논어 제9편 자한(子罕) 편에는 사람이 철저히 근절해야 할 네 가지 병폐가 언급돼 있다. ‘공자는 억측하지 않았고(毋意), 억지 쓰지 않았으며(毋必), 고집 피우지 않았고(毋固), 자기만 옳다고 하지 않았다(毋我).’ 사람들이 인(仁)을 지키기 위해서 4가지 병폐를 없애도록 노력할 것을 공자가 가르친 대목이다. 미세먼지를 둘러싸고 우리나라와 중국 간에 책임론이 일고 있는 가운데 중국 정부와 관료들의 적반하장격 태도를 보면서 이 글귀가 떠올랐다. 지난해 12월 27일 중국 생태환경부는 “서울의 미세먼지는 현지에서 배출된 것”이라고 주장했다. 지난 21일에는 류빙장 중국 생태환경부 대기국장이 한국을 향해 “중국 탓만 하다가는 미세먼지를 줄일 절호의 기회를 놓칠 것”이라며 협박에 가까운 말도 서슴지 않았다. 지난해 6월 베이징에 한·중 환경협력센터를 만들었지만, 중국은 자국발 오염물질 현황 자료조차 공유하지 않고 있다. 한·중·일 3국은 지난해 ‘동북아 장거리 이동 대기오염물질 공동연구(LTP) 보고서’를 공개할 예정이었지만, 중국의 반대로 무산됐다. 우리나라 법원행정처가 2017년 4월 시민단체가 제기한 미세먼지 손해배상과 관련해 중국 정부에 국외 한·중 조약 관련 서류를 보냈지만, 중국 측은 서류를 뜯어 보지도 않은 채 반송했다. 우리나라의 미세먼지는 상당 부분이 중국에서 날아온다는 근거 자료는 차고 넘친다. 우리 정부와 미국 항공우주국(NASA)과의 미세먼지 공동 연구에서 48%가 우리나라 밖에서, 그중 34%는 중국에서 왔다는 결과가 나왔다. 국립기상과학원과 국립환경연구원 등이 다목적 기상 항공기로 서해 600m 상공의 미세먼지를 측정했더니 중국의 미세먼지가 서해를 넘어오고 있다는 사실이 확인됐다. 지난 13일에는 서울·인천·경기 등 수도권의 초미세먼지 일평균치가 80㎍/㎥인데 변변한 산업시설조차 하나 없는 백령도의 초미세먼지 일평균치는 97㎍/㎥로 더 높았다. 북반구에는 편서풍이 불고, 한국이 가을과 겨울에 중국 대기의 영향을 많이 받는다는 과학적 상식을 감안하면 우리나라 미세먼지는 중국발 영향이 크다는 점을 부인할 수 없다. 양국 정부는 23∼24일 서울 롯데호텔에서 제23차 한·중 환경협력 공동위원회를 열어 양자·지역·글로벌 차원의 환경협력 강화 방안을 논의한다. 하루 앞선 22일엔 제3차 한·중 환경협력 국장회의, 제1차 한·중 환경협력센터 운영위원회를 열었다. 정부는 이번에 중국의 책임을 입증할 기상 항공기의 미세먼지 농도 측정자료 등을 공개하고 강하게 대책을 요구해야 한다. 그래야만 중국의 억지와 지연 전략을 차단해 미세먼지 문제를 해결할 길이 열린다. jrlee@seoul.co.kr

국내 연구진이 가상·증강현실(VR·AR)을 즐길 수 있는 스마트폰에 활용 가능한 초소형 3차원 영상센서를 개발해 주목받고 있다. 카이스트 전기전자공학부와 나노종합기술원 공동연구팀은 자율주행차, 드론, 안면인식 스마트폰 등 다양한 전자기기에서 눈 역할을 하는 3차원 영상 센서의 핵심기술인 실리콘 기반 광위상배열 칩을 개발하는데 성공했다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 광학 분야 국제학술지 ‘옵틱스 레터스’ 최신호에 실렸다. 3차원 영상센서는 사진이나 그림 같이 2차원 평면 이미지에 입체감을 주는 거리감, 공간 정보를 추가해 3차원 이미지로 인식하도록 만들어 주는 장치이다. 사물의 정확한 거리, 위치정보가 필요한 자율주행차, 드론, 로봇, 안면인식 스마트폰 등에서는 핵심부품이다. 이 때문에 자동차나 드론 제작사들은 레이저를 쏘고 반사되는 신호를 받아 입체를 인식하는 ‘라이다’(LiDAR) 개발에 주력하고 있다. 문제는 2차원 영상을 3차원으로 전환해주는 기계적 방식 때문에 크기도 크고 복잡한 내부 장치로 인해 고장이 잦다는 단점이 있다. 이 때문에 많은 연구자들이 전기적으로 빛의 방향을 조절하는 광위상배열(OPA) 기술이 라이다를 대체할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 특히 실리콘을 기반으로 하고 있기 때문에 기존 반도체 칩을 제작하는 설비를 활용할 수 있어 제작 비용이 많이 들지 않고 크기가 작고 내구성도 우수하다는 장점을 갖고 있다. 그렇지만 실리콘 광소자의 특성 때문에 빛의 파장이나 방향 전환이 쉽지 않다.연구팀은 빛의 파장을 변조해 사용하는 기존 광위상배열 기술이 아닌 단일 파장으로도 넓은 범위의 2차원 스캐닝이 가능한 칩을 개발하는데 성공했다. 특히 잠자리 눈 정도의 크기로도 만들 수 있고 전력 사용도 최소화할 수 있다는 장점이 있다. 여기에 3차원 영상 데이터를 원하는 방향으로 무선전송하는 기능도 가능하도록 했다. 연구팀 관계자는 “이번에 개발한 3차원 영상센서는 스마트폰에 장착할 경우 얼굴인식은 물론 증강현실 서비스에도 활용할 수 있을 것”이라며 “지금까지 나온 파장변조형 2차원 스캐닝 기술을 넘어섰으며 기존 반도체 공정을 그대로 활용할 수 있기 때문에 상용화에도 도움이 될 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

과학기술과 의학이 발달하면서 이전에는 불치병으로 알려진 질병들이 하나 둘씩 정복되고 있다. 잡힐 듯 잡히지 않는 질병 중 하나가 바로 ‘암’이다. 많은 연구자들이 암 정복을 위해 연구를 진행하고 있지만 사람을 대상으로 한 임상에서 좌절되는 경우가 많다. 과학 발전의 역사가 도전과 응전이라는 점을 고려한다면 ‘암’도 언젠가는 반드시 정복될 것으로 예상하고 있다. 암 정복에 한 발 더 다가서기 위해 한국과 영국 연구진이 수학적 기법을 활용한 초음파 기술로 암세포를 제거하는 기술을 내놨다. 한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구단과 영국 런던대 기계공학과 공동연구팀이 초음파 영역에서 나타나는 음향 공동현상을 예측하는 수학적 모델을 만들고 이를 이용해 종양세포를 제거할 수 있는 기술을 개발했다고 22일 밝혔다. 음향 공동현상은 압력 변화로 인해 액체 내에 기포가 만들어져 터지는 현상을 말한다. 이번 연구결과는 음향 관련 국제학술지 ‘초음파 음향화학’ 최신호에 실렸다. 실제로 최근 강력한 초음파 에너지를 한 곳에 집중시켜 질환 부위를 제거하거나 치료하는 고강도 집속초음파 기술이 주목받고 있다. 대기압의 수 백 배에 달하는 압력을 가진 고강도 집속초음파는 1000분의 1초만에 환부의 온도를 끓는점까지 올려 물리적으로 제거하는 원리이다. 