국내 연구진이 각종 질환을 일으키고 생태환경 교란의 주범으로 지목받고 있는 미세먼지와 미세플라스틱만 콕 집어 효과적으로 없앨 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 센서시스템연구센터, 서울대 전기정보공학부 공동연구팀은 공기나 물 같은 유체 속에서 떠다니는 머리카락 1000분의 1 굵기인 20㎚(나노미터) 수준의 초미세입자들을 포획하는 ‘나노갭 전극’을 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 2018년 노벨물리학상 수상 업적인 광집게 기술을 비롯해 과학계는 나노단위 입자를 손상없이 조작할 수 있는 기술을 개발하기 위한 노력을 기울여 왔다. 그렇지만 공기나 물 속에서 100나노미터 이하 입자를 포집하고 선별해 정제하고 농축하는 기술은 여전히 나오지 못하고 있다. 이에 연구팀은 초당 수백~수천 번 진동하는 파장을 발생시키는 전극으로 불균일한 전기장을 만들어 주변에 미세입자를 끌어당기거나 밀어내는 ‘유전영동’ 기술에 주목했다. 연구팀은 고가의 장비 대신 일반적인 반도체 공정으로 만들 수 있는 다양한 전극 구조를 실험했다. 그 결과 수직 배열의 비대칭 전극이 기존 수평배열보다 10배 이상 더 큰 유전영동력을 발생시킨다는 것을 확인했다. 이를 바탕으로 두 개의 전극 사이 간격이 나노미터 수준인 나노갭 전극의 대면적화와 비용절감을 가능케 했다. 실제로 기존 수평 배열 방식으로 나노갭 전극을 만들 때는 최소 수십 만원의 제작비가 들었지만 이번 기술을 활용하면 최대 5000원으로 LP레코드판 크기의 나노갭 전각을 만들 수 있다. 이번에 개발된 나노갭 전극을 공기나 물 필터에 적용할 경우 건전지 정도의 낮은 전압으로도 초미세먼지나 미세플라스틱은 물론 바이러스, 세균, 박테리아 등 다양한 미세부유입자를 실시간으로 검출하고 제거할 수 있다. 연구팀은 나노갭 전극으로 초미세먼지, 미세플라스틱 분류는 물론 신약개발이나 암진단 신규 마커로 주목받고 있는 세포밖 소포체와 알츠하이머 치매 환자의 뇌세포에서 발견되는 베타아밀로이드 단백질만을 골라서 농축하는 실험에 성공했다. 유용상 KIST 박사는 “이번 연구는 다양한 나노 크기 입자의 선별 정제 기술로 응용될 수 있다”라며 “특히 대면적 전극의 제작은 물론 전극 모양을 다양하게 만들고 제작 단가까지 낮출 수 있기 때문에 기술 상용화가 용이하다는 장점이 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2020년이 기상 관측 역사상 가장 더운 해가 될 것이라는 예측이 쏟아진 가운데, 반려견을 키우는 주인들이라면 필독해야 할 연구결과가 공개됐다. 영국 노팅엄트렌트대학과 영국왕립수의대학 공동 연구진이 영국 전역의 약 100만 마리에 달하는 반려견의 건강 정보를 분석한 결과, 불도그나 퍼그 등 주둥이가 납작한 외모의 반려견은 주둥이가 진 반려견에 비해 열사병에 걸릴 위험이 2배 가까이 높은 것으로 나타났다. 연구진은 열사병에 비교적 강한 래브라도 리트리버(이하 래브라도)를 기준으로 삼았다. 대형 견에 속하는 래브라도는 주둥이가 긴 편이고 코가 돌출돼 있는 것이 특징이다. 연구결과에 따르면 주둥이가 납작한 품종 중에서도 잉글리시불도그는 래브라도에 비해 열사병에 걸릴 확률이 14배 높았다. 프렌치불도그는 6배, 퍼그는 3배 더 높은 것으로 나타났다. 래브라도와 비교했을 때 열사병에 유독 약한 견종은 주둥이가 납작한 불도그나 퍼그뿐만이 아니다. 차우차우나 골든 리트리버는 몸에 털이 많은 탓에, 래브라도에 비해 열사병에 걸릴 위험이 각각 17배, 3배 더 높다. 세계에서 가장 빠른 경주 개로도 유명한 그레이하운드는 근육량이 많아 열사병에 걸릴 확률이 높은 것으로 나타났다. 심하게 달리거나 놀고 난 뒤 근육에서 많은 열이 발산되기 때문이다. 비슷한 이유로 비만인 개 역시 열사병 위험이 높다고 연구진은 경고했다. 일반적으로 개는 사람처럼 땀을 흘리지 않기 때문에 체온 조절을 위해 혀를 내밀고 숨을 가쁘게 몰아쉰다. 그럼에도 땀을 흘리는 것보다는 체온 조절이 쉽지 않은 까닭에, 기온이 높은 날 창문이 닫힌 차량에 20분만 갇혀 있어도 열사병에 걸릴 수 있으며, 열사병에 걸린 개 7마리 중 1마리는 목숨을 잃는다. 실제로 기온이 높아질 때마다 반려견이 주인에 의해 차량에 갇혀 있다 구출되거나 목숨을 잃는 사고는 끊임없이 발생한다. 전문가들은 뜨겁게 달아오른 차에 갇힌 개는 수십 분 안에 사망할 수 있으며, 운 좋게 죽지 않는다고 해도 질식이나 열사병 등으로 뇌 손상 또는 시력손실 등 건강에 문제가 생길 수 있다고 경고한다. 열사병에 걸린 반려견은 구토나 발열, 비틀거리는 걸음걸이와 무기력 등의 증상을 보인다. 이러한 증상이 보일 경우 주인은 반드시 반려견을 그늘지고 바람이 잘 통하는 곳으로 옮긴 뒤 물을 뿌리거나 물수건 등을 이용해 체온을 낮춰야 한다. 이후 물을 조금씩 마시게 해 안정을 되찾게 한 후 반드시 전문가의 진료를 받아야 한다. 연구진은 “개는 인간처럼 체온을 조절할 수 없기 때문에 열사병의 징후를 항상 살펴야 한다”면서 “특히 납작한 주둥이를 가졌거나 과체중인 개는 여름일수록 주의깊게 관찰할 필요가 있다”고 강조했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 네이처의 자매지인 사이언티픽 리포트 최신호(18일자)에 실렸다. 　 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지난 몇백 년간 소행성은 사람들에게 두려움의 대상이었다. 그러나 몇몇 과학자는 소행성이 지구에 충돌할 가능성을 줄일 계획을 세웠다고 생각한다. 미국 센트럴플로리다대 등 국제연구진은 ‘결박 우회’(tethered diversion)라는 기술을 사용해 이른바 ‘킬러 소행성’이라고 불리는 잠재적위험소행성(PHA)을 근처에 있는 한 작은 소행성과 케이블로 연결해 궤도를 바꾸는 방법을 제시했다.이는 두 소행성을 연결했을 때 질량의 중심이 이동하기 때문이다. 그러면 더 큰 소행성 즉 PHA가 더 안전한 경로로 궤도를 바꾸게 된다는 것이다. 이들 연구자는 소행성 베누를 대상으로 다양한 조건에서 이런 결박 시스템을 사용하는 컴퓨터 시뮬레이션을 수행해 이런 방법이 지구를 방어하는 시스템을 활용할 수 있다는 결론에 이르렀다.이에 대해 연구진은 “소행성 베누는 6년마다 지구에 접근하는 PHA로 현재 이런 소행성 가운데 지구에 충돌할 가능성이 가장 크고, 궤도 경사가 낮아 테스트에 적합해 대상으로 선정했다”고 설명했다. 결박 우회 기술은 센트럴플로리다대 연구진이 주도적으로 고안한 것으로, 연구자들은 우주 엘리베이터 등에 쓸 케이블을 활용할 수 있다고 생각했다. 우주 엘리베이터는 지구와 우주정거장이 연결되는 승강장을 통해 승객을 우주로 운반하는 엘리베이터로, 핵심 기술인 우주 케이블은 강도가 철보다 100배 이상 튼튼해야 해서 탄소나노튜브와 같은 신소재가 후보로 거론되고 있다. 물론 킬러 소행성을 막기 위해 과학자들은 지금까지 다양한 방법을 고안했다. 하지만 기존 기술은 소행성에 물리적인 충격을 줘야 해서 혹시라도 쪼개져 파편화하면 파괴력이 줄긴 하겠지만 더 많은 지역에 충돌할 우려가 있어 아직까지 확실한 대안으로 꼽히지는 않고 있다. 따라서 이들 연구자는 지구와 충돌이 예정된 PHA를 확인해 근처를 지나는 다른 더 작은 소행성을 찾아 서로 연결함으로써 궤도를 바꾸겠다는 것이다. 하지만 이 아이디어 역시 몇 가지 단점이 있다. 일단 더 작은 소행성을 찾아야 하는 데다가 정확한 시기에 맞춰 우주선을 보내 두 소행성에 각각 케이블을 연결해야 한다는 것이다. 게다가 이런 작전은 빠르면 빠를수록 PHA가 지구와 충돌할 가능성이 줄어든다. 즉 작전 실행이 너무 늦어지면 이 계획은 소용이 없다는 것이다. 자세한 연구 결과는 국제학술지 ‘유럽물리학회지 특별주제’(EPJ ST·The European Physical Journal Special Topics) 5월29일자에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 사람 눈보다 더 정교한 인공망막을 만들 수 있는 기술을 개발했다. 광주과학기술원(GIST) 전기전자컴퓨터공학부 연구팀은 인공안구를 만들 때 반드시 필요한 고밀도의 불규칙한 반도체 나노선 다발의 광학적 현상을 규명했을 뿐만 아니라 나노선 다발 구조를 대면적으로 제작할 수 있는 방법을 개발했다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 광학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 옵티컬 머티리얼즈’ 15일자에 실렸다. 나노선 다발은 머리카락의 1000분의 1 굵기인 나노선 여러 개를 묶어 놓은 것으로 반도체 소재 기반의 수직형 나노선 다발은 기계적, 전기적, 광학적 특성이 우수해 차세대 전자소자의 핵심 소재로 주목받고 있다. 특히 인공안구를 만드는데도 필수적인 장치로 알려져 있다. 문제는 나노선 다발은 수십~수백 ㎚(나노미터)라는 아주 작은 구조를 갖고 있으며 전자빔 리소그래피라는 특수공정을 거쳐야 하기 때문에 제작비용이 많이 들고 대면적 제작이 쉽지 않다는 단점이 있다. 연구팀은 밀도는 높고 불규칙적인 반도체 나노선 다발 안에서 일어나는 광학적 현상을 3차원 파동방정식을 이용해 규명해내고 실험적으로 관찰하는데 성공했다. 이를 바탕으로 리소그래피 공정 과정 없이 실리콘 웨이퍼에 고밀도의 갈륨비소 나노선 다발을 성장시키는데 성공했다. 이렇게 성장된 나노선 다발을 투명한 고분자물질인 PDMS로 코팅한 다음 면도칼로 긁어내는 방법을 이용해 고밀도 나노선 다발을 분리했다. 이를 통해 저렴한 실리콘 웨이퍼 위에 나노선 다발을 손쉽게 성장시킬 수 있고 나노선 다발을 분리한 다음에 웨이퍼를 재활용할 수 있기 때문에 제작비용을 낮출 수도 있다. 송영민 GIST 교수는 “이번 연구는 나노선 다발을 이용해 복제 불가능한 보안 하드웨어를 만들 수 있으며 사람 눈보다 훨씬 해상도가 높은 인공 망막소재로 사용할 수 있는 이론적, 실험적 바탕을 내놨다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 체온을 전기에너지로 바꿔 줄 수 있는 에너지 소재를 개발했다. 특히 이번에 개발된 소자는 찢어지고 잡아당기고 모양을 바꿔도 기능이 사라지지 않아 웨어러블 기기에 적용이 가능할 것으로 기대되고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부, 국민대 응용화학부 공동연구팀은 자가 치유 능력과 자유롭게 휘고 늘릴 수 있는 신축성을 가지고 열에너지를 전기에너지로 바꿔주는 열전소재를 처음으로 합성하는데 성공했다고 18일 밝혔다. 이번 연구는 에너지 소재분야 국제학술지 ‘에너지와 환경 과학’에 실렸다. 열전 발전은 온도차에 따라 전류가 만들어지도록 하는 장치로 최근 스마트워치나 VR(가상현실) 안경 같은 웨어러블 전자기기들이 많아지면서 관심이 높아지고 있다. 열전소재는 유리처럼 딱딱한 무기물질을 사용해 만들어져 움직임에 따른 변형이나 외부 충격에 취약하다는 단점이 있다. 반면 유연하고 신축성이 좋은 유기물질로 만든 열전소재는 발전 효율이 낮다. 연구팀은 전도성 고분자와 전해질 고분자를 이용해 열전 변환성능이 높은 유기물 기반 열전소재를 개발했다. 또 고분자 물질이 결합해 3차원 그물 모양의 구조가 형성되도록 해 신축성이 높아져 찢어지거나 구부러지고 늘어나는 등의 파손과 변형에 강하다.또 기존 열전소재의 전기에너지 변환능력을 나타내는 열전성능지수는 0.3에 불과했지만 이번에 개발된 열전소재의 성능지수는 1.04이다. 신축성도 좋아 원래 크기나 길이보다 최대 7.5배까지 늘어날 수 있으며 반복적인 늘림과 찢어짐에도 열전성능이 그대로 유지하는 것으로 확인되기도 했다. 연구팀은 이번 열전 소재를 이용해 열전현상에 의해 전기를 충전과 방전할 수 있는 복합에너지 소자를 만들었다. 장성연 UNIST 교수는 “이번 소재는 높은 열전변환효율과 자가치유특성을 동시에 가지고 있다는 특징이 있다”며 “이번 소재를 활용하면 외부 전원 공급없이 웨어러블 자가전원을 개발하는데 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

전 세계적으로 생산량이 가장 많은 식물은 옥수수, 밀, 벼, 감자, 대두, 그리고 토마토이다. 현재는 건강에 도움을 주는 슈퍼푸드로 알려지면서 전 세계에서 가장 많이 소비되는 식물이지만 토마토가 처음 유럽에 알려지게 된 16세기에는 독이 있는 식물로 여겨져 식용이 아닌 장식용이나 벌레 퇴치용으로 쓰였다. 토마토가 처음 식탁에 오르게 된 것은 18세기 이탈리아에서 케첩과 스파게티 소스로 만들어 먹으면서부터이다. 토마토 소비가 늘어나면서 채소인지 과일인지 논란이 벌어지게 됐다. 1893년 미국 뉴욕주에서는 수입 채소에는 10% 관세를 부과했다. 수입업자들은 관세를 내지 않기 위해 주정부를 대상으로 소송을 제기했다. 결국 미국 대법원에서는 주정부의 손을 들어주면서 ‘토마토는 채소’로 알려지게 됐다. 한국에서는 채소, 그중 과채류로 분류하고 있다. 농촌진흥청에 따르면 과채류는 채소의 이용 부위를 기준으로 구분하는 것으로 오이, 수박, 딸기처럼 줄기에서 자라지만 열매를 먹는 채소를 말한다. 토마토는 수 세기 동안 전 세계로 퍼지면서 현재 5000여 종이 존재하며 국내에서는 20여 종의 토마토가 재배되고 있다. 이런 가운데 식물학자들이 토마토 품종 연구를 통해 지금까지 알려지지 않은 토마토 DNA의 비밀과 숨겨진 돌연변이들을 찾아냈다. 미국 존스홉킨스대, 콜드스프링하버연구소, 하워드휴즈 의학연구소, 조지아대 응용유전기술센터, 매사추세츠 애머스트대, 플로리다대, 보이스 톰슨 연구소, 코넬대, 베일러 의과대학, 프랑스 파리-샤클레대, 이스라엘 바이츠만과학연구소 공동연구팀은 갈라파고스 제도에 있는 야생 토마토부터 케첩이나 소스로 가공되는 것까지 전 세계 100종의 토마토 게놈을 분석한 결과 그동안 알려지지 않았던 20만개 이상의 유전적 돌연변이들을 발견했다고 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 18일자에 발표했다. 그동안 많은 연구들을 통해 게놈 속에 존재하는 돌연변이들이 식물의 물리적 특성을 변화시킬 수 있다는 사실을 알고 있었다. 또 ‘DNA 유전자시퀀싱’이란 기술을 통해 돌연변이들을 확인할 수 있었다. 문제는 DNA의 긴 부분을 복제하거나 삽입하고 이동시킴으로써 DNA 구조를 변형시키는 경우도 있는데 이는 유전자시퀀싱 기술만으로는 완벽히 파악할 수 없다는 것이다.이에 연구팀은 ‘롱리드 시퀀싱’(long-read sequencing)이라는 방법을 동원해 토마토 DNA에서 그동안 파악하지 못한 20만개 이상의 구조적 돌연변이들을 확인하는데 성공했다. 롱리드 시퀀싱은 기존 분석방법과 비교해 100배나 더 긴 염기조각 단위로 유전자를 해독함으로써 게놈의 변이를 좀 더 명확하게 파악할 수 있게 해주는 기술이다. 기존 게놈 분석방법은 문에 작은 구멍을 내서 안쪽을 겨우 들여다 보는 수준이지만 롱리드 시퀀싱 기술은 넓은 창을 통해 게놈의 큰 부분을 파노라마처럼 보고 비교할 수 있게 해주는 기술이라고 연구팀은 설명했다. 연구팀에 따르면 이번에 발견된 돌연변이 대부분은 유전자 활성 메커니즘을 바꾸는 것으로 확인됐다. 특정 돌연변이는 토마토 크기를 조절하고 당도를 높이는데 관여하고 또 다른 돌연변이는 토마토의 겉과 속 색깔을 다르게 만들 수도 있다는 것이다. 또 특정 유전자 3개가 한꺼번에 변이될 경우는 1개의 유전자 돌연변이를 갖고 있는 토마토보다 수확량이 30% 이상 늘어나는 것도 확인됐다. 마이클 슈와츠 미국 존스홉킨스대 교수(계산생물학)는 “이번 연구는 유전자 단위의 변이가 어떤 형태 변화를 가져올지 명확하게 예측할 수 있게 해준다는데 의미가 크다”라며 “이번 연구결과를 활용하면 새로운 토마토 품종을 개발하거나 기존 품종의 미세한 부분적 개선까지 가능하게 해줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

고대인에게 사냥을 효율적으로 하는 것은 생존과 직결될 만큼 매우 중요해, 새로운 사냥 도구의 고안은 기술 혁신의 기원이라고 할 수 있는 엄청난 사건이었다. 그중에서도 활과 화살은 역사적인 기술 혁신에 있어 중대한 발견이므로, 고고학자들은 이들 도구가 언제부터 쓰였는지에 관심을 가져왔다. 최근 호주 그리피스대 인류진화연구센터 선임연구원 미셸 랭글리 박사가 이끄는 국제연구진은 유라시아 대륙에서 가장 오래된 4만8000년 전의 활과 화살을 발견했다. 이번 발견은 인류의 기술 혁신이 전 세계적으로 일어났다는 것을 시사하는 증거로 고대인의 능력이 지금까지 생각보하 훨씬 더 뛰어났다는 것을 보여준다. 지금까지 발견된 가장 오래된 활과 화살은 약 6만4000년 전의 것으로 추정되며 남아프리카공화국에 있는 시부두 동굴에서 발견됐다. 고대의 활과 화살은 이 밖의 다른 곳에서도 발견됐는데 아프리카 이외의 가장 오래된 것은 독일의 1만8000년 전 활의 파편들이었다. 이런 사례에서 알 수 있듯이, 인류 기술 혁신의 기원 상당수는 아프리카의 초원이나 해안 또는 유럽의 온대 환경에서 발견돼 왔다. 반면 아시아의 열대우림과 같은 극단적인 환경에서는 인류가 존재했던 역사가 깊기는 하지만 기술 혁신의 증거는 그다지 발견되지 않았다. 이런 이유로 고고학자들은 “기술 혁신은 일부 지역에서 일어났을 것”이라고 생각했다.그런데 이번에 새롭게 확인된 조사와 연구를 통해 스리랑카의 열대우림 동굴인 파히엔 레나에서 4만8000년 전의 활과 화살의 촉이 발견됐다. 이는 발견된 활과 화살 중 두 번째로 오래된 것이며, 유라시아 대륙에서는 가장 오래된 사례인 것이다. 일반적으로 고대의 활과 화살은 그 전체가 오늘날까지 보존되는 것이 아니다. 왜냐하면 당시 활과 화살은 주로 나무나 동물의 힘줄 또는 섬유질처럼 썩기 쉬운 것으로 만들었기 때문이다. 따라서 활과 화살의 증거로 발견되는 것은 딱딱한 화살촉인 경우가 많다.이번에 발견된 증거도 뼈로 만든 화살촉이다. 이는 처음에 날카로운 뼈로 취급됐지만, 고성능 현미경으로 분석함으로써 강한 충격에 의해 생긴 손상이 확인됐다. 이 손상은 뼈를 막대에 고정해 빠르게 사냥감에 쐈을 때 생기는 것이다. 즉 날카로운 뼈라는 것에서 화살촉으로 쓰였다는 정보를 얻을 수 있었던 것이다.동굴에서 새롭게 발견된 것은 활과 화살뿐만이 아니다. 원숭이와 사슴의 뼈나 치아로 만든 칼과 긁개 그리고 송곳도 있으며, 이들 도구는 가죽이나 식물성 재료를 가지고 무언가를 만드는 데 쓰였다. 또 어떤 도구는 그 측면에 균등하게 절흔을 넣어 섬유를 짜서 그물을 만들기 위한 직조기의 북으로서 쓰였던 것으로 드러났다. 이 밖에도 흰 조개껍데기로 만든 작은 비즈 장식과 빨간색과 노란색 그리고 은색의 선명한 광물 안료가 발견됐다. 이런 다양한 도구는 당시 사회 생활과 기술 혁신의 명백한 증거이다. 고고학자들은 오랜 세월 기술 혁신과 근대화를 특정 지역이나 환경과 결부해 왔다. 하지만 이번 발견은 기술적 또는 문화적 발전이 세계 여러 지역에서 일어났음을 보여주는 것으로 고대인은 우리 생각보다 훨씬 더 뛰어난 능력과 새로운 환경에 대한 적응력을 지녔다는 것을 증명한다. 이에 대해 연구진은 “우리는 고대인의 능력을 과소평가했다”면서 “앞으로의 발견 역시 이들의 능력을 한층 더 증명해 나갈지도 모른다”고 말했다. 자세한 연구 결과는 국제학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances) 최신호(6월 12일자)에 실렸다. 사진=미셸 랭글리 제공 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

6월이 시작되면서 낮 기온이 30도를 넘나드는 무더운 날씨가 계속되고 있습니다. 땀이 절로 나는 더운 날씨에는 추운 겨울이 기다려지고 추운 날씨가 계속되면 더운 여름을 기대하는 경우가 많습니다. 올해가 아직도 절반 이상 남은 이 시점에서 연말을 이야기하는 것은 성급하지만 아이들은 그렇지 않은 것 같습니다. 벌써 크리스마스에 어떤 선물을 받을까 이야기하고 있는 것을 보면 말입니다. 연말이 되면 많은 부모들이 아이에게 산타클로스의 진실을 알려야되는지 말아야 하는지 고민에 빠지는 경우가 많습니다. 또 여자아이들은 애니메이션 ‘겨울왕국’의 주인공 엘사를 실제 인물로 생각하는 경우도 많습니다. 그래서 어른들은 아이들이 언제 현실과 비현실을 정확하게 인식하게 될까 궁금해하기도 합니다. 영국 킬대 심리학부, 옥스퍼드대 인류학·박물관민속학부, 노팅엄대, 호주 퀸즈랜드 심리학부, 미국 조지 메이슨대 심리학부 소속의 문화심리학자와 인류학자들은 아이들이 현실과 비현실을 이해하는 인식구조를 어떻게 형성하고 변하는지 파악하기 위해 팔을 걷고 나섰습니다. 많은 연구들에서 3~4세만 되더라도 현실과 비현실을 구별할 수 있다고 밝히고 있습니다. 그렇지만 여러 종류와 층위의 비현실적 존재들에 대해서는 어떻게 인식하고 있는지에 대해서는 연구가 거의 없었습니다. 이에 연구팀은 호주에 거주하는 2~11살 남녀 어린이 176명과 성인남녀 56명을 대상으로 13종의 인물과 사물을 제시하고 얼마나 ‘현실’(real)적이라고 생각하는지에 대해 0~8점까지 점수를 매기도록 했습니다. 8점에 가까울수록 현실적이며 0점에 가까울수록 비현실적이라는 것입니다. 연구팀이 실험대상자들에게 평가하도록 한 13가지 대상은 옆집 친구, 아동을 대상으로 한 호주 인기 음악그룹 ‘위글스’와 산타클로스, 부활절 토끼, 이빨요정 같은 문화적 대상, 외계인이나 공룡 같은 과거에 존재했거나 존재할지도 모르는 대상, 유니콘, 유령, 용 같은 신화적 대상, 스폰지밥, 엘사공주, 피터팬 같은 동화나 만화영화 속 대상들입니다. 분석 결과 7세 이하 아이들은 위글스와 공룡에게 평균 7점을 줘 가장 현실적인 존재라고 평가했고 그 다음 높은 점수(6점)을 받은 대상은 산타클로스, 이빨요정이었습니다. 외계인과 엘사공주도 5점을 받아 비교적 현실적이라고 생각했습니다. 용과 귀신은 4점을 받아 실제로 있는지 없는지 모르는 애매한 존재로 분류했으며 피터팬, 스폰지밥는 3점으로 실제하지 않는 존재라고 평가했습니다.반면 8세 이상 아이들과 어른들은 현실적 존재(옆집 친구, 위글스), 애매한 존재(유령, 외계인)로 구분하고 나머지는 모두 비현실적 존재라고 평가했습니다. 재미있는 것은 7세 이하 아이들 중 40% 정도는 위글스 같은 음악그룹이나 산타클로스가 똑같이 현실에 존재하는 인물이라고 답했다는 점입니다. TV에서 자주 볼 수 있는 위글스나 크리스마스 때 산타클로스 복장을 한 사람들을 곳곳에서 만날 수 있기 때문에 나이가 어린 아이들일수록 그렇게 생각한다는 것이지요. 아이들에게는 자주 접하는 대상이 현실적이라고 생각하는 것이라는 말입니다. 이 같은 연구결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 18일자에 실렸습니다. 이번 연구를 자세히 뜯어보면 나이가 어릴수록 어른들이 생각하는 것처럼 현실과 비현실을 구분하지 못하는 것이 아니라 사물을 다양한 층위로 인식할 수 있다는 것을 알 수 있습니다. 어짜피 나이가 들면 자연스럽게 현실감각을 찾게 되는 만큼 어린아이들이 황당한 생각이나 질문을 한다고 해서 ‘그렇게 생각하면 안돼’라고 말할 필요가 없다는 생각이 이번 연구를 보면서 들었습니다. 순수하고 가끔은 어른을 당황시킬 정도로 상상력이 풍부해야 하는 아이들이 지나치게 현실적이라면 이상할 것입니다. 많은 어린아이들이 지나치게 현실적인 태도를 보인다면 오히려 사회적으로 어떤 문제가 있는게 아닐까요. edmondy@seoul.co.kr

코로나19 바이러스가 확산되는 일을 막으려면 용변을 본 뒤 반드시 변기 뚜겅을 닫고 물을 내려야 할 것 같다. 얼마 전에도 나온 얘기이고, 아직 이 경로로 코로나19가 감염된 사례가 확증되지 않았지만 코로나19 환자와 접촉할 가능성이 높은 가정이나 병원, 공공장소의 화장실에서는 가급적 변기 뚜껑을 닫은 채 물을 내리는 습관을 들여야 할 것 같다. 중국 양저우 대학 연구진은 변기 물을 내릴 때 에어로졸이 많이, 넓게 그리고 다른 이가 흡입할 수 있을 정도로 충분히 형성된다는 연구 결과를 16일(현지시간) 미국 물리학협회(AIP)가 발간하는 국제학술지 ‘유체물리학’에 발표했다. 연구진은 대소변에 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)가 남아 있는 변기의 물을 내릴 때 사람을 감염시킬 정도의 에어로졸이 형성되는지 조사하기 위해 변기 물을 내릴 때 생기는 물과 공기의 흐름을 분석했다. 컴퓨터 시뮬레이션에는 유체의 점성에 의해 나타나는 압력과 마찰력을 고려한 유체 운동 방정식인 ‘나비어-스톡스 방정식’을 활용했다.그 결과 변기 물을 내릴 때 에어로졸이 거의 92㎝까지 튀어 오르는 것으로 확인됐다. 연구진을 이끈 왕지샹 연구원은 “변기의 물이 한쪽에서 쏟아지면서 소용돌이를 만들어 위로 솟게 만들어 에어로졸을 만들게 되는데 그 높이가 약 92㎝”라며 “에어로졸은 그 크기가 너무 작아 공기 중에 약 1분 동안 떠 있었다”며 “변기 속에 들어간 입자의 60%가 변기의 자 위로 올라왔다”고 덧붙였다. 그는 특히 “가족이 한꺼번에 화장실을 들락거리거나 밀집도가 높은 공중화장실의 경우 에어로졸 형성이 더 잦아지고 빨라질 것”이라며 “이런 에어로졸 형성을 막는 간단한 방법은 뚜껑을 닫는 것”이라고 권고했다. 국내 방역당국은 코로나19가 배설물을 통해 전파될 가능성이 희박하다고 보고 있다. 지난 4월 질병관리본부가 국내 코로나19 환자 74명에서 얻은 혈청과 분변 등 699건을 대상으로 실험한 결과, 코로나19 유전자가 24건 검출됐으며 배양검사를 하였으나 분리된 바이러스는 없었다고 밝혔다. 질본은 “바이러스가 배양되지 않았다는 것은 해당 경로로 코로나19 바이러스가 전염될 가능성이 낮다는 것을 의미한다”며 “혈액이나 분변에서 검출된 코로나19 바이러스 유전자는 이미 사멸해 감염력을 잃은 유전자 조각일 가능성이 높다”고 말했다.하지만 중국에서는 감염병 확산 초기부터 지금까지 SARS-CoV-2가 입에서 항문에 이르는 사람의 소화기관에서 살아남는다는 연구 결과를 계속해 내놓고 있다. 코로나19 환자의 대변을 검사한 결과, 약 80%의 대변에서 코로나19 양성 반응이 나왔다는 것이다. 이를 근거로 중국 국가위생건강위원회는 공식적으로 코로나19가 대소변을 통해 전염될 수 있다고 밝히고 있다. 영국 BBC에 따르면 브리스틀 대학 부설 에어로졸 연구센터의 브라이언 브즈덱 박사는 코로나바이러스가 이런 식으로 확산된다는 명확한 증거는 없지만 예방하고 조심하는 일은 이치에 맞는 일이라고 평가했다. “연구진은 가능하면 언제라도 변기 뚜껑을 닫은 채로 물을 내리고, 의자는 어떤 다른 사람 손길이 닿는 면도 깨끗이 하고, 사용한 뒤 손을 닦는 일을 권하고 있다. 이런 일이 얼마나 SARS-CoV-2의 확산을 막아주는지 보여줄 수 없지만 많은 다른 바이러스도 얼굴, 입 등을 통해 전염된다는 것이 입증됐다. 해서 어쨌든 이런 일들은 좋은 위생습관”이라고 말했다. 임병선 기자 bsnim@seoul.co.kr

DGIST 로봇공학전공 김소희 교수 연구팀이 여러 마리 성체 제브라피쉬의 뇌파를 동시에 측정하는 기술 개발과 이를 활용한 뇌전증 치료약의 효과 검증에 성공했다. 한 마리의 뇌파만을 측정할 수 있던 기존 기술의 한계를 극복한 기술로, 향후 뇌신경계 질환 치료에 쓰이는 신약 후보물질 연구의 정확도와 효율성 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 제브라피쉬는 척추동물로, 인간과 70% 유사한 유전정보와 생체기관을 갖고 있다. 따라서 신약 개발 단계 중 첫 단계로 세포를 대상으로 한 기초연구단계와 다음 단계인 설치류 대상 비임상시험 단계 사이에 사용될 동물로 주목받고 있다. 김 교수팀은 성체 제브라피쉬 여러 마리를 안정적으로 고정시켜 뇌파를 측정할 수 있는 고정유닛과 약물 주입·교환 유닛이 결합된 장치를 고안해 환경 변화 없이도 약물 교환과 연속적인 뇌파 측정이 가능하도록 했다. 이를 통해 여러 마리에서 장시간의 비침습적 뇌파 측정이 가능하다. 이는 한 번에 제브라피쉬 한 마리만의 뇌파 측정이 가능하던 기존 기술의 한계를 극복한 것이다. 또한 김 교수팀이 개발한 방식은 유닛을 손쉽게 확장 가능해, 동시 측정 가능 개체 수를 손쉽게 늘릴 수 있고, 뇌파 측정 후 제브라피쉬를 다시 수조로 돌려보내 장기간의 추적 관찰도 가능하다. 김 교수팀이 개발한 기술을 활용한다면 향후 제브라피쉬의 장점을 극대화한 신약 개발·연구가 가능할 것으로 기대된다. 특히 뇌신경계 질환 치료에 쓰일 수 있는 여러 후보약물들을 여러 마리의 제브라피쉬에 동시에 투입, 그에 따른 뇌파 반응을 연구하는데 있어 정확도와 효율성이 크게 개선될 것으로 기대된다. 또한 여러 약물을 시험하는데 소요되는 시간도 크게 단축할 수 있어, 그 중 효과가 나타나는 약물들을 선별하는 초기 스크리닝 과정에 소요되는 비용과 시간을 대폭 줄일 수 있을 것으로 보인다. 김소희 교수는 “이번에 개발한 기술은 뇌전증이나 수면 장애, 자폐증 등 다양한 뇌신경계 질환 치료를 위한 신약 후보물질의 초기 스크리닝 단계에 활용할 수 있다”며 “처리 속도가 느리다는 뇌파의 약점을 극복하고, 정확도가 높다는 뇌파의 장점을 바탕으로 약효 관련 연구를 진행할 수 있어 향후 후보물질 초기 스크리닝 단계의 성공률을 높일 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 한편 본 연구는 DGIST 학부 및 석사과정 졸업생인 로봇공학전공 이유현 연구원이 제1저자로, 김소희 교수가 교신저자로 참여했다. 이번 연구 결과는 바이오센서 분야 국제학술지인 ’바이오센서스 앤 바이오일렉트로닉스’ 지에 온라인 게재됐으며, 과학기술정보통신부 뇌과학원천기술개발사업의 지원으로 수행됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

술을 즐겨 마시는 사람들은 간에 지방이 끼는 지방간이 생기는 경우가 많다. 그렇지만 실제로 지방간의 80% 정도는 생활습관 때문에 발생하는 비알콜성 지방간이다. 건강보험심사평가원 통계에 따르면 비알콜성 지방간으로 병원을 찾은 환자는 2015년 2만 8368명에서 지난해 9만 9616명으로 늘었다. 국내 연구진이 민간요법이나 한방에서 많이 사용하는 식물에서 비알콜성 지방간 개선에 도움이 되는 물질을 찾아내 주목받고 있다.한국식품연구원 식품기능연구본부 연구팀은 쥐오줌풀이라고 불리는 길초근 추출물이 비알콜성 지방간 개선에 효능이 있다고 17일 밝혔다. 이번 연구결과는 약학 분야 국제학술지 ‘바이오메디슨 앤 파마코테라피’에 실렸다. 지방간은 지방이 간 전체 무게의 5%를 넘는 상태로 알콜성, 비알콜성 지방간으로 나뉜다. 비알콜성 지방간 환자 중 일부는 간에 염증이 생기는 비알콜성 지방간염으로 변하고 간경화나 간암으로 진행되는 경우도 있다. 현재 지방간을 약물로 치료하는 방법은 없는 상황이다. 이에 연구팀은 한국과 일본, 대만 등에서 자라는 길초근에 주목했다. 길초근은 불면증이나 스트레스 완화에 도움이 되는 것으로 알려져 민간요법으로 많이 사용되는 여러해살이풀이다.연구팀은 생쥐에게 12주 동안 고지방식을 먹여 지방간을 일으킨 다음 길초근 추출물을 8주간 투여했다. 그 결과 길초근 추출물을 투여받은 생쥐는 그렇지 않은 생쥐에 비해 체중도 38% 정도 줄고 지방간 크기와 간지질 수치가 줄어드는 것이 확인됐다. 이는 기능이 저하되거나 불필요한 세포내 소기관을 자연적으로 분해하는 ‘오토파지’ 현상을 촉진시키기 때문으로 분석됐다. 정창화 박사는 “이번 연구는 길초근 추출물의 체중조절과 비알콜성 지방간 개선 효능과 작용원리를 처음으로 밝혀냈다는데 의미가 있다”며 “추가 연구를 통해 길초근의 인체 적용효과가 입증된다면 효과적인 치료제가 없는 비알콜성 지방간 개선에 도움이 되는 건강기능식품으로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 지구온난화의 주범인 이산화탄소를 없앨 뿐만 아니라 전기와 수소를 동시에 생산할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부, 포스텍 공동연구팀은 물 속에 녹아있는 이산화탄소가 원료가 돼 수소이온과 탄산수소이온이 만들어지는 반응으로 전기와 수소에너지를 생산하는 수계 금속-이산화탄소 시스템 성능을 높여줄 수 있는 촉매를 개발했다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료분야 국제학술지 ‘저널 오브 머티리얼즈 케미스트리 A’에 실렸다. 수계 금속-이산화탄소 시스템은 전기화학적 반응을 통해 수소와 전기를 만드는데 좀 더 쉽게 만들어지게 하기 위해 촉매를 사용한다. 기존에는 백금 같은 비싼 귀금속 계열의 촉매가 사용돼 최근에는 다양한 금속 산화물과 탄소 촉매들이 만들어지고 있지만 수소발생 효율이 낮다는 단점이 있다. 이에 연구팀은 루테늄 금속과 다공성 탄소 지지체를 결합시켜 이산화탄소가 포화된 전해질에서도 잘 작동하는 루테늄 탄소복합촉매라는 금속 유기물 복합촉매를 만들었다. 이번에 개발된 촉매는 제조 공정도 간단해 대량생산이 가능할 뿐만 아니라 백금 촉매에 비해 생산가격도 10분의 1 수준에 불과하다는 장점을 갖고 있다. 김건태 UNIST 교수는 “이번 연구를 통해 차세대 전극 신소재 개발과 안정성 문제를 동시에 해결할 단서를 얻었다”라면서 “수계 금속-이산화탄소 시스템에서 백금 대신 값싼 재료로 만든 고효율 촉매를 적용하게 되면 상용화도 빨라질 것으로 기대된다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

과학기술과 의학이 발달하면서 많은 질병을 정복하고 있지만 암이나 알츠하이머 치매는 여전히 넘지 못한 산이 되고 있다. 이런 가운데 국내 과학자들이 인체 면역기능을 활성화시켜 암을 예방하고 치료할 수 있는 기술을 개발해 암 정복에 한 걸음 더 다가서게 됐다는 평가를 받으며 주목받고 있다. 카이스트 생명과학과 연구진은 면역치료를 최적화함으로써 효과적인 암 예방과 치료를 가능케 한 새로운 개념의 항암 나노백신을 개발했다고 16일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘앙게반테 케미’에 실렸다. 과학의 발달로 암이 예전처럼 불치병은 아니지만 여전히 완전정복의 단계에는 이르지 못했다. 암이 발생했을 때 외과수술과 화학적 항암치료와 방사선 치료가 가장 많이 활용되고 있다. 그렇지만 최근에는 환자 맞춤형 암치료 기술이나 인체 면역기능을 활성화시키는 면역치료법도 등장해 일부 암에서는 활용되고 있다. 　특히 인체 면역기능을 활성화시키는 항암 백신은 암을 일으키는 항원에 대해서만 면역반응을 일으켜 치료하고 예방할 수 있다는 장점에도 불구하고 면역회피 기능이 유도돼 백신에 대한 저항성이 발생할 가능성이 높다는 한계점도 분명히 있다. 최근 면역 항암치료제로 주목받고 있는 면역관용 억제제 같은 경우도 면역억제를 막아 항암효과를 유도할 수 있지만 면역반응이 존재하지 않는 암에 대해서는 효과가 거의 없는 것으로 알려져있다. 연구팀은 이런 문제점을 극복하기 위해 항암백신과 면역관용억제제를 동시에 사용해 치료효과를 극대화할 수 있는 방법을 찾았다. 연구팀은 항암백신 효과를 높이기 위해 면역 반응을 유도하는 종양펩타이드 항원과 면역보조제를 동시에 전달할 수 있는 나노입자기반 항암백신을 개발했다. 이를 통해 선천적 면역기능과는 다른 면역T세포를 기반으로 하는 특이적 면역 반응을 유도하는데 성공했다. 연구팀은 실제로 종양을 유발시킨 동물을 이용해 암 치료 및 예방 실험에도 성공했다.이와 함께 면역관용억제제와 이번에 개발한 항암나노백신의 투여 순서에 따라 치료 효능이 달라진다는 사실도 밝혀냈다. 나노백신과 면역관용억제제의 사용 시기를 조절해 투여할 경우 종양이 커지는 것은 물론 재발까지 억제할 수 있다는 설명이다. 전상용 카이스트 교수는 “이번 연구는 기존 항암백신과 면역관용억제제에서 나타나는 한계를 극복할 수 있는 새로운 약물과 치료법을 제시했다는데 의미가 크다”라며 “다양한 항암 면역치료법에 적용해 치료효과를 극대화시킬 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

나이는 살아온 햇수를 나타내는 숫자일뿐 생물학적 나이는 아니다. 왜냐하면 사람은 저마다 서로 다른 속도로 노화하기 때문이다. 따라서 생물학적 나이가 그 사람의 실제 나이라고 할 수 있지만, 이를 지금까지 측정하는 것은 매우 까다로웠다. 그런데 이제 미국 보스턴의대 연구팀이 사람의 생물학적 나이를 측정할 수 있는 특수한 안구 스캐너를 고안했다고 밝혔다. 이를 이용해 수정체를 측정하면 그 사람의 생물학적 나이를 알 수 있다. 사람의 노화 속도에는 여러 요인이 영향을 주며 그중에서도 흡연과 혈압, 체중 그리고 질병과 같은 요인은 모두 평균 수명에 크게 영향을 미친다. 게다가 이런 환경적 요인이 모두 같다고 해도 사람마다 노화 속도가 다르다는 것을 2016년 미국 캘리포니아대 연구팀이 1만3000여명을 대상으로 한 게놈 배열 연구를 통해 알아냈다. 이는 사람마다 서로 다른 체내 시계가 있다는 것을 뜻한다. 실제로 노화가 빠른 사람과 노화가 느린 사람을 비교하면 나이와 환경적 요인이 같더라도 앞으로 10년 동안에 사망할 확률은 30%나 다른 것으로 알려졌다. 이는 사람의 생물학적 나이가 유전적 요인과 환경적 요인에 의해 크게 달라지는 것을 보여준다. 물론 생물학적 나이는 이런 요인을 다양한 연구에서 측정해 계산할 수는 있지만, 복잡하고 시간이 오래 걸린다. 따라서 빠르고 간단하며 정확하게 생물학적 나이를 측정하는 방법이 요구돼 왔다고 이들 연구진은 말한다.이에 따라 이번 연구에서는 사람의 정확한 생물학적 나이를 측정하기 위해 체내에 존재하는 장수 단백질에 주목했다고 연구를 주도한 리 골드스타인 부교수는 밝혔다. 장수 단백질은 재생하지 않는 신체 기관(골격근, 심장, 뇌)과 세포외 기질 결합조직(힘줄, 연골) 그리고 안구 수정체에 포함돼 있다.그런데 이 중 수정체만이 광학 검사로 읽을 수 있는 단백질을 포함한다. 또한 수정체는 태아기에 발현돼 평생 분자적 변화를 축적해간다. 따라서 안구의 수정체는 단백질의 노화를 정량적으로 평가하는 데 있어 가장 이상적인 조직이라고 할 수 있다. 특히 이번에 고안된 안구 스캐너는 수정체의 단백질 노화를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 이를 바탕으로 생물학적 나이를 산출할 수 있다. 게다가 이번 방식은 기존 유전적 방식보다 뛰어난 정밀도를 지녔고 과정이 더욱 간편해졌다는 장점이 있다. 간단하고 신속하며 안전한 생물학적 나이 측정은 나이라는 숫자에 현혹되지 않아 더욱더 개인에게 맞춰진 의료 서비스 제공으로 이어질 것이다. 이에 대해 연구팀은 앞으로 안구 스캐너를 가지고 많은 사람에게 임상시험을 하고 이 장치에 관한 추가적인 검증을 해나갈 계획이라고 말했다. 자세한 연구 결과는 국제학술지 노화생물학 저널(Journal of Gerontology: Biological Sciences) 최신호(9일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

서울대 바이오비옴 업그레이드 유산균 ‘더리얼신바이오틱스’가 NS홈쇼핑 3차 방송을 확정했다고 밝혔다. 서울대 바이오비옴은 ‘더리얼신바이오틱스’를 지난 3월 NS홈쇼핑을 통해 선보였으며, 지난 4월 2차 앵콜 방송을 진행한 바 있다. 두차례 모두 성공적인 론칭을 기록함에 따라 오는 15일 저녁 6시 35분 3차 방송을 진행한다. ‘더리얼신바이오틱스’는 한국인 장내 존재하는 락토바실러스파라카제이 KBL382 균주 포함 특허받은 마이크로 캡슐공법으로 제조된 유산균 4종을 함유하고 있다. 유익균의 먹이가 되는 식약처 개별인정형 프리바이오틱스 ‘락추로스파우더’를 주원료로 유산균 증식 및 유해균 억제, 배변활동 원활에 도움을 주는 진정한 업그레이드 유산균이다. 한국인 토종유산균 ‘락토바실러스파라카제이 KBL382’는 SCI 국제학술지에 발표된 검증된 균주이며 ‘락추로스파우더’는 장내 유익균인 비피도 박테리아 증가를 돕는 기능성 프리바이오틱스다. 서울대 바이오비옴 더리얼신바이오틱스는 남녀노소를 가리지 않는 온가족 유산균이다. 휴대가 간편한 3g스틱 포장의 레몬맛 분말 제형으로 하루 1회 1포를 직접 또는 물과 함께 섭취하면 프로바이오틱스와 프리바이오틱스를 동시에 섭취할 수 있다. 한편,한국인 토종유산균 더리얼신바이오틱스 구매 및 제품 정보는 홈페이지에서 확인 가능하다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

때로는 실수가 획기적인 발견으로 이어지는 모양이다. 4년 전쯤 과일 같은 신선식품을 누에고치에서 추출한 실크 단백질로 감싸 유통기한을 배로 늘린다고 알려져 화제가 됐던 코팅 기술이 어떻게 나올 수 있었는지를 미국 매사추세츠공대(MIT)가 최근 공개해 관심이 쏠리고 있다. 5일(현지시간) MIT뉴스에 따르면, 현재 MIT 토목환경공학과에서 조교수로 재직 중인 베네데토 마델리 박사는 몇 년 전 터프츠대 의생명공학과 피오렌조 오메네토 교수팀에서 박사후연구원으로 연구에 임하고 있을 때 실크 피브로인이라는 이름의 실크 단백질의 새로운 용도를 우연히 발견했다. 당시 MIT에서는 케임브리지 크롭스라는 이름의 벤처기업이 생겨 실크 단백질을 식품과 의약품으로 사용할 때 효능을 조사하고, 정기적으로 실크 단백질을 첨가한 요리를 개발하는 경연대회도 개최되고 있었다. 실크 단백질은 양질의 단백질 공급원인 데다가 몸속에서 여분의 지방과 당분을 흡수해 생활 습관으로 인한 병을 예방하는 데도 도움이 된다고 알려졌다. 이에 따라 당시 마델리 박사도 해당 경연대회에 낼 실크 단백질 첨가 요리를 개발하고 있었다. 그런데 실크를 녹인 현탁액에 그만 딸기 한 개를 실수로 빠뜨리고 말았던 것이다. 그는 곧바로 딸기를 건져내긴 했지만 멋진 요리를 개발하겠다는 의욕이 순식간에 사라져 실험을 중단하고 일주일 정도 쉬었다. 그런데 그런 그의 행동이 뜻밖의 발견으로 이어졌다는 것이다. 그 후 그는 실험을 다시 하기 위해 연구실로 돌아왔고 거기서 자신이 일주일 전 내팽개쳐둔 딸기들이 단 한 개만 빼고 모두 썩어가고 있는 모습을 봤다. 그리고 여전히 신선한 딸기 한 개가 바로 자신이 실수로 실크 용액에 빠뜨려 코팅됐다는 것을 알아차렸다. 일반적으로 코팅제의 역할은 신선식품을 외부 공기 등으로부터 적당히 차단해 세포 호흡을 적당히 억제하는 데 있다. 따라서 코팅제는 얇은 막으로의 강도와 물과 잘 섞이지 않는 소수성을 모두 필요로 한다. 하지만 이런 두 성질을 모두 지닌 안전한 코팅제는 이전까지 좀처럼 찾을 수 없었다. 반면 이들 연구자가 주목한 실크 단백질은 적당한 소수성을 갖고 있고 모이면 자연스럽게 섬유를 구성하는 성질인 자기 조직성을 지녀 적절한 농도로 물에 섞어 현탁액을 만들면 적당한 통기성을 갖는 코팅제가 됐다. 특히 실크 용액의 코팅 효과는 매우 뛰어나서 지금까지 코팅하기가 가장 어렵다고 여겨진 딸기에 대해서도 탁월한 효과를 보였다고 연구자들은 국제학술지 사이언티픽 리포츠(Scientific Reports) 당시 최신호(2016년 5월 6일자)에 밝혔다.실크 코팅의 효과를 측정한 결과, 딸기로 산소가 투과되는 수준을 기존보다 50분의 정도로 낮춰 세포 호흡 속도를 3분의 1 수준까지 떨어뜨리는 것으로 확인됐다. 즉 호흡 속도를 떨어뜨려 딸기가 썩을 때까지의 시간을 대폭 늘렸다는 것이다. 게다가 실제 실험에서는 딸기의 보존 기간을 최대 두 배까지 늘리는 데도 성공했다. 이는 유통기한을 두 배로 늘려 자연히 수익 향상으로 이어질 수 있는 것이다.실크 단백질은 그 자체로도 식품으로서 안전하고 코팅제로 가공한 뒤에도 무색, 무미, 무취여서 식품에 적합했다. 이들 연구자는 그 후로 고기나 생선 토막을 비롯한 모든 식품에 대해서도 최적의 코팅 기술을 개발하고 있는 것으로 알려졌다. 사진=사이언티픽 리포츠 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

‘저녁이 있는 삶’을 위한 주52시간 근무제가 2018년 7월 시행된 이후 2년 가까이 되고 있다. 저녁 시간이 훨씬 여유있어졌다는 사람들도 많아졌지만 직장인들은 저녁 6시 칼퇴근을 하더라도 늦은 저녁을 먹는 경우가 많다. 생물학자와 의학자들이 늦은 저녁식사가 야식만큼이나 비만을 촉발시킨다는 연구결과를 내놨다. 미국 존스홉킨스대 의대, 아칸소대 의대 공동연구팀은 늦은 저녁식사가 야식 만큼이나 체중증가와 당뇨의 주요 원인이 될 수 있다고 11일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘임상 내분비학 및 대사학’ 11일자에 실렸다. 전 세계 약 21억명 이상의 성인들이 과체중이나 비만으로 인해 당뇨와 고혈압 등 대사질환에 시달리고 있다. 비만이나 과체중은 운동부족이나 야식 같은 안 좋은 식습관 때문인 것으로 알려져 있다. 연구팀은 건강한 성인남녀 20명을 10명씩 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 오후 6시에 저녁식사를 하도록 하고 나머지 집단은 오후 8시 이후에 식사를 하도록 하고 모두 11시에 잠자리에 들도록 했다. 연구팀은 실험참가자들에게 시계형태의 활동측정기를 24시간 착용하도록 하고 혈당, 체중, 체질량지수(BMI)를 측정하고 수면습관을 관찰했다. 그 결과 오후 8시 이후 저녁 식사를 하는 사람들은 오후 6시에 저녁식사를 하는 사람들보다 혈당 수치가 18% 정도 높았고 지방 축적량은 10% 정도 높았고 지방 소비율은 10% 정도 낮은 것으로 나타났다. 건강에 문제가 없는 사람들임에도 불구하고 늦은 저녁식사를 하는 경우가 많아질수록 신진대사가 잘 되지 않는 비만이나 당뇨환자와 비슷한 상태가 되는 것으로 확인됐다. 연구팀은 저녁식사를 늦게 하는 경우 그에 상응하는 시간만큼 깨어있는 것이 필요하지만 취침시간이 늦어질 경우 전체 수면시간이 줄면서 지방축적이 쉬워지는 등 또 다른 건강상 문제를 일으킨다고 지적했다. 결국 저녁식사를 늦게 하는 것을 피하는 것이 필요하다는 것이다. 조나단 준 존스홉킨스대 의대 교수는 “이번 연구는 늦은 저녁식사가 지방을 태우는 대사시스템과 포도당 내성을 약화시켜 대사질환을 유발시킨다는 점을 보여준 것”이라며 “늦은 저녁식사에 따른 영향은 사람마다 다르고 평상시 취침시간에 따라 달라지기는 하지만 늦은 시간에 칼로리를 소비하는 것이 인체에 안 좋은 결과를 가져오는 것은 사실”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

집에서 만들어 먹는 음식이 아닌 이상 즉석식품이나 각종 가공식품들에는 어쩔 수 없이 음식이 상하지 않게 하거나 색감을 좋게 하거나 맛을 높이기 위해 식품첨가물이 들어가기 마련이다. 인체에 무해하다고는 하지만 식품첨가물이 간접적인 경로를 통해 건강에 영향을 미칠 수도 있다. 국내 연구진이 가공식품 속 들어가는 식품첨가제가 자칫 자폐증을 유발시킬 수도 있다는 연구결과를 내놨다. 한국뇌연구원 신경회로연구그룹 연구팀은 가공식품 속 유통기한을 늘리기 위해 사용되는 식품첨가물인 프로피온산이 장내 미생물의 불균형을 유발시켜 자폐증을 유발시킬 가능성을 높인다고 11일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘몰레큘러 브레인’에 실렸다. 최근 들어 과학계에서는 장내 미생물에 대한 다양한 연구들을 하고 있다. 장은 ‘제2의 뇌’라고 불리며 장에서 흡수된 물질이 혈관을 따라 이동해 멀리 떨어진 뇌까지 영향을 줄 수 있다는 ‘장-뇌 연결축’이라는 개념이 제시되기도 했다. 연구팀은 자폐증을 앓고 있는 아이들이 과민성대장증후군 같은 장관련 질환을 앓는다는 점과 프로피온산을 투여한 쥐가 자폐 유사증상을 보인다는 기존 연구결과에 주목했다. 프로피온산(PPA)는 가공식품 속 유통기한을 늘리는데 사용되는 식품첨가물로 각종 통조림에 포함돼 있다. 연구팀은 생쥐의 신경세포(뉴런)를 배양한 뒤 PPA를 투여하고 해마 신경세포의 형태와 단백질 발현량을 관찰했다. 그 결과 세포내 불필요한 단백질과 세포소기관을 분해하는 자가포식 작용이 제대로 이뤄지지 않아 세포내 노폐물이 축적되고 결국 시냅스 형성에 중요한 역할을 하는 수상돌기 가시가 줄어들면서 뇌 발달이 더뎌진다는 것을 확인했다. 또 PPA가 투여된 세포에서는 세포외 신호조절 효소 경로가 과도하게 활성화된다는 것도 관찰했다.결국 식품첨가물로 사용되는 프로피온산이 체내에 과도하게 유입될 경우 장내 세균의 종류와 숫자에 영향을 미치고 이것이 신경세포에까지 영향을 미쳐 뇌발달이 한창인 아동에게 영향을 미쳐 자폐유사증상을 유발할 수 있다는 설명이다. 문지영 박사는 “이번 연구는 장내 미생물이 뇌에 미치는 여러 영향 중 하나를 밝혀낸 것으로 프로피온산이 뇌에 미치는 영향을 파악함으로써 관련 질환 치료에도 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

스위스 취리히대, 취리히연방공과대(ETH) 통합생물학연구소, 오스트리아 그레고르 멘델 연구소, 일본 치바대, 도쿄대, 요코하마시립대, 니가타대, 나고야대, 국립유전학연구소, 독일 포츠담대, 미국 서던캘리포니아대 공동연구팀은 특정 유전자가 식물이 생산하는 꽃가루 숫자를 조절한다고 10일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 6월 9일자에 실렸다. 연구팀은 생물학 실험에 많이 쓰이는 식물인 애기장대의 144개 변종에 대해 꽃 한 송이당 꽃가루 알갱이 숫자를 세었다. 그 결과 꽃 한 송이당 꽃가루 알갱이는 2000~8000개로 다양한 것으로 나타났다. 연구팀은 ‘RDP1’이라는 유전자가 꽃가루 숫자에 영향을 미치고, 꽃가루 숫자가 적을수록 질병에 강하고 번식 성공 확률도 높은 것으로 확인했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

올 초 코로나19가 확산되기 시작할 무렵 많은 사람들은 날씨가 더워지면 기세가 꺾일 것이라고 기대했었습니다. 코로나19는 그런 기대감은 헛된 것이라고 비웃듯 더운 중동이나 아프리카에서도 무서운 속도로 퍼지고 6월 시작과 함께 폭염이 찾아온 국내에서도 사라질 기미는 안 보입니다. 오히려 더운 날씨 때문에 마스크 착용 같은 개인 방역이 느슨해지면서 더 확산되고 있는 분위기입니다. 결국 코로나19의 유일한 해결책은 예방백신과 치료제 개발입니다. 백신은 특정 감염병에 대해 인공적으로 면역을 얻기 위해 병원균을 약화시키거나 죽인 뒤 적당한 생물학적, 화학적 처리를 통해 만든 약물입니다. 백신의 연구개발 기간은 상당히 길어 사람들에게 사용되기까지는 오랜 시간이 걸립니다. 게다가 대부분의 백신은 ‘콜드 체인’이라는 시스템을 통해 차갑게 유지돼야 합니다. 신선식품처럼 2~8도에서 냉장보관되지 않으면 변질하거나 백신 단백질이 분해돼 쓸모없어집니다. 기온이 높거나 냉장 시설이 갖춰지지 않은 저개발국가에서 백신의 효과가 떨어지는 이유입니다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 이런 이유로 생산된 백신의 약 50%가 사용 전에 폐기되고 있을 뿐만 아니라 같은 이유로 2018년 기준 전 세계 영유아 1940만명이 백신접종을 받지 못해 사망하거나 장애를 겪게 됐다고 합니다. 그런데 영국 배스대 화학과, 보건과학부, 생물·생화학과, 화학공학과, 케임브리지대 생화학과, 뉴캐슬대 의대, 프랑스 유럽싱크로트론연구시설(ESRF), 미국 퍼듀대 약학부 공동연구팀은 인체에 무해한 무기물질을 이용해 100도까지 가열하거나 상온에서 최대 3년까지 보관해도 약효가 안 떨어지는 ‘백신 내열성 기술’을 개발했다고 10일 밝혔습니다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 6월 9일자에 실렸습니다. 이번에 개발된 기술은 백신 단백질을 인체에 무해하고 온도 저항성을 가진 무기물질 ‘실리카’로 코팅하는 것입니다. 연구팀은 ‘엔실리케이션’이라고 부르는 이 방법을 현재 사용되고 있는 파상풍 백신에 적용했습니다. 연구팀은 영국 배스에서 약 482㎞ 떨어져 있는 뉴캐슬까지 엔실리케이션 처리한 파상풍 백신과 일반 파상풍 백신을 보통우편으로 보냈습니다. 백신은 실온에 노출된 상태로 이틀이 걸려 배송됐습니다. 뉴캐슬대 의대 연구진은 이들 파상풍 백신을 받아 생쥐에게 주사하고서 관찰했습니다. 엔실리케이션 백신을 접종받은 생쥐에게서는 면역반응이 나타났지만 일반 백신을 접종받은 생쥐에게서는 면역반응이 형성되지 않았다고 합니다. 연구팀은 디프테리아와 백일해 백신을 대상으로도 추가 엔실리케이션 실험을 하고 이후 여러 백신에도 적용할 예정이라고 밝혔습니다. 엔실리케이션 기술은 열대 지역에 몰려 있는 저소득 국가에서도 백신을 안전하게 사용할 수 있게 만들어 많은 질병을 정복할 수 있게 해줄 것으로 보입니다. 역사학자 아널드 토인비는 ‘역사의 연구’에서 “역사는 도전과 응전을 통해 발전해 왔다”고 했습니다. 이는 질병과의 전쟁에도 적용될 것입니다. 역사를 살펴보면 예상치 못한 신종 감염병들이 인류 생존을 위협하기도 했지만 결국 감염병을 극복하는 방법을 찾아냈습니다. 이번 코로나19와의 전쟁에서도 반드시 인류는 그 해결책을 찾아내 이길 것입니다. edmondy@seoul.co.kr