“적의 적은 나의 친구”라는 말을 한 번 정도 들어본 적이 있을 것입니다. 이는 1946년 오스트리아 심리학자 프리츠 하이더가 ‘심리학 저널’에 발표한 ‘사회적 균형 이론’을 대표하는 문장입니다. 사회적 균형 이론은 기본적으로 인간의 인지와 태도는 심리적 요소와 상호작용에 영향을 받는다는 것을 가정합니다. 이 이론에 따르면 적의 적은 친구, 친구의 친구는 친구, 친구의 적은 적, 적의 친구는 적이라는 네 가지 규칙이 인간관계의 기본 틀을 이룬다는 것입니다. 미국 노스웨스턴대 물리·천문학과, 노스웨스턴 복잡계 연구소, 응용수학·공학과 공동 연구팀이 ‘적의 적은 나의 친구’로 대표되는 사회적 균형 이론을 통계 물리학과 수학적 방법으로 입증했습니다. 이 연구 결과는 기초 과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 5월 4일자에 실렸습니다. ‘사회적 균형 이론’은 세 사람으로 구성된 집단을 가정해 인간이 편안하고 조화로운 관계를 위해 노력한다고 설명합니다. 균형 잡힌 관계에서는 모든 사람이 서로를 좋아하거나 한 사람이 두 사람을 싫어하더라도 그 두 사람은 친구가 됩니다. 불균형 관계에서는 세 사람 모두 서로를 싫어하거나 한 사람이 서로 싫어하는 두 사람을 좋아해 불안과 긴장을 유발할 때 생겨납니다. 이런 불균형 시스템을 연구한 이탈리아의 이론 물리학자이자 복잡계 과학자인 조르조 파리시는 2021년에 노벨 물리학상을 공동 수상했습니다. 게임이론의 확장처럼 보이는 사회적 균형 이론은 수학적으로 쉽게 설명될 것 같지만 그동안 모든 연구가 실패로 돌아갔습니다. 대부분의 시도가 사회적 균형에 영향을 미치는 인간관계를 지나치게 단순하게 가정했기 때문입니다. 그래서 사회적 균형 이론에 어긋나는 일관성 없는 결과로 이어졌던 것입니다. 연구팀은 소셜 뉴스 사이트 ‘슬래시닷’의 사용자 평가 댓글, 하원의원들 간의 의회 내 교류, 비트코인 거래자 간의 상호작용, 소비자 리뷰 사이트 ‘에피니온스’의 제품 리뷰 등 4개의 대규모 네트워크 서비스 세트를 활용해 하이더 이론을 검증했습니다. 연구팀은 그래프 이론에 따라 데이터 분석을 위해 네트워크 속 각 개인을 노드로 정하고, 노드와 노드를 연결하는 연결선(에지)은 개인 간 관계로 표시했습니다. 노드가 친구가 아닐 때 에지는 음수값을, 친구일 때는 양수값을 할당한 다음 관계를 계산한 결과 세 명 이상의 관계에서는 하이더의 사회적 균형 이론과 정확히 일치하는 결과가 나타났습니다. 연구팀에 따르면 어떤 사람들은 다른 사람들보다 더 친하고, 친한 사람들끼리는 긍정적 상호작용을 더 많이 하고 적대적인 상호작용은 더 적게 할 가능성이 큰 것으로 확인됐습니다. 이스트반 코바스 교수(복잡계과학)는 “사회적 균형 이론을 설명하기 위해 이번에 개발한 네트워크 모형은 정치적 양극화, 국제 관계 등 사회적 역학뿐 아니라 신경망이나 약물 조합과 같이 긍정적, 부정적 상호작용이 혼합된 모든 시스템을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있을 것”이라고 설명했습니다.

인도네시아 야생 오랑우탄(Pongo abelii)이 약초를 이용해 상처를 스스로 치료하는 모습이 처음으로 관찰됐다. 2일(현지시간) 독일 막스 플랑크 동물 행동 연구소(MPIAB) 이자벨 로머 박사팀은 과학 저널 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에서 얼굴에 큰 상처를 입은 수컷 수마트라 오랑우탄이 약초를 먹거나, 씹어서 으깬 약초를 발라 상처를 치료하는 모습을 확인했다고 밝혔다. 앞서 ▲약용 식물을 씹는 오랑우탄 또는 원숭이 ▲곤충을 잡아 상처 자국에 문지르는 침팬지 등이 포착된 적은 있으나, 야생동물이 ‘약초를 활용해’ 부상 부위를 치료하는 모습이 목격된 것은 첫 사례라는 게 연구팀의 설명이다. 연구팀은 “약초를 이용한 적극적인 치료 행동이 인간과 유인원의 공통 조상에서 비롯됐을 가능성을 시사하는 것”이라고 말했다. ‘셀프 치료’의 주인공은 인도네시아 수마트라섬 아체 남부 구눙 르우제르 국립공원에 사는 수컷 수마트라 오랑우탄 ‘라쿠스’(Rakus)다. 연구팀은 1980년대 후반 태어난 것으로 추정되는 라쿠스가 2022년 6월 얼굴 오른쪽 눈 아래에 큰 상처를 입은 것을 포착했다. 오른쪽 눈 아래 뺨이 깊이 파이는 상처를 입은 라쿠스는 3일 뒤부터 아카르 쿠닝(학명 Fibraurea tinctoria)이라는 약초의 줄기와 잎을 씹어서 나온 즙을 상처에 7분 동안 반복해서 발랐다. 그런 다음 잎을 씹어 상처 부위가 덮이도록 바르고 30분 이상 이 약초를 먹었다.이후 관찰 결과 며칠 동안 상처 부위의 감염 징후는 없었으며, 치료 5일 후부터 상처가 아물고 한달 안에 완전히 치유된 것으로 확인됐다. 동남아 열대우림에서 발견되는 덩굴식물인 아카르 쿠닝은 항균, 항염증, 항진균, 항산화 성분이 들어 있는 것으로 확인된 약초로, 진통·해열·이뇨 효과가 있어 전통 의학에서 이질, 당뇨병, 말라리아 등 치료에 사용된다. 연구팀은 라쿠스가 아카르 쿠닝을 다른 신체 부위에는 바르지 않고 30여분에 걸쳐 상처에만 반복해서 바른 것으로 미뤄볼 때 의도적으로 약초를 이용해 얼굴 상처를 치료했을 가능성이 크다고 했다. 그러면서 “스스로 알아냈는지, 다른 오랑우탄에게 배운 것인지 알 수 없지만 상처 치료에 필요한 인지 능력을 어느 정도 갖고 있음을 보여 준다”고 전했다.

지구 대기에 걸리는 거대한 빛의 커튼인 오로라는 사실 지구만의 현상이 아니다. 태양계의 다른 행성에서도 오로라를 볼 수 있는데, 특히 지구보다 훨씬 강력한 자기장을 지닌 목성과 토성에서 더 거대한 크기의 오로라가 발생한다. 우주에는 목성보다 더 큰 행성이 흔하기 때문에 지구는 물론 목성보다 더 크고 강력한 오로라가 발생하는 외계 행성이 드물지 않을 것으로 생각된다. 과학자들은 외계 행성의 오로라를 직접 포착하지는 못했지만, 행성보다 더 큰 천체인 갈색왜성에서 오로라의 증거를 발견했다. 갈색왜성은 목성 질량의 80배에서 13배 사이의 천체로 안정적인 수소 핵융합 반응은 유지하기 힘들지만, 수소보다 무거운 중수소 등을 통해 미약한 핵융합 반응을 유지하는 천체다. 스스로 에너지를 낼 수 있지만, 그 정도가 매우 미약해 흔히 실패한 별로 불린다. 2015년 국제 과학자팀은 지구에서 약 18광년 떨어진 거문고자리의 갈색 왜성(LSR J1835)에서 오로라의 증거를 발견해 저널 네이처에 발표했다. 이 거리에서 희미한 오로라의 신호를 포착한 것도 놀라운 일이지만, 더 놀라운 것은 이 갈색왜성이 항성 주위를 공전하지 않는 혼자 있는 갈색왜성이라는 사실이다. 지구나 태양계의 다른 행성의 오로라는 태양에서 날아온 고에너지 입자가 자가장에 끌려와 극지방에서 대기 입자와 부딪히면서 생긴다. 따라서 LSR J1835의 오로라는 뭔가 다른 기전으로 생기는 것이 분명했다. 과학자들은 이 갈색왜성 주변에 아직 관측하지 못한 동반성이나 행성급의 위성이 있어 갈색왜성 대기에 입자를 공급할 가능성 높다고 추측했다. 목성과 그 위성에서도 볼 수 있는 현상이기 때문이다. 미국 자연사 박물관의 재키 파허티와 그 동료들은 제임스 웹 우주 망원경으로 지구에서 가까운 갈색왜성 12곳을 관측하던 중 지구에서 47광년 떨어진 갈색왜성 W1935에서 특이한 사실을 확인했다. W1935에서는 예상외로 강한 메탄 방출선이 검출되었는데, 이는 이 갈색왜성 역시 강력한 오로라를 지녔음을 시사하는 결과다. (사진 참조) 연구팀의 모델에서 W1935는 대기 상층에서 갑자기 온도가 올라가는 기온 역전 현상이 발생했는데, 이는 대기 상부로 유입되는 입자가 있고 오로라 같은 현상이 일어난다는 점을 의미한다. W1935는 목성 질량의 6배에서 35배 사이의 천체로 갈색왜성 혹은 무거운 가스 행성에 속한다. 표면 온도가 섭씨 260도로 목성보다는 훨씬 높은 점을 생각하면 갈색왜성의 일종으로 여겨지지만, 그래도 여전히 어둡고 차가운 천체이다. W1935는 역시 LSR J1835처럼 항성 주위를 공전하지 않고 혼자 있는 떠돌이 갈색왜성이라 주변에 다른 위성이나 행성급 천체가 있어 입자를 공급할 가능성이 크다. 따라서 이 연구들은 갈색왜성이 강한 자기장을 지니고 있을 뿐 아니라 가까운 위치에 큰 위성이나 행성 질량 천체를 거느리고 있다는 것을 의미한다. 태양계의 목성이나 토성이 많은 위성을 거느리고 있는 점을 생각하면 이보다 훨씬 큰 갈색왜성은 더 크고 많은 위성으로 구성된 미니 행성계를 이루고 있을 가능성이 높다. 작고 어두운 갈색왜성 주변에 있는 더 작고 어두운 위성을 직접 발견하기는 어렵지만, 과학자들은 이렇게 간접적인 방식으로 그 존재를 파악했다. 앞으로 관측 기술의 발전을 통해 언젠가는 갈색왜성 주변 위성 혹은 행성의 존재를 확인하고 여기서도 생명체가 존재할 수 있는지 검증하는 날이 올지도 모른다.

지난 주말 수도권 낮 최고기온이 27도를 훌쩍 넘어 초여름을 방불케 했습니다. 이렇게 ‘노출의 계절’에 한 발 한 발 가까워지면서 체중 조절은 물론 몸매 관리를 위해 운동을 시작한 사람이 많습니다. 미국 스탠퍼드대 의대가 중심이 돼 75개 연구기관으로 구성된 ‘신체 활동의 분자적 변환 컨소시엄’(MoTrPAC) 연구팀은 지구력 운동의 분자적 반응을 밝혀내고 운동이 건강과 질병에 미치는 영향을 새로 분석했습니다. 이 연구 결과들은 과학 저널 ‘네이처’, 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’와 생명과학 및 의학 분야 국제 학술지 ‘네이처 메타볼리즘’ 5월 2일 자에 각각 실렸습니다. 규칙적인 운동은 심혈관 질환, 대사성 질환, 암을 예방하는 것은 물론 인지기능 저하까지 막아 주는 등 다양한 건강상 이점이 있는 것으로 알려져 있습니다. 그렇지만 정확한 작동 메커니즘은 밝혀지지 않았습니다. 이에 연구팀은 암수 생쥐를 대상으로 8주 동안 트레드밀 운동을 시킨 뒤 장기 내부의 생체분자 변화를 살펴봤습니다. 연구팀은 훈련 기간 동안 장기와 혈액검사로 수집한 표본에서 9466개의 데이터를 확보했습니다. 그 결과 운동이 면역, 대사, 스트레스 반응, 세포 소기관인 미토콘드리아 경로 조절 등을 통해 신체의 분자적 변화를 일으키는 것으로 밝혀졌습니다. 그러나 이런 운동 효과는 신체 기관별로 성별에 따라 차이를 보이는 것으로도 확인됐습니다. 그런가 하면 튀니지 스팍스대, 모나스티르 대학병원, 캐나다 몬트리올 임상 연구소, 프랑스 릴대, 아르투아대, 리토랄대, 독일 마인츠 요하네스 구텐베르크대 공동 연구팀은 식사 시간 통제 같은 식단 조절과 고강도 운동을 병행하면 하나만 할 때보다 체지방 감소와 각종 건강지수 개선에 훨씬 도움이 된다고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 미 공공과학도서관의 국제 학술지 ‘플로스 원’ 5월 2일 자에 발표됐습니다. 연구팀은 무엇을 먹든 식사 시간만 제한하는 시간제한 식단, 유산소 운동과 근력 운동을 결합한 고강도 기능 훈련이 체성분과 콜레스테롤, 혈당, 지질 수치 같은 심혈관 및 대사 건강 관련 지표에 미치는 영향을 분석했습니다. 연구팀은 비만 여성 64명을 세 그룹으로 나눠 한 집단은 시간제한 식사만, 다른 집단은 고강도 기능 훈련만, 마지막 집단은 시간제한 식사와 고강도 기능 훈련을 동시에 하도록 했습니다. 시간제한 식단팀은 오전 8시부터 오후 4시까지만 식사를 할 수 있게 했고, 고강도 기능 훈련팀은 일주일에 최소 3일은 유산소 및 근력 운동을 하도록 했습니다. 12주 후 세 그룹 모두 체중이 크게 줄고 허리, 엉덩이둘레가 줄었으며 혈중 지질과 포도당 수치가 떨어졌습니다. 체지방량과 혈압은 식이요법과 운동을 함께 하거나 운동을 한 집단에서는 개선됐지만, 식이요법만 한 그룹에서는 변화가 없었습니다. 특히 식이요법과 운동을 병행한 참가자들은 식이요법이나 운동만 한 집단에 비해 체성분이나 혈액 속 각종 수치가 훨씬 더 크게 변한 것으로 나타났습니다. 연구 결과들이 모두 너무 뻔하다고요? 정답은 항상 뻔하고 쉽습니다. 다만 지키기 어려울 뿐이죠.

9년 전 미 항공우주국(NASA)의 명왕성 탐사선 뉴허라이즌스호는 지금까지 누구도 본 적이 없었던 얼음 왜소 행성 명왕성의 근접 촬영 사진을 지구로 전송했다. 얼음과 크레이터가 널려 있는 특징 없는 모습을 생각했던 과학자들은 크레이터는 거의 없고 생각보다 복잡한 표면 지형에 놀라지 않을 수 없었다. 이 가운데 과학자와 일반 대중의 눈길을 확 끌었던 것은 가운데 있는 거대한 하트 모양의 지형이었다. 하트의 중앙과 서쪽 부분의 차지하는 스푸트니크 평야(Sputnik Planitia)는 사실 주변보다 3~4㎞나 낮은 분지 지형으로 2000 x 1200㎞의 넓은 지역을 차지하고 있다. 흰색으로 보이는 이유는 질소의 얼음 때문이다. 스푸트니크 평야의 발견 이후 과학자들은 이 미스터리한 지형을 설명하기 위해 여러 가지 가설을 내놓았다. 내부에 액체 상태의 물이 있고 얼음 지각이 순환한다는 가설이 대표적이다. 하지만 태양계 다른 천체에서는 보기 어려운 독특한 지형이기 때문에 이를 두고 학계에서는 갑론을박이 이어졌다.스위스 베른 대학과 스위스 국립 연구소인 NCCR PlanetS 과학자들은 새로운 가설을 주장했다. 연구팀은 수많은 시뮬레이션 실험을 통해 지름 700㎞ 정도의 천체가 비스듬한 각도로 서서히 충돌했을 때 현재의 스푸트니크 평야와 비슷한 지형이 만들어지는 것을 확인했다. 명왕성의 지름이 2400㎞가 좀 안 되는 점을 생각하면 명왕성 지름의 1/3 정도 되는 소행성이 충돌한 셈이다. 다만 연구팀의 충돌 모델에 따르면 명왕성 내부에는 얼음이 녹아 형성된 바다가 존재하지 않는 것으로 나타났다. 연구팀은 충돌한 천체의 핵 부분이 아직도 명왕성의 내부에 남아 있어 단단한 형태를 유지하고 있다고 주장했다. 이 연구는 저널 네이처 천문학(Nature Astronomy) 최신호에 발표됐다. 물론 연구팀의 가설이 학계에서 일반적인 정설로 받아들여질지는 아직 미지수다. 정확한 내부 구조를 파악할 수 있는 지진계 데이터처럼 결정적인 정보가 없기 때문이다. 미래에 명왕성 표면에 탐사선을 착륙시켜 더 많은 정보를 수집할 수 있다면 태양계에서 유일무이한 거대 하트 지형의 미스터리를 확실하게 풀어낼 수 있을 것이다.

생물학, 의학 연구를 위해서는 생체를 이용한 임상실험이 필수적이다. 그렇지만 최근 동물권 보호의 목소리가 높아지면서 생쥐나 유인원 등을 이용한 실험도 줄어드는 추세다. 대신 신약 개발, 질병 치료, 인공장기 개발 등을 위해 ‘오가노이드’(organoid)나 ‘어셈블로이드’(assembloid)를 활용하는 사례가 늘고 있다. 오가노이드는 배아줄기세포, 성체줄기세포, 유도만능줄기세포 등을 3차원적으로 배양하거나 재조합해 만든 장기 유사체로 미니 장기, 유사 장기로 부른다. 어셈블로이드는 세포 재구성으로 만든 조립형 미니 인공장기다. 오가노이드가 인간 장기의 기능을 완벽히 구현해 내는 데 한계가 있는 점을 극복하기 위해 나온 것이다. 미국 스탠퍼드대 정신과학·행동과학과와 신경학과, 에모리대 인간 유전학과 공동 연구팀은 중증 신경 발달 질환인 티모시 증후군에 대한 유전자 교정 치료법을 개발했으며 뇌 오가노이드와 어셈블로이드로 실험해 효과를 확인했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 4월 25일자에 실렸다.티모시 증후군은 인지 장애, 자폐 스펙트럼 증후군, 뇌전증 등 다양한 신경정신과 증상을 동반하는 질환이다. 신경세포의 칼슘 채널을 암호화하는 ‘CACNA1C’라는 유전자에 문제가 생기면서 나타나는 선천성 유전 질환으로 알려져 있다. 연구팀은 CACNA1C 유전자 일부를 표적으로 한 짧은 가닥의 합성 RNA인 ‘안티센스 올리고뉴클레오타이드’로 돌연변이 유전자 발현을 억제해 티모시 증후군을 치료할 수 있을 것이라는 아이디어를 제시했다. 이 방법을 실험하기 위해서 연구팀은 티모시 증후군 환자 3명의 줄기세포를 이용해 뇌 오가노이드를 만든 뒤 새끼 생쥐의 뇌에 이식했다. 생쥐가 커갈수록 티모시 증후군 환자의 뇌 오가노이드가 생쥐의 뇌와 완벽히 통합되는 것이 관찰됐다. 그다음 연구팀이 안티센스 올리고뉴클레오타이드를 주입한 결과 칼슘 채널 결함이 교정돼 티모시 증후군이 치료된 것이 확인됐다. 연구를 이끈 세계적인 신경과학자 세르지우 파스카 스탠퍼드대 교수는 “이번 연구 결과는 현재 치료 불가능한 신경 퇴행성 질환이나 신경 발달 장애 치료를 위한 신약 개발에 앞서 줄기세포 기반 오가노이드로 검증하는 것이 효과가 있음을 보여 준다”고 말했다.그런가 하면 스위스 로잔 연방공과대(EPFL) 생명공학연구소, 스위스 국립실험암연구소(ISRCEC), 레만 국립암센터, 바젤 로셰 혁신센터 공동 연구팀도 대장 오가노이드를 이용해 대장암 발병 과정을 상세히 파악하는 데 성공했다고 과학 저널 ‘네이처’ 4월 25일자에 발표했다. 오가노이드는 암세포의 움직임을 연구하는 데 많이 사용되고 있지만, 기존 방식으로 만들어진 오가노이드는 다양한 세포 유형과 조직 수준에서 나타나는 현상을 고해상도로 실시간 파악하기에는 어려움이 있다. 연구팀은 새로운 대장암 오가노이드 모델을 개발했다. 이 오가노이드 모델은 청색광을 이용해 원하는 부위에 암세포가 발생하도록 유도할 수 있는 한편 몇 주 동안 고해상도로 실시간 추적 관찰할 수 있다. 연구팀은 대장암 오가노이드를 생쥐에게 이식해 실험한 결과 실제 대장암 진행 과정과 같게 종양을 발달시킨다는 사실을 확인했다. 파스카 교수와 함께 오가노이드 연구의 세계적 석학인 마티아스 루돌프 EPFL 교수는 “오가노이드는 종양 성장과 관련한 복잡한 과정을 연구하는 데 도움이 되며 새로운 치료법 발견 속도도 앞당길 수 있게 해준다”며 “이번 연구는 이전에는 동물 모델에서만 볼 수 있었던 복잡한 과정을 모방할 수 있다”고 설명했다.

중국 남부 광둥성 지역이 일주일 가까이 계속되는 폭우로 주강이 범람 위기에 처했다. 중국 수자원부는 21일 광둥성에 대한 홍수 비상 대응 경보를 4단계에서 3단계로 격상했다. 주강 유역 전체에 폭우가 발생하여 44개 지류의 수위가 공식 경고를 초과하는 홍수 수준에 도달했는데, 수자원부 산하 주강수자원위원회는 초과 범위가 0.01~7.04m라고 이날 밝혔다. 특히 베이장강 유역은 100년에 한 번 있는 홍수를 경험할 것으로 예상된다. 지난 20일 오후 8시부터는 12시간 동안 폭우가 광둥성의 자오칭, 샤오관, 칭위안, 장먼시 등을 강타해 칭위안 지역에서는 2만명이 대피에 나섰다. 칭위안의 일부 지역에서는 초등, 중등학교, 유치원의 수업을 중단했다. 샤오관에서는 폭우로 인해 9만 6000여 가구가 정전 피해를 겪었다. 홍수위기에 처한 전체 광둥성 인구는 1억 2700만명에 이른다. 광둥성 지방 수자원 당국에 따르면 올해 처음 강이 범람한 시기는 4월 8일로 이는 1998년 중국 주요 하천의 홍수 기록이 시작된 이후 가장 일찍 홍수가 발생한 기록이다. 광둥성 여러 지역의 누적 강수량은 4월 강우량 기록을 경신한 상태다.주장강 수자원 당국은 베이장강의 수위가 계속 상승하여 대규모 홍수로 이어질 수 있어 홍수 통제 비상 대응을 레벨 2로 올렸다. 중국은 4단계 홍수 통제 비상 대응 시스템을 갖추고 있으며, 레벨 I이 가장 심각한 단계다. 중국철도 광저우그룹은 베이징-광저우, 베이징-구룡 구간 등 이 지역을 통과하는 일부 열차의 운행이 일시적으로 중단되거나 조정될 것이라고 밝혔다. 광둥성 인근 광시성 허저우시에서는 65건의 산사태가 발생했다. 이 지역의 중국 소셜 네트워크 웨이보 이용자는 “집으로 가는 길의 고속도로에서 한 시간 반 동안 폭포수처럼 비가 내려 길이 전혀 보이지 않았다”라고 적었다. 한편 100년 안에 중국 해안 토지의 4분의 1이 해수면 아래로 가라앉아 수억 명의 사람들이 침수 위험에 처할 것이라는 연구 결과가 나왔다. 화난 사범대학, 베이징대학, 중국과학원 등이 미국 대학과 공동으로 연구한 이러한 내용의 연구 결과가 지난 19일 과학 저널 ‘사이언스’에 실렸다. 연구진들은 “지하수 변화와 건물 무게가 지반 침하 현상과 연관된 것으로 보인다”며 “중국의 도시 침하 문제를 해결하는 열쇠는 지하수 추출을 장기적으로 통제하는 데 있다”고 분석했다.특히 중국에서 가장 인구가 많은 도시인 상하이와 인근 지역은 지하수 추출을 적극적으로 통제했으며 상대적으로 침강 속도가 느리다고 덧붙였다. 연구에 따르면 침강은 지반에 균열을 일으키고 건물을 손상시키며 홍수 위험을 높이는 것으로 나타났다. 연구진은 위성을 사용해 2015년부터 2022년까지 국가 규모의 도시가 가라앉는 정도를 조사했다. 과학자들은 인구가 200만 명 이상인 82개 주요 도시를 분석했는데, 그 결과 82개 도시 인구의 약 3분의 1이 연간 3㎜ 이상 가라앉는 지역에 살고 있으며, 7%는 연간 10㎜ 이상 빠르게 가라앉는 지역에 살고 있는 것으로 나타났다. 침강 문제가 가장 심각한 곳은 중국 북부의 톈진과 베이징이었다. 이 연구 결과에 따르면 현재 2억 7000만 명의 중국인이 가라앉는 땅에 살고 있으며, 2120년까지 중국 해안 토지의 22~26%가 해수면 아래로 가라앉을 것이라고 전망했다. 또 해안 도시가 해수면 상승으로 인해 내륙 도시보다 더 큰 위험에 처해 있으며, 해수면 상승과 도시 침하가 결합한 복합 홍수는 해안 주민들에게 심각한 위협이 되고 있다고 지적했다.