메스를 이용한 외과적 수술없이 질환 부위를 제거할 수 있기 때문에 부작용이 적고 회복시간도 빠른 것으로 알려져 사람을 대상으로 한 대규모 임상 적용을 위한 다양한 연구가 진행 중이다. 문제는 이런 메커니즘을 완벽하게 설명하지 못해 실제 임상에서 활용하지 못하고 있는 상황이다. 연구팀은 초음파 영역에서 발생하는 음향 공동현상의 변화를 예측하고 설명할 수 있는 수학적 모델을 개발하고 이를 통해 초음파로 인한 세포 조직의 변형률을 계산했다. 또 인체조직 모사실험 중에 나타나는 공동현상을 초고속 카메라로 촬영했다. 연구팀은 수학적 모델로 예측한 값과 초고속 카메라 촬영 결과를 비교분석한 결과 기포 운동으로 만들어지는 강도는 암세포 처럼 연한 조직은 파괴할 수 있지만 혈관에 손상을 주지는 않을 수 있음을 확인했다. 박기주 KIST 박사는 “이번 연구는 초음파를 이용한 연조직 제거 메커니즘을 처음으로 규명한 것으로 수학적 모델링으로 초음파 조사조건을 찾아 외과적 수술 없이도 종양치료나 환부를 제거하는 것이 가능해질 것으로 본다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 암 진단과 치료를 동시에 할 수 있는 물질을 개발해 주목받고 있다. 이화여대 화학나노과학과, 약학과, 연세대 의생명과학부 공동연구팀은 나노분자 하나만으로 암을 진단하고 치료할 수 있는 기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국화학회에서 발행하는 화학분야 국제학술지 ‘미국화학회지’ 표지논문으로 실릴 예정이다. 암 부위를 표적으로 하는 물질을 이용해 암을 진단하는 동시에 치료를 동시에 할 수 있는 맞춤의학 기술의 하나가 ‘테라노스틱스’이다. 레이저 같은 빛을 이용한 광역학 치료물질을 활용하기 위해 표적물질, 치료제, 고분자나 그래핀 등 나노구조체 등 다양한 물질을 이용해 복잡한 제조단계가 필요하다는 문제가 있다. 연구팀은 기존의 다양한 물질을 결합시키는 대신 ‘자기조립 나노 프탈로사이아닌 유도체’(나노PcS)라는 다기능 단일 분자를 만드는데 성공했다. 연구팀은 간암과 자궁암 세포를 생쥐에게 이식시킨 뒤 두 그룹으로 나눠 한 그룹에는 나노PcS만 주입하고 다른 그룹에는 나노PcS에 레이저를 조사하고 관찰했다. 치료물질을 주입한 뒤 20일 동안 레이저를 조사하고 종양의 성장여부를 측정한 결과 치료를 시작한지 6주 이후부터 암 치료효과가 나타나기 시작해 20주까지 암 치료효과가 나타난 것이 관찰됐다. 특히 자궁암보다 간암에서 그 효과가 더 크게 나타났는데 간암의 경우 15주부터 90% 이상 완치효과를 보이는 것이 확인됐다. 윤주영 이화여대 화학나노과학과 교수는 “이번 연구는 광역학 치료제가 생체내 존재하는 혈청 알부민 단백질과 결합해 암세포에만 선택적으로 반응하는 물질을 개발했다는 것”이라며 “추가 연구를 통해 나노물질의 체내 장기전달 효율을 높여 치료효과를 증가시킬 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘신생대를 보면 지구온난화의 미래가 보인다?’ 지구 온난화로 인한 기후변화 때문에 북극 얼음 면적이 감소하고 각종 극단적인 기후현상이 나타나고 있다. 국내 연구진이 홀로세 중기 기후를 분석해 지구온난화로 인한 미래 기후가 어떻게 변하게 될지를 예측한 연구결과를 내놔 주목받고 있다. 홀로세는 신생대 마지막 시대로 충적세나 현세라고도 부르는 시기이다. 바로 지금 인류가 살고 있는 시기를 말한다. 인류는 홀로세 초기에 농경을 시작해 급격히 인류문명이 발달했다. 한국지질자연원구원 국토지질연구본부, 극지연구소, 부산대 대기과학과, 서울대 지구환경과학부, 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 대기해양과학과 공동연구팀은 5000~9000년 전 홀로세 초·중기 북극의 해빙 감소가 북반구 기후에 어떤 영향을 미쳤는지에 대한 분석결과를 내놨다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 연구팀은 당시 북반구 여름 태양 복사량은 5~10% 정도 많아 덥고 비가 많은 날씨를 보였다는데 착안했다. 이 시기에는 현재 사막의 대명사로 알려진 사하라가 초원이었다. 연구팀은 복합지구시스템 기후모델을 이용해 태양복사열에 의한 북극 해빙 감소의 영향을 분석했다. 기후모델은 지구온난화가 본격화되기 이전인 1950년대 이전 최근기후, 북반구 여름 온도가 높고 고위도 북극 해빙이 많이 녹았던 홀로세 중기, 북극해빙 면적이 1950년대와 비슷하다고 가정한 상태에서 홀로세 중기 3가지로 만들어 분석했다.그 결과 북극 해빙 감소가 북반구 기후에 영향을 줬으며 북태평양과 북미지역 연평균 온도를 0.5~1도 가량 상승시켰다는 것을 확인했다. 북태평양과 북미 대륙의 온난화는 북극 해빙감소의 결과임을 알려준다. 이와 함께 북극 해빙 감소는 바닷물의 염분을 묽게 만들어 대서양 열염순환을 약화시키고 결국 북대서양 해수온도도 떨어뜨린 것을 확인할 수 있었다. 박효석 지질자원연구원 국토지질연구본부 박사는 “기후 민감도가 높았던 홀로세 중기 기후를 분석함으로써 지구온난화로 인해 급변하는 기후변화에 효과적으로 대응할 수 있는 기후모델을 만들 수 있을 것”이고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

치매에 대한 공포는 노년층 뿐만 아니라 곧 노인이 되는 중년층들에게도 있다. 알츠하이머나 치매 현상과는 관계없지만 청년층에서도 디지털 기기의 과도한 사용으로 인한 ‘디지털 치매’ 현상이 나타나고 있어 청년층들에게도 ‘기억을 잃는다는 것’에 대한 공포를 느끼고 있다. 그래서 간혹 물건을 놓고 오거나 약속을 깜박할 경우 ‘혹시 치매가 아닐까’라고 덜컥 걱정을 하는 경우도 많다. 국내 연구진이 피 한 방울만으로도 치매 여부와 진행 상황을 판단할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 서울대 의대 묵인희, 이동영 교수 공동연구팀은 베타아밀로이드와 함께 알츠하이머 유발물질로 주목받고 있는 타우 단백질의 뇌 축적 정도를 혈액검사만으로 예측할 수 있는 방법을 개발하고 뇌과학분야 국제학술지 ‘브레인’ 21일자 표지논문으로 발표했다. 알츠하이머는 치매 원인의 50~70%를 차지하고 있으며 뇌세포 손상이 진행된 이후 발견되면 근본적인 치료가 어렵기 때문에 조기 진단이 무엇보다 중요하다. 많은 경우 양전자 단층촬영(PET) 기술을 활용해 뇌에 알츠하이머 원인 단백질 축적 여부를 확인하는 조기진단을 하고 있지만 워낙 고가여서 환자들의 부담이 큰 상황이다. 연구팀은 혈중에 존재하는 타우 단백질 농도가 뇌 속 타우 단백질 축적과 밀접한 관계가 있을 것으로 보고 실험을 실시했다. 연구팀은 인지기능이 정상인 52명, 경도 인지장애를 앓고 있는 9명, 알츠하이머 치매 15명 총 76명을 대상으로 했다. 분석 결과 혈중 타우 단백질과 지금까지 알츠하이머의 또 다른 원인으로 잘 알려진 베타아밀로이드 비율이 밀접한 관계가 있을 뿐만 아니라 뇌의 타우 단백질 양과 해부학적 차원에서 알츠하이머 진행과정과 상관관계가 있음을 연구진은 밝혀냈다. 또 뇌 속 타우단백질 축적 유무에 따라 혈중 타우단백질 양도 매우 유의미함을 밝혀냈다. 실제로 혈중 타우 단백질 농도에 따라 민감도 80% 수준에서 뇌의 타우 축적을 91% 가량 예측하는데도 성공했다.묵인희 교수는 “이번 연구결과를 실용화하면 치매의 진행정도를 보다 정확히 예측할 수 있기 때문에 치매 예방, 진행억제에 기여할 것”이라며 “추가 연구를 통해 치매와 관련된 추가적 지표를 발굴하고 베타아밀로이드 예측기술을 함께 사용할 수 있도록 해 치매 예측의 정확도를 더욱 높일 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

닭이나 오리 같은 가금류나 철새를 따라 옮겨지는 조류인플루엔자(AI)는 동물전염병이지만 사람에게도 옮겨지는 경우가 있고 사람에게 옮겨지는 고전염병성 바이러스는 치명적이다. 조류인플루엔자는 늦가을부터 봄까지 철새들의 이동시기에 많이 발생하는데 국내에서도 매년 주기적으로 발생하고 있는 상황이다. 특히 2개 이상 유형의 바이러스가 동시에 발생하는 경우도 많기 때문에 조기 진단이 무엇보다 필요하다. 국내 연구진이 기존보다 1000배 이상 우수한 감도를 가진 반도체 기반 AI 검출 바이오센서를 개발해 신속한 방역에 도움을 줄 것으로 기대되고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 생체재료연구단과 건국대 수의학과 공동연구팀은 이동식 측정이 가능한 반도체 바이오센서를 개발하고 이를 바탕으로 AI바이러스를 즉시 검출할 수 있는 진단 플랫폼도 만들었다고 20일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘ACS 나노’ 최신호에 실렸다. 현재 AI 바이러스 검출 현장키트는 금 나노입자를 활용해 만든 래피트 키트로 바이러스의 병원성 여부를 눈으로 볼 수 있게 표시돼 사용이 편리하지만 감도가 낮다는 문제가 있다. 래피트 키트는 임신진단기처럼 가금류의 배설물을 키트에 묻히면 두 줄의 선이 나타나는지 여부에 따라 AI 바이러스를 확인할 수 있는 현장 분석장치이다. 연구팀은 화학적 방식이 아닌 전기 신호방식의 얇은 반도체 바이오센서를 만들어 검출 신호 감도도 높이고 현장에서도 간편하게 사용할 수 있도록 이동식 장치로 만드는데 성공했다. 이번에 개발한 장치는 고위험성 AI바이러스를 기존 장치보다 1000배 이상의 정확도로 검출할 수 있으며 조류인플루엔자와는 유사하지만 인체감염성은 없는 뉴캐슬 바이러스 같은 유사 바이러스도 명확히 구별해 냈다. 이관희 KIST 박사는 “이번 연구를 통해 고병원성 AI 바이러스를 안정적이고 정확하게 검출할 수 있는 플랫폼을 개발해 신속한 현장 진단과 방역체계 구축에 기여할 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

임신기간 중 20명 중 1명 꼴로 흔히 임신중독증이라고 불리는 ‘자간전증’에 시달린다. 임산부들에게 치명적임에도 불구하고 국내 임산부들 중에서 나타나는 임신중독증에 대한 정확한 통계는 없는 상태이다. 임신중독증이 발생하면 혈압이 상승하고 단백뇨가 검출되는 경우가 많은데 급기야는 신장기능이 저하되거나 정지되기까지 한다. 실제로 임신중독증은 산모와 태아 모두에게 치명적이어서 임신기간 중 발생할 수 있는 가장 흔한 사망사고의 원인으로 꼽히기도 한다. 지금까지는 임신중독증이 심각할 경우는 조기분만이 유일한 해결책이었다. 그런데 최근 과학자들이 임신중독증을 유발시키는 신호전달 체계를 발견하고 이를 치료할 수 있는 약물 치료법을 찾아냈다. 스위스 취리히연방공과대(ETH) 화학·응용생명과학과, 취리히대 약학·독성학연구소, 미국 스탠포드대 미생물학·면역학과, 로슈진단 인터네셔널, 이집트 아인샴대학병원 산부인과 공동연구팀은 임산부의 혈관을 두껍게 만들어 탄력이 떨어지게 해 임신중독증으로 이어지는 원인을 찾아내 지금까지는 치료가 불가능했던 임신중독증을 치료할 수 있는 단초를 마련했다고 밝혔다. 이번 연구결과는 세계적인 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 최신호(1월 10일자)에 실렸다. 임신중독증이 심할 경우 임신기간이나 분만을 앞두고 비간질성 전신 경련발작이나 의식불명을 일으키는 자간 증상이 나타나기도 한다. 연구팀은 이런 자간증상을 일으키는 원인은 ‘이형중합체’라고 알려진 연동및응집 수용체가 있다고 판단했다. 이형중합체는 호르몬 자극이나 기계적 자극에도 반응해 혈관 세포의 모양과 움직임을 근본적으로 변화시키는 신호를 내보내는 경우가 있다. 이 신호를 받은 혈관은 혈관세포를 팽창시키고 그 때문에 혈관 탄력성이 떨어지면서 임신중독증과 관련된 각종 증상을 유발시킨다는 것이다. 연구팀은 임신 후반기에 갈수록 배가 부풀어오르면서 복부에 강한 기계적 압력이 가해지기 때문에 이형중합체가 자극을 받는 것을 확인했다. 실제로 연구팀은 생쥐에게 유전자 조작해 혈관 세포에 기계적 자극을 가한 결과 임신 중독증 산모에게서 나타나는 것과 똑같이 단백뇨가 검출되고 혈압이 상승하는 것을 관찰했다.연구팀은 생쥐에게 고혈압 치료제로 오랫동안 사용돼 왔던 암로디핀을 투여하자 칼슘채널이 차단되면서 이형중합체가 만들어 내는 신호도 줄어들어 혈관세포가 정상으로 회복되고 혈관벽이 탄력을 유지하면서 혈압 및 단백뇨 증상이 완화되는 것이 확인됐다. 연구팀은 임신중독증으로 고통받고 있는 여성의 태반 조직에서도 이형중합체 수용체를 발견했다. 이에 연구진은 초기 임신중독증이 있는 4명의 임산부에게는 암로디핀을 또 다른 4명의 임산부에게는 칼슘채널 차단제인 니페디핀을 처방햇다. 그 결과 임신중독증 환자 모두의 혈압이 낮춰졌으며 임신중독증 증상이 완화되는 것을 발견했다. 특히 암로디핀을 투여받은 임산부들은 니페디핀 처방 그룹과 비교해 출산일도 늦출 수 있었다. 연구를 주도한 우슬라 쿼터러 ETH 분자약리학 교수는 “태아가 엄마의 자궁 안에서 자라도록 놔두는 것이 조산해 바깥 인큐베이터에서 크는 것보다 중요하기 때문에 임신기간이 늘어난다는 것은 바람직한 것”이라며 “이번 연구는 암로디핀이나 니페디핀 모두 유의한 결과를 보여준 만큼 암로디핀이 고위험성 임산부에게서 나타날 수 있는 임신중독증 발병을 조기 차단할 수 있는지에 대한 추가임상연구에 돌입할 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“한 잔의 커피를 만드는 원두는 나에게 60여가지의 좋은 아이디어를 가르쳐준다.”(베토벤) “커피가 위 속으로 떨어지면 모든 것이 술렁거리기 시작한다. 생각은 전쟁터의 기병대처럼 빠르게 움직이고 기억은 기습하듯 살아난다. 작중 인물은 즉시 떠오르고 원고는 잉크로 덮인다.”(발자크) 17세기 유럽을 시작으로 한국에서는 20세기 초를 전후해 인기를 끌기 시작한 커피. 많은 사람들이 식사 직후, 나른한 오후, 아침을 시작하기 직전 멍할 때 찾는 것은 ‘검은색의 음료’ 커피이다. 다른 사람과 대화를 시작할 때도 “커피 한 잔할까”라는 말로 시작하는 경우가 많다. 그런데 21세기 중후반부터는 커피를 아무 때나 쉽게 마실 수 없을 것이라는 연구결과가 나와 주목받고 있다. 다름 아닌 지구온난화로 인한 ‘기후변화’ 때문이다. 영국 큐 왕립식물원, 노팅엄대 지리학부, 런던 퀸메리대 생물·화학부 공동연구팀과 영국 큐 왕립식물원, 에티오피아 환경·기후변화 및 커피숲포럼(ECCCFF) 공동연구팀은 각각의 연구분석을 통해 기후변화로 인해 빈번하고 길어진 가뭄과 숲의 파괴, 치명적인 해충의 확산 때문에 전 세계 대부분의 야생 커피 종(種)들이 수 십년 내에 멸종할 가능성이 높다고 밝혔다.이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’와 생물학 분야 국제학술지 ‘지구변화 생물학’ 16일자에 각각 실렸다. 현재 전 세계 커피산업은 수십억 달러에 이르는 규모를 이루고 있다. 커피의 원료가 되는 커피콩은 아라비카와 로부스타라는 두 가지 품종이 대표적인데 특히 아라비카는 전 세계 커피 생산량의 75%를 차지하고 향과 맛이 좋아 최고의 품질로 평가받고 있으며 로부스타는 아라비카종보다 카페인 함유량이 높은 것으로 알려져 있다. 그 밖에도 124종에 이르는 야생 커피 종들이 있지만 수확량도 많지 않고 많이 쓰이지 않고 있는 상황이다. 일반적으로 아라비카는 고온에 취약하고 로부스타는 건조한 토양에 민감하다. 큐 왕립식물원과 노팅엄대, 런던 퀸메리대 공동연구팀은 아프리카, 마다가스카르, 모리셔스의 숲을 포함해 전 세계에 존재하는 야생 커피콩 표본을 카탈로그로 작성하고 각각의 질병 저항성, 카페인 함량, 가뭄 내성 등의 특성을 분류했다. 그 결과 전체 커피 종의 60%가 멸종위험에 놓여있다는 사실을 확인했다. 아라비카를 비롯한 커피종의 72% 정도가 보호된 상태에서 자라고 있지만 기후변화로 인해 재배 환경이 적합하지 않고 해충들의 공격으로 인해 재배가 어렵고 지금과 같은 수확량을 확보하기 어려울 뿐만 아니라 야생 커피 종들은 삼림벌채로 개체수가 급격히 감소할 가능성이 높은 것으로 분석됐다.큐 왕립식물원과 ECCCFF 공동연구팀은 기후변화로 인해 2038년이 되면 커피 생산량이 현재보다 40~50% 가량 줄어들게 될 것이며 21년 뒤인 2040년이 되면 아라비카나 로부스타 커피종은 사실상 멸종하거나 거의 찾아보기 어렵게 될 수 있다는 결론을 내렸다. 또 2088년이 되면 전체 커피 종의 40%, 일부 분석모델에 따르면 80%가 사라질 것이라는 분석도 함께 내놓았다. 현재 아라비카와 로부스타가 대부분을 차지하고 있는 상태에서 이들이 멸종 상태에 이르고 그 밖의 커피 종도 대부분 사라질 것으로 예상되는 만큼 금세기 중반경이 되면 커피는 지금처럼 아무 때나 마실 수는 없게 될 것이라는 설명이다. 애런 데이비스 큐 왕립식물원 연구원은 “현재 우리가 마시는 커피의 품종이 한쪽으로 지나치게 치우쳐 있는 상태에서 기후변화는 더이상 우리에게 커피를 마실 수 있게 허용하지 않을 것”이라며 “종 다양성 확보 뿐만 아니라 기호식품으로 커피를 유지하기 위해서는 다양한 커피 종의 확보와 재배, 특성 분석이 필요하다”고 지적했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 차세대 태양전지 개발에 많이 활용되는 광학재료 페로브스카이트를 활용해 접을 수 있고 선명한 화면의 디스플레이를 만드는데 성공했다. 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 송명훈, 김주영 교수 공동연구팀은 페로브스카이트를 이용해 접을 수 있는 ‘페로브스카이트 발광소자’(PeLED)를 개발했다고 17일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’ 15일자에 실렸다. PeLED는 전기를 받아 빛을 내는 부분에 페로브스카이트라는 물질을 사용하는 LED의 일종이다. 전자이동도가 높아 광효율이 높고 색깔이 선명하고 색조절도 간편하다는 장점이 있지만 금속전극 때문에 유연성이 낮고 불투명하다는 문제점도 있다. 연구팀은 전극으로 투명하고 유연한 은나노와이어와 전기가 잘 통하는 고분자를 사용했다. 그 덕분에 이번에 개발된 PeLED은 기존에 개발된 것들에 비해 투명도가 50% 이상 향상됐으며 절반으로 접어도 성능이 유지될 수 있었다.유연성이 우수하고 투명도가 개선돼 PeLED는 선명한 디스플레이를 만드는데 도움이 될 것으로 기대되고 있다. 특히 유연성 향상으로 최근 스마트폰 업체들이 주목하고 있는 폴더블 스마트폰 디스플레이나 웨어러블 디스플레이 등으로 많이 활용될 수 있을 것으로 보인다. 연구진 관계자는 “이번 연구로 PeLED의 유연성 향상은 물론 유연성 소자를 정확히 분석하는 방법도 확보하게 됐다”며 “페로브스카이트는 우수한 광학적, 전기적 성능을 갖추고 있고 이번에 투명성과 유연성이라는 특징까지 확보한 만큼 다양한 분야에서 활용가능할 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

독일·스위스·영국 공동연구팀고생대 네발 동물 로봇으로 제작역공학 방식 이용 걸음걸이 복원 육지 초창기 동물 움직임 분석하니 빠르고 효율적… 기존 가설 뒤집혀 박물관이나 과학관에 가면 인류가 지구에 등장하기 이전 고생대나 중생대에 살았던 동식물들이 생생하게 복원돼 전시돼 있다. 관람객들은 흘낏 보고 지나칠 수 있지만 그 이면에는 많은 연구자들의 노력이 숨어 있다. 과학자들이 멸종된 생물을 복원하려는 시도를 끊임 없이 하는 이유는 고생물에 대한 이해뿐만 아니라 현생 동물들이 등장하기까지 나타난 진화 과정에 대한 통찰력을 얻을 수 있기 때문이다. 문제는 복원을 위한 고생물의 뼈나 발자국 화석이 온전하게 남아 있는 것이 많지 않다는 점이다. 그렇기 때문에 형태나 움직임을 완벽하게 복원해 연구하기가 쉽지 않다. 그런데 생물학자, 기계공학자, 의학자, 조형예술가, 디자이너가 협업해 고생대 초기 육지동물의 움직임을 완벽하게 복원했다. 이번 연구가 고생물 연구의 새로운 전기를 마련했다는 평가를 받는 것도 과학자와 예술가들의 협업 덕분이다. 독일 훔볼트대 생물학연구소, 이미지설계연구소, 함부르크미술대 디자인정보학부, 프리드리히실러대 동물학 및 진화연구소, 스위스 로잔연방공과대(EPFL) 바이오로보틱스연구소, 취리히 예술대, 영국 왕립수의대 비교생체의과학부 공동연구팀은 생물학과 로봇공학 기술을 결합시킨 ‘역(逆)공학’ 방식으로 고생대에 등장한 네발 동물의 걸음걸이를 복원하는 데 성공했다. 이를 통해 네발 동물이 예상했던 것보다 좀더 빠르게 육지 생활에 적응했다는 것을 밝혀냈다. 이번 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 17일자에 실렸다. 역공학이라고 부르는 ‘리버스 엔지니어링’은 장치나 시스템의 구조 분석을 통해 기술적 원리를 밝혀내는 기법이다. 일반적으로 기계장치, 전자부품, 소프트웨어 프로그램을 제작 순서와 반대로 분해해 어떻게 만들어졌고 어떤 방식으로 작동하는지를 역추적해 내는 데 활용된다. 연구팀은 약 2억 9000만년 전인 고생대 마지막 시기 페름기에 살았던 네발 육지동물 ‘오로베이츠 팝스티’(Orobates pabsti)를 연구 대상으로 했다. 오로베이츠는 도롱뇽이나 도마뱀, 이구아나처럼 네 발을 넓게 벌리고 걷는 동물의 선조뻘로, 물에서 육지로 올라와 생활한 초창기 동물로 알려져 있다. 오로베이츠는 뼈 화석과 발자국 화석 모두 온전하게 보전돼 있지만 지금까지는 해부학적 특징에 대해서만 연구돼 왔을 뿐 걸음걸이 같은 기능과 형태를 동시에 연구한 적은 없었다. 연구팀은 오로베이츠 뼈와 발자국 화석을 분석한 뒤 현존하는 양서류와 파충류의 걸음걸이와 형태 데이터를 결합시켰다. 뼈 화석을 바탕으로 동역학적 모델을 만들고 발자국 화석으로 운동학적 모델을 만든 뒤 현재 양서류 및 파충류의 형태와 움직임 데이터를 합쳐 컴퓨터 시뮬레이션으로 복원하는 동시에 ‘오로봇’(OroBOT)이라는 실제 로봇을 만들어 비교한 것이다. 그 결과 오로베이츠가 에너지 사용을 최소화하면서 네 발로 빠르게 움직였다는 사실을 밝혀냈다. 또 지형에 따라 움직임이 달라 이후 다양한 걸음걸이를 가진 양서류나 파충류로 진화할 수 있는 바탕이 됐다고 연구팀은 분석했다. 이전까지의 연구에 따르면 오로베이츠는 물에서 뭍으로 올라온 지 얼마 되지 않았기 때문에 걸음걸이가 효율적이지 못했고 움직임이 매우 느렸을 것으로 추정됐다. 존 니야카투라 훔볼트대 교수는 “로봇공학과 컴퓨터 시뮬레이션, 수의학 분야의 융합을 통해 현재는 사라진 고생물의 형태와 움직임을 좀더 정밀하게 복원할 수 있었다는 것이 이번 연구의 가장 큰 의미”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 전력소모는 최소화하면서 정보처리 속도를 높일 수 있는 차세대 반도체칩 제작 기술을 개발했다. 그래핀 연구로 2010년 노벨물리학상을 수상한 영국 맨체스터대 물리학과 콘스탄틴 노보셀로프 교수팀과 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부, 서울대 화학과 공동연구팀이 효율은 높고 전력소모는 줄일 수 있는 초미세 반도체 입자인 ‘그래핀 양자점’을 효과적으로 만들 수 있는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다. 연구팀은 이 기술로 전자 하나으로 신호를 전달할 수 있는 ‘수직 터널링 단전자 트랜지스터’를 만드는데도 성공했다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 16일자에 실렸다. 그래핀 양자점은 수 나노미터(㎚) 크기의 반도체 나노입자로 전류를 흘려주거나 빛을 쪼여주면 발광하는 특성이 있어 차세대 디스플레이나 바이오이미징, 센서 등의 소재로 주목받고 있으며 차세대 양자정보통신에도 활용가능성이 높다. 지금까지 그래핀 양자점은 흑연 덩어리를 물리적이나 화학적으로 얇게 한 겹만 벗겨내는 방식으로 만들어져왔다. 이 때문에 원하는 크기의 그래핀 양자점을 얻기도 어렵고 불순물 때문에 전기적, 광학적 특성을 나타내기 어렵다는 문제가 있었다. 연구팀은 백금 나노입자가 배열된 실리카 기판 위에 육방정계 질화붕소를 입힌 뒤 메탄 기체 속에서 열처리해 그래핀 양자점 크기를 원하는대로 조절하면서 불순물도 제거할 수 있는 방법을 찾아냈다.신현석 UNIST 자연과학부 교수는 “이번 기술로 개발한 그래핀 양자점은 전자를 하나씩만 제어가 가능하고 이를 활용해 만든 수직 터널링 단전자 트랜지스터는 그래핀과 육방정계 질화붕소, 그래핀 양자점을 층층이 쌓아 만든 첫 사례”라며 “그래핀 양자점 기반 트랜지스터는 차세대 각종 전자기기에 활용되면서 놀라울 정도의 기술적 진보를 가져다 줄 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한국인의 3대 사망원인은 암, 심장질환, 뇌혈관 질환이며 암 사망률이 높은 5대 암에는 위암이 포함돼 있다. 한국인은 서양인들보다 위암으로 인한 사망률이 더 높다. 더군다나 통계청 통계에 따르면 2017년 기준 연령별 암사망률을 보면 30대는 위암사망률이 가장 높았다. 일반적으로 위암은 40대 이후에 발생하는 경우가 많은데 최근들어 30대와 40대 전후해 발생하는 조기발병위암환자들이 증가추세를 보이고 있는데 명확한 발병원인이 밝혀지지 않았다. 그런데 고려대 화학과 유전단백체연구센터, 대구경북과학기술원(DGIST), 이화여대, 한양대, 경희대, 국립암센터, 한국과학기술연구원(KIST) 의공학연구소 공동연구팀이 40대나 그 이전의 나이에 발병하는 조기발병위암 환자들의 유전단백체 연구를 통해 조기발병위암의 원인을 규명하는데 성공하고 생물학 분야 국제학술지 ‘암 세포’ 15일자에 발표했다. 조기발병위암 환자는 국내 전체 위암환자의 15% 안팎으로 세계적으로도 상당하 높은 수준이다. 조기발병위암은 식습관이나 흡연, 음주 같은 환경적 요인보다는 유전적 요인이 높아 가족력이 있는 경우 발병 가능성이 높고 남성보다 여성에게서 더 많이 발병하는 것으로 알려져 있다. 조기발병위암은 젊은 나이에 발생하기 때문에 소화불량이나 단순한 속쓰림 등과 헷갈려 진단이 늦는 경우가 많고 암조직이 덩어리 형태가 아니라 위 점막 밑에 넓게 펴져 있기 때문에 내시경으로도 진단이 쉽지 않다. 일단 발생하면 진행이 빠를 뿐만 아니라 다른 조직으로 전이되는 경우가 많다.연구팀은 최근 5년간 발병한 80명의 조기발병위암 환자의 암 조직과 주변 정상조직, 혈액에서 유전체와 단백체 데이터를 수집했다. 이렇게 얻은 시료를 바탕으로 엑솜 시퀀싱, mRNA 시퀀싱, 액체크로마토그래피-텐덤 질량분석기술 등 차세대 염기서열 분석법(NGS)으로 분석했다. 그 결과 7079개의 체세포 변이를 찾았고 이 중에서 조기발병위암을 유발시키는 중요한 신호전달경로에 관여하고 있는 변이유전자 3개(CDH1, ARID1A, RHOA)를 찾아냈다. 또 80명의 위암환자 조직 유전자 분석결과 같은 위암이라도 다른 치료반응을 보이는 4종의 조기발병위암으로 분류할 수 있음을 밝혀냈다. 4종의 위암은 각기 다른 세포 신호전달경로를 갖고 있어 치료방식도 다르게 해야 한다는 사실을 밝혀낸 것이다. 고려대 화학과 이상원 교수는 “이번 연구는 최근 국내에서 여성을 중심으로 발병빈도가 증가하고 있는 조기발병위암에 대한 보다 정밀한 유전적 원인을 규명함으로써 위암 환자의 정밀 진단과 맞춤형 치료법 개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 암세포의 전이와 확산, 기억이나 통증을 느끼도록 하는 신경세포의 활성화 같이 다양한 세포기능에 관여하는 신호전달 단백질의 변화를 실시간으로 관찰할 수 있는 기술을 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단 허원도(카이스트 생명과학과) 교수와 독일 막스플랑크연구회 산하 미국 플로리다 신경과학연구소 권형배 박사 공동연구팀은 신호전달 ‘스위치‘ 단백질의 활성 여부를 관찰할 수 있는 바이오센서를 개발하고 이를 활용해 살아있는 생쥐의 신경세포 활성화 과정을 관찰한 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 14일자에 발표했다. 세포 내 신호전달 단백질은 스위치가 켜지면 기계가 움직이듯 활성화되거나 비활성화되는 방식으로 세포 기능을 제어한다. 암세포도 세포내 신호전달 단백질에 의해 만들어지고 다른 조직으로 전이되는 것이다. 대표적인 세포 신호전달 단백질인 ‘스몰 지티파제’는 세포 이동과 분열, 사멸, 유전자 발현 등에 관여한다. 연구팀이 개발한 바이오센서는 스몰 지티파제의 모든 변화과정을 실시간으로 볼 수 있 으며 살아있는 생명체의 세포 변화도 수 ㎚(나노미터) 크기 변화까지 정밀하게 관찰할 수 있다는 장점이 있다. 동물의 암세포 전이, 뇌 속 신경세포의 구조변화까지 볼 수 있다는 것이다.실제로 연구팀은 유방암 전이 암세포에 이번에 개발한 바이오센서를 장착시키고 빛으로 세포 움직임을 조절할 수 있는 광유전학 기술로 암세포 이동방향을 조절하자 세포내 스몰 지티파제 단백질의 움직임과 함께 활성화되는 것을 관찰할 수 있었다. 또 공 위를 달리도록 한 생쥐와 마취된 생쥐의 뇌 운동피질 내 신경세포에서의 스몰 지티파제 단백질 활성여부를 관찰하는 것도 성공했다. 허원도 카이스트 교수는 “이번에 개발한 바이오센서는 시냅스처럼 수 마이크로미터 크기의 미세한 구조에서도 목표 단백질을 관찰할 수 있을 정도로 민감도고 높고 운동하는 생쥐의 생리학적 현상에도 지장을 주지 않는 상태에서 실시간으로 뇌를 관찰할 수 있을 정도”라고 설명했다. 허 교수는 “이번 기술은 광유전학 기술과 함께 사용이 가능하기 때문에 다양한 세포신호전달 연구 뿐만 아니라 뇌인지과학 연구에도 도움을 줄 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

며칠 사이에 푸석해진 얼굴, 갑자기 늘어난 흰머리. 밤샘 공부를 하거나 잇따른 야근을 한 사람들은 바쁘고 피곤하게 보낸 며칠 동안 갑자기 몇 살은 더 들어보이는 모습을 마주하면서 한숨을 내쉬는 경우가 있다. 사실 외부 환경이나 생활 패턴 때문에 자기 나이보다 더 들어보이는 이들이 있다. 반대로 겉보기에는 어려보이지만 체력이 받쳐주지 않아 힘들어 하는 이들도 있다. 모두 나이와 실제 신체 나이가 불일치하면서 나타나는 현상이다. 내 정확한 신체나이는 몇 살일까 궁금해하는 사람들이 많지만 정확한 신체나이를 알기는 쉽지 않다. 미국 연구진이 장내미생물의 형태 변화를 통해 정확한 신체나이를 진단할 수 있는 기술을 개발해 화제가 되고 있다. 미국의 인공지능(AI) 스타트업 인실리코 메디슨, 하버드대 의대 부설 브리검여성병원, 벅 노화연구소, 영국 생물노화연구재단 공동연구팀이 장내미생물의 종류와 형태를 정밀 분석해 사람의 생물학적 나이를 1~2년, 최대 3~4년 정도의 오차 이내에서 정확히 예측할 수 있는 기술을 개발했다고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’가 11일 보도했다. 이 연구결과는 생물학 분야 출판 전 논문공개 사이트인 ‘바이오아카이브’(bioRxi) 최신호에 실렸다. 장내미생물은 음식 소화에서 인체 면역계 작용까지 다양한 차원의 인체 기능에 영향을 미친다고 알려져 왔다. 그렇지만 여전히 장내미생물이 시간이 지나면서 어떻게 변화하는지 정상균총과 이상균총의 형태적 차이, 정상균총의 분포에 대해 정확히 알려져 있지 않았다. 연구팀은 전 세계 20세 이상 건강한 성인남녀 1165명에게서 채취한 3663개 장내 미생물 샘플을 인공지능 기술인 머신러닝(기계학습)으로 분석했다. 연구팀은 인공지능으로 샘플의 90%에서 찾아낸 95가지 상이한 미생물 종류와 형태를 사람의 연령과 연동시킬 수 있도록 훈련시켰다. 그 다음 나머지 10% 샘플에서 연령을 예측하도록 했다. 그 결과 인공지능은 사람의 생물학적 나이를 1~2살, 평균 3.94년의 오차범위에서 정확히 예측해 냈다. 또 95가지 상이한 장내미생물 중에서 39종이 연령을 예측하는데 가장 중요한 것으로 밝혀졌다.또 연구팀은 나이가 들어갈수록 장내 신진대사에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 장내미생물(Eubacterium hallii)이 풍부해진다는 사실을 확인했다. 또 염증을 유발시켜 궤양성대장염을 유발시키는 것으로 알려진 장내미생물(Bacteroides vulgatus)은 줄어드는 것으로 조사됐다. 노화연구자들은 이같은 장내미생물 종의 변화는 나이들면서 나타나는 식습관, 수면습관, 신체활동 패턴 때문인 것으로 해석하고 있다. 알렉스 자브론코프 인실리코 메디슨 박사는 “이번 연구는 장내미생물은 놀랍도록 정확한 생물학적 시계로 사람의 신체 나이를 단 몇 년의 오차 범위에서 예측할 수 있음을 보여주고 있다”며 “이번 연구결과를 이용해 특정 개인의 신체 노화속도를 예측하는 것은 물론 알콜, 항생제, 식단 등이 장수에 어떻게 영향을 미치는지도 알아낼 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

개미와 비슷하게 생긴 흰개미는 땅 속에서 사회를 이루고 살며 죽은 나무를 갉아먹어 ‘문화재의 파괴자’라고 불린다. 개미와 비슷하게 생기기는 했지만 흰개미는 생태분류학적으로 개미와 다르다. 실제로 개미는 여왕개미가 사회를 이끌지만 흰개미는 여왕과 왕이 함께 사회를 통솔하는 것으로 알려져 있다. 흰개미는 목조가옥에 구멍을 내거나 문화재를 갉아먹어 사람의 입장에서는 해충이다. 그렇지만 자연계에서는 필요한 영양분을 재공급하는 소중한 역할을 한다. 그런데 최근 국제공동연구팀이 흰개미가 사람이 만들어낸 지구온난화로 인한 이상 기후를 완충시켜주는 역할까지 한다는 사실을 밝혀내 주목받고 있다. 중국 홍콩대 생명과학부, 영국 자연사박물관, 애버딘대 생명과학부, 리버풀대 환경과학부, 호주 그리피스대 환경미래연구소, 서호주대 생명과학부, 환경생명과학센터, 남아프리카공화국 프레토리아대 동물학과, 위트워터스랜드대 동식물환경과학부, 말레이시아 말레이시아사바대 국제공동연구팀은 흰개미가 지구온난화로 강수량이 줄어 가뭄에 시달리는 열대우림을 보호하는 역할을 한다는 사실을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 11일자 표지논문으로 발표했다. 연구팀은 ‘슈퍼 엘니뇨’로 인해 가뭄이 극심한 2015년 말부터 2016년 초까지 말레이시아 영토에 해당하는 보르네오섬 북부 8개 지역을 분석했다. 각각 면적은 2500㎡으로 연구팀은 4개 지역에서는 흰개미의 천적을 보내거나 독극물 먹이로 흰개미를 거의 제거하고 나머지 4개 지역에서는 흰개미들을 내버려 두고 관찰했다. 그 결과 흰개미가 정상적으로 활동하며 서식하는 지역은 그렇지 않은 지역보다 지표면에서 5㎝ 아래쪽에 수분이 36% 정도 더 많은 것으로 나타났다.실제로 흰개미들은 습한 환경을 좋아하기 때문에 생활공간까지 수분을 끌어올리기 위해 수십m 아래까지 땅을 파내는 경우도 있다고 연구팀은 설명했다. 이와 함께 흰개미들의 저작활동으로 토양의 영양분도 풍부해져 흰개미가 없는 지역보다 나무나 식물들이 생존할 가능성이 51% 정도 높은 것으로 조사됐다. 이처럼 숲이 가뭄 저항성을 갖도록 하는 것은 흰개미 집단이 더 클수록 높게 나타난 것으로 알려졌다. 루이스 에이미 애쉬튼 홍콩대 교수(생물다양성 및 환경변화 전공)는 “지구온난화로 인해 극단적인 기후변화가 발생하고 있는 상황에서 가뭄은 더욱 자주 발생할 것으로 예상되는 만큼 흰개미가 열대우림의 생산성과 생물다양성에 중요한 역할을 맡게 될 것을 보여준 연구”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

태평양 남동부에는 오랜 시간 세상에 알려지지 않았던 ‘신비의 섬’이 존재한다. 바로 거대석상인 ‘모아이’의 고향 이스터섬이다. 최근 미국 애리조나 대학 등 공동연구팀은 모아이의 비밀을 밝힌 흥미로운 연구결과를 미국에서 발행되는 국제 학술지 플로스원(PLOS ONE) 최신호에 발표했다. 우리에게도 잘 알려진 모아이는 사람 얼굴을 한 거대 석상으로 수백여 개가 섬 전체에 늘어서 있다. 그간 현대의 연구진들을 괴롭힌 것은 이스터섬 원주민들이 왜 이렇게 많은 모아이를 만들어 세웠느냐는 점이었다. 이에 전문가들은 다양한 이론을 제기했지만 모아이가 아무 자리에나 그냥 세워진 것이 아니라는 것이 이번에 확인됐다. 연구팀에 따르면 모아이의 위치는 놀랍게도 마실 수 있는 민물이 있는 위치와 같았다. 곧 민물이 중요한 섬의 특성상 주민들이 섬 여기저기에서 쉽게 물을 마실 수 있도록 모아이를 세워 위치를 알린 것이다. 이와 반대로 물이 없는 지역에는 모아이도 세워지지 않았다. 연구의 공동저자인 테리 헌트 박사는 "모아이들은 섬 주민들에게 매일 필요한 신선한 물에 접근할 수 있는 장소에 위치해있다"면서 "이는 모아이가 이상한 의식을 치르는 장소와 대상은 아니라는 점을 보여준다"고 설명했다. 이어 "모아이는 주민들에게는 신격화된 조상과 같은 상징적인 존재"라면서 "매일 이곳에서 소중한 물을 마시며 가족과 사회적 유대를 키웠을 것"이라고 덧붙였다.한편 화산폭발로 생성된 이스터섬은 칠레 본토에서도 3500㎞ 떨어져 있는 외딴 섬이다. 원주민들은 이스터섬을 ‘라파누이‘(Rapa Nui)라 부르는데 이는 커다란 땅을 의미한다. 전체 면적이 163.6㎢로 서울 면적의 4분의 1 정도. 원래는 숲이 우거진 풍요로운 공간이었던 이스터섬이 세상에 처음 알려진 것은 1722년이다. 당시 네덜란드인들은 이 땅에 처음 발을 내딛으며 900개에 달하는 모아이와 1500~3000명의 원주민들이 살고 있다고 세상에 처음 알렸다. 이후 이스터섬은 찬란하게 꽃핀 문명을 뒤로하고 불과 수백 년 만에 몰락의 길을 걸었다. 이스터섬 몰락 원인에 대해 학자들 사이에 의견은 엇갈린다. 지금까지 정설은 원주민들의 무분별한 벌채와 카니발리즘(인육을 먹는 풍습)에서 찾았다. 거대 석상인 모아이를 운반하기 위해 수많은 나무를 베며 숲이 사라졌고, 점점 먹을 것이 부족해진 원주민들이 사람까지 해치게 됐다는 설명이다. 그러나 최근들어서는 이스터섬 몰락원인이 유럽인들 때문이라는 주장이 힘을 얻고있다. 버지니아 커먼웰스 대학 크리스토퍼 스티븐슨 박사는 “유럽인들이 이스터섬에 도착하면서 천연두와 매독을 옮겨왔다”면서 “이 때문에 원주민들은 관련 질병에 시달리기 시작했으며 일부는 노예로 끌려가 자연스럽게 인구수가 감소할 수밖에 없었다”고 주장했다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지구에서 불과 6광년 떨어진 곳에 위치한 이른바 '슈퍼지구'에 외계생명체가 존재할 가능성이 제기됐다. 지난 10일(현지시간) 미국 CNN 등 주요언론은 외계행성 ‘바나드-b’ 표면 아래에 원시생명체가 존재할 가능성이 있다는 연구결과를 보도했다. 지난해 11월 처음 발견된 바나드-b는 뱀주인자리의 어두운 별인 바나드(Barnard)의 주위를 도는 외계행성이다. 지구와 같은 바위형 행성이지만 표면온도가 -130℃도 넘는 차가운 얼음왕국인 바나드-b는 항성을 233일 만에 공전한다. 항성과의 거리로만 보면 태양과 수성 사이 정도지만 바나드가 태양과 비교하면 약 0.4%의 빛을 방출해 표면에 액체상태의 물은 없고 얼음만 가득할 것으로 보인다. 이같은 가혹한 조건 때문에 당초 전문가들은 외계생명체의 존재가능성에 대해 회의적이었으나 최근 연구결과는 다르다. 지난 10일 빌라노바 대학 연구팀이 시애틀에서 열린 미 천문학회 연례회의에서 바나드-b 내 생명체 존재가능성에 대한 논문을 발표한 것.연구를 이끈 에드워드 귀난 박사는 "바나드-b의 표면에서는 생명체가 살 가능성이 없지만 그 아래는 다르다"면서 "바나드-b는 그 코어에 뜨거운 액체상태의 철과 니켈을 가지고 있을 수 있어 지열난방을 통해 원시적인 생명체가 살 수 있는 환경이 된다"고 설명했다. 이어 "이같은 지열난방은 남극대륙에서 발견되는 지하호수의 조건과 마찬가지"라면서 "표면 아래에 바다가 숨겨져있을 것으로 보이는 목성의 달 유로파와도 비슷하다"고 덧붙였다. 　 바나드-b는 지난해 11월 미국의 카네기 연구소, 스페인 우주과학 연구소 등 국제공동연구팀이 지난 20년 간 이루어진 관측 데이터를 재분석한 끝에 발견했다. 다만 아직까지는 유력한 외계행성 후보로, 보다 확실한 데이터는 차세대 우주망원경 ‘제임스웹 우주망원경'(JWST)이 배치돼야 알 수 있으나 2021년 이후로 발사가 연기된 상태다. 전문가들에 따르면 바나드 별은 90억 년 정도의 나이로 우리 태양보다 2배는 더 많다. 이 때문에 주위 행성 역시 지구보다 훨씬 오래 전 생성됐을 것으로 보인다. 이중 바나드-b는 역대 발견된 것 중 2번째로 가까운 곳에 위치한 외계행성이다. 지구에서 가장 가까운 항성계는 3개의 별이 모인 삼성계인 알파 센타우리로 지구에서 약 4.3광년 떨어진 곳에 위치해있다. 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

계명대학교 의과대학 생리학교실 임승순 교수팀이 미국 존스홉킨스대학과의 공동연구구로 스테롤조절요소결합단백질(SREBP)* 계열의 전사조절 단백질을 통한 대식세포* 식균작용과 지질대사 간의 연관성을 세계 최초로 규명했다. 이 연구 논문은 미국국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences) 2018년 12월 온라인판에 게재됐다. 이번 연구는 지질대사와 식균작용 사이를 연결하는 새로운 기전을 밝힌 것으로, 기존에 대식세포의 식균작용은 병원체 노출에 대한 대식세포 고유의 면역반응으로 잘 알려져 있었으나 막지질 조성의 변화가 대식세포 식균작용에 영향을 미치는 기전이 명확히 규명되지는 않았다. SREBP-1a가 결핍된 돌연변이 세포에서 식균작용이 손상되었고, 이러한 SREBP-1a의 결핍은 막지질의 변화된 지질구성의 결함, 즉 막지질 래프트(세포막에 존재하는 콜레스테롤과 인지질로 구분되어 정렬된 영역, 세포막에서의 다양한 신호전달, 단백질 분류, 막 수송 등 중요한 역할을 담당하는 부분)와 액틴 세포골격 네트워크 사이의 상호작용 감소 때문임을 규명했다. 임 교수는 “이번 연구를 통해 SREBP-1a가 대식세포 식균작용의 주요한 인자임을 입증했다”며 “연구 결과를 바탕으로 염증 및 지질대사와 관련된 죽상동맥경화증이나 관절염 등의 염증대사질환 원인을 규명하고 치료제 개발에 박차를 가할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 한편 연구는 과학기술정보통신부 신진연구자지원사업과 선도형연구센터인 비만매개질환연구센터(MRC)의 지원을 받았으며, 생리학교실 박사과정 이재호 학생이 제 1저자로 참여했다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

최근 치약, 각질제거를 위한 세안제는 물론 공업용 연마제에 사용되는 미세플라스틱이 생태계에 심각한 영향을 미치고 있어 우려가 커지고 있다. 더군다나 여기저기 버려진 폐플라스틱이 햇빛이나 마모로 서서히 부서져서 만들어지는 것으로 알려져 있다. 바다로 흘러들어간 미세플라스틱을 해양생물들이 먹고 먹이사슬을 따라 최종 소비자는 사람이기 때문에 우리가 알지 못하는 사이에 미세플라스틱이 축적될 가능성도 높다. 문제는 미세플라스틱의 위험성은 알려져 있으나 구체적인 위험에 대해서는 명확히 분석돼 있지 않다. 국내 연구진이 실험동물을 이용해 실험한 결과 미세플라스틱이 세포는 물론 태아에 치명적인 영향을 미칠 수 있다는 것을 밝혀내 충격을 주고 있다. 한국생명공학연구원 환경질환연구센터와 질환표적구조연구센터 공동연구팀은 5㎜ 이하의 미세플라스틱이나 1㎛(마이크로미터) 이하의 초미세플라스틱(나노플라스틱)이 체내에 흡수될 경우 태아에게까지 전달될 뿐만 아니라 몸 속 세포의 에너지공장인 미토콘드리아에도 문제를 일으킨다는 사실을 확인했다고 10일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노스케일’ 최신호에 실렸다. 연구팀은 제브라피쉬라는 실험동물에 초미세플라스틱을 흡입하도록 한 다음 형광분석과 전자현미경으로 체내 흡수와 복합독성 영향을 분석했다. 그 결과 초미세플라스틱은 난막을 통과해 제브라피쉬 배아의 체내에 쌓이는 것을 확인했다. 특히 새끼에게 영양을 공급하는 난황에 대부분 축적돼 신경이나 각종 기관으로 확산된 것이 관찰됐다. 미세플라스틱이 체내에 남아 각종 이상을 유발시킬 가능성이 크다는 것을 의미한다.또 연구팀은 전자현미경으로 세포수준에서 관찰한 결과 세포 에너지공장인 미토콘드리아도 손상시킨다는 것을 확인했다. 미토콘드리아가 손상될 경우 약한 독성을 가진 물질이 함께 흡수될 경우 치명적인 급성독성이 나타날 수 있다. 실제로 연구팀은 금이온을 초미세플라스틱과 함께 흡입하도록 한 다음 미토콘드리아를 관찰한 결과 미토콘드리아가 심각하게 깨지거나 망가지는 것으로 나타났다. 정진영 박사는 “초미세플라스틱이 몸 속에 축적될 경우 세포 내 소기관인 미토콘드리아에 영향을 주고 다른 물질에 의한 독성을 증폭시키는 역할을 할 수 있게 된다”며 “이번 연구는 미세플라스틱과 초미세플라스틱의 체내 흡수와 분포, 잠재적으로 심각한 독성 유발 가능성을 보여준 것으로 미세플라스틱 안전성과 관리방안 마련에 중요한 기초자료가 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr