영화 속 전투장면에서 군인들이 깜깜한 야간 작전을 수행하기 위해 특수 장비를 착용하는 모습을 흔히 볼 수 있다. 바로 야간투시경이다. 야간투시경은 밤에도 존재하는 적은 양의 빛을 광전자 방출효과로 증폭시키거나 사람이나 동물처럼 열을 발산하는 물체에서 나오는 적외선을 가시광선으로 전환시켜 볼 수 있게 해주는 장치이다. 특히 적외선 투시경은 가시광선의 바깥쪽, 사람의 눈으로는 감지되지 않는 빛을 이용하기 위한 것이다. 그런데 최근 과학자들이 적외선을 감지할 수 있는 시력을 가진 슈퍼생쥐를 개발해 주목받고 있다. 눈에 적외선 투시경을 장착시킨 것과 같은 원리이다. 중국 허베이 중국과학기술대 의학 및 생명과학부, 미국 매사추세츠대 의대 생화학 및 분자약리학과 공동연구팀은 적외선을 가시광선 파장으로 전환시킬 수 있는 나노입자를 생쥐의 눈에 이식해 적외선을 볼 수 있게 하는데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 3월 1일자에 실렸다. 과학자들은 시각에 문제가 있는 사람들에게도 이 기술을 적용할 수 있을 것인지에 대해 관심을 갖고 있다. 열선이라고도 불리는 적외선은 가시광선의 붉은색보다 더 바깥쪽에 있는 전자기파로 700㎚(나노미터)~1㎜의 파장을 갖고 있는데 사람을 비롯한 대부분의 포유류는 적외선을 볼 수 없다. 연구팀은 980㎚ 파장의 적외선 광자를 흡수해 포유류의 눈이 인식할 수 있는 535㎚ 파장의 녹색광으로 전환해 방출할 수 있는 나노입자를 개발했다. 연구팀은 이 나노입자를 눈의 광수용체와 결합할 수 있는 단백질에 부착시킨 뒤 생쥐의 눈에 주입했다. 그 결과 나노입자는 생쥐의 광수용체와 성공적으로 결합됐으며 나노입자가 주입된 생쥐에게 적외선을 쬐어주자 뇌의 시각처리 영역이 활성화되는 것을 연구진은 관찰했다. 연구팀은 나노입자가 주입된 생쥐와 일반 생쥐를 대상으로 어두운 상자와 적외선이 비치는 상자 중 한 곳에 들어가도록 하는 실험을 했다. 야행성인 생쥐는 일반적으로 어두운 상자를 찾아간다. 일반 생쥐는 적외선을 볼 수가 없기 때문에 적외선의 조사여부와 상관없이 아무데나 무작위로 들어가는 반면 나노입자 주입 생쥐는 어두운 상자만 찾아가는 것을 확인했다. 적외선이 조사되는 상자는 밝게 보이기 때문이다. 연구진은 생쥐들을 물 속 미로에 넣고 통로를 찾아가도록 하는 실험을 실시했다. 미로에는 두 개의 출구가 있는데 그 중 하나만 제대로된 출구였는데 일반 생쥐는 제대로 된 통로에 가시광선을 비출 때만 찾아갔는데 나노입자 주입 생쥐는 적외선으로 알려줘도 쉽게 찾아가는 모습을 보였다. 티엔 쉐(Tian Xue) 중국과기대 교수는 “눈에 보이지 않는 빛을 비췄는데도 생쥐가 안전한 통로를 정확하게 선택하는 모습을 보면서 소름이 돋는 느낌”이었다며 “이번에 개발한 기술은 군사안보분야에 활용할 수 있을 것으로 보이지만 실제로 사람의 시력을 향상시킬 수 있는지에 대해서는 추가 연구가 필요하다”고 말했다. 그러나 영국 런던대 시각신경학자인 글렌 제프리 교수는 “사람의 시각 시스템은 수 백만년 동안 특정 부분에 민감하게 진화해온 만큼 망막이 적외선을 보는데 익숙치 않을 것”이라며 “기술 자체는 인상적이지만 이 기술을 사람에게 직접 적용하면 지나치게 밝고 선명하게 보이며 이미지가 압도적으로 인식될 수 있어 뇌에서 처리하기 쉽지 않을 것으로 본다”고 지적했다. 더군다나 이번에 활용된 나노입자는 중금속을 포함하고 있어서 중금속이 포함된 나노입자를 인간에게 사용하는 것은 사실상 불가능할 것이라고 과학자들은 지적했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

검사를 위해 채취한 혈액이 불과 2시간 만에 하얗게 변한 사례가 국제학술지에 소개됐다고 과학전문매체 라이브사이언스가 지난달 26일 보도했다. 사례에 따르면 이름이 알려지지 않은 39세 독일 남성은 메스꺼움과 구토, 두통 등을 호소하다 의식을 점차 잃어가는 상태에서 병원으로 후송됐다. 이 환자는 당뇨병을 앓고 있었으며, 의료진은 증상 완화를 위해 다양한 약물을 사용해봤지만 효과가 없었고, 결국 응급실에서 의식을 잃었다. 혈액검사 결과 이 환자는 혈액 내 트리글리세리드(triglyceride) 수치가 매우 높았다. 트리글리세리드는 콜레스테롤과 함께 동맥 경화를 일으키는 혈중 지방 성분이다. 일반적으로 150mg/dL(콜레스테롤이나 혈당의 단위) 이하가 '정상', 500mg/dL까지는 ‘매우 높음’으로 간주되는데, 사례 속 환자의 수치는 무려 1만 4000mg/dL로 정상 수치의 약 94배에 달했다. 의료진이 혈액검사를 위해 채취한 환자의 혈액은 2시간이 지난 뒤 뿌연 흰색으로 변했는데, 이 역시 지나치게 높은 트리글리세리드 수치 때문이었다. 뿐만 아니라 이 환자에게서는 당뇨병성 케톤산혈증(diabetic ketoacidosis)도 확인됐다. 이는 당뇨병의 급성합병증 중 하나로, 신체에 필요한 에너지를 얻을 때 당보다 지방을 사용함으로써 야기되는 신대사물 축적 및 수분과 당의 손실에 의해 발생하는 질환이다. 결국 의료진은 당뇨병성 케톤산혈증 및 높은 트리글리세리드 탓에 의식을 잃고 호흡이 어려운 환자를 위해 혈장반출(혈장 내 유해물질을 체외순환에 의해 기계적으로 제거하는 치료법)을 시도했다. 하지만 최초시도 당시 환자 혈액 내 지방비율이 너무 높아 기계가 제대로 작동하지 않았다. 두 차례 더 시도했으나 체외순환을 위한 기계가 여전히 지방에 막혀 작동하지 않았고, 결국 의료진은 직접 혈액을 체외로 제거하는 사혈(瀉血)을 통해 환자의 트리글리세리드 지방을 제거해야 했다. 이틀 뒤에야 환자의 혈액 내 지방 수치가 체외순환 기기를 이용할 정도까지 낮아졌고, 5일 후에는 원활하게 호흡할 수 있었다. 당시 의료진은 라이브사이언스와 한 인터뷰에서 “이런 사례를 단 한번도 본 적이 없었다. 혈액 내 지방 수치가 극도로 높았고, 이 때문에 혈액을 체외에서 걸러주는 기기조차 사용할 수 없을 정도였다”고 당시 상황을 설명했다. 이어 “이러한 현상은 환자의 적절하지 못한 식습관과 당뇨병의 그릇된 대처, 그리고 인슐린 저항 및 비만 등으로 인한 것으로 추정된다”고 덧붙였다. 이번 사례는 미국에서 발간되는 국제학술지인 ‘내과학 저널 연보’(annals of internal medicine journal) 2월 25일자 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

