박용근 카이스트 물리학과 교수가 바이오포토닉스 분야 세계 최고 권위상으로 꼽히는 ‘마이클 S 펠드 바이오포토닉스 어워드’를 받았다고 2일 카이스트가 밝혔다. 한국인 연구자 수상은 이번이 처음이다. 바이오포토닉스는 빛을 이용해 세포를 정밀 관찰하고 질병을 진단·치료하는 학문이다. 2012년 제정된 이 상은 기초 광학 발견부터 이론 정립, 첨단 계측기 개발, 임상 연구 확장까지 종합적으로 평가하며, 미 매사추세츠공과대(MIT)를 중심으로 세계적 연구·산업 기관이 후원한다. 박 교수는 빛의 굴절률 변화를 이용해 살아있는 세포와 조직을 염색하지 않고도 3차원으로 관찰할 수 있는 홀로토모그래피 분야를 개척해 왔다. 기존엔 세포를 관찰하려면 형광 물질로 염색해야 했는데, 이 과정에서 세포가 변형되거나 사멸하는 경우가 적지 않았다. 그는 손상 없이 실시간으로 세포 내부를 관찰하는 ‘3차원 라벨프리’ 정밀 영상 시대를 열었다는 평가를 받는다. 이어 최근엔 세포·조직 영상을 인공지능(AI)과 결합한 신약 탐색, 디지털 병리 연구로 응용 범위를 넓혔다. 연구 성과는 네이처 리뷰·포토닉스·메서즈·셀 바이올로지·머터리얼스 등 국제 학술지에 게재됐다. 박 교수는 “물리학 기반 라벨프리 이미징과 AI 기술을 통해 생명과학과 의학의 미해결 문제 해결에 기여하고 싶다”고 밝혔다.

새로 산 신발을 신고 복도를 걷는데 아기 신발처럼 삑삑거리는 소리가 나서 당황스러웠던 경험이 있을 것이다. 농구장처럼 매끄러운 바닥에서 운동화가 미끄러지면서 내는 날카로운 소리 때문에 신경이 거슬릴 때도 있다. ●밑창 표면의 마찰로 폭발적 파동 미국 하버드대 응용과학·공학부, 영국 노팅엄대 공학부, 프랑스 르망대 음향학 연구실, 이스라엘 히브리대 물리학 연구소 공동 연구팀은 운동화가 내는 소리는 부드러운 소재가 표면과의 마찰로 순간적으로 미세 변형돼 물결파를 만들면서 발생한다는 사실을 밝혀내고 이런 효과를 조절하는 방법도 찾았다. 재료 간 마찰력을 제어하는 데 도움을 줄 것으로 기대되는 이번 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 2월 26일 자에 실렸다. 합성 소재부터 지질학적 단층에 이르기까지 다양한 시스템에서 마찰 현상은 발생한다. 부드러운 소재가 단단한 표면 위를 미끄러질 때 삑삑대거나 ‘끼익’하는 날카로운 소리가 생긴다는 것은 이미 알려진 사실이다. 표면 간 상호작용과 마찰을 조사한 기존 연구들은 두 물질이 붙었다 떨어졌다 하는 ‘스틱-슬립’ 현상에서 진동이 생성되기 때문에 소음이 발생한다고 봤지만, 이는 저속 이동 상황만 살펴봤을 때 나온 결론이라는 한계가 있다. ●신발 단단할수록 거슬리는 소리 이에 연구팀은 빠른 속도에서 소음이 발생하는 표면 간 상호작용을 밝혀내기 위해, 농구화가 매끄러운 유리판에 부딪히고 미끄러지면서 소리를 내는 장면을 초고속 촬영해 분석했다. 그 결과, 운동화 고무 밑창 변형이 표면을 가로질러 폭발적 파동 형태로 퍼져나가는 모습이 확인됐다. 이때 발생하는 소음의 높낮이(피치)는 파동이 발생하는 빈도와 일치하고, 신발 밑창의 단단함(강성)과 두께에 의해 결정된다는 것을 밝혀냈다. ●지진·타이어 마찰 등 제어에 도움 연구팀은 추가 실험에서 부드러운 표면이 매끄러운 밑창과 마찰을 일으킬 경우는 파동이 불규칙하게 발생해 뚜렷한 소리가 나지 않지만, 운동화 바닥 패턴처럼 요철이 있는 표면은 일정한 파동 주기를 생성해 높은음의 거슬리는 소리를 낸다는 것도 확인했다. 연구를 이끈 카티아 베르톨디 하버드대 교수(응용물리학)는 “이번 연구는 미끄러짐과 마찰의 본질에 대해 이해할 수 있게 도와준다”며 “농구화 제작뿐만 아니라 지진 연구, 타이어나 기계 부품의 마찰, 스마트 기기 표면 질감 제어를 통한 햅틱 기술에도 응용할 수 있을 것”이라고 말했다.

미국은 도널드 트럼프의 재집권 이후 그와 가까운 부자들이 주요 언론사와 소셜미디어(SNS) 플랫폼을 인수하면서 미디어 환경이 보수 성향을 강화하는 쪽으로 변하고 있다. 트럼프도 자신에게 비판적인 매체에 직접적 압박을 가하면서 이런 경향은 더 강해지고 있다. 대표적인 사례가 일론 머스크의 트위터(현 X) 인수다. 실제로 X는 머스크 인수 이후 급격히 보수화되고 있다는 분석이 잇따르고 있다. 이런 상황에서 이탈리아 보코니대, 스위스 생갈렌대, 프랑스 파리 경제대학원, 파리 사회과학고등연구원 공동 연구팀은 X의 추천 알고리즘이 사용자의 정치적 견해를 보수적인 방향으로 바꿀 가능성이 크다고 22일 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 2월 19일 자에 실렸다. 많은 사람에게 SNS는 정치 뉴스의 창구이자 핵심 정보 출처가 되고 있다. 이에 따라 허위 정보, 양극화, 콘텐츠를 선별하고 순서를 정하는 알고리즘으로 인한 정보 여과 현상(필터 버블)에 대한 우려가 커지고 있다. 이에 연구팀은 2023년 미국에서 X를 활발하게 사용하는 4965명의 남녀 사용자를 대상으로 독립적인 현장 실험을 했다. 연구팀은 참가자들에게 알고리즘 피드와 시간순 피드 사용을 무작위로 배정해 약 7주 동안 X를 사용하도록 했다. 이어 맞춤형 웹 브라우저 확장 프로그램으로 참가자의 피드 콘텐츠 자료를 수집하고 온라인 행동을 관찰했다. 연구팀은 실험 전후 두 차례 참가자의 정치적 성향에 관한 설문조사도 병행했다. 그 결과 알고리즘 피드를 사용한 참가자들은 플랫폼 참여도가 높았고, 보수적 정책에 우선순위를 더 많이 부여했으며, 극우를 포함해 보수 정치 활동가 계정을 팔로우할 가능성이 높은 것으로 나타났다. 또 알고리즘 피드를 사용하던 사람을 시간순 피드로 전환하더라도 정치적 견해나 팔로우 행동에는 거의 영향을 미치지 못했다. 이는 SNS를 통해 형성된 정치적 견해는 피드 노출 방법을 바꾸더라도 쉽게 변하지 않는 것을 의미한다고 연구팀은 설명했다. 피드 콘텐츠 분석 결과 알고리즘 방식은 전통적 뉴스 매체를 뒤로 미뤄 노출하고, 보수적인 활동가들의 게시물을 더 많이 노출하는 것으로 조사됐다. 연구를 이끈 예카테리나 주랍스카야 프랑스 파리 사회과학고등연구원 교수는 “이번 연구 결과는 SNS 알고리즘이 정치적 태도를 형성하는 데 중요한 역할을 하며, 이런 효과는 알고리즘 기반 큐레이션이 제거된 뒤에도 지속된다는 것을 보여 준다”고 설명했다.

학습 시 정확성보다 목표 달성 우선허위 정보 전달… “결정 도움 안 돼”사실 검증 내장형 안전장치 갖춰야 생성형 인공지능(AI)은 사실과 다른 정보를 진실인 것처럼 제시하는 ‘환각’ 현상을 보일 때가 많다. 최근 연구에 따르면 AI는 단순히 실수로 틀린 답을 하는 것을 넘어 자기 목표를 달성하기 위해 의도적으로 인간을 속이는 경우도 늘고 있다. 훈련 과정에서 정직함보다 목표 달성을 우선하도록 학습될 때 전략적 기만이 발생할 수 있다는 것이다. 미국 마운트 시나이 아이칸 의대 연구팀은 의료 AI 시스템에 의도치 않게 의학적 오류나 잘못된 정보가 유입될 경우, AI는 사실과 허구를 구분하지 못하고 잘못된 정보를 사실인 것처럼 전달할 가능성이 높다고 18일 밝혔다. 연구팀은 주요 대규모 언어 모델(LLM) 9개를 대상으로 100만 건 이상의 질문과 답변을 분석한 결과, 의료 AI 시스템이 소셜미디어(SNS)에 떠도는 검증되지 않은 의료 정보를 의사나 환자에게 제공할 가능성이 높다는 점을 확인했다. 이 연구는 의학 분야 국제 학술지 ‘랜싯 디지털 헬스’ 2월 9일 자에 실렸다. 연구팀은 체계적 검증을 위해 SNS에서 흔히 볼 수 있는 건강 관련 오해와 임상의들이 작성하고 검증한 300개의 짧은 임상 시나리오, 허위 권고 사항을 일부 포함한 실제 중환자 치료 의료정보 데이터베이스(MIMIC) 기반 병원 퇴원 요약문 등 세 가지 유형의 콘텐츠를 의료 AI 모델에 노출했다. 각 사례는 중립적 표현부터 SNS에서 흔히 볼 수 있는 감정적이고 과장된 표현까지 다양한 버전으로 구성됐다. 예를 들어 식도 출혈 환자에게 “증상 완화를 위해 차가운 우유를 자주 마시라”와 같은 허위 퇴원 지침을 포함했다. 분석 결과, 의료 AI 모델 대부분은 허위 사실을 위험하다고 인식하지 못하고 일반 의료 지침처럼 받아들여 환자들에게 권고하거나 의료진에게 안내하는 것으로 나타났다. 이번 연구 결과는 현재 의료 AI 시스템이 명백히 잘못된 내용이라도 의학 용어로 포장돼 있으면 ‘참’으로 간주할 수 있고, 환자를 위한 지침에 허위 권고사항이 포함되더라도 걸러내지 못할 수 있다는 것을 시사한다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 이런 오류가 발생하는 것은 의료 AI에서 정보 정확성보다 표현 방식에 가중치를 주기 때문이라고 지적했다. 또, 영국 옥스퍼드대 인터넷 연구소, 옥스퍼드 의대, 뱅거대, 카드왈라드대, 국민보건서비스(NHS), 버밍엄 여성·아동 병원, 미국의 AI 기업인 콘텍스추얼 AI, ML 커먼스, 팩토어드 AI 공동 연구팀도 LLM이 일반인의 건강 관련 결정에 도움이 되지 않는다는 연구 결과를 의학 분야 국제 학술지 ‘네이처 의학’ 2월 10일 자에 내놨다. 연구팀은 영국에 거주하는 성인 남녀 1298명을 4개 그룹으로 나눈 뒤, 10가지의 다른 의료 시나리오를 주고 GPT-4o, 라마 3, 커맨드 R+ 세 종류의 LLM 중 하나를 사용하거나 AI가 아닌 인터넷 검색으로 관련 증상을 진단하고 치료법을 찾도록 무작위 배정했다. 그 결과, LLM이 증상에 대해 정확한 진단을 내린 것은 34.5% 미만, 올바른 처방 및 처치를 한 것도 44.2% 미만으로 확인됐다. 인터넷 검색만을 통해 진단과 처치법을 찾은 것과 차이를 보이지 않은 결과였다. 기리시 나드카니 마운트 시나이 아이칸 의대 교수는 “AI는 더 많은 정보를 빠르게 처리함으로써 임상의와 환자에게 실질적 도움을 줄 수 있는 잠재력이 있다”면서도 “의료 AI를 실제 임상에 광범위하게 사용하기 전에 대규모 스트레스 테스트와 외부 증거 검증을 통해 AI가 내는 답이 사실인지를 검증하는 과정과 이를 보장하는 내장형 안전장치를 갖추도록 해야 한다”고 말했다.

초등학교 과학 시간에 지구는 지각-맨틀-외핵-내핵의 구조로 이뤄졌다고 배웠습니다. 지구 중심에 있는 철 덩어리인 ‘내핵’은 지구 자기장을 유지하는 동력입니다. 지구 핵은 약 46억년 전 지구 형성 초기에 태양계를 떠돌던 작은 천체인 미행성체들과 충돌하면서 발생한 열과 중력으로 밀도가 높은 철과 니켈 성분이 중심부로 가라앉으면서 형성됐다고 알려져 있습니다. 지구의 핵은 철과 니켈이 95%, 나머지 5%에는 다양한 성분이 포함돼 있습니다. 그중에는 수소도 있는데 수소의 정확한 양과 기원에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았습니다. 중국 베이징대 지구·우주과학부, 스위스 취리히 연방 공과대(ETH 취리히) 지구화학 및 암석학 연구소, 광학·전자현미경 과학연구센터 공동 연구팀은 지구 핵에 포함된 수소의 대부분은 미행성체 충돌이 아닌 지구 형성 과정에서 포함됐을 것이라고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 2월 11일 자에 실렸습니다. 지구의 금속 핵에 다량의 수소가 포함돼 있을 것이라는 연구들이 많지만, 그 양을 추정하는 것은 쉽지 않은 문제였습니다. 간접 측정에 기반했기 때문에 추정치들의 편차가 컸습니다. 이에 연구팀은 지구 핵이 형성된 압력과 온도를 실험실에서 재현함으로써 비교적 정확하게 추정하는 데 성공했습니다. 연구팀은 실험을 통해 핵을 형성하는 철 합금 내 규소와 산소가 풍부한 나노구조 안에서 수소를 원자 수준에서 관찰했습니다. 그 결과, 철 합금 속에서 규소와 수소가 1:1 비율로 결합한다는 규칙성을 발견하고 이를 통해 전체 수소량을 역산했습니다. 연구팀은 이 수치와 지구 핵의 실리콘 함량에 관한 기존 연구 결과를 활용해 지구의 핵에는 무게 기준으로 0.07~ 0.36%의 수소를 포함하고 있을 것이라 추정했습니다. 이는 현재 바다에 존재하는 수소의 최대 45배에 해당하는 양입니다. 이 정도 양의 수소는 미행성체 충돌과 같은 외부 공급이 아닌 지구의 행성 형성 단계에 얻어졌을 가능성이 크다는 것을 보여준다고 연구팀은 설명했습니다. 황둥양 베이징대 교수(지구 진화학)는 “이번 연구는 핵이 지구 최대 수소 저장고라는 점을 보여준다”며 “지구 핵에 수소가 많다는 것은 핵의 밀도가 생각보다 낮은 이유를 설명해 주고, 지구 자기장 형성이나 내부 열 순환을 이해하는 데 중요한 기초 자료가 될 것”이라고 말했습니다.

지구의 허파로 불리는 아마존 열대우림은 막대한 이산화탄소를 흡수해 지구 기후를 안정적으로 유지하는 것은 물론 수많은 동식물의 보금자리가 되고 있다. 하지만 최근 늘어난 식량 수요를 감당하기 위해 많은 산림이 개간되어 농지나 목초지로 바뀌고 있고 여기저기 무분별한 벌목으로 인해 많은 숲이 사라졌다. 여기에 열대우림이라는 말이 무색하게 아마존 일부 지역에서는 건기가 오래 지속되거나 가뭄이 들어 추가적으로 산림이 소실되고 그 자리에 초원이 들어서고 있다. 과학자들은 아마존 산림 파괴와 함께 일어나고 있는 건조화가 절대 우연의 일치가 아니라고 보고 있다. 지구 온난화로 인해 기온이 상승하면서 증발되는 물의 양이 늘어나고 수증기를 공급하는 열대우림의 소실로 건조화가 가속되고 있기 때문이다. 하지만 기후 변화와 산림 파괴 중 어느 것이 건조화의 주요 이유인지는 확실치 않았다. 중국 과학원의 과학자들은 지난 40년 간의 위성 관측 데이터를 바탕으로 최근 아마존 열대 우림의 건조화가 전 지구적인 기후 변화 때문인지 아니면 그동안의 개간과 산림 벌채 때문인지를 분석했다. 물론 두 가지 모두 주요 원인이지만, 연구팀에 따르면 최근 진행되는 아마존의 건조화는 지구적인 기후 변화보다 산림 파괴에 의한 요인이 좀 더 큰 것으로 나타났다. 아마존 열대우림의 큰 나무들은 깊은 곳에서 물을 빨아들인 후 활발한 증산 작용을 통해 수증기를 공기 중으로 다시 공급하는 역할을 한다. 결과적으로 습도가 높아진 공기는 더 자주 비를 뿌리게 되고 이와 같은 선순환 구조는 계속 지속되어 열대우림이 형성된다. 만약 나무들이 대부분 사라지고 그 자리에 가축 방목지나 경작지, 혹은 초원이 형성되는 경우 뿌리가 얕은 식물들이 공기 중으로 방출하는 수증기의 양은 상대적으로 적기 때문에 건조화는 피할 수 없게 된다. 여기에 건조해진 숲은 산불에 더 취약해지고, 산불은 다시 숲을 파괴해 건조화를 더욱 가속하는 악순환을 만든다. 그러면 단순히 벌목만 진행했던 자리에도 숲이 재생되지 않고 초원에 약간의 나무가 듬성듬성 있는 사바나 같은 열대 초원이 생길 수 있다. 물론 사바나도 중요한 생태계의 일부이긴 하나 기존에 열대우림에 적응한 동식물은 서식지 파괴로 생존 위기에 몰리게 된다. 이번 연구에서는 이런 사실이 분명하게 나타났다. 연구 결과 아마존 북부 지역은 전반적으로 강우량이 증가하고 있는 반면, 벌목이 가장 많이 이루어지는 남부 아마존 지역은 연간 강수량이 8~11% 감소하고 있었다. 이런 지역적 차이는 벌목과 산림파괴가 큰 영향을 미친다는 증거다. 연구 저자들에 따르면 이러한 강수량 감소의 52~72%는 삼림 벌채와 직접적인 관련이 있다. 연구팀은 강우량이 나무 자체에 의해 좌우되기 때문에 해결책은 나무를 보호하는 데 있다고 강조했다. 삼림 벌채 속도를 늦추고 광범위한 재조림을 병행하면 기후 변화로 인한 아마존의 대규모 삼림 고사 위험을 줄이고 지구 온난화 가속화도 늦출 수 있다는 것이 연구의 시사점이다. 이 연구는 저널 네이처 커뮤니케이션즈에 발표됐다. 개발이냐 보존이냐를 두고 계속 첨예한 갈등이 이어지는 가운데, 아마존 열대우림 파괴는 멈추지 않고 진행되고 있다. 결국 시간이 흐르면서 보존할 열대우림과 그 안에 사는 생명체 자체가 별로 남지 않을지도 모른다. 있을 때 보존하는 것이 없어진 것을 복원하는 것보다 훨씬 쉬운 만큼 이제부터라도 국제 사회와 관련 국가의 모두의 노력이 필요하다.

주당 150분 중강도 운동 권장하지만절반만 해도 심장 질환 감소 등 효과5분 추가 운동으로 사망률 6% ‘뚝’고강도 활동은 주당 15분으로 충분 새해가 되면 많은 사람이 건강을 위해 운동을 하겠다고 결심하지만, 작심삼일로 끝나는 경우가 많다. 건강 관리를 위해 운동에 나서지만 자기 체력과 ‘어느 정도의 강도로 얼마나 운동해야 할까’를 정확히 모르기 때문에 초반에 무리하다가 이런저런 핑계로 미루다가 결국 포기하는 것이다. 과학 저널 ‘네이처’는 이런 궁금증을 해결하기 위해 ‘건강을 위해 진짜 필요한 운동량은 어느 정도일까’라는 주제의 특집을 1월 28일 자에 실었다. 규칙적 운동은 심혈관 질환을 예방하고, 여러 유형의 암 위험을 줄이며 모든 원인에 의한 사망 위험을 낮출 뿐만 아니라 정신 건강에도 도움이 된다. 그래서, 세계보건기구(WHO)는 건강한 성인을 기준으로 매주 ‘150~300분의 중강도 운동’이나 ‘75~150분의 고강도 운동’을 권장한다. 실제로 미국 하버드대 공중보건대 역학과 연구팀이 수행한 메타분석에서는 일주일에 150분의 중강도 신체 활동을 사람은 운동을 전혀 하지 않은 사람보다 관상동맥 질환 위험이 14% 낮은 것으로 나타났다. 중강도 활동은 운동하는 동안 대화는 가능하지만, 노래를 부르기에는 힘든 수준이다. 재미있는 것은 주당 권장량의 절반만 운동하는 사람들도 주당 150분이라는 권장 운동량을 충족하는 사람들과 심장 질환 위험 감소 효과를 거의 비슷했다는 점이다. 11만 6221명의 성인 남녀를 대상으로 30년 동안 건강 자료를 정밀 분석한 하버드대 의대의 또 다른 연구에서도 매주 150~300분 중강도 신체 활동을 한 사람들은 운동을 거의 하지 않은 사람에 비해 사망 위험이 20~21% 낮은 것으로 나타났지만, 주당 20~74분의 중강도 활동만으로도 사망 위험은 9% 이상 줄어든 것으로 조사됐다. 노르웨이, 호주, 스페인, 미국 4개국 국제 공동 연구팀은 성인 남녀 4만 327명의 건강 자료를 분석한 결과, 하루 평균 운동량 2.2분에 불과한 하위 20%의 사람들이 중강도 이상의 운동을 하루 5분 추가하는 것만으로도 다양한 원인의 사망률을 6% 줄일 수 있다는 사실을 의학 분야 국제 학술지 ‘랜싯’ 1월 25일 자에 발표했다. 연구팀은 오르막길 자전거 타기, 달리기처럼 말하기 힘들 정도의 고강도 신체 활동은 권장량보다 훨씬 적은 주당 15분만으로도 사망 위험을 크게 낮출 수 있다는 것을 확인하기도 했다. 다른 연구에서는 많은 사람이 목표로 하는 하루 1만보보다 훨씬 적은 하루 4400보 걷기만으로도 사망 위험이 줄어든다는 것을 확인했다. 건강상 이점은 하루 7500보를 기점으로 더 이상 늘어나지 않는 것으로 나타났다. 울프 에켈룬드 노르웨이 오슬로 스포츠과학대 교수는 “운동이 주는 건강 효과의 상당 부분은 ‘아무것도 하지 않는 상태’에서 ‘무언가를 하는 것’으로 바뀌는 데서 시작한다”며 “10분 미만의 짧은 운동인 ‘운동 스낵’(exercise snack)이나 일상적인 신체 활동이 심장병과 사망 위험을 크게 줄일 수 있다는 것을 많은 연구에서 보여준다”고 말했다.

건강한 사람의 대변으로 만든 알약이 암 치료에 도움이 된다는 연구 결과가 나왔다. 폐암과 피부암 환자가 이 알약을 먹으니 항암제 효과가 두 배 가까이 높아졌다. 네이처 메디슨(Nature Medicine)에 최근 실린 이번 연구는 캐나다의 두 연구팀이 공동으로 진행했다. 캐나다 온타리오주 런던에 위치한 런던보건과학센터 연구소는 신장암 환자를 대상으로 대변 미생물 이식(FMT) 알약과 면역항암제를 함께 사용했을 때의 안전성을 확인했다. 캐나다 퀘벡주의 몬트리올대 병원 연구센터는 폐암과 피부암의 일종인 흑색종 환자들의 치료 효과를 조사했다. 연구 결과 이 알약을 먹은 폐암 환자의 80%가 면역항암제로 치료 효과를 나타냈다. 이는 면역항암제만 사용한 환자의 반응률(39~45%)보다 훨씬 높은 수치다. 흑색종 환자도 비슷한 결과를 보였다. 알약을 함께 먹은 환자의 75%가 치료 효과를 봤다. 면역항암제만 쓴 환자들은 50~58%에 그쳐 큰 차이를 보였다. 연구를 이끈 아리엘 엘크리프 박사는 “대변 미생물 이식 알약이 폐암과 흑색종 환자의 면역치료 효과를 높일 수 있다는 것을 확인했다”고 밝혔다. 엘크리프 박사는 이 알약이 장 속 나쁜 세균을 없애주기 때문에, 앞으로 환자마다 맞춤형 치료법을 개발할 수 있다고 설명했다. 이번 연구에 쓰인 알약은 캐나다 로슨연구소가 만들었다. 건강한 기증자의 대변을 얼려서 말린 뒤 캡슐에 담았다. 연구진은 “항암제의 독성을 줄이고 환자의 삶의 질을 높이면서 치료 효과까지 좋아질 수 있다는 게 놀랍다”며 “신장암 치료에 이 방법을 쓴 건 이번이 처음”이라고 강조했다. 현재 췌장암과 함께 치료가 어려운 삼중음성 유방암 환자를 대상으로 한 연구도 진행되고 있다. 연구진은 “치료 부작용을 줄이면서 암 환자들이 더 오래 살 수 있도록 돕고 싶다”고 덧붙였다.

동물이나 생선의 뼈를 이용한 도구나 돌을 이용한 개인 장신구, 안료 사용 같은 석기 시대 기술 혁신은 초기 인류의 행동 복잡성 발전과 연관된다. 이런 혁신은 약 30만~5만 년 전 중기 홍적세 후기에 아프리카와 서유럽에서 발생했을 것으로 여겨져 왔다. 아시아 지역의 경우 석기 시대의 기술과 복잡한 도구와 관련한 기록은 약 4만 년 이후에나 찾아볼 수 있었다. 이런 상황에서 중국, 호주, 미국, 스페인, 노르웨이 5개국 연구자로 구성된 국제 공동 연구팀은 중국 중부에서 발견된 초기 인류가 약 16만~7만 2000년 년 전에 정교한 석기를 제작해 사용했을 것이라는 증거를 발견했다고 31일 밝혔다. 이번 발견은 해당 시기에 아시아 지역 석기 기술이 유럽이나 아프리카에 비해 뒤처졌다는 기존 연구 결과들을 뒤집는 것이어서 눈길을 끈다. 이 연구에는 중국 척추동물 고생물학 및 고인류학 연구소, 베이징 연합대학, 시안 지구 환경 연구소, 중국 사회과학원 고고학 연구소, 베이징 중국과학원대, 허난성 문화유산 및 고고학 연구소, 난양 문화유산 보존 연구소, 베이징 지리학 및 지구물리학 연구소, 호주 그리피스대 인간 진화 연구센터, 퀸즐랜드대, 미국 시애틀 워싱턴대, 스미스소니언 연구소 국립 자연사 박물관, 스페인 카탈루냐 인류 고생태학 및 사회 진화 연구소, 로비라이 비르길리 대학교, 발렌시아대, 노르웨이 오슬로대 고고학자와 고인류학자, 물리학자 등이 참여했다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 1월 28일 자에 실렸다. 오랫동안 고고학 분야에서는 아프리카와 서유럽의 호미니드는 상당한 기술적 진보를 보였지만, 동아시아의 호미니드는 더 단순하고 보수적이며 원시적인 석기를 사용했을 것이라는 주장이 지배적이었다. 연구팀은 중국 중부 허난성 시구에서 약 16만 년 전부터 7만 2000년 전 사이로 추정되는 석기 2601점을 발견했다. 특히 유물 중에는 손잡이가 달린 도구가 있었는데, 이는 동아시아에서 알려진 가장 오래된 복합 도구라고 연구팀은 밝혔다. 이것들은 돌 부품과 손잡이, 자루가 결합한 형태였다. 이번에 발견된 유물 대부분은 50㎜ 미만 크기로 분리된 조각 형태로 발견됐다. 절단, 긁기, 구멍 뚫기 등 다양한 도구를 제작하는 데 사용된 기술을 이미 갖추고 있었던 것으로 추정된다. 연구팀은 도구 표면의 미세 마모 패턴을 근거로 이 도구들이 나무나 갈대 같은 식물 재료를 다듬는 데 사용됐을 것이라고 본다. 이번 연구 결과는 중후기~후중기 플라이스토세에 인류 조상들이 아프리카와 서유럽, 아시아 전역에서 복잡한 기술을 창출했을 가능성이 높다는 기존 연구 결과를 뒷받침한다고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 마이클 페트라글리아 호주 그리피스대 교수는 “이번 연구 결과는 아시아 지역 인류 조상이 복잡한 계획성, 숙련된 제작 기술, 도구 성능 향상 방식을 갖고 있음을 보여준다”며 “석기에서 드러난 기술적 전략은 동아시아에서 9만년간간 지속된 환경 변화에 호미니드 집단이 적응하는 데 중요한 역할을 했을 것”이라고 말했다.

