2019년 새해가 벌써 열흘이나 지났습니다. 올해는 돼지의 해라지만 엄격히 보자면 띠가 바뀌는 것은 24절기 중 1년의 시작이라고 할 수 있는 ‘입춘’을 기준으로 하기 때문에 아직은 ‘개띠’ 해입니다. 인류가 처음으로 가축화시킨 동물인 개는 약 3만 3000~3만 5000년 전에 회색 늑대와는 완전히 다른 종으로 분리됐고 약 1만 2000~1만 4000년 전부터 인류와 함께 한 것으로 추정되고 있습니다. 이처럼 오랜 시간을 인간과 함께했기 때문에 영어에서는 개를 ‘사람의 가장 좋은 친구’(Man´s best friend)라는 관용구로 표현하기도 합니다. 개를 키워본 분들은 잘 아시겠지만 종류별로 성격이 천차만별입니다. 미국 애견협회 홈페이지에 들어가 보면 개를 키우려는 사람들의 선택에 도움을 주기 위해 사진과 함께 품종별 특성과 활용도에 대해 설명해 놓고 있습니다. 보더콜리는 ‘임무에 충실하고 사랑스럽고 똑똑하며 활기차기’ 때문에 양치기 같은 목축에 적합하고 독일산 셰퍼드는 ‘충직하고 용감하며 똑똑하다’라고 설명하면서 경비견으로 키워진다는 식입니다. 그런데 최근 과학자들의 연구에 따르면 실제로 개들은 애견협회에서 설명하고 있는 것처럼 종류별로 특성이 제각각 다르고 이는 유전자에 뿌리를 두고 있답니다. 미국 애리조나대 인류학부, 워싱턴대 행동·유전체학연구실, 프린스턴대 분자생물학과, 펜실베이니아대 수의학과 공동연구팀은 101종, 1만 7000여 마리의 개에 대한 행동자료와 게놈 데이터를 비교 분석한 결과 개들의 특성을 보여 주는 DNA 위치가 있으며 이들을 통해 개의 성격을 파악할 수 있음을 밝혀냈습니다. 이 연구 결과는 미국 콜드스프링하버 연구소에서 운영하는 생물학 분야 출판 전 논문공개 사이트인 ‘바이오아카이브’(bioRxi)에 2019년 새해 첫날 실렸습니다. 연구팀은 개와 개 주인들을 대상으로 펜실베이니아대 수의학과 동물윤리학자인 제임스 서펠 교수가 개발한 ‘개 행동평가 및 연구 설문’(C-BARQ)을 실시했습니다. C-BARQ는 훈련 정도, 애착, 공격성 등 개에게서 흔히 나타나는 14가지 특성을 정량화해 한눈에 볼 수 있는 조사기법입니다. 연구팀은 이렇게 얻은 행동 데이터를 종별로 분류한 뒤 해당 종의 유전자 데이터(게놈)와 비교했습니다. 그 결과 연구팀은 개들의 성격을 규정하는 14가지 특성과 연관된 131개의 DNA 위치(핫스팟)를 찾아냈습니다. 개의 종류별로 활성화된 DNA 핫스팟이 다르고 어느 부분이 활성화돼 있느냐에 따라 개의 특성과 성격이 규정된다는 것입니다. 재미있는 것은 이번에 발견한 개들의 DNA 핫스팟이 사람의 특성과 성질을 나타내는 DNA 위치와 매우 유사하다는 점입니다. 개들의 공격성과 관련된 DNA 핫스팟은 사람들에게서도 공격성에 영향을 미치는 유전자 위치와 거의 일치한다고 합니다. 또 개의 학습 능력이나 훈련의 용이성과 관련된 DNA 핫스팟은 인간에게서는 학습이나 정보처리와 관련된 유전자 위치와 비슷하다는 것입니다. 추가적인 연구가 필요한 부분이지만 개들의 행동이나 특성을 결정하는 유전자가 사람에게서도 비슷하게 나타난다고 한다면 불안증이나 우울증 같은 정신적 장애를 치료하는 데도 도움이 되지 않을까 연구팀은 기대하고 있습니다. 개와 사람의 DNA 핫스팟이 비슷한 것은 우연의 일치일 수도 있겠지만 오랜 세월 함께하며 교감을 가졌기 때문이 아닐까 싶습니다. 가까이 하면 좋아하게 되고 좋아하면 닮는다는 것이 이런 게 아닐까요. edmondy@seoul.co.kr

연세대 의대, 울산대 의대, 고려대 의대 구로병원, 미국 미시간주립대와 노스캐롤라이나대 공동연구팀은 여성 불임의 원인으로 알려진 자궁내막증을 유발하는 후성유전학 메커니즘을 밝혀내고 의학분야 국제학술지 ‘사이언스 중개의학’ 10일자에 발표했다. 불임 여성의 35~50%가 앓고 있는 자궁내막증은 자궁 안쪽 막이 딱딱하게 굳어지면서 정상 기능을 못 하는 여성질환이다. 연구팀은 ‘히스톤 탈아세틸화효소3’이 감소하면서 콜라겐 유전자가 지나치게 많아지고, 자궁 세포기능이 교란되면서 자궁내막이 딱딱하게 굳어지는 섬유화가 진행된 끝에 결국 배아가 자궁에 착상하는 능력이 상실된다는 것을 밝혀냈다. 이번 연구 결과는 자궁내막증이 후성유전학적으로 어떻게 발생하는지를 밝혀낸 것으로 현재 외과수술과 호르몬 치료법 이외 새로운 형태의 치료제를 개발하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

노년층의 가장 큰 걱정은 암과 같은 치명적인 질병 뿐만 아니라 자기 자신, 그리고 살아온 날들의 기억을 잃는 것이다. 기억이 사라져 좋든 싫던 삶의 궤적을 뒤돌아볼 수 없게 되고 고상하게 늙어갈 권리마저 빼앗는 치매는 고령화 사회로 가는 전 세계 모든 국가들의 걱정꺼리이다. 치매의 절반 이상이 알츠하이머성 치매로 알려져 있음에도 알츠하이머의 발병원인이 정확히 밝혀지지 않아 치료 방법도 마땅치 않은 상황이다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공 유성운 교수, 서울대 치의과대 이성중 교수, 한국생명공학연구원 김선영 박사 공동연구팀은 뇌 면역세포의 자가포식 작용이 방해를 받으면서 알츠하이머가 발생한다는 사실을 규명했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘오토파지’ 최신호에 실렸다. 자가포식은 기능 이상이 생기거나 오래돼 손상된 세포, 독성을 가진 세포 내 물질을 제거하는 생체현상이다. 일본 도쿄공업대 오스미 요시노리 명예교수는 자가포식 현상을 규명해 질병 치료 길을 확장시킨 공로로 2016년에 노벨생리의학상을 단독 수상한 바 있다. 뇌에서는 미세아교세포라는 면역세포가 뇌 조직에 생긴 해로운 물질을 없애는 청소부 역할을 하고 있다. 그 동안 뇌 염증 반응과 뇌세포 자가포식 작용이 퇴행성 뇌질환과 관련이 있다는 것을 보여주는 연구는 많았지만 구체적인 메커니즘에 대해서는 밝혀지지 않았다. 연구팀은 미세아교세포 표면에 존재하는 ‘TLR4’라는 수용체에 염증유도 물질이 결합되면서 세포내 관련 신호전달 경로가 활성화돼 자가포식 작용을 억제시킨다는 사실을 밝혀냈다. 자가포식 작용이 억데되면 알츠하이머를 일으키는 원인물질로 알려진 베타아밀로이드 분해 능력 저하로 이어지게 되고 결국 알츠하이머를 악화시킨다는 설명이다. 유성운 DGIST 교수는 “퇴행성 뇌질환에 걸리면 항상 신경염증이 증가하는데 이번 연구는 염증이 늘어나면서 미세아교세포에서 자가포식 현상이 억제된다는 사실을 처음으로 밝혀냈다는데 의미가 크다”며 “미세아교세포의 자가포식 활성은 베타아밀로이드 분해, 신경회로 재구성, 사이토카인 분비 조절 등 다양한 역할을 수행하는 만큼 신경염증을 유발시키는 다양한 퇴행성 뇌질환과 정신질환의 치료에 이용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

DGIST는 뇌·인지과학전공 유성운 교수팀이 뇌 면역세포인 미세아교세포의 자가포식 작용이 염증자극에 의해 조절되는 새로운 메커니즘을 규명했다고 8일(화) 밝혔다. 뇌 면역세포인 ‘미세아교세포’는 뇌 속 청소부로 뇌 조직에 누적된 해로운 물질을 없애는 역할을 한다. 자가포식 작용은 불필요하거나 독성을 지닌 세포 내부 물질을 제거하는데 중요한 작용으로, 일본의 오스미 요시노리 교수가 관련 연구로 2016년 노벨생리학상을 수상하기도 했다. 유 교수팀은 미세아교세포의 표면에 존재하는 ‘TLR4’라는 수용체에 염증유도 물질이 결합하면 세포 내에서 PI3K/Akt신호전달 경로가 활성화되며 자가포식 작용이 억제된다는 것을 밝혔다. 자가포식 작용 억제는 알츠하이머병을 일으키는 아밀로이드베타를 분해하는 능력 저하로 이어져 병을 악화시키는 것을 최초로 확인했다. 염증반응과 뇌세포 자가포식 작용이 퇴행성 뇌질환과 관련이 있음을 보여주는 연구는 계속돼 왔으나 관련 과정에 대한 이해는 아직까지 부족했다. 또한 미세아교세포와 반대로 우리 몸 다른 면역세포들은 염증자극에 의해 자가포식 작용이 더 활발해진다고 알려져 왔다. 따라서 이번 연구는 뇌세포의 자가포식 작용 연구를 통해 자가포식 작용에 문제가 발생할 경우 어떻게 뇌기능에 영향을 주는지를 이해해 뇌질환 치료에 중요한 단서를 제시해줄 수 있을 것으로 기대하고 있다. 유 교수는 “퇴행성 뇌질환에 걸리면 항상 신경염증이 증가하는데, 이 때 염증 증가와 연관된 미세아교세포에서 자가포식 현상이 억제된다는 것은 알려져 있지 않았다”며 “뇌조직세포에 초점을 맞춰 신경염증과 자가포식 작용간의 연관성을 계속해서 연구한다면 앞으로 뇌질환 치료제 개발에 한층 더 다가갈 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구 결과는 자가포식 분야 최고 권위 학술지인 ‘오토파지’ 저널에 지난 달 7일 게재됐으며, 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 뇌과학원천사업, 중견연구자 지원사업과 DGIST 뇌신경 가소성 기반 재활기전 및 재활기법의 융합연구 과제의 지원을 받아 진행했다. 이번 연구에는 DGIST 뇌·인지과학전공 이지원, 남혜리 박사과정 학생과 김은정 석사과정 학생이 공동 제1저자로 참여했으며, DGIST 뇌·인지과학전공 김은경 교수팀, 서울대학교 치의과대학 이성중 교수팀, 한국생명공학연구원 김선영 박사가 공동연구자로 참여했다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

“논쟁할 게 아니라 대책 강구 더 중요” 박원순 서울시장이 서울의 미세먼지가 주로 서울에서 배출된 것이라는 중국의 주장을 공개적으로 반박했다.박 시장은 7일 MBC 라디오 프로그램 ‘심인보의 시선집중’과의 전화 인터뷰에서 관련 질문을 받고 “서울연구원, 환경부 산하 연구원들이 ‘50∼60% 이상이 중국 영향’이라고 이미 분석해 발표했다”고 답했다. 이어 “이런 것을 갖고 왈가왈부 논쟁할 게 아니라 양국 및 여러 도시가 협력해 미세먼지를 줄이고 함께 대책을 강구하는 게 중요하다”면서 “서울은 이미 베이징시와 여러 공동연구를 하고 있고, 동북아 13개 도시와 협력체를 만들어 미세먼지를 어떻게 줄일지 협력하고 있다”고 강조했다. 서울시는 최근 미세먼지를 측정하는 대기오염측정소를 기존 51곳에서 56곳으로 확대하고, 대기환경정보지원시스템을 고도화하는 등 미세먼지 관련 연구 역량 확대에 나섰다. 앞서 류여우빈 중국 생태환경부 대변인은 지난달 28일 브리핑에서 “서울의 오염물질은 주로 자체적으로 배출된 것”이라면서 “보도에 따르면 한국의 전문가 연구에서도 비슷한 결과가 나왔다”고 주장해 논란을 일으켰다. 이 밖에도 박 시장은 문재인 정부가 대통령 집무실을 광화문으로 이전하겠다는 공약을 보류한 것에 대해 “(서울시가 추진하는 광화문광장 재구조화는) 오히려 불확실성이 제거됐기 때문에 가속화되지 않을까 보고 있다”면서 “2년 정도 후면 완공될 것”이라고 말했다. 박 시장은 “중앙분리대와 다름없는 현재의 광화문광장을 세종문화회관 쪽으로 몰아 광장이 3배 이상 커지는 것”이라면서 “아마 역사적인 관점이나 시민 편의 관점에서 모두 굉장히 좋아지는 것”이라고 자부했다. 서울시는 오는 21일 광화문 광장 재구조화 사업의 최종 설계안을 발표한다. 또 서울시장 3선 공약인 ‘제로페이’와 관련해 소상공인, 소비자 등의 참여가 저조하다는 지적에 대해 박 시장은 “첫술에 배부를 수 없다고 생각한다”고 선을 그었다. 그는 “현재 시범서비스 중인데 결제 인프라, 가맹가입 절차, 사용처, 인센티브 등을 3월 정식 서비스 전까지 개선하면 충분히 (실적 개선이) 가능하다”면서 “대한민국 대부분의 프랜차이즈 본사들 가맹점들이 다 들어왔고 잘 추진되고 있다고 본다”고 주장했다. 김희리 기자 hitit@seoul.co.kr

박원순 서울시장이 ‘서울의 미세먼지가 주로 서울에서 배출된 것’이라는 중국 측 주장을 공개적으로 반박했다. 박 시장은 7일 MBC 라디오 ‘심인보의 시선집중’과의 전화 인터뷰에서 “환경 전문가가 과학적 측면에서 분석해야 하는 일”이라며 “서울연구원, 환경부 산하 연구원들이 ‘50∼60% 이상이 중국 영향’이라고 분석해 발표했다”고 밝혔다. 박 시장은 “이런 것을 갖고 왈가왈부 논쟁할 것이 아니라 양국, 여러 도시가 협력해 미세먼지를 줄이고 함께 대책을 강구하는 게 중요하다”며 “서울은 이미 북경과 여러 공동연구를 하고 있고 동북아 협력체를 만들어 미세먼지를 어떻게 줄일지 협력하고 있다”고 말했다. 앞서 류여우빈 중국 생태환경부 대변인은 지난달 28일 브리핑에서 ”서울의 오염물질은 주로 자체적으로 배출된 것“이라며 ”보도에 따르면 한국 전문가 연구에서도 비슷한 결과가 나왔다“고 주장해 논란을 일으켰다. 박 시장은 또 서울시장 3선 공약인 ‘제로페이’ 사용 실적이 부진하다는 지적에 ”첫술에 배부를 수 없다고 생각한다“며 ”현재 시범서비스 중인데, 결제 인프라, 가맹가입 절차, 사용처, 인센티브를 3월 정식 서비스 전까지 개선하면 충분히 (실적 개선이) 가능하다“고 주장했다. 한편 서울시는 10일 민선 7기 운영 방향을 담은 마스터플랜인 ‘서울시정 4개년 계획’을 발표한다. 정현용 기자 jugnhy77@seoul.co.kr

