6600만 년 전 지구에 충돌한 지름 10㎞ 소행성은 당시 살고 있던 대부분의 생명체에게 엄청난 재난이었다. 하지만 과학자들은 바로 이런 때에 제 세상을 만난 듯 크게 번성한 생물도 있다는 점을 발견했다. 바로 곰팡이 같은 균류다. 소행성 충돌로 인한 먼지와 재로 인해 햇빛은 차단되고 동식물의 사체는 널린 환경에서 버섯과 곰팡이는 빠르게 증식해 죽은 생물들을 분해했다. 당시 이들이 남긴 막대한 양의 포자는 대멸종 이후에 곰팡이 세상이 펼쳐졌다는 사실을 보여준다. 하지만 얼마 뒤 다시 햇빛이 지상에 도달하자 곰팡이는 줄어든 반면 힘든 시기를 지난 식물의 씨앗은 새로운 싹을 틔웠다. 그리고 새를 제외한 공룡이 사라진 빈 땅은 포유류 같은 새로운 동물의 차지가 됐다. 그런데 일부 과학자들은 이 두 사건이 별개의 독립된 사건이 아니라 사실 밀접하게 연관된 사건이라고 보고 있다. 존스홉킨스대의 로잔나 P. 베이커와 아르투로 카사데발 연구팀은 2005년 신생대 포유류의 성공이 곰팡이와 밀접한 연관이 있다는 가설인 FIMS 가설(Fungal Infection Mammalian Selection Hypothesis)을 주장했다. 대멸종 직후 곰팡이 포자가 급증하면서 변온 동물인 양서류와 파충류는 엄청난 피해를 봤다. 곰팡이는 낮은 온도를 선호하기 때문에 이들은 곰팡이 질병에 취약한 편이다. 반면 포유류나 조류의 경우 체온이 높아 상대적으로 곰팡이가 증식하기 힘들다. 현재도 포유류나 조류는 세균이나 바이러스 질환에는 상대적으로 취약해도 곰팡이 질병에는 강한 편이다. 따라서 대멸종 직후 환경에서 가장 성공적으로 생존할 수 있었으며 이후 빠르게 번식해 비어 있던 신생대 초기 생태계의 주인공이 되었다는 가설이다. 연구팀은 곰팡이 가설의 타당성을 검증하기 위해 백악기 후기, 백악기-팔레오세(K/Pg) 경계, 그리고 팔레오세 초기의 지층을 조사했다. 연구팀은 고대 균류 포자를 찾을 가능성을 높이기 위해 섬세하거나 작은 포자를 제거할 수 있는 표준 처리 방법 대신 산성을 사용하지 않는 부드운 전처리 기법을 사용했다. 그 결과 조사한 세 곳에서 모두 균류의 폭발적인 성장이 발견됐다. 곰팡이의 폭발적 증식과 대규모 포자의 공기 중 유출 현상이 특정 지역이 아닌 전 지구적 현상이었고 곰팡이 감염에 취약한 파충류나 양서류에 불리한 환경이 조성되었다는 점을 시사하는 결과다. 다만 이번 연구에서 새롭게 밝혀진 점은 소행성 충돌 직후만이 아니라 약 3만 년에서 1만 년 전에 이미 균류 대번식이 진행되고 있었다는 점이다. 연구팀은 이것이 인도의 데칸 트랩 대규모 화산 폭발로 인한 기후 냉각기가 원인일 것으로 보고 있다. 이는 공룡과 다른 중생대 생물들이 소행성 충돌 이전에 이미 기후 변화로 상당한 피해를 입어 멸종에 더 취약해졌다는 기존의 일부 멸종 가설을 지지하는 결과다. 아무튼 연구팀의 가설이 옳다면 우리의 성공은 부분적으로 음식을 상하게 하고 가끔 사람에게 질병도 일으키는 곰팡이 덕분이다. 다만 곰팡이는 포유류를 돕기 위해서가 아니라 자연 생태계의 분해자로 죽은 생물의 사체를 분해해 다시 순환시켰을 뿐이다. 사실 포유류의 성공보다 자연의 분해자가 지구 생태계에서 곰팡이의 더 중요한 역할일 것이다.

날씨가 더워지면 파리와 모기가 기승을 부린다. 파리 중에는 모기처럼 척추동물의 피를 빨아먹는 흡혈성 종(種)이 있다. 외국 사례들만 주로 알고 있지만 국내에서도 사람이나 가축을 공격해 피해를 주는 종들이 있다. 한국에서 오래전부터 서식해 온 자생종인 먹파리와 흡혈 곤충 중 가장 작은 등애모기가 있으며 가축의 피를 빨아 직접적인 스트레스를 유발하고 가축 질병을 매개하는 침집파리 등이 대표적이다. 영국 웨일스 에버리스트위스대, 이탈리아 피렌체대 공동 연구팀은 흡혈성 기생 파리 중 일부는 숙주를 찾아 정착한 뒤 비행 능력은 물론 시각 민감도까지 잃는다고 밝혔다. 이는 생활 방식의 변환이 곤충의 감각 우선순위에도 변화를 일으킨다는 것을 의미한다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘실험생물학 저널’ 6월 1일 자에 실렸다. 사슴파리는 유라시아, 아프리카, 미주 등 전 세계 대부분 지역에 분포하는 흡혈파리다. 주된 숙주는 사슴이지만 드물게 사람이나 다른 포유류에 달라붙기도 한다. 사슴파리는 독특하게 숙주에 내려앉고 나면 날개를 떼어내고 남은 생애 동안 털 속을 기어 다니며 피를 빨아 먹는 것으로 알려졌다. 연구팀은 사슴파리를 생활사의 여러 단계별로 분석했다. 연구팀은 숙주를 찾아 날아다니다 비행 중에 포획된 날개 달린 성충과 기생 생활로 전환한 뒤 사슴에게서 채집한 날개 없는 성충을 비교했다. 특히 연구팀은 시각 민감도를 좌우하는 유전자 ‘옵신’에 주목했다. 곤충이 날개를 떼어내기 전과 후의 옵신 활성을 비교해 파리의 감각 체계가 갑작스러운 생활 방식 전환에 어떻게 반응하는지 알아봤다. 연구 결과, ‘숙주에 정착’이라는 극적 생활 방식의 전환이 곤충의 감각 우선순위에 일어나는 변화를 동반하는 것으로 나타났다. 사슴파리는 영구적 기생 생활에 더 적합한 기능에 에너지를 아껴 쓰기 위해 시각에 쓰이던 자원을 다른 곳으로 돌린다는 말이다. 시각은 동물의 행동에서 매우 중요한 역할을 하지만 동시에 에너지 소모가 큰 기능이다. 진화는 동물의 생활 방식에 효율적으로 들어맞는 감각 체계를 선호하기 때문에 어떤 흡혈파리는 시각에 크게 의존하는 반면 어떤 종은 숙주에 영구히 붙어 살며 시각이 거의 필요하지 않다. 연구팀에 따르면 사슴파리의 시각 체계는 체체파리와 매우 비슷하다. 체체파리는 아프리카에서 포유류 숙주에 붙어 수면증을 유발하는 것으로 잘 알려져 있다. 사슴파리는 날개를 잃고 외부기생충이 되고 나면 옵신 유전자의 활성이 이전의 절반 수준으로 줄어든다. 이는 사슴파리가 시각을 완전히 잃는다는 의미가 아니라 소화나 번식 같은 기능에 쓸 에너지를 아끼기 위해 시각을 희생해 시각 민감도가 낮아진다는 말이다. 연구를 이끈 로저 상테르 영국 에버리스트위스대 교수(동물학)는 “이번 연구 결과는 기생생물이 중대한 생활 방식 변화를 겪는 동안 자신의 감각 체계를 어떻게 정교하게 조정하는지에 대한 새로운 통찰을 제공한다”며 “흡혈파리들이 감각을 어떻게 조절하는지에 대한 이해가 깊어지면 더 효과적인 감시와 방제 전략을 마련하는 데 도움이 될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

노화는 세포 손상이 축적되고 기능 저하가 점진적으로 진행되다가 사망에 이르는 일련의 과정입니다. 나이가 같더라도 분자 수준에서 노화 속도는 사람마다 다릅니다. 이런 차이와 관련된 생체지표를 찾는 것은 과학자들의 오랜 관심사였습니다. 기존에는 시간이 지남에 따라 개인의 DNA에 나타나는 비유전적 변화인 후성유전학적 변형을 분석하는 방법을 통해 노화와 수명을 예측하려고 했지만 정확도가 많이 떨어진다는 한계가 있습니다. 이런 상황에서 미국 하버드대 의대, 브리검 여성 병원을 중심으로 러시아, 스위스, 캐나다, 일본, 독일 6개국 19개 대학과 연구기관으로 구성된 공동 연구팀은 인간, 설치류, 영장류 등 여러 포유류 종과 조직 유형에 따라 분자적 나이를 정확하게 추정할 수 있는 ‘분자 시계’를 개발했습니다. 이번 연구 결과는 노화를 늦추는 새로운 안티 에이징 기술 개발에도 도움을 줄 것으로 보입니다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 5월 28일 자에 실렸습니다. 연구팀은 생쥐, 들쥐, 마카크 원숭이, 인간을 대상으로 25개 이상의 세포 조직 유형에서 채취한 약 1만 1000개의 유전자 전사체를 분석했습니다. 연구 결과, 노화에 따른 전사체 변화는 종과 세포 유형을 초월해 똑같이 나타났으며 이를 통해 포유류 노화를 나타내는 여러 생체지표를 확인할 수 있었습니다. 노화 세포에서는 세포 분열 능력의 저하(세포 노쇠), 염증, 세포 사멸과 관련된 유전자들의 발현이 증가한 것으로 나타났습니다. 반면 상처 치유, 세포 분화, 세포외(外) 기질 합성과 관련된 유전자들은 노화가 진행될수록 종과 세포 유형을 가리지 않고 발현이 줄어드는 경향을 보였습니다. 연구팀은 이런 데이터를 바탕으로 여러 조직과 종에 걸쳐 적용 가능한 ‘다조직-다종 분자 시계’를 개발했습니다. 이 모델은 실제 연대기적 나이를 평가할 수 있고 예상 사망 시기를 예측하는 두 가지 기능을 동시에 수행할 수 있으며 정확도도 기존 2세대 후성유전학적 시계에 필적하는 성능으로 확인됐습니다. 연구를 이끈 바딤 글라디셰프 하버드대 의대 교수는 “이번 연구 결과는 세포 노화 과정이 어떤 과정으로 진행되고 어떤 요소에 영향을 받는지 정확히 파악하는 데 도움을 줄 것”이라고 설명했습니다.

공룡 시대의 가장 마지막 시기였던 6800만 년 전까지 지금의 북미 대륙에는 지상에서 가장 강력한 육식 동물이었던 ‘티라노사우루스 렉스’(Tyrannosaurus rex), 줄여서 ‘티렉스’가 살고 있었다. 하지만 육지에만 제왕이 있었던 건 아니었다. 그보다 앞서 지금의 텍사스 땅인 백악기 후기 바다에 바다의 폭군이 살고 있었다. 미국 자연사박물관의 아멜리아 지틀로우 연구팀, 댈러스의 페롯 자연과학 박물관, 서던 메소디스트 대학교 연구팀은 과거 ‘틸로사우루스 프로리게르’(Tylosaurus proriger)로 분류됐던 ‘모사사우루스’ 화석을 분석해 사실 이들이 다른 종의 더 거대한 모사사우루스 화석이라는 사실을 발견했다. 모사사우루스는 백악기 후기 바다로 진출한 해양 파충류로 백악기 해양 생태계의 정점에 섰던 포식자다. 가장 거대한 모사사우루스류가 바로 틸로사우루스 속의 모사사우루스로, 틸로사우루스 프로리게르는 몸길이가 8~13m에 이르고 무게도 10t에 육박해 티렉스와 견줄 만했다. 하지만 연구팀은 틸로사우루스 프로리게르 가운데 텍사스에서 발굴된 종들은 다른 표본과 좀 다르다는 점을 발견했다. 연구팀은 150여 년 전에 발견돼 하버드 비교동물학 박물관에 소장된 틸로사우루스 프로리게르 모식표본(이름을 부여한 표본)과 비교한 결과, 미 자연사박물관에 소장된 표본과 다른 기관에 보관된 12개 이상의 유사한 화석 중 일부가 다른 모사사우루스일 가능성을 발견했다. 이 화석들은 틸로사우루스 프로리게르보다 몸집이 더 크고, 모사사우루스류에서는 흔하지 않은 특징인 미세한 톱니 모양의 이빨을 가지고 있었다. 또한 틸로사우루스 프로리게르 표본의 대부분은 현재 캔자스 지역에서 발견됐고 약 8400만 년 전의 것으로 추정되는 반면, 이 다른 화석들은 주로 텍사스에서 발견됐고 400만 년 정도 이후인 8000만 년 전의 것이었다. 연구팀은 면밀한 분석 결과 이 표본이 다른 모사사우루스라고 결론을 내리고 ‘틸로사우루스의 왕’이라는 뜻의 ‘틸로사우루스 렉스’(Tylosaurus rex), 줄여서 티렉스로 명명했다. 바다의 티렉스는 육지의 티렉스만큼 거대해서 몸길이가 최대 13m에 달했고, 거대한 턱과 톱니가 있는 이빨로 해양 생태계의 정점에 선 폭군이었다. 8000만 년 전 백악기 말 바다에서 유일한 적수는 같은 틸로사우루스 렉스뿐이었을 것으로 추정된다. 실제로 페로 박물관에 보관 중인 틸로사우루스 렉스 표본은 주둥이 끝부분이 없고 아래턱이 부러져 있는데, 이런 큰 상처는 같은 크기나 더 거대한 틸로사우루스 렉스에 물린 것이 아니라면 설명하기 어렵다. 이렇게 중생대 마지막 시기 바다를 주름잡던 모사사우루스들도 결국 백악기 말 소행성 충돌로 비조류 공룡과 함께 멸종하고 만다. 하지만 이렇게 빈자리가 생겼기 때문에 이후 포유류가 바다로 들어갈 자리가 생겼다. 신생대에 등장한 거대한 이빨 고래나 현재 바다를 주름잡는 포식자인 범고래는 사실상 신생대의 모사사우루스나 마찬가지다. 이들 역시 육지에서는 작은 동물이었으나 바다로 들어가 거대 해양 포유류가 됐고 생태계의 정점에 서게 된다. 역사는 인간 세상뿐 아니라 자연에서도 되풀이되는 것인지도 모른다.

자취를 하거나 혼자 사는 사람들은 끼니를 간단히 때우기 위해 라면이나 빵, 밥 같은 탄수화물 중심의 식사를 하는 경우가 많다. 그렇게 며칠 동안 탄수화물만 먹으면 어느 순간 갑자기 고기 생각이 간절해질 때가 있다. 기분 탓일 수도 있겠지만 생리학적으로 인체가 단백질 부족 신호를 만들어 뇌로 보내기 때문이다. 문제는 고기를 먹으라는 신호가 어디서 만들어져 어떤 경로를 따라 뇌로 전달되는지 명확히 밝혀지지 않았다는 점이다. 이런 상황에서 한국 과학자가 중심이 된 연구팀이 신호 경로를 찾아냈다. 카이스트, 기초과학연구원(IBS), 광주과학기술원(GIST), 이화여대, 서울대, 일본 오사카 공립대(OMU) 공동 연구팀은 단백질이 부족할 때 동물이 본능적으로 단백질이 풍부한 음식을 찾는 현상의 분자-신경 회로를 밝혀냈다. 연구팀이 밝혀낸 회로는 단백질이라는 큰 범주가 아닌 단백질 기본 단위인 필수아미노산(EAA)만 골라 먹게 하는 정교한 네트워크라는 점에서 주목받고 있다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘사이언스’ 5월 22일 자에 실렸다. 필수아미노산은 체내에서 합성되지 않아 반드시 음식으로 섭취해야 한다. 결핍 시 근육 감소, 면역 약화, 성장 지연 등이 나타나기 때문에 동물은 단백질을 보충하려는 행동을 보인다. 사람은 류신, 라이신, 트립토판 등 9종, 초파리 같은 동물은 10종이 여기에 해당한다. 단백질 특이 식욕은 오래전부터 관찰됐지만 부족 신호의 시작과 경로는 밝혀지지 않았다. 연구팀은 초파리의 장 앞부분 R2라는 장상피세포가 단백질 결핍 시 ‘CNMa’라는 신경펩타이드를 분비한다는 사실을 확인하고 2021년 과학 저널 ‘네이처’에 발표한 바 있다. 이번 연구는 CNMa가 결합하는 수용체 CNMaR의 기능을 추적해 장-뇌 신호 전달 회로의 전체 그림을 완성했다. 장이 뇌에 보내는 ‘단백질 부족’ 신호연구팀은 신경세포 작동 방식을 파악하기 위해 초파리로 실험했다. 특정 신경세포에서만 빛에 반응하는 단백질을 발현시켜 빛을 비추면 해당 신경세포가 켜지고 꺼질 수 있도록 초파리의 유전자를 조작했다. 그 다음 초파리에게 영양가가 있는 L형 필수아미노산과 영양가 없는 D형 필수아미노산을 같이 주고 어느 쪽을 더 먹는지 확인했다. 또 초파리에서 발견한 원리를 포유류, 나아가 사람에게도 적용할 수 있는지 확인하기 위해 생쥐에게도 똑같은 방식으로 실험했다. 연구 결과, CNMa 신호가 두 개의 평행한 경로로 뇌에 전달된다는 점을 밝혀냈다. 우선 빠른 신경 경로다. 장의 CNMaR 발현 신경세포가 CNMa를 감지하면 아세틸콜린을 신경전달물질로 사용해 EB R3m 뉴런에 즉시 신호를 보낸다. 장과 뇌가 연결된 채 적출한 표본에서 장 신경세포를 인위적으로 활성화하면 뇌 R3m 뉴런이 즉각 반응하고 장-뇌 연결을 끊으면 반응이 사라지는 것을 확인했다. 또 하나는 느린 호르몬 경로로 장 상피세포가 만든 CNMa 일부는 곤충 체액인 혈림프로 분비돼 뇌까지 순환된 다음 R3m 뉴런의 수용체와 결합한다. 빠른 신경 신호로 시작된 식욕을 호르몬 신호가 장시간 유지, 증폭시키는 구조다. 여기에 더해 장 신경세포가 다시 장 상피세포에 신호를 보내 CNMa 생산을 늘리는 양성 피드백 회로까지 작동한다. 단백질이 충분히 보충될 때까지 신호가 꺼지지 않도록 설계된 셈이다. 단백질 먹을 땐 ‘단것’ 먹기 싫어진다또 연구팀은 같은 CNMa-CNMaR 결합이 뇌의 부위에 따라 정반대 효과를 낸다는 사실도 밝혀냈다. EB R3m 뉴런에서는 CNMaR이 Gs 단백질과 결합해 신경세포를 활성화함으로써 필수아미노산 섭취를 늘렸다. 반면 당의 영양가를 감지하는 DH44 뉴런에서는 같은 수용체가 Gi 단백질과 결합해 신경세포를 억제함으로써 당 섭취를 줄였다. 똑같은 메신저가 같은 우편함에 도착해도 뒤편에 어떤 신호 단백질이 연결돼 있느냐에 따라 신경세포가 커지기도 꺼지기도 하는 것이다. 이런 정교한 분자 논리구조 때문에 단백질이 부족한 상태에서는 단백질이 든 음식만 선택적으로 더 먹고 당은 덜 먹어, 한정된 위장 용량 안에서 부족한 영양소를 효율적으로 보충할 수 있게 된다. 연구팀은 이 원리가 포유류에게도 똑같이 작동한다는 점을 확인했다. 단백질이 부족한 식사를 7일 동안 공급한 생쥐에게 L형 필수아미노산과 영양가 없는 D형 필수아미노산, 비필수아미노산 용액 중 어떤 것을 섭취하는지 살펴보는 실험을 했다. 그 결과 생쥐들도 영양가 있는 L형 필수아미노산 용액을 선택적으로 더 자주 핥는 것이 관찰됐다. 단백질 선택적 섭취 반응은 기존에 알려진 단백질 식욕 호르몬 ‘FGF21’과 독립적으로 작동하는 것도 확인했다. 연구팀은 FGF21 유전자를 제거한 생쥐와 간에서만 FGF21을 제거한 생쥐 모두에서 필수아미노산에 대한 선택적 식욕은 그대로 유지됐다. 비만·식이장애·노인 근감소증 치료 단서서성배 IBS 마이크로바이옴-체-뇌 생리학 연구단 단장은 “이번 연구는 동물이 배고프다를 넘어 어떤 영양소가 부족한지를 구분해 감지하고 각 영양소마다 별도의 신경회로로 대응한다는 사실을 세포 단위에서 처음 입증했다는 데 의미가 있다”며 “이번에 발견한 원리는 진화적으로 곤충에서 포유류까지 보존되어 있는 것으로 확인된 만큼 사람에게도 유사한 회로가 작동할 가능성이 크다”고 말했다. 서 단장은 “이번 연구 결과를 바탕으로 단백질 섭취가 부족하기 쉬운 노년층의 근감소증, 영양 균형이 깨진 비만, 식이장애 등의 새로운 치료법 개발에 도움을 줄 것”이라고 덧붙였다.

세계적인 멸종위기종인 물범이 ‘귀찮은’ 사람들을 피해 자신들만의 은신처를 바닷속에 마련했다. 최근 스위스의 비영리 옥토퍼스 재단은 희귀한 지중해몽크물범(Mediterranean monk seal)이 여름 성수기 동안 사람들을 피해 해저 공기 동굴에서 휴식을 취하고 있다는 연구 결과를 보전생물학 분야의 국제 저명 학술지(SCI)인 ‘오릭스’(Oryx) 최신 호에 발표했다. 그리스 이오니아 제도의 섬 포르미쿨라는 투명한 바닷물과 다양한 해양 생물 덕분에 인기 있는 관광지로 꼽힌다. 특히 이 주위에 전 세계 개체수가 수백 마리에 불과한 지중해몽크물범이 살고 있는데, 털을 말리기 위해 해변에서 휴식을 취하는 모습을 자주 볼 수 있었다. 문제는 사람들이 몰려오면서 발생했다. 여름 성수기에 이곳을 찾는 관광객들이 늘어나면서 선박 통행, 소음 등이 덩달아 커져 조용한 휴식을 원하는 지중해몽크물범에게 오히려 독이 되고 있다. 이후 해변에 올라오는 물범은 점점 사라졌고 이에 연구진의 관심이 촉발됐다. 연구팀은 물범의 행방을 알아보기 위해 피난처로 추정되는 해저 동굴에 카메라를 설치했다. 그 결과 해저 공기 동굴에서 휴식을 취하는 물범들의 모습이 카메라에 포착됐다. 영상에는 물범들이 이곳 수면에 유유히 떠 있거나 바닥에 누워 잠을 자는 생생한 모습이 담겼다. 전 세계에서 가장 희귀한 해양 포유류 지중해몽크물범이에 관해 연구 저자인 줄리앙 피퍼는 “방수 카메라를 설치한 지 한 시간도 채 안 돼 여러 마리의 물범이 카메라를 살펴보고 있는 것을 원격으로 발견했을 때 정말 놀랐다”면서 “이 정도까지 광범위하게 이용한다는 사실은 몰랐으며 과학자들은 오랫동안 사진이나 영상과 같은 증거를 확보하지 못했다”고 밝혔다. 해저 공기 동굴은 입구는 수중에 있지만 내부로 들어가면 공기 방(에어 포켓)이 형성된 수중 동굴을 말한다. 한편 지중해몽크물범은 전 세계에서 가장 희귀한 해양 포유류 중 하나다. 둥글고 큰 눈과 온순한 인상으로 유명하며 원래는 햇살이 잘 드는 모래 해변에 올라와 일광욕을 즐기고 새끼를 낳던 동물이다. 그러나 무분별한 사냥과 해안가 관광지 개발, 어망 등의 사고로 개체수가 급감했다.

자취를 하거나 혼자 사는 사람들은 끼니를 간단히 때우기 위해 라면이나 빵, 밥 같은 탄수화물 중심의 식사를 하는 경우가 많다. 그렇게 며칠 동안 탄수화물만 먹으면 어느 순간 갑자기 고기 생각이 간절해질 때가 있다. 기분 탓일 수도 있겠지만 생리학적으로 인체가 단백질 부족 신호를 만들어 뇌로 보내기 때문이다. 문제는 고기를 먹으라는 신호가 어디서 만들어져 어떤 경로를 따라 뇌로 전달되는지 명확히 밝혀지지 않았다는 점이다. 이런 상황에서 한국 과학자가 중심이 된 연구팀이 신호 경로를 찾아냈다. 카이스트, 기초과학연구원(IBS), 광주과학기술원(GIST), 이화여대, 서울대, 일본 오사카 공립대(OMU) 공동 연구팀은 단백질이 부족할 때 동물이 본능적으로 단백질이 풍부한 음식을 찾는 현상의 분자-신경 회로를 밝혀냈다. 연구팀이 밝혀낸 회로는 단백질이라는 큰 범주가 아닌 단백질 기본 단위인 필수아미노산(EAA)만 골라 먹게 하는 정교한 네트워크라는 점에서 주목받고 있다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘사이언스’ 5월 22일 자에 실렸다. 필수아미노산은 체내에서 합성되지 않아 반드시 음식으로 섭취해야 한다. 결핍 시 근육 감소, 면역 약화, 성장 지연 등이 나타나기 때문에 동물은 단백질을 보충하려는 행동을 보인다. 사람은 류신, 라이신, 트립토판 등 9종, 초파리 같은 동물은 10종이 여기에 해당한다. 단백질 특이 식욕은 오래전부터 관찰됐지만 부족 신호의 시작과 경로는 밝혀지지 않았다. 연구팀은 초파리의 장 앞부분 R2라는 장상피세포가 단백질 결핍 시 ‘CNMa’라는 신경펩타이드를 분비한다는 사실을 확인하고 2021년 과학 저널 ‘네이처’에 발표한 바 있다. 이번 연구는 CNMa가 결합하는 수용체 CNMaR의 기능을 추적해 장-뇌 신호 전달 회로의 전체 그림을 완성했다. 장이 뇌에 보내는 ‘단백질 부족’ 신호연구팀은 신경세포 작동 방식을 파악하기 위해 초파리로 실험했다. 특정 신경세포에서만 빛에 반응하는 단백질을 발현시켜 빛을 비추면 해당 신경세포가 켜지고 꺼질 수 있도록 초파리의 유전자를 조작했다. 그 다음 초파리에게 영양가가 있는 L형 필수아미노산과 영양가 없는 D형 필수아미노산을 같이 주고 어느 쪽을 더 먹는지 확인했다. 또 초파리에서 발견한 원리를 포유류, 나아가 사람에게도 적용할 수 있는지 확인하기 위해 생쥐에게도 똑같은 방식으로 실험했다. 연구 결과, CNMa 신호가 두 개의 평행한 경로로 뇌에 전달된다는 점을 밝혀냈다. 우선 빠른 신경 경로다. 장의 CNMaR 발현 신경세포가 CNMa를 감지하면 아세틸콜린을 신경전달물질로 사용해 EB R3m 뉴런에 즉시 신호를 보낸다. 장과 뇌가 연결된 채 적출한 표본에서 장 신경세포를 인위적으로 활성화하면 뇌 R3m 뉴런이 즉각 반응하고 장-뇌 연결을 끊으면 반응이 사라지는 것을 확인했다. 또 하나는 느린 호르몬 경로로 장 상피세포가 만든 CNMa 일부는 곤충 체액인 혈림프로 분비돼 뇌까지 순환된 다음 R3m 뉴런의 수용체와 결합한다. 빠른 신경 신호로 시작된 식욕을 호르몬 신호가 장시간 유지, 증폭시키는 구조다. 여기에 더해 장 신경세포가 다시 장 상피세포에 신호를 보내 CNMa 생산을 늘리는 양성 피드백 회로까지 작동한다. 단백질이 충분히 보충될 때까지 신호가 꺼지지 않도록 설계된 셈이다. 단백질 먹을 땐 ‘단것’ 먹기 싫어진다또 연구팀은 같은 CNMa-CNMaR 결합이 뇌의 부위에 따라 정반대 효과를 낸다는 사실도 밝혀냈다. EB R3m 뉴런에서는 CNMaR이 Gs 단백질과 결합해 신경세포를 활성화함으로써 필수아미노산 섭취를 늘렸다. 반면 당의 영양가를 감지하는 DH44 뉴런에서는 같은 수용체가 Gi 단백질과 결합해 신경세포를 억제함으로써 당 섭취를 줄였다. 똑같은 메신저가 같은 우편함에 도착해도 뒤편에 어떤 신호 단백질이 연결돼 있느냐에 따라 신경세포가 커지기도 꺼지기도 하는 것이다. 이런 정교한 분자 논리구조 때문에 단백질이 부족한 상태에서는 단백질이 든 음식만 선택적으로 더 먹고 당은 덜 먹어, 한정된 위장 용량 안에서 부족한 영양소를 효율적으로 보충할 수 있게 된다. 연구팀은 이 원리가 포유류에게도 똑같이 작동한다는 점을 확인했다. 단백질이 부족한 식사를 7일 동안 공급한 생쥐에게 L형 필수아미노산과 영양가 없는 D형 필수아미노산, 비필수아미노산 용액 중 어떤 것을 섭취하는지 살펴보는 실험을 했다. 그 결과 생쥐들도 영양가 있는 L형 필수아미노산 용액을 선택적으로 더 자주 핥는 것이 관찰됐다. 단백질 선택적 섭취 반응은 기존에 알려진 단백질 식욕 호르몬 ‘FGF21’과 독립적으로 작동하는 것도 확인했다. 연구팀은 FGF21 유전자를 제거한 생쥐와 간에서만 FGF21을 제거한 생쥐 모두에서 필수아미노산에 대한 선택적 식욕은 그대로 유지됐다. 비만·식이장애·노인 근감소증 치료 단서서성배 IBS 마이크로바이옴-체-뇌 생리학 연구단 단장은 “이번 연구는 동물이 배고프다를 넘어 어떤 영양소가 부족한지를 구분해 감지하고 각 영양소마다 별도의 신경회로로 대응한다는 사실을 세포 단위에서 처음 입증했다는 데 의미가 있다”며 “이번에 발견한 원리는 진화적으로 곤충에서 포유류까지 보존되어 있는 것으로 확인된 만큼 사람에게도 유사한 회로가 작동할 가능성이 크다”고 말했다. 서 단장은 “이번 연구 결과를 바탕으로 단백질 섭취가 부족하기 쉬운 노년층의 근감소증, 영양 균형이 깨진 비만, 식이장애 등의 새로운 치료법 개발에 도움을 줄 것”이라고 덧붙였다.

‘도시 쥐와 시골 쥐’라는 이솝우화 기억나시나요. 도시 쥐가 “화려하고 맛있는 음식이 뭔지 보여주겠다”며 시골 쥐를 도시로 초대해 진수성찬이 가득한 곳으로 이끕니다. 시골 쥐가 감탄하며 음식을 먹으려던 순간 문이 열리고 고양이와 사람들이 들어오면서 두 쥐는 혼비백산해 도망칩니다. 소동이 가라앉고 도시 쥐가 다시 먹으러 나가자고 권하지만 시골 쥐는 “맛없는 음식이라도 마음 편히 먹을 수 있는 시골이 좋다”며 도시를 떠납니다. 우화가 주는 교훈은 행복의 상대적인 기준, 분수에 맞는 삶, 안전한 소박함과 위험한 풍요 등이었습니다. 그런데 과학자들은 우화의 다른 측면인 “도시 쥐는 왜 위험 요소 가득한 도시를 떠나지 않을까”에 주목했습니다. 프랑스 몽펠리에대 기능적 진화생태학 연구센터, 몽펠리에 진화과학 연구소, 미국 노스다코타 주립대, 오리건 루이스앤클라크대 공동 연구팀은 도시에 사는 야생동물들이 시골에 사는 같은 종의 개체들보다 더 대담하고 공격적이며 탐험적이고 활동적이라고 20일 밝혔습니다. 이런 재미있는 연구 결과는 영국 생태학회에서 발행하는 국제 학술지 ‘동물 생태학 저널’ 5월 19일 자에 실렸습니다. 연구팀은 28개국의 조류, 포유류, 양서류, 파충류, 곤충 등 다양한 야생동물 집단 133종을 조사한 논문 80편을 메타분석했습니다. 특히 도시에 서식하는 개체군과 비도시 지역에 서식하는 개체군의 행동이 어떻게 다른지를 세계 단위로 비교 분석했습니다. 도시 동물의 행동 변화에 대한 종(種)간 비교 연구는 많았지만 이번처럼 같은 종 안에서 거주 환경에 따른 행동의 차이를 전 세계 규모로 정량 분석한 것은 이번이 처음입니다. 분석 결과, 도시에 사는 개체군은 시골 거주 개체군보다 대담성과 공격성, 탐험성, 활동성이 모두 두드러지는 것으로 확인됐습니다. 이런 경향성은 특히 조류에서 가장 뚜렷하게 관찰됐습니다. 이번 결과에 대해 연구팀은 전 세계적으로 도시화가 가속하면서 서식지가 줄어들자 동물들이 위험을 감수하려는 성향이 강해지는 것이라고 설명했습니다. 연구를 이끈 트레이시 버크하트 미국 루이스앤클라크대 교수는 “동물들이 위험을 회피하지 않는다면 특정 지역에서는 사람과 야생동물이 마주치는 사례가 급증할 것”이라며 “동물들이 대담해질수록 인수공통감염병 전파 위험도 커질 수밖에 없다”고 경고했습니다.

동면은 일부 포유류가 겨울철 자원 부족과 추위를 견디기 위해 택한 가장 극단적인 생리적 전략이다. 흔히 동면을 추운 겨울을 나기 위한 ‘겨울잠’으로 생각하지만 신체의 거의 모든 시스템이 정상 상태와는 완전히 다른 모드로 전환되는 상태이기 때문에 잠과는 다르다. 미국 국립안(眼)연구소 연구팀은 다람쥐를 관찰한 결과 동면이 눈으로부터 들어온 시각 정보를 처리하는 뇌 영역인 시각피질의 신경세포 구조를 바꾼다는 사실을 확인했다. 이번 연구 결과는 신경학 분야 국제 학술지 ‘신경과학 저널’ 5월 19일 자에 실렸다. 동면이 신경세포에 어떤 영향을 미치는지를 이해하는 것은 신경세포가 변화하는 상태에 어떻게 적응하는지를 밝혀줄 뿐 아니라 신경세포가 손상되거나 기능이 떨어진 환자들의 치료 전략에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 지금까지 동면 연구에서는 촉각을 처리하는 체성감각피질이라는 뇌 영역에서 신경세포의 구조가 크게 변한다는 사실이 확인됐다. 이에 연구팀은 시각을 처리하는 뇌 영역에서도 비슷한 변화가 일어날 것이라고 추정했다. 연구팀은 다람쥐를 이용해 시각피질에 있는 두 종류의 신경세포 집단이 깊은 동면 상태인 휴면 단계와 동면 도중 주기적으로 짧게 일어나는 ‘일시 각성’이라는 서로 다른 상태에서 어떻게 영향을 받는지 살펴봤다. 그 결과, 한 종류의 신경세포 집단은 깊은 동면 상태에서 구조가 변했지만 다른 신경세포 집단은 동면하지 않는 다람쥐와 차이가 없었다. 시각피질 전체가 일률적으로 변하는 것이 아니라 특정 신경세포 집단만 선택적으로 구조 변화를 겪는다고 연구팀은 설명했다. 또 깊은 동면에서 다람쥐가 깨어난 뒤 불과 1시간 30분 만에 구조 변화는 원래대로 돌아왔다. 연구팀은 동면이 끝나고 6개월 뒤 다람쥐 시각피질을 다시 살펴봤는데 동면을 거친 다람쥐와 거치지 않은 다람쥐 사이에 신경세포 구조의 차이가 없었다. 동면이 남기는 흔적은 일시적이었음을 확인한 것이다. 연구를 이끈 헨드리예 니엔보르크 박사는 “이번 연구는 동면하는 동물의 뇌 안에서 빠르게 변화를 일으키는 메커니즘이 존재한다는 사실을 확인했다는 데 의미가 크다”며 “이 메커니즘을 이해하고 활용할 수 있다면 성인 인간의 뇌도 더 유연하게 변화에 적응할 수 있도록 해 신경 신호전달, 학습, 뇌졸중 같은 질환을 겪은 뒤 회복 과정에서 도움을 받을 수 있을 가능성이 크다”고 설명했다. 이어 연구팀은 동면 기간과 그 이후 신경세포의 기능이 어떻게 달라지는지를 후속 연구로 살펴볼 계획이다.

하와이 마우이섬에서 멸종위기종 하와이몽크물범에게 돌을 던진 혐의를 받는 미국인 관광객이 결국 연방요원에게 체포됐다. 이 남성은 사건 직후 목격자들이 경찰 신고 사실을 알리자 “벌금을 낼 만큼 부자”라는 취지로 말한 것으로 알려져 거센 비판을 받았다. 미 하와이 연방검찰과 현지 방송 하와이뉴스나우 등에 따르면 워싱턴주 코빙턴에 사는 이고르 미하일로비치 리트빈추크(38)는 13일(현지시간) 시애틀 인근에서 미국 해양대기청(NOAA) 특별요원들에게 체포됐다. 검찰은 그를 멸종위기종보호법과 해양포유류보호법 위반 혐의로 형사 고발했다. 사건은 지난 5일 하와이 마우이섬 라하이나 해안에서 벌어졌다. 검찰이 공개한 형사고발장에 따르면 리트빈추크는 해안가를 따라 이동하며 하와이몽크물범 ‘라니’를 지켜봤다. 당시 라니는 얕은 바다에서 떠다니는 나무토막을 밀며 움직이고 있었다. ◆ “벌금 낼 만큼 부자”…고발장에 적힌 말 검찰은 리트빈추크가 큰 돌을 집어 든 뒤 라니의 머리 쪽으로 겨냥해 던졌다고 밝혔다. 돌은 라니의 코 근처를 아슬아슬하게 빗나갔고, 라니는 놀라 몸을 물 밖으로 세웠다. 목격자들은 이 장면을 휴대전화로 촬영했다. 고발장에는 문제의 발언도 담겼다. 목격자들이 리트빈추크에게 다가가 법 집행기관에 신고했다고 알리자 그는 “벌금을 낼 만큼 부자”라는 취지로 답한 뒤 자리를 떠난 것으로 조사됐다. 목격자들은 사건 뒤 라니가 한동안 거의 움직이지 않아 상태를 우려했다고 진술했다. 이 장면이 소셜미디어에 퍼지면서 하와이 지역사회는 크게 반발했다. 라니는 2023년 라하이나 대형 산불 이후 해안으로 돌아온 하와이몽크물범으로, 주민들에게 회복의 상징처럼 여겨져 왔다. AP통신도 라니가 라하이나 산불 이후 희망의 상징으로 받아들여졌다고 전했다. ◆ 연방검찰 “보호 야생동물 해치면 책임 묻겠다” 하와이 연방검찰은 이번 사건을 단순한 관광객 일탈로 보지 않았다. 켄 소런슨 하와이 연방검사는 “하와이의 독특하고 귀중한 야생동물은 하와이의 특별한 위치와 생물다양성을 보여주는 상징”이라며 “라니 같은 멸종위기 하와이몽크물범을 포함해 취약한 야생종을 보호하겠다”고 밝혔다. 그는 보호 야생동물을 괴롭히거나 해치려는 사람은 연방법원에서 신속하게 책임을 지게 될 것이라고 강조했다. 리트빈추크는 14일 오전 시애틀 연방법원에 처음 출석할 예정이다. 유죄가 인정되면 혐의별로 최대 징역 1년과 보호관찰을 받을 수 있다. 또 멸종위기종보호법에 따라 최대 5만 달러(약 7400만원), 해양포유류보호법에 따라 최대 2만 달러(약 2900만원)의 벌금도 부과될 수 있다. 다만 검찰은 형사고발장의 혐의가 아직 ‘의혹’ 단계이며, 피고인은 법원에서 유죄가 확정되기 전까지 무죄로 추정된다고 밝혔다. ◆ 산불 뒤 돌아온 라니…마우이 시장도 “용납 못 해” 마우이 카운티도 체포 소식에 환영의 뜻을 밝혔다. 리처드 비센 마우이 시장은 앞서 영상 성명에서 “분명히 말하지만 이런 방문객은 우리가 마우이에서 환영하는 사람이 아니다”라고 밝혔다. 그는 마우이의 문화와 환경, 야생동물을 존중하는 방문객을 환영한다며 “이런 행동은 용납하지 않겠다”고 강조했다. 비센 시장은 체포 뒤 성명에서도 라니가 지역사회에 갖는 의미를 강조했다. 그는 라니가 취약한 존재를 보호하려는 인간성과 본능이 여전히 사람들을 하나로 묶는 가치라는 점을 보여준다고 설명했다. 하와이몽크물범은 세계에서 가장 위태로운 물범 가운데 하나로 꼽힌다. AP통신과 피플 등에 따르면 야생에 남은 개체 수는 1600마리 수준이다. 하와이 당국은 몽크물범을 괴롭히거나 가까이 접근하는 행위도 법 위반이 될 수 있다며 방문객들에게 야생동물과 거리를 유지하라고 당부해 왔다. 이번 사건은 앞서 한 현지 주민이 리트빈추크를 폭행하는 영상까지 퍼지면서 더 큰 논란으로 번졌다. 일부 주민들은 “동물을 지키기 위한 분노”라고 반응했지만, 하와이 정치권은 폭력 자체를 정당화하지는 않는다고 선을 그었다. 리트빈추크의 체포로 사건은 소셜미디어 논란을 넘어 연방 형사절차로 넘어갔다. 법원은 앞으로 그가 실제로 보호종을 괴롭히거나 괴롭히려 했는지, 라니의 행동 변화가 법적 피해로 인정되는지 등을 따질 전망이다.

일본의 유명 회전초밥 체인인 ‘갓덴스시(Gatten Sushi)’ 홍콩에서 제공된 생선회에서 살아 움직이는 기생충이 발견돼 소비자들이 충격에 빠졌다. 12일(현지시간) 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면 지난 8일 홍콩 갓덴스시 코즈웨이베이 지점에서 식사하던 손님 A씨는 제공된 금눈돔(킨메다이) 사시미를 촬영하던 중 하얀 실처럼 가느다란 기생충이 회 사이에서 꿈틀거리며 나오는 장면을 발견했다. A씨는 자신의 소셜미디어에 “사진을 찍으려다 우연히 발견했다. 먹기 전에 알아차려 다행”이라면서 해당 영상을 올렸다. 영상이 확산하자 “소름 끼친다”, “당분간 생선회는 못 먹겠다”, “충격적이다”는 반응이 이어졌다. 홍콩 식품환경위생서(FEHD)에도 민원이 접수된 것으로 전해졌다. 해당 체인 운영사인 RDC 홍콩은 공식 사과문을 내고 문제가 된 금눈돔 사시미 판매를 전 매장에서 즉시 중단했다. 또한 해당 재고를 모두 폐기하고 공급업체와 수입·유통 과정 전반에 대한 조사를 진행 중이라고 밝혔다. 전문가들은 자연산 생선에는 ‘아니사키스’ 같은 기생충이 존재할 수 있으며, 적절한 냉동 처리나 가열을 거치면 대부분 사멸한다고 설명한다. 다만 처리 과정이 미흡하면 드물게 살아 있는 기생충이 발견될 수 있다. ‘고래회충’이라고도 불리는 아니사키스는 고래나 돌고래 같은 바다 포유류 몸속에 있다가 분변 형태로 나와 바다새우, 어패류를 거쳐 최종 사람에게까지 전염되는 기생충으로 주로 내장이나 근육 속에 기생한다. 아니사키스에 감염되면 심한 복통, 구토, 메스꺼움 등 식중독과 비슷한 증상을 유발한다. 일단 감염되면 약으로는 제거할 수 없으며 내시경 같은 외과적 방법으로만 제거가 가능하다. 아니사키스 감염을 피하려면 생선을 구입한 뒤 신속히 내장을 제거해 보관해야 하며 60도 이상에서 1분 이상 가열하거나 영하 15~20도 사이에서 4일 이상 냉동 보관해야 한다.

멸종 위기종인 상괭이 사체가 인천 굴업도 해변에서 잇따라 발견됐다. 13일 인천 옹진군 굴업도 주민들에 따르면 지난 7일부터 굴업도 해변에서 상괭이 사체가 총 7구 발견됐다. 전날 오전 10시쯤 굴업도 목기미해변에서 몸길이 70㎝의 상괭이 사체가 발견됐고, 앞선 지난 8일에도 같은 해변에서 몸길이 150㎝, 100㎝의 상괭이 사체 2구가 발견됐다. 지난 7일 큰말해변에서 사체 1구가 발견된 것을 비롯해 12일까지 총 7구의 사체가 발견됐다. 사체 중 일부는 부패가 심하게 진행된 상태였던 것으로 알려졌다. 상괭이가 죽은 이유에 대해서는 아직 정확하게 밝혀지지 않았다. 다만 어민들은 이들 상괭이가 그물에 걸려 죽은 뒤 해안가로 떠밀려 온 것으로 추정하고 있다. 우리나라 토종 돌고래인 상괭이는 쇠돌고래과에 속하는 등지느러미가 없는 해양 포유류로, 우리나라 서해·남해 연안에서 관찰된다. 그물 혼획과 서식지 파괴 등으로 개체 수가 감소, 멸종위기(취약 등급)로 분류됐다.

북미 최상위 포식자로 불리는 ‘늑대거북’이 국내 하천 곳곳에서 발견되며 생태계 위협 우려가 커지고 있다. 늑대거북은 2022년 생태계교란 생물로 지정됐다. 미국과 캐나다 원산인 늑대거북은 반려동물용으로 국내에 들여온 뒤 하천과 저수지 등에 유기되면서 서울·인천·부산·대구 등 전국 곳곳에서 발견되고 있다. 환경부는 “국내에는 사실상 천적이 없고 어류·양서류·뱀 등 대부분의 수중 생물을 잡아먹는 강한 포식성을 지녔다”며 위해성이 매우 높다고 설명했다. 최근 생물 유튜브 채널 ‘TV생물도감’은 서울 불광천에서 늑대거북을 포획하는 영상을 공개했다. 발견된 개체는 약 3kg으로, 최초 제보 지점에서 1km 이상 떨어진 장소에서 확인됐다. 전문가들은 이미 여러 개체가 서울 도심 하천에 퍼져 있을 가능성을 우려하고 있다. 늑대거북은 북미 민물 생태계에서도 악어 다음급 포식자로 꼽힌다. 성체는 등갑 길이 최대 50cm, 몸무게는 10kg 이상까지 자라며 일부 야생 개체는 30kg을 넘긴 사례도 보고됐다. 수명은 50~60년에 달하고 100년 이상 생존한 사례도 있다. 먹성 역시 강하다. 물고기와 개구리, 수조류, 작은 포유류는 물론 오리 같은 새까지 공격한다. 긴 목을 순간적으로 뻗어 먹잇감을 낚아채는 방식으로 사냥하며, 입에 들어갈 정도 크기라면 거의 가리지 않는다. 특히 육지에서는 공격성이 더욱 강해진다. 긴 목과 강한 턱 힘 때문에 사람 손가락이 절단될 위험도 있는 것으로 알려졌다. 해외에서는 물놀이 중 사람을 무는 사고 사례도 보고된 바 있다. 전문가들은 늑대거북을 발견해도 직접 접근하지 말라고 당부한다. 물속에서 돌처럼 숨어 있다가 갑자기 공격하는 경우가 많고, 목이 몸통 뒤까지 꺾여 나오기 때문에 등갑을 잡아도 물릴 수 있어서다. 문제는 번식력까지 강하다는 점이다. 늑대거북은 한 번에 20~40개의 알을 낳으며 한국 기후에도 쉽게 적응한다. 일본에서는 겨울철 얼음 사이로 숨 쉬는 모습이 포착되기도 했다. 국내에는 악어나 코요테 같은 천적이 없어 개체 수 통제가 쉽지 않을 것이란 우려가 나온다. 환경부는 이미 사육 중인 개체는 허가를 받아야 계속 키울 수 있으며, 포기를 원하는 경우 수거센터를 통해 회수할 계획이라고 밝혔다. 야생에서 발견된 늑대거북은 원칙적으로 소각 처리된다.

18세기 후반 호주에서 오리너구리가 처음 유럽에 알려졌을 당시 학계의 반응은 냉소와 불신 그 자체였다. 오리의 부리와 비버의 꼬리, 그리고 포유류의 털을 모두 가진 기괴한 생김새 탓에 당시 과학자들은 이 동물이 여러 동물의 가죽을 짜깁기해 만든 정교한 ‘가짜 박제’라고 의심했다. 일부 연구자들은 진위를 가리기 위해 실제 박제를 칼로 찢어보기까지 했다. 오리너구리는 사실 실제 살아있는 개체가 유럽에 도착한 후에야 학계에서 그 존재를 인정받게 되지만, 수컷의 뒷다리에 있는 독침이나 알을 낳는 단공류라는 점 등 이후에도 과학자들 계속해서 놀라게 한 특징들을 두루 지니고 있었다. 그런데 만약 18세기의 과학자들이 오리너구리의 조상 화석을 마주했다면, 그때보다 더욱 의심에 빠졌을 것이다. 왜냐하면 위에서 언급한 오리너구리의 모든 특징에다 부리 안에 이빨까지 숨기고 있기 때문이다. 호주 플린더스 대학교의 트레버 워시 교수 연구팀은 약 2500만 년 전 살았던 이빨 오리너구리의 새로운 화석을 발견했다고 보고했다. 연구팀이 발견한 화석의 주인공은 ‘오브두로돈 인시그니스(Obdurodon insignis)’로, 2500만 년 전 올리고세 후기 호주 중앙부에 살았던 이빨 오리너구리이다. 물론 물에 사는 오리너구리가 당시에는 사막에 살았던 것은 아니다. 당시 호주 내륙은 지금과 달리 거대한 내륙 호수와 완만히 흐르는 강, 그리고 울창한 삼림이 어우러진 저지대였다. 지금은 상상하기 힘들지만 당시 이 지역에는 민물 돌고래와 폐어 등 다양한 수중 생물이 공존하며 풍부한 생태계를 이루고 있었다. 플린더스 대학교 연구팀은 지난 20년 넘게 호주 플린더스 산맥 동쪽의 오지 사막을 탐사하며 고대 호수 퇴적층을 연구해 왔다. 수백만 개의 물고기 뼈와 다양한 척추동물 화석이 발견된 험난한 조사 과정에서, 이빨 오리너구리의 화석은 단 세 개에 불과할 정도로 발견이 어려웠다. 하지만 연구 결과 그럴만한 가치가 있었던 것으로 확인됐다. 연구팀이 발견한 것은 아래 앞니와 어금니, 그리고 어깨뼈(견갑오구골) 화석이다. 별것 아닌 것 같아도 여기에는 중요한 정보가 담겨 있다. 오리 너구리 이빨 화석은 매우 작지만, 이들이 무엇을 먹고 살았는지 보여주는 중요한 정보를 담고 있다. 그리고 어깨뼈를 분석하면 고대 오리너구리의 수영 실력을 가늠할 수 있다. 현대의 오리너구리는 새끼 때는 퇴화된 이빨을 가지고 태어나지만, 성체가 되면 이빨이 모두 빠지고 대신 단단한 각질 패드만으로 먹이를 섭취한다. 반면, 오브두로돈은 성체가 되도 부리에 크고 날카로운 앞니와 튼튼한 어금니를 갖추고 있었다. 이는 당시 이들이 가재처럼 단단한 외골격을 가진 먹잇감을 부수어 먹었다는 점을 시사한다. 환경에 따라 오리너구리가 어떻게 능동적으로 적응할 수 있는지를 보여주는 중요한 사례다. 함께 발견된 어깨뼈는 오브두로돈이 현대의 오리너구리 못지않게 뛰어난 수영 실력을 갖추었다는 점을 보여준다. 이들은 현대 종보다 약간 더 큰 몸집을 유지했는데, 이는 뛰어난 수영 실력과 단단한 먹이도 먹을 수 있는 이빨 덕에 가능했던 것으로 보인다. 오브두로돈은 당시 호주 내륙의 풍부한 수중 생태계가 제공하는 자원을 최대한 활용해 지금보다 더 크게 성장했고 생태계에서 다른 지위를 누렸다. 현대의 오리너구리보다 더 기이한 고대의 이빨 오리너구리는 포유류 가운데 원시적 그룹으로 여겨지는 단공류가 사실은 역동적으로 진화하는 포유류라는 사실을 보여준다.

포유류의 특징은 글자 그대로 젖을 먹인다는 것이다. 털이 있고 온혈성이며 대부분 알이 아닌 새끼를 출산한다는 점도 중요한 특징이다. 하지만 포유류가 처음부터 그랬던 것은 아니다. 유대류와 태반 포유류가 등장하기 전 수억 년 전 포유류의 초기 조상들은 모두 알을 낳았다. 젖을 먹인 것 역시 화석으로 남기 어려워 정확한 시기를 알기 힘드나 처음부터 등장한 특징은 아니었을 것이다. 포유류 진화의 의문을 풀기 위해 과학자들은 초기 포유류의 알 화석을 찾기 위해 노력해왔다. 최근 국제 연구팀은 지금까지 발견된 것 가운데 가장 오래된 2억 5000만 년 전 알 화석에서 중요한 단서를 발견했다. 남아프리카공화국 비트바테르스란트 대학교 진화 연구소의 줄리앙 베누아 교수와 제니퍼 보타 교수, 프랑스 유럽 싱크로트론 연구소(ESRF)의 빈센트 페르난데스 박사가 이끄는 연구팀은 2008년 보타 교수가 발견한 알 화석을 첨단 기술로 조사했다. 이 알 화석은 2억 5000만 년 전 것으로 당시 육지를 지배했던 동물인 리스트로사우루스(Lystrosaurus)의 알 화석이다. 리스트로사우루스는 포유류의 오랜 조상인 단궁류의 일종으로 페름기 말 대멸종에서 살아남은 후 중생대 첫 번째 시기인 트라이아스기 초기 생태계를 지배했던 동물이다. 대멸종으로 대부분의 생물이 멸종한 시기에 살아남아 번성한 이유는 아직도 미스터리로 남아 있다. 과학자들은 알 화석 내부에는 웅크린 리스트로사우루스의 온전한 배아가 들어 있을 것으로 생각했지만, 당시에는 파괴하지 않고 내부를 들여다볼 방법이 없어 최근까지 자세히 연구되지 못했다. 하지만 유럽 싱크로트론 연구소의 강력한 싱크로트론 X선 CT 스캔 기술 덕분에 연구팀은 화석을 파괴하지 않고 내부를 자세히 분석할 수 있었다. 연구 결과 리스트로사우루스는 몸집에 비해 상당히 큰 알을 낳았으며, 알 안에는 상당히 발달한 상태의 배아가 들어 있었다. 알이 큰 만큼 저장된 영양분이 많아 많이 자란 상태에서 부화했다는 점을 보여주는 증거다. 알의 숫자는 줄지만 대신 하나에 많은 투자를 해서 생존 확률을 높이는 전략이다. 이러한 번식 전략은 페름기 말 대멸종 직후의 극한 환경에서 큰 생존 이점을 제공했을 것으로 보인다. 당시 지구는 건조하고 척박한 사막 같은 환경이었는데, 큰 알은 건조에 대한 저항력이 강하고 부화한 새끼도 어느 정도 성장한 상태로 세상에 나와 생존 확률을 높일 수 있었다. 페름기 말 대멸종에서 많은 생물이 멸종했는데, 리스트로사우루스가 살아남아 생태계를 장악한 이유는 아직도 완전히 풀리지 않는 미스터리 중 하나다. 하지만 자주 거론되는 이유 중 하나는 새끼를 잘 보살피고 어느 정도 클 때까지 키우는 포유류의 특징이다. 자식에 많은 투자를 하는 포유류의 전략이 두 번의 대멸종에서 살아남은 비결이었을지 모른다.

“암컷의 몸은 그저 수컷의 몸에 지방, 유방, 자궁 같은 ‘여분의 부위’가 달린 몸이 아니다. 고환과 난소는 바꿔 끼울 수 있는 부위가 아니다. 성별 구분은 포유류 몸의 온갖 주요 특징과 그 안에서 사는 우리 삶이 배어 있으며, 이는 생쥐에게도 인간에게도 마찬가지다.” 최근까지도 여성의 몸에 관한 연구는 남성과 비교해 뒷전이었다. 생물학이나 의학에서 여성의 몸에 대한 맹점이 존재하는 이유는 단순한 성차별주의 때문만은 아니다. 생쥐에서 인간에 이르기까지 연구 대상은 주로 수컷의 몸이다. 신약의 임상 시험에서도 마찬가지다. 생식 주기에 따라 복잡한 호르몬이 넘쳐나는 암컷에 비해 수컷의 몸이 교란 변수가 적고 단순하다는 이유 때문이다. 미국 컬럼비아대에서 서사와 인지 진화 연구로 박사 학위를 받은 저자는 과학계의 이런 ‘표준’ 탓으로 인류의 절반인 여성이 부작용을 겪는다고 비판한다. 그는 2억년 인류 진화를 이끌어 온 ‘최초의 이브들’을 통해 남성 중심의 진화론적 통념을 깨고 여성의 몸이 인류 진화의 핵심 동력이었음을 보여준다. 여성의 몸은 남성의 몸과 어떤 차이가 있을까? 책에서는 여성을 정의하는 특징들에 초점을 맞춰 그 기원을 거슬러 올라간다. 가령 여성에게 있는 유방은 오래전 젖을 생산한 이브, ‘모르기-모르가누코돈’이라는 족제비와 쥐의 잡종처럼 생긴 생물이 있었기 때문이다. 또 여성에게 자궁이 있는 이유는 몸 안에서 알을 부화하도록 선택한 이브가 있었고 여성이 고된 출산에서도 살아남아 수많은 인류를 만들 수 있었던 건 산과술을 사용한 이브가 있었기 때문이라고 강조한다. 젖을 만든 이브, 두 발로 걸은 이브, 도구를 사용한 이브 등 지금의 여성을 만든 특징의 이브를 찾는 과정을 통해 저자는 수억 년의 진화가 오늘날 여성의 삶을 어떻게 구성하는지 실감 나게 제시한다.

1948년 독일 레링겐(Lehringen)의 한 호숫가 퇴적층에서 세상을 놀라게 한 발견이 있었다.약 12만 5000년 전 지구상에서 가장 거대한 육상 동물인 ‘곧은 상아 코끼리(Straight-tusked elephant)’의 골격이 온전한 나무 창과 함께 발견된 것이다. 지난 수십 년간 고고학계는 이를 두고 “네안데르탈인이 직접 사냥한 것인가, 아니면 우연히 죽은 동물을 도축한 것인가”를 두고 치열한 논쟁을 벌여왔다. 7일 학계에 따르면 최근 괴팅겐대학교와 니더작센주 문화유산청(NLD) 공동 연구팀은 최신 분석 기술을 통해 이 오랜 논쟁에 종지부를 찍었다. 연구팀은 네안데르탈인이 당시 생태계 최상위 포식자로서 대형 동물을 조직적으로 사냥했다는 결정적인 증거를 확보했다고 밝혔다. 이보 페르헤이엔(Ivo Verheijen) 박사가 이끄는 연구팀은 레링겐 코끼리 골격을 정밀 분석한 결과, 갈비뼈와 척추 등에서 날카로운 석기에 의해 생성된 수많은 절단 흔적(Cut marks)을 확인했다. 특히 주목할 점은 갈비뼈 안쪽에서 발견된 평행한 절단면이다.이는 동물이 죽은 직후 장기를 적출(Evisceration)하는 과정에서 안쪽에서 고기를 뼈에서 분리하면서 남겨진 흔적이다. 연구팀은 “사체가 부패하기 전 아주 신선한 상태에서 정교한 도축이 이루어졌음을 의미한다”며 “갈비뼈 사이에 박힌 나무 창과 함께 고려할 때, 이는 네안데르탈인이 이 거대 동물을 직접 사냥하고 즉석에서 해체했음을 보여주는 가장 강력한 증거”라고 설명했다. 사냥된 코끼리는 30세 정도의 건강한 수컷으로 추정되며, 질병의 흔적은 발견되지 않았다. 곧은 상아 코끼리(Palaeoloxodon antiquus)는 어깨 높이가 최대 4m, 몸무게는 13t에 달해 당시 가장 큰 육지 동물이었으며 지금의 코끼리는 물론 빙하기 매머드보다 컸다.곧은 상아 코끼리 한 마리에서 얻을 수 있는 가식 부위(고기, 지방, 내장 등)는 약 3500kg에 달했다. 연구팀은 거대한 코끼리를 사냥하는 것은 물론 이 정도 분량의 식량을 처리하고 소비하기 위해서는 수십 명 규모의 네안데르탈인 집단이 조직적으로 움직였을 것이라고 분석했다. 보통 네안데르탈인은 현생 인류보다 지능이 낮은 사촌으로 여겨지지만, 이번 연구는 네안데르탈인이 단순한 가족 단위를 넘어선 고도의 사회적 구조와 협력 체계를 갖추었음을 시사한다. 레링겐 유적지에서는 코끼리 외에도 오록스(멸종된 야생 소), 불곰, 비버 등 16종에 달하는 동물 뼈 2000여 점이 함께 발견됐다.어깨 높이 1.8m에 달하는 위험한 맹수인 오록스와 불곰의 뼈에서도 도축 흔적이 발견됐으며, 특히 곰의 뼈에서는 골수를 추출하기 위한 타격 흔적이 확인됐다.또한 비버의 뼈에서는 고기뿐만 아니라 모피를 얻기 위해 가죽을 벗긴 흔적이 발견돼, 네안데르탈인이 따뜻한 간빙기 환경에서도 식물, 물고기, 포유류를 아우르는 다양한 자원을 효율적으로 활용했음을 보여줬다. 물론 이렇게 많은 동물이 우연히 한 장소에서 죽었고 이를 네안데르탈인이 도축했다고 보기는 어렵다.따라서 네안데르탈인이 호숫가 근처로 물을 마시러 온 동물들을 능동적으로 사냥했다고 보는 것이 합리적인 해석이다. 페르헤이엔 박사는 “네안데르탈인은 흔히 추운 빙하기의 매머드 사냥꾼으로만 각인돼 있지만, 이번 연구는 그들이 따뜻한 간빙기 유럽의 호숫가 환경에서도 뛰어난 사냥 전략을 통해 번성했음을 입증한다”고 강조했다.

박춘선 서울특별시의회 의원(강동3, 국민의힘)이 지난 2일 고덕수변생태공원 현장을 찾아 재정비 실시설계 진행 사항을 보고받고, 고덕수변생태공원의 생태적 특성을 반영한 정비 방향을 주문했다. 고덕수변생태공원은 한강과 고덕천이 만나는 서울 동쪽 끝에 위치한 대표적인 수변 생태공간으로, 수달을 비롯한 포유류와 다양한 물새가 서식하는 도심 내 핵심 생태거점이다. 특히 공원 내 생태연못과 습지 환경이 형성돼 있어 생물다양성이 높은 지역으로 평가받고 있다. 이번 실시설계 용역은 박 의원이 2025년 제1차 추가경정예산을 통해 ‘한강생태공원 재정비(고덕수변생태공원)’ 실시설계 용역비 1억 2000만원을 확보하면서 본격 추진됐다. 실시설계 보고에 따르면 이번 재정비는 단순 시설 개선을 넘어 생태서식지 복원과 생태기능 강화, 생태교육 기반 확충을 중심으로 추진될 것으로 기대된다. 먼저 공원 내 생태연못은 생태관찰형과 자연형으로 구분해 총 5개소를 복원하고, 수서생물의 안정적 서식을 위해 자연형 호안과 급수시설을 도입하는 등 생태환경 개선이 추진된다. 특히 일부 연못은 접근을 제한해 서식지 간섭을 최소화하고, 일부는 해설 프로그램과 연계한 생태교육 공간으로 활용될 예정이다. 수달 서식지 보호를 위한 계획도 포함됐다. 수달의 이동과 번식을 고려해 보금자리 및 이동통로를 2개소 이상 조성하고, 외부 간섭을 최소화하는 은신 환경을 구축하는 한편, 기존 식생을 활용한 자연형 서식지 개선이 추진된다. 이용 환경 개선도 함께 추진된다. 기존 탐방로는 자연 재료 중심으로 정비하고, 샛길을 통합·정비해 야생동물 이동을 방해하지 않는 동선을 구축한다. 또한 안내 체계 개선과 숲놀이 학습장 재정비 등을 통해 시민 이용 편의성과 생태교육 기능을 동시에 강화할 계획이다. 박 의원은 “고덕수변생태공원은 단순한 공원이 아니라 서울 동쪽 생태축을 지키는 핵심 거점”이라며 수달과 다양한 야생생물이 공존하는 생태환경을 훼손하지 않는 범위에서 시민이 자연을 체험할 수 있도록 설계가 이뤄져야 한다고 강조했다.

6600만 년 전 거대 소행성 혹은 혜성 충돌은 공룡 시대의 종말을 알렸다. 수많은 중생대 생물이 멸종한 후 살아남은 소수의 포유류는 급격히 진화해 새로운 시대인 신생대를 열었다. 이런 유명한 소행성 충돌 사례 때문에 거대 소행성 충돌은 대멸종과 연결해 생각되는 경우가 대부분이다. 하지만 과학자들은 지구 초기에 생명 탄생에 소행성과 혜성 충돌이 큰 역할을 했다고 보고 있다. 지구 생명체에 필요한 각종 유기물과 물을 공급하는 주된 경로였기 때문이다. 여기에 더해 미국 럿거스 대학의 셰아 친퀘마니(Shea M. Cinquemani)와 동료들은 이것과 전혀 다른 방식으로 거대 소행성 충돌이 지구 생명체 탄생을 도왔을 가능성을 제기했다. 바로 열수분출공이다. 해저 깊은 곳에서 발견되는 열수분출공(hydrothermal vent)은 뜨거운 물과 광물이 분출되는 극한 환경이지만, 아이러니하게도 생명으로 가득한 공간이다. 화산활동으로 가열된 물이 지각 틈을 통해 솟아오르며 다양한 광물을 공급하고, 이를 에너지원으로 삼는 미생물들이 독립적인 생태계를 구축한다. 햇빛이 전혀 닿지 않는 이곳에서는 광합성이 아닌 화학합성(chemosynthesis)을 기반으로 한 생태계가 형성된다. 이러한 특성 때문에 열수분출공은 오랫동안 생명 기원의 유력한 후보 환경으로 주목받아 왔다. 초기 지구에서 태양빛이 아닌 화학 에너지를 기반으로 한 생명 탄생이 가능했을 것이라는 가설과 맞닿아 있기 때문이다. 더 나아가, 얼음 아래 바다를 가진 것으로 알려진 목성의 위성 유로파와 토성의 위성 엔셀라두스에서도 유사한 환경이 존재할 가능성이 제기되며, 외계 생명 탐사의 핵심 목표로 떠오르고 있다. 연구팀은 초기 지구에서 빈번하게 일어난 소행성 충돌이 이러한 열수 시스템을 생성하고 장기간 유지하는 데 중요한 역할을 했을 것으로 보고 연구를 진행했다. 다만 이 시기 충돌 크레이터는 남아 있지 않기 때문에 연구팀은 지구에 남아 있는 대표적인 충돌 구조 세 곳을 분석했다. 가장 대표적인 사례는 멕시코 유카탄반도 아래에 위치한 칙술루브 크레이터로, 약 6600만 년 전 형성된 이 구조는 공룡 대멸종과 관련된 것으로 잘 알려져 있다. 연구에 따르면 이 충돌 이후 해당 지역에는 상당 기간 지속된 열수 시스템이 존재했던 것으로 보인다. 연구팀은 캐나다 북극의 호턴 충돌 구조(약 2300만~3900만 년 전 형성으로 추정)와 인도의 로나르 호수(약 5만 년 전 형성)에서도 비슷한 일이 일어났다는 증거를 확보했다. 특히 로나르 호수는 현재까지 물이 남아 있어 충돌 이후 열수 시스템의 진화 과정을 연구할 수 있는 중요한 자연 실험실로 평가된다. 사실 현재 지구에 있는 열수분출공은 일반적으로 해저 판 경계, 특히 중앙 해령에서 활발히 형성되지만, 판 구조가 충분히 발달하지 않았던 초기 지구에서는 다른 메커니즘이 필요했을 가능성이 있다. 예를 들어 지구 역사 초기에 활발했던 대형 소행성 충돌이 그 역할을 대신했을 수 있다. 큰 소행성 충돌이 발생하면 지각에 깊은 균열이 생기고, 이 틈을 통해 바닷물이나 지하수가 침투한다. 동시에 충돌로 인해 생성된 막대한 열이 지하에 남아 물을 가열하고, 다시 상승시키면서 충돌 유도 열수 순환(impact-generated hydrothermal system)을 형성한다. 연구 결과에 따르면 이러한 시스템은 수만 년에서 길게는 수백만 년까지 지속될 수 있다. 연구팀은 이것이 초기 생명체 탄생에 매우 중요한 조건을 형성할 수 있다고 보고 있다. 약 40억 년 전 전후의 ‘대폭격기(Late Heavy Bombardment)’ 시기에는 소행성 충돌이 매우 빈번하게 일어났으며, 그 결과 지구 곳곳에 수많은 열수 환경이 동시에 형성되었을 가능성이 있다. 다시 말해, 지구 전역에 걸쳐 다수의 독립적인 ‘생명 실험실’이 존재했을 수 있다는 것이다. 물론 이러한 가설에는 여전히 논쟁의 여지가 있다. 일부 과학자들은 열수 환경이 분자의 안정성을 해칠 수 있다는 점을 들어, 열수분출공을 생명 기원의 장소로 보는 데 회의적인 입장을 보이기도 한다. 그럼에도 불구하고 이번 연구는 지구뿐 아니라, 초기 태양계에서 잦은 충돌을 겪었던 다른 행성과 위성에서도 생명 탄생의 가능성을 제시했다는 점에서 중요한 의미를 갖는다.

세포 속 단백질 분비 과정 첫 규명노벨상 당시 ‘자유로운 연구’ 강조실패 위험 감수하고 밀고 나가야파킨슨병 앓던 아내와 사별 이후현재는 연구 컨소시엄 고문 활동한국 과학자도 많이 참여해 주길자신의 가설 증명할수록 자신감시험 아닌 실험 중심 교육 구성을성과 늦어도 꾸준한 지원이 중요 “자유로운 탐구 정신이 오늘날 노벨상 수상자들의 경력을 다채롭게 만들었습니다.” 세포 내 물질 수송 경로를 밝혀 2013년 노벨 생리의학상을 받은 랜디 셰크먼(78) 캘리포니아대(UC) 버클리 분자생물학과 교수는 당시 노벨상 수상 소감에서 ‘자유’라는 단어를 네 차례 언급했다. 노벨 평화상이 아닌 생리의학상 수상 소감에서는 이례적이었다. 셰크먼 교수는 지난달 24일(현지시간) 미국 캘리포니아주 UC 버클리 교정 내 사무실에서 진행한 서울신문과의 인터뷰에서도 ‘자유로운 연구 환경’이 미국에서 노벨 과학상 수상자가 많이 배출된 비결 중 하나로 꼽았다. 자신이 노벨상을 받기까지 36년의 연구를 했는데, 미국 민간 연구소의 지원 덕에 자유로운 연구를 할 수 있었다는 것이다. 또 한국교육의 현실을 언급하며 시험보다는 실험 중심의 과학교육을 강조했다. 셰크먼 교수는 오는 26일 서울 신라호텔 다이너스티홀에서 열리는 ‘K-과학인재 아카데미 비전선포식’에서 기조연설을 한다. 이번 행사는 호반그룹과 호반장학재단이 주최하고 서울신문과 전자신문이 주관한다. 학계·산업계·교육계 전문가들이 한자리에 모여 과학 인재 육성 방안을 논의한다. 호반그룹과 서울대는 ‘K-과학인재 아카데미업무협약(MOU)’을 맺고 예비 과학 인재들이 연구 경험을 넓힐 수 있도록 지원한다. 다음은 셰크먼 교수와의 일문일답. -처음 과학자가 되겠다는 꿈을 꾼 계기가 무엇인가. “첫 기억은 11살로 거슬러 올라간다. 학교를 마친 후 물병으로 근처 호숫가에서 물을 퍼 올려 현미경으로 봤더니 꼬물거리는 작은 생물들이 살고 있었다. 그게 신기해서 더 좋은 현미경을 사고 싶었는데, 중고 제품도 100달러가 필요하더라. 동네 아이들을 돌보는 ‘베이비시터’ 아르바이트를 해서 모은 돈을 어머니가 장을 보는 데 썼다. 현미경을 못 산 게 분해서 그 길로 자전거를 타고 경찰서에 신고를 했다가 집안이 발칵 뒤집혔다. 부모님은 화를 내다 결국 나를 전당포에 데리고 가서 현미경을 사줬다. 그 현미경으로 과학자의 꿈을 키웠다.” -과학자의 꿈은 어떻게 이어졌나. “청소년기엔 학교에서 열린 과학 프로젝트 박람회에 출전하며 과학자의 꿈을 꾸었다. UC 로스앤젤레스(LA) 화학과에 진학했는데, 신입생 때 원하는 교수의 연구실에 들어가 일을 할 수 있었다. 그때 박테리아와 바이러스를 연구하는 교수님 아래서 실험하고 연구 현장을 배웠다. 그때 지도교수님이 빌려준 책이 유전자(DNA)의 이중나선 구조를 밝혀 노벨상을 수상한 제임스 왓슨 박사의 분자생물학 책이었다. 그 책이 지금의 진로를 결정하게 된 계기가 됐다.” -단백질 분비 과정을 처음으로 규명해 노벨상을 수상한 과정이 궁금하다. “스탠퍼드대에서 생화학 박사 학위를 받은 후 UC 버클리에서 교수로 막 재직하기 시작했을 때였다. 세포 내에서 아미노산 배열에 따라 나올 수 있는 단백질 종류가 많다. 단백질이 세포 안에서 생성되고 세포 밖으로 나가 순환하면서 역할을 한다. 인간과 동일한 진핵생물(핵과 핵막이 있는 세포로 구성된 생물)인 효모를 이용해 세포 안에서 만들어진 단백질이 분자 수준에서 세포 밖으로 전달되는지 규명한 것이다. 당시에는 단백질 분비 과정에 대한 연구도 거의 없었고, 연구 방식도 대부분 실험쥐와 같은 포유류를 사용할 뿐 효모를 활용한 연구는 많지 않았다. 그래서 미국 국립보건원(NIH)에 신청한 첫 장학금은 떨어졌다. 그런데 미국 국립과학재단(NSF)에서 장학금 요청을 수용해 작은 펀딩을 받을 수 있었다. 그 연구가 노벨상으로 이어졌다.” -노벨상 수상 소감에서 당장 성과가 나지 않는 기초과학이 중요하다고 했다. “1977년에 효모로 시작한 연구가 2013년 노벨상을 받기까지 약 36년이 걸렸다. 효모 실험에서 얻은 결론을 인간에게 적용할 수 있다고 인정받기까지 36년이나 걸린 것이다. 그만큼 당장 성과를 내지 못하더라도 긴 시간 연구를 이어가기 위해선 돈이 필요하다. 내가 연구를 시작했을 때 단백질 분비는 거의 새로운 분야였고 장학금도 거절당할 정도로 유망한 분야가 아니었다. 하지만 2년 만에 성과를 냈더니 미국의 민간 연구소인 하워드 휴즈 의학연구소(HHMI)가 15년 동안 지원을 해줬고, 그 덕분에 비교적 자유롭게 연구할 수 있었다.” -과학자가 지녀야 할 핵심적인 가치는 무엇인가. “과학자는 어느 정도 ‘도박꾼’이 되어야 한다. 실패할 가능성이 있더라도 호기심이 생긴 연구에 대해서는 자신감을 가지고 밀고 나가야 한다. 새로운 것을 찾으려면 위험을 감수해야 하는 게 당연하다. 과학자로서 항상 큰 질문을 생각하고, 좋은 멘토와 최신 연구실 현장에서의 훈련을 통한 경험, 판단도 필요하다. 프랑스 화학자 루이 파스퇴르도 ‘준비된 자만이 기회를 잡는다’고 하지 않았나.” -최근 학문과 산업의 경계가 흐려지고 있다. 미국의 거대한 산업 생태계가 학계엔 어떤 영향을 미치나. “처음엔 제자들이 학계로 빠지길 원했지만 최근에는 학생들에게 학계나 산업계 중 특정한 길을 가라고 강요하지 않는다. 요즘은 많은 박사들이 산업계로 진출해 새로운 발견을 해내기 때문이다. 기업가들 중에서도 많은 혁신가가 나오고 있다. 아마존이나 테슬라가 대표적인 예다. 기업인들도 똑같이 위험을 감수하며 도전하고, 그렇게 산업의 선구자가 되지 않았나. 제자 중 한 명은 캘리포니아공대(칼텍) 교수를 하면서 회사를 창업해 암젠에 인수됐다. 지금은 학계와 산업을 오가며 왕성하게 활동하고 있다.” -생명과학 분야 연구도 인공지능(AI)의 영향을 받나. 과학자는 AI와 어떤 관계를 이뤄야 하나. “요즘 연구실에는 실험 결과를 예측하는 알고리즘이 이미 널리 사용되고 있다. 예를 들어 단백질을 구성하는 아미노산의 배열 구조를 예측하는 것은 생명과학의 오랜 난제였는데 구글 딥마인드의 ‘알파폴드’는 몇 분 만에 이를 예측한다. 이 공로로 알파폴드 개발자들은 2024년에 노벨상까지 받았다. 학생들도 이미 AI를 자연스럽게 사용하고 있다. AI의 도움을 받아 연구에 효율적으로 활용할 수 있다면 AI가 연구실에 들어오는 것은 자연스러운 현상이라고 생각한다.” -지금은 어떤 연구에 초점을 맞추고 있나. “아내가 20년 동안 파킨슨병을 앓다가 2017년에 사망했다. 한번 걸리면 완치가 어려워 사형 선고나 다름없는데, 사망까지는 오래 앓아야 하는 힘든 병이다. 파킨슨병 환자가 알츠하이머 치매 환자보다 더 빠르게 증가하고 있다. 구글의 공동 창업자인 세르게이 브린이 자신이 자금을 지원할 테니 파킨슨병 연구를 도와달라고 연락을 해왔다. 그래서 현재는 글로벌 파킨슨병 공동 연구 컨소시엄인 ASAP(Aligning Science Across Parkinson’s)라는 재단에서 고문 역할을 하고 있다. 여러 연구자들이 팀을 이뤄 파킨슨병을 연구할 수 있도록 협력하는 네트워크를 만든 것이다. 전 세계 과학자들이 팀으로 연구하고 있는데 아직 동아시아 출신의 연구자가 많지 않다. 한국에서 많이 참여해주면 좋겠다.” -한국이 과학 분야에서 인재를 더 성공적으로 배출하려면 무엇이 필요할까. “먼저 한국 정부가 기초과학에 더 투자해야 한다. 일부 연구자에게 집중적으로 펀딩을 하는 기초과학연구원(IBS)은 선례로 볼 수 있다. 하지만 그것만으론 부족하다. 특히 한국은 민간 투자가 미국보다 적다. 미국에서는 개인 또는 기업, 재단의 후원이 과학 연구를 지속하게 만드는 핵심 축이다. 민간에서 지원을 해주면 정부 과제와 달리 특정 주제가 정해져있지 않고 연구자의 자율성을 존중해준다. UC 버클리에서 효모로 연구를 했을 때도 내게 후원을 해준 HHMI 덕분에 정부에 구애받지 않고 원하는 주제를 자유롭게 연구할 수 있었다. 내가 고문으로 있는 ASAP 역시 구글의 창업자인 브린이 큰 금액을 지원한다. 미국에서는 민간이 주된 재원이지만 한국 기업들은 상대적으로 소극적이다. 글로벌 기업들이 기초과학에 더 많이 후원해야 한다.” -한국의 젊은 과학자들에게 해주고 싶은 조언이 있나. “한국의 교육 시스템은 시험 중심으로 구성돼 있다. 학생들은 ‘시험’ 준비를 하느라 ‘실험’은 하지 못한다. 시험은 창의력과 열정, 호기심이 아니라 암기력을 테스트하지 않나. 아이들이 과학에 흥미를 가지려면 스스로 경험하고 실험해보는 기회가 중요하다. 학교에서 과학 박람회를 열고 학생들이 직접 과학 실험을 설계하고 필요한 장비를 조립하는 식이다. 대학에 가서도 수업만 열심히 듣는 게 다가 아니다. 직접 연구실에 가서 실험을 해보길 권한다. 실제로 교수가 연구실에서 어떻게 실험을 하고 어떤 방식으로 결과를 내는지 현장을 통해 경험을 쌓아라. 젊은 과학자들은 자유롭게 탐구할 시간이 필요하다. 자신의 가설을 실험하고 증명할수록 자신감을 얻는다.”