검사를 위해 채취한 혈액이 불과 2시간 만에 하얗게 변한 사례가 국제학술지에 소개됐다고 과학전문매체 라이브사이언스가 26일 보도했다. 사례에 따르면 이름이 알려지지 않은 39세 독일 남성은 메스꺼움과 구토, 두통 등을 호소하다 의식을 점차 잃어가는 상태에서 병원으로 후송됐다. 이 환자는 당뇨병을 앓고 있었으며, 의료진은 증상 완화를 위해 다양한 약물을 사용해봤지만 효과가 없었고, 결국 응급실에서 의식을 잃었다. 혈액검사 결과 이 환자는 혈액 내 트리글리세리드(triglyceride) 수치가 매우 높았다. 트리글리세리드는 콜레스테롤과 함께 동맥 경화를 일으키는 혈중 지방 성분이다. 일반적으로 150mg/dL(콜레스테롤이나 혈당의 단위) 이하가 '정상', 500mg/dL까지는 ‘매우 높음’으로 간주되는데, 사례 속 환자의 수치는 무려 1만 4000mg/dL로 정상 수치의 약 94배에 달했다. 의료진이 혈액검사를 위해 채취한 환자의 혈액은 2시간이 지난 뒤 뿌연 흰색으로 변했는데, 이 역시 지나치게 높은 트리글리세리드 수치 때문이었다. 뿐만 아니라 이 환자에게서는 당뇨병성 케톤산혈증(diabetic ketoacidosis)도 확인됐다. 이는 당뇨병의 급성합병증 중 하나로, 신체에 필요한 에너지를 얻을 때 당보다 지방을 사용함으로써 야기되는 신대사물 축적 및 수분과 당의 손실에 의해 발생하는 질환이다. 결국 의료진은 당뇨병성 케톤산혈증 및 높은 트리글리세리드 탓에 의식을 잃고 호흡이 어려운 환자를 위해 혈장반출(혈장 내 유해물질을 체외순환에 의해 기계적으로 제거하는 치료법)을 시도했다. 하지만 최초시도 당시 환자 혈액 내 지방비율이 너무 높아 기계가 제대로 작동하지 않았다. 두 차례 더 시도했으나 체외순환을 위한 기계가 여전히 지방에 막혀 작동하지 않았고, 결국 의료진은 직접 혈액을 체외로 제거하는 사혈(瀉血)을 통해 환자의 트리글리세리드 지방을 제거해야 했다. 이틀 뒤에야 환자의 혈액 내 지방 수치가 체외순환 기기를 이용할 정도까지 낮아졌고, 5일 후에는 원활하게 호흡할 수 있었다. 당시 의료진은 라이브사이언스와 한 인터뷰에서 “이런 사례를 단 한번도 본 적이 없었다. 혈액 내 지방 수치가 극도로 높았고, 이 때문에 혈액을 체외에서 걸러주는 기기조차 사용할 수 없을 정도였다”고 당시 상황을 설명했다. 이어 “이러한 현상은 환자의 적절하지 못한 식습관과 당뇨병의 그릇된 대처, 그리고 인슐린 저항 및 비만 등으로 인한 것으로 추정된다”고 덧붙였다. 이번 사례는 미국에서 발간되는 국제학술지인 ‘내과학 저널 연보’(annals of internal medicine journal) 25일자 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

류머티스 관절염, 패혈증, 루푸스, 아토피성 피부염, 천식…. 이것들은 우리 몸을 보호해야 할 면역시스템이 스스로를 공격하면서 염증을 유발하면서 나타나는 질병이다. 자가면역질환은 면역기능의 오작동으로 관절이나 피부, 근육, 심장 등 인체 모든 부위에서 나타날 수 있는 질병으로 종류가 셀 수 없을 정도로 다양하다. 문제는 자가면역질환을 일으키는 원인으로 유전적 요인, 환경적 요인 등이 복합적으로 작용하기 때문이라고 보고 있지만 면역체계 오작동 원인에 대해서는 아직 명확하게 밝혀내지 못하고 있다. 국내 연구진이 자가면역질환이 발생하는 원인 중 하나로 ‘방관자T세포’ 역할을 밝혀냈다. 한양대 생명과학과 최제민 교수팀은 체내에 병원균이 침입했을 때 반응하지 않는 면역세포인 ‘방관자 T세포’가 자가면역질환의 핵심 원인이라는 사실을 규명했다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 실렸다.우리 몸 속에는 10억~100억개 가량의 T세포 클론이 있다. 병원균이 침투했을 때 T세포는 병원균을 몰아내기 위해 반응하지만 항원 특이적으로 반응하는 T세포를 제외한 나머지 대부분은 면역세포에 적극적으로 참여하지 않는 것으로 알려져 있다. 이렇게 항원에 반응하지 않는 T세포를 ‘방관자T세포’라고 한다. 연구팀은 뇌, 척수, 시신경을 포함한 중추신경계에 발생하는 만성 신경면역계질환인 다발성경화증을 유발시킨 생쥐를 이용해 실험한 결과 인터루킨-1베타, 인터루킨-23이라는 신호물질에 의해 방관자T세포가 활성화된다는 사실을 발견했다. 이렇게 활성화된 방관자T세포는 척수 조직으로 이동해 또 다른 신호물질을 분비해 중추신경계 손상을 일으키고 다발성 경화증의 발병과 진행에 관여한다는 설명이다.이름과 달리 방관자T세포는 면역반응을 방관하는 것이 아니라 오히려 자신의 몸을 공격하는 자가면역반응에 적극 참여한다는 것이다. 최제민 교수는 “이번 연구는 항원반응에 관련이 없는 것으로 알려졌던 방관자T세포의 자가면역질환에서의 역할과 메커니즘을 새롭게 밝혀냈다는데 큰 의미가 있다”며 “방관자T세포 기능 조절을 통한 새로운 개념의 자가면역질환 치료제 개발에 도움이 될 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

은하계를 비롯한 우주도 생물체처럼 ‘진화’한다. 그런데 나 홀로 진화하는 것이 아니라 이웃한 다른 은하들과 조화를 이루며 성장해나간다는 사실을 국내 연구진이 처음 발견했다. 한국천문연구원 광학천문본부 연구진은 독일과 스페인이 공동운영하는 칼라알토 천문대에서 제공하는 3차원 분광탐사관측 자료인 ‘칼리파’를 분석한 결과 은하의 회전방향이 이웃 은하의 평균 운동방향과 뚜렷한 상관성을 보인다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘천체물리학 저널’ 최신호(2월 10일자)에 실렸다. 연구팀이 활용한 3차원 분광관측은 천체에서 나오는 빛의 스펙트럼을 관측해 구성성분을 조사하는 방법으로 기존 분광관측은 하나의 점에서 빛을 받았던데 반해 이 방법은 특정 2차원 면에서 빛을 얻고 파장을 공간적으로 잘게 쪼개 분석할 수 있게 해주는 최신 관측기법이다. 연구팀은 이 방법으로 400여 개의 은하를 대상으로 분석한 뒤 은하 회전축을 나란히 정렬해 주변 이웃 은해들의 은동방향 분포와 겹쳐 봤다. 그 결과 은하의 회전 방향이 이웃 은하의 평균적 운동방향과 밀접한 관계를 갖고 있으며 이런 상관성은 260만 광년 떨어진 이웃 은하들에서도 발견됐다. 은하가 1억 년에 6만 광년 정도를 이동한다고 추정할 때 약 40억년 전에 다른 은하를 만난 기억을 회전이라는 운동학적 성질로 간직하고 있다는 것이다. 은하들간 상호작용은 회전 같은 운동성 이외에도 별들의 나이 분포, 은하의 전체적인 형태 변화에 영향을 미치는 것으로 확인됐다. 은하의 형태는 상호작용 직후에는 복잡해지지만 시간이 흐르면 더 무디고 단순한 모양으로 변하게 된다는 것이다. 연구진은 이번에 발견한 은하간 운동학적 특성 교류와 기원을 추적하는 것은 은하 진화를 추적하는 중요한 단서가 된다고 설명했다. 연구를 주도한 천문연구원 이준협 광학천문본부 박사는 “지금까지는 은하가 다양한 환경에 따라 얼마나 빠르게 회전하는지에 초점을 맞춘 연구들이 많았는데 이번 연구처럼 은하의 운동학적 차원에서의 분석은 은하의 진화와 우주의 기원을 알아내는데 초석이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘꿈의 신소재’ 그래핀을 다양한 재료와 섞어 물리적, 화학적 특성을 강화한 다기능성 그래핀 복합체를 손쉽게 제작할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 미국 라이스대 화학과, 응용물리학과, 토목환경공학과, 나노공학 및 재료과학과, 한국기초과학지원연구원 전주센터, 이스라엘 네게브 벤구리온대 공대 공동연구진은 저비용으로 쉽고 간단하게 다양한 그래핀 복합체 제작 기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘ACS 나노’ 최신호(2월 7일)에 실렸다. 연구팀은 레이저 합성 그래핀(LIG)을 만든 뒤 복잡한 화학적 처리 없이 고분자, 탄성체, 건설재료 등 다양한 재료에 집어넣는 간단한 방법으로 그래핀 복합체를 제작했다. LIG도 고온 공정이나 화학처리 과정 없이 저비용으로 비교적 간단하게 만들 수 있으며 넓고 크게 확장하기도 쉬운데 이번 연구로 다기능성 복합체로 활용 가능성도 크다는 것이 밝혀진 것이다. 연구팀은 LIG 복합체가 물을 밀어내는 초소수성 표면이나 병원균이나 오염물질이 묻는 것을 막아주는 오염 방지막, 결빙방지 기능이 있는 발열소자, 쉽게 구부릴 수 있는 비휘발성 메모리 소자 등 다양한 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.연구에 참여한 윤종원 기초과학지원연 박사는 “이번 연구는 그래핀 복합체 제작 공정을 간소화시켜 원하는 물질을 빠르고 쉽게 제작할 수 있을 뿐만 아니라 다기능성 표면을 실생활에 쉽게 응용할 수 있도록 도와줄 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

초원을 누비는 동물 중 특이한 줄무늬를 가져 어린이들에게 인기있는 동물이 있다. 바로 얼룩말이다. 우리에게도 잘 알려진 동물이지만 흥미롭게도 얼룩말을 대표하는 상징인 줄무늬가 왜 존재하는지에 대해서 명쾌한 답을 찾지는 못했다. 전문가들은 줄무늬가 사자 등 포식자로부터 스스로를 보호하는 위장용, 얼룩말 각자 서로를 인식하는 용도, 해충 등을 방지하는 용도라는 다양한 주장이 제기했다. 최근 미국 캘리포니아대학교 데이비스캠퍼스 연구팀이 얼룩말 줄무늬의 비밀을 밝혀낸 명쾌한 연구결과를 내놨다. 결론부터 말하면 줄무늬가 피를 빨아먹는 말파리의 공격을 피하는데 도움을 준다는 것. 논문의 선임저자인 팀 카고 교수가 이끄는 연구팀의 실험방법은 이렇다. 먼저 연구팀은 영국의 한 농장에서 얼룩말 3마리와 말 9마리를 놓고 말파리들이 얼마나 이들에게 달려드는지 분석하기 위해 카메라로 촬영해 분석했다. 그 결과 말파리들이 말과 얼룩말 주위에 거의 비슷한 속도로 모여들어 선회비행하는 것이 확인됐다. 놀라운 점은 파리들이 실제 각 말 몸에 '착륙'하는 비율이다. 얼룩말 몸에 착륙한 파리 수가 말과 비교해 25%에 불과했기 때문.한발 더 나아가 연구팀은 말들에게 회색, 검정 등 단일색 옷과 얼룩말처럼 줄무늬 옷을 입혀 똑같은 실험을 실시했다. 그 결과 역시 말파리는 단일 색상 옷에 비해 줄무늬 옷을 입은 말들에게는 자주 착륙하지 못했다. 결과적으로 얼룩말의 줄무늬 '능력'이 흥미로운 실험으로 입증된 셈이다. 그렇다면 줄무늬가 왜 말파리의 착륙에 영향을 미치는 것일까? 카고 교수는 "영상을 분석해보면 말파리는 서서히 속도를 늦춰 얼룩말 몸에 착륙하는데 자주 실패했다"면서 "이는 아마도 줄무늬가 시각의 혼동을 주기 때문으로 보인다"고 분석했다. 이어 "말파리는 근시로, 2m 정도 떨어진 거리에서 얼룩말은 회색으로 보이지만 근접하면 갑자기 줄무늬가 나타나 혼동을 주는 것"이라면서 "얼룩말은 위험한 질병을 옮기는 파리로부터 자신을 지키기 위해 진화해온 것으로 풀이된다"고 덧붙였다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘플로스 원’(PLoS ONE) 최신호에 게재됐다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

1980년대에 학창 시절을 보낸 남학생들이라면 ‘책받침 여신’을 기억하실 겁니다. 피비 케이츠(1963년생), 브룩 실즈(1965년생), 소피 마르소(1966년생)를 두고 하는 말입니다. 각각 귀여움과 섹시미, 청순미를 대표하는 이른바 미녀 삼총사였습니다. 남학생들은 자신이 좋아하는 배우의 사진을 코팅해 책받침으로 갖고 다니거나 책상 앞에 커다란 브로마이드를 붙여 두고 자기만의 판타지에 빠지기도 했습니다. 지금은 예순을 바라보는 나이라 한물갔다고들 하지만 여전히 옛 흔적들이 남아 있습니다. 영화나 드라마를 볼 때 어릴 적 봤던 배우들이 나이 먹어 가는 모습과 맡은 배역, 연기의 변화를 감상하는 것은 또 하나의 관람 포인트입니다. 물론 십수년이 흘렀는데도 외모가 그대로인 배우들을 보노라면 부러움과 함께 질투가 나는 것은 어쩔 수 없는 일이지만 말입니다. 사실 인류는 지구상에 등장한 이후 영원한 젊음과 죽지 않는 ‘영생불사’라는 이룰 수 없는 꿈을 꿔 왔습니다. 그런데 20세기 들어 과학기술, 특히 생물학과 화학이 급속도로 발달하면서 꿈이 현실과 가까워지고 있는 것처럼 보이기도 합니다. 오스트리아, 프랑스, 독일, 미국, 스위스, 스웨덴 등 6개국 18개 대학과 연구기관으로 구성된 국제공동연구팀은 단세포생물인 효모는 물론 벌레와 인간세포까지 대부분의 생물종에서 외부로부터 세포를 보호하고 노화를 지연시켜 주는 천연화합물을 발견하고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 20일자에 발표했습니다. 연구팀은 항염증작용이 탁월한 식물로 알려진 명일엽(신선초) 추출물로 효모와 벌레, 초파리의 노화방지 효과를 실험했습니다. 그 결과 명일엽 추출물을 주입한 효모의 생존기간이 길어지고 벌레와 초파리, 세포의 노화 속도가 느려진다는 것을 발견했습니다. 이런 효과는 명일엽에 포함된 ‘4-4´ 디메톡시 칼콘’(DMC)라는 플라보노이드 성분 때문이라고 연구팀은 밝혔습니다. DMC 성분이 심장세포를 강화해 협심증으로 알려진 심근허혈 증상을 막고 ‘자가포식’(오토파지) 시스템에도 영향을 미친다는 것입니다. 자가포식은 손상된 단백질과 세포 기관을 제거하고 분해해 다른 곳에 재활용할 수 있도록 돕는 일종의 세포 청소부 역할입니다. DMC가 자가포식 시스템을 활성화해 노화 속도를 늦출 수 있다는 것이지요. 이번 연구 결과를 보고는 명일엽이 노화 방지에 효과가 있다고 생각할 수도 있을 것입니다. 그렇지만 이번 연구의 핵심은 ‘명일엽에서 추출한 DMC 성분이 자가포식 시스템을 활성화하는 데 도움이 됐다’, ‘세포 보호와 노화 방지에 있어서 자가포식 시스템의 정상화가 중요하다’는 것입니다. 노화를 늦추고 언제까지나 인생을 즐기고 싶은 것은 사람이 갖고 있는 원초적 욕망입니다. 대중매체들에서는 ‘방부제 미모’, ‘뱀파이어급 동안’ 같은 수식어까지 동원하면서 ‘젊음’이 유일한 선인 것처럼 이야기하고 있습니다. 한때 유명세를 떨쳤던 연예인들이 가는 세월을 원망하며 의학기술을 동원했다가 부자연스러운 모습 때문에 도리어 팬들로부터 외면을 받는 경우를 종종 볼 수 있습니다. 원인은 바로 ‘젊음만이 좋은 것’이란 집착 때문일 것입니다. 과학기술이 아무리 발달해도 인간은 필멸의 존재입니다. 그렇다면 개인적으로나 사회적으로 늙어가는 것을 자연스럽게 받아들이고 아름답게 늙는 법을 익히는 게 중요하지 않을까요. 그것이 세대 갈등도 줄이는 또 하나의 방법이 될 수 있지 않을까요. edmondy@seoul.co.kr

