[박건형의 닥터 사이언스] 올림픽 금메달리스트는 어떻게 만들어지나

일러스트=이철원

2016년 미국 루이지애나주립대 페닝턴 생의학 연구센터의 클로드 부샤드는 대규모 실험을 구상했다. 부샤드는 지구력이 승패에 결정적인 영향을 미치는 장거리 운동 종목을 고른 뒤 엘리트 선수 1520명을 선별했다. 이어 이들의 유전자와 일반인 2760명의 유전자를 비교했다. 뛰어난 지구력을 만드는 유전자를 찾으려는 야심찬 도전이었다.

실험 결과는 모두를 당황하게 했다. 엘리트 선수와 일반인 사이에 통계적으로 의미 있게 다른 유전자는 단 한 개도 발견되지 않았다. 부샤드는 “당초 가설과는 전혀 다른 비참한 실패였다”라며 “지구력을 좌우하는 단 하나의 유전자는 없는 것이 분명했다”고 했다.

오랫동안 과학자들은 타고난 능력, 곧 유전자의 힘이 엘리트 선수의 비밀이라고 생각했다. 미국 수영 선수 마이크 펠프스가 세 번의 올림픽에서 22개의 메달을 획득한 것은 엄청난 윙스팬(두 팔을 벌렸을 때 양손 끝 간 거리)과 발 크기를 타고 났기 때문이라는 식이다. 단거리 운동에서 엘리트 선수에 필수적인 유전자가 규명되기도 했다. 호주 멜버른대 연구팀은 근육 수축에 폭발적인 힘을 제공하는 단백질을 생성하는 ACTN3 유전자에 주목했다. 세계적으로 16%의 사람은 ACTN3 유전자가 결핍돼 있다. 반면 300명의 최정상 단거리 선수 중에는 ACTN3 유전자가 결핍된 사람은 아무도 없었다. 연구팀은 “ACTN3 유전자가 결핍된 사람은 최고의 단거리 선수가 될 수 없다는 뜻”이라고 했다.

그렇다면 최고의 선수가 모인 올림픽이나 세계선수권대회에서 금메달을 딴 수퍼 엘리트는 무엇이 다를까. 이들을 대상으로 한 연구는 유전자 이상을 말해준다. 예를 들면 행복하게 자란 선수보다는 불행과 고난을 경험한 선수의 성공 가능성이 높다. 영국 뱅거대 연구팀은 세계선수권대회에서 메달을 획득한 수퍼 엘리트 선수 16명과 메달을 획득한 적이 없는 엘리트 선수 16명을 심층 비교했다.

연구팀은 “최정상에 오른 수퍼 엘리트 모두 어린 시절 부모의 이혼·사망·질병 또는 상실감 같은 트라우마를 경험한 것으로 조사됐다”면서 “이들의 인생에서 스포츠는 트라우마를 극복하는 중요한 동기가 됐고, 강박적으로 성취를 갈구하며 매번 이기고자 하는 욕구가 강했다”고 했다. 실제로 과거 금메달을 딴 한국 선수들은 전 국민의 눈시울을 붉히는 경험을 털어놓곤 했다. 최근 한국 스포츠에 ‘헝그리 정신’이 사라져 국제 대회 성적이 부진하다는 일각의 지적도 과학적 근거가 있는 셈이다.

스포츠에서 과학의 역할은 유전자와 정신 분석으로 성공의 비결을 밝히는 데 그치지 않는다. 카본(탄소) 섬유로 만든 운동화나 높이뛰기 장대, 경기장 환경을 재현한 가상현실(VR) 시스템까지 과학에 기반한 수많은 기술이 스포츠의 역사를 바꾸고 있다. 과학계에서는 수학 학술지 ‘매서매티컬 인텔리젠서’에 최근 ‘데이터로 수영하기’라는 논문을 발표한 미국 수영 선수 케이트 더글러스가 주목받고 있다.

더글러스는 2020년 버지니아대 재학 시절 손목·발목·등에 가속도계와 센서를 착용하고 수영하면서 가상 공간에 자신의 디지털 도플갱어(똑같은 생물)를 만들었다. 버지니아대 연구팀은 같은 방식으로 100명이 넘는 미국 최고 수영 선수의 데이터를 구축한 뒤 머리 자세부터 발차기 횟수, 호흡 등 모든 동작을 정밀하게 분석했다. 이어 더글러스의 디지털 도플갱어를 조작하면서 신체 조건과 운동 능력에 가장 적합한 영법과 전략을 도출한 뒤, 더글러스가 습득하고 수정하는 절차를 반복했다. 더글러스의 기록은 대회마다 향상됐고, 그는 미국 대학 스포츠 역사상 수영에서 가장 많은 메달을 획득한 선수가 됐다. 미국 대표팀은 “데이터 과학으로 무장한 더글러스는 24일 프랑스 파리에서 개막하는 올림픽 최고 인기 선수가 될 것”이라고 했다.

1924년 파리 올림픽에서 조니 와이즈뮬러는 남자 100m 자유형에서 59초의 기록으로 우승했다. 지난 도쿄 올림픽 우승자 케일럽 드레셀의 기록은 47초02였다. 100년 만에 100m를 12초나 더 빨리 간 것이다. 올해 올림픽, 또 100년 뒤 올림픽에는 무슨 일이 벌어질까. 세계 최고가 되려는 선수들의 의지와 사람의 능력을 끌어 올리려는 과학자들의 목표가 있는 한, 우리는 사람의 한계가 바뀌는 장면을 계속 보게 될 것이다.