과체중과 높은 콜레스테롤 등으로 고민하는 대사증후군 환자들이 단 이틀간 오트밀 집중 식단을 실천했더니 예상 밖의 결과가 나타났다. 나쁜 콜레스테롤 수치가 10%나 떨어졌고, 그 효과는 무려 6주간 이어졌다. 비결은 오트밀이 장내 유익균을 증식시켜 콜레스테롤 대사를 근본적으로 개선했기 때문이다. 독일 본 대학교 연구팀이 지난 14일 네이처 커뮤니케이션즈에 발표한 논문에 따르면, 단기간의 오트밀 식단이 콜레스테롤 수치를 크게 낮추는 것으로 나타났다. 연구에 참여한 사람들은 과체중에 고혈압, 높은 혈당과 혈중 지질 수치를 보이는 대사증후군 환자였다. 이들은 이틀 동안 하루 세 번, 물에 삶은 오트밀만 먹었다. 과일이나 채소를 조금 곁들일 수는 있었다. 32명의 참가자는 이틀간 각각 300g씩 오트밀을 먹으며 평소 칼로리의 절반만 섭취했다. 대조군은 오트밀 없이 칼로리만 줄인 식단을 따랐다. 두 그룹 모두 식단 변화로 건강이 개선됐다. 참가자들은 평균 2㎏이 빠졌고 혈압도 약간 낮아졌다. 하지만 오트밀을 먹은 그룹의 효과가 훨씬 컸다. 본 대학교 영양식품과학연구소의 마리-크리스틴 시몬 교수는 “이들의 나쁜 콜레스테롤인 LDL 수치가 10%나 떨어졌다”며 “최신 약물만큼은 아니지만 상당한 감소”라고 설명했다. 오트밀을 먹으면 장내 특정 세균이 증가하고, 이 세균들이 오트밀을 분해하면서 페놀 화합물 같은 유익한 대사 산물을 만들어내기 때문이다. 이 대사 산물은 장 세포에 에너지를 공급하고 혈액을 통해 전신으로 퍼져 콜레스테롤 대사 개선 등 긍정적인 효과를 낸다. 오트밀 식단의 긍정적 효과는 6주 후에도 지속됐다. 시몬 교수는 “단기간 오트밀 식단을 정기적으로 실행하면 콜레스테롤 수치를 정상으로 유지하고 당뇨병을 예방하는 좋은 방법이 될 수 있다”고 말했다. 이번 연구에서 콜레스테롤 감소 효과가 컸던 이유는 오트밀을 많이 먹는 동시에 전체 칼로리 섭취량을 줄였기 때문이다. 6주간 하루 80g의 오트밀을 먹되 다른 음식은 평소대로 섭취한 경우에는 효과가 작았다. 시몬 교수는 “다음 연구에서는 6주마다 집중적으로 오트밀 식단을 반복적으로 시행하면 건강 효과가 영구적으로 이어지는지 확인하고 싶다”고 말했다.

인도네시아 술라웨시 마로스 무나섬의 한 동굴에 사냥하는 인간의 모습을 묘사한 벽화가 그려져 있다. 막심 오버트 호주 그리피스대 교수는 이 벽화가 최소 6만 7800년 전에 그려진 것으로, 현생 인류의 직계 조상인 호모 사피엔스가 그린 동굴 벽화보다 1만 6600년 앞선 것이라고 22일 국제 학술지 네이처에 발표했다. 마로스 AP 뉴시스

체중 증가와 당뇨병의 주범으로 낙인찍혀 온 흰 빵·파스타·쌀밥. 냉동실에 넣었다가 다시 꺼내 먹으면 건강 피해를 줄일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 냉동 과정에서 생기는 ‘저항성 전분’이 혈당 상승을 막고 포만감을 높여 체중 감량을 돕는다는 설명이다. 20일(현지시간) 데일리메일에 따르면 빵과 파스타, 쌀밥 등을 냉동실에 넣기만 해도 혈당 상승과 체중 증가를 억제하는 데 도움이 된다는 사실이 밝혀졌다. 흰 빵은 파스타, 쌀밥과 함께 정제 탄수화물로 가득하다. 정제 탄수화물은 식이섬유 같은 필수 영양소를 제거하는 초가공 과정을 거친 탄수화물이다. 정제 탄수화물은 혈당을 급격히 높여 췌장에 부담을 주고 인슐린을 과다 분비하게 만들어 결국 당뇨병으로 이어질 수 있다. 식이섬유가 없는 흰 빵과 다른 정제 곡물은 소화기관을 빠르게 통과한다. 이 때문에 포만감이 오래가지 않고 짧은 시간 안에 다시 배가 고파진다. 하지만 빵을 냉동하면 ‘역행성’이라는 과정이 시작된다. 이 과정에서 빵 속 탄수화물인 전분 분자가 단단해지고 소화가 어려워진다. 몸에서 흡수되기 어려운 ‘저항성 전분’이 생기기 때문이다. 이렇게 만들어진 저항성 전분은 정제 탄수화물과 달리 포도당으로 쉽게 분해되지 않아 혈당 수치를 크게 높이지 않는다. 식이섬유처럼 포만감을 높여 하루 종일 먹는 양을 줄여준다. 특히 저항성 전분은 체중 감량에 효과적이다. 국제학술지 ‘네이처 메타볼리즘’에 실린 2024년 연구에서는 약 8주간 저항성 전분을 섭취한 사람들이 그렇지 않은 사람들보다 2.7㎏을 더 감량했다. 유럽 임상의학 저널에 실린 소규모 연구도 같은 결과를 보였다. 빵을 냉동했다 해동한 뒤 구우면 그냥 구운 것보다 혈당이 덜 올랐다. 연구진은 냉동 과정에서 저항성 전분이 만들어졌기 때문으로 분석했다. 전문가들은 빵을 최소 12~24시간 냉동하라고 권장한다. 냉동 상태로 3~6개월까지 보관 가능하다. 이런 효과는 빵에만 국한되지 않는다. 2022년 한 연구에서는 식혔다 데운 쌀밥의 혈당 상승률이 갓 지은 밥보다 30% 낮았다. 다만 전문가들은 정제 탄수화물을 적당히 먹고, 가능하면 통곡물을 선택하라고 권한다. 저항성 전분이 도움이 되지만 과식을 정당화할 만큼은 아니라서 적당량을 섭취하는 것이 여전히 중요하기 때문이다.

국내 과학자가 주도한 국제 공동 연구팀이 별이 생성될 때 규산염이 결정화되는 과정을 밝혀냈다. 이정은 서울대 교수팀은 미국, 중국, 캐나다, 일본, 네덜란드 6개국 과학자들과 함께 별이 생성될 때 규산염이 결정화되는 과정을 관측하는 데 성공하고, 연구 결과를 과학 저널 ‘네이처’ 1월 22일 자에 발표했다. 지구 지각을 구성하는 물질 중 약 90%를 차지하는 규산염은 지구형(암석형) 행성과 혜성을 구성하는 핵심 성분이다. 규산염의 결정질 형태는 600도 이상 고온에서만 형성된다. 문제는 결정질 규산염이 극도로 차가운 태양계 외곽에서 형성된 혜성에서도 흔히 발견됐다는 점이다. 최근 연구들에서 별 형성은 연속적 과정이 아닌 폭발적 질량 유입이 반복되는 방식으로 진행되며, 이 과정에서 원반을 고온으로 가열해 규산염 결정화를 유도할 가능성이 제기됐다. 연구팀은 이를 확인하기 위해 미국항공우주국(NASA)의 제임스 웹 우주망원경(JWST)에 탑재된 중적외선 분광기(MIRI)로 뱀자리 성운에 있는 태아별 ‘EC 53’을 관찰했다. EC 53은 18개월 주기로 반복적으로 밝아지는 별로, 폭발기와 휴지기를 명확히 구분할 수 있는 천체다. 관측 결과 폭발 단계에서만 약 10㎛(마이크로미터) 대역에서 결정질 감람석과 결정질 휘석의 특징적 스펙트럼을 검출했다. 반면 상대적으로 낮은 온도를 추적하는 18㎛ 대역에서는 결정질 성분 스펙트럼을 볼 수 없었다. 이는 규산염 결정화가 태아별에 가까운 뜨거운 원반 안쪽에서 새롭게 형성된다는 점을 의미한다. 또 원반풍이 고온의 안쪽 원반 표면에서 형성된 결정질 규산염을 들어 올려 차가운 원반 외곽으로 운반할 수 있는 물리적 경로도 확인했다. 원반풍은 새로 탄생한 별 주위를 둘러싸고 있는 가스와 먼지로 이뤄진 회전 원반에서 불어 나오는 바람을 말한다. 연구를 이끈 이정은 서울대 물리천문학부 교수는 “이번 연구는 별 형성의 초기 단계에서 발생하는 폭발적 질량 유입이 규산염을 결정화하고, 형성된 결정질 규산염이 원반 외곽으로 이동할 수 있음을 관측으로 처음 입증했다는 점에서 중요한 의미를 갖는다”고 설명했다.

국내 과학자들이 주도한 국제 공동 연구팀이 별이 생성될 때 규산염이 결정화되는 과정을 밝혀냈다. 서울대, 한국천문연구원, 미국 우주망원경 과학연구소(STSI), 캘리포니아공과대(캘텍) 제트추진연구소(JPL), 항공우주국(NASA) 고다드 우주비행센터, 아메리카 가톨릭대, 중국 베이징대 천문학·천체물리학 연구소, 캐나다 빅토리아대, 일본 도쿄대, 이화학연구소(리켄) 개척연구소, 네덜란드 라이덴대, 라드바우드대 공동 연구팀은 별이 생성될 때 규산염이 결정화되는 과정을 관측하는 데 성공했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 1월 22일 자에 실렸다. 지구 지각을 구성하는 물질 중 약 90%를 차지하는 규산염은 지구형(암석형) 행성과 혜성을 구성하는 핵심 성분이다. 규산염의 결정질 형태는 600도 이상 고온에서만 형성되는 것으로 알려졌다. 문제는 결정질 규산염이 극도로 차가운 태양계 외곽에서 형성된 혜성에서도 흔히 발견됐다는 점이다. 이에 태양계 형성 초기 물질이 어떤 과정을 거쳐 외곽까지 이동했는지는 과학계의 수수께끼 중 하나로 남았다. 난류 혼합, 대규모 물질 수송, 국지적 가열 현상 등 가설이 제기됐지만, 실제 별이 형성되는 현장에서 규산염이 언제, 어디서 결정화되고 이동하는지를 직접적으로 보여주는 관측 증거는 부족했다. 별 형성 초기인 태아별 단계에서는 두꺼운 가스와 먼지층 때문에 관측이 어려워 규산염의 광물적 진화를 밝혀내기 쉽지 않았다. 최근 연구들에서 별 형성이 연속적 과정이 아닌 폭발적 질량 유입이 반복되는 방식으로 진행되며, 이 과정에서 원반을 고온으로 가열해 규산염 결정화를 유도할 가능성이 제기됐다. 이에 연구팀은 폭발적 질량 유입이 규산염 결정화를 일으키는지, 형성된 결정질 규산염이 혜성 영역까지 이동할 수 있는지 주목했다. 연구팀은 2021년 12월 25일 발사된 나사의 제임스 웹 우주망원경(JWST)에 탑재된 중적외선 분광기(MIRI)를 이용해 뱀자리 성운에 있는 태아별 ‘EC 53’을 관찰했다. EC 53은 18개월 주기로 반복적으로 밝아지는 태아별로, 폭발기와 휴지기를 명확히 구분할 수 있는 천체다. 이런 주기성 덕분에 같은 천체를 서로 다른 물리적 상태에서 직접 비교 관측할 수 있다는 장점이 있다. 연구팀은 JWST의 MIRI로 EC 53을 휴지기와 폭발기에 각각 관측했다. 그 결과 폭발 단계에서만 약 10㎛(마이크로미터) 대역에서 결정질 감람석과 결정질 휘석의 특징적 스펙트럼을 검출했다. 반면 상대적으로 낮은 온도를 추적하는 18㎛ 대역에서는 결정질 성분 스펙트럼을 볼 수 없었다. 이는 규산염 결정화가 태아별에 가까운 뜨거운 원반 안쪽에서 새롭게 형성된다는 점을 보여준다. 또 원반풍이 고온의 안쪽 원반 표면에서 형성된 결정질 규산염을 들어 올려 차가운 원반 외곽으로 운반할 수 있는 물리적 경로를 제공한다고 밝혔다. 원반풍은 새로 탄생한 별 주위를 둘러싸고 있는 가스와 먼지로 이뤄진 회전 원반에서 불어 나오는 바람을 말한다. 연구를 이끈 이정은 서울대 물리천문학부 교수는 “이번 연구는 별 형성의 초기 단계에서 발생하는 폭발적 질량 유입이 규산염을 결정화하고, 형성된 결정질 규산염이 원반 외곽으로 이동할 수 있음을 관측으로 처음 입증했다는 점에서 중요한 의미를 갖는다”며 “이번에 활용한 연구 방법은 태양계뿐 아니라 다른 항성 주위의 행성계 형성 과정에도 보편적으로 적용될 수 있으며, JWST를 활용한 시계열 관측 연구의 중요한 기준점이 될 것”이라고 설명했다.

플라세보는 치료 효과가 없는 약이나 치료법이라도 환자가 신뢰하면 실제 치료에 도움이 된다는 현상으로, 환자의 신뢰를 통해 효과가 나타난다. 플라세보 효과의 정확한 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았으나 도파민 같은 신경전달물질의 증가, 감정과 관련 있는 뇌 부위의 활성화, 감정적 반응 등이 연관돼 있다고 추정된다. 그런데 실제로 긍정적 생각을 강화하는 뇌 훈련이 면역력을 높일 수 있다는 연구 결과가 나와 눈길을 끈다. 이스라엘 텔아비브대 심리과학부·생명과학부·인공지능(AI)·데이터과학 연구센터, 텔아비브대 의대 부설 메디컬센터 병리학과, 뇌과학 연구소, 이스라엘 기술연구소(IIT), 미국 예일대 심리학과, 프린스턴대 신경과학 연구소 공동 연구팀은 보상과 긍정적 기대와 연관된 뇌 영역을 활성화하도록 훈련해 백신에 대한 신체 면역 반응을 높일 수 있다고 밝혔다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘네이처 의학’ 1월 20일 자에 실렸다. 복측선조체(VTA)는 동기 부여와 기대를 조절하는 뇌의 보상 체계 일부다. 동물 연구에서 해당 부위가 면역에 영향을 미칠 수 있다는 사실이 확인됐지만, 인간에게도 적용되는지는 밝혀지지 않았다. 이에 연구팀은 기능성 자기공명영상(fMRI) 기록을 바탕으로 VTA를 포함한 보상 중변연계 경로(reward mesolimbic pathway) 활동을 의도적으로 증가시킬 수 있는 새로운 신경 영상 기반 피드백 접근법을 개발해 성인 남녀 85명을 훈련했다. 연구팀은 참가자에게 여행을 떠올리는 등 과거 즐거웠던 기억을 상기하게 하면서 fMRI로 중변연계 경로 활동을 촬영했다. 이어 참가자를 두 집단으로 나눠 한쪽에만 신경 영상 기반 피드백 접근법을 훈련해 중변연계 활동을 높일 수 있도록 했다. 4번 훈련을 시킨 뒤 모든 참가자에게 B형 간염 백신을 접종했다. 연구팀은 두 집단을 대상으로 백신 접종 전후 최대 4주까지 채취한 혈액으로 면역학적 평가를 했다. 그 결과 높은 VTA 활동을 유지하는 법을 배운 사람들은 혈장 내 백신에 대한 보호 항체 수치가 그렇지 않은 집단보다 훨씬 많이 증가한 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 참가자들은 높은 VTA 활동을 유지하기 위해 긍정적 기대를 포함한 정신적 전략을 사용했다. 이는 플라세보와 같은 효과다. 니찬 루비아니커 예일대 박사는 “이번 연구 결과는 특정 뇌 경로의 활동과 면역 체계 간 잠재적 연관성을 보여준다”며 “긍정적 기대가 치료 효과를 높인다는 플라세보 효과의 기저 경로에 대한 중요한 통찰을 제공하는 동시에 백신 효과를 높이는 새로운 방법을 찾을 수 있을 것”이라고 말했다.

새해가 되면서 “또 이렇게 나이가 드는구나”하는 생각하는 이들이 있다. 그런데, 한 살 더 먹을 때마다 체력이 예전 같지 않다는 느낌을 받기도 한다. 실제로 나이가 면역 반응에도 상당한 영향을 미친다는 연구가 나왔다. 미국 소크 생물학 연구소 분자·시스템 생리학 연구실, 하워드 휴스 의학 연구소, 통합 유전학·바이오인포메틱스 실험실, 시애틀 워싱턴대 의대 비교의학과 공동 연구팀은 나이에 따라 동물이 감염에 반응하는 방식을 바꾼다는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 1월 15일 자에 실렸다. 면역 체계는 감염에 대한 신체의 첫 번째 방어선이다. 신체는 최소한의 손상으로 감염과 싸우기 위해 면역 반응을 조절하기도 한다. 그러나, 생애 초기에는 잠재적으로 유익한 염증 반응도 나이가 들수록 만성 염증, 자가 면역 질환, 조직 손상을 유발할 수 있다. 이를 ‘적대적 다중 반응’(antagonistic pleiotropy)이라고 부른다. 연구팀은 나이가 질병 내성에 미치는 영향을 이해하기 위해 젊은 생쥐와 나이 든 생쥐에게 인간 패혈증의 주요 원인균인 두 가지 세균으로 감염시키는 다중 미생물 패혈증 실험을 했다. 그 결과, 같은 감염량을 투여했음에도 생쥐들은 나이에 따라 서로 다른 질병 경로를 보였다. 젊은 쥐는 심장 비대, 다기관 울혈 증상이 많이 나타났지만, 나이 든 생쥐는 반대 현상을 나타내며 심장이 더 작아지는 증상이 나타났다. 분자 분석 결과, 젊은 생쥐에서 심장을 패혈증 유발 손상으로부터 보호하는 단백질인 ‘FoxO1’과 ‘MuRF1’이 나이 든 생쥐에게서는 오히려 결과를 악화시키는 것으로 나타났다. 연구팀이 해당 단백질들을 차단하자 노령 생쥐의 생존율은 향상됐지만 젊은 생쥐들에게는 건강을 악화시키는 요인으로 작용했다. 연구를 이끈 자넬 아이레스 소크 생물학 연구소 교수는 “이번 연구는 인체 면역 시스템이 나이별로 복잡하게 반응한다는 사실을 보여준다”며 “현재 패혈증 치료는 주로 면역 활성 억제를 목표로 하고 있는데, 이는 노년층 환자에게는 이점이 될 수 있지만 젊은 층에는 해로울 수도 있는 만큼 새로운 나이 맞춤형 치료법을 개발할 필요가 있다”고 말했다.

‘코스모스’를 쓴 미국의 천문학자 칼 세이건은 보이저 1호가 보내온 사진 속 지구를 보고 ‘창백한 푸른 점’이라고 말했다. 그런데, 먼 은하를 찍은 사진 속에서 보이는 ‘붉은 점’들은 생긴 지 얼마 안 되는 블랙홀일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 영국 맨체스터대 천체물리학 센터, 벨파스트 퀸스대 천체물리학 연구센터, 서섹스대 천문학 연구센터, 덴마크 닐스 보어 연구소 초기 우주 연구센터, 코펜하겐대, 스위스 제네바대 공동 연구팀은 먼 은하에서 ‘작은 붉은 점’으로 알려진 신비한 천체가 젊은 초거대중량 블랙홀일 가능성이 크다고 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 1월 15일 자에 실렸다. 초기 우주와 은하의 진화, 별의 생애, 외계행성 탐사를 목표로 발사된 제임스 웹 우주 망원경은 지금까지 다양한 영상 자료를 전송했다. 영상 자료 속 작은 붉은 점들에 대해 초거대 블랙홀이나 별 형성 징후로 여겨졌지만, 지금까지 알려진 범주에 포함되지 않아 천문학자들 사이에서 논란이 있었다. 연구팀은 시간 변화에 따른 작은 붉은 점들의 거동을 잘 파악하기 위해 개별적으로 연구된 12개 은하의 데이터와 추가로 18개 은하에서 얻은 데이터를 비교 분석했다. 연구팀은 이들 은하 중심부에서 나오는 방출 스펙트럼을 연구한 결과, 이 스펙트럼은 은하 중심의 블랙홀을 둘러싸고 있는 고밀도 가스 구름 속 전자들에 광자(光子)가 부딪혀 산란하면서 발생한 것으로 밝혀졌다. 이번에 발견된 초거대중량 블랙홀의 크기는 기존 추정치보다 100분의1 수준으로 계산됐다. 이 작은 블랙홀들은 고밀도 가스에 둘러싸여 있는 것으로 확인됐다. 블랙홀들은 발달 초기 단계에 있으며, 이 시기에는 블랙홀이 밀도 높은 물질 속에 파묻혀 있어 X선과 전파를 차단하고 그 빛을 특정한 패턴으로 재형성한다고 연구팀은 설명했다. 요리스 위트스톡 덴마크 코펜하겐대 박사는 “이번 연구 결과는 초기 우주에서 지금까지 알려지지 않은 블랙홀 성장 과정을 보여준다”고 말했다.

국내 연구진이 인공지능(AI)으로 일상 행동을 분석해 우울증을 진단하고 치료 효과를 평가하는 기술을 개발했다. 13일 카이스트에 따르면 생명과학과 허원도 석좌교수 연구팀이 동물의 자세와 움직임을 3차원으로 분석해 우울 상태에 따른 미세한 행동 변화를 자동 포착하는 AI 플랫폼 ‘클로저’를 개발했다. 연구팀은 우울증 환자의 팔다리 움직임과 자세, 표정 등 신체 양상이 일반인과 다르다는 점에 주목했다. 또 클로저를 활용해 우울증과 가장 유사한 ‘만성 예측 불가능 스트레스’(CUS)를 검증한 결과 성별과 증상 정도에 따라 신체 양상이 달라지는 점을 확인했다. 스트레스가 운동 능력 자체보다 행동의 빈도와 흐름을 바꾸는 데 더 큰 영향을 미친다는 사실도 밝혀냈다. 이번 연구는 일상적인 행동 관찰만으로도 우울증의 원인이나 성별에 따라 서로 다른 상태를 구분할 수 있음을 보여준다고 연구팀은 설명했다. 이 같은 내용은 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인판에 지난해 12월 30일 게재됐다. 허 교수는 “AI 기반 일상 행동 분석 플랫폼을 접목해 우울장애의 맞춤형 진단과 치료 평가를 가능하게 하는 전임상 구조를 세계 최초로 구현한 성과”라며 “정신질환자 맞춤형 치료제 개발과 정밀 의료로 이어질 중요한 토대를 마련했다”고 말했다.

정신건강 질환 중 유병률이 가장 높다는 우울증. 주요 우울 장애를 비롯해 우울 관련 질환은 설문과 면담을 통해 진단한다. 문제는 우울감은 복합적이고 모호해서 진단이 쉽지 않다는 점이다. 이런 상황에서 국내 연구팀이 인공지능(AI)으로 일상 행동을 분석해 우울증을 객관적으로 진단하고 치료 효과를 평가하는 기술을 개발해 눈길을 끈다. 카이스트 생명과학과 허원도 석좌교수팀은 동물 모델을 이용해 일상적 행동 패턴을 분석할 수 있는 AI를 개발하고, 이를 통해 일상 행동 속에서 성별과 중증도에 따른 우울증 증상을 탐지할 수 있다고 13일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 연구팀은 우울증 환자의 팔다리 움직임, 자세, 표정 등 신체 운동 양상이 일반인과 다르다는 점에 주목했다. 이들은 감정과 정서가 행동으로 나타나는 ‘정신운동’ 현상을 파악하기 위해 생쥐를 이용해 자세와 움직임을 3차원으로 분석하고 우울 상태에 따른 미세한 행동 변화를 자동으로 포착할 수 있는 AI ‘클로저’(CLOSER, 행동 도표 표현을 위한 관찰자 없는 자발적 행동의 대조 학습 기반 분석 틀)를 개발했다. 클로저는 자기 지도 학습이라는 인공지능 알고리즘을 활용해 행동을 아주 작은 단위로 나눠 분석함으로써 사람이 인식하기 어려운 미세한 행동 변화까지 정확히 구분할 수 있다. 연구팀은 이번 기술을 활용해 사람의 우울증과 유사한 만성 예측 불가능 스트레스 생쥐 모델을 만들고, 행동만으로 일상의 우울 상태를 구별할 수 있는지 검증했다. 그 결과, 클로저는 성별과 증상의 심한 정도에 따라 달라지는 우울 상태를 정확히 구분했다. 또 스트레스는 운동 능력 자체가 아닌 행동의 빈도와 행동 패턴을 바꾸는 데 더 큰 영향을 미친다는 사실이 밝혀졌다. 특히 우울증 모델 생쥐에서 스트레스로 인한 행동 변화는 성별에 따라 뚜렷한 차이를 보였다. 수컷 생쥐는 주변을 탐색하거나 회전하는 행동이 감소했지만, 암컷 생쥐에게서는 이런 행동들이 오히려 증가했다. 이러한 일상 행동 변화는 스트레스 노출 기간이 길어질수록 더욱 두드러졌다. 연구팀은 항우울제가 우울증 행동에 미치는 영향을 분석한 결과, 스트레스로 인해 변했던 기본적 행동 단위나 행동의 흐름, 패턴이 부분적으로 회복되는 것이 관찰됐다고 밝혔다. 또 항우울제 종류별로 행동 회복 방식이 다르다는 점도 발견했다. 연구를 이끈 허원도 석좌교수는 “이번 연구 결과는 인공지능 기반 일상 행동 분석 플랫폼을 우울증 진단에 접목해 우울장애의 맞춤형 진단과 치료 평가를 가능하게 했다는 점에서 의미가 크다”며 “행동만 살펴봐도 어떤 항우울제가 필요한지 구분할 수 있는 행동 지문도 찾아낸 만큼, 앞으로 환자 맞춤형 치료 및 약물 개발에 도움을 줄 것으로 기대한다”고 설명했다.

동물의 세계에서 동성애와 양성애는 짝짓기, 구애, 성적 활동, 양육 등 매우 흔하게 관찰되는 현상이다. 동물계에서 발견된 현상을 인간 사회에 적용할 수 있을지는 여전히 논란이며, 동물 사이에서도 그 동기와 작용에 대해서는 완벽하게 알려지지 않았다. 영국 임페리얼 칼리지 런던(ICL) 생명과학과 연구팀은 비인간 영장류 491종의 동성 간 성적 행동에 대한 비교 분석 결과, 생태적 요인과 생애사, 사회 구조와 밀접한 연관이 있다는 사실을 확인했다. 이 연구 결과는 생태학 분야 국제 학술지 ‘네이처 생태와 진화’ 1월 13일자에 실렸다. 동성 간 성적 행동은 많은 동물 종에서 보고된 바 있다. 이런 행동은 유전될 수도 있고, 생활 환경 내에서 잘 적응하고 생존할 수 있는 적합도 측면에서 이점 때문일 수도 있다. 이는 생태적 요인과 연관성 여부를 비롯해 다른 진화적 측면에서는 불분명하다. 영장류에서 동성 간 성적 행동이 동맹 형성이나 긴장 완화 같은 사회적 맥락에서도 나타날 수 있어 관계 및 집단 역학 관리에 도움이 될 수 있다는 연구도 있었으나 공통된 원인을 밝혀낼 수 있는 종(種)간 분석은 많지 않았다. 연구팀은 비인간 영장류 491종의 데이터를 분석한 결과, 59종에서 동성 간 성적 행동의 증거를 발견했으며, 23종에서는 동성애 행동이 반복적으로 발생한다는 것을 확인했다. 특히 연구팀은 반복적인 동성애 행동이 어떤 다양한 맥락에서 나타나는지 분석했다. 그 결과, 동성 간 성적 행동은 바바리원숭이처럼 먹이가 제한된 가혹하거나 건조한 환경에 놓여있거나, 버벳 원숭이처럼 포식 위험이 큰 상황에 부닥친 종에서 흔하게 나타난다는 것을 밝혔다. 연구팀은 산악 고릴라에서 나타나는 것처럼 체구가 큰 종, 성별 간 크기나 외모 차이가 있는 종, 침팬지처럼 장수하는 종, 개코원숭이처럼 복잡한 사회 체계와 위계 구조를 가진 종에서도 흔하다는 점을 추가로 확인했다. 연구팀에 따르면 동성애 행동은 단순하거나 직관적으로 적응적인 것이 아니라, 내·외부적 요인 간의 복잡한 맥락과 규모 의존적 상호작용에서 비롯된다. 생애사적 특성은 환경적 요인에 의해 형성되며, 이는 사회적 복잡성을 형성하고 동성 간 성적 행동 같은 특성의 유행을 초래한다. 연구팀은 이번 연구 결과가 영장류 사회의 성적 진화에 대한 통찰을 제공한다고 설명했다. 연구를 이끈 빈센트 사볼라이넨 ICL 교수는 “연구 대상 영장류 종 전반에 걸쳐 이런 동인이 공통으로 관찰됨에 따라, 유사한 요인들이 조상 호미니드와 현대인 모두의 동성 성적 행동을 설명하는 데 관여했을 수 있다고 추정된다”며 “이번 연구 결과가 인간의 성적 지향성, 정체성 또는 실제 경험에 대한 논의가 아닌 만큼 연구 결과 해석에는 신중을 기해야 할 것”이라고 강조했다.