1960년대 ‘탈리도마이드’라는 약품은 임신 중 입덧 완화에 효과가 좋다고 알려져 유럽의 많은 임산부들이 임신 기간 내내 복용하기도 했다. 그런데 문제는 탈리도마이드를 장기복용한 임산부들에게서는 팔, 다리가 이상이 있는 기형아들을 낳았던 것. 당시 탈리도마이드 복용으로 인해 태어난 기형아 숫자만도 1만여명에 달하는 것으로 알려져 있다. 연구결과 탈리도마이드에는 실제로 입덧을 완화시켜주는 R-탈리도마이드와 이성질체인 S-탈리도마이드가 있는데 기형아를 낳게 만든 부작용은 S-탈리도마이드에 의한 것이었다. 인공감미료로 알려진 아스파탐도 똑같이 생겼지만 한 쪽은 단맛을 내지만 다른 쪽은 쓴맛을 낸다. 이처럼 많은 생체분자들은 왼손과 오른손처럼 구성물질과 구조는 같지만 거울상 대칭을 이루는 광학이성질성을 갖고 있다. 한 쪽은 인체에 부작용이 없고 약리효과가 있지만 다른 쪽은 독이 되는 경우도 많다. 이 때문에 많은 제약기업들이 이성질체 중 쓸모없는 물질을 제거하거나 분리하는 방법을 연구 중인데 국내 연구진이 거울상 이성질체 중 한 쪽 분자만 합성할 수 있는 기술을 개발했다.기초과학연구원(IBS) 분자활성촉매반응 연구단 장석복(카이스트 화학과 교수) 단장과 박윤수 연구원은 ‘쌍둥이 분자’인 거울상 이성질체 둘 중 한 종류의 분자만을 선택적으로 합성할 수 있는 촉매를 개발하고 이를 활용해 의약품 필수재료인 카이랄 락탐을 만드는데도 성공했다. 이번 연구결과는 화학 분야 국제학술지 ‘네이처 촉매반응’ 19일자에 실렸다. 자연계에 많은 분자들이 거울상 이상질체로 구성돼 있는데 이 중 사람들에게 이로운 이성질체만 선택적으로 합성하는 ‘비대칭 반응’ 개발은 여전히 화학계의 난제로 남아있었다. 연구팀은 이리듐을 원료로 만든 수 십여개의 촉매 중에서 ‘카이랄 다이아민’ 골격을 가진 이리듐 촉매가 99% 이상의 정확도로 원하는 거울상 분자를 선택할 수 있다는 것을 확인했다. 연구팀은 이렇게 개발된 촉매를 이용해 의약품 제조에 많이 활용되는 다양한 카이랄 락탐 화합물을 합성하는데도 성공했다. 카이랄 락탐은 독특한 입체적 특성 때문에 우리 신체를 구성하는 많은 아미노산 유도체를 만들 수 있어 이번에 개발된 촉매를 이용해 신체 생리활성을 높인 약물 개발이 가능할 것으로 연구진은 기대하고 있다.장석복 단장은 “이번 연구는 약효를 갖는 의약품의 핵심 물질만 선택적으로 만들 수 있는 기술로 부작용은 줄이고 효과는 높일 수 있는 신약개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라며 “자연계에 풍부한 탄화수소화합물로 고부가가치 원료를 만들 수도 있어 경제적 효과도 무궁무진하다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

최근 호주 시드니대 연구진이 생태학 분야 국제학술지 ‘생물보존’에 전 세계 곤충종 41%가 개체수 감소를 경험하고 있고 3분의 1 정도는 멸종위기에 놓여있다는 논문을 발표했다. 특히 많은 생물학자들은 꽃가루를 옮기는 역할을 하는 벌의 급격한 개체수 감소에 대한 우려를 표하고 있다. 금세기 말에는 벌 구경이 어려울 수도 있다는 극단적인 분석도 나오고 있는 상황이다. 사실 벌이나 나비의 개체수가 감소할 경우 생태계 전체가 파괴될 가능성도 배제할 수 없다. 벌의 개체수 감소는 살충제 같은 화학물질의 과다사용과 함께 지구온난화로 인한 해충 증가 등이 원인으로 꼽히고 있다. 특히 유럽에서는 ‘바로아 진드기’라는 해충이 벌집을 파괴해 벌의 장기적 생존을 위협하는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 벌을 키우는 양봉가들은 바로아 진드기 침입을 감시해 막는 방법을 고민하고 있다. 과학자들이 바로아 진드기의 침입 상황을 정확히 파악해 꿀벌과 벌집을 보호할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 스위스 로잔연방공과대(EPFL) 신호처리 제5연구실(LST5)은 지역 양봉가들과 함께 인공지능(AI)를 활용해 침입한 진드기의 숫자를 계산하는 애플리케이션(앱)을 개발했다. 양봉가들은 벌통 아래에 대놓은 나무판에 죽은 진드기 수를 세어 얼마나 감염됐는지를 파악하는데 이 방법은 정확도가 떨어진다는 단점이 있다. 진드기의 크기가 1㎜에 불과하고 나무판에 떨어져 있는 먼지나 오염물질들이 섞여 구분하기가 쉽지 않기 때문이다. 더군다나 벌집이 한 두개가 아니라 많은 벌집을 갖고 있는 경우는 이런 방법은 사실상 무용지물이라고 할 수 있다. EPFL LST5 장 필립 티란 교수팀은 AI를 활용한 웹 기반 애플리케이션으로 진드기 숫자를 셀 수 있는 시스템을 만들었다. 벌을 키우는 사람들은 여전히 벌집 아래에 나무판을 대놓아야 하지만 예전처럼 일일이 육안으로 관찰해 진드기 숫자를 셀 필요가 없게 됐다. 그저 나무판을 찍어 온라인 사이트에 올리기만 하면 된다. 연구자들은 진드기를 구분해낼 수 있는 앱을 개발하기 위해 머신러닝 기법을 활용해 나무판 위에서 진드기와 다른 오염물질을 구분해 인식할 수 있도록 학습시켰다. 또 양봉가들이 보내준 사진들이 선명하지 않고 역광 상태에서 찍혀 이미지를 인식하기 쉽지 않다는 문제점을 연구진은 맞닥뜨렸다. 이를 위해 연구팀은 화질 선명도를 높이고 역광에서도 진드기만을 구분해 낼 수 있도록 컴퓨터를 학습시키는 한편 벌집마다 QR코드를 부여해 각 벌집마다 시간별, 장소별 죽은 진드기의 숫자, 현재 남아있을 것으로 예상되는 진드기 숫자, 다음 침투 장소 등을 예측할 수 있는 프로파일을 만들 수 있게 했다. 그 결과 앱은 죽은 진드기를 나무판에서 재빨리 인식하고 몇 초만에 벌집 하나 당 진드기가 몇 마리 죽었으며 그를 통해 얼마나 벌집에 남아있는지를 빠르게 인식할 수 있게 했다. 연구팀이 개발한 AI 시스템은 벌의 생존을 위협하는 진드기의 확산 정도 등을 손쉽게 전국단위로 파악할 수 있게 해준다. 티란 교수는 “지금까지는 진드기의 숫자를 정확히 알 수 없기 때문에 과도한 양의 살충제가 투입돼 벌들의 괴사를 부르는 등 문제가 심각했다”며 “이번 기술을 통해 벌과 벌집을 구할 수 있는 자료 확보는 물론 바로아 진드기의 확산 정도, 그리고 잠재적으로 진드기에 내성이 있는 벌을 찾는데도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