중국 주요 도시들이 급속한 지반침하 현상을 겪고 있어 앞으로 수억명의 중국인이 위험에 처할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. CNN방송과 뉴욕타임스(NYT) 등 미국 매체들은 18일(현지시간) 중국 과학자 50여명이 공동으로 참여해 사이언스 저널에 발표한 논문을 인용해 “중국 82개 주요 도시 중 거의 절반이 눈에 띄게 가라앉고 있다”고 보도했다. 이 연구는 2015~2022년 중국 도시인구 4분의 3을 차지하는 82개 주요 도시의 지표면 변화를 위성 레이더로 측정하는 방식으로 진행됐다. 위성 데이터를 사용해 중국 전역에서 얼마나 많은 도시가 가라앉고 있는지 체계적으로 측정한 것은 이번이 처음이다. 논문에 따르면 중국 인구 29%를 차지하는 도시 지역의 거의 절반이 연간 3㎜보다 빠른 속도로 가라앉고 있는 것으로 나타났다. 이곳에 살고 있는 사람은 2억 7000만명에 달한다. 매년 10㎜보다 빠르게 가라앉는 땅에는 6700만 명이 살고 있다. 연구진은 “만연한 지하수 추출이 중국 도시 지반침하의 주요 요인 중 하나”라고 지적했다. 과도하게 지하수를 퍼 올리면 지하수면이 낮아지고 그 위의 땅을 가라앉게 하기 때문이다 도시화로 도시 자체의 무게가 증가하는 것도 땅을 가라앉게 만드는 또 다른 원인이다. 토양은 시간이 지남에 따라 쌓이는 퇴적물 무게와 무거운 건물로 인해 자연적으로 압축돼 가라앉게 된다. 지역별로 보면 수도 베이징은 물론 톈진, 상하이, 광저우 등 해안 대도시들이 특히 위험한 것으로 조사됐다. 실제로 톈진에서는 지난해 아파트 단지 내 도로 곳곳이 꺼지고 아파트가 기울어져 주민들이 대피하는 소동이 빚어지기도 했다. 지반침하의 영향은 해수면이 상승하는 해안을 따라 더 심각해지기 때문에 폭풍과 홍수에 더 쉽게 노출될 수 있다. 연구진은 “앞으로 100년 안에 해안의 약 4분의 1이 침강과 해수면 상승으로 인해 해수면보다 낮아져 막대한 피해가 발생하고 주민 생명이 위험해질 수 있다”고 경고했다. 이들은 지반침하는 완전히 막을 수 없지만 피해를 최소화하는 열쇠는 지하수 추출을 제한하는 것이라고 조언했다.

매년 심해지고 있는 지구 온난화로 인한 기후변화. 기후변화가 심각하다는 뉴스는 자주 접하고 있지만, 너무 자주 듣다 보니 일반 대중은 그 심각성을 인식하지 못하는 경우가 많다. 이에 지구환경 과학자가 기후 데이터를 활용해 음악을 작곡해 심각성을 알리고 나서 눈길을 끌고 있다. 주인공은 일본 도쿄 릿쇼대 지구 환경과학부 나가이 히로토 교수. 나가이 교수는 기후변화 측정 데이터로 현악 4중주 곡을 작곡했다고 21일 밝혔다. 이와 관련한 연구와 악보는 국제 과학 저널 ‘아이사이언스’(iScience) 4월 19일자에 실렸다. 나가이 교수는 각 데이터에 소리를 할당해 음을 만들어 내는 프로그램을 활용했다. 나가이 교수가 사용한 데이터는 1982년부터 2022년까지 그린란드 빙상의 얼음 코어 시추 현장, 노르웨이 스발바르 군도의 위성 기지, 남극의 일본 연구 기지 2곳에서 수집한 것들이다. 나가이 교수는 특히 각 관측소에서 매달 측정한 단파 및 장파 복사, 강수량, 지표 온도, 구름 두께 데이터를 사용했다. 과학자이면서 작곡가이기도 한 나가이 교수는 데이터를 소리로 전환한 뒤 두 대의 바이올린, 비올라, 첼로가 연주할 수 있는 음악으로 작곡했다. 여러 데이터의 포인트를 피치로 바꾸고, 데이터별로 악기를 배정하고, 서로 다른 데이터에서 만들어진 구절은 겹치거나 자르고, 피치카토, 스타카토 같은 음악 연주 기법을 도입하는 등 다양한 방법이 동원됐다. 물론 데이터에 리듬을 입히고, 튀는 데이터는 제거하고, 데이터에 없는 부분을 작곡에 도입하기도 했다. 이렇게 만들어진 음악은 6분 길이의 현악 4중주 1번 ‘극지방 에너지 예산’이다. 이 곡은 극지방의 에너지 투입과 산출로 기후가 어떻게 움직이는지를 보여준다고 나가이 교수는 설명했다. 이 곡은 지난해 3월 도쿄 와세다대에서 현악 4중주단이 라이브로 초연을 했고, 이후 유튜브에도 연주 장면이 공개됐다. 당시 연주에 참여한 바이올리니스트는 “전형적인 현대음악 같은 느낌을 받았다”고 밝혔다. 나가이 교수는 과학 데이터를 단순히 표나 그래픽으로 표현하는 것보다 음악으로 보여줌으로써 대중에게 기후변화의 현실을 감성적으로 더 빠르게 인식하도록 해준다고 설명했다. 나가이 교수는 “예술을 통해 지구과학과 기후 변화에 대한 대중의 관심을 끌 수 있을 것”이라며 “이번 시도로 과학자만 데이터를 다루는 시대를 넘어 예술가들도 과학 데이터를 자유롭게 활용해 작품을 만드는 시대가 되길 바란다”고 말했다.

여전히 아침, 저녁과 낮 기온 차가 제법 큰 편이지만, 야외 활동하기는 좋은 날씨다. 그래서 점심시간이나 주말에는 운동하는 이들이 제법 눈에 많이 띈다. 노출의 계절이 점점 가까워지면서 몸매 만들기에 나서는 이들도 늘고 있다. 운동이 단순히 외모 변화뿐만 아니라 정신적, 육체적 건강에도 도움이 된다는 연구 결과가 또 하나 추가됐다. 미국 하버드대 의대, 매사추세츠 종합병원, 뉴욕 마운트 시나이 아이칸의대, 터프츠대 공동 연구팀은 신체 활동이 스트레스와 관련된 뇌 활동을 낮춰 심혈관 질환을 예방하는 데 도움이 된다고 19일 밝혔다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘전미 심장학회 저널’ 4월 16일 자에 실렸다. 연구팀은 신체 활동의 심리적, 심혈관 질환에 대한 영향을 알아보기 위해 대규모 의학 연구 데이터베이스인 ‘매스 제너럴 브리검 바이오뱅크’(Mass General Brigham Biobank)에 참여한 5만 359명의 의료 기록과 신체 활동 설문조사 같은 건강 정보를 장기 추적 조사했다. 이 중 774명에 대해서는 뇌 영상 검사와 스트레스 관련 뇌 활동을 별도로 측정했다. 분석 결과, 세계 보건기구(WHO)에서 권장하는 신체 활동 시간을 충족한 사람은 그렇지 않은 사람에 비해 심혈관 질환 발병 위험이 23%나 낮아졌습니다. WHO는 일주일에 150~300분 정도 중강도 유산소 활동이나 75~150분 정도의 고강도 유산소 활동을 권장하고 있다. 연구팀에 따르면 신체 활동 수준이 높은 사람은 스트레스 관련 뇌 활동이 낮은 경향을 보였다. 의사 결정, 충동 조절 같은 실행 기능과 스트레스 중추 억제에 관여하는 것으로 알려진 전전두엽 피질의 기능 향상이 스트레스 관련 뇌 활동 감소로 이어진다는 설명이다. 동시에 운동은 다른 생활 습관 변수에도 영향을 미쳐 관상동맥 질환을 비롯한 심혈관 질환 위험을 낮춘다는 것이다. 특히 운동은 스트레스성 우울증을 앓고 있는 사람에게 더 큰 효과가 있는 것으로 나타났다. 연구를 이끈 아흐메드 타와콜 하버드대 의대 교수는 “신체 활동은 우울증 환자의 심혈관 질환 위험을 운동하지 않는 사람에 비해 절반 이하로 낮추는 것으로 나타났다”라며 “우울증과 스트레스가 극심한 사람들의 심혈관 건강을 위해 약물 치료와 함께 운동 치료를 병행하는 것이 효과를 극대화할 수 있을 것으로 생각된다”고 말했다.

유럽연합(EU)의 기후 변화 감시 기구 ‘코페르니쿠스 기후 변화 서비스’(C3S)는 지난 3월 지구 표면 평균 온도가 14.14도로 이전 최고치였던 2016년 3월보다 0.1도 높다고 최근 발표했다. 산업화 이전과 비교했을 때 1.68도 더 높은 수준이다. 올여름 무더위가 살인적일 것이라는 우울한 예측이 나오는 이유기도 하다. 기후 변화가 날로 심각해지는 가운데 그로 인한 경제적 손실은 예상을 넘어설 것이라는 예측까지 속속 나오고 있어 우려가 커지고 있다. 중국 홍콩 폴리테크닉대 연구팀이 1998~2017년까지 폭염과 해수면 급상승이 동시에 발생하는 사례가 그 이전 20년보다 많이 늘었다는 사실을 밝혀냈다. 지금보다 탄소 배출이 더 늘어날 경우 2025년부터 2049년 사이에는 이런 현상이 발생할 가능성이 지금보다 5배 더 높아질 수 있다는 예측까지 내놨다. 이 연구 결과는 토목 및 환경 분야 국제 학술지 ‘커뮤니케이션 지구 및 환경’ 4월 12일자에 실렸다. ‘폭염과 해수면 급상승 동시 발생’(CHWESL)은 말 그대로 일정 기간, 일정 해안 지역에서 무더위와 해수면 급상승이 동시에 나타나는 현상이다. 연구팀은 1979~2017년 전 세계에서 발생한 CHWESL 현상을 조사했다. 북반구는 5~9월, 남반구는 11월~이듬해 3월 여름철에 발생한 것을 대상으로 했다. 현재보다 이산화탄소 배출량이 증가하는 고배출 시나리오에서 2025~2049년의 미래 기후도 예측했다. 그 결과 1979~2017년에는 전 세계 해안 지역의 88%에서 CHWESL 현상이 발생했다. 해안 지역 39%에서는 1979~1998년에 비해 1998~2017년에 연간 CHWESL 현상 발생 일수가 크게 늘었으며 특히 열대 지역에서 더 많이 증가했다.1989~2013년에는 연간 평균 7일 정도만 발생했지만 2025~2049년에는 전 세계 해안 지역에서 연평균 38일 동안 CHWESL 현상이 발생할 것으로 전망됐다. 폭염 강도가 1% 증가하면 CHWESL 현상 발생 확률은 2% 증가한다는 사실도 확인했다. 그런가 하면 독일 포츠담 기후영향연구소, 포츠담대 물리연구소, 메르카토르 기후변화연구소 공동 연구팀은 현재와 같은 탄소 배출이 지속된다면 2049년까지 전 세계 경제는 평균 19%의 소득 감소를 겪게 된다고 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 4월 18일자에 실렸다. 연구팀은 전 세계 1600여 지역의 지난 40년 동안의 기온과 강수량 자료, 국가별 소득 자료를 바탕으로 기후 시나리오가 경제 생산성에 미치는 잠재적 영향을 모형화했다. 분석 결과 탄소 배출이 현재와 같거나 증가할 경우 2049년까지 세계 경제는 최소 19%의 소득 감소가 나타난다. 이런 피해 수준은 파리기후협정에 따라 온난화 진행을 멈췄을 때 예측치의 6배를 넘는 것이다. 이런 경제적 손실은 주로 온도 변화 때문에 나타나지만 추가적인 기후 변수들을 고려하면 추정치는 50% 이상 더 증가하는 것으로 나타났다. 눈길을 끄는 것은 역사적으로 탄소 누적 배출량이 적은 저소득 국가는 고소득 국가보다 61%, 탄소 고배출 국가보다 40% 더 큰 손실을 보는 것으로 조사됐다. 온난화가 가속화될수록 기후 불공정의 영향은 더 심각해진다는 것을 보여 준다. 이 때문에 이번 연구는 경제 발전을 위해 그동안 온실가스를 많이 배출한 선진국들이 온난화의 영향을 크게 받는 저소득 국가의 손실을 보상해 줘야 한다는 목소리에 힘을 실어 주는 것이라는 평가도 나오고 있다.

“임신하면 늙는다”는 엄마들의 이야기는 사실이었다. 임신이 실제로 여성의 생물학적 노화를 가속화할 수 있다는 연구 결과가 발표됐다. 8일(현지시간) 영국 일간 가디언, 워싱턴포스트 등에 따르면 미국 뉴욕 컬럼비아대학교 메일맨공주보건대 연구진은 임신 경험이 있는 여성이 그렇지 않은 여성보다 생물학적 나이가 더 많으며 여러 차례 임신한 여성의 경우 노화는 더욱 가속화한다는 연구 결과를 발표했다. 이 연구는 과학저널 미국립과학원회보(PNAS) 최신호에 실렸다. 연구진은 필리핀에서 여성 825명과 남성 910명 등 총 1735명을 대상으로 임신 이력과 DNA 샘플을 조사했다. 생물학적 나이를 추정하는 유전적 도구인 ‘후성유전학적 시계’를 활용해 실험 참가자들의 생물학적 나이를 계산했다. 그 결과 여성의 임신은 2~3개월의 생물학적 노화와 관련이 있으며, 임신 횟수가 많은 여성은 생물학적 노화가 더 빨라진 것으로 나타났다. 임신에는 유산, 사산, 정상 출산이 이뤄진 임신이 모두 포함됐다. 이러한 결과는 사회경제적 지위, 흡연 이력, 유전적 변이 및 참가자의 주변 환경 등을 모두 고려한 후에도 유효했다. 반면 동일한 건강 조사에서 같은 연령대의 남성들은 생물학적 노화 증가와 임신 횟수 사이의 연관성이 나타나지 않았다. 캘런 라이언 컬럼비아대 노화센터 연구원은 “우리 연구 결과는 임신이 생물학적 노화를 가속화하고 이러한 효과가 젊고 출산율이 높은 여성에게 명백하다는 것을 시사한다”면서 “우리는 노화 과정에서 임신의 역할과 생식의 다른 측면에 대해 아직 밝혀내야 할 것이 많다”고 전했다. 그러면서 “특정 개인의 후성유전적 노화 가속화가 수십 년 후 건강 악화나 사망률 증가에 어느 정도 영향을 끼칠지 모른다”고 덧붙였다. 한편 지난달 미국 예일아동센터, 예일대, 하버드대 연구팀은 국제학술지 ‘세포 대사(Cell Metabolism)’에서 “임신이 노화를 촉진하지만 출산이 이뤄지고 난 후에는 회복된다”고 발표한 바 있다. 연구팀에 따르면 임신은 생물학적 나이를 1~2년 증가시키지만, 출산 3개월이 지나면 오히려 생물학적 나이가 3~8년 젊어진다. 이런 경향은 임신 전 체질량지수(BMI)가 높을수록 약했고, 모유 수유만 한다는 경우에 강했다. 임신 전 몸무게가 작을수록, 출산 후 모유 수유를 고집할수록 몸이 젊어졌다고 해석할 수 있다.

우주에서 가장 신비한 ‘물질’인 암흑물질을 찾기 위해 고안된 새로운 실험이 첫 번째 결과를 발표했다. ​ 시카고 대학과 미국 에너지부의 페르미 연구소가 개발한 BREAD(악시온 검출을 위한 광대역 반사판 실험)에서는 아직 암흑물질 입자를 발견하지 못했지만, 과학자들이 기대할 수 있는 특성 유형에 더 엄격한 제약을 가한 새로운 실험결과는 그런 입자의 존재 가능성을 보여주었다. ​ BREAD 실험은 암흑물질을 찾는 데 사용할 수 있는 흥미롭고 새로운 방법을 제공했다. 이는 엄청난 공간을 차지할 필요가 없는 비교적 저렴한 방법이다.​ BREAD는 ‘광대역’ 접근 방식을 사용하여 ‘악시온(axion)’이라고 불리는 가상의 암흑물질 입자와 관련된 ‘암흑 광자’를 다른 실험에 비해 보다 더 큰 가능성에 걸쳐 검색하지만 그 정밀도는 약간 낮다.​ BREAD 프로젝트를 이끈 시카고 대학의 데이비드 밀러 박사는 “암흑물질 검색은 확인해야 할 주파수가 백만 개라는 점을 제외하면 특정 라디오 방송국을 검색하기 위해 다이얼을 조정하는 것과 같다”며 “우리의 방법은 몇 개의 라디오 방송국을 아주 철저하게 스캔하는 것이 아니라 10만 개의 라디오 방송국을 스캔하는 것과 같다”라고 설명했다. 큰 문제를 해결하기 위한 작은 실험 ​암흑물질은 우주 물질의 약 85%를 구성하며, 그 영향으로 은하계가 회전할 때 흩어지는 것을 방지하는 중력을 행사한다. 그럼에도 불구하고 암흑물질이 무엇으로 구성되어 있는지 거의 알지 못하기 때문에 과학자들에게 최대의 화두가 되고 있는 존재다.​ 암흑물질의 정체가 말 그대로 암흑에 싸여 있는 큰 이유 중 하나는 표준 광자를 방출하거나 반사하지도 않으며, 우리 눈에 전혀 보이지 않는다는 사실이다. 곧 빛과 상호작용을 하지 않는다는 뜻이다. 이러한 전자기적 상호작용의 결여는 암흑물질이 별, 행성, 달, 우리 몸, 옆집 고양이와 같은 ‘정상 물질’ 물체를 구성하는 양성자, 중성자 및 전자로 구성되지 않음을 시사한다.​ 우리 망원경은 암흑물질을 직접적으로 감지할 수는 없지만, 암흑물질은 중력과의 상호작용을 통해 별, 은하, 심지어 빛에도 영향을 미친다. 그래서 천문학자들은 암흑물질의 존재를 말할 수 있는 것이다. 하지만 그것이 무엇인지는 전혀 모른다.​ 밀러는 “무언가가 존재한다고 확신하지만, 그것이 취할 수 있는 형태는 매우 다양하다”고 말한다. 이러한 혼란으로 인해 과학자들은 암흑물질을 구성할 수 있는 이상한 특성을 지닌 다양한 입자를 찾아나서게 되었다. 그러한 후보 중 하나는 극도로 작은 질량을 가진 가상의 입자인 악시온이다. 만약 악시온이 존재한다면 일상적인 물질이 ‘보통’ 광자와 상호작용하는 것처럼 이른바 암흑광자와 상호작용할 수도 있다. 이 상호작용은 때때로 특정 상황에서 눈에 보이는 광자의 생성을 촉발할 수 있다.​BREAD는 테이블 상판에 장착할 수 있는 곡선형 금속 튜브 모양의 동축 접시형 안테나다. 이 실험은 광자를 포착하여 한쪽 끝에 있는 센서로 보내 가능한 악시온의 하위 집합을 검색하도록 설계되었다. 본격적인 BREAD 실험에서는 장비가 강한 자기장 내에 위치하는 것을 볼 수 있으며, 이를 통해 축삭이 광자로 전환될 가능성이 높아질 것이라고 팀은 설명한다. 원리 증명으로 팀은 이 자기장을 생성하는 데 필요한 자석을 제외한 BREAD 실험을 수행했다.​ BREAD 실험은 시카고 대학에서 한 달 동안 진행되었으며, 몇 가지 흥미로운 데이터를 제공하여 본격적인 실험에 대한 팀의 욕구를 불러일으켰다. 테스트 결과에 따르면, BREAD는 팀이 조사하도록 설계한 주파수 범위에서 매우 민감한 것으로 나타났다.​ BREAD의 공동 리더이자 페르미 연구소 연구원인 앤드류 존네샤인은 “이것은 우리가 계획하고 있는 일련의 흥미로운 실험 중 첫 번째 단계에 불과하다”면서 “우리는 악시온 검색의 민감도를 향상시키기 위한 많은 아이디어를 가지고 있다”고 덧붙였다.​ 또한 이 테스트는 프랑스와 스위스 국경 지하에 건설된 27km 길이의 대형 강입자 충돌기(LHC)와 같은 거대한 입자 가속기뿐만 아니라 테이블 위에서도 입자 물리학을 수행할 수 있음을 보여주었다.​ BREAD의 개발과 구축을 이끈 페라미 연구소 박사후 연구원 스테판 크니르크는 “이 결과는 우리 개념의 이정표이며 처음으로 우리가 수행한 접근방식의 힘을 보여준다”라고 밝히며 “소규모 팀이 실험 구축부터 데이터 분석까지 모든 것을 할 수 있으면서도 현대 입자 물리학에 큰 영향을 미칠 수 있는 이런 종류의 창의적인 작은 실험 과학을 수행하는 것은 대단히 의미있는 일”이라고 평가한다.​ BREAD 실험의 다음 단계에서는 장치가 아르곤 국립연구소의 자석 시설로 운반되는 것을 볼 수 있다. 또한 SLAC 국립가속기연구소, MIT, 칼텍 및 NASA의 제트추진연구소와 같은 시설에서는 BREAD 실험의 향후 레시피를 위해 시카고 대학 및 페르미 연구소와 함께 연구개발을 진행하고 있다.​ 밀러는 “과학에는 여전히 공개된 질문이 너무 많고 이러한 질문을 해결하기 위한 창의적이고 새로운 아이디어를 위한 엄청난 공간이 있다”면서 “나는 이것이 그러한 창의적인 아이디어의 진정한 특징적인 예라고 생각한다. 이 경우에는 대학의 소규모 과학과 국립 연구소의 대규모 과학 간의 영향력 있고 협력적인 파트너십”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 지난달 말 ‘피지컬 리뷰 레터스’ 저널에 게재됐다.​

국내 연구진이 식물을 이용해 구제역 바이러스를 진단해 내는 항체를 만드는 데 성공했다. 한국생명공학연구원 식물 시스템공학 연구센터, 합성생물학 연구센터 연구진이 식물 세포 기반 바이러스 진단 항체 생산 플랫폼을 개발했다고 4일 밝혔다. 이 연구 결과는 식물학 분야 국제 학술지 ‘식물 생명공학 저널’(Plant Biotechnology Journal)에 실렸다. 구제역 바이러스는 소, 돼지, 양, 염소, 사슴 등 발굽이 둘로 갈라진 동물인 우제류에 주로 감염되는 병원균으로 전염성이 강하다. 감염되면 열이 급격히 오르고 식욕이 저하되면서 어린 개체의 경우는 폐사되기도 한다. 세계동물보건기구(OIE)에서는 가축전염병 예방법 제1종 가축전염병으로 분류하고 있다. 구제역 바이러스 역시 다른 바이러스들처럼 감염 여부를 판단하는 데 많이 쓰는 것이 바이러스 감염 시 면역반응으로 만들어지는 항체 물질이다. 보통 항체 진단용 키트를 만들기 위해서는 항체 반응을 촉진하는 과산화효소를 화학적으로 결합한 시약을 쓴다. 그렇지만 공정상 항체와 과산화효소를 따로 생산하고, 결합할 때 균질성이 떨어진다는 단점이 있다. 그래서, 동물 세포에서 과산화효소와 항체를 결합한 단백질 생산이 시도되고 있지만 과산화효소 활성도가 낮아 민감도 높은 진단 시약으로 쓰기에는 한계가 있다. 이에 연구팀은 유전자재조합 기술로 과산화효소로 쓰는 겨자무 과산화효소와 바이러스 항체를 담배류 식물 ‘니코티아나 벤타미아나’에서 하나의 융합 단백질로 만들었다. 이렇게 만들어진 구제역 바이러스 진단 항체는 동물 세포 기반 진단 항체보다 민감도가 100배 높고, 경제성도 높은 것으로 확인됐다. 연구진은 “이번에 개발한 물질은 기존 항체와 과산화효소를 화학적으로 결합하는 방법보다 경제성과 진단 활성이 커 상당한 이점이 있다”라며 “다양한 감염병을 조기에 진단할 수 있는 기반 기술로 활용될 뿐만 아니라 생화학, 분자생물학 등 기초연구에서도 활용될 것으로 본다”고 말했다.

시진핑 중국 국가주석에게 개인사적으로 큰 상처를 안긴 문화대혁명을 사실적으로 그린 넷플릭스 드라마 ‘삼체’가 중국에서도 화제다. 넷플릭스는 중국의 인터넷 정책에 따라 만리방화벽에 막혀 접속이 불가능하지만, 많은 중국인은 가상사설망(VPN)을 이용해 우회하는 방식으로 넷플릭스를 시청한다. ‘삼체’는 중국인이 자랑스럽게 생각하는 류츠신 작가의 2008년 장편 공상과학(SF) 소설이 원작이다. 게다가 제작진은 시 주석이 공개 연설에서 드라마 대사를 언급할 정도로 즐겨 시청했던 ‘왕좌의 게임’을 만든 이들이다. 사우스차이나모닝포스트는 28일 지구가 외계인의 침공에 직면한 상황을 다룬 ‘삼체’의 제작비용은 편당 2000만달러(약 270억원)라고 보도했다.‘삼체’의 연출을 맡은 데이비드 베니오프와 D.B. 와이스는 ‘왕좌의 게임’이 완결됐던 2019년 소설 원작을 접하고 자신들의 다음 프로젝트가 될 것임을 직감했다. ‘삼체’의 시작은 1966~1976년 중국에서 벌어진 권력투쟁인 문화대혁명을 정면으로 다룬다. 넷플릭스에 앞서 중국 텐센트에서 제작했던 ‘삼체’에서는 원작 소설에 내레이션으로 담겼던 문화대혁명을 아예 언급하지 않았다. 대학에서 아인슈타인의 상대성 이론을 가르치던 교수는 딸과 자신이 직접 가르친 제자를 포함한 군중들 앞에서 혁명을 부정하는 반동분자로 내몰리며 집단구타를 당해 사망한다. 딸은 시골로 하방(下放)되어 가혹한 육체노동을 하게 된다. 마오쩌둥의 권력을 공고히 하기 위해 진행된 문화대혁명 당시 시 주석의 아버지 시중쉰은 반동으로 몰려 장기간 구속됐다. 이복누나는 마오쩌둥을 열렬히 숭배하는 홍위병들에게 두들겨 맞다 스스로 생을 마감했다.시 주석도 시골로 하방되어 이가 득시글대는 토굴에서 살면서 농사를 짓고 책도 제대로 읽을 수 없었다. 그가 살던 산시성의 토굴은 그대로 남아 현재 애국 관광 코스로 인기다. 중국 관영언론 글로벌타임스는 ‘삼체’ 중국어 대사에 문법적 오류가 있다는 점을 지적하면서 CNN 등 일부 외신이 중국 시청자의 부정적 평가를 고의로 부각한다고 비판했다. 넷플릭스가 ‘삼체’ 원작 소설의 심오한 개념을 단순한 시각적 볼거리로 조악하게 변형해 서구 영웅 풍의 할리우드 이야기로 만들었다는 중국 네티즌의 비판을 민족주의로 깎아내린다는 것이다. 중국의 영화 평점 사이트 더우반에서 ‘삼체’의 점수는 10점 만점에 6.7이다.한편 텐센트에서 서비스한 ‘왕좌의 게임’은 시즌 8이 5억회에 가까운 조회수를 보이면서 중국에서 큰 흥행 성공을 거뒀다. 권력 다툼을 그린 ‘왕좌의 게임’ 열혈 시청자로 알려졌던 시 주석은 2019년 ‘일대일로 국제협력 정상포럼’에서 드라마 대사를 언급하며 “우리는 현실 세계가 웨스테로스 대륙의 혼란스러운 7개 왕국이 되지 않도록 해야 한다”고 말했다. 웨스테로스는 ‘왕좌의 게임’ 세계관 속의 배경이다. ‘삼체’의 원작자 류츠신은 미국 월스트리트저널과의 인터뷰에서 문화대혁명에 대해 “문화대혁명과 홀로코스트는 인류 역사상 인간성을 거스르고 일어난 두 개의 큰 사건”이라고 밝혔다.

미국 뉴멕시코대, 워싱턴주 농림부, 연방 농무부 농업연구청, 유타주립대 공동 연구팀은 지구 온난화로 기온이 상승하고 대기가 건조해지면서 꿀벌의 종 다양성이 위협받고 개체수도 급격히 줄 수 있다고 경고했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 3월 28일자에 실렸다. 꿀벌은 나비와 함께 꽃가루를 옮겨 식물이 열매를 맺도록 돕는 대표적인 수분 매개곤충이다. 전 세계 주요 작물의 75% 이상이 열매를 맺기 위해서는 수분 매개곤충이 필요하다. 그러나 기후 변화로 인해 수분 매개곤충의 개체수가 급감하는 것으로 알려졌다. 더군다나, 꿀벌의 경우 기후 변화로 인한 개체수 감소 추세를 예측하는 것이 쉽지 않다. 이에 연구팀은 기온과 습도가 꿀벌 개체군에 미치는 영향을 실험한 결과와 2002~2019년 꿀벌 개체수 변화 데이터, 기후 변화 관측 자료를 비교 분석했다. 이를 통해 지구 온난화로 꿀벌 개체군이 어떻게 변화할 것인지 예측했다. 분석 결과 꿀벌 개체수는 습도에 특히 민감한 것으로 나타났다. 꿀벌 243종 중 71%가 건조 지수 변화에 민감하게 반응하는 것으로 확인됐다. 건조한 날씨는 꿀벌 군집 내 종 다양성을 저하하고, 가뭄 조건에 더 잘 견디는 몸집이 큰 꿀벌들만 살아남게 될 것이라고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 멜라니 카제넬(수분 매개곤충 생태학) 뉴멕시코대 교수는 “기후 변화로 인해 특정 성질을 가진 종만 살아남게 된다면 생태계 차원에서 심각한 결과를 초래할 수 있다”고 경고했다.

SF 영화나 소설에서는 혈액이나 세포를 교체해 젊음을 되찾거나, 다른 사람으로 변한다는 내용이 흔히 등장한다. 사실 신선한 피가 노화를 막아 줄 것이라는 생각은 흡혈귀 전설부터 시작해 오랜 세월 이어져 왔다. 그런데 실제로 젊은 피나 체액을 주입하면 의학적 효과가 일부 있다는 연구들도 최근 심심찮게 나오고 있다. 2014년 미국 하버드대 의대 연구팀은 젊은 생쥐의 피를 늙은 생쥐에게 수혈해 근육과 뇌가 젊어지는 효과를 확인했다는 연구 결과를 내놨다. 2017년 스탠퍼드대 의대 연구팀은 인간 신생아의 제대혈에서 추출한 혈장을 늙은 생쥐에게 주입했더니 기억력과 판단력 같은 뇌 기능이 전반적으로 향상됐다는 연구 결과를 발표했다. 이 밖에도 운동을 많이 한 생쥐의 혈액을 게으른 생쥐에게 주입하면 운동을 한 것과 똑같은 효과를 갖는다는 연구, 어린 생쥐의 뇌척수액을 늙은 생쥐에게 투여하면 뇌 기능 전반이 회복된다는 연구 결과들도 있었다.미 생물학자와 의학자들이 항체 치료법을 이용해 혈액 줄기세포를 바꿔 늙은 생쥐의 면역 체계를 젊은 상태로 되돌리는 데 성공했다는 연구 결과를 새로 내놨다. 이번 연구에는 미국 스탠퍼드대 의대 줄기세포 생물학 및 재생의학 연구소, 암 줄기세포 연구 의료센터, 암 연구소, 방사선 종양과, 병리학과, 미 국립보건원(NIH) 국립 알레르기·감염병 연구소(NIAID), 빌링스 몬태나주립대 생물·물리과학과 과학자들이 참여했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 3월 28일자에 실렸다. 노화는 신체 기능뿐만 아니라 인지 기능까지 떨어뜨려 치매나 퇴행성 신경질환 발병 위험을 높인다. 또 노화는 인체 면역 기능도 저하시켜 나이가 들수록 각종 질병에 걸리기 쉬워진다. 과학자들은 노화가 혈액 세포를 만드는 조혈모세포(HSC)라는 줄기세포의 변화와 관련이 있다고 본다. 젊은 HSC는 면역 반응에 중요한 역할을 하는 림프구와 골수구를 균형 있게 만들어 낸다. 하지만 나이가 들면서 HSC도 노화돼 림프구 생산은 줄거나 그대로인 데 반해 골수구 세포 생산은 증가하면서 불균형이 발생한다. 이런 변화가 면역력 감소, 체내 염증 증가를 유발해 각종 노화 관련 질환을 일으킨다는 설명이다.이에 연구팀은 노화 HSC 균형을 회복하기 위해 골수구 생산 HSC를 감소시키는 면역 요법을 개발했다. 이를 위해 연구팀은 젊은 HSC에는 없고 노화된 HSC에서만 발견되는 특이 세포의 표면 단백질을 찾아냈다. 연구팀은 이 세포의 표면 단백질을 공격하는 항체를 만들어 비정상적으로 증가한 골수구 생산 HSC를 제거하도록 했다. 연구팀은 늙은 생쥐에게 항체를 주입해 골수구 생산 HSC를 억제함으로써 일반 림프구 전구 세포와 기타 면역 세포를 증가시켜 젊은 생쥐와 비슷한 수준으로 면역 체계를 회복시키는 데 성공했다. 항체 치료를 받은 생쥐는 염증과 같은 노화 지표가 감소했고, 바이러스 감염에 대한 면역 반응도 젊은 생쥐와 비슷한 것으로 확인됐다. 줄기세포 및 재생의학 분야 석학으로 이번 연구를 이끈 어빙 와이즈먼 교수는 “이번 연구에서는 비정상적인 노화 줄기세포를 변화시켜 젊은 혈액 세포를 생산하도록 하면 노화 관련 면역 저하가 줄어드는 것으로 확인됐다”고 말했다. 와이즈먼 교수는 “이 연구 결과가 인간에게 적용 가능한지를 확인하기 위해서는 전임상 및 임상 연구가 필요하다”고 덧붙였다.

미국 뉴멕시코대, 워싱턴주 농림부, 연방 농무부 농업연구청, 유타주립대 공동 연구팀은 지구 온난화로 기온이 상승하고 대기가 건조해지면서 꿀벌의 종 다양성이 위협받고 개체수도 급격히 줄 수 있다고 경고했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 3월 28일자에 실렸다. 꿀벌은 나비와 함께 꽃가루를 옮겨 식물이 열매를 맺도록 돕는 대표적인 수분 매개곤충이다. 전 세계 주요 작물의 75% 이상이 열매를 맺기 위해서는 수분 매개곤충이 필요하다. 그러나 기후 변화로 인해 수분 매개곤충의 개체수가 급감하는 것으로 알려졌다. 더군다나, 꿀벌의 경우 기후 변화로 인한 개체수 감소 추세를 예측하는 것이 쉽지 않다. 이에 연구팀은 기온과 습도가 꿀벌 개체군에 미치는 영향을 실험한 결과와 2002~2019년 꿀벌 개체수 변화 데이터, 기후 변화 관측 자료를 비교 분석했다. 이를 통해 지구 온난화로 꿀벌 개체군이 어떻게 변화할 것인지 예측했다. 분석 결과 꿀벌 개체수는 습도에 특히 민감한 것으로 나타났다. 꿀벌 243종 중 71%가 건조 지수 변화에 민감하게 반응하는 것으로 확인됐다. 건조한 날씨는 꿀벌 군집 내 종 다양성을 저하하고, 가뭄 조건에 더 잘 견디는 몸집이 큰 꿀벌들만 살아남게 될 것이라고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 멜라니 카제넬(수분 매개곤충 생태학) 뉴멕시코대 교수는 “기후 변화로 인해 특정 성질을 가진 종만 살아남게 된다면 생태계 차원에서 심각한 결과를 초래할 수 있다”고 경고했다.

바둑 인공지능(AI) ‘알파고’를 개발해 인공지능 개발 황금기를 연 구글 딥마인드가 지난 20일 인간 축구 코치를 대체할 수 있는 전략 인공지능 ‘택틱AI’를 공개했다. 얼마 전에는 AI의 발전 속도가 지나치게 빨라 인류에게 위협이 될 것이라는 보고서가 발표되기도 했지만 AI 관련 연구들은 다양한 분야에서 예상치 못한 성과들을 속속 내놓고 있다.구글 연구소 홍수 예측팀을 중심으로 한 영국 유럽 중기 기상예보센터, 독일 헬름홀츠 환경연구센터, 미국 랜드(RAND) 연구소 공동 연구팀이 홍수 예보의 정확성을 높일 수 있는 AI 모델을 개발했다고 밝혔다. AI 홍수 예측 시스템은 현재 예보 시스템보다 정확하고 대규모 홍수 발생에 대한 조기 경보 시기도 앞당길 수 있는 것으로 확인됐다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 3월 21일자에 발표됐다. 지구 온난화로 인한 기후 변화 때문에 전 세계적으로 홍수 발생 빈도가 늘었다. 최근에는 국지성 호우로 인한 예측 불가능한 홍수 사태도 잦아지고 있다. 그렇지만 현재 홍수 예측 시스템은 하천에 설치된 감시 장비에 의존하기 때문에 측정 장치가 없는 곳에서 발생하는 홍수는 예측이 어렵다. 하천 정비가 돼 있지 않은 개발도상국이나 후진국에서는 홍수 피해가 더 심각해질 수 있다. 이에 연구팀은 전 세계 주요 하천 중 5680개의 홍수 감시 시스템을 바탕으로 측정 장비가 없는 하천의 수량과 흐름을 예측하는 AI 모델을 개발했다. 연구팀은 이 모델을 유럽 중기 기상예보센터에서 개발한 글로벌 홍수 경보 시스템(GloFAS)과 비교했다. 그 결과 GloFAS와 비슷하거나 더 정확한 결과를 제시한 것으로 나타났으며, AI 모델은 5일 전에 홍수 발생을 예측하는 것으로 나타났다. 중장기 예측 시뮬레이션에서는 AI 모델이 기존 홍수 예측 모델보다 월등히 뛰어난 것으로 확인됐다. 이번 연구를 이끈 구글 연구소 홍수 예측팀의 그레이 니어링 수석연구원은 “이번에 개발한 AI 모델은 모니터링 시스템이 설치되지 않은 하천 유역의 홍수 발생 가능성까지 사전에 정확히 예측한다”며 “적은 비용으로 개발도상국이나 후진국의 피해를 최소화할 수 있을 것”이라고 말했다.그런가 하면 독일 막스플랑크 인간 발달 연구소, 베를린 훔볼트대, 뮌헨 연방군대학, 샤를로테 프레세니우스대 공동 연구팀은 짧은 음성 데이터만으로도 말하는 사람의 심리 상태를 정확하게 파악할 수 있는 AI 모델을 개발했다. 이 연구 결과는 심리학 분야 국제 학술지 ‘최신 심리학’ 3월 20일자에 실렸다. 연구팀은 영어와 독일어로 된 1510개의 음성 데이터에서 무작위로 문장을 추출해 1.5초 단위로 잘라낸 뒤 AI로 문장 내 감정 상태를 파악하도록 했다. 사람의 말에서 감정 인식을 위해 필요한 시간은 1.5초 이상인 것으로 알려져 있다. 연구팀이 사용한 문장들에는 기쁨, 분노, 슬픔, 두려움, 혐오, 중립 등 6개 감정이 포함됐다. 실험 결과 음성 주파수, 음높이, 리듬 등 소리 성분을 빠르게 분석해 사람보다 정확히 감정 상태를 파악하는 것이 확인됐다. 연구를 이끈 티모 폰 우르첸 연방군대학 교수(인지심리학)는 “이번 연구 결과를 활용하면 자폐 스펙트럼 증후군처럼 타인의 감정을 인식하지 못하는 이들의 치료는 물론 거짓말 탐지기의 정확도를 높이는 데도 도움이 될 것”이라고 말했다.

미국 텍사스 오스틴대 인류학과를 중심으로 에티오피아, 중국, 프랑스, 남아프리카공화국 등 5개국 23개 대학과 연구기관이 참여한 국제 공동연구팀은 인류의 이동이 기존 알려진 것과 다르게 건조한 시기에 이뤄졌을 것이라고 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 3월 21일자에 실렸다. 현생인류는 아프리카에서 발생해 전 세계로 퍼져 나갔다는 것이 과학계의 지배적 견해다. 그렇지만 아프리카 밖으로 언제 이동했는지는 여전히 수수께끼로 남아 있다. 지금까지는 사람들의 이동이 쉬웠던 습한 시기에 아프리카를 벗어났을 것으로 봤다. 건조기에는 먹을거리를 찾기가 어려워 이동이 쉽지 않았을 것이라는 추정이다. 이에 대해 연구팀은 에티오피아 북서부 신파강 근처 고인류 유적지에서 발굴한 돌조각과 동물 유해의 형태, 지층을 정밀 분석했다. 연구팀이 유적지에서 발굴된 지층을 화학 분석한 결과 약 7만 4000년 전 인도네시아 수마트라섬의 토바 화산 대폭발에서 나온 화산재라는 것이 확인됐다. 타조알 껍질과 포유류 이빨 화석에서 나온 산소 동위원소를 분석한 결과 당시 환경은 상당히 건조했던 것으로 나타났다. 연구를 이끈 존 캐펄만 텍사스 오스틴대 교수(진화인류학)는 “이번 연구 결과는 인류의 행동 유연성이 전 지구적 대폭발 여파에서 인류를 살아남게 했다는 것을 보여 준다”고 말했다. 캐펄만 교수는 “이는 현생인류가 아프리카에서 벗어나 전 세계 곳곳으로 퍼져 다양한 기후와 환경에서 살아남을 수 있도록 만든 원동력이 됐을 것”이라고 덧붙였다.