이세돌 9단과의 대국에서 압승을 거둔 바둑 인공지능 ‘알파고’를 만들어 낸 구글 딥마인드가 지난해 말 보드게임 분야에서 활용가능한 범용 인공지능 ‘알파제로’를 공개해 전 세계를 놀라게 했다. 최근 인공지능 기술이 눈부시게 발전하고 있다고는 하지만 사람처럼 모든 분야를 배워 활용할 수 있는 수준에는 이르지 못하고 있다. 또 특정 분야에서 활용되는 인공지능 역시 아직까지는 완벽하지 못한 것이 사실이다. 일반 대중들이 가장 가깝게 느끼는 인공지능인 AI 스피커 같은 경우도 목소리를 정확히 인식해 명령을 수행하는데는 어려움이 있다. 그런데 최근 잇따라 사람들이 머릿 속 생각을 말이나 글로 바꿔주는 기술이 초보적이기는 하지만 가능하다는 연구결과가 발표되고 있다. 세계적인 과학저널 ‘사이언스’는 지난 2일자에 이와 관련한 연구 추세를 소개했다. 뇌신경 손상으로 인해 말을 하거나 글을 쓸 수 없는 환자들의 경우 머릿 속으로는 말하고자 하는 내용이 있지만 이를 밖으로 끄집어 낼 수 있는 방법이 아직까지는 없다. 그런데 미국 콜드스프링하버 연구소에서 운영하는 생물학 분야 출판 전 논문공개 사이트인 ‘’바이오아카이브’(bioRxi)에 최근 공개된 세 편의 논문에 따르면 뇌 속에 이식된 전극을 통해 얻은 신호를 신경망 컴퓨터를 이용해 단어와 문자로 재구성하는데 성공했으며 일부는 사람들이 바로 이해할 수 있을 정도의 수준이 됐다는 것이다. 지난해 초 타계한 세계적인 물리학자 스티븐 호킹처럼 눈이나 미세한 몸짓으로 컴퓨터 커서를 작동시키거나 화면의 글자를 선택해 말을 하거나 글을 쓸 수 있지만 언어의 톤이나 억양을 조절하거나 대화에 빠르게 끼어들지는 못한다. 연구팀들이 개발한 기술은 인공지능과 신경망 컴퓨터를 이용해 뇌 신호를 언어로 직접 전환할 수 있는 방법의 첫 발을 내딛은 수준이다. 우선 미국 컬럼비아대, 호프스트라 노스웰 의대 공동연구팀은 5명의 뇌전증 환자의 청각피질에서 얻은 전기신호를 바탕으로 연구를 수행했다. 연구팀은 환자들이 오디오북과 숫자를 말하는 사람들의 목소리를 들을 때 발생하는 전기신호를 분석해 생각을 언어로 표현할 수 있도록 구성했다. 그 다음 사람들의 신경 신호를 컴퓨터 음성으로 재구성해 사람들에게 들려준 결과 75% 정도의 정확성으로 알아들었다는 것이다. 이 연구는 지난해 10월 바이오아카이브에 실렸다. 바이오아카이브 11월 말에 실린 또 다른 논문에는 독일 브레멘대, 네덜란드 마스트리흐트대, 미국 노스웨스턴대, 버지니아 커먼웰스대 공동연구팀이 뇌종양 수술을 받은 환자 6명을 대상으로 한 연구결과가 실렸다. 연구팀은 환자들에게 한 음절씩 단어를 크게 읽도록 해 녹음하는 동시에 전극으로 뇌의 음성계획영역과 목소리로 단어를 발음하도록 명령을 내리는 운동영역의 전기신호를 기록했다. 연구팀은 신경망 컴퓨터로 전기신호를 오디오 기록과 매핑시킨 다음 환자들이 발음하지 않은 단어를 생각하도록 해 인공지능으로 단어를 말할 수 있도록 해본 결과 40% 이상 이해 가능한 것으로 나타났다는 것이다.미국 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 의대 신경외과 연구팀은 세 명의 뇌전증 환자들에게 글을 읽도록 한 뒤 언어영역과 운동영역에서 포착된 뇌신호로 끄집어 낸 다음 이 신호들을 재조합해 컴퓨터가 문장을 구성하도록 했다. 이렇게 뇌 신호로만으로 만들어진 컴퓨터 언어를 166명의 일반인들에게 들려준 뒤 이해정도를 측정한 결과 80% 이상의 정확도로 이해가 됐다는 연구결과를 발표했다. 이들은 앞선 연구진들보다 한 발 더 나아가 문장을 생각하도록 하고 소리 내지 않고 입만 뻥긋하는 동안 전기신호만으로 인공지능 컴퓨터가 문장을 구성하는데도 성공했다. 크리스티앙 헤르프 네덜란드 마스트리흐트대 교수는 “뇌-컴퓨터 인터페이스 연구는 생각을 컴퓨터의 목소리로 즉시 구성해내는 것이 궁극적인 목표”라면서 “상상된 언어를 실제로 구현하기 위해서는 좀 더 노력이 필요하겠지만 AI 기술과 결합될 경우 말하지 못하는 환자들에게도 일종의 ‘언어보철물’이 생기는 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연구진 “스타틴의 긍정적 효과가 더 크다는 사실 간과해선 안돼” 강조 질병관리본부에서 집계하는 국민건강영양조사 결과를 보면 혈액 내 지방성분이 높은 고지혈증이나 고콜레스테롤혈증 유병률이 계속 높아지는 것으로 조사되고 있다. 실제로 2005년 8%에서 2017년 21.5%로 3배 가까이 늘어났다. 육류 위주의 식습관과 운동 부족이 혈관 내에 나쁜 콜레스테롤을 쌓이도록 하는 것이다. 고콜레스테롤혈증은 고지혈증 중 나쁜 콜레스테롤과 중성지방이 특히 혈액 내에 많이 분포해 있는 질병으로 고콜레스테롤혈증 진단을 받게 되면 식이요법, 운동요법과 함께 약물치료를 받는 경우가 많다. 이 때 전 세계적으로 가장 많이 처방되는 약물은 스타틴 계열로 혈중 콜레스테롤 수치를 낮춰 심장마비 위험을 줄이는 것으로 알려져 있다. 그런데 스타틴 계열 약물이 체중감소에 도움을 주는 갈색지방 조직을 감소시킨다는 연구결과가 발표됐다. 스위스 취리히연방공과대(ETH), 취리히대학병원, 바젤대학병원, 슬로바키아 코메니우스대, 슬로바키아 과학아카데미 생의학연구센터, 프랑스 코티다쥐르대, 스웨덴 카롤린스카 연구소, 예테보리대 의대 공동연구팀은 스타틴 계열의 약물이 갈색 지방조직을 감소시키고 생성을 저해한다는 사실을 규명하고 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 메타볼리즘’ 최신호에 발표했다고 4일 밝혔다. 체지방에는 흰색 지방 뿐만 아니라 갈색 지방이 있는데 갈색지방은 당분과 지질을 열로 전환시켜 에너지를 소비시킨다. 이 때문에 갈색 지방은 ‘살을 빼주는 착한 지방’으로 알려져 있기도 하다. 갈색 지방조직이 많은 사람은 겨울에 체온조절이 좀 더 쉽게 되고 과체중이나 당뇨에 걸릴 가능성도 낮은 것으로 알려져 있다.연구팀은 세포 배양실험을 통해 ‘피로인산 게라닐게라닐’이라는 대사물질이 나쁜 백색 지방세포를 좋은 갈색지방으로 전환시킨다는 사실을 확인했다. 연구팀은 스타틴이 갈색 지방조직에 어떤 영향을 미치는지 동물실험과 환자 관찰을 동시에 실시했다. 연구팀은 취리히대학병원과 바젤대학병원 환자 8500명을 대상으로 양전자방출단층촬영(PET)을 실시해 갈색 지방조직 분포를 살펴보는 동시에 스타틴 복용여부를 비교분석했다. 그 결과 스타틴을 복용하지 않는 사람들은 6% 정도가 갈색 지방조직을 갖고 있어지만 스타틴 복용자들은 1% 정도만 갈색 지방조직을 갖고 있는 것으로 확인됐다. 연구진은 별도로 16명의 환자를 대상으로 임상시험을 실시해 스타틴이 갈색 지방조직의 활동과 생성을 억제시킨다는 것을 확인했으며 이는 생쥐를 이용한 동물실험과 동일한 것으로 나타났다. 그러나 연구팀은 이번 연구를 통해 스타틴의 부정적 영향을 확인했지만 스타틴 효능을 무시해서는 안된다고 강조했다. 연구를 주도한 크리스티앙 볼프럼 ETH 교수는 “갈색 지방조직이 적을 경우 당뇨 발병 위험이 높아질 수 있지만 스타틴이 혈중 콜레스테롤 수치를 낮춰 심혈관 질환으로 인한 돌연사를 예방하고 있다는 점은 간과해서는 안된다”며 “스타틴이 전 세계 수 백만명의 생명을 구하고 있으며 그렇기 위해 처방되고 있는 만큼 이번 연구는 스타틴의 부정적 영향을 밝혀내 어떤 환자가 그런 영향을 받는지 사전에 파악함으로써 개인 맞춤형 치료법을 찾기 위한 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연구진, 아프리카 및 동남아 등 개도국에 무상제공 예정 미국 과학자들이 식물의 대사경로를 조절하는 유전자를 이식해 광합성 효율을 높임으로써 생산량이 절반 가까이 증가시키는데 성공했다. 미국 농무부 글로벌체인지 및 광합성연구단, 일리노이대 유전생물학연구소, 곡물과학과, 식물학과 공동연구팀은 담뱃잎에 광호흡의 효율성 저하를 막아주는 유전자를 주입해 작물 생산량을 40% 가까이 높이는데 성공하고 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 4일자에 발표했다. 이번 연구는 빌 앤드 멜린다 게이츠 재단이 광합성 효율을 높여 지속 가능한 식량난 해결방안을 찾기 위해 추진하고 있는 광합성효율향상(RIPE) 프로젝트 일부로 진행됐다. 지난 세기 과학기술은 기하급수적으로 늘어나는 인구에 비해 작물 생산성은 산술급수적으로만 증가해 기아에 시달릴 것이라는 영국의 통계경제학자 멜서스의 예언을 보기 좋게 빗나가게 만들었다. 실제로 살충제나 비료 사용량을 늘리고 관개시설을 개선하는 등의 방법으로 작물 생산성을 예상 밖으로 높일 수 있어 ‘제2의 녹색혁명’이라고 불리기도 했다. 그러나 이 같은 방법도 이제 한계에 부딪쳐 최근에 과학자들은 식물의 광합성 효율을 높이는 방식으로 생산량 증대를 꾀하고 있다. 식물은 햇빛, 이산화탄소, 물을 이용해 사람이 활용할 수 있는 최종산물을 만들어 낸다. 그렇지만 광합성 과정에 결함이 발생하는 경우가 많아 식물은 광호흡으로 결함을 해결하지만 이 과정에서 에너지 투입이 커 생산량은 감소하게 된다. 실제로 일부 작물에서는 광호흡으로 인해 생산량이 적게는 20%에서 많게는 50% 가까이 줄어들기도 한다. 연구팀은 유전자 변형이 쉬운 담배를 이용해 실험을 실시했다. 연구팀은 식물 본연의 광호흡 대사경로 대신 루비스코 산화 부산물이 더 효율적으로 활용할 수 있는 유전자를 주입해 온실과 야외에서 재배, 관찰했다. 루비스코는 공기 중 이산화탄소를 고정해 광합성에 사용되도록 하는 효소로 루비스코가 산소와 반응하면 쓸모없는 부산물이 만들어지고 식물체는 광호흡으로 이 부산물을 유용한 분자로 바꾸는 것으로 알려져 있다. 그 결과 루비스코 유전자가 주입된 식물은 온실과 야외 환경에서 모두 더 빠르고 크게 자라는 것으로 확인됐으며 담배 생산량도 40% 이상 늘어난 것으로 확인됐다. 도널드 오르트 일리노이대 식물학과 교수는 “광호흡은 식물이 성장하고 생산량을 늘리는데 사용되는 에너지와 자원을 소모해 광합성 효율을 떨어뜨린다”며 “이번 연구는 유전자 이식을 통해 비효율적인 광호흡을 거치지 않도록 만들어 생산량을 획기적으로 늘릴 수 있다는 것을 보여준 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“너 스스로 움직여서 알아내고 이해해야 해. 그러면 스스로 높이 나는 법을 깨닫게 될 거야.”미국 소설가 리처드 바크(83)가 바닷가를 산책하다 바닷새의 나는 모습을 보고 영감을 얻어 쓴 ‘갈매기의 꿈’이라는 소설에 나오는 대사입니다. “가장 높이 나는 새가 가장 멀리 본다”는 유명한 문장이 등장하는 이 소설은 영화로도 만들어집니다. 소설의 주인공은 조나단 리빙스턴이라는 이름을 가진 갈매기입니다. 조나단은 다른 갈매기들처럼 먹이를 찾아 나는 것이 아니라 더 높이 날고 싶다는 꿈을 갖고 있습니다. 더 높이, 더 잘 날기 위해 스승을 찾아 헤매고 먹는 것도 마다하면서 연습을 해 결국 다른 갈매기들보다 높이 날 수 있게 됩니다. 앞서 언급한 문장은 조나단이 자신과 비슷한 생각을 가진 다른 갈매기를 가르칠 때 한 말입니다. 사실 더 오래, 잘 날기 위해 다른 새를 관찰하고 흉내 내는 것은 조나단 같은 갈매기뿐만이 아닙니다. 생물학자는 물론 항공공학자들도 갈매기나 다른 새들이 어떻게 하늘을 나는지에 대해 주의 깊게 관찰한답니다. 르네상스 시대 예술가이자 천재 공학자인 레오나르도 다빈치도 새의 날개를 흉내 내 비행체를 만들려고 시도했습니다. 현대 과학기술로도 아직은 새의 날개처럼 비행 환경에 따라 움직이는 가변형 날개(wing morphing)는 만들어 내지 못하고 있는 상황입니다. 새의 안정적 비행에 대한 정량적, 과학적 분석이 많지 않을 뿐만 아니라 명확하게 이뤄지지 못하고 있기 때문입니다. 캐나다 토론토대 항공공학연구소와 브리티시컬럼비아대(UBC) 동물학과 공동연구팀은 갈매기가 안정적으로 하늘을 나는 이유와 하늘을 날 때 날개가 공기역학적으로 어떻게 움직이는가에 대해 분석해 영국왕립학회에서 발행하는 물리학, 생물학 융합분야 국제학술지 ‘로열 소사이어티 인터페이스’ 2일자에 발표했습니다. 토론토대 항공공학자들은 UBC동물학자들의 도움을 받아 갈매기가 나는 모습을 고속촬영해 날개 관절들의 변화, 즉 날개 각도에 따라 서로 다른 12개의 모형을 만들어 풍동실험을 했습니다. 풍동실험은 터널 안에 새 모형을 설치한 다음 빠르고 강한 공기를 불어 넣어 날개 주변의 공기 흐름이 어떻게 변하는가를 관찰하는 것입니다. 이번 연구는 산불감시용이나 동물의 움직임을 추적 관찰하는 데 활용할 수 있는 글라이더 형태의 고정익 무인항공기(UAV)를 만드는 데 도움을 줄 것으로 기대됩니다. 헬리콥터와 같은 회전날개를 가진 드론으로 산불감시를 한다면 오히려 불씨가 다른 곳으로 번질 수도 있기 때문에 고정익 UAV를 활용하려고 하고 있습니다. 연구팀의 분석 결과 갈매기들은 에너지 소모를 최소화하기 위해 일단 어깨 부위를 움직여 날개를 퍼덕거려 바람을 타고 그다음에는 바람의 세기나 방향에 따라 팔꿈치 부위의 각도를 미세하게 변화시키면서 활강을 한다는 사실을 확인했습니다. 좀 더 위쪽으로 올라가기 위해서는 날개를 완전히 펴 바람을 최대한 받고 물고기를 잡거나 아래쪽으로 급강하할 때는 날개를 접는 식입니다. 연구자들은 항공공학과 자연과학이라는 전혀 다른 분야가 협력해 새로운 사실을 밝혀낸 것이 이번 연구의 가장 큰 의미라고 평가했습다. 한국도 많은 분야에서 ‘융합’을 강조하고 있지만 보여주기 식 공동작업에 그치는 경우가 많습니다. 다른 분야나 타인을 인정하고 수용하려는 자세가 부족하기 때문일 것입니다. 새해에는 다른 분야, 나와 생각이 다른 타인의 목소리에 좀 더 관심을 갖고 함께 할 수 있도록 저부터 노력해야겠습니다. edmondy@seoul.co.kr

생쥐에 바이오 광전자시스템 삽입해 조절기능 잃은 방광에 빛 흘려 정상작동 파킨슨병 등 뇌질환 치료 기술도 개발현대 과학기술은 가장 작은 미립자의 세계부터 그 끝을 상상할 수 없는 광대한 우주까지 감춰진 비밀을 밝혀내고 있다. 그렇지만 ‘뇌’와 ‘신경계’에 대해서는 여전히 이해하지 못하고 있는 부분이 많다. ‘등잔 밑이 어둡다’는 속담처럼 말이다.연구자들은 몇 년 전부터 ‘광유전학’이라는 새로운 도구로 뇌가 어떤 일을 하고 기억은 어떻게 이뤄지는지, 각종 뇌 신경계 질환은 어떻게 발생하는지 등의 비밀에 한 발짝씩 다가가고 있다. 광유전학(optpgenetics)은 빛(opto)과 유전학(genetics)을 결합한 용어로 뇌 신경세포를 빛에 반응할 수 있도록 유전적으로 조작한 뒤 세포의 생리를 연구하는 분야다. 광유전학이 주목받고 있는 이유는 인간 수명이 늘어나면서 뇌와 신경계 질환을 앓는 사람들이 늘고 있기 때문이다. 미국 미주리주 워싱턴대 의대, 일리노이대, 중국 베이징항공항천대 등 공동연구팀은 광유전학과 생체 전기자극을 통해 신경활동을 제어하는 바이오 전자 시스템을 만들어 방광기능을 조절할 수 있는 방법을 개발하고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 3일자에 발표했다. 특히 이번 연구에는 미국에서 연구 중인 한국인 과학자가 9명이나 참여한 것으로 알려졌다. 연구팀은 암컷 생쥐에게 약물을 주입해 방광의 조절기능을 상실하도록 만들었다. 사람으로 치면 요실금 증상이 나타나도록 한 것이다. 연구팀은 체내에서 거부반응을 일으키지 않는 물질을 이용해 마이크로미터 크기의 발광다이오드(LED), 전력공급용 무선장치, 데이터 모니터링 장치가 하나로 구성된 바이오 광전자시스템을 생쥐에게 삽입했다. 방광에서 이상 징후가 감지되면 삽입된 장치가 빛과 미세전류를 흘려 방광이 정상 기능을 할 수 있도록 했다. 방광 부근에 장치를 삽입한 생쥐는 방광조절기능상실 약물이 주입되더라도 방광이 일반 생쥐처럼 정상 작동하는 것이 확인됐다. 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 전기공학 및 컴퓨터과학과 연구팀도 파킨슨병 같은 퇴행성 뇌신경질환이나 뇌전증 같은 질병을 앓고 있는 환자를 치료하고 상시 모니터링할 수 있는 치료기술을 개발해 생체공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’ 지난해 12월 31일자에 발표했다. 연구진이 개발한 ‘WAND’란 장치는 뇌의 128개 부위에서 발생하는 전기적 움직임을 모니터링하면서 비정상적 전류가 흐를 경우 이를 차단하거나 줄일 수도 있다. 실제로 히말라야 원숭이의 머리에 이 장치를 부착한 뒤 팔과 손의 움직임을 제어하는데 성공하기도 했다. 한국과학기술연구원(KIST) 관계자는 “최근 들어 뇌과학 분야에서 가장 빠르게 발전하고 있는 광유전학과 미세전기자극 기술이 결합돼 뇌신경질환자들을 치료할 수 있는 새로운 방법들이 속속 나오고 있다”며 “특히 광유전학 기술은 알츠하이머, 파킨슨병, 우울증, 불면증, 강박증, 기억상실, 거식증 등의 원인과 치료법 개발에도 널리 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

울산과학기술원(UNIST) 자연과학부, 부산대 지구과학교육과, 한국천문연구원, 충남대 천문우주과학과 공동연구진은 우주에서 날아오는 극한의 에너지를 가진 입자 ‘초고에너지 우주선(線)’의 생성 가설을 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 3일자에 발표했다. 우주에서 지구로 날아오는 여러 종류의 입자 중 큰 에너지를 가진 것을 우주선이라고 하는데 특히 에너지가 큰 것들은 초고에너지 우주선이라고 부른다. 입자 하나의 에너지가 10의 20승 전자볼트(eV)이다. 현재 인간이 만들어 낼 수 있는 최대 입자에너지는 10의 13승 eV에 불과하다. 연구팀은 초고에너지 우주선이 지구에서 5000만 광년이 떨어져 있는 처녀자리 은하단에서 만들어져 거미줄처럼 은하들을 이어주고 있는 은하필라멘트를 따라 움직이다가 지구에 다다랐을 가능성을 제시했다. 처녀자리 은하단에는 초거대질량 블랙홀을 포함하고 있는 ‘처녀자리A전파은하’가 포함돼 있는 만큼 초고에너지 우주선의 기원일 가능성이 큰 것으로 분석되고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

요즘 TV를 틀거나 컴퓨터를 켜면 각종 동영상 사이트에는 소위 ‘먹방’(먹는 방송)이 넘쳐나고 있다. 출연자들이 맛있게 음식을 먹는 모습을 보다보면 나도 모르게 ‘꿀꺽’하고 침을 삼키게 된다. 사실 맛있는 음식을 먹으면 기분이 좋아지는 것이 사실이다. 독일과 미국 의학자와 생물학자들이 맛있는 식사가 기분을 좋게 만드는 메커니즘을 밝혀내 주목받고 있다. 독일 막스플랑크 대사연구소, 쾰른대 의대, 미국 예일대 의대, 심리학과, 현대영양및생리학연구센터, 마운트시나이 아이칸의대 공동연구팀은 기분을 좋게 만드는 도파민이라는 호르몬은 음식을 먹을 때 두 번 방출된다는 사실을 확인하고 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 메타볼리즘’ 28일자에 발표했다. 연구팀은 12명의 건강한 성인남녀를 대상으로 양전자방출단층촬영(PET)을 실시했다. 연구팀은 실험대상자들을 PET 장치에 누인 뒤 맛있는 밀크쉐이크나 맛 없는 음료를 마시도록 한 뒤 뇌의 움직임을 살펴봤다. 그 결과 음식을 섭취할 때 뇌에서 도파민이 두 번 방출되는데 첫 번째는 입 안으로 음식이 들어가서 맛을 느낄 때와 두 번째는 음식이 위장에 도착했을 때이다. 첫 번째 도파민이 분비되는 곳은 보상과 감각 인식과 관련된 뇌 부위였지만 두 번째 도파민이 분비되는 부분은 좀 더 높은 인지기능과 관련된 영역에서였다. 지금까지 위장에 음식이 도달했을 때 도파민이 분비되는 것은 생쥐실험에서는 확인됐지만 인간에게서 확인된 것은 이번이 처음이다. 그렇지만 맛있는 음식과 맛없는 음식을 먹었을 때 도파민의 분비량과 뇌 부위는 다른 것으로 조사됐다. 맛있는 음식을 먹었을 때는 입 안에 들어갔을 때 도파민 분비가 활발했고 맛없는 음식을 먹었을 때는 위에 도착했을 때 도파민 분비가 활발한 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 음식을 먹을 때 사람마다 일정한 도파민 분비량이 있기 때문에 충분한 도파민이 방출될 때까지 계속 먹게 되는 것이라고 설명했다. 맛없는 음식을 먹게 되면 충분히 먹었다고 하더라도 도파민 분비량이 적정 수준에 도달하지 못했기 때문에 식사 뒤 간식이나 다른 먹거리를 찾게 되는 것이라는 말이다. 헤이코 벡스 독일 막스플랑크 대사연구소 교수는 “이번 연구결과는 사람들이 과식을 하는 이유를 알게 해줄 뿐만 아니라 이를 활용하면 과식을 줄이고 몸에 부담을 주지 않고 식이조절을 할 수 있는 방법을 찾을 수 있게 될 것”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 질 낮은 유지(油脂)를 일반 디젤과 똑같은 분자구조를 가진 바이오디젤로 변환시킬 수 있는 마법 같은 기술을 개발했다. 연세대 환경공학과 노현석 교수와 전남대 고창현 교수 공동연구팀은 올레익산을 기존 디젤과 동일한 분자 구조의 바이오디젤로 바꿀 수 있는 코발트-몰리브덴 촉매를 개발해 화학분야 국제학술지 ‘응용 촉매B:환경’ 30일자에 발표했다. 올레익산은 버터나 올리브유 등에 포함된 지방산으로 친환경 바이오연료인 바이오디젤에도 많이 포함돼 있다. 바이오디젤은 식물성 기름을 원료로 해 만든 것으로 석탄이나 석유를 대체하고 이산화탄소 배출량도 적어 유망한 미래기술로 꼽히고 있다. 문제는 현재 만들어지고 있는 바이오디젤은 기존 디젤과 분자구조가 다르기 때문에 점성이 높고 에너지를 생산할 수 있는 발열량이 적으며 열적으로 불안정해 기존 경유를 완전히 대체하기는 어려운 상황이다.연구팀은 식용이 아닌 질 낮은 저급 유지에 포함된 올레익산을 디젤과 성질이 동일한 바이오디젤로 전환해줄 수 있는 고성능 코발트-몰리브덴 촉매를 개발했다. 특히 기존에도 비슷한 촉매가 있었지만 고압의 수소와 용매를 사용해야 했기 때문에 제작비용이 많이 들고 공정이 복잡하다는 문제가 있었다. 연구팀은 졸-겔법이라는 방법으로 촉매를 만들어 생산단가를 낮췄을 뿐만 아니라 바이오디젤 내 다량의 산소를 쉽게 제거할 수 있는 기술을 개발한 것이다. 이번에 개발한 기술로 저급 유지로 만든 바이오디젤은 기존 바이오디젤보다 연료로서 더 적합할 뿐만 아니라 발열량도 일반 디젤의 99.4%에 이른는 것으로 조사됐다. 노현석 연세대 교수는 “현재 개발된 수소연료전지나 전기모터로는 대형화물차, 군용차랑, 비행기 등에 적용하기 어려운 만큼 차세대 바이오디젤이 친환경 에너지원으로 유일한 대안이 될 수 잇을 것”이라며 “이번 연구결과는 질 낮은 지방을 기존 디젤과 비슷한 수준의 에너지원으로 만들어 줄 수 있는 것으로 상용화를 위해 대용량 촉매 제조 실증 연구를 진행할 필요가 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

바닷속에서 미생물이 퇴적되고 그 위에 메탄이 물과 함께 얼어 붙어 만들어지는 가스하이드레이트는 ‘불타는 얼음’으로 불리는 청정에너지원이다. 일반적으로 가스 형태로 존재하는 메탄이 가스하이드레이트에서는 물 분자 속에 갇혀 고체형태로 존재한다. 이 때문에 가스하이드레이트는 그 자체로 청정에너지원이 되기도 하지만 청정에너지 저장공간으로도 활용할 수 있다. 국내 연구진이 또다른 친환경 에너지인 수소를 가스하이드레이트 안에 효과적으로 저장할 수 있는 기술을 개발해 화제가 되고 있다. 포스텍 화학공학과, 울산과학기술원(UNIST), 한국생산기술연구원, 미국 콜로라도광업대 공동연구팀은 낮은 압력 조건에서도 가스하이드레이트 내부에 많은 양의 수소를 저장할 수 있는 기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국화학회에서 발행하는 물리화학분야 국제학술지 ‘물리화학C’ 최신호에 실렸다. 수소는 공기보다 가볍고 끓는 점이 영하 250도 정도로 극저온이기 때문에 저장이 쉽지 않다. 실제로 가스하이드레이트 안에 수소를 저장하기 위해서는 1000기압이라는 초고압이 가해져야 한다. 저장을 용이하게 만드는 촉진제라는 화학물질을 사용하면 100기압 정도에서도 가스하이드레이트 내 저장이 가능하지만 수소보다는 촉진제가 먼저 저장돼 수소 저장량을 줄인다는 문제가 있다.연구팀은 ‘준안전성’이라는 원리를 활용해 5기압 정도의 낮은 기압상태에서도 수소와 질소 가스를 하이드레이트에 저장할 수 있다는 사실을 확인했다. 10기압으로 올리면 수소 저장량이 촉진제를 사용했을 때보다 가스 저장량이 6.2배 정도 늘어날 수 있다는 사실을 알게 됐다. 이보람 포스텍 연구교수는 “가스하이드레이트는 에너지원 뿐만 아니라 해수담수화 같은 용도로도 사용할 수 있는데 이번 연구결과를 활용하면 수소 같은 가스를 저장해 쉽게 에너지를 추출해 사용할 수 있게 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2018년은 굵직한 사회적, 정치적 이슈들이 쏟아졌던 한 해였다. 과학계에서도 지난 3월 세계적인 과학자 스티븐 호킹이 세상을 떠났고 지난달 말에는 중국 과학자가 세계 최초로 유전자 편집 아기를 탄생시켜 충격에 빠지게 하는 등 사건 사고들이 많았다. 사이언스와 네이처 등 과학저널과 다양한 과학단체들에서도 올 한 해 주목받았던 과학 이슈들을 발표하며 한 해를 정리하고 있다.이런 가운데 네이처는 2019년에 관심을 갖고 지켜봐야 할 과학이슈 10선을 꼽아 발표했다. 특히 중국과 관련된 이슈가 2개나 선정되면서 내년은 중국의 ‘과학굴기’가 본격화되는 한 해가 될 것으로 과학계는 보고 있다. 네이처는 기후변화로 인한 남극 빙하의 변화에 대한 연구 프로젝트를 내년에 주목해야 할 과학이슈 1순위로 꼽았다. 2019년 1월 미국과 영국 과학자들은 남극에서 70여년 만에 최대 규모의 공동연구를 시작하게 된다. 5년 동안 진행될 이번 연구 프로젝트를 통해 과학자들은 남극 대륙의 5대 빙하 중 하나인 트웨이츠 빙하가 녹는 속도를 측정해 완전 붕괴 조건과 붕괴에 걸리는 시간을 예측한다. 또 연구진은 무인잠수정과 바다 표범에 센서를 부착해 남극의 해양조건도 연구할 계획이다. 내년 말에는 유럽 과학자들이 남극에서 150만년 된 얼음 코어를 찾는 시추 프로젝트를 시작한다. 이런 연구들은 고(古)기후와 기상조건을 파악함으로써 기후변화의 심각성을 그대로 보여주게 될 것으로 전망된다.중국의 ‘과학굴기’ 역시 내년에 주목해야 할 부분이다. 내년 말 세계 각국이 ‘2018년 회계보고서’를 발표하면 중국은 미국을 밀어내고 ‘세계 최대의 연구개발(R&D) 투자국가’로 떠오를 전망이다. 중국의 연구 수준은 주요 2개국(G2)인 미국에 비해 여전히 뒤처져 있지만 2003년부터 과학분야 투자가 급격히 늘어나고 있다는 점을 고려하면 질적 수준에서도 미국을 따라잡는 것은 시간문제라는 평가를 내리는 연구자들이 늘고 있다. 중국은 12억 위안(약 1960억원)을 들여 지름 500m로 축구장 3개가 들어갈 정도의 세계 최대 전파망원경(FAST) ‘텐옌’(天眼)을 만들어 2016년부터 예비가동을 시작했다. 예비가동 2년 동안 50여개의 펄사(빠른 속도로 자전하는 고밀도의 죽은 별)를 관측한 텐옌은 내년 9월 본격가동되면서 전 세계 과학자들에게도 개방될 예정이다. 중국은 이를 통해 정체불명의 고속전파폭발과 성간가스구름에서 나오는 희미한 신호를 관측하는 등 중국을 천문연구의 중심지로 만들려는 야심 찬 계획을 갖고 있다.지구온난화로 인한 기후변화가 가속화되면서 영화 ‘지오스톰’(2017)이나 ‘어벤져’(1998)에서처럼 인공적으로 지구온난화를 막기 위한 ‘지구공학’ 실험도 내년에 사상 처음으로 실시된다. 미국 하버드대 응용물리학과와 대기과학과 공동 연구진이 추진하는 이 실험은 빛을 잘 반사하는 탄산칼슘 미세입자 0.1~1㎏을 성층권인 20㎞ 상공에 살포한 다음 태양광의 감소정도, 온도변화, 탄산칼슘 미세입자와 대기 중 화학물질의 상호관계를 분석해 인공적으로 지구 냉각이 가능한지를 관측하는 것이다. 일부 회의론자들은 태양복사 관리기술(SRM)의 일종으로 ‘스코펙스’라고 이름 붙여진 이번 실험에 대해 “분필가루의 일종인 탄산칼슘이 상공에서 예기치 않은 결과를 만들어 낼 수 있다”고 반대하고 있다.지난달 말 중국 남방과기대 허젠쿠이 교수가 유전자 가위기술을 이용해 유전자 편집아기를 태어나게 했다고 주장하면서 생명과학계는 예상치 못하게 열린 ‘판도라의 상자’ 때문에 내년 한 해도 골머리를 앓게 될 것으로 네이처는 예상했다. 세계 과학계는 중국 연구진이 쌍둥이 아이들의 DNA를 어떤 방식으로 편집했는지 검증하는 한편 잠재적 부작용을 평가하는 작업에 착수할 계획이다. 생명과학 연구의 윤리적 가이드라인 마련이 시급하다는 목소리와 함께 유전자가위 기술을 비롯한 생명과학 연구의 전반적인 위축까지 우려되고 있는 상황이다.이 밖에도 인류의 기원을 밝히기 위한 고고학자들의 분투, 일본의 차세대 국제선형입자충돌기(ILC) 유치 여부 결정, 학술 연구결과를 지금과 같은 폐쇄적인 저널이 아닌 누구나 접근할 수 있는 오픈액세스 형태로 공개하려는 ‘플랜 S’의 시행도 내년에 주목되는 과학계 이슈이다. 또 지난 10월 세계 두 번째로 마리화나의 합법화를 발표한 캐나다에서 대마초에 대한 기초 및 응용연구가 쏟아져 나올 것이라고 네이처는 예측하기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한 해가 저물어가는 세밑이 되면 관행적으로 ‘다사다난’했다는 표현을 쓰곤 합니다. 2018년 무술년(戊戌年)도 돌이켜 보면 여러 사건 사고가 많았던 해였습니다.돌아오는 2019년은 12지의 마지막 열두 번째 동물인 돼지의 해 ‘기해년’(己亥年)입니다. 돼지는 신화나 민속신앙에서는 재산이나 복을 부르는 동물로 받아들여지고 있습니다. 삼국시대 이전에는 하늘에 제사를 지낼 때 제수로 사용됐다고 합니다. 요즘도 개업식에서 돼지머리를 상 위에 올려놓고 절을 하는 것은 이런 풍습에서 비롯된 것입니다. 그런데 다른 한편에서 돼지는 탐욕스럽고 더럽고 게으르고 멍청한 동물로 취급당하기도 합니다. 우리가 돼지라고 부르는 동물은 가축화된 멧돼지입니다. 멧돼지가 가축화된 것은 신석기 시대에 해당하는 8000~9000년 전으로 거슬러 올라갑니다. 한반도에서는 2000년 전부터 돼지를 기르기 시작했다고 합니다. 멧돼지는 잡식성으로 무엇이든 잘 먹고 야생에서도 20~30마리가 함께 사는 습성이 있어 우리에 가둬 키우기가 좋고 성장속도가 빠르며 기후에 대한 적응력이 좋습니다. 사람들이 가축으로 키울 수 있었던 최적 조건을 갖춘 것이지요. 지금도 돼지는 주로 고기를 얻기 위해 길러지지만 20세기 중반에 접어들면서 돼지를 다른 용도로 활용할 수 있다는 점이 알려지게 됐습니다. 100년 전까지만 해도 불치병으로 알려진 당뇨를 치료하는데 돼지가 쓰인 것이 첫 사례입니다. 지금은 당뇨 환자들에게 합성인슐린이 사용되고 있지만 1970~80년대까지만 해도 인슐린은 소, 개, 돼지에게서 얻었습니다. 돼지는 사람의 인슐린과 한 개의 아미노산만 다를 정도로 거의 비슷하다고 합니다. 최근 돼지는 이종장기이식 활용 가능성에 관심이 집중되고 있습니다. 사람의 장기는 시간이 지나면서 기능이 약해지기도 하고 손상이 되기도 합니다. 태어날 때부터 장기에 문제가 있는 경우도 있습니다. 이때 사람의 장기를 이식받는 것이 가장 좋겠지만 수요가 충분치 않기 때문에 과학계에서는 동물의 장기를 사람에게 이식하는 방법이 연구되고 있는 것입니다. 사람과 가장 비슷한 영장류를 활용하는 것이 좋겠지만 개체수도 적고 다른 동물들은 인체 거부반응이 심해 쉽지 않다고 합니다. 이 때문에 사람의 장기와 크기, 기능이 비슷하고 성장 속도도 빨라 인공장기 공급원으로 최적의 조건을 갖춘 돼지를 이용한 다양한 연구가 진행되고 있습니다. 실제로 지난 6월 농촌진흥청과 건국대병원 공동연구팀은 바이오 이종이식용 돼지의 각막을 원숭이에게 이식한 뒤 407일간 정상기능을 유지하는 것을 확인했다는 연구결과를 발표했습니다. 이달 초 독일 뮌헨대 연구팀은 돼지 심장을 이식한 개코원숭이가 기존 57일을 훌쩍 넘어선 195일간 생존했다고 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 발표했습니다. 이렇듯 인간과 함께한 오랜 세월 동안 돼지는 인류에게 많은 이로움을 가져다줬습니다. 사실 돼지가 지저분하다는 편견도 돼지의 생활습성과 생태를 이해하지 못한 인간이 잘못 만든 사육환경 때문에 생긴 것입니다. 아는 만큼 사랑하게 되고 이해할 수 있게 됩니다. 타인에 대한 편견이나 반목도 상대를 제대로 알지 못하기 때문에 생기는 것입니다. 2019년은 다른 사람에 대해 좀 더 이해하고 포용할 수 있는 한 해, 아낌없이 주는 돼지만큼은 아니더라도 내 이익만큼이나 다른 사람의 이익과 권리도 중요하다는 것을 이해하는 한 해가 됐으면 합니다. edmondy@seoul.co.kr

시신경으로 물체 구분… ‘AI 개발’ 도움 개미와 함께 대표적인 사회적 동물로 꼽히는 꿀벌이 인간의 10만분의 1 수준 밖에 안 되는 적은 숫자의 신경세포만으로도 숫자 개념을 이해할 뿐만 아니라 계산도 가능하다는 사실이 새로 밝혀졌다. 영국 퀸메리런던대 생물화학부, 독일 고등과학연구소 공동연구팀은 벌들이 적은 수의 뇌신경세포를 이용해 4~5개의 물체를 구분할 수 있을 뿐만 아니라 ‘0’의 개념도 이해하고 있다고 24일 밝혔다. 이번 연구는 비교적 가볍고 간단하게 작동시킬 수 있는 인공지능(AI)을 개발하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘아이사이언스’ 최신호에 실렸다. 연구팀은 우선 1방울부터 5방울까지 각기 다른 숫자의 설탕물을 떨어뜨린 5개의 유리판을 마련했다. 설탕물 방울을 맛보도록 한 다음 그 숫자와 똑같은 노란색 동그라미가 그려진 유리판을 선택하도록 했다. 올바른 선택을 하면 단물을 마실 수 있고 실패하면 쓴 물을 맛보게 훈련시킨 것이다. 그 결과 꿀벌들은 자신이 맛본 설탕물의 숫자와 똑같은 노란색 동그라미를 정확히 찾아내는 것을 확인했다. 기존에는 꿀벌들이 사람들이 숫자를 세는 방식처럼 수를 이해한다고 알려졌지만 이번 연구를 통해 꿀벌들이 시신경을 이용한 시각적 기억 방식으로 숫자를 이해한다는 사실도 알게 됐다. 사람처럼 복잡한 방식으로 숫자를 이해하는 것이 아니기 때문에 시신경세포를 비롯해 수의 이해 작업이 단순화되고 최소한의 신경세포만을 작동시켜도 된다고 연구진은 설명했다. 꿀벌 생태학자 베라 바사스 퀸메리런던대 교수는 “이번 연구결과는 숫자를 인식하고 계산하는 것 같은 지적인 행동을 하는데 반드시 큰 뇌가 필요한 것은 아니라는 사실을 보여준다”며 “꿀벌의 행동을 정밀분석한다면 좀더 간단하면서도 효율적인 AI 알고리즘을 개발하는데 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

요즘은 초등학교 교과서나 교육현장에서도 특정 성역할에 대한 강조를 하지 않고 성평등에 대한 교육이 이뤄지는 추세이다. 예를 들어 ‘남성=동적’ ‘여성=정적’ 같은 고정관념을 심어줄 수 있는 내용들은 배제되고 있는 상황이다. 그런데 성역할에 대한 고정관념은 초등학교가 아닌 유치원이나 어린이집에서 학습되는 경우가 더 많다는 사실이 밝혀졌다. 러시아 국립고등경제대학 수리경제학자와 사회학자로 구성된 공동연구팀은 27~40세 엄마들과 4~7세 아이가 있는 엄마, 아빠들과 심층인터뷰를 통해 유치원 교사들이 여성성과 남성성에 대한 보수적인 생각을 포함한 고정관념을 무의식중에 전달하는 경우가 많다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 사회학 및 정책학 분야 국제학술지 ‘사회정치과학 연구’ 21일자에 발표됐다. 성적 인식은 옷, 행동 규범 같은 외부 자극 요인과 긴밀한 연관성을 갖고 있다. 우리가 흔히 알고 있는 것처럼 남자는 거칠고 활동적이며 여성은 친절하고 근면하고, 예술적이다라는 생각과 ‘여자아이들은 분홍색을 좋아한다’는 등의 고정관념이 대표적이다. 연구팀은 심층 인터뷰와 기존 연구문헌들의 메타분석을 통해 ‘교사들이 남자아이들에게는 자신을 적극적으로 표현하고 활동적이게 하고 여자아이들은 주의깊고 외모를 깔끔하게 보여야 하며 학구적이어야 한다고 가르친다’는 사실을 확인했다. 유치원 교사들은 여자 아이들에게 음악, 노래, 춤 등을 필수적으로 가르치고 있으며 부모들도 그들 실제 관심사에 상관없이 딸들에게는 예술적 활동을 많이 시킨다는 설명이다. 유치원이나 어린이집에서 아이들의 직업을 이야기할 때도 소방관이나 운전사 같은 육체적 직업을 이야기할 때는 남자아이들이 주목하도록 하고 여자아이들은 수의사나 선생님 같은 직업에 관심을 갖도록 무의식적으로 유도한다는 것이다. 올가 보리소브나 사빈스카 박사는 “어린이집이나 유치원 교사들이 아이들에게 역할놀이를 시키는 것도 무의식적으로 교육적 관습이나 고정관념으로 자리잡게 만든다”라며 “이런 고정관념들은 여자아이들이 성장하면서 타인의 시선을 지나치게 의식하도록 만들거나 수동적으로 만드는 계기가 될 수 있는 만큼 어린이집이나 유치원에서도 성역할에 대한 올바른 교육이 필요하다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

개미와 함께 대표적인 사회적 동물로 꼽히는 꿀벌이 인간의 10만분의 1 수준 밖에 안 되는 적은 숫자의 신경세포만으로도 숫자 개념을 이해할 뿐만 아니라 계산도 가능하다는 사실이 새로 밝혀졌다. 영국 퀸메리런던대 생물화학부, 독일 고등과학연구소 공동연구팀은 벌들이 적은 수의 뇌신경세포를 이용해 4~5개의 물체를 구분할 수 있을 뿐만 아니라 ‘0’의 개념도 이해하고 있다고 24일 밝혔다. 이번 연구는 비교적 가볍고 간단하게 작동시킬 수 있는 인공지능(AI)을 개발하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘아이사이언스’ 최신호에 실렸다. 앞서 지난 6월 프랑스 국립과학연구원(CNRS) 연구진도 세계적인 과학저널 ‘사이언스’에 꿀벌도 ‘없음’이나 ‘결핍’을 의미하는 ‘0’ 개념을 알고 있다는 연구결과를 발표한 바 있다. 연구팀은 우선 1방울부터 5방울까지 각기 다른 숫자의 설탕물을 떨어뜨린 5개의 유리판을 마련했다. 설탕물 방울을 맛보도록 한 다음 그 숫자와 똑같은 노란색 동그라미가 그려진 유리판을 선택하도록 하도록 했다. 올바른 선택을 하면 단물을 마실 수 있고 실패하면 쓴 물을 맛보게 훈련시킨 것이다. 그 결과 꿀벌들은 자신이 맛본 설탕물의 숫자와 똑같은 노란색 동그라미를 정확히 찾아내는 것을 확인했다. 기존에는 꿀벌들이 사람들이 숫자를 세는 방식처럼 수를 이해한다고 알려졌지만 이번 연구를 통해 꿀벌들이 시신경을 이용한 시각적 기억 방식으로 숫자를 이해한다는 사실도 알게 됐다. 사람처럼 복잡한 방식으로 숫자를 이해하는 것이 아니기 때문에 시신경세포를 비롯해 수의 이해 작업이 단순화되고 최소한의 신경세포만을 작동시켜도 된다고 연구진은 설명했다. 꿀벌 생태학자 베라 바사스 퀸메리런던대 교수는 “이번 연구결과는 숫자를 인식하고 계산하는 것 같은 지적인 행동을 하는데 반드시 큰 뇌가 필요한 것은 아니라는 사실을 보여준다”며 “꿀벌의 행동을 정밀 분석한다면 좀 더 간단하면서도 효율적인 AI 알고리즘을 개발하는데 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr