개의 나이를 사람의 나이로 계산하는 방법은 생각보다 훨씬 복잡한 모양이다. 미국 캘리포니아주립대 샌디에이고캠퍼스(UC샌디에이고)가 주도한 연구진은 개의 ‘사람 나이’를 알아내기 위해 DNA 변화를 고려해 새로운 계산 공식을 만들어냈다고 밝혔다. 이는 지금껏 종종 개의 나이에 숫자 7을 곱하는 출처조차 불분명한 방식과 비교할 수 없을만큼 정교한 것이라고 연구진은 덧붙였다. 이에 대해 연구 주저자로 참여한 티나 왕 UC샌디에이고 박사과정 연구원은 개는 종에 따라 성장 속도와 수명이 달라서 개와 사람의 상대적인 나이를 비교하는 것은 쉽지가 않다고 말했다. 하지만 연구진이 고안한 계산 공식은 시간에 따른 DNA의 변화, 특히 DNA에 일정 비율로 더해지는 분자인 메틸기 비율을 살핀 것이다. 이른바 DNA 메틸화라고도 불리는 이 과정으로 신체 나이를 가늠할 수 있어 학자들은 이를 후성유전자 시계라고도 부른다. 개의 수명은 신체 크기에 따라 달라질 수 있는데 마스티프와 같은 대형견은 6~7년, 치와와와 같은 소형견은 17~18년까지 그 차이가 크다. 하지만 모든 개는 유사한 신체 발달과 생리·병리적 궤적을 보인다. 연구진은 이번 연구에서 강력한 게놈 동질성을 제공해 노화 등 복잡한 특성과 관련한 유전적 요인을 확인할 기회를 높이기 위해 래브라도 리트리버라는 단일 종을 조사 대상으로 삼았다. 이들 연구자는 리트리버 104마리의 수명을 16년 범위까지 유전자를 분석해 메틸화 특성을 살폈다. 그러고나서 이를 만 1~103세의 사람 320명과 생쥐 133마리의 혈액 표본에서 나온 메틸화 데이터와 비교 분석했다.그 결과, 개와 사람 사이에는 주요 이정표 시기에 유사성이 있는 것으로 나타났다. 유사성은 특히 상대적 나이가 비슷할 때 강했다. 이는 어린 개는 젊은이, 나이 든 개는 노인과 비교할 때 유사성이 가장 컸다는 것이다. 이런 특성 덕분에 연구진은 후성유전자 시계에 기초한 공식을 만들 수 있었다. 개의 사람 나이는 개의 실제 나이의 자연로그값에 16을 곱하고 그 값에 31을 더하는 것이다. 사람 나이 = 16 ln(개 나이) + 31. 예를 들어, 개의 나이가 2살이라면 2의 자연로그 값은 약 0.6931이다. 여기에 16을 곱한 뒤 거기(11.0896)에 31을 더하면 42가 된다. 즉 2살짜리 개의 사람 나이는 42세 중년이라는 것이다. 참고로 자연로그 값은 스마트폰 계산기로 쉽게 구할 수 있다. 개의 나이가 18살이라면 18의 자연로그 값은 약 2.8903이고 여기에 16을 곱한 뒤 거기(46.2448)에 31을 더하면 77이 된다. 즉 18살짜리 개의 사람 나이는 77세 노년에 들어섰다는 것이다. 만일 이를 단순히 실제 나이에 7을 곱하는 기존 방식으로 계산하면 2살짜리 개는 14살, 18살짜리 개는 126살이 된다. 이에 대해 연구진은 개와 사람의 생애는 일치하지 않는 시기가 있다면서 예를 들어 신체적 성숙이 이뤄지는 사춘기는 개가 사람보다 빠르다고 설명했다. 자세한 연구결과는 생명과학 분야 논문을 정식 출간 전에 수록하는 온라인 저널 ‘바이오아카이브‘(bioRxiv)에 4일자에 게재됐다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

“Omnes viae Romam ducunt.”(모든 길은 로마로 통한다) 기원전 8세기 무렵 라틴인이 세운 도시국가인 로마는 급속하게 영토를 확대해 5현제 중 하나인 트라야누스 황제가 통치했던 117년 무렵에는 지중해를 에워싸는 대제국을 완성했다. 제국을 세우는데 큰 기여를 한 로마군대는 중장보병이 중심을 이뤘기 때문에 점령지와 로마를 잇는 도로를 만드는 것이 필수적이었다. 이 때문에 공병대를 중심으로 로마의 토목기술이 급속히 발전했다. ‘길은 직선이어야 한다’는 대명제 하에 공병대는 1~2m 정도 땅을 판 뒤 위에 모래를 깔고 다진 뒤 30㎝ 정도 자갈을 깔고 그 위에 돌, 다시 자갈을 깐 뒤 시멘트와 같은 것으로 덮었다. 그 위에 다시 자갈과 모래를 깔고 제일 위쪽에는 크고 평평한 돌을 까는 것으로 도로를 완성했다. 이 도로는 3세기 말 기준으로 총 길이 8만 5000㎞였는데 포로로마노 같은 곳은 지금도 잘 보존돼 있다. 이런 도로를 통해 지중해 주변과 멀리 브리타니아(영국), 게르마니아(독일), 사하라사막, 유프라테스강에 이르는 제국 전체로 물자와 사람이 오갔다. 그런데 고고학자들과 생물학자들이 단순히 길 뿐만 아니라 지중해와 유럽 전체의 유전자도 로마로 들고난 것으로 확인됐다는 연구결과를 내놨다. 모든 길과 DNA가 로마로 통했던 셈이다. 미국 스탠포드대, 하워드 휴즈 의학연구소, 이탈리아 문화재·활동부, 로마 사피엔자대, 토리노대, 피사대, 사사리 누오로주(州) 고고학·미술·조경부, 로마시 문화유산부, 로마 제3대학, 포지아대, 아일랜드 더블린칼리지대, 오스트리아 비엔나대, 포르투갈 코임브라대, 프랑스 엑스마르세이유대, 바티칸시국 그리스로마 유물부 등 7개국 28개 연구기관으로 구성된 공동연구팀은 고대 많은 유럽의 유전적 혈통들이 당시 로마 제국과 연결돼 있었으며 현재 유럽과 지중해 일대 인구의 유전적 변화 패턴을 그대로 반영한다고 8일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 8일자에 실렸다.1세기를 전후해 고대 로마는 지중해 전역과 현재 유럽, 중동, 북아프리카에 이르는 영토를 갖고 있는 인구 7000만명의 제국 수도였다. ‘팍스 로마나’ 시대에는 로마에만 100만명에 이르는 사람이 살았던 것으로 추정되고 있다. 이 정도의 도시 인구는 1500년 이후 산업혁명이 시작되기 이전까지는 유럽에서는 거의 없었던 것으로 알려져 있다. 그렇지만 당시 로마인들의 유전학적 구성에 대해서는 거의 알려져 있지 않은 상태다. 이에 연구팀은 로마 제국이 형성되기 이전부터 로마는 유럽과 지중해 사이의 중요한 문화적, 상업적 교차로였다는 점에 착안해 로마를 중심으로 주변 29개 고대 로마 유적지에서 1만 2000년 전까지로 거슬러 올라갈 수 있는 127개의 인간 게놈을 추출해 분석했다.그 결과 선사시대에 크게 두 번의 로마인의 유전적 변화가 있었다는 것을 확인했다. 우선 약 1만 2000년~6000년 전까지 로마인들의 유전자는 서유럽의 수렵채집인들과 유사성을 가졌다. 그런데 6000~3500년 전 신석기 시대에 농업중심 경제가 만들어지면서 소(小)아시아라고 불렸던 현재 터키반도 일대에 살았던 아나톨리아인과 유프라테스강 주변에 살았던 이란인 농부들이 유입됐으며 청동기 시대가 되면서 지중해 전역에서 온 사람들과 교역이 활발해지면서 유전적 교합이 이뤄진 것으로 확인됐다. 이 때문에 기원전 753년 로마가 건국됐을 당시에는 이처럼 근동지역과 서유럽 혈통이 주를 이루고 있었는데 이후 제국이 확장되는 과정에서 근동, 북아프리카와 지중해 전역에 사는 사람들의 유전자가 섞인 것으로 확인됐다. 조나단 프리차드 미국 스탠포드대 교수(유전학·진화생물학)는 “이번 연구는 지난 1만 2000년 동안 로마와 이탈리아 중부의 유전학적 역사를 개괄했다는데 의미가 크다”라며 “중부 이탈리아의 유전적 다양성은 로마 제국의 흥망성쇠를 함께 하고 있으며 유럽과 지중해의 유전적 교두보, 흔히 얘기하는 것처럼 ‘모든 유전자는 로마로 통한다’라는 결론을 낼 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

멕시코시티 인근 호수에만 서식하는 한 도롱뇽 종은 인간의 신체를 재생하는 꿈 같은 기술을 개발하는 데 도움을 줄 것으로 기대돼 많은 생물학자의 관심을 끌고 있다. 아홀로틀(axolotl)이라는 이름을 지닌 이 도롱뇽은 귀여운 외모 덕분에 ‘피터팬 도롱뇽’으로도 불리며 현재 세계 여러 나라에서 애완용으로 기르지만, 사실 야생에서는 소치밀코 호수에서만 서식하는 희귀종이다.그런데 아홀로틀은 호수라는 제한된 서식지 특성상 먹이 부족으로 종종 동족의 다리까지 뜯어먹는 소름끼치는 습성을 갖고 있다. 이는 특히 새끼였을 때 심해 애완용으로 기를 경우 처음에 두 마리 이상 함께 두지 않아야 하는 이유가 되기도 한다. 다 자란 성체일 경우 이런 습성은 줄지만, 주의 깊게 관찰해야 한다. 그렇다고 해서 만일 아홀로틀 중 어떤 개체가 다리를 잃었다고 하더라도 크게 걱정할 필요는 없다. 왜냐하면 이 종은 다리를 잃더라도 몇 달 뒤면 다리가 생기기 때문이다. 특히 아홀로틀의 재생 능력은 피부와 뼈 그리고 근육 조직은 물론 신경 말단부까지 완벽하게 다시 자라게 한다.이에 대해 아홀로틀 전문가인 미국의 생물학자 제임스 모나한 노스이스턴대 부교수는 최근 미국 과학전문 매체 피조그닷컴과의 인터뷰에서 이들 도롱뇽의 특별한 재생 능력은 세포 속에 있는 어떤 성분 덕분이라고 설명했다. 그는 “아홀로틀은 몸에 손상을 입었을 때 상처 부위 근처 세포들이 휴지기에서 재생기로 돌아가는 몇 가지 단서를 발견했다”고 말했다. 모나한 교수팀은 지금까지 아홀로틀의 재생 과정에 영향을 주는 ‘뉴레귤린-1’(NRG1·Neuregulin-1)으로 불리는 하나의 단백질 분자를 발견했다. 이들은 아홀로틀의 몸에서 이 분자를 제거하면 재생 능력을 잃는 것처럼 보이지만, 이를 다시 첨가하면 능력이 되살아나는 과정을 확인했다. 하지만 모나한 교수는 재생 과정에 스위치 역할을 하는 분자는 이보다 많이 있을 것이라고 지적한다. 왜냐하면 아홀로틀은 역대 가장 큰 게놈 배열을 갖고 있어 우리는 이들 도롱뇽의 몸과 유전자에 대해 여전히 이해하지 못하는 부분이 많다는 것이다. 따라서 아홀로틀에 관한 연구를 거듭하면 인간의 퇴행성 망막질환 같은 질병을 치료하는 돌파구를 마련할 수 있을지도 모른다. 모나한 교수는 또 같은 대학 화학공학과 레베카 캐리어 부교수팀과 함께 아홀로틀에서 발견한 NRG1을 인간의 망막과 비슷한 돼지 망막의 줄기 세포에 넣어 이식하는 실험을 했을 때 세포가 얼마나 생존할 수 있는지를 조사했지만, 세포는 제대로 이식되지 못하고 사멸하는 것을 확인했다. 반면 줄기세포를 아홀로틀의 망막에 이식했을 때는 훨씬 더 적은 수의 세포가 사멸한 것으로 나타났다. 이는 아홀로틀의 또다른 단백질 분자나 메커니즘이 재생 능력의 원인이 될 수 있음을 시사하는 것이다. 이에 대해 모나한 교수는 아직 정확한 메커니즘을 밝힐 수 없지만, 여전히 희망적이라고 평가한다. 그는 “우리는 이미 (태아였을 때) 한 차례 팔을 만들었다. 만일 우리가 이 과정을 되돌리는 방법을 배울 수 있다면 우리 몸이 나머지 일을 할 것”이라고 말했다.한편 아홀로틀은 종종 우파루파라고도 불리지만 이는 일본에서 상업화를 위해 붙인 이름으로, 정식 명칭은 아홀로틀이 맞다. 원산지를 따라 단순히 멕시코 도롱뇽이라고도 불린다. 몸길이는 30㎝까지 자라며 몸 색상은 흰색과 노란색, 검은색 등 다양해 한때 애완동물로 인기가 높았다. 사진=노스이스턴대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

조현병은 과거에 정신분열증으로 알려진 정신질환으로 생각, 감정, 지각, 행동 등 여러 측면에서 다양한 증상이 종합적으로 나타나는 것이 특징이다. 미국의 경우 조현병 환자는 전체 인구의 0.7%, 전 세계적으로도 1% 정도가 앓고 있는 것으로 알려져 있다. 국내에서도 조현병 환자는 약 50만명에 이르는 것으로 보고 있다. 조현병은 유전적 요인이 가장 큰 것으로 알려져 있지만 뇌의 생화학적, 해부학적 이상으로 생거나 살면서 겪는 각종 환경적, 심리적 요인도 작용하는 것으로 알려지는 등 아직까지는 정확히 발병원인이 알려져 있지는 않은 상태이다. 그런데 최근 미국 연구진이 조현병을 유발하는데 결정적인 작용을 하는 유전자 변이를 찾아내 조현병의 원인은 물론 치료방법을 찾는데 도움이 될 것으로 보인다. 미국 매사추세츠종합병원 유전자의학센터, 하버드-MIT 브로드연구소 스탠리정신의학연구센터, 의학 및 인구유전학프로그램 공동연구팀은 전장엑솜분석(whole exome sequencing)이라는 방법을 이용해 조현병을 유발하는데 중요한 역할을 하는 것으로 추정되는 10개의 새로운 DNA를 발견했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 지난 15~19일까지 미국 휴스턴에서 열린 ‘미국인간유전학회’(ASHG) 2019 연례컨퍼런스에서 발표됐다. 연구팀은 전 세계 5개 대륙에 살고 있는 2만 5000명의 조현병 환자와 10만명의 일반인의 게놈을 전장엑솜분석이라는 기법으로 비교했다. 전장엑솜분석은 생명체의 모든 유전체 염기서열을 분석하는 전장유전체분석과는 달리 실제 단백질을 합성하는 부분인 엑손만을 선별해 분석하는 방법이다.엑솜은 전체 유전체 중 약 1% 정도를 차지하고 있지만 실제 질병을 일으키는 유전변이의 80% 이상이 엑솜에서 발견되는 만큼 질병 원인 유전자를 찾을 때 많이 쓰이는 방법이다. 그 결과 조현병 위험을 높이는 10개의 유전자를 새로 찾아냈는데 이 중 2개는 글루탐산염 수용체와 관련돼 있는 것으로 확인됐다. 글루탐산염 수용체는 뇌 세포간 신호전달에 중요한 역할을 하는 단백질로 알려져 있다. 이들 유전자의 기능 감소가 조현병 증상을 촉진시키거나 악화시키는 것으로 연구팀은 보고 있다. 더군다나 이들 10개 유전자는 뇌 신경발달 지연과 자폐스펙트럼 장애를 유발시키기도 하는 것으로 확인됐다. 연구를 이끈 매사추세츠병원 유전의학센터 타진더 싱 박사는 “이번 연구를 통해 발견한 유전자는 변이와 명백한 분자적 메커니즘을 갖고 있기 때문에 조현병을 유발시키는 실질적 원인으로 볼 수 있을 것”이라며 “조현병 발병의 생물학적 경로를 이해할 수 있도록 돕는 한편 새로운 유전적 치료법을 찾을 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

