🦠 대장균: 뇌 없이 기억하기

📚 실제 연구 모델로 계산해요

대장균의 '설탕 찾기 회로'를 논문 숫자 그대로

정확한 적응 — 설탕을 갑자기 넣어도 18초 뒤 원래 수준으로 정확히 돌아와요 (실제: Alon 외 1999 Nature)
설탕 쪽으로 모이기 — 2분 뒤 96%가 진한 쪽 절반에 모여요(초속 3.1µm). 설탕 기울기가 없으면 이동 0
기억 회로 끊기 — CheR을 없애면 계속 직진만, CheB를 없애면 75%가 제자리 맴돌기 → 둘 다 설탕을 못 찾아요 (실제 돌연변이 대장균과 같음)

어떤 식을 썼나요?

수용체 무리 모델(Tu·Shimizu·Berg 2008 PNAS; Jiang·Ouyang·Tu 2010): 활동 a = 1/(1+e^F), F = N[α(m₀−m) + ln((1+c/K_I)/(1+c/K_A))], N=6, K_I=18µM, K_A=2,900µM, α=1.7. 기억(메틸화) dm/dt = k_R(1−a) − k_Ba. 빙글 확률은 (a/a₀)¹⁰에 비례(모터 스위치의 가파름, Cluzel 외 2000 Science). 헤엄 속도 16.5µm/s, 방향 전환 평균 68°(Berg·Brown 1972 Nature).

단순화: 기억 속도 상수는 실험에서 보고된 적응 시간(수 초~수십 초)에 맞췄어요. 화면 속 대장균은 실제보다 3배 크게 그렸어요.

현미경 시야 600µm

👆 화면을 누르면 그 자리에 설탕(아스파르트산) 한 방울이 떨어져요. 노랗게 빛나는 대장균 한 마리의 '기억'을 아래 그래프로 볼 수 있어요.

노란 대장균의 머릿속(?)

지금: 직진설탕 근처: 0마리

■ 빨강 = 수용체 신호(높으면 빙글 돌아요) · ■ 파랑 = 기억(메틸화). 설탕이 진해지면 빨강이 뚝 떨어져 오래 직진하고, 기억이 천천히 따라와 빨강을 원래대로 돌려놔요. "아까보다 진해졌나?"를 이렇게 비교해요.

💡 대장균은 길이 2µm(머리카락 굵기의 1/40)짜리 세포 하나예요. 뇌도 뉴런도 없지만, 단백질 몇 개로 된 회로가 몇 초 전 냄새를 기억해서 지금과 비교해요.

근거: Tu·Shimizu·Berg 2008 PNAS · Jiang·Ouyang·Tu 2010 PLoS Comput Biol · Cluzel·Surette·Leibler 2000 Science · Alon 외 1999 Nature · Berg·Brown 1972 Nature. 검증 스크립트와 결과: 같은 계산 코드로 실행(evidence.json). 초파리 실험실 처음으로