능을 자극하는 호르몬과 향기, 그 분자들의 매혹적인 이야기를 시작합니다.

 

📜 아돌프 부테난트 : 경찰관들의 소변을 모은 남자

 

독일의 화학자 아돌프 부테난트는 1903년생으로, 20대의 젊은 나이에 괴팅겐 대학에서 호르몬 연구를 시작했습니다. 그의 스승은 1928년 노벨상 수상자인 '스테로이드의 대가' 아돌프 윈다우스였습니다.

부테난트의 목표는 '성호르몬' 을 순수하게 정제하는 것이었습니다. 하지만 호르몬은 피 속에 10억 분의 1그램 단위로 들어있을까 말까 한 희귀 물질이었습니다.

그는 생각했습니다. "피에서 못 찾으면, 배설물에서 찾자. 호르몬은 결국 소변으로 배출되니까."

 

👩 여성 호르몬의 발견 : 에스트론과 프로게스테론

 

그는 임산부의 소변을 수천 리터 모았습니다. 그리고 1929년, 거기서 여성의 2차 성징을 발현시키는 '에스트론(Estrone, 에스트로겐의 일종)' 을 순수한 결정으로 분리해 냈습니다. 이어서 1934년에는 돼지 난소 50kg을 갈아서 임신을 유지해 주는 호르몬인 '프로게스테론(Progesterone)' 을 찾아냈습니다.

 

👮‍♂️ 남성 호르몬의 발견 : 안드로스테론

 

하지만 진짜 난관은 남성 호르몬이었습니다. 남성 호르몬은 여성 호르몬보다 양이 훨씬 적었습니다. 부테난트는 베를린의 경찰서와 병영을 돌며, 건강한 남성(경찰관, 군인)들의 소변을 수거했습니다. 그 양이 무려 25,000리터였습니다. (대형 유조차 1대 분량입니다.)

그는 이 엄청난 양의 소변을 끓이고, 농축하고, 정제했습니다. 연구실은 지독한 냄새로 가득 찼지만 그는 멈추지 않았습니다. 그리고 마침내, 15mg(쌀 한 톨 무게) 의 하얀 결정을 얻어냈습니다.

이것이 바로 최초로 분리된 남성 호르몬 '안드로스테론(Androsterone)' 입니다. (나중에 고환에서 더 강력한 '테스토스테론'이 발견되지만, 안드로스테론은 그 대사 산물입니다.)

부테난트는 이 호르몬들이 모두 콜레스테롤과 같은 '스테로이드 골격' 을 가지고 있다는 것을 밝혀냈습니다. 즉, 남녀의 성별을 가르는 결정적인 차이는 탄소 곁가지 몇 개의 미세한 차이에 불과하다는 충격적인 사실이 드러난 것입니다.

 

🧐 레오폴트 루지치카 : 향기의 제왕, 반지의 법칙을 깨다

 

부테난트가 호르몬을 연구할 때, 스위스 취리히 연방 공대(ETH)의 레오폴트 루지치카는 향기로운 냄새에 취해 있었습니다.

그의 관심사는 향수 업계에서 가장 비싸고 귀한 재료인 '사향(Musk)' 과 '영묘향(Civet)' 이었습니다.

• 사향: 사향노루의 배꼽 근처 샘에서 나오는 물질. (무스콘)
• 영묘향: 사향고양이의 분비물. (시베톤)

이 물질들은 아주 매혹적인 향기를 내지만, 구조를 알 수 없었습니다. 당시 유기화학계에는 '베이어의 장력 이론(Baeyer strain theory)' 이라는 정설이 있었습니다. "탄소 고리는 오각형(5)이나 육각형(6)일 때만 안정하다. 탄소가 7개 이상인 큰 고리는 불안정해서 깨져버리므로 존재할 수 없다."

하지만 루지치카는 사향과 영묘향을 분석한 결과, 이 정설이 틀렸음을 증명했습니다.

"이 향기 물질들은 탄소가 무려 15개, 17개나 연결된 거대한 대왕 고리(Large Ring)다!"

그는 탄소 15개짜리 고리인 '무스콘(Muscone)' 과 17개짜리 고리인 '시베톤(Civetone)' 의 구조를 밝혀냈습니다. 탄소 고리가 크면 부서진다는 편견을 깨고, 자연계에는 거대한 고리 화합물이 안정적으로 존재한다는 사실을 증명한 것입니다.

이 발견은 혁명이었습니다. 루지치카 덕분에 화학자들은 사향노루를 죽이지 않고도 공장에서 인공적으로 사향 향기를 합성할 수 있게 되었습니다. 오늘날 우리가 쓰는 머스크(Musk) 향 향수와 화장품은 모두 루지치카의 덕분입니다.

 

⚡️ 호르몬과 향기의 만남 : 합성의 시대

 

1930년대 후반, 두 사람의 연구는 하나로 합쳐집니다. 루지치카는 부테난트가 밝혀낸 남성 호르몬 구조를 바탕으로, 콜레스테롤을 개조하여 '테스토스테론' 을 인공적으로 합성하는 데 성공합니다.

이로써 인류는 동물의 오줌이나 내장을 구하러 다닐 필요 없이, 공장에서 대량으로 성호르몬을 생산할 수 있게 되었습니다. 이는 훗날 피임약 개발과 호르몬 치료의 길을 열어준 결정적인 사건이었습니다.

부테난트는 '발견'했고, 루지치카는 '합성'했습니다. 두 사람은 유기화학의 정점을 찍었습니다.

 

🏆 노벨상 : 두 번째로 거부된 영광

 

1939년, 스웨덴 왕립과학원은 아돌프 부테난트와 레오폴트 루지치카에게 노벨 화학상을 수여하기로 결정합니다.

• 부테난트: 성호르몬 연구 공로.
• 루지치카: 폴리메틸렌(대형 고리 화합물) 및 테르펜 연구 공로.

하지만 1938년 리하르트 쿤의 경우처럼, 나치 독일의 그림자가 또다시 덮쳤습니다. 히틀러는 독일인의 노벨상 수상을 법으로 금지하고 있었습니다.

부테난트의 연구실로 게슈타포(비밀경찰)가 들이닥쳤습니다. 그들은 부테난트에게 상을 받지 않겠다는 포기 각서를 강요했습니다. 부테난트는 스웨덴에 편지를 씁니다.

"독일 국민으로서의 의무와, 과학자로서의 영광 사이에서... 저는 상을 포기할 수밖에 없습니다."

반면, 스위스 국적이었던 루지치카는 자유롭게 상을 받을 수 있었습니다. 하지만 전쟁의 포화 속에서 시상식은 제대로 열리지 못했습니다.

 

📚 TMI : 누에나방과 나치 부역

 

1. 10년 뒤에 받은 메달

부테난트는 전쟁이 끝난 뒤인 1949년에야 노벨상 증서와 메달을 받을 수 있었습니다. 하지만 상금은 규정상 시효가 지나 받지 못했습니다.

2. 페로몬의 발견자

부테난트의 호기심은 성호르몬에서 멈추지 않았습니다. 그는 1959년, 누에나방 암컷이 수컷을 유혹할 때 내뿜는 물질인 '봄비콜(Bombykol)' 을 발견했습니다. 이것은 인류가 최초로 발견한 '페로몬(Pheromone)' 입니다. 그는 호르몬이 몸 안의 신호라면, 페로몬은 몸 밖으로 보내는 신호라는 것을 밝혔습니다. 곤충의 사랑도 화학 물질이라는 것을 증명한 셈입니다.

3. 나치 협력 논란

부테난트는 나치 당원이었습니다. 그는 전범 재판은 피했지만, 나치 치하에서 전쟁 관련 연구를 수행했다는 의혹과 비판에서 평생 자유롭지 못했습니다. 반면 루지치카는 유대인 과학자들을 돕고 나치에 반대하는 입장을 취했습니다. 과학적 성취는 같았지만, 그들이 걸어간 역사의 길은 달랐습니다.

 

🌏 맺음말 : 본능을 화학식으로 쓰다

 

아돌프 부테난트와 레오폴트 루지치카는 인간이 느끼는 가장 강렬한 감각들—성적 매력과 매혹적인 향기—이 사실은 탄소와 수소의 정교한 결합일 뿐임을 보여주었습니다.

남성과 여성의 차이가 고작 분자 곁가지 몇 개의 차이라는 사실, 그리고 사람을 홀리는 사향의 향기가 탄소 고리의 배열에서 나온다는 사실.

이 건조한 화학식들은 역설적으로 생명이 얼마나 정교하고 미묘한 균형 위에 서 있는지를 웅변합니다. 그들이 끓여낸 수만 리터의 땀방울 덕분에, 우리는 오늘날 호르몬의 불균형을 치료하고 아름다운 향기를 즐길 수 있게 되었습니다.