과학을 전공하지는 않았지만 과학에 관심이 많은 일반시민들이 모여 과학자들도 하지 못한 희귀 곤충들의 분포지도를 만드는데 성공했다. 캐나다 맥길대 천연자원과학과, 퀘벡 리무스키대 북부생태다양성연구센터, 몬트리올곤충관 공동연구팀과 시민과학자들은 북미 지역에서 희귀종으로 알려진 북부 검은 미망인 거미(Northern black widow, 학명 Latrodectus variolus)와 검은 지갑거미줄 거미(Black purse-web spider, 학명 Sphodros niger)의 생태 분포 지도를 만들었다고 10일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 8일자(현시시간)에 실렸다. 종 분포도는 특정 생물의 생태계를 이해하고 환경변화가 생물의 삶에 어떤 영향을 미치는지 예측하고 관리 전략을 수립하는데 필수적인 도구이다. 더군다나 최근들어 지구온난화로 인한 기후변화 때문에 생태 환경이 급격히 변화하고 있기 때문에 생태지도 작성은 시급한 문제이기도 하다. 그렇지만 희귀 생물종의 경우는 연구자가 많지 않아 상세한 생태지도를 만들기 쉽지 않다. 이에 연구팀은 곤충박물관과 연구자들이 기존에 모아놓은 데이터베이스와 함께 시민 과학자들이 작성한 데이터를 결합하기로 했다. 결합된 데이터는 전문 과학자들을 통해 다양한 통계적 실험과 모델링을 거쳐 의심스러운 관측결과를 제거함으로써 최종 생태 예측 모델의 유효성을 높였다. 연구팀에 따르면 검은 지갑거미줄 거미의 범위는 캐나다 북부 경계 가장자리를 따라 미국 아칸사스, 미주리, 테네시주까지 확장하고 있는 것으로 밝혀졌다. 또 검은 지갑거미줄 거미의 생태에 있어서 가장 중요한 것은 연중 가장 추운 3개월 동안 평균 온도였고, 북부 검은 미망인 거미에게서 중요한 것은 가장 따뜻한 3개월 평균 온도라는 사실도 새로 밝혀졌다. 연구팀 관계자는 “거미의 생태 분포는 비교적 잘 알려져 있지 않기 때문에 과학자들은 자신이 발견한 지역을 중심으로 연구를 진행해 일반적 생활환경을 쉽게 이해하지 못한다”며 “이번 연구를 통해 덜 알려지고 덜 연구된 종들의 지식을 넓히는데 시민과학자들의 역할이 얼마나 큰지 알 수 있다”고 말했다. 왕 위푸 맥길대 교수는 “이번 연구는 비전문가인 시민들이 과학연구에 적극적으로 참여함으로써 만들어 낼 수 있는 성과가 얼마나 큰지를 보여주고 있다”라면서 “벅 가이드(Bugguide)나 아이내추럴리스트(iNaturalist) 같은 플랫폼을 활용해 생태계 모니터링 프로젝트를 계속 추진해 새로운 대규모 생태 예측 모델을 만들 계획”이라고 설명했다. 시민과학은 과학에 관심이 있는 일반인들이 데이터 수집이나 관찰 등에 참여함으로써 과학자들의 분석을 돕거나 아직 발견하지 못한 새로운 현상까지 알아내는 것이다. 특히 시민과학자들의 참여는 과학에 대한 자연스러운 관심을 불러일으킬 뿐만 아니라 연구 비용은 적게 들이면서 예상치 못했던 연구결과를 갖고 올 수 있어서 생물, 환경, 천문 분야를 중심으로 확산되고 있다. 실제로 지난 1월에는 일반인들이 참여한 시민과학플랫폼 ‘주니버스’가 미국항공우주국(NASA)에서 운용하는 케플러우주망원경 사진 데이터를 분석해 과학자들이 찾지 못한 지구형 행성을 5개나 찾아내 세계적인 과학저널 ‘사이언스’에 발표하기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

빙하 감소·동토 해빙·열대우림 파괴 등 여러 요인 복합 작용… 금세기말 5도 상승 “강도 높은 이산화탄소 감축 노력 없으면 지구 회복성 악화돼 이상기후 심해질 것”지난달 11일 짧은 장마가 끝난 뒤부터 한 달 가까이 계속되고 있는 폭염으로 한반도가 몸살을 앓고 있다. 우리나라뿐만 아니라 이웃 일본도 41도를 넘나드는 기록적 폭염에 시달리고 있다. 미국 서부지역은 50도를 넘고 스페인과 포르투갈도 낮 최고기온이 47도까지 오르는 등 북반구 전체가 펄펄 끓고 있다. 과학자들은 폭염의 근본 원인을 온실가스로 인한 지구온난화 때문이라고 본다. 그런데 기후변화로 인한 ‘도미노’가 쓰러지기 시작해 지금보다 더 강도 높은 이산화탄소 감축 노력이 없을 경우 올해와 같은 폭염은 물론 한파, 폭우, 냉해 등 극한 기후가 더욱 심해질 것이라는 냉혹한 전망이 나왔다. 스웨덴, 호주, 덴마크, 영국, 미국, 벨기에, 독일, 네덜란드 등 8개국 13개 연구기관이 참여한 국제공동연구팀은 지구온난화가 15가지 이상의 요인들이 복합적으로 상호관계를 가지면서 진행되고 있기 때문에 이를 멈추려면 상당한 노력이 필요하다는 연구 결과를 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 6일자(현지시간)에 발표했다. 기존에는 이산화탄소를 흡수할 수 있는 숲이 줄어들면 0.25도의 기온이 상승하고 영구 동토층 얼음이 녹을 경우 0.9도가 오른다는 식으로 한두 가지 요인만으로 현재 지구온난화 진행 상황을 분석했다. 그러나 연구팀에 따르면 지구온난화로 인해 극지방 해빙(海氷)이 녹으면서 차가운 얼음물이 정상적인 해류 흐름을 방해하고 바닷물의 양이 늘어 열기를 품는 그릇도 크게 만든다. 이런 연쇄반응으로 멕시코 만류의 온도가 오르면서 지구 전체 바다의 열순환 시스템이 교란되고, 이는 지구 열기를 분산시켜 주는 제트기류에 영향을 미친다는 것이다. 또 영구동토가 녹으면서 얼음 밑에 저장돼 있던 메탄과 이산화탄소가 공기 중으로 배출되면서 금세기 말이 되면 지금보다 지구 평균온도가 5도 이상까지 오를 수 있어 지구 생태 시스템이 최악의 상황으로 치닫게 될 것으로 연구팀은 예측했다. 여기에 지구온난화로 인한 바닷속 산호초의 백화현상과 아마존 같은 열대우림의 파괴는 온실가스를 저장할 수 있는 여지를 더욱 줄이고 있다고 분석했다. 한스 요아힘 셸른훔버 독일 포츠담대 지구물리학 교수는 “이번 연구는 온실가스 배출로 인한 지구온난화가 단순히 남극과 북극의 빙하를 녹이기 때문에 문제가 되는 것이 아니라 지구의 회복 탄력성을 악화시켜 최악의 상황으로 몰고 가기 때문이라는 것을 보여 준다”고 설명했다. 영국 이스트앵글리아대 필 윌리엄슨 박사도 “파리기후협약에서 세계 정상들이 약속한 ‘지구 온도 2도 상승 억제’에서 2도라는 기준은 과학적 측면에서 인류가 이뤄 놓은 문명의 붕괴를 막을 수 있는 유일한 마지노선”이라고 강조했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘오르지 못할 나무는 쳐다보지도 말라’는 옛말이 있지만, 온라인 데이트 시장에서는 이 말이 전혀 적용되지 않는다는 연구 결과가 나왔다. 또 남성은 여성의 나이를 주로 따지고, 여성은 남성의 학력을 주요 포인트로 여겼다. 미국 미시건대 복잡계연구센터·물리학과·사회학과와 세계적인 복잡계 연구기관인 뉴멕시코 산타페연구소 공동연구팀이 미국의 대표적인 대도시 뉴욕, 보스턴, 시카고, 시애틀 4곳의 온라인 데이트 웹사이트 자료를 분석한 결과 남녀 모두 자신보다 능력이나 외모가 나은 사람과 데이트하기를 원하는 것으로 나타났다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 9일자에 실렸다. 연구팀은 2014년 1월 한 달 동안 4개 도시에서 운영되는 온라인 데이팅 사이트에서 주고받은 메시지를 이용해 이성으로부터 데이트 신청 메시지를 받은 횟수, 이들의 인기도 등을 정량분석했다. 분석 결과 남성은 자신의 인기도보다 26%, 여성은 23% 높은 이성을 선호하는 것으로 조사됐다. 반면 자신보다 인기도가 낮은 이성에게 연락하는 경우는 거의 없는 것으로 나타났다. 이와 함께 온라인 데이트 시장에서 여성은 ‘연령’, 남성은 ‘학력’이 선택의 중요한 요소로 작용하는 것으로 조사됐다. 여성의 경우 10대 후반부터 70대까지 다양했는데 나이가 들어갈수록 인기는 떨어졌으며, 남성은 40대부터 50대 초반에 인기의 정점을 찍는 것으로 나타났다. 남성의 경우에는 대학원 졸업 이상의 학력을 가진 사람들의 인기가 가장 높았으며 여성은 대학원 졸업자보다 대학 졸업자의 인기가 더 높았다. 한편 남녀 모두 자신이 선호하는 이성에게는 문자 메시지를 좀더 길게 보내고 단어도 신중하게 고르는 것으로 분석됐다고 연구팀은 설명했다. 엘리자베스 브루흐 미시건대 박사는 “온라인 데이트 신청은 직접 얼굴을 마주 보는 대면 상황보다 쉽고 실패에 대한 부담감이 없기 때문에 자신이 속해 있다고 생각하는 그룹이 아닌 보다 나은 사람에게 시도하는 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

백악기 시대에 살았던 공룡과 고대 곤충도 꽃향기를 즐겼을 가능성이 높다는 내용의 연구결과가 나왔다. 미국 오리건주립대학의 곤충학자 조지 포이나르 주니어 박사와 향수 수집가인 그의 아들 그레그 포이나르는 고대 화석을 통해 꽃향기와 고대 생명체의 연관관계를 파헤쳤다. 일반적으로 꽃은 곤충과 같은 꽃가루 매개체를 유인하기 위해 특유의 향기를 이용한다. 현대인들이 즐기는 향수에는 꽃에서 추출한 향기와 다양한 화학 물질을 혼합한 원료가 사용된다. 연구진은 백악기 중반, 지구상에 피었던 것으로 추정되는 멸종 꽃 2종의 호박 화석을 정밀 분석했다. 그 결과 해당 화석에서는 식물의 잎에 나 있는 미세한 털인 분비모, 꽃에서 당을 포함한 점액을 분비하며 곤충이나 새를 유인하는 꿀샘, 냄새 수용체와 결합하는 부위인 발향단 등의 조직이 발견됐다. 이 조직들은 현대 꽃식물과 마찬가지로, 곤충과 같은 매개체를 유인하기 위해 향기가 있는 액체 및 휘발성 물질을 매우 활발하게 분비했던 것으로 추정된다. 이러한 형태학적 특징은 오늘날의 꽃식물과 매우 유사하며, 연구진은 이를 통해 1억 년 전에도 꽃식물이 향긋한 꽃냄새를 풍겼을 것으로 보인다고 추측했다. 또 연구진은 도미니카 공화국에서 발견된 2000만~3000만 년 전 아카시아 꽃의 호박 화석을 연구한 결과, 꿀과 같은 향기가 나는 노란색 수술이 고스란히 보존돼 있는 것을 확인했다. 연구를 이끈 포이나르 박사는 “인류가 향수를 사용하기 훨씬 이전부터, 꽃은 꽃가루 매개체를 유인하기 위한 매력적인 향기를 만들어냈다”면서 “당시 서식했던 일부 공룡들은 고대 초기의 꽃식물의 향을 맡을 수 있었으며, 고대의 꽃에서 나는 향기는 거대한 공룡들에게도 매력적으로 느껴졌을 것”이라고 전했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 역사생물학(Historical Biology) 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지난 6월 12일 역사적인 북미정상회담이 있던 날 싱가폴 센토사섬 카펠라 호텔에 도착한 김정은 북한 국무위원장은 차에 내리면서 안경을 벗고 인상을 쓰는 모습이 카메라에 포착됐다. 시원한 에어컨에 켜져 있는 차에서 내리면서 열기 가득한 공기가 맞닿으면서 안경에 김서림 현상이 생겼기 때문에 취한 자세로 분석됐다. 열대기후의 싱가폴보다 덥다는 요즘 우리나라에서는 안경을 쓰는 이들은 에어컨이 잘 나오는 실내에 있다가 바깥에 나오면 김서림 때문에 불편을 겪는 경우가 많다. 국내 연구진이 이렇듯 안경을 비롯한 각종 광학기기의 김서림을 순식간에 제거할 수 있는 기술을 개발해 화제다. 금오공대 기계시스템공학과 강봉철 교수팀은 안경, 가상현실(AR) 체험안경, 스포츠 고글 등 각종 웨어러블 광학기기의 김서림을 순식간에 제거할 수 있는 초투명 배선제조 기술을 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 머티리얼즈 케미스트리C’ 7일자 표지논문으로 실렸다. 사람의 얼굴에 착용하는 각종 광학기기를 사용할 때 가장 많이 호소하는 불편한 점은 김서림이나 성애 현상으로 인한 시야 방해다. 열선코일을 안경에 부착하기도 하지만 열선코일로 인한 시야 방해 때문에 사용이 쉽지 않다. 또 열선을 사용할 경우 광학기기의 디자인이나 각기 다른 얼굴의 곡률을 맞추기가 쉽지 않다는 단점이 있다. 연구팀은 레이저 필라멘트 성장 소결이라는 금속 배선 인쇄제작 기술을 활용해 돋보기로도 보기 힘들 정도로 얇은 1㎛(마이크로미터) 굵기의 초투명 금속 배선을 안경표면에 입혔다.전구의 필라멘트처럼 얇고 가느다란 레이저 초점을 은입자와 유기화합물이 섞인 용액에 렌즈를 넣고 통과시키면 투명한 초미세 배선이 그려진다. 여기에 미세전력만 흘려주더라도 금속 배선이 가열되면서 순식간에 습기를 제거해주는 원리이다. 이번 기술로 만들어진 투명금속배선은 머리카락 굵기의 100분의 1 수준으로 플라스틱, 필름, 유리 등 다양한 소재에 패턴을 만들 수 있고 디자인이나 곡률 상관없이 만들어질 수 있다는 장점이 있다. 강봉철 교수는 “이번에 개발한 기술은 기존과 달리 렌즈에 배선을 했을 때 흐릿해지거나 어두워지는 왜곡현상이 없고 유리의 98% 수준의 빛 투과율도 보인다”라며 “광학 웨어러블 기기의 가장 단점인 김서림, 습기, 성애 제거를 해결해줄 수 있는 기술”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

아찔할 정도로 높은 곳에 올라가거나 길을 지나갈 때 갑자기 튀어나온 자동차와 마주치거나 골목에서 사납게 생긴 덩치 큰 개와 맞닥뜨렸을 때, 공포영화를 보다가 잔인한 장면이 나오면 자신도 모르게 ‘헉’하며 숨을 몰아쉬거나 눈을 가린 경험을 누구나 한 번쯤은 했을 것이다. 이런 행동은 ‘얼음’(freezing)이라고 부르는 공포 반응 중 하나다. 사실 포식자나 위험한 상황에 맞닥뜨렸다고 뇌가 판단할 경우 공포와 불안반응을 유발시키는 것은 생존을 위해 필수적인 기능이다. 더군다나 이는 배워서 터득하는 몸의 반응이 아니라 오랜 시간 진화를 통해 몸에 새겨진 일종의 선천적 반응이다. 과연 이런 타고난 공포반응은 어디서 유래되고 어떻게 나타나는 것일까. 카이스트 생명과학과 한진희 교수와 대구경북과학기술원(DGIST) 부설 한국뇌연구원 뇌신경망연구부 박형주 박사 공동연구팀이 동물이 보이는 공포에 대한 선천적 반응을 유발시키는 뇌신경회로와 메커니즘을 규명했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 실렸다. 선천적 공포반응은 생존에 도움을 주지만 극도의 스트레스나 생존에 지속적인 위협이 가해질 경우 공포회로에 이상이 생기면서 공황장애, 외상후 스트레스 장애(PTSD) 같은 신경질환을 앓게 된다. 많은 연구자들이 이 같은 문제를 해결하기 위해 연구를 하고 있지만 정확한 신경회로를 아직 찾지 못하고 있다. 연구팀은 스트레스 반응을 조절하고 연산기능을 수행하는 전전두엽 피질(PFC)의 일부인 전측대상회 피질(ACC)을 주목했다. 전두엽이 학습을 통한 후천적 공포조절에 관여하고 있다는 사실은 밝혀졌지만 선천적 공포조절 기능에 대해서는 아직 알려진 바가 없다. 연구팀은 빛을 이용해 실시간으로 신경 활성을 조절하는 광유전학 기술을 활용해 생쥐의 전측대상회 피질을 자극했다. 생쥐를 잡아먹는 포식자 중 하나인 여우 냄새를 맡았을 때 활성화되는 부위를 빛으로 조절하는 실험을 한 것이다. 그 결과 전측대상회 피질 영역의 활성을 억제하자 선천적 공포 반응인 ‘얼음 반응’이 증폭됐고 활성을 높이자 공포반응이 감소하는 것을 발견했다. 특히 배외측 편도체핵(BLA)라는 부위가 공포 반응 유발에 중요한 역할을 한다는 사실을 확인했다. 뇌연구원 박형주 박사팀은 전기 생리학 방법으로 전측대상회 피질과 배외측 편도체핵 연결망이 선천적 공포 조절 기능에 관여한다는 사실을 교차검증해 같은 결과를 얻었다.한진희 카이스트 교수는 “이번 연구결과는 공포반응을 유발시키는 뇌 속 핵심 신경회로를 발견했다는데 의미가 크다”며 “이번에 발견한 신경회로를 대상으로 하는 치료기술을 개발한다면 외상후 스트레스 장애 등 뇌신경질환으로 고통을 겪는 이들을 도울 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

진화론을 이야기할 때 항상 빠지지 않는 단어가 ‘자연 선택’이다. 진화 과정에서 승자는 자연에 가장 잘 적응하는 개체나 자연에서 살아남을 수 있는 특정 형질을 가진 개체다. 최근 국제학술지 ‘네이처’에 흥미로운 연구 결과가 발표됐다. 자연 선택이 몇 주 만에도 일어날 수 있다는 것이다.미국 하버드대 연구진은 카리브해의 작은 섬에 사는 도마뱀의 다리 길이와 발바닥 넓이 등을 조사했다. 며칠 뒤 기록적인 두 차례의 허리케인이 지나갔다. 연구진은 다시 그 섬을 찾았다. 그런데 도마뱀들의 앞발이 길어지고 뒷발은 짧아졌으며 앞뒤 발바닥 면적은 넓어졌다. 짧은 몇 주 동안 도마뱀이 환경에 적응하면서 바뀐 게 아니다. 그 특성을 갖고 있는 도마뱀만 강력한 허리케인 속에서 살아남은 것이다. 만약 모든 도마뱀의 다리 길이와 발바닥 면적이 같다면 공룡처럼 사라졌을 것이다. 진화 과정과 자연 선택은 암세포에서도 나타난다. 대부분의 이상 세포는 적절한 기능을 못 해 사라진다. 산소, 영양 부족에 적응하지 못하거나 세포의 수리 기능 덕분에 회복된다. 몸 안의 면역세포가 그 이상 세포를 없애 버리기도 한다. 그러나 이상 세포는 끊임없이 나타나고, 돌연변이 등을 통해 변화하면서 다양한 후손을 남긴다. 이런 이상 세포의 변화와 다양성이 몸 안의 자연 선택을 이겨 나갈 수 있게 한다. 암 치료 전략은 몸의 잃어버린 자연 선택 기능을 회복하거나 강화하는 방향으로 이뤄진다. 암세포는 성장 과정에서 스스로 혈관 형성을 유도하는데, ‘항혈관억제제’로 암 성장을 막을 수 있다. 암세포가 아예 죽도록 유도하는 약제도 있다. 암세포가 ‘면역 관문’을 활성화하면 면역 기능의 감시를 피할 수 있는데, ‘면역 관문 억제제’는 이를 다시 비활성화시켜 면역 기능을 회복시킨다. 지난 수십 년간 많은 암 연구자들이 관심을 가진 분야는 자연 선택을 극복하기 위해 암세포가 보이는 다양성, 즉 암세포를 발전시키는 다양한 유전자 변화였다. 그러나 최근에는 나쁜 돌연변이가 축적되지 않도록 만드는 유전자 변화인 ‘음성 자연 선택’도 암 진행에 중요하다는 사실이 알려졌다. 쉽게 말해 종의 진화와 유지에서 돌연변이가 계속 축적되고 확산되면 다양성 측면에서는 유리하지만, 중요한 기능을 가진 유전자에 계속 돌연변이가 발생하면 오히려 불리할 수도 있다는 것이다. 스페인 연구진은 26종의 암에 걸린 7500명 이상 환자들의 유전자 분석을 시행한 결과 음성 자연 선택에 매우 중요한 필수 암 유전자와 면역 단백질 부위 유전자를 확인했다. 또 이들이 암세포의 기능 유지와 면역회피 반응에 관여한다는 사실까지도 확인했다. 최근의 암 연구는 진화, 자연 선택과 같이 암과 관련 없는 분야의 업적으로 새로운 길을 찾고 있다. 스페인 연구진의 성과도 집단유전학과 의학유전학, 전산생물학, 시스템생물학 전문가들이 함께 모여 이룬 것이다. 학제 간 연구와 협동이 하나의 연구 성과보다 중요하다는 사실을 보여 준다.

매년 가을부터 이듬해 봄까지 한반도는 미세먼지에 몸살을 앓는다. 그런데 미세먼지와 초미세먼지 등이 단순히 호흡기 질환 뿐만 아니라 심혈관 질환의 직접적 원인이 된다는 연구결과가 발표됐다. 영국 런던 퀸메리대, 세인트 바르톨로뮤 병원, 옥스포드대 의대 공동연구팀은 미세먼지와 이산화질소 등 각종 대기오염물질이 심장 형태를 변형시켜 심부전을 유발시킬 수 있다는 연구결과를 미국 심장학회에서 발행하는 국제학술지 ‘서큘레이션’ 3일자에 발표했다. 특히 연구팀은 낮은 수준의 대기 오염에도 규칙적적으로 노출될 경우 심장 마비 초기 단계에서 관찰되는 심장 변화가 발생한다고 지적했다. 대기오염과 심혈관 질환의 직접적 상관관계를 밝힌 이번 연구에는 연세대 세브란스병원 심장영상의학과 김영진 교수도 함께 참여했다. 연구팀은 영국 바이오뱅크에 등록된 사람들 중 기존에 심혈관질환을 앓은 적이 없는 40~69세 성인남녀 3920명을 대상으로 거주 지역을 중심으로 대기오염에 노출된 기간과 심혈관 자기공명영상(MRI)을 비교 분석했다. 그 결과 미세먼지(PM10), 초미세먼지(PM2.5), 이산회질소 같은 대기오염물질에 적은 양이라도 지속적으로 노출될 경우 심부전이 발생하기 직전의 심장처럼 심장 좌우 심실의 크기가 커진다는 사실을 발견했다. 특히 PM2.5인 초미세먼지가 1㎥당 1㎍ 증가할 때마다 심실의 크기는 1%씩 각각 커진다고 연구팀은 설명했다. 실험에 참가한 사람들은 연간 평균 8~12㎍/㎥에 노출되는 것으로 나타났다. 이는 세계보건기구(WHO)의 권장 제한수준인 10㎍/㎥과 비슷하다. 이번 분석 대상자들은 대부분 영국 대도시와 떨어진 곳에 거주하는 이들이다. 이 때문에 런던 등 대도시에 거주하는 이들은 더 심각한 건강 상황에 놓여 있다고 연구팀은 설명하고 있다. 실제로 지난해 영국 정부는 영국인들이 상대적으로 공기가 깨끗한 스웨덴 거주자들보다 대기오염으로 인한 사망률이 64배나 높다는 충격적인 연구결과를 발표하기도 했다. 나이 웡 퀸메리대 윌리엄 하비연구소 교수는 “이번 연구결과는 대기 오염이 심한 지역에서 심장발작과 뇌졸중 위험이 늘어나는 이유와 함께 관련 사망자 수가 증가하는 이유를 설명하는데 도움을 줄 것”이라고 말했다. 케빈 맥콘웨이 영국 개방대학(Open University) 응용통계학 교수는 “사람들이 집 근처에서만 생활하는 것이 아니기 때문에 심장변화가 거주지 주변의 환경오염 때문인지에 대해서는 좀 더 추가적인 연구가 필요하다”면서도 “대기오염과 심혈관 질환의 상관관계를 명확하게 보여주는 임상 분석 결과”라고 평가했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구온난화의 주범인 이산화탄소를 에너지로 전환할 수 있는 광촉매가 개발됐다. DIST는 이 대학 에너지공학전공 인수일 교수 연구팀이 이산화탄소를 메탄이나 에탄처럼 활용 가능한 에너지로 선택해 전환할 수 있는 광촉매를 개발하는데 성공했다고 6일 밝혔다. 인 교수 연구팀은 안정적이고 효율적인 방법으로 환원된 이산화티타늄에 그래핀을 씌워 이산화탄소를 메탄(CH4)이나 에탄(C2H6)으로 전환할 수 있는 고효율 광촉매를 개발했다. 개발한 광촉매는 기체상에서 이산화탄소를 선택적으로 메탄과 에탄으로 전환할 수 있으며, 메탄 및 에탄 생성량이 각각 259umol/g, 77umol/g을 나타내며 기존의 환원된 이산화티타늄 광촉매 보다 5.2%, 2.7% 높아진 전환율을 나타냈다. 비슷한 실험 조건에서 세계 최고 효율을 나타낸 결과다. 또 연구팀은 영국 임페리얼칼리지런던(ICL) 화학과 제임스 듀란트(James R. Durrant) 교수 연구팀과의 광전자분광학을 이용한 국제 공동연구를 통해 이산화티타늄과 그래핀 계면에서 보이는 밴드 굽힘 현상으로 인해 정공이 그래핀으로 움직인다는 사실을 최초로 증명했다. 그래핀 쪽으로의 정공 이동은 전자들이 환원된 이산화티타늄 표면에 모여 있게 돼 반응을 활성화시키며 다전자가 반응에 참여해 다량의 라디칼 메탄(CH3)을 형성하게 된다. 이렇게 형성된 라디칼 메탄이 수소 이온과 반응할 경우 메탄이 생성되고 라디칼 메탄끼리 서로 반응할 경우 에탄이 생성된다는 메커니즘을 규명했다. 연구팀이 개발한 촉매 물질은 태양광을 이용해 선택적으로 더 높은 차수의 탄화수소계 물질을 생성함으로써 향후 고부가가치 물질 생산 등 다양한 분야에 응용이 가능하고, 지구온난화 문제 및 에너지자원 고갈 문제 해결에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 인 교수는 “이번에 개발한 그래핀을 씌운 환원된 이산화티타늄 광촉매는 이산화탄소를 메탄이나 에탄과 같은 활용가능한 화학 물질로 선택적으로 생산할 수 있다는 장점이 있다”며 “상용화가 가능할 정도로 전환율을 높이는 후속 연구를 진행해 이산화탄소 저감 및 자원화 기술 발전에 기여하겠다”고 말했다. 이번 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘에너지 & 인바이러멘탈 사이언스(Energy & Environmental Science)’ 지난달 19일자 온라인판에 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

북반구 전체가 폭염에 시달리고 있다. 많은 과학자들은 근본 원인으로 지구 온난화를 꼽고 있다. 지구온난화는 사람들이 만들어 낸 이산화탄소 때문이다. 국내 연구진이 천덕꾸러기 이산화탄소를 메탄이나 에탄 같이 산업적으로 유용한 물질을 만들 수 있는 기술을 개발해 화제다. 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학전공 안수일 교수팀은 이산화탄소를 메탄이나 에탄처럼 활용가능한 에너지로 선택적 전환이 가능한 광(光)촉매 개발에 성공했다고 6일 밝혔다. 이번 연구결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘에너지와 환경과학’ 최신호에 실렸다. 광촉매는 태양에너지를 흡수해 특정 물질을 새로운 물질로 전환시키는 장치이다. 전환율을 높이기 위해서는 광촉매가 다양한 태양에너지 영역을 흡수할 수 있어야 한다. 이 때문에 많은 연구자들이 흡수 영역 증가를 위해 광촉매 구조와 표면 개선 연구를 하고 있다.연구팀은 물질 전환효율을 높이기 위해 이산화티타늄이라는 물질에 ‘꿈의 신소재’라고 불리는 2차원 물질 그래핀을 씌우는 비교적 간단한 방식으로 고효율 광촉매를 만들었다. 이번에 개발한 광촉매는 기체상태의 이산화탄소를 메탄과 에탄으로 선택적 전환이 가능하다. 또 기존의 이산화티타늄 광촉매보다 전환율이 2~5% 가량 높아졌다. 에탄의 경우 비슷한 실험조건에서 지금까지 나온 것들보다 가장 높은 효율을 보인다고 연구팀은 설명했다. 안수일 교수는 “이번에 개발한 이산화티타늄-그래핀 광촉매는 이산화탄소를 메탄이나 에탄 같은 활용가능한 화학물질로 선택적으로 생산함으로써 이산화탄소 저감은 물론 자원화에 도움을 줄 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

며칠 동안 야근을 하거나 밤샘작업을 하고 나면 주변 사람들은 “며칠 사이에 확 늙어버린 것 같다”는 농담 아닌 농담을 건내는 경우가 많다. 밤과 낮이 뒤바뀌면 신체 내 생체시계가 교란되면서 실제로 세포 노화는 빨라진다는 연구결과들이 많다. 사람 뿐만 아니라 식물도 낮과 밤이 뒤집히면 빨리 늙는다는 사실을 국내 연구진이 밝혀냈다. 기초과학연구원(IBS) 식물 노화·수명 연구단은 식물이 하루 24시간을 인지하도록 하는 일(日)주기 생체시계 유전자가 잎의 노화에 직접적인 영향을 미친다는 사실을 규명했다고 5일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 최신호에 실렸다. 식물의 일주기 생체시계 시스템은 언제 잎을 펼칠지, 꽃을 피울지 등 식물의 삶에 있어서 중요한 시기를 결정한다. 일주기 생체시계 시스템에 문제가 발생할 경우 잎이나 꽃이 나오는 시기가 빨라지거나 느려지거나 해 열매를 채취하는데 문제가 발생하기도 한다. 최근 식물 노화에 관여하는 유전자들이 일주기 리듬에 영향을 받는다는 사실은 알려졌지만 정확한 둘 사이 상관관계가 규명되지는 않았다. 연구팀은 애기장대라는 식물을 활용해 식물 노화와 관련된 3개의 핵심 유전자 중 하나인 ‘오래사라1’이 식물 일주기 시스템에 따라 잎의 노화에 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈다.오래사라1은 2009년 남홍길 IBS 식물 노화·수명 연구단장팀이 발견한 식물 노화 주요 3개 유전자 중 하나다. 연구팀은 일주기 생체시계를 담당하는 여러 유전자 중에서 아침에 활성화되는 ‘PRR9’이라는 유전자가 오래사라1 유전자 발현에 중요한 역할을 담당한다는 사실을 확인했다. PRR9이 오래사라1 유전자를 직접 활성화시키거나 발현을 억제하는 등의 방식으로 잎의 노화에 관여한다는 설명이다. 남홍길(대구경북과학기술원 펠로우) 단장은 “이번 연구결과는 단순히 일주기 시스템이 노화에 관여한다는 것을 알아낸 것이 아니라 식물 노화에 일주기 시스템이 어떻게 작용하는지 분자단위로 분석해 냈다는데 의미가 크다”며 “이번에 밝혀낸 생치시계 회로를 이용해 식물의 노화를 보다 미세하게 조절할 수 있게 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 ‘꿈의 신소재’ 그래핀을 이용해 좀 더 가볍고 튼튼한 비행기와 인공위성을 만들 수 있는 기술을 개발했다. 카이스트 신소재공학과 홍순형 교수팀은 항공기나 인공위성용 초경량소재, 전자파 차폐용 스텔스 소재로 활용 가능한 ‘그래핀 나노플레이트렛’(GNP)라는 초경량 다기능성 나노복합소재를 개발했다고 5일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료분야 국제학술지 ‘파티클 앤 파티클 시스템즈 캐릭터라이제이션’ 최신호 표지논문으로 실렸다. GNP는 현재 인간이 개발하거나 발견한 소재 중에서 물성이 가장 우수한 2차원 나노소재이다. 항공기나 인공위성 경량화를 위해 사용되는 다른 재료보다 제조 비용도 저렴해 상업적 응용 가능성이 큰 물질로 전망되고 있다. 그렇지만 다른 소재들과 섞을 경우 응집현상이 발생해 재료의 강도 같은 기계적 성질과 열적 안정성이 떨어진다는 단점이 있다. 연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 GNP 표면을 멜라민이라는 물질로 바꾸었다. 표면이 멜라민이라는 물질로 덮이면 강한 화학적 결합성을 갖게 돼 응집현상 발생 없이 다른 물질과 강하게 결합할 수 있게된다. 표면물질을 바꾸는 비교적 간단한 방법으로 연구팀은 GNP를 처리해 강도를 1.4배 높이고 탄성력도 2배로 강화하는데 성공했다. 홍순형 교수는 “이번에 개발한 표면 처리 GNP 기술은 초경량 항공기 제작은 물론 무게를 줄여야 하는 인공위성 소재로 사용될 가능성은 물론 습기나 산성물질에 강한 표면 소재, 전자파 차폐용 스텔스 소재 등 다양한 분야에 응용이 가능하다”며 “2차원 소재인 그래핀의 상업적 활용도를 높이는 원천기술이 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

뇌실하 영역서 돌연변이 세포 집중 발견네이처지 게재… “치료제 개발에 전력”국내 연구진이 난치성 뇌종양인 ‘교모세포종’의 새로운 발병 기전을 밝혀냈다. 암 부위가 아닌 뇌의 특정 부위에서 돌연변이가 시작돼 다른 부위로 확산한다는 사실을 세계 최초로 규명했다. 강석구 연세대 세브란스병원 교수와 이정호 한국과학기술원(KAIST) 의과학대학원 교수팀은 융합연구를 통해 교모세포종이 뇌 내부 공간인 뇌실 아랫부분 ‘뇌실하 영역’에서 처음 시작된다는 사실을 규명했다고 1일 밝혔다. 이번 연구는 보건복지부, 한국연구재단 등의 지원을 받아 진행됐고 연구결과는 국제학술지 ‘네이처’에 실렸다. 교모세포종은 전체 뇌종양의 12~15%를 차지해 단일암 중 뇌에서 가장 많이 발생하는 암이다. 뇌의 신경교세포에서 생기는 암 중 악성도가 가장 높다. 뇌압 상승으로 인한 두통과 뇌신경마비, 언어장애 등을 유발하고 환자 사망 위험이 높다. 연구팀은 2013년부터 지난해까지 교모세포종 제거 수술을 받은 환자 30명을 대상으로 종양 조직, 정상 조직, 뇌실 주변 조직 등 3개 영역을 조사했다. 분석 결과 암세포가 없는 뇌실하 영역에서 종양을 유발하는 돌연변이 세포가 많이 발견됐다. 특히 성상세포 영역에 돌연변이가 집중됐다. 유전자 분석을 해 보니 돌연변이 세포는 시간이 지나면서 뇌의 다른 부위로 이동했다. 불꽃놀이를 할 때 빠르게 퍼져 나가는 불꽃처럼 암세포가 퍼져 나가는 현상이 확인됐다. 연구팀은 앞으로 돌연변이 세포가 교모세포종으로 진화하는 것을 막기 위한 치료제 개발을 추진할 계획이다. 강 교수는 “교모세포종이 정상 신경줄기세포가 존재하는 뇌실하 영역에서 시작된다는 사실을 처음으로 확인했다”며 “암 조직에만 쏠려 있는 연구를 암의 기원이 되는 조직 쪽으로 방향을 전환해야 암 치료 비밀을 풀 수 있다는 새로운 방향성을 제시한 것”이라고 말했다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

일본 정부가 ‘유도만능줄기(iPS)세포’를 활용한 파킨슨병 치료에 대해 세계 최초로 임상시험을 승인했다. 일본 언론들은 30일 “다카하시 준 교토대 교수 연구팀이 iPS세포로 뇌의 신경세포를 만들어 파킨슨병 환자의 뇌에 이식하는 치료의 임상시험 계획에 대해 정부로부터 승인을 받았다“며 “조만간 대상 환자를 선정해 임상시험에 들어갈 것”이라고 보도했다. iPS세포는 이미 분화가 끝난 사람의 체세포에 세포분화 유전자를 주입해 분화 이전의 상태로 되돌리는 기술이다. 이를 응용하면 질병으로 손상된 세포를 iPS로 대체해 정상세포로 바꿀 수 있다. 이 기술을 처음 개발한 야마나카 신야 교토대 iPS세포연구소장은 2012년 노벨 생리의학상을 수상했다. 일본 정부는 질병 치료 가능성에 주목하고 지난 10년간 iPS세포 연구에 1000억엔(약 1조원)을 투자해 왔다. 파킨슨병은 사람의 뇌에서 도파민(운동을 조절하는 정보전달 물질)을 생성하는 신경세포가 감소해 발생하는 질환이다. 근육 경직, 몸 떨림 등이 대표적인 증상으로 치매, 뇌졸중과 함께 3대 노인성 질환으로 통한다. 일본의 파킨슨병 환자는 16만명으로 추정되며 한국은 2016년 기준 9만 6499명이 이 병으로 진단받았다. 도파민을 보충하는 약물 투입 이외에 별다른 치료법은 발견되지 않은 상태다. 지난해 다카하시 교수팀은 건강한 사람의 체세포에서 iPS세포를 만들고 도파민을 분비하는 신경세포의 전구세포로 분화시킨 뒤 파킨슨병에 걸린 원숭이의 뇌에 주입하는 실험을 진행했다. 일정 시간이 지난 뒤 자기공명영상촬영(MRI) 등으로 원숭이의 뇌를 관찰한 결과 신경기능이 일부 회복된 사실이 확인됐다. 당시 연구 결과는 국제학술지 네이처에 게재됐다. 다카하시 교수는 “2년간 연구에서 가장 큰 단점으로 거론됐던 암 유발 부작용이나 면역 거부반응이 나타나지 않았다”고 설명했다. 한편 우리나라에서도 김동욱 연세대 의대 교수가 배아줄기세포를 이용해 파킨슨병 원숭이 치료 실험을 진행한 바 있다. 도쿄 김태균 특파원 windsea@seoul.co.kr 서울 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

국내 연구진이 활성산소 발생을 억제하는 나노물질을 이용해 퇴행성 질환인 파킨슨병 치료 가능성을 보였다. 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단 현택환(서울대 화학생물공학부 교수) 단장팀은 활성산소를 제거하는 ‘세리아’라는 나노입자를 활용해 파킨슨병 치료가 가능하다고 29일 밝혔다. 이번 연구결과는 응용화학 분야 국제학술지 ‘안게반테 케미 인터내셔널 에디션’에 실렸다. 활성산소는 면역과 세포간 신호전달에 중요한 역할을 한다. 그렇지만 어떤 이유로 활성산소 농도가 지나치게 높아지면 몸 속 세포는 물론 살아가는데 필수적인 생체분자들을 무차별적으로 공격한다. 활성산소는 생체분자의 전자를 빼앗아가 산화작용을 일으키는데 이 같은 산화스트레스는 세포 노화를 가져오게 되고 결국 세포 사멸로 이어진다는 설명이다. 활성산소로 인한 산화스트레스는 파킨슨병과 같은 각종 신경 퇴행성 질환의 원인으로 지목받고 있기도 하다. 연구팀은 미토콘드리아, 세포질, 세포 밖 세 영역에서 발생하는 활성산소를 구분하고 부분별로 나타나는 활성산소를 제거할 수 있는 세리아 나노입자를 개발했다. 연구팀은 세리아 나노입자 크기와 입자표면의 전기적 성질을 다르게 해서 3가지 종류의 나노입자를 만들었다.11나노미터(㎚)로 크기가 가장 작고 표면이 음전하를 띠는 세포질의 활성산소를 제거하는 세포질 표적 나노입자, 22㎚ 크기로 표면이 양전하를 띤 세리아 입자는 미토콘드리아를 타켓으로 하고 크기가 400㎚로 가장 큰 세리아 입자는 세포 밖의 활성산소를 타겟으로 했다. 연구팀은 생쥐에게 파킨슨 병을 유발시킨 뒤 세리아 나노입자를 주입하고 치료효과를 관찰했다. 그 결과 세리아 나노입자가 주사된 생쥐들의 뇌에서는 염증이 줄어들고 활성산소로 인한 산화스트레스도 줄어드는 것이 관찰됐다. 현택환 단장은 “이번 연구는 세포 안팎, 미토콘드리아에서 각각 발병하는 활성산소를 선택적으로 제거할 수 있는 기술을 보여준 것”이라며 “이를활용해 파킨슨병 치료는 물론 활성산소 제거 나노입자의 새로운 의학적 적용을 보여줬다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

화성의 남북극을 덮고 있는 얼음층인 극관의 1.5㎞ 아래에 액체 상태의 물이 모여 있는 지름 20㎞ 크기의 호수가 있다는 연구 결과가 나왔다. 이탈리아 국립천체물리연구소(INAF) 연구진은 25일 국제학술지 ‘사이언스’(Science)에 레이저를 이용한 화성 표면 탐사를 통해 밝혀낸 이같은 연구 결과를 발표했다. 화성에 액체 상태의 물이 존재하는지에 대한 연구는 생명체 존재 가능성을 시사하는 강력한 단서가 된다는 점에서 수십년간 천문학계의 논쟁거리였다. 이탈리아 연구진이 내놓은 이 연구 결과는 화성에 액체 상태의 물이 존재함을 보여주는 강력한 증거로 평가된다. 연구진은 유럽 최초의 화성탐사선인 ‘마스 익스프레스’에 탑재된 레이더 탐사장비인 ‘MARSIS’(화성 심층부 및 전리층 음향탐사 레이더)가 수집한 데이터를 분석했다. 이 레이더는 특정 주파수의 전파를 지상으로 쏘고, 반사된 파장을 관측해 지형은 물론 지표면 아래 구조에 대한 정보를 수집할 수 있다. 연구진은 2012년 5월부터 2015년 12월까지 수집한 데이터를 분석, 극관 아래 1.5km 깊이에 지름이 20km 정도인 지형에서 레이더 신호가 크게 달라지는 것을 발견했다.이 분석을 통해 파악한 이 지형의 특징은 지구에서 남극과 그린란드의 빙하 아래에서 발견된 호수와 비슷했다. 또 이 지형을 메우고 있는 물질의 전기적 특성도 액체 상태의 물과 유사하다는 사실도 확인했다. 연구진은 이를 토대로 화성 남극에 하얗게 보이는 ‘극관’ 아래에 액체 상태의 물이 모여 있는 곳이 있을 가능성이 크다는 결론을 내렸다. 또 액체 상태의 물이 모인 곳은 지름이 약 20km 정도인 ‘호수’ 형태일 것으로 추정했다. 이들은 화성이 액체 상태의 물이 존재하기에는 온도가 낮지만, 압력이 높은 극관 아래에는 액체 상태의 물이 존재할 수 있을 것으로 추정하고 있다. 또 이 물에 화성 바위에서 나온 마그네슘, 칼슘 등이 녹아 있는 점도 화성 극지방에서 물이 액체 상태를 유지할 수 있게 하는 ‘비결’일 것으로 보고 있다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

북극 최다 개체수· 최상위 곤충 포식자 온실기체 방출 균류 먹는 ‘톡토기’ 섭취 기온 오르면 거미끼리 서로 잡아먹어 ‘톡토기’ 늘어나 해로운 균류 감소 기대미국 뉴욕의 평범한 고등학생 피터 파커는 핵폐기물을 관리하는 연구소에 견학을 갔다가 방사선에 노출된 거미에게 물리게 된다. 이후 피터 파커는 맨손으로 벽을 타고 엄청난 힘과 스피드를 가진 ‘스파이더맨’이 돼 위기에 빠진 사람들을 구하고 이후 슈퍼 히어로들의 결사체인 어벤저스에 합류해 인류를 구하는 데 나선다. 그런데 최근 생물학자들이 진짜 ‘스파이더’(거미)가 지구온난화로 인해 위기에 빠진 극지방을 구할 수 있을 것이라는 희망에 찬 연구 결과를 발표했다. 지구온난화 위기에서 인류를 구원할 주인공은 다름 아닌 길이 1.2~4㎝ 크기의 ‘북극 늑대거미’(학명 Pardosa glacialis). 미국 워싱턴대 생물학과, 듀크대 환경 및 생명자원학과, 버몬트대 생물학과 공동연구팀은 지구온난화로 인해 극지방의 기온도 상승하면서 북극 늑대거미의 식생이 바뀌고 결국 북극 생태계 전체에 영향을 미쳐 온난화 속도를 늦추거나 막아 줄 수 있을 것이라고 25일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 7월 24일자에 실렸다. 북극 늑대거미는 북극에서 개체수가 가장 많고 곤충 먹이사슬의 가장 위에 있는 포식자다. 생물학자들은 북극 늑대거미를 모두 모아 무게를 재면 알래스카에 거주하는 회색늑대들 무게의 80배에 달할 것으로 추정하고 있다. 북극 늑대거미는 0.6㎝ 크기의 ‘톡토기’라는 곤충을 먹고 산다. 톡토기는 지구온난화의 주범으로 알려진 이산화탄소나 메탄가스를 방출하는 극지방 균류들을 먹고 산다.연구팀은 북극의 늑대거미가 기후에 미치는 영향을 알아보기 위해 알래스카 툴릭 강변의 빙하로 가득 찬 브룩스레인지산맥에서 실험을 했다. 연구팀은 수주 동안 수백 종의 늑대거미들을 채집한 뒤 직경 1.5m 크기의 원형 울타리 30개를 만들어 각기 다른 숫자의 거미를 넣었다. 거미가 빠져나가지 못하도록 위는 그물망으로 막았다. 울타리 절반에 해당하는 15개는 지구온난화 효과를 모방하기 위해 주변보다 2도 정도 온도를 높게 유지하도록 장치했다. 그런 다음 14개월 뒤 울타리로 막아 놓은 실험 생태계 변화를 관찰했다. 연구팀은 당초 ‘거미가 많이 있는 울타리일수록 톡토기 수가 줄어들 것’이라는 가설을 세웠다. 일반적인 극지방 온도에 해당하는 울타리 안에서는 이 가설이 맞아들었지만 온난화 상황을 만들어 놓은 울타리 내에서는 가설과는 다른 상황이 관찰됐다. 온도가 상승하면서 늑대거미의 식생 방식이 바뀌어 톡토기를 먹는 것이 아니라 서로를 잡아먹는 상황이 된 것이다. 이에 따라 톡토기의 개체수가 증가하고 톡토기의 균류 섭취가 늘어나면서 온실가스가 적게 배출되는 것이 관찰됐다. 연구팀 관계자는 “기온이 상승해 북극 늑대거미가 살기 좋은 환경이 되고 개체수가 증가하면 도리어 거미들 간 경쟁이 빈번해져 서로 싸우거나 잡아먹는 현상이 생긴다”며 “이런 상황에서 톡토기는 개체수를 늘리고 결국 토양 속 온실가스 유발 균류들을 먹어 치우기 때문에 온실가스 방출이 멈추게 되는 것”이라고 설명했다. 연구를 주도한 아만다 콜츠 워싱턴대 박사도 “이번 연구로 지구온난화가 포식자와 피식자의 일반적인 관계를 바꿔 오히려 북극 기후변화에 안전판으로 작용할 것이라는 사실을 확인했다”며 “이번에 관찰된 효과의 규모에 대해서는 추가 연구가 필요하지만 지금 같은 지구온난화 상황에서는 거미처럼 작은 곤충도 매우 중요한 역할을 할 수 있다는 것을 보여 준 사례”라고 강조했다. 그러나 지구온난화에 특정 생물이 미치는 영향을 간단한 실험으로는 증명하기 어렵다는 반론도 있다. 미국 클레어몬트 매케나 칼리지의 생물학자 세라 길먼은 “연구진의 결론은 그럴듯해 보이기는 하지만 이번 소규모 실험 결과를 바탕으로 거미 생태계가 북극 전체의 지구온난화 속도를 늦출 것이라고 단정하는 것은 무리”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

초·중·고등학교의 방학이 시작됐습니다. 요즘은 점수나 등수가 표시되는 경우가 많지 않다고는 하지만 방학식과 함께 선생님이 나눠주는 성적표가 방학의 즐거움을 반감시키는 것은 분명합니다. 아이들 성적이 직전 학기보다 떨어진 것 같다고 생각되면 부모들은 ‘누굴 닮아서 공부를 못하느냐’고 타박을 하기도 합니다. 이런 말에는 학업 능력에는 유전적 요인이 강하게 작용할 것이라는 생각이 내포돼 있습니다. 교육계나 생물학계에서도 학습 능력이 타고나는 것인지, 환경적 요인이 더 크게 작용하는지에 대해 여전히 결론을 내리지 못하고 있는 상황입니다. 미국, 네덜란드, 호주, 에스토니아, 덴마크, 영국, 스위스, 싱가포르, 중국, 캐나다, 스웨덴 11개국 210여개 연구기관이 참여한 국제공동연구팀은 100만명이 넘는 사람들의 학력과 유전자를 분석한 결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 유전학’ 7월 24일자에 발표했습니다. 연구팀은 15개 유럽 국가에 거주하는 30세 이상 남녀 110만명을 대상으로 학력 수준과 유전자를 비교 분석한 겁니다. 학업 성적과 수학 능력, 학업 기간과 유전자의 상관관계를 분석한 연구로는 역대 최대 규모라고 합니다. 그 결과 연구팀은 학업 능력과 관련해 차이를 보이는 유전자 1271개를 찾아냈습니다. 이번에 발견한 유전자들 중 일부는 알츠하이머, 양극성 장애, 조현병 등 각종 신경, 정신질환과 연관이 있는 것으로도 분석됐습니다. 연구팀은 이번에 발견된 유전자들의 차이만으로 특정 개인이 대학에 진학할 수 있는지, 성적을 잘 받을 수 있는지 예측하기는 어렵다고 설명하고 있습니다. 오히려 가구 소득이나 다양한 환경적 요인들을 변수로 해 인구 집단의 평균적 행동을 예측하거나 분석하는 사회과학적 연구에 활용도가 더 높을 것으로 보고 있습니다. 실제로 이번에 발견된 1271개의 유전자로는 개인 학업 성취도의 3~4% 정도밖에 설명할 수 없다고 합니다. 그렇지만 인구통계학적 변수와 함께 사용해 특정 집단의 학업성취도를 설명할 때는 11~13%의 설명이 가능한 중요한 변수로 쓰일 수 있다고 합니다. 영국 옥스퍼드대 길 맥빈 유전학 교수 역시 이번 연구에 대해 “1200여개의 유전자가 학습과 밀접한 관련을 갖고 있다는 결론만으로 인간의 미래 삶을 예측하거나 성공 여부를 판단할 수는 없다”며 “사람의 행복과 성공은 학업 성적으로만 결정되는 것은 아니기 때문”이라고 말했습니다. 뇌 과학자들은 뇌는 다양한 경험이나 지속적인 자극, 환경에 따라 달라질 수 있다는 ‘뇌 가소성’을 이야기하고 있습니다. 공부를 잘하고 못하는 것은 유전자가 아니라 노력에 따라 달라진다는 말입니다. ‘왜 너는 공부를 못하느냐’며 유전자 탓을 하면서 아이들에게만 공부하라고 강요하지 말고 방학 때만이라도 부모들이 자발적으로 스마트폰과 TV를 끄고 아이들과 함께 책을 읽고 이야기하며 고민을 나누는 시간을 조금이라도 가지면 말랑말랑한 아이들의 뇌는 금세 ‘공부 뇌’로 바뀔 수 있지 않을까요. edmondy@seoul.co.kr

함께 있으면 서로 으르렁거리는 개와 고양이의 모습은 전래동화에만 등장하는 것은 아니다. 최근 해외 연구진은 개와 고양이가 한 공간에 지낼 경우 사이가 매우 좋지 않을 수 있으며, 고양이가 개를 공격하는 사례가 주를 이룬다는 연구결과를 발표했다. 영국 잉글랜드 링컨대학 연구진은 영국과 미국, 호주, 캐나다, 유럽 등지에서 개와 고양이를 같이 키우는 가정 748곳을 대상으로 조사를 진행했다. 그 결과 함께 키우는 고양이가 개를 적대시한다고 대답한 주인은 56.5%인 것에 반해, 개가 고양이를 적대시 한다고 답한 주인은 18%에 불과했다. 뿐만 아니라 고양이가 개를 공격해 다치게 하는 사례는 그 반대의 10배에 달하는 것으로 조사됐다. 연구에 참여한 반려동물의 주인들 중 일부는 자신의 개와 고양이가 평화롭게 공존한다고 답했지만, 관계가 매우 좋다고 말하는 주인들은 찾아보기 어려웠다. 연구진은 이러한 현상의 원인이 개와 고양이의 상반된 성격 및 오래 전부터 이어져 내려온 사육환경의 차이 때문이라고 분석했다. 연구진에 따르면 개의 경우 오래 전부터 인간에 의해 길들여져 왔으며, 훈련을 통해 행동을 컨트롤 하는 것이 고양이에 비해 수월한 동물이다. 반면 고양이는 개에 비해 덜 길들여지는 습성이 있으며, 이 때문에 개 혹은 다른 반려동물과 원만한 관계를 유지하는 것에 어려움을 느낀다는 것. 연구진은 “고양이가 어린 시절부터 개와 함께 지내게 하면 평화로운 관계를 유지할 가능성이 높아진다. 만약 함께 키우는 고양이와 개의 관계가 좋지 않다면, 식사 장소 등 두 동물이 생활하는 공간을 분리시키는 것이 좋다”고 설명했다. 이어 “개는 집단생활에 익숙한 동물인 반면 고양이는 혼자 생활하는 것이 익숙한 동물”이라면서 “함께 키우는 개와 고양이의 관계를 원만하게 만드는 것은 동물 복지 및 유기 방지를 위해서도 매우 중요한 문제”라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 국제학술지인 ‘수의학 행동저널’(The Journal of Veterinary Behavior) 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

갑작스러운 질병에 걸리면 사람들은 ‘왜 내가‘라는 생각에 위축되거나 우울한 마음에 빠지기 쉽다. 이런 우울감과 걱정이 다시 몸에 작용해 질병의 예후를 악화시킨다는 것이다. 한국과 영국연구진이 ‘건강한 마음이 건강한 몸을 만든다’는 간단한 사실을 증명하는데 성공했다. 전남대 의대 정신건강의학과 김재민 교수팀과 영국 런던대 정신역학 및 임상정보학과 로버트 스튜어트 교수 공동연구팀은 급성심장질환이 발생한 다음 외상후증후군으로 나타나는 우울증을 치료하면 심장병 재발률이 획기적으로 감소한다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국의학협회에서 만드는 의학분야 국제학술지 ‘JAMA’ 24일자(현지시간)에 실렸다. 일반적으로 암이나 심각한 질병에 걸리면 심각한 신체적, 정신적 스트레스로 인한 외상후증후군으로 우울증이 나타나는 경우가 많다.이렇게 우울증이 생기면 그렇지 않은 경우보다 심장질환 재발률은 물론 그로 인한 사망률도 최대 4배 가량 높아지는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 의학계의 오랜 숙제 중 하나인 ‘심장질환에 동반되는 우울증을 치료하면 심장질환 치료효과나 재발률이 개선될 수 있을까’라는 문제를 12년 동안 장기 추적 연구했다.연구팀은 심장질환으로 인한 우울증 환자 300명을 두 그룹으로 나눠 한쪽에는 항우울제를 투여하고 다른 그룹에는 위약(플라시보)를 6개월 동안 투여하는 실험을 실시했다. 이후 5~12년 동안 심장질환 재발률과 사망률을 조사한 결과 항우울제를 투여해 우울증을 적극적으로 치료한 그룹은 그렇지 않은 그룹에 비해 재발률은 48%, 사망률은 18% 줄어든 것으로 나타났다. 김재민 전남대 교수는 “이번 연구결과는 심각한 신체질환에 동반되는 외상후증후군을 적극적으로 치료하면 신체질환의 예후까지 개선할 수 있다는 것을 보여주고 있다”라며 “특히 정신과적인 치료와 순환기내과를 포함한 치료가 동반될 경우 효과가 높아질 수 있다는 것을 보여줌으로써 새로운 임상시험실시 기준을 제시한 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr