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  • 서울대, 전직 교수 ‘유전자 가위’ 특허 빼돌리기 의혹에 감사 착수

    서울대, 전직 교수 ‘유전자 가위’ 특허 빼돌리기 의혹에 감사 착수

    전직 서울대 교수가 국비로 연구한 ‘유전자 가위’ 기술을 자신이 세운 회사로 빼돌렸다는 의혹이 제기돼 서울대가 감사에 착수했다. 서울대는 김진수 전 화학과 교수의 특허 빼돌리기 의혹과 관련한 설명자료를 내고 “이번 사안과 관련해 예비감사 후 특정감사를 실시할 예정”이라고 밝혔다. 앞서 한 언론은 김진수 전 교수가 ‘유전자 가위’ 기술 특허를 자신이 최대 주주로 있는 회사 ‘툴젠’으로 빼돌렸다는 의혹을 보도했다. 김진수 전 교수가 연구를 주도한 ‘크리스퍼 유전자 가위’ 기술은 세균의 면역체계 시스템을 이용해 세포 내 유전 정보를 자유롭게 편집할 수 있는 3세대 유전자 가위 기술이다. 유전자 가위란 특정 유전자를 인공적으로 편집해 더하거나 빼거나 대치하는 방식으로 조작하는 기술을 말한다. 이를 통해 난치병을 치료하거나 유전자변형생물을 개발하는 데 이용할 수 있어 생명과학계의 혁신 기술로 꼽힌다. 김진수 전 교수는 관련 연구를 주도하면서 올해 6월 세계적인 과학저널 ‘네이처’가 선정한 ‘동아시아 스타 과학자 10인’ 중 1명으로 뽑힌 바 있다. 그런데 김진수 전 교수가 서울대에 재직하던 때 동료들과 함께 개발한 유전자 가위 원천기술을 서울대에 거짓 신고를 하고, 자신이 최대 주주로 있는 민간회사로 빼돌렸다는 의혹이 제기된 것이다. 국립대학인 서울대에서 관련 연구를 통해 원천기술을 개발했다면 그 소유권은 일차적으로 서울대에 귀속돼야 한다는 게 통상적인 절차다. 서울대에 따르면 대전지방경찰청이 지난해 6월부터 이 사건에 대한 수사를 진행하고 있다. 서울대는 “올해 4월부터 경찰 조사와 관련해 본격적으로 서울대 자체조사를 시작했다”면서 “외부 전문기관의 정밀 분석에서 서울대의 권리가 침해당한 부분이 발견될 경우 필요한 민·형사상 조처를 할 예정”이라고 밝혔다. 또 서울대는 해당 기술의 가치가 수천억원에 달한다는 주장에 대해서는 “기술이 사업화되기 이전에 그 가치를 평가하는 것은 매우 어렵다”면서 신중한 입장을 나타냈다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr
  • [건강이야기] 규칙적 운동이 알츠하이머 치매 위험 줄인다

    [건강이야기] 규칙적 운동이 알츠하이머 치매 위험 줄인다

    “운동이 건강한 삶을 사는데 도움을 준다.” “규칙적인 신체활동이 건강한 노년을 보장해준다.” 운동이 건강에 도움을 준다는 것을 당연한 사실로 받아들이지만 이런 명제들에는 과학적으로 명확히 해명되지 않은 의문들이 많이 숨어있다. 특히 전 세계적으로 고령화 사회로 가는 속도가 점점 빨라짐에 따라 과학자들은 노년층의 가장 큰 걱정인 ‘치매’가 신체활동으로 예방될 수 있는지에 대한 연구를 활발히 하고 있다. 그런 가운데 미국 연구진들이 동물실험을 통해 운동이 알츠하이머 치매 위험성을 낮출 수 있다는 단서를 찾아내는데 성공했다. 미국 하버드대 의대, 솔크생명과학연구소, 매사추세츠종합병원, 플로리다 애틀란틱대, 다나-파버 암연구소 공동연구팀이 규칙적인 운동이 치매 위험을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 진행성 알츠하이머 치매에도 효과가 있다는 연구결과를 발표했다. 이번 연구결과는 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 7일자(현지시간)에 실렸다. 특히 이번 연구에는 성균관대 생물학과를 졸업하고 미국 시카고대에서 신경생물학으로 박사학위를 받은 뒤 하버드대 의대 신경과 교수로 재직 중인 최세훈 교수가 1저자로 참여했다. 스웨덴 과학자들은 스웨덴 여성 1000명을 40년간 추적조사해 심혈관 건강이 우수한 사람은 보통인 사람보다 치매 발병이 평균 9.5년 지연됐다는 연구결과를 신경과학 분야 국제학술지 ‘신경학’ 4월호에 발표하기도 했다. 이처럼 지속적인 운동은 노년에 기억관련 문제의 위험을 줄일 수 있다는 연구들이 많이 발표되고 있다.알츠하이머를 유발시킨 생쥐를 이용해 실험한 많은 연구들이 쳇바퀴 타기 같은 운동을 시킨 생쥐들은 알츠하이머 원인물질로 알려진 베타아밀로이드 단백질 덩어리가 잘 생기지 않는다는 것을 밝혀내고 있다. 이번 미국 연구진도 쳇바퀴를 타는 등 활발하게 신체활동을 시킨 생쥐들은 기억력 테스트에서 운동량이 적은 생쥐들보다 우수한 성적을 거뒀다고 밝혔다. 연구팀은 운동이 학습과 기억에 핵심적 역할을 하는 해마부위에서 새로운 신경세포(뉴런)을 만들어내는데 도움을 주는 것으로 분석했다. 운동이 신경세포 수를 일정하게 유지시켜 기억력 감퇴를 막아준다는 설명이다. 그러나 이번 연구결과에 대해 연구자들은 ‘추가 분석이 필요하다’고 입을 모으고 있다. 미국 국립노화연구소 신경과학자인 마크 맷슨 박사는 “운동으로 생겨나는 신경세포와 알츠하이머로 인해 퇴화하고 사멸하는 뉴런은 다른 종류이기 때문에 이번 연구결과는 좀 더 신중하게 접근해야 할 것”이라면서도 “지금까지 과학자들은 베타아밀로이드라는 알츠하이머 유발물질에만 집중해왔는데 이번처럼 다양한 방식으로 알츠하이머 치매 치료 방식을 찾는다면 치매 정복에 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [책꽂이]

    [책꽂이]

    곁에 남아있는 사람(임경선 지음, 위즈덤하우스 펴냄) 작가 겸 칼럼니스트인 저자가 7년 만에 펴낸 단편 소설집이다. 자신이 주인인 인생을 살아가기 위해 저마다 고독한 싸움을 벌이는 인물들을 통해 어떻게든 살아내는 것이 중요하다는 이야기를 들려준다. 248쪽. 1만 3000원.어른은 어떻게 돼?(박철현 지음, 어크로스 펴냄) 17년 전에 일본에 유학을 떠난 이후 저널리스트, 술집 주인을 거쳐 현재 인테리어 업체 대표를 맡고 있는 저자가 일본인 아내, 네 아이와 함께 살아가는 이야기를 담은 에세이. 32개의 에피소드에는 가족이 서로 관계를 맺고 성장하며 때때로 이별하는 이야기가 담겼다. 272쪽. 1만 3500원.인간의 발명(레네 슈뢰더·우르젤 넨트치히 지음, 문항심 옮김, 은행나무 펴냄) 크리스퍼 유전자 가위의 발명으로 인간마저 ‘개량’할 기세인 지금, 인간이 어떤 미래를 발명해야 하는지 통찰한다. 저자는 만물이 유전하듯 기술의 발전에 따라 윤리와 규범을 새롭게 고안해야 한다고 주장한다. 지난해 ‘오스트리아 과학 도서상’을 수상했다. 272쪽. 1만 5000원.어쩌다 우리는 환자가 되었나(피터 콘래드 지음, 정준호 옮김, 후마니타스 펴냄) 사회학자 피터 콘래드가 의료화에 대한 지난 30년간의 연구 결과를 담았다. 남성 발기부전과 탈모, 아동 및 성인 ADHD, 항노화와 성형수술, 동성애 등 오늘날 의료화·탈의료화의 주요 사례들을 자세히 분석하고, 의료화가 문화, 사회 그리고 환자나 소비자에게 초래할 결과들을 제시한다. 384쪽. 1만 8000원.친절한 티벳여우 스나오카씨(큐라이스 지음, 손나영 옮김, 재미주의 펴냄) 덥수룩한 털, 무념의 눈빛, 험상궂은 표정으로 다정한 행동을 일삼는 ‘츤데레’ 티베트 모래여우 ‘스나오카’의 이야기를 그린 네 컷 만화. 일본 만화가 큐라이스가 취미로 SNS에 연재하기 시작한 이 만화는 한국에서도 인기를 얻으며 이번에 단행본으로 출간됐다. 128쪽. 1만 1800원.안녕, 달팽이야!(베르벨 오프트링 글, 야나 발치크 그림, 한윤진 옮김, 다섯수레 펴냄) 껍데기 없는 달팽이, 허파로 숨쉬는 달팽이, 더듬이가 세 쌍인 달팽이 등 전 세계 10만 종이 넘는 달팽이들의 구석구석을 탐구하는 그림책. 달팽이의 생김새, 숨쉬기, 짝짓기, 알낳기, 겨울나기, 천적 등 이모저모에 대한 상세한 설명을 실었다. 60쪽. 1만 3500원.
  • [와우! 과학] 지구 온난화가 해충의 식욕도 올린다

    [와우! 과학] 지구 온난화가 해충의 식욕도 올린다

    지구 평균 기온은 19세기 말과 비교해서 거의 섭씨 1도가량 상승했다. 이로 인해 생태계에 작지 않은 충격이 가고 있으며 해수면 상승에 따라 해안 지대 침수 등 여러 가지 피해가 우려되고 있다. 하지만 농업 분야에서는 의외로 긍정적인 효과도 있다. 기온이 올라감에 따라 과거엔 재배할 수 없던 열대 농작물을 재배하거나 작물을 재배하기 너무 추웠던 고위도 지역에서도 작물을 재배할 수 있게 됐다. 대기 중 이산화탄소 농도 증가에 따라 작물의 성장 속도가 더 빨라지는 효과도 있다. 하지만 지구 온난화가 농업에 긍정적인 효과만 있는 것은 아니다. 혹염, 홍수, 가뭄, 한파 같은 기상 이변이 이전보다 흔해져 작물 재배에 악영향을 미치고 농산물 가격 변동 폭을 크게 만들고 있다. 여기에 더해 해충의 피해도 더 커질 전망이다. 버몬트 대학의 스콧 메릴과 그 동료들은 현재의 기온 상승이 주요 작물인 쌀, 밀, 옥수수 작황에 미칠 영향을 조사했다. 연구팀은 작물의 종류와 지역에 따라 해충이 먹는 작물의 양이 10-25%까지 증가할 수 있다고 경고했다. 이유는 간단하다. 변온 동물인 곤충은 외부 기온이 상승하면 대사량이 증가해 더 많이 먹는다. 체온이 2-3도만 상승해도 대사량은 많이 증가한다. 두 번째 이유는 개체 수 증가다. 다만 개체 수는 체온 상승에 따른 대사량 증가보다 더 복잡하게 작용한다. 연구팀은 곤충의 종류에 따라 알의 부화와 성장에 필요한 최적 온도가 있어 무조건 온도가 오른다고 개체 수가 증가하는 것은 아니라고 설명했다. 이는 지역과 작물의 종류에 따라 다르게 작용한다. 다행히 우리의 주곡 작물인 쌀의 경우 본래 열대 지방이나 따뜻한 기후에서 재배하기 때문에 온도 상승에 따른 피해를 가장 적게 받는다. 섭씨 3도 이상 기온이 상승하는 경우 쌀의 주요 해충의 성장에는 오히려 악영향을 미치지만, 대사량 증가로 인한 식욕 증가로 서로 효과가 상쇄되어 갉아먹는 작물의 양은 비슷할 것으로 예상했다. 가장 피해가 클 것으로 우려되는 작물은 밀이다. 본래 서늘한 기후에서 재배하는 작물이어서 해충의 대사량 증가 및 개체 수 증가가 모두 우려된다. 옥수수는 쌀과 밀 중간에 속할 것으로 보인다. 연구팀은 섭씨 2도 온도 상승 시나리오에서도 곡물 손실이 연간 2억1,300만톤에 이를 것으로 추산했다. 이 연구는 'Increase in crop losses to insect pests in a warming climate'라는 제목으로 저널 사이언스에 발표됐다. 기후 변화에 따른 곡물 손실에 대비하기 위해서는 해충에 강한 품종 개량이 필요할 것이다. 해충의 개체 수가 증가하면 살충제 내성을 지닌 개체의 출현 가능성도 커지기 때문에 이에 대한 대비 역시 필요하다. 천적을 이용한 해충 구제 방법 등 다른 방법도 사용할 필요가 있다. 물론 가장 근본적인 해결책은 기후 변화가 너무 심각해지기 전에 막는 것이다. 하지만 현실적으로 당장에 온실가스 배출량을 0으로 줄일 수 없으므로 온실가스 배출 감소 노력과 함께 기온 상승에 따른 대비책이 같이 필요하다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
  • [유용하 기자의 사이언스 톡] 외모와 다른 실제 나이? 후성 유전학에게 물어봐

    [유용하 기자의 사이언스 톡] 외모와 다른 실제 나이? 후성 유전학에게 물어봐

    연예인들이 나오는 토크쇼를 보다 보면 자신의 나이가 실제와는 다르다고 깜짝 고백해 팬들을 놀라게 만드는 경우가 있습니다. ‘아르헨티나여, 날 위해 울지 말아요’라는 곡으로 잘 알려진 에바 페론은 정치적 이유로 실제 나이보다 어리다고 주장했었습니다. 월트 디즈니가 가난한 생활에서 벗어나기 위한 수단으로 군대에 가기 위해 실제보다 나이가 많은 것으로 속였다는 사실은 잘 알려져 있습니다.스포츠 분야에서는 좀더 좋은 성적을 위해 나이를 오히려 올리는 경우도 많습니다. 중국 체조 대표팀이 2000년 호주 시드니올림픽 당시 만 14세에 불과한 여자 체조선수의 나이를 16세로 속여 출전시킨 사실이 뒤늦게 적발돼 단체전 동메달을 박탈당한 것이 대표적입니다. 국제축구연맹(FIFA)은 경기에 참가하는 축구선수들의 정확한 생물학적 나이를 체크하기 위해 손목뼈 검사를 수시로 실시하고 있다고도 합니다. 뼈나이를 측정하는 손목 스캐닝은 비교적 간단하게 생물학적 나이를 확인할 수 있는 방법이지만 오차 범위가 커서 신뢰도가 떨어진다고 알려져 있습니다. 이 때문에 연구자들은 정확한 나이를 파악할 수 있는 다양한 방법들을 고민하고 있습니다. 최근 유럽 과학자들은 환경 등 후천적인 요인으로 인한 DNA 변화를 찾는 후성유전학적 방법으로 연령을 파악하는 방법을 개발하는 데 주력하고 있습니다. 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 4일자에 따르면 연구자들이 신뢰성 높은 증거 기반 검사법인 후성유전학적 기법을 개발하는 이유는 현재 유럽 각국에서 사회문제로 나타나고 있는 ‘난민’ 대책에 도움을 주기 위해서입니다. 현재 유엔에서는 회원국들에게 “18세 미만의 난민들에게는 특별한 보호와 지원을 제공해야 한다”는 규정을 지키도록 권고하고 있습니다. 일부 난민들이 이런 관용적 혜택을 누리기 위해 ‘실제 나이보다 어리다’고 주장하면서 유럽 각국 정부는 최우선적으로 도움을 받아야 하는 대상자를 결정하는 데 어려움을 겪고 있다고 합니다. 일부 극렬 매체들은 이런 사례들만 모아 보도하면서 대중들의 난민들에 대한 혐오증과 폭력까지 부추기고 있는 것이 상황이랍니다. 연구자들은 ‘후성유전학 시계’라는 분자 검사를 이용해 기존 방법보다 좀더 정확하고 빠르게 생물학적 나이를 파악할 수 있다고 주장하고 있습니다. 미드 ‘CSI’에서 흔히 봤던 장면처럼 입안을 면봉으로 슥 문지르는 것만으로도 분석이 가능하다고 합니다. 이런 후성유전학적 기법으로 나이를 예측할 때 오차는 1~2년에 불과하다고 합니다. 기존 뼈 스캔을 통한 해부학적 검사에서 나타나는 오차 범위는 3~4년이기 때문에 훨씬 신뢰성이 높다고 볼 수 있습니다. 물론 후성유전학 시계 검사법으로도 어떤 사람의 나이가 17살 11개월인지 18살인지를 정확히 예측하지 못한다는 한계는 분명히 있습니다. 새로운 과학적 기법을 사용할 때는 항상 윤리적 문제가 동반될 수밖에 없습니다. 후생유전학 기법을 활용한 난민 나이 측정에 대해서도 다른 한편에서는 과학의 이름으로 자칫 한 사람의 삶을 송두리째 바꾸는 상황이 벌어질 수도 있는 만큼 검사 대상자의 완벽한 동의와 프라이버시 보호가 반드시 수반돼야 한다고 주장하고 있습니다. 사실 유럽에서는 범죄자 대상 DNA 검사를 할 때도 개인의 질병 여부 같은 은밀한 정보는 수집할 수 없도록 하고 있습니다. 범죄자에게도 허용되는 인권을 우리와 다른 타자라고 해서 허용하지 않겠다고 한다면 모순 아닐까요. edmondy@seoul.co.kr
  • 허기 달래 체중 감량 돕는 식물성분 찾았다

    허기 달래 체중 감량 돕는 식물성분 찾았다

    독일의 과학자들이 허기를 달래 체중 감량을 돕는 식물 성분을 찾아냈다. 독일당뇨연구센터(DZD) 연구진은 미역줄나무 뿌리의 추출물인 ‘셀라스트롤’을 쥐에게 투여하는 실험을 통해 체중 감량 효과를 확인했다고 당뇨병 저널(journal Diabetes) 최신호에 발표했다. 연구 주저자인 폴 플뤼거 박사는 “일주일 만에 비만한 쥐들의 평균 체중이 10%나 줄었다”고 설명했다. 연구진은 건강한 쥐들에게 셀라스트롤을 투여했을 때 열 생성과 관련한 특정 단백질 UCP1의 수치가 지방 조직에서 증가하는 현상을 발견했다. 따라서 이들은 셀라스트롤이 열 생성을 촉진해 체중 감량을 유발한다고 생각했다. 그런데 셀라스트롤을 비만한 쥐들에게 투여하자 UCP1 수치는 상승하지 않은 것이다. 왜 효과가 다른지는 명확하지 않다. 이에 따라 연구진은 셀라스트롤이 식욕 조절 호르몬인 렙틴을 제어해 포만감을 느끼게 한다고 추정하고, 렙틴을 생성하지 못하게 만든 쥐들에게 셀라스트롤을 투여하는 실험을 진행했다. 그 결과 이들 쥐는 체중 감량을 경험하지 못했다. 이는 셀라스트롤이 렙틴에 직접 관여한다는 것이다. 공동저자인 카트린 푸울만 연구원은 “셀라스트롤은 비만한 개체에서 꺼낼 수 있는 체중을 조절하는 신체 메커니즘에 반응한다”면서 “셀라스트롤은 무감각해진 렙틴의 민감성을 회복해 포만감을 느끼게 해주는 것”이라고 설명했다. 연구진은 “과체중인 사람들에게 셀라스트롤을 투여하면 1년 안에 체중의 5~10%를 빼는 데 도움이 될 것”이라면서 “현재까지 독일에서 이 목표를 달성한 사람은 거의 없다”고 말했다. 플뤼거 박사는 “이런 ‘마법 같은 장벽’을 뚫는 것은 매우 중요하다. 왜냐하면 신진대사와 제2형 당뇨병 같은 대사질환으로 이어지기 때문”이라면서 “포만감 호르몬인 렙틴은 사람과 쥐에서 거의 같은 효과를 가지므로 셀라스트롤에는 엄청난 잠재력이 있다”고 설명했다. 하지만 플뤼거 박사는 셀라스트롤이 건강한 식단과 운동을 대체할 수 없다고 강조하면서도 사람들이 체중 감량 목표를 달성하는 데 도움이 될 수는 있다고 덧붙였다. 이번 연구에 쓰인 셀라스트롤은 중국 남부에서 채집한 미역줄나무에서 추출한 것이다. 중국에서는 미역줄나무를 뇌공등(학명: Tripterygium wilfordii Hook F·TwHF)으로 부르며 오래전부터 관절염 같은 염증 치료에 사용해 왔다. 참고로 셀라스트롤은 미역줄나무 외에도 흰민들레, 고들빼기, 씀바귀에도 들어있으며 국내에서는 이를 사용한 추출물이 암세포 증식을 억제했다는 연구논문이 발표되기도 했다. 사진=미역줄나무(왼쪽·위키피디아 Qwert1234), 셀라스트롤이 뇌에서 렙틴의 민감성을 회복시키는 모습(Helmholtz Zentrum München). 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr
  • [아하! 우주] 목성에도 물이 있다? - 대적점은 ‘답’을 알고 있다

    [아하! 우주] 목성에도 물이 있다? - 대적점은 ‘답’을 알고 있다

    목성의 거대 폭풍인 대적점(Great Red Spot)이 목성에 물이 있는지 ‘답’을 갖고 있다는 사실이 최근 새로운 연구에서 밝혀졌다고 우주 전문 사이트 스페이스닷컴이 1일(현지시간) 보도했다. 우리 태양계에서 가장 큰 행성인 목성은 아주 특별한 세계이다. 미 항공우주국(NASA)에 따르면 목성은 태양을 만들고 남은 여분의 물질들을 몽땅 품고 있는 첫 번째 천체일 가능성이 높다. 그래서 과학자들이 목성이 태양과 똑같은 조성을 가지고 있다고 생각하는 것은 놀라운 일이 아니다. 그러나 지난 수십 년 동안 이 행성에 대한 후속 연구에 의해 목성의 사정은 더욱 복잡해졌다. 목성 대적점이 물의 힌트를 가지고 있을지도 모른다는 것은 NASA 고다드 우주비행센터의 천체물리학자 고든 뵤레이커의 최근 연구에서 비롯되었다. “목성을 도는 위성들은 주로 물의 얼음으로 이루져 있기 때문에 모두 물이 풍부하다”고 밝힌 뵤레이커는 “그렇다면 거대한 중력 우물인 모행성에 물이 없을 까닭이 없지 않은가?” 라고 NASA 성명서에서 반문했다. 뵤레이커와 동료 과학자들은 하와이의 마우나 케아산 정상에 있는 케크 천문대의 지구상에서 가장 강력한 적외선 망원경을 사용하여 목성에 대한 복사선 데이터를 수집했다. 또 NASA의 목성 탐사선 주노의 데이터로 보완함으로써 이전의 어떤 미션보다 목성의 구름 속을 더 깊이 탐사할 수 있었다. 현재 주노는 53일에 한 번 목성을 공전한다. 지상 장비를 사용하여 대적점의 깊은 곳에서 나오는 열 복사를 지켜본 결과, 연구팀은 이 폭풍의 심연에 있는 구름 위에서 물의 화학적 특성을 발견했다. 이론적으로나 컴퓨터 분석에 의한 모델 역시 목성에 ‘풍부한’ 물의 존재를 뒷받침한다. 연구팀은 물의 증거를 갖고 있는 대적점 내부의 가장 깊은 구름층은 지구의 대기압의 5배가 되어 온도가 물의 빙점에 도달한다는 사실도 아울러 발견했다. 이는 연구자가 목성에서 발견한 일산화탄소 수준과 더불어 목성이 산소가 풍부하다는 것을 확인하는 것으로 보이며, 이미 풍부한 양의 수소가 있다는 사실이 잘 알려져 있기 때문에 물 성분이 모두 존재하고 있는 것이다. 하지만 목성에 얼마나 많은 물이 있는가 하는 점은 앞으로 규명해야 할 과제로 남아 있다고 연구팀은 밝혔다. 캘리포니아주 패서디나 소재 NASA 제트추진연구소의 주노 프로젝트 과학자인 스티븐 레빈 박사는 “목성의 물은 우리에게 이 거대한 행성의 생성과정에 대해 많은 정보를 알려줄 것”이라면서 “그러나 문제는 목성 전체에 얼마나 많은 물이 있는지를 알아내는 일”이라고 밝혔다. 이번 연구 결과를 상세히 기술한 논문은 8월 17일 ‘아스트로노미컬 저널’(Astronomical Journal)에 발표되었다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com  ​
  • [와우! 과학] 초기 포유류 조상은 ‘다둥이 가족’…비밀은 뇌

    [와우! 과학] 초기 포유류 조상은 ‘다둥이 가족’…비밀은 뇌

    쥐라기 공룡과 함께 살았던 초기 포유류의 조상은 지금보다 다둥이 가족이었다는 증거가 발견됐다. 미국 텍사스 대학 연구팀은 1억8,500만년 전 살았던 초기 포유류인 카엔타테리움 웰라시(Kayentatherium wellesi)의 화석에서 작은 동물의 화석을 같이 발견했다. 카엔타테리움은 비글과 비슷한 크기의 초식 포유류로 털이 있는 항온 동물이지만, 현생 태반 포유류보다 훨씬 원시적인 동물로 알을 낳았다. 사실 텍사스 대학의 티모시 로위 교수가 18년 전 애리조나주에서 발견했으나 최근까지 그 중요성을 제대로 파악하지 못하다가 뒤늦게 새로운 사실을 발견했다. 연구팀은 고해상도 CT 스캔을 통해 카엔타테리움과 함께 있는 작은 동물이 새끼라는 결론을 내렸다. 이 새끼들은 부화 직전에 죽거나 혹은 직후에 죽어 어미와 같이 발견된 것으로 보인다. 몸길이는 성체의 1/10 정도인데 새끼의 숫자가 모두 38마리로 일반적인 포유류보다 매우 많았다. 이는 포유류보다 파충류에 가까운 숫자로 일반적인 포유류에서는 불가능하다고 여겨지는 숫자다. 추가적인 분석을 통해 연구팀은 그 이유가 뇌에 있다는 결론을 내렸다. 뇌는 크기에 비해 막대한 자원을 소모하는 장기다. 포유류는 파충류나 양서류보다 뇌가 잘 발달했는데, 대신 이로 인해 새끼의 숫자는 줄어들 수밖에 없다. 새끼 하나를 만드는데 필요한 자원이 더 많이 들기 때문이다. 대개 포유류의 경우 새끼는 어미의 축소형이긴 하지만 머리는 상대적으로 큰 편이며 인간은 특히 극단적일 정도로 아기의 머리 크기가 큰 편이다. 하지만 카엔타테리움의 새끼는 어미의 축소 버전으로 같은 비율의 작은 뇌를 지니고 있다. 연구팀은 이를 근거로 쥐라기 전반기의 초기 포유류가 아직 파충류와 비슷한 원시적 특징을 지니고 있었다고 결론 내렸다. 이 연구 결과는 저널 네이처에 발표됐다. 포유류의 조상은 중생대에는 공룡보다 매우 미미한 비중을 차지하는 동물로 생각된다. 하지만 사실 이 시기에 현생 포유류의 중요한 특징이 진화했다. 카엔타테리움의 시기 이후 상대적으로 뇌가 큰 더 현대적인 포유류가 등장했으며 알 대신 태반에서 새끼를 키워 출산하는 태반 포유류 역시 백악기에 등장한 것으로 보고 있다. 그리고 비조류 공룡의 멸종을 계기로 태반 포유류는 급속하게 생태계를 장악해 신생대의 주인공이 된다. 이 모두는 중생대에 차근차근 진화한 포유류의 조상 없이는 불가능한 일이다. 대부분 작고 힘없어 보이는 동물이지만, 중생대 포유류가 우리에게 중요한 이유다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
  • [와우! 과학] 대장균의 반전 역할…숙주의 철분 흡수 돕는다

    [와우! 과학] 대장균의 반전 역할…숙주의 철분 흡수 돕는다

    대장균(Escherichia coli)은 동물의 장은 물론 자연계에도 흔한 세균 중 하나다. 대부분은 무해한 세균이지만, 일부 균주는 치명적인 질병을 일으켜 사회적으로 문제가 된다. 예를 들어 O157:H7 같은 병원성 대장균은 출혈성 장염을 일으키며 드물지만 심한 경우 용혈성 요독 증후군 같은 심각한 상황에 이를 수 있다. 따라서 대장균에 대한 사회적 인식은 그렇게 좋지 못하다. 물론 과학자들 역시 좋게 생각해도 숙주에게 해를 끼치지 않는 세균 정도이고 도움이 되는 일은 거의 없다고 여겼다. 하지만 이 편견을 뒤집는 연구 결과가 저널 셀 (Cell)에 발표됐다. 콜로라도 대학의 민 한 (Min Ham) 교수가 이끄는 연구팀은 장내 대장균이 숙주의 철분 섭취에 미치는 영향을 연구했다. 철(iron)은 인간과 다른 동물은 물론 세균에도 꼭 필요한 필수 미네랄이기 때문에 장내 미생물도 이를 섭취한다. 대장균은 엔테로박틴(enterobactin)이라는 물질을 분비해 숙주가 섭취한 철을 흡수한다. 따라서 연구팀은 대장균이 있으면 숙주의 철분 섭취가 줄어들 것으로 보고 연구를 진행했다. 연구팀은 엔테로박틴을 생산하지 못하게 유전자를 조작한 대장균과 정상 대장균을 실험동물로 흔히 사용되는 예쁜 꼬마 선충 (C. elegans)에 먹여 철분 농도와 성장 속도를 비교했다. 그러자 예상과는 반대로 엔테로박틴이 없는 대장균을 먹은 예쁜 꼬마 선충이 성장 속도도 느리고 체내 철분 농도도 낮았다. 그 이유를 분석한 결과 엔테로박틴이 대장균의 철분 흡수를 돕는 것은 물론 숙주의 철분 흡수도 돕는다는 사실이 밝혀졌다. 인간 세포를 대상으로 한 실험에서도 엔테로박틴이 철분 흡수를 돕는 것이 확인됐다. 예상과는 달리 대장균도 숙주에 유용한 역할을 했던 것이다. 과학자들은 장 속에 많은 미생물이 살고 있다는 사실은 알고 있었지만, 이들이 숙주의 건강과 생존에 큰 영향을 미친다는 사실은 최근 밝혀지고 있다. 과거에는 별 기능을 하지 않는다고 생각했던 미생물이 비만이나 당뇨, 우울증과 연관이 있었던 것이다. 장내 미생물은 그냥 인체에 무임승차하는 세균이 아니라 우리와 함께 살아가는 동반자다. 장내 미생물과 인체의 상호 작용을 잘 이해한다면 다양한 질병의 예방과 치료에 큰 도움이 될 수 있다. 과학자들이 이미 잘 알려진 장내 미생물을 다시 연구하는 이유다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com
  • 주인님! 우리 동네에 강한 여진이 예상됩니다

    올여름만큼이나 무더웠던 2016년 여름이 막 끝난 시점인 9월 12일 오후 8시 32분 경북 경주시 남남서쪽 8㎞에서 규모 5.8의 지진이 발생했다. 1978년 기상청이 계기지진 관측을 시작한 이래 가장 큰 규모이자 남북한 지역을 통틀어 역대 가장 강력한 지진으로 기록됐다. 1년 뒤인 지난해 11월 15일 오후 2시 29분에는 인근 포항 지역에서 규모 5.4의 지진이 발생했다. 경주 지진에 이어 역대 두 번째로 강력한 규모였다. 집단에 새겨진 공포의 기억은 쉽게 사라지지 않는다. 2년 연속 가을철에 큰 규모의 지진이 발생하면서 국민들은 한반도가 더이상 지진의 안전지대가 아니라는 인식을 갖게 됐다. 끝없이 계속될 것만 같은 폭염의 기세가 누그러지고 가을이 가까워오면서 ‘올해도 큰 지진이 나는 것 아닌가’, ‘이번에는 어느 지역에서 지진이 발생할까’라는 불안감과 함께 일기예보처럼 지진도 사전에 예측할 수 있는 기술은 없을까 하는 궁금증도 커지고 있다. 결론부터 말하자면 현대 과학기술로도 지진을 사전에 예측하는 것은 어려운 일이다. 전 세계 모든 지역에 지진계를 빼곡하게 설치하지 않는 이상 지진을 정확하게 예측하는 것은 쉽지 않다. 또 지진계가 촘촘히 설치돼 있다고 하더라도 지진계에서 지진파를 감지하는 순간 이미 지진은 시작된 것이기 때문에 예측이라고 할 수 없을 것이다. 홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수는 “지진은 지구의 역사가 시작되면서부터 쌓여 있던 응력과 지각판이 상호작용하면서 나타나는 현상”이라며 “지진을 예측하기 위해서는 수천, 수만년 동안 쌓인 지구 내부 응력 변화를 파악하고 있어야 하는데 현재는 불과 200~300년 동안의 데이터밖에 갖고 있지 않다”며 지진 예측의 어려움을 설명했다. 그래도 과학자들은 지진 예측을 위해 다양한 방법을 시도하고 있다. 알파고를 개발한 구글 인공지능팀이 참여한 미국 산·학 공동연구팀이 인공지능(AI)을 활용해 지진 발생 위치를 파악할 수 있다는 연구 결과를 내놔 학계의 비상한 관심을 끌고 있다. 미국 하버드대 지구·행성과학과, 코네티컷대 물리학과와 통합지구과학센터, 구글 공동연구팀은 AI의 딥러닝 기술로 대규모 지진이 발생한 뒤 나타나는 여진의 위치를 정확하게 예측하는 기술을 개발하는 데 성공했다고 29일 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 30일자에 실렸다. 연구팀은 13만 1000개의 본진과 여진 기록을 인공신경망에 입력해 지진에 대해 학습하도록 했다. 그다음 3만개의 새로운 본진 데이터를 입력한 뒤 여진 발생 위치를 예측하도록 했다. 그 결과 지진학자들이 여진의 위치를 예측하는 데 활용하는 ‘쿨롱장 응력변화 기법’보다 더 정확하게 위치를 예측했다고 연구진은 주장했다. 쿨롱장 응력변화 기법은 본진이 발생한 다음 단층 형태에 따라 응력이 어떤 방향에 추가되는지를 계산하고 응력이 지진을 유발할 수 있을 정도인지 분석해 여진 위험지역을 파악하는 방법이다. 그런데 AI는 본진이 발생한 지역의 단층 형태를 비롯한 구체적인 단층 정보를 주지 않은 채 과거 발생한 대형 지진의 규모, 발생 시간과 위치, 여진 관련 정보 등 비교적 단순 데이터만으로 지진에 대해 학습하고도 여진이 발생할 수 있는 위치를 예측해 낸 것이다. 피비 로빈슨 드브리스 하버드대 박사는 “이번 기술은 대형 지진이 발생한 다음 뒤따르는 여진 발생 가능 지역을 놀라운 정확도로 예측함으로써 지진학 분야에서도 AI의 활용 가능성을 보여 줬다”며 “지진 발생 메커니즘에 대한 물리학적 이해도 역시 한층 높여 줄 것”이라고 말했다. 전문가들은 이번 연구가 지진의 예측 가능성을 보여 준 것은 의미가 크지만 여전히 부족한 점과 보완해야 할 부분이 많다는 평가를 내리고 있다. 홍태경 교수는 “여진 예측에 AI가 활용될 수 있다는 가능성을 보여 준 것은 좋은 시도이지만 여진이 발생할 수 있는 위치를 지나치게 넓게 잡은 경향이 있다”며 “발생 가능 위치를 넓게 잡을수록 해당 지역 내에서 여진이 발생할 수 있는 가능성은 당연히 높아질 수밖에 없다”고 지적했다. 홍 교수는 “다음 여진이 발생할 수 있는 위치만 예측할 수 있다는 것이지 언제, 어떤 규모인지는 AI도 여전히 예측하지 못하고 있다”며 “지진 예측의 어려움을 보여 준 또 하나의 연구”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr 2011년 2월 22일 뉴질랜드 크라이스트처치에서 규모 6.3의 지진으로 6층 빌딩이 무너진 모습(오른쪽 사진). 많은 학자들은 이 지진이 2010년 9월 4일 발생한 규모 7.1의 뉴질랜드 캔터베리 지진의 여진이라고 본다.  네이처 제공
  • 주인님! 우리 동네에 강한 여진이 예상됩니다

    주인님! 우리 동네에 강한 여진이 예상됩니다

    구글·하버드대학 등 美 산·학 연구팀 “여진 위치 예측 성공… 정확도 98%” 시간·규모 몰라… ‘지진 분석’까진 먼 길올여름만큼이나 무더웠던 2016년 여름이 막 끝난 시점인 9월 12일 오후 8시 32분 경북 경주시 남남서쪽 8㎞에서 규모 5.8의 지진이 발생했다. 1978년 기상청이 계기지진 관측을 시작한 이래 가장 큰 규모이자 남북한 지역을 통틀어 역대 가장 강력한 지진으로 기록됐다. 1년 뒤인 지난해 11월 15일 오후 2시 29분에는 인근 포항 지역에서 규모 5.4의 지진이 발생했다. 경주 지진에 이어 역대 두 번째로 강력한 규모였다. 집단에 새겨진 공포의 기억은 쉽게 사라지지 않는다. 2년 연속 가을철에 큰 규모의 지진이 발생하면서 국민들은 한반도가 더이상 지진의 안전지대가 아니라는 인식을 갖게 됐다. 끝없이 계속될 것만 같은 폭염의 기세가 누그러지고 가을이 가까워오면서 ‘올해도 큰 지진이 나는 것 아닌가’, ‘이번에는 어느 지역에서 지진이 발생할까’라는 불안감과 함께 일기예보처럼 지진도 사전에 예측할 수 있는 기술은 없을까 하는 궁금증도 커지고 있다. 결론부터 말하자면 현대 과학기술로도 지진을 사전에 예측하는 것은 어려운 일이다. 전 세계 모든 지역에 지진계를 빼곡하게 설치하지 않는 이상 지진을 정확하게 예측하는 것은 쉽지 않다. 또 지진계가 촘촘히 설치돼 있다고 하더라도 지진계에서 지진파를 감지하는 순간 이미 지진은 시작된 것이기 때문에 예측이라고 할 수 없을 것이다.홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수는 “지진은 지구의 역사가 시작되면서부터 쌓여 있던 응력과 지각판이 상호작용하면서 나타나는 현상”이라며 “지진을 예측하기 위해서는 수천, 수만년 동안 쌓인 지구 내부 응력 변화를 파악하고 있어야 하는데 현재는 불과 200~300년 동안의 데이터밖에 갖고 있지 않다”며 지진 예측의 어려움을 설명했다. 그래도 과학자들은 지진 예측을 위해 다양한 방법을 시도하고 있다. 알파고를 개발한 구글 인공지능팀이 참여한 미국 산·학 공동연구팀이 인공지능(AI)을 활용해 지진 발생 위치를 파악할 수 있다는 연구 결과를 내놔 학계의 비상한 관심을 끌고 있다. 미국 하버드대 지구·행성과학과, 코네티컷대 물리학과와 통합지구과학센터, 구글 공동연구팀은 AI의 딥러닝 기술로 대규모 지진이 발생한 뒤 나타나는 여진의 위치를 정확하게 예측하는 기술을 개발하는 데 성공했다고 29일 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 30일자에 실렸다. 연구팀은 13만 1000개의 본진과 여진 기록을 인공신경망에 입력해 지진에 대해 학습하도록 했다. 그다음 3만개의 새로운 본진 데이터를 입력한 뒤 여진 발생 위치를 예측하도록 했다. 그 결과 지진학자들이 여진의 위치를 예측하는 데 활용하는 ‘쿨롱장 응력변화 기법’보다 더 정확하게 위치를 예측했다고 연구진은 주장했다. 쿨롱장 응력변화 기법은 본진이 발생한 다음 단층 형태에 따라 응력이 어떤 방향에 추가되는지를 계산하고 응력이 지진을 유발할 수 있을 정도인지 분석해 여진 위험지역을 파악하는 방법이다. 그런데 AI는 본진이 발생한 지역의 단층 형태를 비롯한 구체적인 단층 정보를 주지 않은 채 과거 발생한 대형 지진의 규모, 발생 시간과 위치, 여진 관련 정보 등 비교적 단순 데이터만으로 지진에 대해 학습하고도 여진이 발생할 수 있는 위치를 예측해 낸 것이다. 피비 로빈슨 드브리스 하버드대 박사는 “이번 기술은 대형 지진이 발생한 다음 뒤따르는 여진 발생 가능 지역을 놀라운 정확도로 예측함으로써 지진학 분야에서도 AI의 활용 가능성을 보여 줬다”며 “지진 발생 메커니즘에 대한 물리학적 이해도 역시 한층 높여 줄 것”이라고 말했다. 전문가들은 이번 연구가 지진의 예측 가능성을 보여 준 것은 의미가 크지만 여전히 부족한 점과 보완해야 할 부분이 많다는 평가를 내리고 있다. 홍태경 교수는 “여진 예측에 AI가 활용될 수 있다는 가능성을 보여 준 것은 좋은 시도이지만 여진이 발생할 수 있는 위치를 지나치게 넓게 잡은 경향이 있다”며 “발생 가능 위치를 넓게 잡을수록 해당 지역 내에서 여진이 발생할 수 있는 가능성은 당연히 높아질 수밖에 없다”고 지적했다. 홍 교수는 “다음 여진이 발생할 수 있는 위치만 예측할 수 있다는 것이지 언제, 어떤 규모인지는 AI도 여전히 예측하지 못하고 있다”며 “지진 예측의 어려움을 보여 준 또 하나의 연구”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 주인님! 우리 동네에 강한 여진이 예상됩니다

    올여름만큼이나 무더웠던 2016년 여름이 막 끝난 시점인 9월 12일 오후 8시 32분 경북 경주시 남남서쪽 8㎞에서 규모 5.8의 지진이 발생했다. 1978년 기상청이 계기지진 관측을 시작한 이래 가장 큰 규모이자 남북한 지역을 통틀어 역대 가장 강력한 지진으로 기록됐다. 1년 뒤인 지난해 11월 15일 오후 2시 29분에는 인근 포항 지역에서 규모 5.4의 지진이 발생했다. 경주 지진에 이어 역대 두 번째로 강력한 규모였다. 집단에 새겨진 공포의 기억은 쉽게 사라지지 않는다. 2년 연속 가을철에 큰 규모의 지진이 발생하면서 국민들은 한반도가 더이상 지진의 안전지대가 아니라는 인식을 갖게 됐다. 끝없이 계속될 것만 같은 폭염의 기세가 누그러지고 가을이 가까워오면서 ‘올해도 큰 지진이 나는 것 아닌가’, ‘이번에는 어느 지역에서 지진이 발생할까’라는 불안감과 함께 일기예보처럼 지진도 사전에 예측할 수 있는 기술은 없을까 하는 궁금증도 커지고 있다. 결론부터 말하자면 현대 과학기술로도 지진을 사전에 예측하는 것은 어려운 일이다. 전 세계 모든 지역에 지진계를 빼곡하게 설치하지 않는 이상 지진을 정확하게 예측하는 것은 쉽지 않다. 또 지진계가 촘촘히 설치돼 있다고 하더라도 지진계에서 지진파를 감지하는 순간 이미 지진은 시작된 것이기 때문에 예측이라고 할 수 없을 것이다. 홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수는 “지진은 지구의 역사가 시작되면서부터 쌓여 있던 응력과 지각판이 상호작용하면서 나타나는 현상”이라며 “지진을 예측하기 위해서는 수천, 수만년 동안 쌓인 지구 내부 응력 변화를 파악하고 있어야 하는데 현재는 불과 200~300년 동안의 데이터밖에 갖고 있지 않다”며 지진 예측의 어려움을 설명했다. 그래도 과학자들은 지진 예측을 위해 다양한 방법을 시도하고 있다. 알파고를 개발한 구글 인공지능팀이 참여한 미국 산·학 공동연구팀이 인공지능(AI)을 활용해 지진 발생 위치를 파악할 수 있다는 연구 결과를 내놔 학계의 비상한 관심을 끌고 있다. 미국 하버드대 지구·행성과학과, 코네티컷대 물리학과와 통합지구과학센터, 구글 공동연구팀은 AI의 딥러닝 기술로 대규모 지진이 발생한 뒤 나타나는 여진의 위치를 정확하게 예측하는 기술을 개발하는 데 성공했다고 29일 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 30일자에 실렸다. 연구팀은 13만 1000개의 본진과 여진 기록을 인공신경망에 입력해 지진에 대해 학습하도록 했다. 그다음 3만개의 새로운 본진 데이터를 입력한 뒤 여진 발생 위치를 예측하도록 했다. 그 결과 지진학자들이 여진의 위치를 예측하는 데 활용하는 ‘쿨롱장 응력변화 기법’보다 더 정확하게 위치를 예측했다고 연구진은 주장했다. 쿨롱장 응력변화 기법은 본진이 발생한 다음 단층 형태에 따라 응력이 어떤 방향에 추가되는지를 계산하고 응력이 지진을 유발할 수 있을 정도인지 분석해 여진 위험지역을 파악하는 방법이다. 그런데 AI는 본진이 발생한 지역의 단층 형태를 비롯한 구체적인 단층 정보를 주지 않은 채 과거 발생한 대형 지진의 규모, 발생 시간과 위치, 여진 관련 정보 등 비교적 단순 데이터만으로 지진에 대해 학습하고도 여진이 발생할 수 있는 위치를 예측해 낸 것이다. 피비 로빈슨 드브리스 하버드대 박사는 “이번 기술은 대형 지진이 발생한 다음 뒤따르는 여진 발생 가능 지역을 놀라운 정확도로 예측함으로써 지진학 분야에서도 AI의 활용 가능성을 보여 줬다”며 “지진 발생 메커니즘에 대한 물리학적 이해도 역시 한층 높여 줄 것”이라고 말했다. 전문가들은 이번 연구가 지진의 예측 가능성을 보여 준 것은 의미가 크지만 여전히 부족한 점과 보완해야 할 부분이 많다는 평가를 내리고 있다. 홍태경 교수는 “여진 예측에 AI가 활용될 수 있다는 가능성을 보여 준 것은 좋은 시도이지만 여진이 발생할 수 있는 위치를 지나치게 넓게 잡은 경향이 있다”며 “발생 가능 위치를 넓게 잡을수록 해당 지역 내에서 여진이 발생할 수 있는 가능성은 당연히 높아질 수밖에 없다”고 지적했다. 홍 교수는 “다음 여진이 발생할 수 있는 위치만 예측할 수 있다는 것이지 언제, 어떤 규모인지는 AI도 여전히 예측하지 못하고 있다”며 “지진 예측의 어려움을 보여 준 또 하나의 연구”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr 2011년 2월 22일 뉴질랜드 크라이스트처치에서 규모 6.3의 지진으로 6층 빌딩이 무너진 모습(오른쪽 사진). 많은 학자들은 이 지진이 2010년 9월 4일 발생한 규모 7.1의 뉴질랜드 캔터베리 지진의 여진이라고 본다.  네이처 제공
  • 주인님! 우리 동네에 강한 여진이 예상됩니다

    주인님! 우리 동네에 강한 여진이 예상됩니다

     올여름만큼이나 무더웠던 2016년 여름이 막 끝난 시점인 9월 12일 오후 8시 32분 경북 경주시 남남서쪽 8㎞에서 규모 5.8의 지진이 발생했다. 1978년 기상청이 계기지진 관측을 시작한 이래 가장 큰 규모이자 남북한 지역을 통틀어 역대 가장 강력한 지진으로 기록됐다. 1년 뒤인 지난해 11월 15일 오후 2시 29분에는 인근 포항 지역에서 규모 5.4의 지진이 발생했다. 경주 지진에 이어 역대 두 번째로 강력한 규모였다. 집단에 새겨진 공포의 기억은 쉽게 사라지지 않는다. 2년 연속 가을철에 큰 규모의 지진이 발생하면서 국민들은 한반도가 더이상 지진의 안전지대가 아니라는 인식을 갖게 됐다. 끝없이 계속될 것만 같은 폭염의 기세가 누그러지고 가을이 가까워오면서 ‘올해도 큰 지진이 나는 것 아닌가’, ‘이번에는 어느 지역에서 지진이 발생할까’라는 불안감과 함께 일기예보처럼 지진도 사전에 예측할 수 있는 기술은 없을까 하는 궁금증도 커지고 있다.  결론부터 말하자면 현대 과학기술로도 지진을 사전에 예측하는 것은 어려운 일이다. 전 세계 모든 지역에 지진계를 빼곡하게 설치하지 않는 이상 지진을 정확하게 예측하는 것은 쉽지 않다. 또 지진계가 촘촘히 설치돼 있다고 하더라도 지진계에서 지진파를 감지하는 순간 이미 지진은 시작된 것이기 때문에 예측이라고 할 수 없을 것이다.  홍태경 연세대 지구시스템과학과 교수는 “지진은 지구의 역사가 시작되면서부터 쌓여 있던 응력과 지각판이 상호작용하면서 나타나는 현상”이라며 “지진을 예측하기 위해서는 수천, 수만년 동안 쌓인 지구 내부 응력 변화를 파악하고 있어야 하는데 현재는 불과 200~300년 동안의 데이터밖에 갖고 있지 않다”며 지진 예측의 어려움을 설명했다.  그래도 과학자들은 지진 예측을 위해 다양한 방법을 시도하고 있다. 알파고를 개발한 구글 인공지능팀이 참여한 미국 산·학 공동연구팀이 인공지능(AI)을 활용해 지진 발생 위치를 파악할 수 있다는 연구 결과를 내놔 학계의 비상한 관심을 끌고 있다. 미국 하버드대 지구·행성과학과, 코네티컷대 물리학과와 통합지구과학센터, 구글 공동연구팀은 AI의 딥러닝 기술로 대규모 지진이 발생한 뒤 나타나는 여진의 위치를 정확하게 예측하는 기술을 개발하는 데 성공했다고 29일 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 30일자에 실렸다.  연구팀은 13만 1000개의 본진과 여진 기록을 인공신경망에 입력해 지진에 대해 학습하도록 했다. 그다음 3만개의 새로운 본진 데이터를 입력한 뒤 여진 발생 위치를 예측하도록 했다. 그 결과 지진학자들이 여진의 위치를 예측하는 데 활용하는 ‘쿨롱장 응력변화 기법’보다 더 정확하게 위치를 예측했다고 연구진은 주장했다. 쿨롱장 응력변화 기법은 본진이 발생한 다음 단층 형태에 따라 응력이 어떤 방향에 추가되는지를 계산하고 응력이 지진을 유발할 수 있을 정도인지 분석해 여진 위험지역을 파악하는 방법이다. 그런데 AI는 본진이 발생한 지역의 단층 형태를 비롯한 구체적인 단층 정보를 주지 않은 채 과거 발생한 대형 지진의 규모, 발생 시간과 위치, 여진 관련 정보 등 비교적 단순 데이터만으로 지진에 대해 학습하고도 여진이 발생할 수 있는 위치를 예측해 낸 것이다.  피비 로빈슨 드브리스 하버드대 박사는 “이번 기술은 대형 지진이 발생한 다음 뒤따르는 여진 발생 가능 지역을 놀라운 정확도로 예측함으로써 지진학 분야에서도 AI의 활용 가능성을 보여 줬다”며 “지진 발생 메커니즘에 대한 물리학적 이해도 역시 한층 높여 줄 것”이라고 말했다.  전문가들은 이번 연구가 지진의 예측 가능성을 보여 준 것은 의미가 크지만 여전히 부족한 점과 보완해야 할 부분이 많다는 평가를 내리고 있다. 홍태경 교수는 “여진 예측에 AI가 활용될 수 있다는 가능성을 보여 준 것은 좋은 시도이지만 여진이 발생할 수 있는 위치를 지나치게 넓게 잡은 경향이 있다”며 “발생 가능 위치를 넓게 잡을수록 해당 지역 내에서 여진이 발생할 수 있는 가능성은 당연히 높아질 수밖에 없다”고 지적했다. 홍 교수는 “다음 여진이 발생할 수 있는 위치만 예측할 수 있다는 것이지 언제, 어떤 규모인지는 AI도 여전히 예측하지 못하고 있다”며 “지진 예측의 어려움을 보여 준 또 하나의 연구”라고 설명했다.  유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [와우! 과학] “나를 잡아먹지 마라?”…반딧불 불빛의 비밀

    [와우! 과학] “나를 잡아먹지 마라?”…반딧불 불빛의 비밀

    조용한 저녁 숲에 이름 모를 풀벌레 소리와 은은하게 보이는 반딧불이의 희미한 불빛은 상상만으로도 마음을 평온하게 한다. 하지만 사실 반딧불이 입장에서는 목숨을 건 불빛이라고 할 수 있다. 벌레의 울음소리와 마찬가지로 천적들에게 자신의 위치를 광고하고 다니는 것과 다름없기 때문이다. 이런 위험을 감수하면서까지 위치를 공개하는 이유는 보통 짝짓기 때문이지만, 반딧불이의 경우 포식자에게 자신이 독이 있거나 혹은 맛이 역겹다는 점을 경고하는 목적도 함께 있다고 알려져 있다. 미국 보이시 주립 대학의 제시 바버 교수가 이끄는 연구팀은 박쥐와 반딧불이의 관계를 연구했다. 박쥐가 주된 먹이인 나방보다 눈에 훨씬 잘 보일 뿐 아니라 속도도 느린 반딧불이를 사냥하지 않는다는 사실은 이미 알려져 있다. 정확한 이유를 알기 위해 연구팀은 고생스럽게 반딧불에 하나씩 페인트를 칠해 불빛이 새어 나오지 않게 한 후 반딧불이가 서식하지 않는 지역에 사는 박쥐와 나방을 잡아 연구를 진행했다. 박쥐는 나방이나 반딧불이 모두 처음 볼 때 사냥을 주저하지 않았다. 하지만 반딧불이의 불빛을 확인할 수 있는 상태에서는 반딧불이를 다시 잡아먹는 일이 거의 없었다. 반면 불빛을 가린 상태에서는 반딧불이를 사냥했다. 이를 토대로 연구팀은 반딧불이의 생물 발광이 매우 역겨운 맛을 낸다는 신호라는 점을 확인했다. 참고로 반딧불이를 먹고 마비되거나 죽은 박쥐는 없기 때문에 치명적인 독을 지녔기 보다는 박쥐에서 역겨운 맛을 내는 것으로 보인다. 연구팀은 이 내용을 저널 사이언스 어드밴스(Science Advances)에 발표했다. 일반적인 오해와 달리 박쥐는 장님이 아니며 반딧불이의 희미한 불빛을 충분히 볼 수 있다. 그러나 박쥐가 어둠 속에서 볼 수 있게 도와주는 초음파는 나방과 반딧불을 구분하기 어렵다. 결국 반딧불이는 일종의 경고등을 통해 자신이 맛있는 나방이 아니라는 사실을 알려주는 것이다. 만약 역겨운 맛을 내는 독성 물질이 없다면 반딧불이는 천적의 눈에 너무 잘 보이기 때문에 오래전 사라졌을 것이다. 보통 자연계에서 화려한 색상을 지닌 생물은 독을 지녔거나 혹은 역겨운 맛을 내는 경우가 많다. 반딧불이의 경우도 마찬가지로 인간의 눈에는 평화롭고 서정적인 반딧불이 사실은 경고등인 셈이다. 반딧불에 숨어 있는 재미있는 과학이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com 
  • [와우! 과학] 빙하기 멸종한 ‘동굴곰’…현생 곰 속에 살아있었다

    [와우! 과학] 빙하기 멸종한 ‘동굴곰’…현생 곰 속에 살아있었다

    오래 전 지구상에 살았지만 멸종돼 화석으로만 그 존재를 알리는 곰이 있다. 바로 신생대 홍적세(洪積世) 기간 유럽과 아시아 등지에서 살다가 마지막 빙하기 무렵인 2만 5000년 전 멸종한 동굴곰(Cave Bear)이다. 최근 독일 포츠담대학 등 공동연구팀은 동굴곰의 DNA를 추출해 분석한 결과 현생하는 불곰(큰곰)의 DNA 속에 0.9~2.4% 존재한다는 연구결과를 발표했다. 동굴곰은 키 170㎝ 이상으로 몸집이 현존하는 곰에 비해 조금 더 크다. 화석이 동굴에서만 발견돼 동굴곰이라고 불리며 흥미롭게도 초식만 고집했다. 일반적으로 현생 곰은 잡식성으로 작은 과일부터 생선, 동물까지 가리지 않고 먹는다. 하지만 동굴곰은 지나칠 만큼 초식만 했으며 대부분의 삶을 동굴에서 동면하며 보냈다. 연구팀에 따르면 멸종한 동굴곰의 DNA가 지금까지 남은 이유는 두 종간의 이종교배 덕이다. 연구를 이끈 진화 생물학자 악셀 바로우 박사는 "선사시대 동물의 DNA가 현생 동물에서 발견된 것은 사상 처음"이라면서 "멸종의 개념을 이제 새롭게 정의해야 할 것 같다"며 의미를 부여했다. 이어 "유전적인 측면에서 보면 멸종했다는 생물종들도 수만년 동안 생존해오면서 진화 영역에 참여해왔다고 할 수 있다"고 덧붙였다. 또한 바로우 박사는 미스터리로 남아있는 동굴곰의 멸종 이유에 대해서도 언급했다. 박사는 "동굴곰 척추에 창에 맞은 자국이 남아있는데 이는 네안데르탈인 등 고대 인류가 사냥했다는 직접적인 증거"라면서 "동굴은 인류와 동굴곰의 생활터전이었기 때문에 영역을 놓고 치열하게 싸울 수 밖에 없었을 것"이라고 설명했다.  이번 연구결과는 과학저널 ‘네이처 생태와 진화'(Nature Ecology & Evolution) 최신호에 발표됐다.  박종익 기자 pji@seoul.co.kr
  • 손발톱 암진단, 검은선만 보고도 가능? 연구 결과 보니..

    손발톱 암진단, 검은선만 보고도 가능? 연구 결과 보니..

    손톱, 발톱에 검은 선이 생기는 흑색 조갑증이 악성 흑색종의 증상일 수 있다는 연구결과가 나왔다. 세로로 검게 나타나는 표시 말고는 특별히 다른 증상을 동반하지 않기 때문에, 정확한 진단을 위해서는 손·발톱 조직 검사가 필수적이다. 27일 서울대병원 피부과 문제호 교수팀(1저자, 피부과 온정윤 임상강사)은 손·발톱에 나타나는 검은선의 형태와 크기만으로 흑색종을 예측할 수 있는 방법을 고안했다고 밝혔다. 연구팀은 이번 손·발톱 흑색종 조기 선별기준을 이용하면 불필요한 손∙발톱 조직 검사를 줄일 수 있을 것이라고 전망했다. 흑색종은 피부 색소를 만드는 멜라닌세포가 암 세포로 돌변해 발생하는데, 초기에는 특별한 증상이 없어 진단이 늦어지는 경우가 많다. 특히 동양인은 주로 손·발톱이나 손·발바닥에 자주 나타나는 경향 있어 더욱 주의가 필요하다. 종양이 충분히 진행된 경우에는 치료가 어렵고, 전이 가능성이 높아 예후도 좋지 않다. 현재까지 가족력, 외상의 기왕력(과거 경험한 질병), 손∙발톱 주위 색소 침착, 손∙발톱 모양 이상 등이 위험 인자로 제시돼 왔지만, 정량화된 진단 기준을 제시한 연구는 없었다. 연구팀은 2013~2017년간 병원에 내원한 손·발톱 흑색 조갑증 환자들을 대상으로 피부확대경 진단 소견을 분석했다. 그 결과, 흑색 조갑(손·발톱) 너비가 3mm이상인 경우, 다양한 색조를 띠는 경우, 비대칭성을 보이는 경우, 경계가 불분명한 경우, 주변 색소 침착이 있는 경우 등이 흑색종을 의심해 볼 수 있는 상태로 밝혀졌다. 온정윤 임상강사는 “이번 연구는 피부 확대경을 통해 손∙발톱 흑색종을 선별할 수 가능성을 제시했지만, 흔한 질환은 아니어서 연구에 포함된 병변의 수가 제한적이었다. 향후 대단위 환자군을 포함한 추가 연구가 필요하다”고 말했다. 문제호 교수는 “흑색종을 진단하기 위해서는 조직 검사가 필수적이다. 하지만 손∙발톱 조직검사는 통증이 심하고 검사 이후 영구적 손∙발톱 변형이 발생할 위험도 높다. 따라서 조직검사가 꼭 필요한 환자인지 여러 요소를 생각해야 한다”고 덧붙였다. 이번 연구결과는 미국의학협회 피부과학저널(JAMA dermatology) 최신호에 발표됐다. 뉴스팀 seoulen@seoul.co.kr
  • [달콤한 사이언스] 부모가 놀아주지 않는 아이들 비만 가능성 높다

    [달콤한 사이언스] 부모가 놀아주지 않는 아이들 비만 가능성 높다

    주 40시간 근무제가 확산되면서 이전에는 엄두를 내지도 못했던 ‘워라벨’(일과 삶의 균형)을 누리는 사람들이 많아지고 있다. 이이들이 있는 가정의 경우 아이들과 함께 할 시간들이 늘어났다. 그렇지만 아이들과 함께 시간을 보낸 적이 많지 않고 익숙치 않은 사람들에게는 여유가 생겨도 아이들과 놀아준다는 것은 쉽지 않은 일이다. 그런데 부모들과 놀이 시간을 함께 갖지 못한 아이들은 나중에 비만이 될 가능성이 높다는 연구결과가 나와 주목받고 있다. 미국 콜로라도대 안슈츠의대, 노스캐롤라이나대 채플힐, 펜실베니아주립대 공동연구팀은 부모와 함께 놀이시간을 갖는 것이 아이들의 자아통제능력을 키워 학교에 입학한 다음 자기학습 능력을 키우고 비만도 막을 수 있게 도와준다는 연구결과를 24일 발표했다. 이번 연구결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’에서 발행하는 의학분야 국제학술지 ‘국제 비만학’ 19일자에 실렸다. 미국 어린이 다섯 명 중 한 명에 해당하는 17.5%가 비만에 시달리고 있다. 소아 비만은 어릴 때부터 고혈압, 당뇨를 비롯한 대사질환은 물론 천식같은 호흡기 질환에 시달리게 한다. 또 성인 비만으로 연결될 확률도 높아지기 때문에 소아비만을 막는 것이 중요하다. 연구팀은 부모의 육아행동이 아이들의 체중에 어떤 영향을 미치는지에 대해 알아보기 위해 생후 18개월 된 아이와 부모 각각 108명을 대상으로 실험했다. 연구팀은 우선 아이들의 체중을 측정하고 부모에게 아이의 기질과 육아방식을 묻는 설문조사를 실시했다. 그 다음 연구팀은 부모와 아이들이 함께 노는 시간을 주고 이를 관찰했다. 이후 연구팀은 아이들이 4.5세가 됐을 때 체질량지수(BMI)를 측정했다. 그 결과 어린 시절 부모와 적극적으로 놀이를 한 아이들의 BMI가 그렇지 못한 아이들보다 정상으로 나타났다. 특히 BMI가 정상범위에 있는 아이들의 부모들은 명확한 놀이기준을 정해 놀이시간 동안 아이들과 상호작용을 하고 놀이가 끝난 뒤에는 아이들 스스로 놀잇감을 정리할 수 있도록 도왔다는 사실이 밝혀졌다. 이에 대해 연구진은 아이들이 놀이를 통해 욕구가 충족되는 동시에 자기조절 능력을 키우게 돼 식욕에 대해서도 어느 정도 통제할 수 있게되기 때문이라고 설명했다. 카메론 모딩 콜로라도대 의대 소아과 박사는 “이번 연구는 부모가 아이들과 함께 놀아주는 과정에서 아이들이 스스로를 조절하는 법을 배울 수 있게 해준다는 것을 보여준다”라며 “식욕을 포함한 여러 가지 욕구를 효과적으로 조절할 수 없는 아이들에게 자아조절력을 습득할 수 있도록 하는 것은 삶의 여러 부분에 도움을 줄 수 있다”고 설명했다. 연구팀은 부모와 자식간 상호작용과 아동의 자기통제능이 취학 이후 아동이나 청소년의 체중 증가와 식습관에 영향을 미치는지에 대한 추가 연구를 진행 중에 있는 것으로 알려졌다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [와우! 과학] 세계에서 가장 내구성이 뛰어난 합금 개발

    [와우! 과학] 세계에서 가장 내구성이 뛰어난 합금 개발

    미 국립 산디아 연구소(Sandia National Laboratories) 과학자들이 '세상에서 가장 내구성이 뛰어난 합금'(world‘s most durable alloy)을 개발했다고 발표했다. 이들이 개발한 합금으로 타이어를 만들 경우 내마모성이 극단적으로 우수해 1마일(1.6km)을 주행해도 표면 원자 한 층밖에 벗겨지지 않을 정도다. 타이어가 완전히 마모되어 교체하기 전까지는 지구를 500번 돌 수 있다. 다만 이 합금은 타이어로 사용하기에는 너무 비쌀 것으로 보인다. 왜냐하면, 90% 백금과 10% 금으로 만든 합금 소재이기 때문이다. 연구의 리더인 산디아 국립 연구소 존 커리는 이 합금 소재가 현재까지 알려진 어떤 철 합금보다 100배나 마모에 강하고 기계적 성질과 열에 견디는 성질 역시 우수하다는 사실을 발견해 저널 '어드밴스드 메터리얼스'(Advanced Materials)와 '카본'(Carbon)에 발표했다. 물론 매우 비싼 소재로 만든 합금이기 때문에 일반적인 용도로 사용하기는 어렵지만, 극도의 내구성이 필요한 특수 부품의 경우 유용하게 사용될 수 있을 것으로 보인다. 재미있는 사실은 연구팀이 이 합금의 탁월한 내마모성의 비밀을 풀기 위해 표면 미세 구조를 조사하던 중 다이아몬드와 유사한 탄소층을 발견했다는 점이다. 이 탄소층은 주변 환경에서 나온 탄소를 포함한 물질이 표면에서 변형된 것으로 앞으로 또 다른 응용이 가능할 것으로 기대된다. 이 합금이 부품 소재로 사용되는 것은 물론 가볍고 튼튼한 탄소 소재를 제조하는 데도 사용될 수 있기 때문이다. 백금은 금보다 더 매장량이 적은 귀금속으로 산업적으로는 주로 촉매로 사용된다. 흥미롭게도 연구팀은 본래 촉매가 아니라 다른 용도로 백금 합금을 연구하다 의도치 않게 백금 합금의 새로운 촉매 기능을 발견한 것이다. 물론 백금 촉매 없이도 가볍고 단단한 탄소 소재를 제조할 수 있지만, 높은 온도와 압력이 필요해 지금까지 제조 비용이 높았다. 새로 개발된 백금-금 합금은 상온에서 촉매 작용을 통해 비교적 쉽게 다이아몬드 같은 탄소 소재를 만들 수 있어 앞으로 그 응용이 기대된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com 
  • [유용하 기자의 사이언스 톡] 개미 6마리만 모여도 저절로 분업…인간보다 낫네

    [유용하 기자의 사이언스 톡] 개미 6마리만 모여도 저절로 분업…인간보다 낫네

    무더운 날씨지만 저녁때면 선선해진 요 며칠 잠자리에 들기 전에 아이들과 함께 느지막하게 동네 산책을 하곤 합니다. 가로등 옆 벤치에 잠깐 앉을라치면 아이들은 어김없이 화단 앞에 쪼그려 앉아 뭔가를 한참 관찰합니다. 어깨너머로 보니 개미떼들이 과자부스러기를 들고 줄지어 가는 모습입니다. 개미들의 일사불란한 움직임을 보고 있노라면 새삼 자연의 경이로움을 느끼게 됩니다. 거기서 영감을 받는 사람들도 있지요. 한국인이 사랑하는 작가 중 하나인 베르나르 베르베르도 숲속을 산책하면서 개미들을 관찰하다가 영감을 받아 ‘개미’라는 작품을 써 베스트셀러 작가의 반열에 올랐습니다. 미국 생물학자 에드워드 윌슨 하버드대 석좌교수가 동물들의 사회 행동을 진화생물학적 관점에서 분석하는 ‘사회생물학’을 창시하게 된 것도 개미 덕분입니다. 윌슨 교수는 어려서부터 개미 관찰하기를 좋아해 대학에서도 개미들의 의사소통 방법에 대해 연구를 했습니다. 박사학위 논문에서는 개미들이 페로몬이라는 물질을 사용해 의사소통을 한다는 사실을 처음으로 밝혀내기도 했지요. 개미들은 여왕개미를 중심으로 군집생활을 하면서 각자 주어진 역할에 따라 정확하게 움직이며 사회를 구성하고 있습니다. 지난 17일 ‘사이언스’에는 개미들이 집을 짓거나 터널을 뚫을 때 막힘없이 일을 진행할 수 있는 것은 꼭 필요한 최소의 인원만 일을 할 수 있도록 구조화돼 있기 때문이라는 미국과 독일 연구팀의 논문이 실렸습니다. 그렇다면 개미들이 이렇게 정교하고 효율적으로 집단을 운영할 수 있는 방법이나 원리는 뭘까요. 미국 록펠러대 사회진화·행동연구소, 프린스턴대 생태학·진화생물학과, 스위스 로잔대 생태학 및 진화학과 공동연구팀은 ‘클로널 레이더 개미’ 집단 100개를 관찰한 결과 역할 분담은 6마리 이상 모일 때부터 시작된다는 사실을 확인하고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 23일자에 발표했습니다. 연구팀이 실험 대상으로 삼은 클로널 레이더 개미는 다른 개미들과 마찬가지로 군집은 이루지만, 생식에 특화되고 집단 결속력의 근원인 여왕개미 없이 모든 개미가 일을 하고 번식에 참여하는 독특한 종입니다. 연구팀은 모두 비슷해 보이는 개미들의 역할을 정확히 파악하기 위해 배에 각기 다른 색깔을 칠한 뒤 움직임을 관찰했습니다. 그 결과 개미들은 6마리 이상만 모이면 마치 프로그램된 듯이 자연스럽게 각자의 임무를 나누는 것을 확인했습니다. 또 집단의 크기가 커질수록 각각의 활동이 구체화되고 세분화된다는 것도 알게 됐다고 합니다. 예를 들면 똑같은 일개미라도 개미집이 커지고 집단의 규모가 커지면 A일개미는 집의 위쪽, B일개미는 집의 아래쪽에서 일하는 식입니다. 또 이런 역할 분담은 집단 내 개체의 생존율, 생식수준(출산율), 집단의 확장 시기, 군락 형성 환경에 따라 변한다고도 합니다. 이번 연구를 주도한 록펠러대 다니엘 크로나우어 교수는 이에 앞서 개미들의 역할 분담이 ‘ilp2’라는 물질 때문에 생긴다는 사실을 확인하고 지난달 27일자 ‘사이언스’에 발표했습니다. ilp2는 개미의 대사를 촉진하고 생식능력을 높이는 기능을 하는 일종의 호르몬 물질입니다. 이런 동물 행동학 연구결과들을 접하다 보면 최근 쏟아져 나오는 좋지 못한 뉴스들의 등장인물들을 떠올리게 됩니다. 자칭 ‘만물의 영장’이라는 인간들이 어떻게 미물(微物)인 개미만도 못한 짓들을 하는지, 어디서부터 문제가 시작됐는지 안타까울 뿐입니다. edmondy@seoul.co.kr
  • 현생인류 호모사피엔스, 순수 혈통 아니다

    현생인류 호모사피엔스, 순수 혈통 아니다

    유골 화석, 빅데이터로 DNA 게놈 분석 혈연 관계·집단적 이동 등 고대사 파악 네안데르탈-데니소바인 혼혈 자녀 존재 유전자 1.7% 현 인류와 일치…교류 시사‘고고학자’라는 단어를 들으면 많은 사람들은 페도라 모자를 눌러쓰고 낡은 크로스백을 맨 채 유적을 찾아 유럽, 아프리카, 아시아 등 세계 전역을 종횡무진 누비는 영화 속 주인공 ‘인디아나 존스’를 떠올린다. 19~20세기 중반까지만 해도 고고학자들은 보물 사냥꾼인 인디아나 존스까지는 아니지만 유물을 찾기 위해 먼지를 뒤집어쓰고 몸을 움직이는 현장 작업자 같은 분위기였던 것이 사실이다. 그렇지만 최근 많은 고고학자들은 현장 작업도 하고 있지만 인공위성이나 컴퓨터 프로그램, 각종 실험기구에 둘러싸여 있는 과학자의 모습에 더 가깝다. 실제로 고고학계에서는 발굴된 유물의 DNA 분석을 통해 과거를 추적하는 ‘DNA 고고학’이라는 분야가 주목받고 있다. DNA 고고학은 유적지에서 발굴되는 유기체의 DNA를 분석해 과거 유전적 특징을 과학적으로 규명함으로써 혈연, 민족 간 유연관계, 집단이나 문화의 이동에 대한 고고학적 정보를 자연과학적으로 분석하는 분야다.DNA 고고학은 고고유전학(Archaeogenetics)이나 고유전학(Paleogenetics)이라는 이름으로 불리기도 하지만 엄격하게 구분하자면 고고유전학은 고고학적 해석을 위해 분자유전학적 기술을 접목시킨 것이고 고유전학은 유전학적 입장에서 생물의 진화와 과거 생물의 특징에 대한 연구다. DNA 고고학에서는 빅데이터 처리나 시뮬레이션 같은 첨단 과학기술도 자주 활용된다. 오래된 고대인의 뼈나 유품에서 미량의 DNA 조각을 채취해 분석할 경우 방대한 게놈 정보가 나온다. 방대한 데이터를 비교, 분석해 고인류의 복잡한 관계망을 파악할 수 있게 해 주는 알고리즘과 빅데이터 처리기술은 고고학에 새로운 장을 열어 줬다. 실제로 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 23일자에 실린 독일 막스플랑크 진화인류학연구소, 인류사연구소, 캐나다 토론토대, 러시아 국립과학아카데미 고고학 및 민족지학연구소, 국립노보시비르스크대, 영국 옥스퍼드대 국제공동연구팀의 연구결과만 봐도 DNA 고고학 연구가 얼마나 활발하게 이뤄지고 있는지 알 수 있다. 연구팀은 일반인들이 보기에는 작고 길쭉한 돌맹이처럼 보이는 크기 1~2㎝의 뼛조각들에서 DNA를 추출해 유전자 시퀀스를 분석했다. 그 결과 ‘데니소바 11’로 이름 붙여진 뼛조각의 주인은 네안데르탈인 엄마와 데니소바인 아빠 사이에서 태어난 딸로 사망 시 나이는 13살쯤이라는 사실이 밝혀졌다. 현생 인류는 호모사피엔스 1종만 존재하고 있지만 5만~6만년 전까지만 해도 유럽과 서아시아 지역에 살았던 네안데르탈인, 시베리아와 동남아시아 지역에 살았던 데니소바인 등 최소 3종의 인류(호미닌)가 함께 공존했다. 그러다 네안데르탈인은 5만년 전부터, 데니소바인은 4만년 전부터 서서히 사라져 멸종하게 됐다. 이 때문에 고인류학계에서는 각 인류 종간 분리시기와 교배 여부는 인류 진화를 설명하기 위한 중요한 연구 주제였다.2016년에 막스플랑크 진화인류학연구소 연구진은 시베리아 남부 알타이산맥 동굴에서 발굴한 네안데르탈인 화석 유전자를 분석한 결과 현생인류와 네안데르탈인의 교배가 최소 10만년 전에 이뤄졌다는 사실을 ‘네이처’에 발표하기도 했다. 연구팀은 네안데르탈인과 현생인류 사이에 교배가 있었다면 네안데르탈인과 동시대를 살았던 데니소바인과의 교배도 있었을 것이라는 가정에서 연구를 시작했다. 네안데르탈인과 데니소바인은 약 39만년 전 유전적으로 분리돼 다른 종이 됐다. 연구팀은 엄마 네안데르탈인 유전자를 분석해 러시아 데니소바 동굴 부근으로 이동한 초기 네안데르탈인보다 서유럽에 살고 있었던 후기 네안데르탈인 유전자와 더 가깝다는 사실도 밝혀냈다. 데니소바 11의 미토콘드리아 DNA를 분석한 결과 이 혼혈소녀는 현생인류와 1.7% 정도의 유전적 일치도를 갖고 있는 것으로도 나타났다. 데니소바 11이 태어나기 이전 데니소바인, 네안데르탈인과 현생인류의 조상 간 교류가 있었음을 짐작하게 하는 대목이다. 스반테 파에보 독일 막스플랑크연구소 박사는 “이번 단일 게놈분석만으로도 현생인류의 친척들 간 교류가 생각보다 더 잦았다는 것을 추정할 수 있다”며 “현생인류는 호모사피엔스의 단일 순수혈통이 아니라 인류의 다양한 친척종들과 교배해 유전자가 섞여 있는 종이라는 것을 알 수 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
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