서양 속담에 ‘일찍 일어나는 새가 먹이를 먹는다’라는 말이 있다. 근면 성실을 독려하기 위한 것이 있겠지만 아침형 인간이나 저녁형 인간은 유전적 차이가 있기 때문에 쉽게 바꾸기는 어렵다. 이 때문에 요즘은 ‘일찍 일어나는 새가 피곤하다’같은 패러디까지 나오고 있다. 그런데 과학적으로는 아침 일찍 일어나 잠이 부족할 경우는 동맥경화 위험이 높아져 심혈관계 질환이나 치매 위험도 높아질 수 있다는 충격적인 연구결과가 나왔다. 미국 하버드대 의대 매사추세츠종합병원 시스템생물학센터, 하버드대 부설 브리검여성병원 심혈관과, 하버드대 부설 베스 이스라엘 디컨네스 의료 센터(BIDMC), 오스트리아 빈 의대, 오스트리아 과학원 분자의학연구센터, 스위스 로잔대 의학및생물학부 공동연구팀은 수면 부족으로 인한 만성피로가 체내 염증을 유발시켜 혈전을 증가시킴으로써 각종 심혈관질환에 시달릴 수 있다는 연구결과를 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 14일자에 발표했다. 연구팀은 생후 8~12주 되는 생쥐들을 대상으로 유전자 변형을 통해 동맥경화를 유발시킨 다음 두 그룹으로 나눈 뒤 한 그룹은 7~9시간 잠을 잘 수 있도록 하고 나머지 그룹은 잠을 자는 중간에 불빛을 비추고 시끄러운 소음 유발하거나 심한 진동을 일으켜 잠을 충분히 잘 수 없도록 하고 잠든지 얼마되지 않아 깨웠다. 이후 수면 부족 생쥐와 그렇지 않은 생쥐와 비교했을 때 체중이나 콜레스테롤 수치에는 변화가 없는 것으로 나타났지만 혈관을 관찰한 결과 잠을 충분히 잔 생쥐들의 혈전은 줄어들거나 그대로인데 반해 수면을 방해받거나 일찍 일어난 생쥐들의 동맥에는 혈전이 더 크게 만들어졌다. 실제로 동맥에 형성된 혈전의 크기는 잠을 제대로 못 잔 그룹이 충분히 잔 그룹보다 30% 이상 컸다고 연구팀은 밝혔다.충분히 잠을 자지 못한 생쥐들의 혈액 속에는 염증 유발의 원인인자인 단백구와 호중구가 충분히 잠을 잔 생쥐들보다 2배 이상 많았다. 또 잠을 제대로 못 잔 생쥐들은 각성과 식욕, 감정 조절기능이 있는 시상하부에서 분비되는 수면 관련 호르몬인 하이포크레틴이 잠을 잘 잔 생쥐보다 적은 것으로 조사됐다. 하이포크레틴은 혈중 콜레스테롤과 위산분비, 각성 등을 좌우하는 호르몬으로 기면발작 증상이 있는 사람들이나 수면장애를 겪는 사람의 하이포크레틴 수치는 낮은 것으로 알려져 있다. 필립 스위스키 하버드대 의대 교수는 “이번 연구는 수면 부족이 염증성 백혈구 생성을 증가시키고 혈관내 혈전을 크게 만들어 체내에 각종 염증을 유발시킴으로써 각종 혈관질환이나 심장마비를 일으킬 수 있다는 것을 보여주고 있다”며 “충분한 수면이야말로 체내 염증을 줄이고 혈관 건강에도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 한편 미국 콜로라도대 의대 소아과 연구진도 “수면 부족이 유아들에게 자폐증 발병 가능성과 증상을 악화시킬 수 있다”는 연구결과를 의학 분야 국제학술지 ‘소아과학’ 11일자에 발표하기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

성기능 개선치료제로 잘 알려진 ‘비아그라’는 심혈관질환 치료제를 개발하던 중 발견된 일종의 부작용 때문에 탄생한 약이다. 신약개발 과정에서는 이렇듯 원래 개발목적과는 전혀 다른 약물이 개발되는 경우가 잦다. 국내 연구진이 고지혈증 치료제가 암치료에도 도움을 준다는 사실을 밝혀내 주목받고 있다. 한국원자력의학원 김진수 박사팀은 고지혈증 치료제를 항암제와 병행 사용할 경우 항암치료 중 나타나는 대표적인 부작용 중 하나인 인지기능 저하를 막을 수 있을 뿐만 아니라 암 치료효과도 높일 수 있다고 14일 밝혔다. 이번 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘임상의학’ 11일자에 실렸다. 고지혈증 치료제는 나쁜 콜레스테롤이라고 불리는 체내 LDL 수치를 낮춰주는 역할을 한다. LDL을 낮춰 심혈관계 질환을 예방하는 효과도 입증됐다. 이번 연구는 콜레스테롤 축적이 직접적 원인이 되는 심혈관계 질환 이외의 질병에도 도움이 된다는 사실을 밝혀낸 것이다. 연구팀은 암을 유발시킨 생쥐에게 암 표적치료제인 ‘트라스투주맙’과 고지혈증 치료제인 ‘아토르바스타틴’을 투약한 뒤에 양전자방출단층촬영(PET-CT)과 자기공명영상(MRI)를 촬영해 뇌 전두엽의 포도당 대사와 암 조직 변화를 관찰했다. 그 결과 트라스투주맙만 투여했을 때보다 아토르바스타틴을 동시에 투여한 생쥐의 뇌 포도당 대사와 부피가 정상수준을 유지하는 것으로 나타났다. 실제 쥐의 기억력 측정 행동실험에서도 암 표적치료제와 고지혈증 치료제를 동시에 투여했을 때 일반 생쥐와 똑같은 수준의 기억력을 유지하는 것으로 나타났다. 이와 함께 아토르바스타틴을 표적치료제와 함께 투여했을 때 항암제가 암 조직에 더 깊숙이 침투해 항암제만 썼을 때보다 종양크기가 36% 정도 더 줄어드는 효과가 나타난 것을 연구진은 발견했다. 김진수 박사는 “이번 연구결과는 항암제와 함께 고지혈증 치료제를 병용할 경우 암 치료효과와 함께 부작용을 줄일 수 있다는 사실을 밝혀낸 것”이라며 “현재 원자력의학원에서 연구 중인 알파입자 표지 방사성의약품을 함께 이용한다면 난치성 암을 훨씬 더 효과적으로 치료할 수 있게 될 것으로 기대된다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국영화연구소(AFI)가 선정한 100대 영화에 포함된 마틴 스코세이지 감독의 1976년 작품 ‘택시 드라이버’와 1978년 마이클 치미노 감독이 만든 ‘디어 헌터’의 공통점은 뭘까.우선 주인공이 로버트 드니로라는 점. 그리고 트라우마라고 부르는 ‘외상 후 스트레스 장애’(PTSD)로 인해 삶이 망가져 버린 베트남전 참전 군인들의 모습을 그렸다는 점을 꼽을 수 있다. 이처럼 차마 눈 뜨고 볼 수 없을 정도로 참혹한 전장이나 예상치 못한 지진해일(쓰나미), 지진, 화산 같은 자연재해와 대형 사건사고에 노출된 사람들은 단 한 번의 경험으로 새겨진 트라우마 때문에 남은 삶을 정상적으로 영위해 나가기 힘들어하는 경우가 많다. 광유전학이나 뇌과학이 발달하면서 삶 자체를 위협하는 고통스러운 기억만을 족집게처럼 콕 찍어 없애는 방법들이 활발히 연구되고 있다. 기초과힉연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단 신희섭 단장팀은 시각자극을 통해 PTSD를 치료하는 방법의 메커니즘을 밝혀내고 공포기억과 관련한 새로운 뇌 회로를 발견했다. 이번 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 14일자에 실렸다. 현재 신경정신과에서는 트라우마를 치료할 때 환자가 공포기억을 떠올리도록 한 뒤 빛을 이용해 눈동자를 좌우로 움직이도록 시각자극을 주는 ‘안구운동 민감 소실 및 재처리요법’(EMDR)을 활용하고 있다. EMDR은 트라우마로 남은 공포기억을 회상하면서 눈동자를 좌우로 움직이도록 함으로써 뇌의 정보처리 기능을 활성화시켜 두려웠던 기억을 저 멀리 사라지게 만드는 기법이다. 실제로 2001년 미국 9·11테러, 2004년 발생한 태국 쓰나미 사태, 1995년 일본 고베지진 때 살아남은 사람들의 공포기억을 치유하는 데 EMDR이 활용된 바 있다. EMDR이 트라우마 치료에 효과적이라는 것은 알려져 있지만 어떤 방식으로 작동돼 공포기억을 제거하는지는 정확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 생쥐에게 특정 소리와 함께 전기충격을 줘 소리에 대한 공포기억을 심어 줬다. 공포기억이 생긴 생쥐는 소리만 들려도 몸이 얼어붙는 공포반응을 보이게 된다. 연구팀은 생쥐가 소리에 공포반응을 보일 때 좌우로 반복해서 깜박거리는 LED 빛을 보도록 하면 몸이 얼어붙는 공포반응이 빠르게 감소한다는 사실을 확인했다. 또 시간이 지난 뒤나 다른 장소에서 똑같은 상황에 맞닥뜨려도 공포반응이 나타나는 비율이 낮다는 것도 확인했다. 사람의 트라우마 치료에 사용되는 EMDR의 치료 효과가 생쥐에게서도 똑같이 나타난다는 것이다. 연구팀은 빛과 유전공학적 기법을 결합해 특정 세포를 조절하는 광유전학을 통해 뇌에서 안구 운동과 주의집중을 담당하는 상구와 중앙 내측 시상핵을 거쳐 기억이 저장되는 편도체에 이르는 신경회로가 공포기억을 관장하는 새로운 통로라는 사실도 밝혀냈다. 신희섭 단장은 “PTSD는 단 한 번의 충격적인 경험으로 형성되지만 기존의 약물과 심리치료 방식으로는 치유기간이 오래 걸린다”며 “이번에 발견한 공포기억 억제회로를 조절하는 약물이나 기술을 개발해 PTSD를 좀더 손쉽게 치료하는 방법을 찾을 것”이라고 말했다. IBS 신희섭 단장팀 연구 이전에 카이스트 생명과학과와 미국 존스홉킨스 의대, 컬럼비아 의대 공동연구팀은 뇌의 흥분성 신경세포에서 포도당과 유사한 물질을 대사할 수 있도록 만들어 주는 이노시톨 대사효소를 제거하면 공포기억이 빠르게 사라진다는 사실을 발견해 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 1월 28일자에 발표하기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연세대 약학과 성종혁 교수팀이 탈모 세포치료제의 원료인 모유두세포를 대량생산할 수 있는 기술을 개발하는 데 성공했다고 12일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의학분야 국제학술지 ‘영국 피부학회지’ 최신호에 발표됐다. 머리카락을 자라게 하는 세포인 모유두세포를 이용한 세포치료제는 고가의 비용과 시술 후 부작용이 발생하는 모발이식술을 대체할 탈모치료 기술로 알려져 있다. 문제는 모유두세포를 대량으로 배양하기 쉽지 않고 많이 배양할 경우 모발 재생능력이 눈에 띄게 떨어진다는 점이다. 연구팀은 산소농도가 2% 수준의 저산소 조건에서 모유두세포를 배양하면 세포 증식이 2배 정도 늘고 생쥐실험을 통해 모발 재생능력도 저하되지 않는다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 이번에 개발한 기술을 활용해 2020년부터 국내 탈모 환자를 대상으로 임상시험에 들어갈 계획이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

날씨는 단기간 공기 상태로 계속 변화과학이라는 창으로 볼 때 도널드 트럼프 미국 대통령은 ‘일관성’ 있는 사람입니다. 대선 후보 시절부터 지구온난화는 “미국 산업을 무너뜨리기 위한 중국의 음모”라거나 “연구비를 타기 위한 과학자들의 거짓말”이라고 주장해 왔습니다. 지난 1월 미국 중서부에 영하 30~50도의 살인적 한파가 몰아닥치자 트럼프 대통령은 트위터에 “아름다운 중서부 지역에 역대 최저기온인 영하 60도 한파가 몰아치고 있다. 사람들은 밖에서 몇 분도 버티기 힘들 정도다. 지구온난화는 어떻게 된 거지. 제발 빨리 돌아와라, 지금 필요하다”라는 글을 올렸습니다. 트럼프 대통령은 2017년 6월에는 지구온난화 방지를 위한 파리기후변화협정에서 일방적으로 탈퇴했고 지난해 11월에는 13개 연방기관으로 구성된 조사팀이 발표한 기후변화 보고서에 대해 ‘믿을 수 없는 내용들’이라며 묵살해 전 세계를 경악하게 했습니다. 재미있는 점은 트럼프 대통령처럼 일부 사람들도 ‘지구온난화라면서 올겨울은 왜 이리 추워’라며 투덜대기도 합니다. 이는 기후와 날씨(기상)를 착각하고 있기 때문입니다. 날씨는 단기간에 나타나는 공기의 상태를 말합니다. 공기는 끊임없이 움직이기 때문에 날씨는 시시각각 변할 수밖에 없습니다. 반면 기후는 일정 지역이나 전지구적으로 나타나는 장기간의 대기현상을 종합한 상태입니다. 미국 국립해양대기관리청(NOAA) 산하 국립환경정보센터는 기후와 기상의 차이를 좀더 쉽게 설명해 주고 있습니다. 날씨는 오늘, 내일 어떤 옷을 입어야 할지를 알려주고 기후는 옷장에 어떤 옷을 넣어 놔야 하는지를 말해 준다는 것입니다. 지구온난화도 과학자들이 올겨울 날씨만 보고 이야기하는 것이 아니라 수십년에 걸쳐 나타나는 장기적 차원에서 지구 전체의 기온 변화를 관찰하고 내린 결론입니다. 미국 메릴랜드대 환경과학센터, 노스캐롤라이나주립대 응용생태학과, 덴마크 코펜하겐대 자연사박물관 공동연구팀은 이런 장기적 기후변화 추세를 바탕으로 2080년 미국과 캐나다 기후를 예측한 연구 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 13일자에 발표했습니다. 연구팀은 미국과 캐나다의 540개 도시를 대상으로 이산화탄소를 비롯한 온실가스 배출량에 따라 지역별 기후변화를 예측했습니다. 그 결과 2080년이 되면 현재 위치보다 850㎞ 남쪽 지역 기후가 북상해 있을 것이라고 합니다. 쉽게 말하면 2080년 워싱턴DC의 기후는 현재 아칸소주나 미시시피주의 기후와 비슷해질 것이라는 설명입니다. 온실가스 배출량을 현 상태로 유지하거나 감소시키지 못하는 이상 이런 기후대 북상 현상은 막을 수 없고 2080년이 되면 현재와는 전혀 다른 기후를 경험하게 될 가능성이 크다고 합니다. 지구가 점점 뜨거워지고 있다는 것은 여러 과학적 증거와 관측 사실에 비춰볼 때 반박할 수 없는 사실입니다. 그렇지만 트럼프 대통령 같은 정치인들은 특정 목적을 위해 교묘하고 때로는 노골적으로 과학적 사실을 왜곡하는 경우가 많습니다. 미국의 과학저널리스트 데이브 레비턴이 쓴 ‘과학 같은 소리하네’란 책에서는 가장 객관적이라고 인식되는 과학적 사실들을 정치인들이 어떤 방식으로 왜곡시키는지를 상세히 보여 줍니다. 과학적 사실도 그럴진대 다른 형태의 팩트들은 ‘해석의 다양성’이라는 핑계로 얼마나 손쉽게 왜곡될까요. 최근 공당의 국회의원들이 ‘5·18은 북한군의 소행’이라 주장하는 사람을 불러다 강연을 하도록 한 다음 어처구니없는 변명과 핑계로 일관하는 모습을 보면서 든 생각입니다. edmondy@seoul.co.kr

미국영화연구소(AFI)가 선정한 100대 영화에 포함된 마틴 스코세이지 감독의 1976년 작품 ‘택시 드라이버’와 1978년 마이클 치미노 감독이 만든 ‘디어 헌터’의 공통점은 뭘까. 우선 주인공이 로버트 드니로라는 점. 그리고 트라우마라고 부르는 ‘외상 후 스트레스 장애’(PTSD)로 인해 삶이 망가져 버린 베트남전 참전 군인들의 모습을 그렸다는 점을 꼽을 수 있다. 이처럼 차마 눈 뜨고 볼 수 없을 정도로 참혹한 전장이나 예상치 못한 지진해일(쓰나미), 지진, 화산 같은 자연재해와 대형 사건사고에 노출된 사람들은 단 한 번의 경험으로 새겨진 트라우마 때문에 남은 삶을 정상적으로 영위해 나가기 힘들어하는 경우가 많다. 광유전학이나 뇌과학이 발달하면서 삶 자체를 위협하는 고통스러운 기억만을 족집게처럼 콕 찍어 없애는 방법들이 활발히 연구되고 있다. 기초과힉연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단 신희섭 단장팀은 시각자극을 통해 PTSD를 치료하는 방법의 메커니즘을 밝혀내고 공포기억과 관련한 새로운 뇌 회로를 발견했다. 이번 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 14일자에 실렸다. 현재 신경정신과에서는 트라우마를 치료할 때 환자가 공포기억을 떠올리도록 한 뒤 빛을 이용해 눈동자를 좌우로 움직이도록 시각자극을 주는 ‘안구운동 민감 소실 및 재처리요법’(EMDR)을 활용하고 있다. EMDR은 트라우마로 남은 공포기억을 회상하면서 눈동자를 좌우로 움직이도록 함으로써 뇌의 정보처리 기능을 활성화시켜 두려웠던 기억을 저 멀리 사라지게 만드는 기법이다. 실제로 2001년 미국 9·11테러, 2004년 발생한 태국 쓰나미 사태, 1995년 일본 고베지진 때 살아남은 사람들의 공포기억을 치유하는 데 EMDR이 활용된 바 있다.EMDR이 트라우마 치료에 효과적이라는 것은 알려져 있지만 어떤 방식으로 작동돼 공포기억을 제거하는지는 정확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 생쥐에게 특정 소리와 함께 전기충격을 줘 소리에 대한 공포기억을 심어 줬다. 공포기억이 생긴 생쥐는 소리만 들려도 몸이 얼어붙는 공포반응을 보이게 된다. 연구팀은 생쥐가 소리에 공포반응을 보일 때 좌우로 반복해서 깜박거리는 LED 빛을 보도록 하면 몸이 얼어붙는 공포반응이 빠르게 감소한다는 사실을 확인했다. 또 시간이 지난 뒤나 다른 장소에서 똑같은 상황에 맞닥뜨려도 공포반응이 나타나는 비율이 낮다는 것도 확인했다. 사람의 트라우마 치료에 사용되는 EMDR의 치료 효과가 생쥐에게서도 똑같이 나타난다는 것이다. 연구팀은 빛과 유전공학적 기법을 결합해 특정 세포를 조절하는 광유전학을 통해 뇌에서 안구 운동과 주의집중을 담당하는 상구와 중앙 내측 시상핵을 거쳐 기억이 저장되는 편도체에 이르는 신경회로가 공포기억을 관장하는 새로운 통로라는 사실도 밝혀냈다. 신희섭 단장은 “PTSD는 단 한 번의 충격적인 경험으로 형성되지만 기존의 약물과 심리치료 방식으로는 치유기간이 오래 걸린다”며 “이번에 발견한 공포기억 억제회로를 조절하는 약물이나 기술을 개발해 PTSD를 좀더 손쉽게 치료하는 방법을 찾을 것”이라고 말했다. IBS 신희섭 단장팀 연구 이전에 카이스트 생명과학과와 미국 존스홉킨스 의대, 컬럼비아 의대 공동연구팀은 뇌의 흥분성 신경세포에서 포도당과 유사한 물질을 대사할 수 있도록 만들어 주는 이노시톨 대사효소를 제거하면 공포기억이 빠르게 사라진다는 사실을 발견해 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 1월 28일자에 발표하기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

정치인들, 자신들의 이익에 따라 팩트 왜곡과학이라는 창으로 볼 때 도널드 트럼프 미국 대통령은 ‘일관성’ 있는 사람입니다. 대선 후보 시절부터 지구온난화는 “미국 산업을 무너뜨리기 위한 중국의 음모”라거나 “연구비를 타기 위한 과학자들의 거짓말”이라고 주장해 왔습니다. 지난 1월 미국 중서부에 영하 30~50도의 살인적 한파가 몰아닥치자 트럼프 대통령은 트위터에 “아름다운 중서부 지역에 역대 최저기온인 영하 60도 한파가 몰아치고 있다. 사람들은 밖에서 몇 분도 버티기 힘들 정도다. 지구온난화는 어떻게 된 거지. 제발 빨리 돌아와라, 지금 필요하다”라는 글을 올렸습니다. 트럼프 대통령은 2017년 6월에는 지구온난화 방지를 위한 파리기후변화협정에서 일방적으로 탈퇴했고 지난해 11월에는 13개 연방기관으로 구성된 조사팀이 발표한 기후변화 보고서에 대해 ‘믿을 수 없는 내용들’이라며 묵살해 전 세계를 경악하게 했습니다. 재미있는 점은 트럼프 대통령처럼 일부 사람들도 ‘지구온난화라면서 올겨울은 왜 이리 추워’라며 투덜대기도 합니다. 이는 기후와 날씨(기상)를 착각하고 있기 때문입니다. 날씨는 단기간에 나타나는 공기의 상태를 말합니다. 공기는 끊임없이 움직이기 때문에 날씨는 시시각각 변할 수밖에 없습니다. 반면 기후는 일정 지역이나 전지구적으로 나타나는 장기간의 대기현상을 종합한 상태입니다.미국 국립해양대기관리청(NOAA) 산하 국립환경정보센터는 기후와 기상의 차이를 좀더 쉽게 설명해 주고 있습니다. 날씨는 오늘, 내일 어떤 옷을 입어야 할지를 알려주고 기후는 옷장에 어떤 옷을 넣어 놔야 하는지를 말해 준다는 것입니다. 지구온난화도 과학자들이 올겨울 날씨만 보고 이야기하는 것이 아니라 수십년에 걸쳐 나타나는 장기적 차원에서 지구 전체의 기온 변화를 관찰하고 내린 결론입니다. 미국 메릴랜드대 환경과학센터, 노스캐롤라이나주립대 응용생태학과, 덴마크 코펜하겐대 자연사박물관 공동연구팀은 이런 장기적 기후변화 추세를 바탕으로 2080년 미국과 캐나다 기후를 예측한 연구 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 13일자에 발표했습니다. 연구팀은 미국과 캐나다의 540개 도시를 대상으로 이산화탄소를 비롯한 온실가스 배출량에 따라 지역별 기후변화를 예측했습니다. 그 결과 2080년이 되면 현재 위치보다 850㎞ 남쪽 지역 기후가 북상해 있을 것이라고 합니다. 쉽게 말하면 2080년 워싱턴DC의 기후는 현재 아칸소주나 미시시피주의 기후와 비슷해질 것이라는 설명입니다. 온실가스 배출량을 현 상태로 유지하거나 감소시키지 못하는 이상 이런 기후대 북상 현상은 막을 수 없고 2080년이 되면 현재와는 전혀 다른 기후를 경험하게 될 가능성이 크다고 합니다. 지구가 점점 뜨거워지고 있다는 것은 여러 과학적 증거와 관측 사실에 비춰볼 때 반박할 수 없는 사실입니다. 그렇지만 트럼프 대통령 같은 정치인들은 특정 목적을 위해 교묘하고 때로는 노골적으로 과학적 사실을 왜곡하는 경우가 많습니다. 미국의 과학저널리스트 데이브 레비턴이 쓴 ‘과학 같은 소리하네’란 책에서는 가장 객관적이라고 인식되는 과학적 사실들을 정치인들이 어떤 방식으로 왜곡시키는지를 상세히 보여 줍니다. 과학적 사실도 그럴진대 다른 형태의 팩트들은 ‘해석의 다양성’이라는 핑계로 얼마나 손쉽게 왜곡될까요. 최근 공당의 국회의원들이 ‘5·18은 북한군의 소행’이라 주장하는 사람을 불러다 강연을 하도록 한 다음 어처구니없는 변명과 핑계로 일관하는 모습을 보면서 든 생각입니다.edmondy@seoul.co.kr

유전물질인 DNA의 염기서열 변화 없이 유전자 기능이 변화해 후대에 유전되는 현상을 후성유전이라고 부른다. 최근들어 쌍둥이 사이에 나타나는 각종 생물학적 차이부터 시작해 암의 발병까지 다양한 생체 현상이 후성유전학적으로 설명되고 있어 주목받는 연구분야이다. 그러나 후성유전이 어떤 방식으로 발현되는지에 대해 정확히 알려져 있지 않다. 한국생명공학연구원 유전체맞춤의료연구단, 카이스트 생명과학과 공동연구진은 후성유전 핵심인자로 밝혀진 히스톤 단백질의 화학적 변화를 조절할 수 있는 원리를 발견했다고 12일 밝혔다. 이번 연구는 히스톤 단백질의 변이를 표적으로 하는 물질 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대되고 있다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘핵산 연구’ 최신호에 ‘주목할 논문’으로 선정돼 실렸다. 세포 핵 내부에는 염기성 단백질인 히스톤과 DNA 등으로 구성돼 있다. 히스톤 단백질은 DNA를 감싸고 있으면서 유전자 발현을 조절하는데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 특히 히스톤 꼬리의 화학적 변화에 따라 각기 다른 단백질 생산을 유도하기 때문에 DNA 복제에서도, 후성유전학에서도 중요하다. H2A, H2B, H3, H4는 대표적인 히스톤 단백질로 이 중 히스톤 H3에 의한 메틸화라고 부르는 촉매반응은 유전체 발현, 유전체 전체 안정성 유지, 재조합 조절 같은 핵심적인 유전체 기능 조절에 깊이 관여한다. 히스톤 H3가 비정상적으로 변이될 경우 유전자 발현 이상을 일으켜 암을 유발하고 항암제 내성을 일으키기도 한다. 연구팀은 세포에서 분리해낸 히스톤 H3단백질에 메틸화 조절효소를 이용해 체내에서 일어나는 히스톤 단백질 변성을 시험관에서 재현해 내는데 성공함으로써 히스톤 H3 단백질의 메틸화 반응이 효소의 구조적 변성에 의한 것이라는 분자적 원리를 밝혀냈다. 연구팀 관계자는 “이번 연구로 히스톤 H3 단백질의 메틸화를 제어함으로써 세포 분화나 암세포 분화, 역분화를 조절해 질병을 치료하는 약물이나 원천기술을 개발할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

화생방 무기 중 방사성물질로 만들어지는 핵무기는 국제적으로 제조와 생산이 엄격하게 규제되고 있다. 그렇지만 생물학 무기는 물론 화학무기도 ‘화학무기금지조약’으로 국제적으로 규제되고 있지만 핵무기에 비해 손쉽게 만들 수 있어 가난한 나라나 테러리스트들에게 활용될 가능성도 높아 ‘가난한 나라의 핵무기’라고 불리고 있다. 실제로 광신적 종교집단이나 테러리스트들은 화학무기를 이용한 테러를 계획하는 경우가 많다. 이들 무기에 대해 신속하고 효과가 높은 방호체계를 갖추는 것이 중요하다. 국내 연구진이 기존 제독 촉매보다 효과적인 제독제를 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 물질구조제어연구센터 백경열 박사팀은 지르코늄(Zr) 나노입자를 이용해 독성물질을 거의 완벽하게 제독할 수 있는 촉매 대량합성 기술을 개발했다고 12일 밝혔다. 민군융합기술 연구의 일환으로 진행된 이번 연구결과는 화학 분야 국제학술지 ‘응용 촉매 B:환경’ 최신호에 실렸다.현재 사용되고 있는 제독제는 활성탄을 기반으로 하고 있다. 문제는 독성물질이 흡착된 제독제를 제거하는 재처리 과정에서 2차 오염문제가 발생할 가능성이 크다는 점이다. 또 활성탄 기반 제독제는 복잡한 유기물 합성 과정 때문에 대량생산이 어렵다는 단점도 있다. 연구팀은 나노미터 수준의 지르코늄 입자로 구성된 ‘UiO-66’라는 소재를 이용해 100㎚(나노미터) 크기의 금속유기물 골격체(MOF)를 합성했다. 이번애 개발된 MOF 촉매는 기존 활성탄 촉매보다 부피는 6분의 1 수준이고 표면적은 넓어 반응효율은 100배 우수한 것으로 나타나 세계 최고 수준의 제독 성능을 보였다. 또 연구팀은 양자화학으로 계산해 촉매반응 메커니즘을 해석함으로써 기존 제독 촉매가 일회성 사용에 그쳤던 원인도 밝혀냈다. 백경열 박사는 “이번에 개발한 촉매는 화학물질의 독성을 근본적으로 제거할 수 있어 기존 활성탄 기반 제독제와 함께 사용할 경우 완벽에 가깝게 화학무기 독성을 없앨 수 있을 것”이라며 “실증화 작업을 거쳐 차세대 방호복, 방독면 개발은 물론 독성이 강한 산업폐기물 처리에도 적용할 수 있을 것으로 본다”고 설명했다.유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

정부는 지난달 17일 ‘수소경제 로드맵 보고회’를 열고 화석연료에 의존하는 현재의 산업구조를 수소를 기반으로 한 수소경제 시스템으로 전환하겠다고 밝혔다. 이 때문에 수소차 시장을 비롯해 수소 관련주들까지 들썩거리고 있는 상황이다. 수소경제라고 할 때 가장 먼저 떠오르는 것은 수소자동차이다. 수소차는 수소와 산소의 화학반응에서 발생한 전기로 모터를 구동시켜 움직이는데 2~3분 정도 수소만 공급하면 충전이 되고 1회 충전으로 500~700㎞ 이동이 가능해 현재 나온 전기차보다 충전시간도 10분의 1정도로 짧고 주행거리도 길다. 더군다나 각종 오염물질을 내놓는 내연기관 자동차와는 달리 물만 배출하기 때문에 친환경 이동수단으로도 꼽힌다. 그런데 수소차의 핵심은 수소와 산소라는 화학에너지를 전기에너지로 바꿔주는 연료전지이다. 현재 연료전지의 촉매로는 백금이라는 귀금속이 사용되기 때문에 수소차를 활성화시키기 위해서는 차의 심장이라고 할 수 있는 연료전지, 그 중 촉매의 가격을 낮추는 것이 무엇보다 시급하다. 실제로 연료전지 가격의 40% 이상이 백금 촉매 때문인 것으로 분석됐다. 국내 연구진이 연료전지 촉매 가격을 10분의 1로 줄이고 안정성은 대폭 높일 수 있는 기술을 개발해 화제다. 기초과학연구원 나노입자연구단은 현재 백금촉매를 대체할 수 있는 새로운 구조의 탄소기반 나노촉매를 개발하는데 성공했다고 11일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국화학회에서 발행하는 화학분야 국제학술지 ‘미국화학회지’ 6일자 표지논문으로 실렸다. 연료전지 촉매는 연료인 수소를 산소와 반응시켜 전기를 생산하는 역할을 하는데 촉매로 쓰이는 백금의 가격은 1㎏당 1억원을 훌쩍 넘는 고가이다. 또 백금촉매 연료전지는 사용시간이 길어질수록 성능이 저하된다는 문제점도 있다. 연구팀은 탄소 나노물질로 크기가 서로 다른 구멍이 뚫린 계층적 다공 나노구조를 개발해 촉매활성을 향상시킬 수 있게 했다. 연구팀이 개발한 탄소나노 촉매는 구멍의 지름이 2㎚(나노미터) 이하인 마이크로 기공, 2~50㎚인 메조 기공, 50㎚보다 큰 매크로 기공을 개발해 나노 촉매 구멍별 역할을 정밀 분석했다.그 결과 2~50㎚의 메조기공은 촉매 표면적을 넓혀 전기화학적 활성을 높이며 50㎚ 이상인 매크로 기공은 산소분자를 빠르게 수송시켜 연료전지의 성능 향상에 도움을 준다는 것을 확인했다. 연구팀은 이번에 개발한 기술을 연료전지에 적용해 분석한 결과 1만회 이상 작동시켜도 성능 저하 없이 안정적으로 작동하는 것이 확인됐다. 성영은 IBS 부연구단장은 “이번 기술은 연료전지와 수소차의 상용화의 필수조건인 가격과 성능문제를 모두 해결해 줄 수 있는 원천기술”이라며 “수소차 이외에도 다른 신재생에너지나 에너지저장장치 용도로도 쓰일 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr