음식 찾거나 짝짓기할 때 후각에 의존포식자 무당벌레 내뿜는 냄새 맡으면진딧물 번식 늦어지고 움직임 둔해져美 연구진 강한 거부 반응 화합물 발견인체에 해롭지 않고 효과적으로 제거코로나19로 인해 외부 활동이 줄면서 실내 정원 가꾸기인 ‘홈가드닝’이나 도시 텃밭 가꾸기를 통해 코로나 우울증을 극복하고 야외 활동을 대신하려는 이들이 늘었다고 한다. 실제로 이처럼 식물 키우기가 다른 어떤 방법보다 정신건강에 도움이 된다는 연구 결과들은 많다. 영국 엑서터대 의대와 왕립원예학회 공동연구팀은 집 안에 작은 정원을 들이는 것이 우울감과 스트레스를 해소해 주고 건강과 삶의 만족도를 높여 준다는 연구 결과를 지난해 환경·건축공학 분야 국제학술지 ‘조경과 도시계획’에 발표했다. 미국 연구진도 지난해 정원 가꾸기가 노년층 여성의 심혈관 질환 위험을 낮추고 정신건강에 도움이 된다는 연구 결과를 내놓기도 했다. 이런 이유로 집 안에 화분을 들여놓거나 작은 텃밭을 만드는 사람들이 점점 늘고 있지만, 금세 시드는 식물과 어느새 들끓는 벌레들 때문에 포기하는 사람들도 적지 않다. 미국 펜실베이니아주립대 농대 곤충학과 화학자와 생물학자로 구성된 연구팀이 ‘공포의 냄새’를 이용해 해충을 효과적으로 제거해 정원과 농작물을 보호할 수 있는 방법을 찾았다고 25일 밝혔다. 이번 연구 결과는 과학계에서 가장 권위 있는 학술행사인 ‘미국화학회(ACS) 2021년 가을 콘퍼런스’에서 발표됐다. 지난 22일부터 26일까지 미국 애틀랜타에서 열리는 이번 콘퍼런스는 코로나 여파로 지난해와 마찬가지로 온라인에서도 동시에 열린다. 초보 정원사, 농부를 괴롭히는 대표적인 해충은 진딧물이다. 몸길이가 2~4㎜에 불과한 진딧물은 식물 줄기나 잎에 모여 사는 특징을 갖고 있다. 식물의 즙액을 빨아 먹을 뿐만 아니라 식물바이러스병을 옮겨 이중으로 해를 끼치는 경우가 적지 않다. 전 세계적으로 2700종이 있는데 한국에는 330종이 분포해 있다. 육안으로는 똑같아 보이는 진딧물이지만 생태가 다르고 한 식물에 다른 종류의 진딧물이 붙어 있는 경우가 있어 완벽하게 제거하기가 쉽지 않다. 살충제를 사용하기도 하지만 자주 쓰면 내성이 생긴다는 문제도 있다. 연구팀은 곤충들이 음식을 찾거나 짝짓기를 할 때 후각 신호에 의존한다는 사실에 착안했다. 천적인 무당벌레 냄새를 이용하면 진딧물을 효과적으로 없앨 수 있을 것이라는 아이디어다.우선 연구팀은 진딧물은 포식자인 무당벌레가 있는 일정 공간에는 접근하지 않는다는 사실을 확인했다. 또 무당벌레가 내뿜는 냄새에 오랫동안 노출되면 진딧물 번식 속도가 늦어지고 불임증상이 나타나며 움직임까지 둔해지는 등 이동성이 현저하게 떨어진다는 것도 알아냈다. 그다음 연구팀은 가스 크로마토그래피 질량분석법을 활용해 살아 있는 무당벌레에서 방출되는 냄새들을 구분하고 분류했다. 이렇게 분류해 낸 무당벌레의 냄새 화합물 각각에 진딧물이 어떤 반응을 보이는지 알아보기 위해 ‘곤충 감각전도측정기’(EAG)를 사용해 관찰했다. 그 결과 진딧물은 무당벌레가 방출하는 여러 화합물 중 아이소프로필 메톡시피라진, 아이소부틸 메톡시피라진, 세크부틸 메톡시피라진 등 메톡시피라진 화합물에 강한 거부 반응을 보이는 것으로 확인됐다. 메톡시피라진은 풀, 피망, 와인 등에도 포함된 성분으로 인체에는 무해한 것으로 알려져 있다.세라 허먼 교수(행동 및 화학생태학)는 “이번 연구는 분석화학적 방법으로 인체에는 무해하고 내성을 유발하지 않으면서도 해충을 효과적으로 제거할 수 있는 기술을 찾아낸 것”이라며 “연구 결과를 실제 정원이나 농장에서 사용할 수 있는 해충 박멸 디퓨저 개발로 연결하기 위한 추가 연구를 진행 중”이라고 밝혔다.

영국 케임브리지대 수의과학과, 임상의학부, 미국 스탠퍼드 버넘 프레비스 의학발견연구소, 캘리포니아 생명과학기업 제네테크 공동연구팀은 사람에게 사육되는 육식동물은 인간의 건강에 심각한 위험을 초래하는 ‘질병의 저수지’가 될 수 있다는 연구 결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 8월 25일자에 발표했다. 동물의 장에는 장 건강에 중요한 역할을 하는 3종의 핵심 유전자가 있다. 이 유전자들은 병원균이 체내에 유입되면 면역 반응 시작 신호를 보내는 ‘인플라마솜’(염증소체)을 활성화시키기도 한다. 그러나 육식동물에게는 이들 유전자가 없는 일종의 면역결핍 상태라는 것을 연구팀이 밝혀냈다. 특히 밍크, 개, 고양이 등 사람이 양육하는 육식동물의 면역 핵심 유전자 결핍은 병원균의 돌연변이를 쉽게 일으키며, 질병의 무증상 보균체가 될 가능성을 높이는 것으로 분석됐다.

역사학자 윌리엄 맥닐(1917~2016) 전 미국 시카고대 교수는 ‘전염병과 인류의 역사’라는 기념비적 저서에서 “인간의 창의성, 지식, 제도가 아무리 발전하고 개선된다고 하더라도 인간은 질병에 취약한 존재일 수밖에 없다”고 말했습니다. 20세기 들어 위생과 영양 상태가 개선되는 동시에 과학과 의학이 발달하면서 1960년대를 기점으로 감염병은 지속적으로 줄었습니다. 이 때문에 인류는 21세기 초가 되면 더이상 감염병에 고통을 받지 않을 것이라는 희망을 품기도 했습니다. 그렇지만 1990년대 말부터 감염병이 다시 증가해 2002년 사스(중증호흡기증후군), 2009년 신종인플루엔자(H1N1), 2013년 살인진드기, 2014년 서아프리카 에볼라바이러스, 2015년 메르스(중동호흡기증후군)를 비롯해 웨스트나일바이러스, 지카바이러스를 거쳐 2019년 코로나19까지 그야말로 21세기는 ‘신·변종 감염병의 시대’가 됐습니다. 현재 감염병만 놓고 본다면 1960년대 수준으로 되돌아갔다는 평가까지 나오고 있습니다. 코로나19 대유행 상황이 언제 끝날지 모르겠지만 의과학자들은 벌써 ‘포스트 코로나’에 나타날 또 다른 감염병을 예측하고 대비해야 한다고 강조하고 있습니다. 이탈리아 파도바대, 미국 듀크대, 마케트대 공동연구팀은 감염병 발생 통계 분석을 통해 코로나19와 같은 규모의 감염병 발생 가능성이 매년 높아지고 있으며, 앞으로 59년 내에 코로나와 유사한 규모의 감염병이 다시 발생할 가능성이 크다고 25일 밝혔습니다. 이 같은 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 8월 24일자에 실렸습니다. 연구팀은 1600년부터 1945년까지 발생한 감염병 182건의 확산 강도에 대한 확률 분포를 계산했습니다. 각각의 감염병이 확산된 지리적 범위와 지속 기간, 사망자와 감염자 규모, 당시 사회의 인구사회학적 데이터를 분석해 대유행 감염병의 발생 가능성을 예측한 것입니다. 연구팀에 따르면 전 세계 약 2500만~5000만명의 목숨을 빼앗아 간 스페인 독감이 유행했던 1918~1920년까지 비슷한 규모의 전염병 발병 확률은 연간 0.3~1.9% 수준이었습니다. 그렇지만 최근 코로나19와 비슷한 규모의 감염병 발생 확률은 2%를 훌쩍 넘었고 시간이 갈수록 점점 높아진다고 합니다. 이 같은 계산에 따르면 앞으로 59년 이내에 코로나19와 비슷하거나 더 심각한 감염병이 발생할 것이라고 합니다. 인류 전체를 사라지게 만들 수 있는 감염병도 향후 1만 2000년 내에 발생할 가능성이 매우 높다고도 합니다. 연구팀은 인구 증가, 식품 공급 시스템 변화, 기후변화 등 환경 악화, 인간과 동물 간 빈번한 접촉을 통한 인수공통감염병 증가, 교통·운송 수단의 발달 등 모든 요소가 맞물려 작동하면서 대유행병 발생 확률을 높인다고 설명했습니다. 윌리엄 팬 듀크대 교수는 “이번 연구는 코로나19, 스페인 독감 같은 대규모 감염병이 발생할 가능성이 그 어느 때보다 높아지고 있다는 것을 경고하고 있다”며 “59년 내에 대유행병이 발생할 수 있다는 통계학적 예측은 대유행병이 59년 뒤에 찾아올 것이라는 말이 아니라 지금 당장 또는 내년에라도 또 다른 대유행 감염병이 찾아올 수도 있다는 말”이라고 밝혔습니다.

국내 연구진이 고지혈증 치료에 사용되는 약물을 이용해 면역체계를 활성화시켜 암을 치료하는 방법을 찾아 화제가 되고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 테라그노시스연구단 김인산 단장과 삼성서울병원 소화기외과 조용범 교수 공동연구팀은 현재 고지혈증 치료에 사용되는 스타틴을 치료가 어려운 변이암 치료에 적용할 수있는 방법을 찾았다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 의학 분야 국제학술지 ‘암 면역치료 저널’에 실렸다. 과학기술이 발달하면서 암이 더 이상 불치의 병이 아닌 관리가능한 질병으로 받아들여지고 있지만 치료가 어려운 것이 사실이다. 암 치료법으로 가장 많이 쓰이는 것은 외과수술, 방사선 치료, 화학항암제 등이다. 환자의 불편함을 줄이기 위해 여러 항암치료법이 개발되고 있다. 2세대 항암치료법인 표적치료, 최근에는 인체 면역체계를 활용해 암을 제거하는 방법인 3세대 항암치료법 면역치료가 대표적이다. 항암 면역치료는 정상세포 손상없이 암세포만 제거할 수 있으며 인체 면역체계를 활용하기 때문에 약물 부작용이 적고 치료경과도 좋다. 그렇지만 암의 잦은 변이로 인해 평균 30% 미만 환자에게만 효과가 있다는 한계가 있다. 또 전체 발생 암 중 4분의 1은 RAS 단백질 중 하나인 KRAS 변이로 인해 발생하고 이들 암 중에는 폐암, 대장암, 췌장암 등 암 환자의 예후가 나쁘고 치사율도 높은 것으로 알려져 있다. 이에 연구팀은 고지혈증 치료에 사용되는 스타틴이 콜레스테롤 뿐만 아니라 여러 지질대사 산물 생성을 막는다는데 착안했다. 연구팀은 생쥐에게 암을 유발시킨 뒤 항암제와 스타틴을 정맥주사했다. 실험 결과 스타틴은 암 조직 주변 면역세포를 활성화시킬 수 있는 다양한 신호를 방출시켜 대표적인 면역세포인 T세포를 활성화시켜 암을 선택적으로 공격했다. 또 스타틴도 KRAS 변이암을 선택적으로 죽이고 기존 항암면역치료시 내성을 만드는 암 면역환경을 바꿔 항암 면역치료 효과도 높이는 것으로 확인됐다. 연구팀은 스타틴이 암치료에 실제로 사용되기 위해서는 추가적인 임상연구를 통해 최적의 용법과 암 조직에 효과적으로 전달할 수 있는 방법을 추가로 연구해야한다고 밝혔다. 김인산 KIST 단장은 “이번 연구는 임상에서 이미 사용되고 있는 약물에서 새로운 치료기능을 찾아내는 약물 재창출의 또하나 사례”라며 “특히 인체의 면역시스템을 활성화시켜 변이암 세포 사멸을 유도하려는 것으로 기존 항암 면역치료제 한계를 극복하도록 돕는다는 점이 주목할만한 부분”이라고 설명했다.

한인 과학자가 참여한 미국 연구팀이 코로나19 바이러스가 인체에 침입할 때 중요한 역할을 하는 스파이크 단백질의 작동 원리를 밝혀낸 연구 결과를 내놨다. 미국 캘리포니아 샌디에이고대(UCSD) 화학·생화학과, 약학과, 피츠버그대 화학과, 텍사스 오스틴대 분자생명과학과, 컬럼비아대 생명과학과, 생화학·분자생체물리학과, 위스콘신 밀워키대 물리학과 공동연구팀은 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질이 인체 세포에 어떻게 침투하는지에 대한 기존 연구들을 보완해 줄 수 있는 컴퓨터 가상실험 결과를 내놨다. 이 같은 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 ‘네이처 화학’ 8월 20일자에 실렸다. 릴리언 종 피츠버그대 교수와 로미 아마로 UCSD 교수가 주도한 이번 연구에 참여한 한인 과학자는 테라 슈타인 UCSD 연구원과 함께 제1저자로 이름을 올린 안설희 박사다. 안 박사는 안철수 국민의당 대표의 딸이다. 안 박사는 2018년 스탠퍼드대에서 계산화학으로 박사학위를 받았고, UCSD에서 박사후연구원(포스트닥터)으로 일하고 있다. 올해 미국 화학회(ACS) 기술분과 물리화학분야에서 ‘2021 젊은 연구자상’ 수상자 6명 중 한 명으로 선정됐다. 안 대표는 연합뉴스와의 통화에서 “딸이 연구로 인류에 공헌하고, 우리나라도 자랑스럽게 알리면 좋겠다”고 말했다. 코로나19 바이러스의 감염은 스파이크 단백질 결합 부위(RBD)가 인체 세포의 수용체인 ACE2와 결합되면서 시작된다는 사실은 많은 연구를 통해 알려졌다. 글리칸으로 불리는 스파이크 단백질의 당사슬이 중요한 역할을 한다는 사실도 밝혀졌지만 좀더 상세한 침투 및 감염 과정은 알려지지 않았다. 이에 안 박사와 슈타인 연구원은 컴퓨터 가상실험을 통해 코로나19 바이러스가 인체 세포에 접근한 뒤 글리칸이 스파이크 단백질 구조를 바꿔 ACE2와 결합하기 좋은 형태로 바꿔 주는 것을 보여 줬다. 연구에 참여한 텍사스 오스틴대 연구팀은 스파이크 단백질 변이체를 만들어 이들의 컴퓨터 가상실험 결과를 실제로 구현해 관찰하는 데 성공했다.

몇 년 전 일까지도 생생하게 기억하던 사람들도 나이가 들면서 기억력이 예전같지 않고 자꾸 ‘깜박깜박’하는 경우가 잦아진다. 나이들면서 인지기능이 떨어지는 것을 막기 위해 규칙적인 운동이나 독서가 권장되고 있지만 뇌기능의 퇴화를 예방하거나 막을 확실한 방법은 아직까지 없다. 그런데 한국인 과학자가 포함된 영국 케임브리지대, 리즈대, 이탈리아 신경과학연구소, 플로렌스대, 일본 고베약학대, 네덜란드 왕립 신경과학연구소, 싱가포르 국립대병원, 캐나다 웨스턴대, 체코 실험의학연구소 공동연구팀은 생쥐실험을 통해 노화로 인해 발생하는 기억력 감퇴를 줄이고 예방할 수 있는 방법을 찾았다고 23일 밝혔다. 케임브리지대 뇌치료센터의 한인 과학자 양수정 박사가 제1저자 겸 교신저자로 참여해 연구를 주도했다. 이번 연구결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘분자 정신의학’ 최신호에 실렸다. 뇌신경가소성은 뇌가 새로운 것을 배우고 적응하며 기억을 유지할 수 있게 돕는 능력인데 나이가 들면서 뇌신경가소성이 서서히 저하된다. 특히 뇌신경가소성이 내외부적 요인으로 인해 급격하게 저하될 경우는 각종 퇴행성 뇌질환을 앓을 가능성이 높아지는 것으로 알려져 있다. 이 같은 상황에서 연구팀은 뇌 신경세포인 뉴런을 둘러싸고 있는 ‘뉴런주위망’(PNNs) 속 화학 성분을 변화시키면 신경가소성이 회복되고 노화에 따른 기억력 감퇴를 늦추거나 막을 수 있다는 사실을 생쥐실험으로 밝혀냈다. 연구팀은 생후 20개월된 생쥐와 생후 6개월된 생쥐의 기억력과 판단력을 측정한 결과 인간처럼 나이가 들수록 인지기능이 퇴화된다는 것을 확인했다. 연구팀은 20개월 된 생쥐의 PNNs 속 화학 성분을 변화시킨 다음 미로찾기를 비롯한 각종 인지능력 측정을 한 결과 6개월된 생쥐와 비슷한 수준으로 회복된 것을 관찰했다. 연구에 참여한 제임스 포셋 케임브리지대 교수는 “이번 연구는 생쥐를 대상으로 진행됐지만 인간의 뇌 속 분자와 구조가 설치류와 비슷한 점이 많다는 점에 주목해야 한다”며 “이번 방법을 이용하면 사람에게서 나타나는 노화로 인한 기억력 감퇴도 예방하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다.

여름철 체감온도가 기온보다 높은 것은 고온다습한 북서태평양 아열대 고기압의 영향 때문이라는 분석이 나왔다. 이같은 사실은 19일 APEC기후센터와 부산대학교 공동 연구팀이 공개한 ‘한반도 여름철 더위 체감온도(기온과 습도의 복합적인 영향으로 인간이 실제 느끼는 온도)의 변동성과 이와 연관된 대기순환 패턴’에서 확인됐다. 연구팀은 1981~2018년까지 여름철 기온과 습도를 통해 폭염이 사람의 몸과 건강에 미치는 영향을 분석했다. 더위 체감온도는 기온과 습도에 의해 좌우되는 데 50%의 상대습도(습도)에서는 기온과 같은 값을 갖고 습도가 10% 높거나 낮아지면 체감온도가 약 1도 상승 또는 하강한다. 기온이 33도이고 습도가 50%이면 체감온도가 33도이나 습도가 70%이면 체감온도는 35도로 상승한다. 여름철에 사람들이 건강에 주의를 요하는 30도를 넘는 체감온도가 1981~2009년까지는 연평균 53일이나 2010~2018년까지는 연평균 57일로 증가했다. 이는 여름철 북서태평양 아열대 고기압의 위치가 바뀌는 대기순환 패턴 변화에 따른 것으로 확인됐다. 태평양에서 발달하는 고온다습한 전형적인 아열대 고기압으로 날씨가 덥고 습해도 비가 오지 않는 특징이 있다. 공기가 시계방향으로 하강하는 고기압의 가장자리를 따라 여름에 온도가 높고 습기가 많은 공기가 저위도(열대) 부근에서 한반도로 이동한다. 이번 연구 결과는 2021년 미국 기상학회지에 게재됐다. APEC기후센터 이현주 박사는 “이번 연구는 지난해 5월 기온과 습도를 고려해 실제로 사람이 느끼는 ‘일(日) 최고 체감온도’를 반영한 기상청의 변경된 폭염특보 도입을 이해할 수 있을 것”이라며 “지구온난화와 폭염과의 관계 규명을 통해 이상기후 감시 및 대응책 마련에 활용이 가능하다”고 밝혔다.

급격한 기후변화 때문에 인류를 비롯한 현존 생물체 대부분이 사라지는 ‘여섯 번째 대멸종’에 대한 우려가 크다. 지구라는 행성이 탄생한 뒤 지금까지 다섯 번의 대멸종 사건이 있었다. 가장 심각했던 것은 고생대 페름기에서 중생대 트라이아스기로 넘어가던 때에 발생한 세 번째 대멸종으로 지구 생물종의 95%가 사라져 버렸다. 그렇지만 사람들에게 가장 익숙한 대멸종 사건은 다섯 번째 대멸종이다. 6600만년 전 중생대 백악기 말에 발생한 다섯 번째 대멸종의 원인으로 기후변화, 운석충돌, 화산폭발 등이 지목되고 있지만, 어느 것이 결정적이고 치명적이었는지는 여전히 논란이 계속되고 있다. 어쨌든 이 사건으로 공룡을 비롯한 지구상 존재하던 생물체 75%가 순식간에 소멸됐다.‘멸종’이라는 단어가 인간을 비롯한 현존하는 생명체들에게는 종말론적으로 느껴지겠지만 새로 나타날 미지의 생명체에게는 희망의 단어일 수도 있다. 실제로 고생대 말 발생한 대멸종 덕분에 공룡 시대가 열렸고, 공룡들이 사라진 덕분에 ‘포유류의 시대’가 열렸으며, 인간도 등장해 지금에 이를 수 있게 됐다. 미국 콜로라도 볼더대 지질과학과, 콜로라도 자연사박물관 공동연구팀은 다섯 번째 대멸종을 전후해 등장한 작은 크기의 포유류, 일명 ‘호빗 생물’ 3종을 새로 발견하고 고생물학 분야 국제학술지 ‘계통 고생물학’ 8월 18일자에 발표했다. 이번에 발견된 3종의 호빗 포유류는 포유류 진화가 공룡 멸종 이후 매우 빠르게 진행됐다는 것을 보여 주는 증거로 받아들여지고 있다. 연구팀은 서로 다른 세 종류의 고생물들 아래턱뼈와 이빨 일부분을 발굴하는 데 성공했다. 아래턱뼈와 이빨은 고생물의 특성과 생활방식, 신체 크기 등을 파악할 수 있는 중요한 단서다. 연구팀은 비슷한 시기에 등장한 것으로 알려진 원시 포유류 29종의 이빨과 아래턱뼈를 해부학적으로 비교한 결과 새로운 종이라는 것을 알 수 있었다. 이들 3종의 동물은 백악기 말 공룡이 멸종한 직후부터 신생대의 시작인 팔레오기 팔레오세 초기에 북미 지역에 등장했다. 이번에 발견된 포유류들의 성체 크기는 생쥐부터 집고양이 정도로 확인됐다.고대 유제류의 일종으로 말, 코끼리, 소, 하마 같은 발굽이 있는 포유류들의 원시 조상인 세 종류의 고생물은 각각 미니코누스 제아니내, 코나코돈 헤팅게리, 베오르누스 호네이로 명명됐다. 특히 베오르누스 호네이는 다른 것들과 달리 독특한 형태로 튀어나온 어금니 때문에 J R R 톨킨의 ‘반지의 제왕’ 프리퀄인 ‘호빗’에 등장하는 베오른이라는 호빗족 인물과 비슷하다고 해서 이름 붙여졌다. 이들의 가장 큰 특징은 이전 생물들과 달리 독특한 이빨 구조로 돼 있다는 점이다. 기존 원시 포유류과 비교했을 때도 작은 어금니 크기가 더 크고 사람의 어금니 위쪽처럼 이빨 법랑질 융기를 가진 것으로 밝혀졌다. 연구팀은 이런 이빨 구조를 근거로 이들 호빗 포유류가 육류뿐만 아니라 질긴 식물까지도 쉽게 먹을 수 있는 잡식성이었던 것으로 파악했다. 연구를 이끈 재린 에벌 콜로라도대 교수(척추고생물학)는 “이번 연구는 그동안 원시 포유동물이 거의 발견되지 않았던 북미 서부 지역에서 새로운 종을 찾아냄으로써 공룡이 멸종한 직후 처음 수십만 년 동안 기존에는 볼 수 없었던 포유동물들이 세계 곳곳에서 폭발적으로 나타났으며 급속한 진화를 통해 지금에 이르고 있다는 것을 다시 한번 알 수 있게 해 줬다”고 말했다.

폭염의 기세가 한풀 꺾였다고는 하지만 낮 기온은 여전히 30도를 웃돌면서 덥습니다. 날씨가 더우면 사람들이 쉽게 입맛을 잃게 됩니다. 이 때문에 여름에는 더위도 잊게 해 주고 입맛을 돌게 해 주는 매운 음식을 찾는 이들이 많습니다. 매운맛은 잘 알다시피 혀의 미뢰 세포가 느끼는 단맛, 신맛, 짠맛, 쓴맛, 감칠맛과 달리 혀의 통각이 느끼는 감각입니다. 혀에 통증을 가해 매운맛을 느끼게 해 주는 물질은 캡사이신, 알리신, 피페린 등입니다. 이들 성분은 고추, 마늘, 후추에 포함돼 있습니다. 특히 고추는 매운맛을 낼 때 다른 식재료들보다 널리 사용됩니다. 이 때문에 고추는 요리 문화를 바꾼 식물로 평가받고 있기도 합니다. 김치라는 한국의 독특한 발효식품을 만들어 낼 수 있었던 것도 고추 덕분인 것은 확실합니다. 그렇지만 한반도에서 마늘은 단군신화에 나올 정도로 오랫동안 사용됐지만 고추가 유입된 시기는 명확하지 않습니다. 외국의 과학자들도 고추라는 독특한 식재료의 역사가 궁금했던 모양입니다. 유전자 분석을 통해 고추 유통 역사를 찾아나선 것입니다. ●5대륙 130개국 1만여종 유전자 분석 이탈리아 채소·관상작물연구센터, 토리노대, 독일 라이프치히 식물유전학·작물연구소, 괴팅겐 게오르그 아우구스트대, 대만 세계야채센터, 스페인 발렌시아 기술과학대 농업다양성연구소, 프랑스 국립농업연구소, 네덜란드 바헤닝언대, 터키 바티 아크데니즈 농업연구소, 불가리아 농작물연구소, 이스라엘 식물과학연구소 공동연구팀은 고추가 지역의 음식문화를 바꾸고, 음식문화는 지역별 다른 맛의 고추가 재배될 수 있도록 만들었다고 18일 밝혔습니다. 이 같은 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 8월 17일자에 실렸습니다. 연구팀은 5대륙 130개국에서 수집한 고추 1만여종에 대한 유전자를 분석하고 각국의 유전자은행이 가진 고추 관련 자료를 바탕으로 유전자의 유사성과 차이, 분리 시기를 정량화했습니다. 식물 유전자은행은 재래종, 계통, 품종, 야생종, 유전계통 등에 따라 수집·보존함으로써 다양한 유전자를 장기간 보존하고 필요에 따라 이용자에게 제공하는 역할을 합니다. ●유럽·아시아 등 1618개 유전적 동일 성 확인 분석 결과 서로 다른 지역에서 수입된 1만여종의 고추 중 1618개는 형태와 맛은 다르지만 유전적으로 동일한 것으로 확인됐습니다. 유럽과 아시아 지역에서 재배되는 고추는 유전자를 공유하고 있으며 아프리카와 유럽 일부 지역의 고추는 북미 대륙의 고추와 유전자를 공유하는 것으로 나타났습니다. 유라시아의 경우는 실크로드를 오가는 대상을 통해 전파됐고, 북미 지역과 유럽, 아프리카 고추는 신대륙 발견과 대서양 횡단 무역으로 전해지면서 유전자를 공유할 수 있었던 것으로 연구팀은 해석했습니다. 또 남미대륙과 동유럽, 아프리카에서는 고유한 유전자를 가진 고추가 많은 것으로 조사되기도 했습니다. ●음식문화가 식재료 유전적 다양성 만들어 연구를 이끈 독일 라이프치히 식물유전학·작물연구소 닐 슈타인 교수는 “식재료의 전파에 따라 음식문화가 변하고 음식문화가 식재료의 유전적 다양성을 만들어 낼 수 있다는 것을 이번 연구로 알 수 있었다”며 “음식뿐만 아니라 인간이 만드는 다양한 문화에 영향을 미칠 수 있는 생물종 다양성의 보존과 관리에 좀더 관심을 기울여야 할 것”이라고 말했습니다.

다른 사람의 말을 집중해서 잘 듣는 ‘경청’은 대화를 하는데 있어서 중요한 요소이다. 대화를 잘 하기 위해서는 경청이 중요하다는 것은 알고 있지만 실제로 대화를 할 때는 듣기보다는 말하는 것을 즐기는 사람들이 더 많다. 그런데 신경과학자들이 말하는 것보다 경청이 뇌 건강에 도움이 된다는 재미있는 연구결과를 내놨다. 미국 뉴욕대 의대 인지신경학센터, 보스턴 프레이밍엄 연구단, 하버드대 인구·발달연구센터, 하버드대 공중보건대, 보스턴대 공중보건대 생물통계학과, 보스턴대 의대 신경학과, 텍사스대 보건과학센터 알츠하이머 및 퇴행성신경질환연구소, 캘리포니아 데이비스대(UC데이비스), 브리검여성병원 알츠하이머 연구 및 치료센터, 호주 모나쉬대 뇌·정신보건연구소 공동연구팀은 남의 말을 잘 듣는 사람이 자기 말만 하는 사람들보다 뇌가 훨씬 젊고 뇌기능도 더 발달해 있다고 밝혔다. 또 잘 듣는 사람과 가까이 하거나 경청 연습을 하는 것이 뇌건강에도 도움이 된다고 덧붙였다. 이번 연구결과는 미국의학회에서 발행하는 국제학술지 ‘JAMA 네트워크 오픈’ 8월 17일자에 실렸다. 신경과학자들은 노화나 질병으로 인한 뇌기능의 퇴화를 막기 위해서는 운동, 긍정적 사고, 사회적 상호작용, 독서나 퍼즐 같은 규칙적인 정신적 자극이 필요하다고 조언하고 있다. 연구팀은 이런 활동들이 뇌 인지복원력과 관련있다는 점에 착안하고 뇌 건강 유지를 위한 다른 요소는 없는지에 주목했다. 연구팀은 미국 매사추세츠 프라이밍엄에 사는 성인 5000여 명을 대상으로 1983년부터 2003년까지 약 20년 동안 흡연, 당뇨, 비만, 운동여부는 물론 사회적 관계를 어떻게 맺고 있는지에 대해 연구한 ‘프라이밍엄 심장 연구’(FHS) 데이터를 활용했다. 연구팀은 FHS 조사에 참여한 사람 중 치매, 뇌졸중, 기타 신경질환을 앓은 적 없는 2171명을 대상으로 사회적 상호작용, 생활습관에 대해 설문조사하고 각종 건강 지수를 측정하는 한편 기능성 자기공명영상(fMRI)로 뇌의 활동을 측정했다. 연구 결과, 뇌의 부피가 작을수록 인지기능이 떨어지는 경향이 있으며 사회적 관계가 활발한 사람이 그렇지 못한 사람들보다 뇌의 부피가 더 크고 인지기능이 우수한 것으로 나타났다. 그런데 사회적 관계가 활발한 사람들은 대부분 말하기보다는 다른 사람의 말을 잘 듣는 경청습관을 갖고 있는 것으로 조사됐다. 연구팀의 분석에 따르면 인지 회복력이 가장 뛰어난 사람들은 경청 습관이 있는 이들이었으며 그 다음으로는 자신의 말을 들어줄 수 있는 친구나 가족을 갖고 있는 사람들로 나타났다. 인지 회복능력이 가장 떨어지는 사람은 듣기보다 말하기를 좋아하는 이들이었다. 이들은 알츠하이머 같은 퇴행성 뇌질환 가능성이 다른 사람들보다 높은 것으로도 나타났다. 또 경청습관이 있는 사람들은 말하기 좋아하는 사람들보다 뇌의 나이가 최소 4살 젊은 것으로 나타났으며 뇌 부피도 더 큰 것으로 조사됐다. 연구팀은 자신의 말을 앞세우는 것보다 타인의 말을 잘 들어주는 사람들이 사회적 관계도 우수하다고 밝혔다. 이와 함께 연구팀은 다른 사람의 말을 잘 들어주는 연습을 통해 뇌 기능과 인지 회복력을 높일 수도 있다고 덧붙였다. 신경과학자인 조엘 살리나스 뉴욕대 의대 교수는 “인지회복력은 뇌의 노화를 막고 뇌신경관련 질환에 대한 완충 역할을 하는 것으로 알려져 있다”라며 “대표적인 퇴행성뇌질환인 알츠하이머 치매에 대한 치료법이 없는 상황에서는 병을 예방하고 질병의 진행을 막기 위해 인지회복력이 중요하고 그 핵심이 경청에 있다는 것은 시사하는 바가 크다”라고 설명했다.

한번 쓰고 버리는 일차전지와 달리 이차전지는 충전 후 재사용이 가능하다. 이 때문에 무선가전뿐 아니라 로봇과 드론, 전기차, 전기선박 등 이차전지의 적용 영역은 계속 확장되고 있다. 전기차용 이차전지 시장만 따져도 2020년 304억 달러에서 2030년 3047억 달러 등 앞으로 10년간 10배 정도의 성장이 전망되고 있다. 이차전지가 반도체의 뒤를 이어 국가 성장을 주도할 핵심산업으로 뜨면서 세계 각국이 이차전지 육성에 뛰어들고 있다. 국내 지방자치단체들도 차세대 먹거리로 부상한 이차전지로 눈을 돌리고 있다. 특히 충북도가 한국 배터리 산업을 견인해 세계 이차전지 시장을 주도하겠다는 ‘통 큰’ 계획을 수립했다. 도는 이차전지 육성을 위해 3대 전략, 9대 핵심과제, 45개 세부사업을 추진한다고 16일 밝혔다. 이를 위해 2030년까지 국비와 지방비, 민간투자 등 총 8조 7417억원을 투자한다는 구상이다. 도의 육성 전략은 기술개발과 상용화를 지원하기 위한 다양한 인프라 구축에 초점이 맞춰졌다. 도는 청주시에 303억원을 들여 이차전지 소재부품시험평가센터를 구축하고 이차전지고도분석센터도 마련할 예정이다.현재 양극재와 음극재 등 이차전지 핵심 소재를 생산하는 기업들은 이차전지 완제품을 만드는 대기업에 성능검증 의뢰를 하고 있다. 대기업들은 성능검증까지 하다 보니 생산력 손실이 발생하고, 소재 회사들은 답을 기다리는 데 많은 시간을 허비하고 있다. 설계 중인 시험평가센터가 구축돼 성능검증을 전담하면 소재 생산기업들은 빠른 시간 내에 결과를 알 수 있고, 대기업은 완제품 생산에 올인할 수 있다. 내년에 설계가 시작될 예정인 고도분석센터는 이차전지를 구성하는 핵심 소재의 특성과 파손, 고장, 사고 등의 원인을 분석해 기업들에 제공하는 역할을 하게 된다. 또 배터리 시험제작을 통해 성능과 안전성 등을 평가할 수 있는 신뢰성평가센터도 충북에 마련될 예정이다. 도는 민관, 수요·공급기업들이 공동연구개발을 추진할 수 있는 이차전지 전문연구소를 설립하고 실증을 위한 연구공장을 건립하는 등 오픈이노베이션 시스템도 구축하기로 했다. 또 정부가 추진 중인 차세대전지 상용화지원센터도 유치해 기술개발을 선도한다는 계획도 세웠다. 리튬이온전지가 이차전지의 주를 이루고 있는 가운데 세계 각국은 현재 전고체 전지, 리튬황전지, 리튬금속전지 등 차세대 전지 개발에 적극 나서고 있다. 전지 양극과 음극 사이에 있는 전해질을 기존 액체에서 고체로 대체한 전고체 전지는 안정성이 뛰어나다는 장점이 있다. 리튬황전지는 무게가 가벼워 항공이나 드론에 널리 쓰일 수 있다. LG에너지솔루션은 지난해 9월 리튬황 배터리를 탑재한 태양광 무인기를 높이 22㎞까지 비행시키는 데 성공했다. 리튬금속전지는 에너지밀도와 안전성을 동시에 극대화할 수 있다.도는 현장의 수요에 맞는 고급·중급·초급 실무인력 육성도 추진한다. 고급 인력을 위해 대학과 연계해 석·박사 과정을 운영하고 중급기술자 배출을 위해 한국전지산업협회와 손을 잡는다는 계획이다. 또 충북에 위치한 특성화고등학교와 함께 초급기술자도 양성한다. 기업 간 기술교류 등을 위해 충북 이차전지산업 육성 협의체를 구성하고 한국전지산업협회 충북 분원도 만들기로 했다. 충북도 관계자는 “이런 다양한 인프라가 구축되면 관련 기업들이 몰려와 충북이 이차전지 제조 및 연구개발 거점으로 자리매김할 수 있다”면서 “충북도는 앞으로 K배터리 산업의 심장 역할을 할 것”이라고 강조했다. 도가 공격적인 전략을 수립해 세계 시장까지 노리는 것은 이미 상당한 인프라를 갖추고 있어서다. 충북의 이차전지 생산액은 10조 7000억원으로 국내 전체의 48%를 달성하며 전국 1위를 기록하고 있다. 수출액 역시 21억 9000만 달러로 전국 1위다. 전기차 배터리 생산능력 세계 1위 기업인 LG에너지솔루션도 청주시에 있다. 핵심소재부품 기업도 40개나 자리잡고 있다. 최근에는 전국에서 유일하게 이차전지 소재부품장비 특화단지로 지정됐다. 2027년 청주시 오창테크노폴리스 산업단지에는 방사광가속기도 구축된다. 국비 8000억원, 지방비 2000억원 등 1조원이 투입되는 가속기는 전자를 빛의 속도로 가속할 때 발생하는 ‘방사광’이란 빛으로 물질의 미세구조를 관찰하는 초정밀 거대현미경이다. 신약과 차세대 신소재, 초소형 기계부품 등 다양한 분야에서 활용돼 ‘기초과학의 꽃’으로도 불린다. 도는 가속기 인근에 한국전자기술연구원 등 국내 곳곳에 흩어져 있는 전문생산기술연구기관들을 모으는 방안도 구상하고 있다. 이들의 클러스터 형성은 이차전지 개발에도 큰 힘이 될 수 있다. 정부도 이차전지 산업을 이끌 지자체로 충북을 주목하고 있다. 산업통상자원부가 지난 7월 8일 청주시 오창읍의 LG에너지솔루션 제2공장부지에서 정부의 ‘K배터리 발전전략’ 행사를 한 것도 이 때문이다. 문재인 대통령까지 참석한 이날 행사에는 국내 이차전지 관련 기업 50여곳과 유관기관 및 대학 관계자 등 국내 이차전지 분야의 핵심 인사들이 대거 참석했다. 이날 정부는 국내 이차전지 연구개발에 40조원을 투자한다고 밝혔다. 또 정부 300억원, 이차전지 3사(LG에너지솔루션·삼성SDI·SK이노베이션) 200억원, 펀드운용사 300억원 등 총 800억원 규모의 연구개발혁신펀드 조성 계획도 밝혔다. 이시종 충북지사는 “소재부품장비 특화단지 지정에 이어 정부의 배터리 발전전략 행사가 열린 것은 이차전지산업의 중심지로 공인받은 셈”이라며 “충북의 전략이 원활하게 추진되면 미래의 글로벌 이차전지 시장을 주도하게 될 것”이라고 밝혔다. 이어 이 지사는 “이차전지 관련 연구소 및 인프라를 충북에 집적화해 거점으로 조성하는 사업이 대선 공약에 반영될 수 있도록 할 방침”이라고 강조했다.

일상 가능한 최소한 방역조치 연구 필요 얼마 전 소셜네트워크서비스(SNS)에서 인포그래픽 하나가 사람들의 이목을 끌었다. 코로나19 통계를 생산해 발표하는 미국 존스홉킨스대 시스템과학공학센터(CSSE)가 역사 속에서 인류를 괴롭혔던 대유행 감염병으로 인한 사망자 숫자를 그림으로 표현한 것이다. 최악의 감염병은 유럽 인구의 3분의1을 사라지게 만든 14세기 흑사병으로 조사됐다. 코로나19는 지난 8월 10일 기준으로 역대 8번째 감염병으로 나타났다. 문제는 코로나19는 현재 진행형이며 이전 감염병들처럼 어느 한 대륙에서만 유행하는 것이 아니라 전 세계적으로 확산돼 있다는 점이다. 지난해 12월부터 전 세계 곳곳에서 백신 접종이 시작되면서 조만간 일상을 회복할 것이라는 낙관론도 나왔다. 그러나 변이 바이러스들의 등장으로 감염자 숫자는 다시 급증하고 있다. 국내 언론이 방역 우등생이라고 입에 침이 마르도록 칭찬했던 이스라엘도 백신 접종 여부를 떠나 마스크 착용을 의무화하고 강도 높은 방역조치를 실시하고 있다.이렇듯 끝나지 않는 감염병과의 전쟁 속에서 정신건강 부분이 간과되고 있다는 지적이 나오고 있다. 정신방역에 실패할 경우 코로나19와의 전쟁에서 승리한 뒤에도 심각한 후유증을 앓을 수 있다는 것이다. 캐나다 캘거리대, 캘거리 앨버타 아동병원 연구소 공동연구팀은 코로나19 대확산으로 우울증과 불안증을 호소하는 청소년들이 급증했다고 15일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 미국 의학회에서 발행하는 의학 분야 국제학술지 ‘JAMA 소아과학’ 8월 10일자에 실렸다. 연구팀은 지난해부터 올 2월까지 청소년 정신건강과 관련해 청소년 총 8만 879명을 대상으로 수행한 29건의 연구를 메타분석했다. 메타분석은 동일하거나 유사한 주제로 연구된 자료들을 객관적이고 계량적으로 종합해 거시적으로 문제를 파악할 수 있게 해 주는 연구방법론이다. 분석 결과 전 세계 18세 이하 아동 청소년의 4명 중 1명은 임상적으로 우울증 증상이, 5명 중 1명은 불안증 증상에 시달리고 있는 것으로 나타났다. 이 같은 수치는 코로나19가 전 세계로 확산되기 시작한 2020년 이전에 비해 두 배 이상 증가한 것이라고 연구팀은 밝혔다. 연구를 이끈 셰리 메디건 캘거리대 교수는 “코로나19 확산으로 인해 취해진 등교제한, 학교폐쇄 조치 등이 청소년 성장 과정에서 중요한 부분들을 놓치게 만들어 정신적 위기를 겪게 하고 있는 것으로 보인다”고 말했다. 이 같은 정신적 위기는 청소년에게만 한정돼 있지 않다. 노르웨이 오슬로 평화연구소, 덴마크 오르후스대 공동연구팀은 코로나19가 사람들의 일상을 파괴해 좌절감과 불안감을 유발시키면서 전례 없는 차별과 배타적 감정을 부추기는가 하면 파괴적 정서와 행동을 유발시킬 가능성을 높이고 있다는 분석 결과를 실험심리학 분야 국제학술지 ‘심리과학’ 8월 10일자에 발표하기도 했다. 이에 과학자들은 방역 피로감을 줄이면서 효과적으로 감염병 확산을 막을 수 있는 방법을 찾고 있다. 영국 워워크대, 노팅엄대, 옥스퍼드대 공동연구팀은 방역조치로 인한 경제적 손실을 최소화하고 코로나19 확산은 효과적으로 차단할 수 있는 ‘최적 잠금 전략’을 연구하고 있으며 컴퓨터 가상실험으로 일부 효과를 확인했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘플로스 계산생물학’ 8월 13일자에 실렸다. 연구팀은 영국과 프랑스를 대상으로 스마트폰에서 확보한 사람들의 이동정보, 보건 당국의 코로나19 감염자 정보를 활용했다. 연구팀은 확보된 정보를 슈퍼컴퓨터를 이용해 ‘근사 베이지안 계산’(ABC) 기법으로 분석한 결과 공중보건 비용과 경제적 손실 등을 모두 고려해 실시간으로 직장과 학교의 재개 정도를 결정할 수 있는 최적의 방역 프로토콜을 설계하는 것이 가능하다는 것을 확인했다. 이번 연구들을 수행한 과학자들은 “가까운 시일 내에 코로나19 종식은 사실상 어려울 것”이라며 “장단기적 차원의 인류 피해를 최소화할 수 있는 방안을 찾는 것이 현재로서는 최선”이라고 말했다.

전립선암은 남성에게 발생하는 가장 흔한 암 중 하나로 최근 국내에서도 발생빈도가 증가하는 추세이다. 전립선암 진단을 위해서는 의사가 항문쪽에 손가락을 넣어 촉진하는 직장수지검사와 초음파장치를 넣어 검사하는 방법이 일반적이다. 혈액 속 전립선 특이항원(PSA)를 검사하는 방법도 있지만 환자들의 심리적, 신체적 불편함이 커 조기진단 시기를 놓치는 경우도 많다. 이에 국내 연구진이 소변 한 방울로 전립선암을 진단할 수 있는 방법을 개발해 주목받고 있다.한국과학기술연구원 뇌과학연구소, 고려대 화공생명공학과, 고려대 안암병원 비뇨의학과 공동연구팀은 소량의 소변만으로도 전립선암 관련 마이크로RNA를 검출해 낼 수 있는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다. 이번 연구결과는 생체센서분야 국제학술지 ‘바이오센서스 및 바이오일렉트로닉스’에 실렸다. 기존 전립선암 진단법들은 환자들의 심리적 거부감이 커 손쉽게 암 진단하는 기술을 개발하려는 시도들이 활발하다. 그 중 하나가 침이나 혈액, 소변 등 체액 내 엑소좀이라는 물질에 포함된 마이크로RNA를 활용하는 것이지만 적은 시료에서 효과적으로 검출하는 방법은 아직 나오지 않은 상태이다. 이에 연구팀은 적은 양의 마이크로RNA 신호를 증폭시켜 질병 여부를 손쉽게 찾을 수 있는 방법을 찾았다. 연구팀은 이번에 개발한 기술을 이용해 일반인 19명과 전립선암 환자 19명에게서 각각 0.6㎖의 소변만으로도 마이크로RNA 발현량을 정확히 구별해 내는데 성공했다. 이번 기술은 기존 혈액을 이용한 마이크로RNA 검출법과 비교해 67분의 1에 불과한 시료로 약 2배 이상 정확도로 질병 여부를 진단할 수 있게 해주는 것이다. 최낙원 KIST 박사는 “엑소좀 내 마이크로RNA가 다양한 질병과 연관돼 있다고 알려진 만큼 이번에 개발한 분석기술을 활용하면 전립선암 이외에 다양한 질병을 보다 정확하게 진단해 낼 수 있을 것”이라고 설명했다.

한국전자통신연구원(ETRI), 카이스트 기계공학과, 한국화학연구원 공동연구팀은 빛을 100% 차단할 수 있는 고분자 투명필름을 개발했다고 11일 밝혔다. 기존에 스마트 창이나 유연 디스플레이에 사용되는 투명필름은 필요에 따라 광량 조절이 사실상 불가능하다. 연구팀은 신축성을 이용해 빛 투과량을 제어할 수 있는 고분자 투명필름을 만들었다. 신축성 있는 투명필름은 잡아당기는 정도에 따라 빛 투과량을 조절할 수 있고 빛을 완벽하게 차단할 수도 있다. 웨어러블 기기나 유연 디스플레이, 스마트 창 등 다양한 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 이번 연구 결과는 영국왕립화학회가 발행하는 국제학술지 ‘재료화학 C’ 최신호 표지논문으로 실렸다.

변이 바이러스의 유행으로 코로나19 대유행이 끝날 조짐이 보이지 않습니다. 많은 사람들이 힘들어하지만 인생의 가장 중요한 시기인 학창 시절을 감염병과 함께 보내고 있는 학생들은 어려움이 더할 것입니다. 특히 코로나 확산이 시작된 지난해 초중고교 1학년으로 입학한 학생들은 새로운 친구들을 사귈 기회를 거의 갖지 못한 채 네 번째 학기를 맞게 됐습니다. 정부는 올 2학기부터는 사회적 거리두기 단계에 상관없이 등교를 확대하겠다고 하지만 코로나 이전과 같지는 않을 것입니다. 짝꿍 없이 떨어져 앉아야 하고 친구들과 함께하는 모둠활동도 제한적일 수밖에 없습니다. 지식 전수, 사회화라는 학교의 중요한 두 가지 기능이 모두 코로나 대확산 때문에 제대로 작동하지 못하고 있는 셈입니다. 코로나를 계기로 학교 교육도 온라인 중심으로 변해야 한다는 전문가들의 목소리도 나오고 있습니다. 그런데 교실이 아동 청소년들의 사회화 과정에 어떻게 작용하는지, 얼마나 중요한지를 보여 주는 재미있는 실험 결과가 나왔습니다. 독일 막스플랑크 인간발달연구소, 라이프치히대, 헝가리 경제학연구소, 교육·네트워크과학연구센터 계산사회과학부, 미국 위스콘신 메디슨대 생물통계·의학정보학과 공동연구팀은 교실 내 자리 배치에 따라 서로 다른 배경을 가진 학생들이 쉽게 친구가 되고 상호 이해의 폭을 넓힐 수 있다는 연구 결과를 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 8월 12일자에 발표했습니다. 앞선 많은 연구들에 따르면 사람들은 성별, 나이, 민족, 인종, 사회경제적 상황 등이 비슷한 사람들끼리 친구가 되는 경향이 강합니다. 물리적 거리가 친소 관계에 미치는 영향에 대한 연구는 거의 없었지요. 이에 연구팀은 헝가리의 40개 초등학교 3~8학년 182개 반, 학생 2966명을 대상으로 사회적 배경이나 평소 친소 관계와는 무관하게 무작위로 교실 내 자리 배치를 했습니다. 연구팀은 한 학기 동안 학생들의 자리 배치를 바꾸지 않았고, 학기 마지막 날 짝꿍과 주변에 앉은 친구들에 대해 느낀 처음 생각과 현재 우정에 관해 설문조사를 했습니다. 그 결과 자신과 비슷한 배경이지만 멀리 떨어져 있는 학생들끼리보다는 학업 성적, 성별, 사회경제적 환경 등 인구통계학적 차이가 크더라도 옆이나 앞, 뒤 등 주변에 앉은 학생들끼리 친해지는 경우가 압도적으로 높은 것으로 나타났습니다. 이번 연구를 이끈 미국 위스콘신매디슨대 펠릭스 엘워트 교수는 “사회적 배경에 상관없이 가까이 있다는 것만으로도 타인에 대한 이해도를 높일 수 있음을 보여 주고 있다”고 말했습니다. 헝가리 교육·네트워크과학연구센터 타마스 켈러 교수도 “어린 시절 자신과 다른 배경의 친구를 사귄다는 것은 성인이 된 뒤에도 영향을 미칠 수 있는 만큼 학교는 교실 내 사회화 과정에 더 신경써야 할 것”이라고 조언했습니다. 우리 사회가 점점 더 편협해지고 있다고 이야기하며 걱정하는 사람들이 많습니다. 그렇지만 우리 교육 환경을 보면 비슷한 아이들이 모여 있는 학원이 학교 수업을 대신할 수 있다고 생각하거나 자녀의 교우 관계까지 관여하는 부모들도 많습니다. 부모들 걱정도 이해가 됩니다. 그렇지만 이런 상황에서 다른 배경을 가진 이웃에 대한 이해나 포용적 사회를 기대한다는 것은 좀 우스운 일이 아닌가 싶습니다.

‘로봇 물고기’라는 단어를 들으면 많은 사람들이 10여년 전 이명박 정부 당시 진행됐던 4대강 사업을 떠올린다. 당시 정부는 4대강 사업으로 인한 강물의 수질 변화를 조사하겠다는 명목으로 60억원에 가까운 예산을 투입해 생체모방형 수중로봇, 일명 로봇 물고기 개발을 추진한 바 있다. 외국에서는 물고기 구조와 기능을 분석한 생체역학, 유체역학, 수학적 모델링 등을 이용해 체계적인 로봇 물고기 개발에 나서고 있다. 한국에서처럼 말도 안 되는 황당한 목적이 아니라 에너지를 적게 쓰고 빠르게 움직일 수 있는 자율무인잠수정(수중드론)이나 수중이동체 효율을 높이기 위한 기초 연구로 진행하고 있는 것이다. 세계적인 과학저널 ‘사이언스’에서 발행하는 로봇공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스’ 8월 12일자에는 이런 다양한 로봇 물고기 연구개발 결과들이 실렸다. 현재까지 개발된 로봇 물고기나 수중드론은 정해진 속도로만 이동하고 속도 조절이 가능해 속도를 높이거나 늦출 경우 자세 제어가 잘 되지 않는다는 게 단점이다. 연구자들은 물고기들처럼 빠른 속도로 좁은 장소나 장애물을 효과적으로 빠져나가거나 상황에 따라 속도를 변화시키면서 안정적으로 이동할 수 있는 해법을 찾기 위해 다양하게 접근하고 있다. 우선 미국 버지니아대 기계·항공우주공학과, 웨스트체스터대 생물학과 공동연구팀은 참치에서 해법을 찾았다. 연구팀은 참치 꼬리지느러미 구조 및 움직임 분석과 생체역학, 유체역학 모델링을 바탕으로 로봇 참치 ‘튜너봇’을 개발했다. 연구팀은 참치 꼬리지느러미를 수학적으로 분석한 결과 꼬리 강성과 수영 속도가 비례 관계에 있다는 사실을 밝혀냈다. 이에 연구팀은 로봇 물고기에 인공 힘줄을 장착해 물속 환경 변화에 따라 꼬리지느러미의 강성을 조절할 수 있게 했다. 그 결과 순항 속도 조절은 물론 느리게 움직일 때도 안정적 자세 제어가 가능하고 장애물도 빠르게 피할 수 있다는 것을 확인했다.연구를 이끈 버지니아대 대니얼 퀸(자율이동시스템·유체역학) 교수는 “이번에 개발한 튜너봇은 인공 힘줄을 이용해 수중 상태에 따라 꼬리의 강성을 스스로 변화시킬 수 있게 함으로써 마치 다단 기어를 갖춘 자전거처럼 상황에 따라 속도 조절과 고효율 작동이 가능하다는 장점이 있다”고 설명했다. 스위스 로잔연방공과대(EPFL), 로봇공학기업 KM 로보타, 프랑스 IMT 아틀랑티크, 미국 하버드대, 일본 도호쿠대, 캐나다 셔브룩대 공동연구팀은 칠성장어를 흉내낸 로봇 물고기 ‘아그나타X’를 개발하고 연구 논문을 발표했다. 연구팀은 어류 중에 가장 원시적이고 단순한 무악류를 모방했다. 일반적으로 어류는 운동신경과 감각신경을 연결해 주는 중심패턴발생기(CPG)를 갖고 있다. CPG는 서로 다른 근육이 활성화되는 순서를 결정해 이동을 제어할 수 있게 해 준다. 칠성장어는 다른 물고기들과 똑같은 신경 시스템을 갖추고 움직이지만 좀더 모방이 쉬운 단순한 형태를 갖고 있다. 칠성장어의 척수와 비슷한 내부압력센서, 물의 흐름과 세기를 감지하는 외력센서, CPG처럼 이들 센서에서 감지된 정보를 종합해 움직임을 만드는 인공위성발진기로 구성된 아그나타X는 물의 상태 변화를 빠르게 감지하고 그에 맞게 뱀장어처럼 헤엄치는 것이 관찰됐다.‘사이언스 로보틱스’는 “지금까지 나온 로봇 물고기 기술은 에너지 소모가 크고 이동 효율이 낮다는 공통적인 문제를 갖고 있는 만큼 이를 해결하는 것이 수중 로봇 개발 성공의 핵심”이라며 “이번에 개발된 튜너봇이나 아그나타X는 이 같은 문제를 일부 해결한 것으로 보인다”고 밝혔다.

북아메리카 도시 근교에서 널리 서식하는 야생화 종이 곤충을 포획해 양분을 흡수하는 식충식물이라는 사실이 과학자들 덕에 140여 년 만에 밝혀졌다. 뉴욕타임스 등 외신에 따르면, 캐나다 브리티시컬럼비아대(UBC)와 미국 위스콘신대 매디슨캠퍼스 공동연구진은 웨스턴 폴스 아스포델(western false asphodel)이라는 이름을 가진 야생화 종이 줄기에 난 끈적끈적한 선모로 초파리 등 작은 곤충을 포획한다는 사실을 알아냈다.택사목 꽃장포과에 속하는 이 꽃은 북아메리카 대륙의 서해안과 내륙 몬태나주 등에 널리 분포하는 종으로, 늪지나 습지에서 주로 자란다. 밴쿠버 등 주요 도시와 가까운 곳에서 자라는 이 종은 1879년 처음 과학 문헌에 기재됐지만, 지금까지 식충식물이라고는 전혀 생각되지 않았다. 그런데 캐나다 식물학자 숀 그레이엄 UBC 교수팀이 식물유전학에 관한 프로파일 작업 중 이 식물의 유전자에서 식충식물에서 흔히 볼 수 있는 유전적 변이를 발견했다. 이 발견과 함께 이 식물이 자라는 곳은 식충식물이 자라는 조건을 충족한다는 점과 줄기에 점착성이 있고 작은 곤충이 잘 달라붙는다는 점을 추가로 확인한 연구자들은 이 종이 식충식물일 가능성이 있다고 의심하기 시작했다.연구진이 공개한 사진에서 하얀색 꽃을 피우고 있는 이 식물의 굵은 줄기에는 점착성이 있어 이 부분에 작은 곤충이 붙기 쉽다. 연구진은 이 식물이 식충식물인지를 확인하기 위해 초파리에게 질소의 안정 동위원소인 질소 15를 흡수하게 해 이 식물의 줄기에 부착하는 실험을 시행했다. 이후 이 식물에 함유된 질소를 분석한 결과 초파리가 흡수한 질소 15가 발견돼 실제로 곤충의 양분을 흡수하는 것이 확인됐다는 것이다. 연구진의 추정에 따르면, 이 식물은 질소의 약 64%를 곤충에게서 얻는다.연구진은 또 이 식물의 줄기에 나 있는 점착성 털이 포스파타아제(인산가수분해효소)라고 하는 소화 효소를 분비한다는 점도 발견했다. 포스파타아제는 다른 식충식물도 사용하는 소화 효소로 먹이가 되는 인이 함유된 양분을 분해한다. 이에 대해 연구논문 주저자인 첸시 린 UBC 연구원은 “이 식물의 특이한 점은 곤충에 의해 꽃가루를 매개하는 꽃 부분 근처에서 먹이를 잡는 것”이라면서 “보통 파리지옥 등의 식충식물은 곤충에 의한 꽃가루 매개를 방해하지 않도록 꽃 부위로부터 먼 곳에 덫이 있다”고 설명했다. 그런데 이 식물은 줄기의 점착성이 꽃가루 매개에 그리 유익하지 않은 작은 곤충을 잡을 수 있지만, 꽃가루 매개자로 기능하는 꿀벌과 나비 등 큰 곤충은 잡을 수 없어 꽃가루를 매개하지 않는 곤충만을 선별해서 잡는다는 것이다. 연구 책임저자인 그레이엄 교수도 “택사목 식충식물이 발견된 사례는 이번이 처음으로 이 식물이 설마 육식성일 줄은 몰랐다”고 말했다. 연구에는 관여하지 않은 미국의 저명한 식물학자로 하버드대의 에런 엘리슨 박사는 “이번 발견은 과학적 사고의 멋진 연쇄 결과”라면서 “기존 식충식물은 특수한 잎으로 벌레를 잡기 때문에 줄기를 이용해 벌레를 잡는 이 식물의 발견은 상당한 놀라운 일”이라고 말했다. 자세한 연구 결과는 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호에 실렸다. 사진=UBC

울산·경주·포항 해오름동맹 3개 지자체와 산·학·관이 원전산업 발전에 힘을 모은다. 울산시는 11일 오후 2시 경주 동국대학교 백주년기념관에서 울산·경주·포항 3개 지자체와 한국수력원자력, 울산과학기술원(UNIST), 울산대, 한동대, 포스텍, 위덕대, 동국대 등이 참석한 가운데 ‘해오름동맹 제2기 원자력분야 연구개발(R&D) 공동연구협약’을 체결한다고 밝혔다. 이날 협약식에는 조원경 울산경제부시장, 주낙영 경주시장, 이강덕 포항시장, 정재훈 한수원 사장 및 협력대학 총장 등이 참석한다. 협약에 따라 한수원을 비롯한 해오름동맹 3개 도시 지자체와 6개 협력 대학들은 앞으로 3년간 원자력 기술과 탄소중립을 위한 신재생에너지 관련 기술, 소형 모듈 원자로(SMR) 혁신플랫폼 개발 등의 연구에 협력한다. 특히 대학별로 경쟁력 있는 분야의 전문 인력을 양성하는 프로그램을 연구과제로 발굴해 해오름동맹 지역을 에너지 전문 인력 양성의 중심지로 조성할 계획이다. 한수원과 지자체, 협력대학들은 2018년부터 올 3월까지 진행된 해오름동맹 원자력혁신센터 지원사업을 통해 원자력 안전성 강화, 4차 산업혁명 기술 등에 대한 연구를 성공적으로 수행했다. 울산시 관계자는 “해오름동맹 지역 간 협력을 통해 원자력 및 원전해체 산업 발전과 지역경제 발전에 큰 도움이 될 수 있도록 최선을 다하겠다“고 말했다. 한편 이날 협약식에서는 ‘원자력 혁신센터’ 개소식도 함께 진행된다. 원자력 혁신센터는 연구개발 공동연구 과제를 총괄 운영·관리하고, 사업비는 한수원과 3개 지자체가 공동으로 부담한다.

국내 연구진이 코로나19 바이러스가 인체의 1차 관문인 자연살해세포부터 무력화시킨다는 사실을 밝혀냈다. 카이스트 의과학대학원, 충남대병원 감염내과 공동연구팀은 코로나19 환자들을 조사한 결과 자연살해세포의 항바이러스 기능이 약화돼 있다는 시실을 규명했다고 10일 밝혀냈다. 이 같은 연구결과는 의과학분야 국제학술지 ‘알레르기 및 임상면역학’에 실렸다. 일반적으로 체내에 바이러스가 침투하면 인체는 선천면역이라고 하는 1차면역반응이 나타나는데 여기에 관여하는 것이 자연살해세포이다. 자연살해세포는 바이러스에 감염된 세포를 죽이는 역할을 하는데 코로나19 환자들에게서는 이런 항바이러스 자연살해세포의 수나 기능이 떨어져 있다는 보고가 있었다. 그렇지만 자연살해세포의 구체적 변화나 기능감소 메커니즘에 대해서는 명확하게 밝혀지지 않았다. 연구팀은 국내 코로나19 감염환자들을 대상으로 진단 초기부터 회복까지 추적연구를 통해 질병 진행과정에 따라 자연살해세포의 변화를 면밀히 관찰했다. 그 결과 코로나19 환자에게서는 일반인이나 독감환자들과는 달리 자연살해세포의 형태가 변형된 비정형 자연살해세포가 많이 발견됐다. 비정형 자연살해세포는 일반 자연살해세포에 비해 항바이러스 기능이 약화되거나 손상됐다는 것이 확인됐다.또 비정형 자연살해세포들은 코로나19 증상정도와는 상관없이 질병 초기에 빠르게 증가해 코로나19 환자들이 바이러스에 효과적으로 대응하지 못한다는 것을 연구팀은 밝혀냈다. 또 경증 코로나19 환자들에게서는 비정형 자연살해세포의 증가가 일주일 이내에 사라지지만 중증 코로나19 환자들에게서는 비정형 자연살해세포들의 증가가 장기간 지속되면서 선천면역 반응이 손상돼 치료가 더 어려워진다는 사실을 확인했다. 김연숙 충남대병원 감염내과 교수는 “이번 연구는 코로나19 환자의 감염 전 과정에서 자연살해세포의 변화와 특성을 처음으로 분석해 선천면역 반응의 손상 메커니즘을 밝혀냈다는데 의미가 크다”라며 “코로나19 중증 환자의 선제적 치료를 조기에 시작할 수 있도록 돕는 임상적 근거가 될 것”이라고 설명했다.

지구에서 10억 광년 거리에 있는 두 은하 주위에서 전자 소용돌이가 발견됐다. 호주 웨스턴시드니대(UWS)와 호주연방과학원(CSIRO) 공동연구진은 ‘춤추는 유령들’(Dancing ghosts)이라고 부르는 전자 소용돌이는 두 숙주 은하 중심에 있는 각 초대질량 블랙홀에서 뿜어내고 있는 것이라고 밝혔다.‘PKS2130-538’로 명명된 이 거대한 전자 구름은 두 은하 내부의 강력한 은하풍(galactic wind)에 사로잡혀 소용돌이치는 모습을 만들어냈다. 연구진은 전자 소용돌이의 발견으로 두 블랙홀이 어떻게 작용해 두 은하 사이에서 무슨 일이 일어날 수 있는지 더 많은 정보를 밝혀낼수 있으리라 기대하고 있다. 연구진은 성명에서 “‘춤추는 유령들’을 처음 봤을 때 무엇인지 전혀 몰랐다”면서 “몇 주간 연구 끝에 약 10억 광년 거리에 있는 두 숙주 은하를 보고 있다는 사실을 알게 됐다”고 밝혔다. 이와 함께 “그 중심에는 두 초대질량 블랙홀이 있으며 방출되는 전자가 두 은하 사이의 바람에 의해 기이한 모양으로 휘어졌다”고 설명했다. 이어 “새로운 발견이 항상 의문을 제기하듯 이번 역시 마찬가지다. 아직 바람이 어디서 불어오고 왜 이렇게 뒤엉키고 무엇이 전파의 흐름을 일으키는지 모른다”면서 “이런 의문을 이해하려면 더 많은 관찰 연구와 컴퓨터 모델링이 필요할 것”이라고 덧붙였다.이번 전자 소용돌이는 ‘호주 스퀘어 킬로미터 어레이 패스파인더‘(ASKAP) 전파망원경을 이용해 우주의 전파원을 분석하는 우주의 진화지도(EMU) 프로젝트에서 발견됐다. ASKAP 망원경은 CSIRO를 통해 운영되며, 호주 국립 망원경 시설의 일부를 구성하고 있다. 이 망원경은 초고속 탐사 속도를 달성하기 위해 새로운 기술을 사용해 전파 파장에 맞춰 하늘을 지도화하는 세계 최고의 관측 장비 중 하나다. EMU 프로젝트의 일부로 지금까지 밝혀진 다른 천체나 현상으로는 신비로운 ‘오드 라디오 서클’(Odd Radio Circle·이상한 전파 고리)이 있다. 이는 멀리 떨어진 은하를 둘러싼 100만 광년 가까이 되는 거대한 고리로 보인다. 자세한 연구 결과는 동료검토 학술지 ‘호주천문학회 출판물’(Publications of the Astronomical Society of Australia) 최신호에 실렸다.