무더운 여름이나 격한 운동을 한 다음에는 이가 시릴 정도로 차가운 맥주 한 잔이 생각난다는 사람들이 많다. 역사상 가장 오래된 알코올 음료인 맥주는 물, 차(tea) 다음으로 세계에서 세 번째로 많이 소비되는 음료라는 말처럼 전 세계인이 즐겨 마시는 술임은 확실하다.약 1만년 전 인류가 농경을 시작하면서 저장된 곡물과 물이 만나 발효되면서 만들어진 것이 바로 ‘취하게 하는 물’인 맥주라는 것에 대해 많은 학자들이 의견 일치를 보이고 있다. 실제로 기원전 4000년쯤 수메르인들이 설형문자로 맥주를 만드는 방법을 기록해 놓고 있기도 하다. 맥주를 의미하는 영어단어 ‘비어’(beer)가 ‘마시다’라는 뜻의 라틴어 ‘비베레’(bibere)와 ‘곡식’을 뜻하는 고대 게르만어 ‘베오레’(bior)에서 유래됐다는 것만 봐도 그 역사를 짐작할 수 있다. 맥주의 주원료는 물, 대맥이라는 보리, 홉, 효모 등이다. 그런데 똑같은 원료로 만들더라도 맥주의 맛은 천차만별이다. 맥주의 본고장이라는 독일, 벨기에 과학자들과 미국 과학자들이 효모의 종류에 따라, 그리고 발효 중 서로 다른 효모들이 혼합되고 결합되는 하이브리드 과정을 거치면서 독특한 맛을 만들어 낸다는 사실을 각각 밝혀냈다.벨기에 VIB-KU 루벵 미생물센터, 루벵대 유전학연구소, 루벵 맥주연구소, 겐트대 식물생명공학·바이오인포매틱스학과, 독일 바이헨스테판 발효·식품관리 연구센터 공동연구팀은 밀가루를 빵으로 만들고 당분이 포함된 물을 맥주나 와인으로 바꾸는 대표적인 효모균 200여종의 게놈을 분석한 결과 이들 중 4분의1이 여러 종의 효모균 DNA가 섞인 ‘하이브리드 효모균’이라는 사실을 밝혀냈다. 미국 위스콘신 메디슨대, 스페인 농화학·식품기술연구소, 프랑스 파리 샤클레대, 아일랜드 더블린 트리니티칼리지, 포르투갈 리스본 노바대, 아르헨티나 코마휴국립대 국제공동연구팀도 전통 발효주인 맥주, 와인, 과실주 효모의 게놈을 분석한 결과 대표적인 7가지의 효모종(種) 게놈 조합을 발견했다. 이들의 연구 결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 에콜로지 앤드 에볼루션’ 22일자에 함께 실렸다.독일과 벨기에 연구팀은 전 세계적으로 유명한 괴즈 맥주(자연 발효시킨 에일 맥주의 한 종류)와 트래피스트 맥주(벨기에 등의 수도원에서 생산하는 에일 맥주) 같은 독일과 벨기에 정통맥주 속 효모를 분석했다. 그 결과 이들 맥주에는 에일 맥주를 만들어 내는 사카로스미세스 세레비지에를 비롯해 사카로스미세스 쿠드리아브제비, 유아바누스, 우바룸 등 다양한 맥주효모 DNA가 재조합된 새로운 잡종 효모균들이 작용함으로써 맥주의 독특한 맛과 향을 만들어 내는 것으로 확인됐다. 또 연구팀은 현재 전 세계적으로 널리 쓰이는 맥주 효모들의 기원을 분석한 결과 대부분이 중세시대 벨기에와 독일에서 유래된 것이라는 점도 밝혀냈다. 또 미국 포함 6개국 국제공동연구팀은 발효주에서 발견되는 100여개의 혼합 효모 게놈을 분석한 결과 혼합 효모에 영향을 미치는 대표적인 7가지 DNA 시퀀스를 발견했다. 이와 함께 대부분의 혼합 효모는 2~3개의 효모가 결합된 것으로 나타났지만 독특한 맛과 향으로 맥주 애호가들의 사랑을 받는 맥주들은 4~5개의 효모에서 비롯된 혼합 효모가 만들어 내는 것으로 연구팀은 밝혀냈다. 케빈 베르스트레펜 벨기에 루벵대 교수는 “맛이 좋고 향이 좋은 맥주를 만들기 위해 가장 중요한 것은 효모를 어떻게 구성하는가에 따라 달려 있다”며 “맥주의 맛도 발효화학 같은 과학의 힘에 좌우될 수 있다는 것을 보여 준 연구”라고 말했다. 크리스 토드 히팅거 미국 위스콘신 메디슨대 교수(유전학)도 “효모의 유전적 차이가 맥주라는 최종 산물까지 가는 분자반응 메커니즘을 다르게 만들고 그 때문에 맛과 향이 제각각 달라질 수 있는 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“나 요즘 다이어트 시작했어”라고 말하는 사람들을 보면 가장 먼저 식단을 육류와 탄수화물류를 빼고 신선한 야채와 과일로 바꾼다. 실제로 조리 음식이 장내미생물의 종류와 숫자에 영향을 미친다는 연구결과가 나왔다. 미국 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 미생물학·면역학과, 글래드스톤 연구소, 하버드대 시스템생물학센터, 인간진화생물학과, 화학·화학생물학과, 로렌스 버클리국립연구소 환경유전학및시스템생물학부, 에너지부(DOE) 산하 조인트게놈연구소, 보스턴대 의학과, 캐나다 맥길대 마이크로옴·질병센터 공동연구팀은 조리된 음식이 장내 미생물을 변화시킨다는 사실을 확인했다고 2일 밝혔다. 이같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 미생물학’ 1일자에 실렸다. 지금까지 많은 연구에서 장내 미생물은 만성염증, 체중증가는 물론 암 발생까지 건강에 다양한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 식단이 장내미생물에 어떤 영향을 미치는지 구체적으로 확인하기 위해 생후 21일된 생쥐 24마리를 4그룹으로 나눠 생고기, 조리된 고기, 생야채, 조리된 야채를 8주 동안 먹였다. 실험에 사용된 야채는 고구마, 감자, 옥수수, 완두콩, 당근, 사탕무였다. 8주 뒤 각각의 생쥐들 장내미생물을 채취해 분석한 결과 생고기와 조리된 고기를 먹은 생쥐들의 장내미생물은 크게 차이를 보이지 않았지만 야채의 경우는 조리된 것과 그렇지 않은 것들을 먹은 생쥐들 장내미생물의 종류나 숫자에 차이를 보였다. 연구팀은 생쥐 실험결과를 바탕으로 사람에게도 비슷한 결과가 나타나는지 확인하기 위해 8명의 건강한 남녀 대학생을 두 그룹으로 나눠 3일 동안 각각 조리된 음식과 조리되지 않은 음식만을 먹도록 한 뒤 분변 검사를 실시했다. 그 결과 사람에게서도 생쥐들과 똑같은 연구결과를 얻었다. 생쥐나 사람이나 조리되지 않은 음식을 먹는 사람들의 장내미생물 숫자와 종류가 다양한 것으로 조사됐으며 외부에서 침투하는 각종 세균이나 바이러스에 대항할 수 있는 면역력을 가진 장내미생물이 많은 것으로도 확인됐다. 조리된 음식을 많이 먹는 사람의 장내미생물들은 영양분을 더 많이 흡수하도록 돕기는 하지만 외부에서 침투한 물질에 대한 저항성은 낮은 것으로 나타났다. 피터 턴보 UCSF 교수는 “그동안 장내미생물 변화는 탄수화물 대사 변화 때문에 나타나는 것으로 알려져 있는데 이번 연구를 통해 장내미생물 군집 변화가 야채나 채소에 포함된 화학물질 때문에도 나타날 수 있다는 것을 밝혀낸 것이 이번 연구의 의미”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

흰꼬리수리는 변이 적어 ‘멸종 위험’ 최고 올빼미과에선 빛·냄새 감지 유전자 많아육식성 조류인 맹금류(猛禽類)의 진화와 야행성 조류의 특성을 구명할 수 있는 기반이 마련됐다. 환경부 국립생물자원관은 30일 우리나라에 서식하는 올빼미과 수리부엉이·소쩍새와 매과인 황조롱이, 수리과인 말똥가리 등 4종의 표준게놈 지도를 처음으로 완성했다고 밝혔다. 표준게놈은 생물종의 대표 유전체 지도로 해독된 염기서열을 가장 길고 정확하게 조립하고 유전자 부위를 판독한 것이다. 이번 연구는 생물자원관이 울산과학기술원 등과 2015년부터 20종(맹금류 16종·비맹금류 4종)의 야생조류를 대상으로 실시, 이 중 4종에 대해 고품질 표준게놈 지도를 제작했다. 표준게놈 분석 결과 맹금류는 사람의 30%인 약 12억개 염기쌍을 가지며, 약 1만 7000여개의 유전자를 포함하고 있는 것으로 확인됐다. 유전다양성 분석에서는 맹금류 대부분이 동일개체 내 염기서열 변이가 많아 유전적으로 건강했지만 흰꼬리수리는 염기서열 변이가 적어 멸종 위험이 큰 것으로 나타났다. 또 맹금류는 닭 등 다른 조류보다 청각 등 신경계에 영향을 주는 유전자가 많았고 시각 신호 전달 및 에너지 대사에 영향을 미치는 유전자들이 특이하게 진화된 것을 확인했다. 야행성인 올빼미과에서는 공통으로 진화한 유전자들이 확인됐다. 색깔을 구별하는 유전자가 퇴화한 반면 빛을 감지하고 어두운 곳에서 대상을 식별할 수 있는 유전자들이 특이하게 진화했다. 특히 냄새 감지 유전자가 많고 소리를 감지하는 유전자와 생체리듬 유전자의 진화 속도가 빠름을 확인했다. 여주홍 유용자원분석과장은 “전체 게놈 해독과 대규모 게놈 비교분석을 통해 생태계 최상위 포식자인 맹금류의 진화와 야행성 조류의 특성을 유전적으로 규명한 데 의미가 있다”며 “야생생물 보전을 위한 기반자료 확보를 위해 다양한 자생생물을 대상으로 게놈 해독을 추진할 예정”이라고 말했다. 세종 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr

한국과 미국 공동연구진이 게놈의 위치와 형태까지 파악할 수 있는 3차원 지도를 만들어 2만 7000여개에 이르는 유전변이 질환을 예측할 수 있게 됐다. 미국 루드윅 암연구소와 카이스트 생명과학과 공동연구팀은 인체 27개 부위 조직의 3차원 게놈 지도를 해독해 치매, 심혈관 질환 등 2만 7000여 종에 이르는 복합질환 관련 유전변이 기능을 예측할 수 있게 됐다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘네이처 제네틱스’에 실렸다. 과학기술과 의학이 발달하면서 알츠하이머, 파킨슨병, 자가면역질환의 원인을 찾아내려는 시도도 다양해지면서 관련 질환을 일으키는 중요한 유전변이들이 발견되고 있지만 모든 기능을 밝혀내는데는 여전히 한계에 부딪치고 있다. 특히 여전히 불치병의 영역에 남아있는 이들 질병의 유전적 변이는 DNA가 단백질을 만들지 않는 비전사 지역에 위치해있기 때문에 기존의 1차원적 DNA 염기서열 분석으로는 질병에 대해 완전히 이해하기란 쉽지 않다. 이 때문에 핵이라는 3차원 공간 안에 존재하는 게놈들이 공간상에서 상호작용을 하는 3차원 게놈 구조를 연구한다면 비전사 지역에 존재하는 유전변이까지 파악할 수 있기 때문에 많은 연구자들이 주목하고 있다. 3차원 게놈 구조 연구는 몇 가지 종류의 세포주에만 국한돼 분석돼 있으며 질환과 직접 연관이 있는 각 인체 조직을 표적으로 한 게놈 3차 구조는 밝혀지지 않았다. 연구팀은 인체 내 27개 조직을 대상으로 게놈 3차원 구조를 규명하기 위해 ‘표적 염색질 3차 구조 포착법’이라는 새로운 실험기법을 활용해 3차원 게놈 지도를 만들었다. 그 결과 인간 게놈에 존재하는 90만개에 이르는 3차원 게놈 염색질 고리 구조를 찾아내고 이들 중 상당수가 각 인체조직에서 특이적으로 존재한다는 사실도 밝혀냈다. 또 연구팀은 이번 발견을 기반으로 지금까지 기능이 명확하게 정의되지 않았던 2만 7000여 개 이상의 질환 연관 유전변이들의 기능을 예측하고 설명해내는데 성공했다. 정인경 카이스트 교수는 “이번 연구는 복합 질환의 메커니즘 규명을 위해 비전사 게놈의 중요성을 강조하고 다수의 중요 유전변이를 3차원 게놈 구조 해독을 통해 규명 가능하다는 것을 보여줬다는데 의미가 크다”라며 “퇴행성 뇌질환을 포함해 다양한 복합 질환의 새로운 메커니즘과 치료 표적 발굴에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“하지만 때론 세상이 뒤집어 진다고 / 나 같은 아이 한둘이 어지럽힌다고 / 모두 다 똑같은 손을 들어야 한다고 / 그런 눈으로 욕 하지마 / 난 아무것도 망치지 않아 / 난 왼손잡이야” 1995년 그룹 ‘패닉’의 노래 ‘왼손잡이’의 가사 중 한 구절이다. 왼손잡이는 인류가 시작한 뒤 꾸준히 전 세계 인구의 약 10%를 차지해 왔다. 문제는 왼손잡이가 생기고 일정한 비율로 유지되는 이유에 대해서는 현대 과학으로도 해석되지 않고 있는 부분이다. 최근에는 그런 차별이 거의 없어졌지만 역사적으로는 왼손잡이는 ‘정상에서 벗어난’ 차별의 대상이었다. 우리나라에서도 왼손잡이 아이들을 오른손을 사용하도록 어른들이 억지로 교육시키는 경우도 많았다. 그런데 영국 옥스포드대 임상신경과학과, 통합신경이미지 뇌기능성자기공명영상(fMRI) 센터, 옥스포드대 의대 정형외과 공동연구팀이 왼손잡이와 관련된 유전정보를 발견하고 왼손잡이를 만드는 원인 유전자가 뇌의 언어영역과 밀접한 관계가 있다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 뇌 과학 분야 국제학술지 ‘브레인’ 4일자에 실렸다.연구팀은 영국 의학 빅데이터인 ‘바이오뱅크’에 등록된 약 40만명의 게놈을 분석했다. 여기에는 3만 8332명의 왼손잡이가 포함됐다. 연구팀은 이들의 게놈을 비교분석한 결과 4개의 게놈이 왼손잡이와 관련된 것으로 확인했으며 이 중 3개는 뇌 발달과 구조에 관여하는 단백질과 관련돼 있다는 사실을 발견했다. 3개 게놈은 신경세포의 세포골격을 구성하는 미세소관과 관련이 있는 것으로 나타났다. 세포골격은 세포의 형태를 만들고 세포 이동에 관여하는 세포 지지기관이라고 할 수 있다. 연구팀은 분석 대상자 40만 명 중 약 1만명을 따로 분류해 뇌의 fMRI를 촬영한 결과 이들 게놈이 언어와 관련된 영역과 밀접한 관계를 갖고 있다는 사실도 발견했다. 특히 왼손잡이들은 뇌의 왼쪽과 오른쪽 언어영역이 더 조화롭게 발달해 있으며 언어기능도 더 우수한 경향을 보이는 것으로 조사됐다. 이와 함께 왼손잡이와 질병 발병 가능성의 상관관계를 분석한 결과 왼손잡이들은 대표적인 퇴행성 뇌질환인 파킨슨병에 걸릴 가능성은 낮지만 조현병을 앓을 가능성은 오른손잡이보다 높은 것으로도 나타났다. 도미닉 퍼니스 옥스포드대 의대 정형외과 교수는 “이번 연구는 대규모 의학 데이터를 활용함으로써 왼손잡이가 뇌의 발달생물학적 차원에서 결과라는 사실을 증명했다는데 의미를 갖는다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

왼손잡이가 되는 데 관여하는 것으로 추정되는 4개의 유전자 변이가 발견됐다. 영국 옥스퍼드대 연구진이 영국 바이오뱅크 등록자 약 40만명의 유전체(게놈) 자료를 분석해 왼손잡이와 밀접한 관계가 있는 유전자 영역 4개를 찾아냈다고 BBC 등이 5일(현지시간) 보도했다. 이는 왼손잡이 발현에 관여하는 정확한 유전자를 확인한 것은 아니지만, 유전체 내에서 특정 영역까지 좁힌 것이다. 특히 이번 연구에서는 왼손잡이와 관계한 유전자 영역 4개 중 3개가 태아 시기 두뇌 발달과 구조(패턴화)에 관여하는 단백질과 연관돼 있었다. 이 단백질은 미세소관의 발달에 관여하는 데 세포 내에 존재하는 이 기관은 세포 골격의 유지와 세포 이동, 세포 내 물질 이동 등에 필요하다.연구진은 또 왼손잡이 3만8332명 중 약 1만 명의 뇌 MRI 영상을 사용해 이런 유전적 영향이 언어와 관련한 뇌 영역에서 오른손잡이와 구조적 차이가 있을 수 있다는 것을 발견했다. 이에 대해 영상 분석을 수행한 제1저자 아키라 위베르그 박사는 “우리는 왼손잡이 참가자들의 경우 뇌 좌반구와 우반구의 언어 관련 영역이 더 조화롭게 상호 작용하는 것을 발견했다. 이는 언어적 작업을 수행할 때 왼손잡이들이 유리할 수도 있다는 흥미로운 가능성을 제기하지만, 이런 차이는 매우 많은 사람에 관한 평균으로 보이는 것일 뿐 모든 왼손잡이가 비슷하지 않다는 점을 기억해야 한다”고 설명했다. 연구진에 따르면, 전 세계 인구 중 약 90%의 사람들이 오른손잡이인데 이런 경향은 적어도 1만 년 이상 이어졌다. 많은 연구자가 잘 쓰는 손의 생물학적 원인을 연구했지만, 이번 연구는 바이오뱅크 자료 덕분에 왼손잡이가 되는 과정을 더욱더 자세히 살필 수 있었다고 연구진은 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 브레인(Brain: A Journal of Neurology) 최신호(5일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

20세기 중후반부터 사람에 의한 자연환경 파괴가 급속도로 진행되면서 지구 전체 생태계가 급격히 변화되고 많은 동식물이 멸종 위기에 처해진 지금 과학자들은 현대를 ‘인류세’(世)로 부르길 주저하지 않는다. 독일 튀빙겐대 고고학연구소, 막스플랑크 인류학연구소를 중심으로 폴란드, 스위스, 프랑스, 세르비아, 이탈리아 등 6개국 15개 연구기관으로 구성된 국제공동연구팀은 빙하기 말 유럽 동굴곰(Cave bear)의 멸종이 사람 때문이라는 사실을 밝혀냈다. 인류세가 시작되기 이전부터 인간이 환경 파괴의 주범이었다는 사실을 보여 주는 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 15일자에 실렸다. 신생대 4기인 홍적세에 유럽 일대에서 살았던 동굴곰은 몸길이 3~3.5m, 네 발로 걸을 때 어깨까지 높이는 1.7m 정도로 현존하는 큰곰(Brown bear)보다도 30% 정도 큰 것으로 알려졌다. 연구팀은 유럽 14개 지역에서 수집된 동굴곰 뼈에서 59개의 샘플을 채취해 미토콘드리아 게놈을 분석했다. 이를 통해 동굴곰들이 어디서, 어떻게 살았는지 조사했다. 분석 결과 동굴곰들은 45만 1000년 전에 공통된 조상에서 갈라져 유럽 곳곳으로 흩어져 살면서 약 4만년 전에 가장 번성했던 것으로 확인됐다. 그런데 4만년을 기점으로 개체수가 급격히 줄어들기 시작하면서 결국 마지막 빙하기가 시작되기 직전인 2만 4000년 전 지구에서 완전히 사라진 것으로 연구팀은 보고 있다. 연구팀은 특히 4만년 전 동굴곰의 개체수가 감소하기 시작한 때가 현생 인류가 유럽 곳곳으로 확산돼 살기 시작한 때와 정확하게 일치한다고 설명했다. 실제로 지금까지 발굴된 다수의 동굴곰들의 뼈에는 창이나 도끼 같은 석기에 찔리고 맞은 자국들이 남아 있는 것으로 알려져 있다. 헤르비 보체렌스 튀빙겐대 고고학과 교수는 “철저한 채식 동물인 동굴곰은 빙하기가 가까워 오면서 먹을거리가 줄어들기도 했지만 동굴이라는 서식지를 공유하는 인류와도 공생하기가 쉽지는 않았을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

물만 마셔도 살이 찐다거나 비만인 가족이 많은 사람이라면 이 연구결과에 주목할 필요가 있겠다. 같은 환경에서도 살이 찔 위험이 훨씬 높은 일명 ‘비만 유전자’를 가진 이들에게는 ‘달리기’(조깅)가 가장 강력한 무기가 될 수 있다는 연구결과가 나왔다. 국립 타이완대학이 30~70세 성인 1만 8424명을 대상으로 혈액샘플과 게놈 시퀀스를 분석했다. 실험 참가자들은 평상시 운동 여부와 어떤 운동을 하는지 등의 설문조사를 받았다. 연구진은 이들 중 특히 비만과 관련이 높은 유전자를 찾아내고, 이러한 유전자와 특정 운동간의 상관관계를 찾기 위해 노력했다. BMI(체질량지수)와 체지방량, 허리와 엉덩이둘레도 정기적으로 측정했다. 그 결과 운동의 종류와 관계없이 어떤 운동이든 꾸준히 하는 사람은 그렇지 않은 사람에 비해 체질량지수가 낮아지는 것을 확인했다. 유전적으로 살이 찌기 쉬운 사람도 운동을 할 경우 체질량지수가 이전보다는 낮아졌다. 이중 제질량지수와 체지방량을 낮추고 비만에서 탈출하는데 가장 큰 도움이 되는 운동은 천천히 달리기(조깅)였다. 비만 유전자를 가진 사람 중 달리기를 하는 사람은 유사한 유전자를 가졌지만 달리기가 아닌 다른 운동을 한 사람에 비해 체질량지수와 체지방량이 낮아지고 엉덩이둘레가 줄어들었다. 연구진은 달리기가 어렵거나 부담스러울 경우, 등산, 걷기, 빠르게 걷기, 사교댄스 등의 운동도 살을 빼는데 효과는 있다고 밝혔다. 다만 가볍게 자전거 타기나 스트레칭, 수영 등의 특정 운동은 위의 운동 종류에 비해 체중감량 효과가 덜 한 것으로 나타났다. 자전거나 스트레칭은 다른 운동에 비해 열량 소모가 비교적 적고, 차가운 물에서 해야 하는 수영의 경우 운동 후 간식이나 식욕을 더욱 촉진시킬 수 있기 때문이다. 연구진은 “유전적인 요소가 비만을 가져올 수 있지만 다양한 종류의 운동은 이를 극복하도록 돕는다”면서 “자전거 타기나 스트레칭, 수영 등이 살을 빼는데 효과가 없는 것은 아니다. 다만 이들 운동은 달리기와 같은 운동에 비해 유전적인 비만이 있는 사람들에게 덜 효과가 있었던 것”이라고 설명했다. 자세한 연구결과는 유전학 분야의 세계적인 학술지 플로스 제네틱스(PLoS Genetics) 1일자 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

한국인에게서 많이 나타나는 중증질환을 조기진단하고 유전체 기반 질병위험도를 예측할 수 있는 차세대 한국인 유전체 분석시스템 개발이 시작됐다. 한국생명공학연구원, 한국한의학연구원, 충남대병원, 대전테크노파크바이오융합센터 등 산업계와 연구계, 병원 등 다양한 기관으로 구성된 연구팀은 2022년까지 140억원이 투입되는 ‘유전자의약산업진흥 유전체 분석시스템 구축사업’에 착수한다고 11일 밝혔다. 현재 한 사람의 게놈을 완전히 해독하는 비용은 약 1000달러 수준까지 떨어졌고 기술발전으로 분석 비용은 지속적으로 감소할 것으로 예상되고 있다. 특히 개인 맞춤형 질병, 진단을 수행하는 정밀의료의 빠른 발전과 산업화는 물론 중증 질환의 조기진단과 치료를 위해서도 유전체 해독기술의 발전과 실용화는 필수적이다. 연구팀은 이번 사업을 통해 대용량 유전체 정보를 분석할 수 있는 최신 염기서열 분석장비를 구축하고 운용해 대규모 유전체 데이터를 값싸고 신속하게 생산할 수 있는 유전체 정보생산 플랫폼을 구축할 계획이다. 또 펩타바이트 수준에 이르는 대용량 빅데이터 유전체 정보와 관련 정보를 저장하고 관리하는 전산시스템구축에도 나설 계획이다. 이를 위해 차세대 한국인 유전체 분석지원센터를 구축해 중증질환 관련 유전체 빅데이터 분석 플랫폼 기반 조기진단 기술, 유전체 기반 질병 위험도 예측과 진단기술, 빅데이터 분석결과를 공유하고 활용할 수 있는 클라우드 시스템과 클라이언트 컴퓨팅 시스템을 만들고 이를 바탕으로 산-학-연-병원의 협력체계로 혁신기업을 육성하겠다는 목표를 세웠다. 사업총괄책임자인 김선영 생명공학연구원 유전체맞춤의료전문연구단 박사는 “이번 사업으로 차세대 염기서열분석 기술의 발전과 분석비용이 감소되는 효과와 함께 유전체 서비스 시장을 크게 확장해 유전체 산업의 고성장을 기대할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“대부분 유럽계 백인 중심 유전체 연구 다른 인종·민족 적용 땐 질병 분석 한계” 북미 공동연구팀 ‘인종주의 게놈’ 지적 비백인계서 새 유전적 특징 27개 발견 유럽계 일부, 라틴·아프리카계 특징도 “유전 질환, 인류 전체 분석 대상 삼아야”“인종주의는 현대사회의 모든 분야는 아닐지라도 많은 영역에 다양한 형태로 스미어 있다. 과학 분야에서도 미묘하거나 뚜렷한 편견들이 반영되는 경우가 있다.” 미국 노스캐롤라이나대 생물인류학자인 조너선 마크스 교수는 ‘인종주의에 물든 과학’이라는 저서에서 과학연구에서 나타나는 인종이라는 개념에 대해 이렇게 지적했다. 의학, 실험심리학 등 많은 분야에서는 인종을 변수로 삼고 연구하는 경우가 여전히 많다. 인간 유전체를 분석하는 게놈 연구에서도 이 같은 인종적 구분이 저변에 깔려 있는데 과학 기술의 발전을 위해서는 특정 인종이 아닌 인류 전체를 분석 대상으로 삼아야 한다는 주장이 나왔다.미국 스탠퍼드대 바이오메디컬 데이터과학과, 프레드허친슨 암연구센터, 뉴욕 마운트시나이 아이칸의대, 멕시코 국립생물다양성게놈연구소 등 북미 지역 34개 연구기관으로 구성된 공동연구팀은 유전 질환에 대해 정확한 예측을 하고 위험성을 파악하는 한편 의료 격차를 줄이기 위해서는 대규모 게놈 연구를 할 때 다양한 인종과 민족을 포함시켜야 한다고 20일 밝혔다. 연구팀은 현재 진행되고 있는 많은 게놈 연구가 유럽계 백인 중심으로 이뤄지고 있어서 그 결과를 적용할 때 분명한 한계점에 부딪히게 될 것이라고 강조했다. 이번 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 20일자에 실렸다.연구팀은 유전체학과 역학(疫學)적 방법론을 활용해 인구학적 특성을 정리한 ‘페이지’(PAGE) 데이터를 분석했다. 페이지는 미국 내 거주하는 히스패닉, 아프리카계, 아시아계, 하와이 원주민, 인디언 등 4만 9839명의 비유럽인을 대상으로 26가지 의학적 특성 및 행동양식과 DNA시퀀스 간 연관성을 분석한 전장유전체분석(GWAS) 결과다. 여기에는 비만과 체질량지수(BMI), 하루 흡연량, 커피 섭취량, 혈압, 2형당뇨(성인당뇨)를 포함한 대사질환 여부 같은 건강 특성은 물론 생활 습관에서의 건강 위협 요소 등 다양한 의학 데이터가 포함돼 있다. 연구팀은 ‘페이지’ 데이터와 유럽계 백인 중심의 기존 게놈 데이터들을 비교한 결과 비유럽계인들에게서 이전 게놈 분석에서는 볼 수 없었던 새로운 유전적 특징 27개를 발견했다. 27개의 새로운 유전적 특징은 1444개의 질병 관련 유전자에도 영향을 미치는 것으로 확인됐다. 또 이번 연구에서는 일부 히스패닉들이 아프리카계 미국인과 비슷한 유전적 특징을 보이고 유럽계 백인들 일부에서도 라틴계나 아프리카계의 유전적 특징을 보이는 것으로 확인됐다. 개인의 유전적 특성은 외모처럼 겉으로 드러나는 특징으로는 판단할 수 없다는 것이다. 유전자 자체가 조상으로부터 이어져 내려왔기 때문에 특정 인종이나 민족 중심의 제한된 유전체 연구는 보편적으로 적용할 수 있는 결과를 도출하기 어렵게 만들 가능성이 매우 높다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 실제로 특정 유전적 변이가 혈당 검사 결과를 왜곡시켜 2형당뇨 합병증의 위험을 발견할 수 없게 만들기도 한다는 점을 사례로 들었다. 크리스토퍼 칼슨 프레드허친슨 암연구센터 박사는 “게놈 분석이 맞춤형 정밀의학의 수준을 높일 것이라고 기대되면서 다양한 인간 게놈 분석 결과를 얻었지만 인종적 다양성은 여전히 부족한 상태”라고 말했다. 에이미어 케니 뉴욕 마운트시나이 아이칸의대 교수도 “다양한 인종과 민족을 고려하지 않은 채 게놈 분석 결과를 임상에 적용할 경우 자칫 환자의 병세를 더욱 악화시킬 수 있는 만큼 게놈 분석의 다양성은 반드시 확보돼야 한다”고 강조했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인류는 먹을거리를 안정적으로 확보하고자 끊임없이 동식물 품종을 개량해 왔다. 그 결과 더 많이 수확할 수 있었고, 더 맛있고 먹기 좋은 품종들이 탄생했다. ‘멘델의 법칙’ 발견으로 육종도 학문으로서 체계적으로 발전하게 됐다. 교잡육종, 돌연변이육종, 유전자 재조합, 표지선발(MAS·Marker Assisted Selection) 등의 기술에 이어 지금은 게놈 편집 기술에 이르고 있다. 전통적인 육종은 자연에서 발생한 돌연변이체에서 좋은 것을 선택하는 것이었다. 이후 방사선을 쪼이거나 화학약품 처리 등을 해 돌연변이를 유발하고, 이 중에서 좋은 것을 선발했다. 이렇게 선발된 우수 품종끼리 교배해 목적에 부합한 것을 만들어 내는 걸 교잡육종이라고 한다. 작지만 맛이 있는 사과와 맛이 없지만 큰 사과를 교배해 크고 맛있는 사과를 만들었다. 다만 이런 기술로는 게놈상 어디에서 변이가 일어나는지 알 수 없고 정확히 조절하는 게 어려워 여간해선 의도대로 되지 않는 게 문제였다. 1990년대에는 유전자 재조합 기술이 등장했다. 종과 무관하게 원하는 특성을 지닌 유전자를 품종 개량하려는 작물에 넣는 방식이다. 이 기술은 제초제 내성이나 병충해 내성을 높여 농업 생산성을 증진하려는 목적으로 이용됐다. 이렇게 개발한 콩, 옥수수, 면화 등이 전 세계 생산량의 90% 이상을 차지하게 됐지만, 안전성 규제 장벽이 높아 다양한 작물에서 실용화하지 못했다. 1990년대 후반에 등장한 게놈 편집 기술은 과거 운에 맡겼던 돌연변이를 계획적으로 일으켜 정확성과 효율성을 비약적으로 개선했다. 쉽게 갈변하지 않는 양송이, 자를 때 눈물이 나지 않는 양파, 쉽게 무르지 않는 토마토, 잘못 보관해도 솔라닌 독을 생성하지 않는 감자, 알레르기 원인 물질을 억제한 계란을 낳는 닭 등 소비자에게 도움이 되는 품종 개발에 응용되고 있다. 물 부족과 지구 온난화로 농업 환경이 갈수록 열악해지면서 이에 대응할 수 있는 품종 개발 요구도 다양해지고 있다. 인류가 풍요롭게 살려면 작물이나 가축을 어디까지 개량해야 하고, 또 개량할 수 있는지 생각해 볼 필요가 있다. 기술 개발이 비약적으로 이뤄지려면 소비자의 이해와 수용성도 필요하다. 이를 위해선 기술에 대한 정확한 이해를 바탕으로 한 정보 교류가 더 체계적으로 이뤄져야 한다.

울산시가 이달 정부에 수소산업 규제자유특구 지정을 신청한다. 울산시는 이달 중소벤처기업부에 울산테크노산업단지 일대의 ‘수소산업 규제자유특구’ 지정을 신청한다고 22일 밝혔다. 시에 따르면 수소산업 규제자유특구 지정은 이달 신청하면 다음 달 관계기관 협의 및 심의를 거쳐 7월 최종 결정된다. 울산테크노산단은 지난달 규제자유특구 지정을 위한 중소벤처기업부의 1차 협의 대상 사업에 선정됐다. 앞서 중기부는 비수도권 14개 지자체로부터 34개 규제자유특구 지정 신청을 받았다. 규제자유특구제도는 비수도권 지역에 규제 특례가 적용되는 구역을 지정하는 것이다. 규제를 완화하고 행정과 재정, 세제 등을 지원해 기업이 신기술에 기반을 둔 신산업을 각종 실증을 거쳐 검증하고 기술혁신을 할 수 있는 환경을 조성할 수 있다. 울산 수소산업 규제자유특구는 ‘고부가 가치 수소산업 생태계 조성’이라는 비전을 위해 울산테크노산단 일대가 거점지역으로 지정될 예정이다. 사업비는 400억원 정도 투입되고, 사업 기간은 2019년부터 2022년까지다. 울산시는 수소산업과 함께 게놈 산업, 3D 프린팅, 초소형 전기자동차에 대한 규제자유특구를 지정해달라고 추가로 신청할 계획이다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

인간 게놈 사업 이후 개인의 유전자 차이를 분석해 이를 바탕으로 질병에 대한 다른 처방을 하는 맞춤형 의학 시대가 다가오고 있다. 맞춤형 의학은 개인의 유전자 차이에 따라 처방약에 대한 반응이 다르기 때문에 환자의 유전정보를 정확히 알게 되면 지금까지의 처방과는 다른 최적화된 처방으로 질병을 치료할 수 있다는 아이디어에 기반하고 있다. 현재 대부분의 질병은 환자의 몸무게, 외부 물질에 대한 면역 반응성 등이 고려돼 치료된다. 맞춤형 의학은 이런 기준 외에 개인별 유전정보를 더해 최적화된 처방을 할 수 있게 해 준다. 최근 많은 나라들이 건강보험에서 유전정보 분석을 어느 정도 허용하면서 맞춤형 의학이 점점 우리 곁으로 다가오고 있다. 맞춤형 의학을 적용하기 가장 좋은 질병은 암이다. 지금까지는 암이 인체 어느 기관에서 발생했냐에 따라 치료와 처방이 이뤄져 왔다. 하지만 많은 경우 개개의 암마다 다른 기원과 진화 과정 등이 존재하기 때문에 단순히 발생한 신체 부위에 따라 획일화된 처방을 하는 건 어려운 것이 사실이다. 지난 수십년간 암 생물학이 발전하면서 암이 서로 다른 유전적 특징을 갖고 있다는 사실이 밝혀지고 이를 선택적으로 사멸시킬 수 있는 약물들이 개발돼 왔다. 과거에는 치료가 어렵던 암에도 맞춤형 치료가 서서히 기여를 하고 있다.하지만 아직까지도 환자의 암에 적합한 치료법을 찾는 것이 쉽지 않은 경우가 많다. 현재 항암제는 다양하지만 맞춤형 치료를 위해 단순히 DNA를 분석하는 정도로는 어떤 항암제를 선택해야 하는지에 대한 뚜렷한 정보를 알아내기가 쉽지 않다. 가장 손쉬운 방법은 환자의 암세포를 선택적으로 사멸시킬 수 있는 항암제를 찾아내 투여하는 방식인데 이 방향의 연구는 아직 더딘 상태다. 몇몇 국내 병원과 바이오기업에서 시작한 아바타 생쥐 모델은 환자에게서 나온 암세포를 면역력이 차단된 생쥐에게 주입해 약물 반응성을 검사하는 방식이다. 맞춤형 암 치료법을 찾는 데 좋은 방법이기는 하지만 이식된 암세포가 생쥐에게서 자라날 성공률이 낮다는 점과 약물평가에 필요한 긴 시간, 평가할 수 있는 약물 개수의 한계, 환자당 들어가는 높은 비용 등의 문제가 있다. 약물 평가 기간을 줄이고 평가 가능한 약물 개수를 늘리기 위해 최근에는 오가노이드라는 암세포를 생체 내 환경과 흡사하게 키우는 방법이 개발돼 아바타 생쥐 모델의 대체 방식으로 연구가 활발히 진행되고 있다. 오가노이드 방식도 환자당 들어가는 비용이 적지 않다는 단점이 있기는 하다. 2017년에는 지브라 피시를 사용한 아바타 지브라 피시 방식이 소개됐다. 이 방법은 아바타 생쥐나 오가노이드에 비해 짧은 시간 안에 많은 수의 약물 평가를 수행할 수 있는 장점이 있다. 아바타 생쥐나 오가노이드 방식에 비해 약물을 평가하는 데 들어가는 비용적 측면도 상당히 낮아 맞춤형 치료를 위한 기반 모델로 사용될 수 있을 것이라는 기대가 있다. 물론 아직 걸음마 단계이고 생쥐에 비해 지브라 피시가 사람과는 진화적으로 상당히 멀다는 단점은 있다. 맞춤형 의학으로 가기 위해서는 단순한 DNA 염기서열 결정 외에 세포 자체 치료에 대한 반응성 평가가 수행돼야 한다. 이러한 이유로 아직 더 많은 연구가 진행돼야 할 것으로 생각되지만 다양한 생체 평가 방식들의 개발에 많은 기대를 해 본다.

개교 10주년을 맞은 울산과학기술원(UNIST)이 앞으로 10년 뒤 세계 10위권 연구중심대학 진입이라는 야심 찬 목표를 제시했다. 한국의 MIT를 목표로 2009년 개교한 UNIST는 지난 10년 동안 연구중심대학으로 자리잡아 첨단 과학기술 육성과 국가·지역경제 성장에 기여했다는 평가다. 특히 다양한 연구성과는 창업으로 이어지는 새로운 패러다임을 주도하고 있다.UNIST는 2009년 3월 개교한 울산과학기술대학교가 2015년 9월 울산과학기술원으로 전환한 것이다. 지난 10년 동안 전임 교수가 47명에서 325명으로, 학생은 500명에서 5007명으로 늘었다. 지난해는 정보 분석 기업인 클래리베이트가 발표한 세계에서 가장 영향력 있는 연구자(HCR) 명단에 교수 8명이 포함될 정도로 영향력이 높아졌다. 여기에다 논문의 질을 중심으로 내놓은 라이덴랭킹은 2017년부터 올해까지 국내 대학 3년 연속 1위를 차지했다. 영국의 대학평가기관인 THE의 지난해 세계대학평가에서는 국내 6위, 세계 47위를 기록했고 논문 피인용도 점수는 국내 1위였다. 학생 5000명 이하 대학을 대상으로 한 THE 평가에서는 아시아 1위, 세계 6위에 올랐다.●연구브랜드로 혁신성장 주도 UNIST는 지역 맞춤형 연구개발에 힘을 쏟고 있다. 그 결과 교수와 학생이 창업한 회사가 82개사나 된다. 교수 창업이 37곳, 학생 창업이 45곳이다. UNIST는 2030년까지 세계 10위권 연구중심대학으로 도약하고, 2040년까지 발전기금 100억 달러(약 12조원) 시대를 열 계획이다. 지난 10년 동안 수출형 연구브랜드 14개를 육성했다. 세계 최초의 해수전지와 유니브레인(3진법 반도체칩), 게놈 등이 대표적이다. 특히 이산화탄소 제거용 전지시스템과 고성능 수소생산 촉매 기술은 산업계가 주목한다. 37개 교수 창업기업은 전체 교수 325명을 감안하면 10명 중 1명은 사장인 셈이다. 누적 매출이 108억원, 고용 창출은 100명에 이른다. 바닷물로 전지를 개발하는 (주)포투원과 게놈 기반 질병 조기진단 기업 (주)클리노믹스, 무약품 급속냉각 마취 의료기기 전문기업 (주)리센스메디컬 등이 대표적이다. 클리노믹스는 내년 기술특례상장과 2022년 매출액 1200억원이 목표다. 리센스메디컬은 미국 식품의약국(FDA) 승인을 진행하고 있고, 내년 제품 출시를 앞뒀다. 학생 창업기업은 누적매출 65억원에 56명의 고용 성과를 거뒀다. 2017년에는 학생창업 전용공간 ‘유니스파크(UNISPARK)’도 개관했다. ‘클래스101’은 50명의 직원을 고용하고, 소프트뱅크벤처스 등으로부터 120억원의 투자를 유치해 화제를 모았다. 올해는 직원을 100명으로 늘릴 예정이다. UNIST는 초기 창업을 지원하기 위해 UNIST지주회사, 미래과학기술지주회사와 선보엔젤파트너스가 학내에 상주하며 유망 기술을 발굴하고 초기 투자를 돕는다. 한컴인베스트먼트, 미래에셋금융그룹, BNK금융그룹 등의 대규모 투자를 받을 수 있도록 협력관계를 구축했다. UC 버클리, UC 샌디에이고, 스위스 바젤대학교 등으로 진출할 수 있도록 글로벌 창업 플랫폼을 마련해 지원한다.●10년 만에 규모 10배 키워 UNIST는 지난 10년 동안 규모 면에서 10배가량 커졌다. 연구과제 건수도 2009년 77건 147억원에서 지난해 741건 1058억원으로 늘었다. 라이덴랭킹에서 2017년부터 올해까지 3년 연속 국내 1위를 차지하고 지난해 클래리베이트의 HCR 명단에 8명을 올리는 등 지난 10년간 괄목상대했다. 국내 대학 중 8명 이상 선정된 곳은 서울대와 UNIST뿐이다. 정무영 총장은 “글로벌 톱10 대학들이 모든 분야에서 세계 1위를 하는 것은 아닌 만큼 우리 대학이 분야를 잘 선택해 집중한다면 11년 뒤 목표한 성과를 얻을 수 있다”고 밝혔다. 그는 발전기금 100억 달러 목표에 대해 “세계 상위권 대학들은 굉장한 발전기금을 갖고 있고, 이는 연구의 자율성 등 여러 측면에서 필요한 부분이다”며 “지금까지 많은 세금을 받아왔지만, 더 세금을 받지 않고 발전기금으로 조금이나마 국민들에게 갚아보자는 의미가 있다”고 덧붙였다. ●시민들과 함께하는 10주년 행사 UNIST는 개교 10주년을 맞아 지난 17일부터 다음달 2일까지 다양한 기념행사를 연다. 주제는 ‘10번째 다리를 놓다’로 정했다. 개교 당시 지형지물을 살려 놓은 9개의 다리는 노벨상 수상자 이름을 교량명으로 정하기로 했다. 먼저 중고등학생과 시민들에게 지난 17일부터 오는 25일까지 캠퍼스를 개방한다. 탐방로를 따라 강의실에 들어가 수업을 지켜볼 수 있다. 21일에는 시민과 학생·교직원들이 함께 즐기는 ‘열린음악회’가 열린다. 24일에는 ‘뮤지컬 갈라쇼 클라이막스’를 개최한다. 초등학생 대상의 ‘도전 과학골든벨’은 25일 체육관에서 있다. 중고생 대상의 ‘창업경진대회’도 같은 날 학생창업 전용공간인 ‘유니스파크’에서 진행된다. 생명과학 특별강연도 마련된다. 한국의 대표적인 게놈 연구자 박종화 교수와 조승우 교수가 유전자에 대한 궁금증을 풀어준다. 다음달 1~2일에는 울산대공원에서 연구성과물을 전시하고, 각종 이공계 체험행사도 마련할 계획이다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

얼굴에 긴 뿔이 난 특이한 모습의 고래가 있다. 바로 ‘바다의 유니콘’ 이라고도 불리는 세계적인 희귀종 일각고래다. 최근 덴마크 자연사 박물관, 코펜하겐 대학 등 공동 연구팀은 일각고래 게놈의 염기서열 분석을 성공적으로 마쳤다는 연구결과를 발표했다. 마치 전설 속의 유니콘을 연상시키는 일각고래는 몸길이 4~5m, 몸무게 0.8~1.6톤에 달하는 중형 고래로 대부분 북극과 인접한 캐나다 북부에 서식한다. 이번에 게놈 분석을 통해 드러난 일각고래의 특징은 다른 북극 해양 포유류와 비교해보면 뚜렷한 차이를 보인다. 대표적으로 일각고래의 유전적 다양성(genetic diversity)이 매우 낮다는 점으로 이는 생존에 매우 어려움을 겪어왔음을 보여준다. 덴마크 자연사 박물관 엘리네 로렌젠 박사는 "주위 변화에 탄력적으로 대처해 생존하기 위해서는 유전적 다양성이 높아야 하지만 일각고래는 수백 만 년 동안이나 매우 낮은 상태로 살아왔다"면서 "총 개체수는 12만 마리 정도로 추정되는데 현재 세계자연보전연맹(IUCN)이 지정한 적색목록 준위협(NT)에서 한단계 더 상향될 수 있다"고 밝혔다.흥미로운 사실은 일각고래의 낮은 유전적 다양성이 가까운 친척인 벨루가 등 몇몇 다른 북극종들보다 훨신 더 낮아 종 특유의 것으로 보인다는 점이다. 이는 대개 근친교배 등 제한적인 교배에서 비롯된다는 것이 연구팀의 설명이다. 동료 연구원인 마이클 빈센트 웨스트버리 박사는 "일각고래의 낮은 유전적 다양성은 스스로 제한된 게놈에 대처하기 위해 다른 메커니즘으로 진화하도록 했을 수 있다"면서 "현재 일각고래의 개체수는 충분한 편이지만 기후 변화의 영향으로 급격히 감소할 수 있다"고 경고했다. 한편 일각고래의 가장 큰 특징인 뿔은 사실 돌출한 엄니(송곳니 또는 앞니가 길고 커져서 입 밖으로 돌출한 이빨)다. 이 뿔의 용도에 대해서 학계에서는 암컷 유혹용, 먹이 찾기용, 일종의 네비게이션 등 다양한 주장을 내놓고 있다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

저산소 환경 적응 돕는 EPAS1 보유 호모사피엔스와 교배로 유전자 전수 히말라야 원주민 원활한 활동에 기반 20세기 초 북극점과 남극점이 미국과 노르웨이 탐험가들에게 차례로 정복됐다. 탐험가들이 다음으로 관심을 가진 곳은 세계에서 가장 높은 산(약 8848m)인 에베레스트였다. 특히 ‘해가 지지 않는 나라’ 영국은 북극점과 남극점 첫 정복을 다른 나라들에 빼앗기자 가장 높은 산 최초 정복으로 눈을 돌렸다. 1920년대부터 도전했지만 쉽게 열리지 않았던 최정상 정복은 1953년 존 헌트가 이끄는 9차 원정대에 의해 이뤄졌다. 에베레스트 정상에 첫 발을 내디딘 사람은 에드먼드 힐러리경과 셰르파 텐징 노르가이였다. 그 이후 셰르파는 히말라야 등반에는 없어서는 안 될 등산 안내자로 자리매김하게 됐다. 과학자들은 셰르파들이 고산 지역에서 쉽게 적응하게 된 이유를 찾아나섰지만 명쾌한 답을 내놓지는 못해 왔다. 그런데 다양한 국적의 인류학자와 생물학자들이 셰르파들의 고산 지역 생존 열쇠는 고(古)인류에게 물려받은 유전자 덕분이라는 사실을 밝혀냈다. 중국 과학원, 독일 막스플랑크 진화인류학연구소와 함께 덴마크, 대만, 미국, 영국, 오스트리아, 프랑스 8개국 14개 대학 및 연구기관이 참여한 국제공동연구팀은 티베트 고원에 있는 한 동굴에서 최초로 데니소바인의 턱뼈를 발견하고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 5월 2일자에 분석 결과를 발표했다.현존하는 인류는 호모사피엔스 1종뿐이지만 5만~6만년 전까지만 해도 유럽과 서아시아 지역에는 네안데르탈인, 시베리아와 동남아시아 지역에는 데니소바인 등 최소 3종의 인류(호미닌)가 함께 살았다. 그러다 네안데르탈인은 5만년 전부터, 데니소바인은 4만년 전부터 서서히 사라져 멸종했다. 인류 진화 연구에서 가장 앞선 막스플랑크 진화인류학연구소 연구팀은 약 10만년 전 네안데르탈인과 현생인류의 교배가 있었음을 2016년에 밝혀냈고, 지난해에는 약 39만년 전 네안데르탈인과 데니소바인 사이에서도 교배가 있었다는 증거를 찾아냈다. 이번에는 중국 과학원 고산생태학연구소와 함께 티베트 고원에서 16만년 전 살았던 데니소바인 턱뼈를 발견한 것이다. 이번 분석에 사용된 턱뼈는 1980년 티베트 불교 승려가 중국 란저우대 인류학과에 기증한 것으로 박물관에 보관돼 있다가 2016년이 돼서야 방사선 동위원소 연대 측정과 단백질 분석 등 본격적인 연구가 시작돼 이번에 데니소바인의 뼈로 확인된 것이다. 데니소바인은 2008년 러시아와 몽골 국경 근처 시베리아 남부 데니소바 동굴에서 처음 발견된 새끼손가락뼈를 DNA 분석으로 발견해 낸 인류다. 데니소바 동굴은 고도 700m에 위치했지만 이번에 새로 확인된 데니소바인은 중국 샤허현에 있는 고도 3280m의 바이시야 카르스트 동굴에서 발견됐다. 이번처럼 높은 고도에서 고인류 종의 흔적이 발견된 것은 처음이라고 연구팀은 밝혔다.연구팀은 단백질 분석을 통해 티베트 데니소바인이 시베리아 데니소바인과 유전적으로 매우 밀접한 것으로도 확인했다. 셰르파, 티베트인 같은 히말라야 고산 지역에 거주하는 현대인들의 게놈에는 저산소 환경에서 적응을 돕는 EPAS1이 발견됐는데, 이는 데니소바인에게서 유전된 것이라고 연구팀은 설명했다. 막스플랑크 진화인류학연구소 장 자크 후블랑 인류진화학 교수는 “이번 연구를 통해 데니소바인이 시베리아 지역에서 남하해 티베트 고원 지역에 자리잡은 다음 뒤늦게 이 지역으로 진출한 현생 인류인 호모사피엔스와의 교배를 통해 고산 지역의 저산소 환경에 적응할 수 있는 유전자를 남겼다고 봐야 할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr