순천향대학교(총장 김승우)는 나노화학공학과 임정균 교수팀이 대장암 치료에 암세포에 선택적으로 약물을 표적 할 수 있는 새로운 약물접합체(drug conjugate)를 개발했다고 2일 밝혔다. 암의 치료를 위한 화학요법(chemotherapy)은 암세포의 빠른 성장을 억제하거나 암세포들을 사멸하기 위해 강력한 화학물질을 사용하는 약물 치료법이다. 보통 암 환자는 세포를 파괴할 수 있는 강력한 약물을 복용하거나 투여받지만, 암 환자의 혈류를 따라 온몸에 퍼져 특정 질환·종양 부위에 약물의 농도가 낮게 분포되는 단점이 있다. 항암 약물은 온몸을 돌며 건강한 정상세포도 손상하고 메스꺼움·피로·감염 등을 비롯해 모근의 세포 및 모낭의 손상으로 인한 탈모와 약물 장기간 투여 등 약물 내성도 초래할 수 있는 문제점이 있다. 연구팀은 널리 쓰이는 항암제인 캠토테신(camptothecin)을 암세포에 선택적으로 전달할 수 있는 약물 전달체 개발에 초점을 맞췄다. 암세포에만 특이하게 약물을 전달할 수 있게 돼 정상세포를 보호하고 약물에 의한 부작용을 현저하게 줄일 수 있는 방법을 찾은 것이다. 연구팀은 이러한 약물접합체는 기존 약물 단독보다 대장암 세포에 30분 내로 빠르게 투과했고 대장암 세포 안으로 약 30배 이상의 농도로 침투해 대장암 세포의 사멸을 효과적으로 발생시켰다고 설명했다. 교신저자인 임 교수는 “대장암 치료에 있어서 약물접합체를 사용할 경우 환자는 기존 항암제의 투여량을 현저히 줄일 수 있고 대장암 환자의 약물에 대한 부작용과 내성을 획기적으로 줄일 수 있어 향후 대장암 치료에 큰 도움이 될 것으로 전망된다”고 설명했다. 연구 결과는 최근 ‘대장암 치료를 위한 종양 유도 펩타이드 iRGD-접합체의 캠토테신의 종양 내 축적의 향상(Tumor-Homing Peptide iRGD-Conjugate Enhances Tumor Accumulation of Camptothecin for Colon Cancer Therapy)’이라는 제목으로 국제학술지 European Journal of Medicinal Chemistry 12월호 온라인판에 게재됐다. 이번 연구에서 약물접합체의 설계와 개발은 순천향대 나노화학공학과 임 교수팀이, 항암효과 측정 및 동물실험은 순천향대 천안병원 전섭 교수팀과 공동연구로 진행됐다. 한국연구재단 기본연구와 한국연구재단 4단계 두뇌한국21사업의 지원을 받아 수행됐다.

2004년 영화 ‘내 머릿속의 지우개’에는 27세의 젊은 알츠하이머 치매 환자가 등장한다. 치매는 뇌 기능의 퇴화로 기억력을 비롯한 인지기능 저하를 보이는 퇴행성 뇌신경질환이다. 치매는 보통 60대 이상 노년층에서 주로 발병하는 것으로 알려져 있다. 그렇지만 최근에는 40~50대, 심지어는 그보다 어린 나이에도 치매를 앓는 이들이 늘고 있다. 이처럼 60대 이전에 치매가 발생하는 것을 ‘젊은 치매’라고 부른다. 젊은 치매의 유전적 요인, 외상, 감염, 중독, 면역계 이상, 혈관 문제 등 원인이 다양하다. 특히 유전적 요인이 젊은 치매의 주요 원인이라고 추정하고 있으나, 실제로 정확한 원인은 알 수 없다. 이 때문에 젊은 치매에 대응하기는 쉽지 않다고 알려져 있다. 그렇지만 유럽 연구진이 젊은 치매를 막을 수 있는 새로운 예방 전략을 제시해 눈길을 끌고 있다. 네덜란드 마스트리흐트대 정신보건 및 신경과학부, 영국 엑서터대 의대, 옥스퍼드대 임상신경과학과, 옥스퍼드대 부속 병원, 앨런 튜링 연구소 공동 연구팀은 젊은 치매 발병을 촉진하는 15가지 위험 요인을 확인하고, 생활 습관 요인을 변화시키면 젊은 치매 위험을 낮출 수 있다고 1일 밝혔다. 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제학술지 ‘JAMA 신경학’ 12월 27일자에 실렸다. 전 세계적으로 매년 약 37만 명의 젊은 치매 환자가 발생하는 것으로 알려져 있다. 그렇지만 노인성 치매에 비해 젊은 치매에 관한 연구는 거의 이뤄지지 않고 있다. 이에 연구팀은 세계 최대 규모의 의생명 분야 빅데이터인 ‘영국 바이오뱅크’에 등록된 영국 전역의 65세 미만 남녀 35만 6052명에 대한 정밀 분석을 했다. 여기에는 젊은 치매 환자들도 다수 포함됐다. 연구팀은 유전적 소인부터 생활 습관, 환경적 영향까지 다양한 위험 요소를 평가했다. 그 결과, 교육 수준과 사회경제적 지위가 낮고, 잦은 음주, 사회적 고립과 같은 생활 요인과 비타민 D 결핍, 우울증, 뇌졸중, 청각 장애, 심혈관 질환 등을 포함한 건강 문제가 젊은 치매 발병 위험을 크게 높인다는 사실이 밝혀졌다. 유전적 요인도 관여하지만, 생활 습관과 건강상 문제가 더 큰 영향을 미치는 것으로 조사됐다. 실제로 최근 치매가 흡연, 음주, 혈압, 청력 상실 등 12가지 특정 요인이 촉발된다는 연구 결과들이 속속 나오고 있다. 전 세계 치매 환자 10명 중 4명이 이런 요인에 영향을 받았다는 것이 밝혀졌다. 연구를 이끈 스티비 헨드릭스 마스트리히트대 박사(인지 신경정신과학)는 “이번 연구 결과는 신체적 요인과 만성 스트레스, 외로움, 우울증 등이 젊은 치매를 유발하는 주요 요인이라는 점을 알 수 있다”라고 설명했다.

과거 연예인들이 주로 앓는 질병으로만 알려져 있던 공황장애나 넓은 장소에 나가는 것을 불안해하는 광장공포증, 타인과 만나는 것을 극도로 꺼리는 사회 불안 장애 등은 비정상적 불안과 공포로 인해 일상생활에 장애를 일으키는 ‘불안 장애’의 종류들이다. 이런 불안 장애의 원인은 뇌 신경회로 내 신경전달물질의 부족이나 과다, 유전적 측면 등이 거론되고 있지만 하나로 규정하기 어렵다. 그런데 최근 과학자들이 장내 미생물이 사회 불안 장애(SAD)의 원인이 될 수 있으며 장내 미생물 변화로 이를 치료할 수 있을 것이라는 가능성을 제기했다. 아일랜드 코크대(UCC) 해부학 및 신경과학과, 정신의학 및 신경행동과학과, 미생물학부, 독일 프랑크푸르트대학병원 신경정신과, 호주 사우스 웨일즈대 심리학과 공동 연구팀은 장내 미생물이 사회 불안 장애의 원인이 될 수 있다고 31일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 12월 26일자에 실렸다. 연구팀은 건강한 사람 6명과 SAD를 앓고 있는 사람 6명의 대변 표본을 채취해 분석했다. 그 결과, 건강한 사람과 불안 장애를 앓고 있는 사람의 위장에 있는 미생물과 장내 미생물의 군집이 전혀 다르다는 사실이 확인됐다. 이는 장내 미생물이 뇌에 영향을 미칠 수 있음을 보여주는 것이라고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 각각의 표본에서 채취한 장내 미생물을 생쥐들에게 이식하는 실험을 했다. 연구팀은 실험 전 생쥐들에게 항생제를 투여해 원래 장 속에 있는 미생물을 완전히 제거했다. 연구팀에 따르면 SAD 환자에게서 장내 미생물을 이식받은 생쥐들은 건강한 사람들의 장내 미생물을 이식받은 생쥐들에 비해 완전히 다른 장내 미생물 3종이 발견됐다. 또 SAD 환자의 장내 미생물을 이식받은 생쥐들은 다른 생쥐들보다 공포 반응과 불안 반응이 과도하게 나타나는 것이 관찰됐다. SAD 장내 미생물을 이식받은 생쥐들은 사람의 우울증과 불안증, 공황 장애와 비슷한 행동을 보인 것으로 확인됐다. 연구팀에 따르면 이번 연구 결과는 우울증에서 과민대장 증후군에 이르기까지 다양한 조건에서 유사한 결과를 보여주는 이전 결과들과 일치한다. 연구를 이끈 존 클라이언 코크대 교수(신경생물학)는 “이번 연구는 사회적 뇌가 제대로 작동하게 하기 위해서는 장내 미생물에도 신경을 써야 한다는 점을 보여준다”라면서 “식이섬유와 발효식품을 섭취하는 것이 신경정신 질환 치료에도 도움이 될 것”이라고 말했다. 코크 교수는 “장내 미생물 군집이 사회 불안 장애나 공포 반응을 좌우한다는 것이 확인된 만큼, SAD 환자들의 치료법 개발에도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다”라고 덧붙였다.

몸집이 크든 작든 개가 눈을 반짝이며 쳐다보면 머리를 쓰다듬던지, 배를 긁어주고 싶은 생각이 든다. 그렇지만 만약 늑대나 코요테, 여우가 물끄러미 쳐다보고 있다면 가까이 다가가기보단 멀리 떨어져 있고 싶다는 생각이 든다. 이유가 뭘까. 여러 가지 이유가 있겠지만, 눈동자 색깔이 영향을 미친다면 믿을 수 있을까. 일본 테이쿄 과학대 동물과학과, 쇼와대 자연·생물학 연구소 공동 연구팀은 개는 늑대와 여우처럼 다른 동물들과 다른 눈동자 색깔을 갖고 있어서 사람에게 더 친근감을 준다고 30일 밝혔다. 이번 연구는 영국 왕립학회에서 발행하는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘왕립학회 오픈 사이언스’ 12월 20일자에 실렸다. 약 2만 년 전 개가 처음 가축화됐을 때부터 사람은 순하고 명령에 잘 복종하는 개를 선택해 길들여왔다. 그 과정에서 큰 눈에 널따란 이마에 이르기까지, 마치 어린아이 같은 특성을 가지도록 개들의 생김새도 진화됐다. 개과에 속하는 늑대는 꿰뚫어 보는 듯한 밝은 노란색 눈동자를 갖고 있지만 대부분의 반려견은 순해 보이는 갈색 눈동자를 갖고 있다. 늑대의 밝은색 홍채는 동공의 크기와 방향을 더 잘 보이게 해 시선의 방향과 우위와 같은 메시지를 잘 전달할 수 있어 야생에서 유용하다. 반려견들은 인간에게 친근감을 느끼게 해야 하므로 홍채 색깔이 밝을 필요가 없다. 실제로 미국애견협회에 따르면 미국 내 개 품종의 90% 이상이 어두운색 홍채를 갖고 있다. 연구팀은 눈의 색깔이 친근감에 어떤 영향을 미치는지 확인하기 위해 실험했다. 연구팀은 웰시코기부터 덩치가 큰 사냥개인 아이리시울프하운드까지 33개 품종의 개 사진을 찍어 눈동자 색깔을 밝게, 또는 어둡게 조정했다. 그다음 142명의 남녀에게 보여주고 친근함, 공격성, 지능 등을 평가하도록 했다. 그 결과, 어두운색깔의 눈을 가진 개일수록 친근하고 공격성이 약할 것이라고 평가했다. 반면 밝은색의 눈을 가진 개일수록 몸집과 상관없이 공격적으로 느꼈다. 연구팀은 이에 대해 개가 반려견으로 진화하는 과정에서 크고 어두운 눈을 갖는 것이 사람에게 친근감을 느끼게 했으며, 야생에서 다른 동물과 소통하는 데 도움이 되는 밝은 눈보다 더 유리했을 것이라고 설명했다. 연구를 이끈 동물학자 곤노 아키스구 테이쿄 과학대 연구원은 “이번 연구는 인류 역사에서 사람들이 개의 외모를 어떻게 변화시켰는지에 대한 기존 연구와 일치한다”라고 설명했다. 곤노 연구원은 “인간의 아기도 성인보다 동공이 더 크고 어두운색을 보이며, 이렇게 확장된 동공은 친근감과 관련이 있다”라고 덧붙였다.

공룡을 잘 모르는 사람들도 중생대 백악기에 살았던 ‘티라노사우루스 렉스’는 안다. 티라노사우루스는 강력한 턱과 날카로운 이빨을 자랑하며 자기보다 몸집이 큰 초식동물도 단번에 사냥하는 백악기 최고의 포식자다. 최고의 포식자가 어렸을 때는 어떤 것을 먹고 살았을까. 인간도 어릴 적 입맛과 어른 입맛이 다른 것처럼 티라노사우루스도 그랬을까. 고생물학자들이 이런 궁금증 해결에 나섰다. 캐나다 티렐 고생물학 박물관, 캘거리대 지구·에너지·환경학과, 앨버타대, 일본 쓰쿠바대 생명·환경과학과, 홋카이도대 홋카이도대학박물관, 미국 플로리다대 생명과학과 공동 연구팀은 티라노사우루스도 사람처럼 어릴 적 입맛과 어른이 됐을 때 입맛이 달랐다고 29일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 최신호에 실렸다. 약 7700만 년 전 북미 지역에 서식했던 티라노사우루스과(科) 육식 공룡 ‘고르고사우루스 리브라투스’(Gorgosaurus libratus)는 트리케라톱스나 오리주둥이 공룡 같은 대형 초식공룡들을 먹잇감으로 삼았다는 것이 화석 연구를 통해 알려졌다. 그렇지만 성체 티라노사우루스와 달리 머리뼈와 턱, 이빨이 약한 어린 티라노사우루스는 무엇을 먹었는지는 고생물학자들 사이에서 논란거리였다. 연구팀은 약 7500만 년 전 캐나다 앨버타 지역에서 살았던 몸길이 4m, 몸무게 350㎏의 5~7살 된 어린 고르고사우루스의 화석을 분석했다. 어린 공룡은 성인 공룡들보다 조직이 약하기 때문에 화석으로 남겨진 경우가 많지 않았다. 더군다나 이번에 발견된 어린 공룡의 화석에는 두 마리 작은 공룡의 화석이 함께 발견됐다. 연구팀에 따르면 고르고사우루스 위에서 발견된 공룡은 시티페스 엘레간스(Citipes elegans)라는 맹금류 공룡이었다. 생후 1년이 되지 않아 몸집은 현재 칠면조 크기 정도였을 것으로 추정된다. 특히 육질이 부드럽고 맛있는 뒷다리 부분만 씹고 나머지는 통째로 삼킨 것으로 보인다고 연구팀은 밝혔다. 연구팀은 어린 육식공룡과 성체 육식공룡의 이빨 마모 상태가 비슷하다는 점에서 새끼가 성장하면서 성체 육식공룡이 먹는 먹이를 먹게 했음을 알 수 있다고 밝혔다. 특히 성장이 가팔라지는 11세 정도에서는 성체 티라노사우루스와 비슷한 먹이를 먹었을 것으로 보고 있다. 연구를 이끈 캐나다 티렐 고생물학 박물관의 프랑수아 테리앙 박사(공룡 고생태학)는 “이번 연구는 육식공룡들이 성장하면서 식단이 바뀌었다는 그동안의 가설을 확인시켜 준다”라면서 “어린 육식공룡들은 작고 어른 동물을 잡아먹었다는 직접적 증거일 뿐만 아니라 인간의 아이들처럼 공룡 역시 어릴 적에는 입맛이 까다로웠다고 볼 수 있다”라고 설명했다.

바다의 포식자로 불렸던 메갈로돈의 완벽한 이빨이 발견됐다. 메갈로돈은 데본기에서 쥐라기에 걸쳐 생존한 동물로, 몸길이는 15~20m로 추정된다. 수백만 년 전 지구상에 서식했으며, 역사상 가장 거대했을 것으로 추정되는 육식성 상어다. 미국 와이오밍대학 연구진은 북태평양 해수면에서 3.1㎞ 아래 해저에 박혀있는 350만 년 전 메갈로돈의 이빨을 발견했다. 일반적으로 메갈로돈의 이빨은 해변에서 화석화된 채 주로 발견되는데, 이번에 발견한 메갈로돈의 이빨은 모래에 묻히지 않아 표면 손상이 거의 없는 것으로 확인됐다.이빨은 부러져 있었지만, 톱니 모양의 가장자리가 완벽하게 보존돼 있었으며, 심지어 약간의 법랑질(치아 위쪽에 위치하는 하얀 빛깔의 무기질과 미네랄로 구성된 조직)까지 남아있었다. 해당 메갈로돈 이빨은 부분적으로 화석화되었기 때문에, 연구진은 이빨의 법랑질과 내부가 그대로 유지돼 있음을 확인했으며 이를 통해 화석화된 이빨에서는 알 수 없던 자세한 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대했다.연구진은 “이빨의 크기가 6~7㎝ 정도로 큰 것은 아니지만, 메갈로돈의 움직임을 추적하는데 도움이 될 것”이라면서 “특히 이번에 발견한 것은 먹잇감을 자르는데 쓰는 날카로운 모서리가 부식되지 않고 온전히 남아있어 더욱 가치가 높다”고 말했다. 이어 “만약 다른 메갈로돈 이빨들과 마찬가지로 해변에서 발견되었다면, 침식 작용 때문에 이렇게 완벽한 상태로 보존되지 않았을 것”이라고 덧붙였다. 350만년 전 메갈로돈 이빨의 발견은 ‘우연’이었다 연구진은 심해 지질학과 생물학 연구를 위해 ROV(원격으로 조정되는 심해자원 탐사 및 개발용 무인 잠수정)를 이용해 북태평양에 속하는 하와이 남서쪽 깊은 바다를 탐사하던 중 우연히 메갈로돈의 이빨을 발견했다. 연구진이 ROV를 조종해 해산을 가로질러 관찰할 당시, 메갈로돈 이빨은 깊은 바닷속 바위 사이에 놓여 있었다.연구에 참여한 와이오밍대학의 고생물학자인 타일러 그린필드 교수는 “해저 지역, 특히 해변에서 멀리 떨어진 심해 유역에서는 오랜 기간 동안 퇴적물의 퇴적이나 침식이 거의 발생하지 않는다”고 말했다. 이어 “심해에서 발견된 거대한 메갈로돈 이빨의 발견은 우리가 바다에서 덜 탐험된 부분을 조사하는데에 있어 첨단 심해 잠수 기술을 사용하는 것이 얼마나 중요한지를 알려준다”고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 역사 생물학: 고생물학 국제학술지(Historical Biology: An International Journal of Paleobiology) 최신호에 실렸다.

우유를 이용해 만드는 유제품인 치즈는 가공법이나 숙성 정도에 따라 우리에게 익숙한 모차렐라, 체다, 에멘탈을 포함해 다양한 풍미의 제품으로 소비자의 입과 코를 유혹한다. 우유로 만들기 때문에 칼슘이 풍부해 뼈 건강에도 좋지만, 다양한 음식에 잘 어울린다. 그중 체더치즈는 햄버거나 샌드위치에 들어가 우리에게 가장 익숙한 치즈다. 과일 향, 크림 향, 버터 향, 견과류 향 등 다양한 맛과 향을 만들 수 있는 대표적인 가공 치즈이기도 하다. 유럽 과학자들이 이렇듯 다양한 체더치즈의 풍미를 형성하는 미생물 조합과 메커니즘을 처음 밝혀냈다고 26일 밝혔다. 덴마크 바이오인포메틱스·모델링 R&D 디지털 혁신센터, 네덜란드 위트레흐트대 이론생물학·바이오인포메틱스학과, 영국 케임브리지대, 독일 유러피언 분자생물학실험실(EMBL), 노르웨이 노르웨이과기대 생명공학 및 식품과학과 소속 생물학자, 식품과학자, 수학자 등이 참여했다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 12월 23일자에 실렸다. 치즈의 발효와 풍미 형성은 미생물 활동에 의한 복잡한 생화학 반응이 작용하면서 나타난다. 그렇지만 풍미를 형성하는 데 미생물의 상호 작용은 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 젖산균의 일종인 ‘스트렙토코쿠스 서모필루스’(Streptococcus thermophilus)와 락토코쿠스(Lactococcus) 균주를 포함한 다양한 배양균을 사용해 1년 동안 발효시켜 체더치즈 만드는 과정에서 균주의 변화를 관찰했다. 그 결과, 락토코쿠스는 발효를 가속화하고, 스트렙토코쿠스는 풍미를 형성하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 확인됐다. 락토코쿠스 크레모리스 균주는 버터 향을 만드는 것으로 확인됐으며, 스트렙토코쿠스 서모필루스는 숙성 시간에 따라 2,3-펜탄다이온을 만들어 견과류, 크림 향을 나게 하고, 2-메틸-3-티올라논을 생성해 고기 향이 나게 하거나, 에틸아세테이트나 에틸헥사노에이트를 형성해 과일 향을 더하는 것으로 확인됐다. 연구를 이끈 크래츠 멜코니언 위트레흐트대 박사는 “이번 연구로 체더치즈를 대상으로 치즈의 숙성 과정에 관여하는 미생물과 그 생화학적 반응을 파악할 수 있었다”라면서 “치즈의 상품성과 영양분을 높이는 데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다.

중국 허난성 인민병원, 국립 노화질환 임상연구센터, PLA 전략지원군 정보공학대, 쑨원 기념병원, 베이징 군 종합병원 공동연구팀은 간헐적 다이어트를 통한 체중 감량은 유익한 장내 미생물 군집을 늘리고 뇌 활동도 활발하게 만든다고 밝혔다. 이 연구 결과는 미생물학 분야 국제학술지 ‘최신 세포 및 감염 미생물학’ 12월 20일자에 실렸다. 연구팀은 체질량지수(BMI)가 28~45인 비만 성인 남녀를 대상으로 60일 동안 다이어트를 시킨 뒤 장내 미생물 군집과 뇌 활동 변화를 분석했다. 연구팀은 실험 시작 전후 대변과 혈액을 채취해 장내 미생물과 각종 생리학적 수치, 혈청 구성을 조사하고 기능적 자기공명영상(fMRI)으로 뇌 활동을 측정했다. 실험이 끝난 뒤 참가자들은 체중이 평균 7.6㎏ 감소했으며 체지방과 허리둘레도 줄었다. 또 혈압과 총콜레스테롤 수치가 낮아졌으며 장내 미생물의 경우 대장균처럼 해로운 종류는 감소하고 피칼리박테리움 프로스니치, 파라박테로이데스 디스타소니스, 박테로클레스 유니포미스 등 유익균이 급증했다. 이와 함께 주의력, 감정, 학습과 관련된 뇌 영역의 활동도 이전보다 활발해진 것으로 확인됐다.

이상고온이라고 할 정도로 포근하던 12월이 지난 주말부터 겨울 왕국으로 급변했습니다. 예상했겠지만 근본적 이유는 온난화 때문입니다. 사람은 온난화뿐만 아니라 생물 다양성 감소의 원인으로 지목받고 있습니다. 영국 생태·수문학 연구센터, 런던대(UCL), 옥스퍼드대, 스웨덴 예테보리대, 웁살라대, 독일 바이로이트대 공동연구팀은 홍적세 후기(12만 6000~1만 2000년 전) 이후 인간이 기존 추정치의 두 배에 달하는 약 1500종의 조류를 멸종시켰다고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 기초 과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 12월 20일자에 실렸습니다. 오늘날 조류 멸종의 원인은 과도한 개발로 인한 서식지 손실과 외래종 유입처럼 인간 활동과 관련된 경우가 많습니다. 지금까지 멸종된 조류종을 분석한 연구들 대부분은 기록이 남아 있는 약 500년 전까지만 봐 왔습니다. 연구팀은 화석과 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 피지, 하와이, 뉴질랜드, 기타 태평양 지역 섬들에서 기록에 남지 않은 채 멸종한 조류종의 수를 추정했습니다. 그 결과 지구상에 나타났던 조류종의 약 12%가 홍적세 후기 이후, 특히 홀로세(약 1만년 전~현재)인 지난 1만 1700년 동안 대부분 멸종된 것으로 확인됐습니다. 연구팀에 따르면 이들 중 55%는 기록이 없어 지금까지 확인되지 않았던 멸종종이라고 밝혔습니다. 인간에 의한 조류 멸종은 지금도 진행 중이며 이 수치도 과소 평가될 가능성이 크다고 밝혀 충격을 주고 있습니다. 그런가 하면 미국 캘리포니아 데이비스대(UC데이비스), UC샌디에이고, 포덤대, 이탈리아 유럽경제환경연구소 공동연구팀은 기후변화로 인해 전 세계 육상 생태계가 교란되면서 자연 자본이 감소해 금세기 말이 되면 생태계로부터 얻는 이익이 현재보다 9.2% 이상 줄어들 것으로 예측했습니다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 12월 19일자에 발표됐습니다. 깨끗한 공기와 물, 건강한 숲, 생물다양성은 정량화하기 어려운 방식으로 사람들의 웰빙에 이바지합니다. 연구팀은 전 세계 식생 모델, 기후 모델, 세계은행의 자연 자본 가치 추정치를 사용해 기후변화가 국가 생태계 서비스, 경제 생산, 자연 자본 재고에 미치는 영향을 분석했습니다. 그 결과 2100년까지 기후변화로 인한 식생, 강우 패턴 변화, 이산화탄소 증가로 자연 자본이 감소하면서 각국 경제에도 영향을 미칠 것으로 예상됐습니다. 연구팀에 따르면 전 세계 대부분 국가의 국내총생산(GDP)은 평균 1.3% 감소합니다. 동시에 부자 나라와 가난한 나라의 불평등은 더욱 심화할 것으로도 예측했습니다. 분석에 따르면 GDP 감소의 90% 이상이 하위 50%의 국가에서 나타날 것이라고 합니다. 저소득 국가일수록 천연자원에 더 많이 의존하는 경제 구조를 갖고 있기 때문이지요. 많은 사람이 지구온난화로 인한 기후변화, 생물 다양성 감소가 인류에 얼마나 큰 영향을 미치는지 잘 실감하지 못합니다. 이번 연구는 기후변화가 부의 불균형을 일으키는 직접적 원인이 될 수 있음을 보여 주고 있습니다.

잔혹한 범죄나 반사회적 행태를 접하면 사람들은 ‘짐승만도 못한’이라는 말을 내뱉는다. 이 말 속에는 ‘사람은 만물의 영장이며 모든 면에서 짐승보다 낫다’는 전제가 포함돼 있다. 그러나 동물행동학 연구는 사람이 동물보다 낫다는 생각이 틀릴 수 있음을 보여 준다. 이런 맥락에서 동물도 사람만큼 장기기억력이 좋고 사람과 비슷한 사회적 관습을 갖고 있다는 사실을 드러낸 연구 결과가 나왔다. 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 과학자를 중심으로 독일, 벨기에, 일본 4개국 공동연구팀은 침팬지와 보노보 같은 유인원도 사람만큼이나 사회적 기억을 오래 유지한다고 20일 밝혔다. 지금까지 사람을 제외한 동물 중에서 몇십 년 전 일까지 기억하는 동물은 돌고래가 유일한 것으로 알려져 있었다. 이번 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 12월 19일자에 실렸다. 연구팀은 스코틀랜드와 벨기에의 동물원과 일본 구마모토 보호구역에서 사는 침팬지·보노보 26마리를 대상으로 실험을 진행했다. 연구팀은 이들과 함께 지내다가 최소 9개월, 길게는 26년 전에 다른 곳으로 이주하거나 사망한 유인원과 낯선 유인원의 사진을 보여 주며 초고속 카메라와 레이저 시선 추적 기기를 이용해 반응을 관찰했다. 연구팀은 침팬지나 보노보가 친구나 가족의 사진을 더 오래 들여다볼 것으로 가정했다. 그 결과 유인원들은 얼마나 오랫동안 떨어져 있었는지에 상관없이 과거 같이 있었던 동료나 가족을 담은 사진을 훨씬 더 오래 바라보는 것이 확인됐다. 특히 ‘루이즈’라는 이름을 가진 보노보는 26년 전에 헤어진 여동생 ‘로레타’, 조카 ‘에린’의 사진을 봤을 때 큰 소리를 지르며 기뻐하고 뚫어져라 쳐다보는 모습을 보였다. 장기기억은 인간 문화 진화의 토대가 됐으며 오랜 기간 떨어져 있어도 관계가 유지되는 인간 고유의 상호 작용 출현을 가능하게 했다. 이번 연구는 유인원들도 인간처럼 사회적 기억을 오래 갖고 있다는 점을 확인한 것이며 진화적으로 인간과 유인원 간 공통의 조상이 있음을 시사하는 것이라고 연구팀은 설명했다. 그런가 하면 스위스 로잔대, 프랑스 폴 사바티에 툴루즈 3 대학, 스트라스부르대, 남아프리카공화국 콰줄루나탈대 공동연구팀은 원숭이들도 집단 간 독특한 사회적 관습을 갖고 있으며 다음 세대에 전수될 수 있도록 사회적 압력을 가한다는 사실을 확인했다. 이 연구 결과는 자연과학 분야 국제학술지 ‘아이 사이언스’ 12월 20일자에 실렸다. 인간의 경우 다른 지역에 사는 사람들은 서로 다른 사회적 관습이나 규범을 따르며 이를 후손에게 전수한다. 규범을 벗어나려는 사람에게는 다양한 방식의 사회적 압력을 가해 지키도록 강제하는 경우가 많다. 이런 사회적 행동은 동물에게서는 잘 관찰되지 않았다. 연구팀은 아프리카 지역에 서식하는 버빗원숭이 3개 집단 250마리를 대상으로 9년 동안 8만 4000건 이상 사회적 상호작용을 관찰·분석했다. 그 결과 버빗원숭이들 사이에서도 집단 간에 각기 다른 사회적 규범을 갖고 이를 구성원들에게 전수하려고 한다는 사실이 확인됐다. 가령 집단 간 털 고르기 행위를 하는 횟수가 달랐다. 한 원숭이가 동료 원숭이의 털 고르기를 100번 해 줬으면 똑같이 100번을 해야 하고, 그보다 덜하게 되면 불공평하게 느끼고 집단 내에서 불이익을 주는 것이 관찰됐다는 것이다. 연구팀은 또 사회적 규범이 다른 집단으로 수컷 원숭이 6마리를 옮긴 뒤 생활을 관찰했다. 그 결과 이전 집단과 다른 사회적 규범을 따르도록 사회적 압력이 있었으며 그에 적응하는 것이 확인됐다.

비어 고글(beer goggles) 효과. 술 마시면 고글(안경)을 쓴 것과 같다는 뜻으로, 취하면 눈에 콩깍지가 씌어 이성이 더욱 매력적으로 보이게 되는 현상 음주로 인해 상대방이 실제보다 더 매력적으로 보이는 상태를 이르는 ‘비어 고글’은 남녀 행동학과 관련해 자주 등장하는 개념이다. 과거 연구에서는 비어 고글 현상이 나타나는데 맥주 500cc 정도면 충분하다는 결과가 나온 바 있으며, 특히 과음한 남성은 이 현상이 24시간 지속되기도 하는 것으로 나타났다. 다만 취하는 행위 자체가 이성을 더 매력적으로 보이게 만들지는 않는다는 연구 결과가 나왔다.18일(한국시간) 영국 포츠머스대학 앨리스터 하비 교수팀은 국제학술지 ‘정신약리학 저널’에서 대칭성을 조작한 얼굴 사진을 이용해 술 마신 사람들을 대상으로 실시한 실험에서 이런 결과를 얻었다고 밝혔다. 연구팀은 포츠머스 지역의 술집에서 모집한 18~62세 남녀 99명에게 술을 마시지 않은 상태와 취한 상태에서 18명의 자연스러운 얼굴 원본 사진과 대칭성을 조작한 사진을 제시했다. 해당 실험은 매력도와 대칭성을 점수로 평가하게 하는 실험이었다. 그 결과, 술에 취한 사람들은 얼굴의 비대칭성을 감지하는 능력이 떨어진 것으로 나타났다. 그러나 얼굴의 매력도 판단에는 큰 영향을 미치지 않았다. 다만 남녀 모두 비대칭성이 강화된 사진보다는 자연스러운 얼굴을 더 매력적으로 봤다. 이런 경향은 남성보다 여성이 더 강한 것으로 조사됐다.연구팀은 “얼굴의 대칭성이 이성 매력에 영향을 미치기는 하지만, 이보다 더 큰 영향을 미치는 다른 요인들이 있다는 것을 시사한다”고 설명했다. 하비 교수는 “비어고글 효과의 존재를 부정하지는 않는다”면서 “다만 사진에는 체격, 체형, 키, 표정, 옷차림 등 매력에 영향을 줄 수 있는 요인들이 드러나지 않는다. 사진 대신 실제 모델 실험을 하면 이 효과를 더 쉽게 확인할 수 있을 것”이라고 말했다.

요즘처럼 혹한의 날씨에는 실내에서 지내는 시간이 많아지면서 운동량이 줄어들기 마련이다. 이 때문에 요가나 필라테스 같은 실내 운동을 즐기는 사람이 많다. 특히 요가는 유연성과 균형 감각과 관절 건강을 개선해주고 스트레스를 해소하는 등 정신적·육체적 건강에 도움을 주는 것으로 알려졌다. 인도 육군 의과대 스포츠 의학과, 내과, 마하라샤트라 보건과학대 공동 연구팀은 요가니드라 수련이 수면, 인지, 학습, 기억력 향상에 도움 된다고 18일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 12월 14일자에 실렸다. 요가는 신체 자세, 호흡, 근육 조절에 초점을 둔다면 수면 요가로도 부르는 요가니드라는 누워 있는 상태에서 의식적인 이완 상태를 유도하는 데 중점을 둔다. 요가 니드라가 수면과 인지능력을 높인다는 보고도 있었지만, 객관적 데이터보다는 주관적 측정에 근거한 것이 많았다. 이에 연구팀은 요가 초보자 41명을 대상으로 2주 동안 요가 니드라 수련을 시켰다. 또 요가 수련 전후로 수면다원검사와 인지 측정을 했다. 수면다원검사는 잠을 자는 중 뇌 활동을 측정해 각 수면 단계가 얼마나 오래 지속되는지, 각 단계가 얼마나 자주 발생하는지를 봄으로써 수면의 질을 판단한다. 실험 결과, 요가 니드라 수련 후 숙면 시간이 길어지고 깊은 수면 중 델타파 비율이 높아지는 등 수면의 질이 향상된 것을 연구팀은 확인했다. 또 인지 측정에서 요가 수련 전보다 작업기억, 추상화 능력, 공간인지 등 점수가 높아진 것도 관찰됐다. 분노, 공포, 불안 등 감정 조절 능력도 향상됐다고 연구팀은 밝혔다. 카루나 다타 육군의과대 교수(스포츠 의학)는 “이번 연구 결과는 요가 니드라 수련이 수면의 질을 개선하고 학습 및 기억력 관련 작업의 정확도를 높인다는 사실을 객관적으로 확인했다는 데 의미가 크다”라고 말했다.

매년 연말이 되면 각 분야는 ‘올해의 10대 뉴스’나 ‘내년 주목해야 할 일’을 꼽곤 합니다. 과학계도 마찬가지입니다. 의학 분야 국제학술지 ‘네이처 의학’은 ‘2024년에 주목할 11개 임상시험’이라는 제목의 특집 분석 보고서를 12월 8일자로 실었습니다. 인공지능(AI) 기술 발전은 의료 분야에서도 다양한 가능성을 열어 줄 것으로 기대되고 있지만 아직 실제 환자 치료에 사용되는 것은 극히 제한적입니다. 내년에는 AI의 의료 분야 적용과 관련한 임상시험이 특히 눈길을 끈다고 네이처는 분석했습니다. 네덜란드 마스트리흐트 대학병원에서 수행하는 ‘MARS-ED 임상시험’은 응급실에서 치료받은 환자의 한 달 내 사망 위험을 예측하는 AI 모델을 평가하는 것입니다. 영국의 6개 병원에서는 환자 15만명을 대상으로 AI가 흉부엑스선 사진만으로 폐암 조기 진단을 위해 추가로 컴퓨터단층촬영(CT)을 해야 할 사람을 식별할 수 있는지에 관한 임상시험을 합니다. 이 기술이 실제 적용된다면 비싼 영상 진단이 필요한 환자인지를 사전에 파악해 환자의 비용 부담도 줄일 수 있을 것으로 기대됩니다. 암 치료와 관련해 주목받는 임상시험도 줄줄이 진행됩니다. 네덜란드 에라스무스 대학병원은 폐암 사망률을 낮추기 위해 폐암 검사를 매년 하는 것이 효과적일지, 격년으로 하는 것이 좋을지 약 2만 6000명을 대상으로 비교하는 임상시험도 진행합니다. 또 글로벌 제약사 아스트라제네카가 암세포 성장을 촉진하는 HER2 단백질을 가진 유방암 환자에 대해 ‘트라스투주맙 데룩스테칸’이라는 항암제의 효능과 안전성에 대한 임상시험을 진행 중입니다. HER2 양성 유방암은 재발 위험이 매우 큰 암으로 알려져 있습니다. 네덜란드 암 연구소 주도로 피부암인 흑색종을 치료하는 면역 항암제와 병용 사용할 수 있는 보조 치료제 효능을 비교하기 위한 임상시험을 내년에 진행합니다. 연구팀은 ‘니볼루맙’ 단일 사용과 ‘이필리무맙’과 ‘니볼루맙’을 병행 사용할 때의 암 치료와 재발 억제 효과를 비교하는 것입니다. 정신 건강 분야에서도 2024년에 주목할 만한 임상시험이 진행될 예정입니다. 우선 파키스탄의 인간개발연구재단(HDRF)은 의료진이 많지 않은 지역에 거주하는 임산부가 우울증을 앓을 때 도움을 줄 수 있는 애플리케이션(앱)을 개발해 대면 진료와 효과를 비교하는 임상시험을 진행할 예정입니다. 또 영국 글래스고대학은 위탁 보호를 받는 0~5세 아동을 위한 정신 건강 개입 모델을 개발해 기존 사회 복지 서비스와 효과, 비용 효율성을 조사할 예정입니다. 이 밖에도 인간 배아 줄기세포에서 유래한 도파민 신경세포를 중증 파킨슨병을 앓고 있는 50~75세 환자 뇌에 이식하는 ‘STEM-PD’ 임상시험도 눈길을 끕니다. 또 가족력을 가진 유전적 고콜레스테롤혈증 환자의 콜레스테롤을 낮춰 주기 위한 DNA 염기 편집에 관한 연구도 내년에 진행될 계획입니다. 갖가지 우울한 뉴스들로 가득한 요즘이지만 과학계는 내년에도 인류의 건강과 발전을 위한 발걸음을 멈추지 않을 것으로 보입니다.

지구 온난화로 인한 기후변화로 겨울철이 되면 이상 한파 현상이 자주 발생한다. 2000년대 이후 전 세계 곳곳은 평균적 기상 전망을 벗어난 이상 한파가 빈번히 발생했다. 2021년 2월 미국 텍사스의 대규모 정전 사태도 이례적인 혹한 때문이었다. 많은 전문가가 온난화로 인한 북극 해빙 감소와 그로 인한 제트기류 약화가 이상 한파의 원인이라고 설명하지만, 기후모델 시뮬레이션에 따르면 충분치 않다. 이에 한국과학기술연구원(KIST) 지속가능환경연구단, 연세대 비가역적 기후변화 연구센터 공동 연구팀은 동아시아와 북미 지역에서 자주 나타나는 이상 한파 원인에 중위도 해양의 역할도 고려해야 한다고 11일 밝혔다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 해류는 각종 물질과 열에너지를 운송하는 역할을 한다. 해양 열에너지는 인접한 지역의 날씨와 기후에 큰 영향을 미친다. 특히 대서양의 걸프류, 태평양 구로시오 해류의 하류 지역처럼 좁은 위도 대에서 온도가 급격히 변화하는 지역을 ‘해양전선’이라고 한다. 연구팀은 해양전선 지역에 열이 과도하게 축적되는 데 따른 대기 파동열 반응이 혹한 증가의 원인으로 지목했다. 2000년대 초부터 최근까지 한반도 이상 한파는 북대서양의 걸프류 부근 열 축적이, 북미 지역 이상 한파 경향은 구로시오 해류 부근의 열 축적과 관련한 것으로 확인됐다. 연구팀은 해양 전선이 겨울철 한파와 이상고온 빈도를 조절하는 온도조절기로 작용하는 것이라고 설명했다. 연구팀은 온실기체를 증가시킨 기후모델을 실험한 결과, 북미 지역은 점차 온난화 정체기가 짧아지고 횟수도 줄어드는 반면, 동아시아 지역에서는 온난화 정체기와 가속기가 더 빈번하게 나타나는 것으로 조사됐다. 성미경 KIST 박사는 “이번 연구에서 확인된 해양 전선의 영향을 지구 온난화 기후모델에 적용하면 10년 근미래 기후변화 전망을 좀 더 정확히 할 수 있을 것”이라면서 “겨울철 에너지 수요 장기 전망, 기후변화 대응 인프라 구축 등에 중요한 참고 자료가 돼 기후재난 사태를 예방하는 데 도움이 될 것으로 기대한다”라고 말했다.

국내 연구진이 피부 전달률과 체내 지속성을 높인 콜라겐 미세 캡슐 개발에 성공해 주목받고 있다. 연세대, 강릉원주대, 경북대, 연세유업, 동양미래대, 뉴트렉스테크놀러지, 성균관대 공동 연구팀은 콜라겐 섭취량은 줄이고 피부 개선 효과는 높일 수 있는 콜라겐 미세 캡슐을 개발했다고 11일 밝혔다. 이번 연구 결과는 약학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 컨트롤드 릴리즈’ 2024년 1월호에 실릴 예정이다. 사람의 피부는 콜라겐, 히알루론산, 엘라스틴으로 구성돼 있다. 콜라겐의 경우 20대 중반부터 1년에 1%씩 콜라겐 합성이 줄기 시작해 40대 이후부터는 급격히 감소한다. 피부 노화를 방지하기 위해 외부에서 콜라겐을 공급할 수 있다. 실제로 최근 먹는 화장품이라고 하는 ‘이너뷰티’ 시장이 빠르게 성장하고 있다. 콜라겐을 포함해 다양한 이너뷰티 제품들이 건강기능식품 및 건강보조식품의 형태로 출시돼 판매되고 있다. 피부에 전달된 콜라겐 펩타이드는 피부 탄력 유지와 피부 보습 등 피부 개선에 도움을 줄 수 있지만, 경구 투여 후 소화관 내 체류시간이 짧아 많은 양이 제대로 흡수되지 못하고 배출되는 단점이 있다. 연구팀은 이런 문제점을 해결하기 위해 기존 먹는 콜라겐 펩타이드를 이온성 겔화 반응, 정전기 압출을 통해 하이드로겔 내에 탑재할 수 있는 미세 캡슐에 적용했다. 이 기술을 활용하면 소장 부위에 캡슐이 접착돼 서서히 지속해 콜라겐을 방출해 체내 흡수율을 높일 수 있는 장점이 있다. 콜라겐 펩타이드처럼 매우 낮은 분자량, 높은 수용성의 물성을 지니는 물질은 제조공정 시 안정적으로 탑재하기가 쉽지 않다. 연구팀은 이 문제점을 개선하기 위해 피틴산이라는 더 강한 이온성 가교제를 활용해 콜라겐 미세 캡슐을 합성했다. 연구팀은 키토산 농도, 콜라겐 농도, 피틴산 농도, 피틴산 용액의 산성도(pH) 등을 최적화해 70% 이상의 고함량 콜라겐 펩타이드 미세 캡슐을 합성했다. 연구팀은 생쥐실험을 통해 미세 캡슐 형태로 경구투여 시 효과를 확인한 결과, 소장에 더 오래 머무르면서 체외 배출이 서서히 진행되는 것이 관찰됐다. 장 상피세포와 피부 세포에도 독성을 나타내지 않았으며 자외선B에 의한 광노화 억제 효과와 항산화 효과도 확인됐다. 특히 체내 흡수율이 증가하면서 더 많은 양의 콜라겐 펩타이드가 피부로 전달돼 광노화 방지, 항산화 효과, 피부 탄력 유지, 피부 보습 등 피부 개선에 많은 도움을 준다고 연구팀은 설명했다. 이번에 개발된 콜라겐 미세 캡슐 기술은 제품화 단계가 진행 중이어서 2024년 상반기 피부 기능성 건강 발효유 형태로 출시될 예정으로 알려졌다. 연구를 이끈 노영훈 연세대 교수는 “이번 연구는 먹는 콜라겐 펩타이드의 소화관 내 체류 시간 증대와 이를 통한 체내 흡수율, 피부 전달 효과를 획기적으로 늘렸다는 데 의미가 크다”라면서 “분말, 정제, 액상, 젤리 등 다양한 형태로 대량생산과 제품화가 가능해 건강기능식품에도 적용이 가능하다”라고 말했다.

20세기 중반 미국과 구소련이 달 탐사에 경쟁적으로 나섰다. 이후 한동안 달 탐사에 관해 관심이 없다가 2010년대부터 미국과 러시아뿐만 아니라 많은 나라가 달과 화성 등 지구와 가까운 행성과 위성에 대한 탐사를 활발히 벌이고 있다. 이에 학자들은 인간의 달 탐사가 더 잦아질수록 달 환경이 극단적인 방식으로 변화될 것이라고 우려를 표하고 나섰다. 미국 캔자스대, 캔자스 지질조사국, 노스캐롤라이나주립대 인류학자와 지질학자로 구성된 연구팀은 ‘달 인류세’를 선언해 인간이 달 환경을 변화시키는 주요 요인이 됐다는 것을 인정해야 한다고 9일 밝혔다. 이 같은 주장은 지질학 분야 국제학술지 ‘네이처 지구과학’ 12월 8일자에 실렸다. 인류는 1959년 9월 13일 소련 무인 우주선 ‘루나 2호’가 달 표면에 착륙하면서 수 십 억년 동안 안정적이던 달 표면을 교란했다. 이후 수십 년 동안 많은 유인, 무인 우주선이 달 표면에 착륙하거나 추락했다. 연구팀은 달의 인류세는 1959년 루나 2호로 시작됐다고 주장했다. 이후 달 탐사 과정에서 우주선 부품, 인간 배설물 봉투들, 과학 장비, 각종 쓰레기가 달 표면에 버려졌다. 연구팀에 따르면 달은 인류의 영향을 거의 받지 않는 환경이라는 생각을 불식시키기 위해서라도 ‘달 인류세’ 선언이 필요하다. 이들은 앞으로 세계 각국이 계획하고 있는 달 탐사 임무들은 달의 모습을 극단적인 방식으로 변화시킬 것이라고 예측했다.보통 달의 표토(regolith)는 운석 충돌 같은 대형 사건이 발생할 경우 이동한다. 그렇지만 탐사선, 착륙선, 우주인 등 움직임이 달의 표토 이동을 부추기고 있는 것으로 분석됐다. 이 때문에 연구팀은 최근 치열한 우주 경쟁 환경을 고려한다면 50년 뒤 달의 지형은 완전히 달라질 것이라고 예측했다. 달 인류세 선언을 통해 지속 가능하고 달의 환경을 파괴하지 않는 방향으로 탐사가 이뤄지도록 해야 한다고 연구팀은 조언했다. 연구를 이끈 칼 웨그만 노스캐롤라이나주립대 해양·지구·대기과학과 교수는 “지구에서는 인류세가 과거 어느 시점에서 시작됐다는 데 의견이 일치하고 있지만, 달에서도 인류가 영향을 미치고 있는가에 대해서는 여전히 의견이 분분한 상황”이라고 말했다. 웨그만 교수는 “인간의 활동으로 인해 달이 영향을 받는다고 말할 수 있는 시점이 되면 이미 달 환경은 치명적으로 망가졌을 때가 될 것”이라고 경고했다.

고대 그리스의 작가 호메로스는 “잠은 눈꺼풀을 덮어 선한 것, 악한 것, 모든 것을 잊게 하는 것”이라고 말하고, ‘돈키호테’의 작가 세르반테스는 “잠은 피로한 마음에 가장 좋은 약”이라고 말했다. 지금과 같은 과학이 발달하지 않은 시기에도 많은 사람은 잠의 효과에 대해 이해하고 있었다. 뇌과학 관점에서 잠은 깨어있는 동안 쌓인 뇌 속 노폐물을 정리해주는 역할을 한다. 뇌 속 노폐물이 제거되지 못하면 각종 뇌신경질환을 앓을 가능성이 커진다. 더군다나 야근이 잦은 경우 심혈관 질환은 물론 신경정신과 질환을 앓기 쉽다는 연구 결과들도 많다. 이런 가운데 네덜란드 정신보건연구소, 수면 및 정신과학 연구센터, 그로닝언대 임상 심리 및 실험 정신병리학과, 암스테르담대 심리학과, 학스랜던 메디컬센터 공동 연구팀은 야간 근무는 야근자 절반 이상에게 수면 장애를 유발하고 그에 따른 신경정신 질환, 기분 장애를 일으킬 수 있다고 9일 밝혔다. 이런 결과는 특히 교육 수준이 낮을수록 더 심하게 나타나는 것으로 확인됐다. 이번 연구 결과는 의학 분야 국제학술지 ‘최신 정신과학’ (Frontiers in Psychiatry) 12월 7일자에 실렸다. 야간 교대근무나 잦은 야근이 수면의 질을 떨어뜨린다는 연구는 많이 나왔다. 그렇지만 야간 근무 형태의 다양성에 따라 수면 장애 유병률이 어떻게 변하는지, 인구통계학적 특성에 따라 어떻게 변하는지 알려진 바 없다. 연구팀은 약 3만 7000명의 네덜란드 성인 남녀를 대상으로 근무 형태와 수면 패턴을 조사해 분석했다. 근무 형태는 주간 근무, 야간근무, 잦은 야근, 야간 교대근무 등을 구분하도록 했으며, 수면 패턴은 불면증, 과다수면증, 기면증, 수면 무호흡증, 일주기 리듬-각성 장애, 수면 관련 운동 장애 6가지로 구분했다. 분석에 따르면 야근자 절반 이상이 수면 시간이 6시간 미만이며, 51%는 한 가지, 26%는 두 가지 이상 수면 장애를 겪는 것으로 나타났다. 또, 야근자 중 남성은 여성보다 수면 시간이 더 짧은 것으로 조사됐지만 수면 장애는 여성에게 더 자주 발견됐다. 나이가 많은 사람의 수면 시간이 더 짧았지만, 대부분의 수면 장애와 관련 질환은 30세 이하 남녀에게서 더 많이 나타났다. 연구팀은 교육 수준과 수면 장애 가능성에 대한 상관관계를 분석했다. 그런데 교대 근무가 수면에 미치는 악영향은 교육 수준이 낮은 청년층에서 두드러지게 나타났다. 연구를 이끈 마리케 란셀 정신보건연구소 선임연구원은 “주간 근무가 아닌 야근이나 다른 교대 근무 형태는 사람의 일주기 리듬을 교란하기 쉽다”라고 말했다. 란셀 박사는 “잦은 야근은 집중력을 저하하고 기분 장애가 발생할 수 있기 때문에 업무 수행에도 좋지 못한 영향을 미칠 수 있다”라면서 “직장에서는 노동자의 업무 효율을 위해서라도 야간 근무자들의 근무 시간을 유연하게 조정할 필요가 있다”라고 덧붙였다.

정신 장애 연관된 외상성 뇌 손상시상하부에 전극 심어 심부 자극주의·문제해결·판단력 향상 가능 광선 요법, 치매 환자 수면 질 높여머리에 전류 흘리면 인지 기능 개선 뇌과학은 21세기 들어 가장 빠르게 발전하고 있는 연구 분야 중 하나다. 덕분에 난치병으로 알려진 각종 뇌신경 질환의 예방과 진단 기술도 속속 등장하고 있다. 미국 코넬대 의대, 하버드대 의대, 유타대, 플로리다대, 스탠퍼드대, 밴더빌트대, 시애틀 워싱턴대 공동 연구팀은 외상성 뇌 손상(TBI)으로 장기 인지기능 결손 진단을 받은 환자들의 시상하부 부위를 ‘심부 뇌 자극’하면 인지 기능 개선 효과가 있다고 6일 밝혔다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제학술지 ‘네이처 의학’ 12월 5일자에 실렸다. TBI는 머리에 외부의 강한 물리적 힘이 가해지면서 뇌에 손상이 발생하는 것을 말한다. 손상 부위나 정도의 차이가 있지만 신체 기능, 언어나 의사소통, 기억 등 인지 기능, 성격, 심리상태 등 정신 기능에 종합적으로 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 시상하부의 주요 뇌 회로 활동 손실이 인지 기능 장애와 관련이 있다는 기존 연구 결과들을 주목했다. 이에 연구팀은 중증 외상성 뇌손상을 앓는 22~60세 남녀 6명을 대상으로 실험했다. 우선 신경 영상기술로 손상된 신경 회로의 정확한 위치를 찾고, 인지능력 테스트를 했다. 그다음 외과 수술을 통해 시상하부 특정 부위에 전극을 이식하고 정기적으로 심부 뇌 자극을 했다. 실험 결과 심부 뇌 자극을 받은 사람들은 주의력이나 문제해결 능력, 공간 인식능력, 기억력, 판단력 등이 최대 52% 향상된 것이 관찰됐다. 그런가 하면 중국 웨이팡 의과대학 간호학과 연구팀은 빛을 이용해 뇌의 시교차상핵(SCN)을 자극해 인체 일주기 리듬을 조절해 알츠하이머 환자의 수면과 정신 기능 개선이 가능하다고 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 12월 7일자에 발표했다. 알츠하이머는 초기에 기억력에 문제를 보이다가 언어기능, 판단력 등 여러 인지기능 이상이 나타난다. 또 수면 장애와 성격 변화, 우울증, 망상, 환각, 공격성 증가 등 이상 증상이 동반되기도 한다. 빛을 이용해 수면 조절에 관여하는 시교차상핵을 자극하는 광(光)생체조절은 알츠하이머 증상 완화에 도움을 줄 것이라 주목받고 있지만 효능과 안전성에 대한 체계적 평가는 없었다. 이에 연구팀은 2005년부터 2022년까지 7개국에서 알츠하이머와 치매 환자를 대상으로 광생체조절 임상시험을 한 연구 15개를 정밀 메타분석 했다. 분석 결과 광선 요법이 환자들의 일주기 리듬을 안정적으로 유지해 수면 효율을 높인다는 것을 확인했다. 또 환자의 우울증, 강박증 같은 정신장애 증상을 완화한다는 사실도 밝혀냈다. 한편 중국 닝보대 의대 연구팀도 ‘경두개 직류 자극’(tDCS)을 실시하면 알츠하이머 환자의 인지기능 개선이 가능하다는 연구 결과를 영국의학회에서 발행하는 국제학술지 ‘일반 정신과학’ 12월 6일자에 발표했다. tDCS는 뇌에 전극을 심지 않고 머리에 전극을 붙여 약한 전류로 뇌 신경세포를 자극하는 기술이다. 연구팀은 65세 이상 남녀 알츠하이머 환자 140명을 무작위로 선정해 최대 6주간 주 5일, 하루에 2번씩 tDCS를 실시해 의사 결정, 작업 기억 등에 관여하는 전전두엽 피질을 자극했다. 그 결과 tCDS를 받은 사람들은 언어 기능과 단어 인식, 기억 능력이 눈에 띄게 향상됐다.

겨울이 되면 함박눈이 펑펑 내리는 날 커다란 통창이 있는 카페 창가에 앉아 향이 좋은 커피 한잔을 앞에 두고 거리 풍경을 무심하게 바라보는 상상을 합니다. 추운 날씨에 진한 커피 향은 커피를 마시지 않는 사람들까지도 발걸음을 멈추게 만들지요. 사실 겨울은 기온이 낮아 분자 확산 속도가 느리기 때문에 냄새가 멀리까지 퍼지지 못하는데도 커피 냄새는 더 진하게 느껴집니다. 뇌과학에서 말하는 것처럼 겨울에 대한 느낌과 커피 향이 연관되면서 나타나는 정서적 반응일 수 있습니다. 과학자 중에도 커피 애호가들이 많습니다. 그래서 커피 관련 연구에 빠져드는 사람이 적지 않습니다. 미국 오리건대 지구과학과와 화학과, 한국 카이스트 물리학과 공동 연구팀은 커피 원두를 분쇄하기 직전에 물을 약간 뿌리면 더 맛있고 진한 에스프레소를 추출할 수 있다는 연구 결과를 재료과학 분야 국제학술지 ‘물질’(Matter) 12월 7일자에 발표했습니다. 커피를 추출하기 위해서는 잘 볶은 원두를 그라인딩하는 과정이 필요합니다. 그라인딩은 커피 원두를 잘게 부숴 입자 표면적을 늘리는 작업입니다. 한데 이 과정에서 기계적 마찰로 인해 발생한 정전기의 영향으로 커피 입자들이 뭉쳐져 커피가 맛있게 추출되지 않을 뿐만 아니라 커피를 내린 뒤 청소하기도 쉽지 않습니다. 커피 원두를 분쇄할 때 정전기가 발생한다는 것은 오랫동안 알려져 온 사실이지만, 정전기가 커피 추출과 맛에 어떤 영향을 미치는지는 명확히 밝혀지지 않았습니다. 연구팀은 화산 폭발 시 발생하는 각종 입자 분출 현상에 주목했습니다. 화산이 폭발하는 동안 마그마는 수많은 작은 입자로 분해돼 분출되는데 이 과정에서 입자들이 서로 마찰하며 ‘화산 번개’를 일으킬 정도입니다. 작은 가루가 마찰하면서 정전기를 일으키는 것이 커피 분쇄 과정과 비슷하다고 본 것입니다. 연구팀은 커피콩의 원산지, 가공법, 로스팅 색상, 원두 내 수분 함량 등 다양한 요인에 따라 원두 분쇄 시 발생하는 정전기를 측정했습니다. 또 분쇄된 입자의 굵기가 정전기 발생에 미치는 영향을 비교했습니다. 그 결과 커피콩의 원산지나 가공법은 정전기 발생량에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다. 그렇지만 수분 함량과 입자의 크기는 정전기 발생과 밀접한 관계가 있다고 연구팀은 밝혔습니다. 또 원두를 분쇄하기 전에 물을 조금 뿌리면 정전기 발생이 눈에 띄게 줄어 향이 진하고 맛있는 에스프레소를 추출할 수 있으며 분쇄기 청소도 편하다고 합니다. 이번 연구를 이끈 크리스토퍼 핸던 오리건대 교수(전산재료화학)는 “로스팅된 원두 내부의 잔류 수분이나 그라인딩 중에 추가된 수분은 분쇄되는 과정에서 형성되는 전하의 양을 결정한다”면서 “물은 정전기를 감소시켜 커피 입자를 고르게 만들 뿐만 아니라 더 진한 맛과 향기를 느낄 수 있게 해 준다”고 말했습니다. 여담이지만 핸던 교수는 커피 연구에 진심인 화학자입니다. 교수 프로필 사진도 커피를 들고 있는 모습이며 ‘커피를 위한 물’이라는 책을 내기도 했습니다. 자신이 좋아하는 일을 연구로 연결한 진정한 덕업일치 학자가 아닌가 싶습니다.

겨울이 되면 함박눈이 펑펑 내리는 날 커다란 통창이 있는 카페 창가에 앉아 향이 좋은 커피 한잔을 앞에 두고 거리 풍경을 무심하게 바라보는 상상을 합니다. 추운 날씨에 진한 커피 향은 커피를 마시지 않는 사람들까지도 발걸음을 멈추게 만들지요. 사실 겨울은 기온이 낮아 분자 확산 속도가 느리기 때문에 냄새가 멀리까지 퍼지지 못하는 데도 커피 냄새는 더 진하게 느껴집니다. 뇌과학에서 말하는 것처럼 겨울에 대한 느낌과 커피 향이 연관되면서 나타나는 정서적 반응일 수도 있습니다. 과학자 중에서도 커피 애호가들이 많습니다. 그래서 커피와 관련한 연구에 빠져드는 사람도 적지 않습니다. 미국 오레곤대 지구과학과, 화학과, 한국 카이스트 물리학과 공동 연구팀은 커피 원두를 분쇄하기 직전에 물을 약간 뿌리면 더 맛있고 진한 에스프레소를 추출할 수 있다는 연구 결과를 재료 과학 분야 국제학술지 ‘물질’(Matter) 12월 7일자에 발표했습니다. 커피를 추출하기 위해서는 잘 볶아진 원두를 그라인딩하는 과정이 필요합니다. 그라인딩은 커피 원두를 잘게 부숴 입자 표면적을 늘리는 작업입니다. 분쇄기가 원두를 가는 과정에서 기계적 마찰이 발생합니다. 마찰로 인해 커피 입자들 사이에 정전기가 발생해 서로 뭉쳐져 커피도 맛있게 추출되지 않을 뿐만 아니라, 커피를 내린 뒤 청소도 쉽지 않습니다. 커피 원두를 분쇄할 때 정전기가 발생한다는 것은 오랫동안 알려져 온 사실이지만, 정전기가 커피 추출과 맛에 어떤 영향을 미치는지 명확히 밝혀지지 않았습니다. 연구팀은 화산 폭발 시 발생하는 각종 입자 분출 현상에 주목했습니다. 화산이 폭발하는 동안 마그마는 수많은 작은 입자로 분해돼 분출되는데, 이 과정에서 입자들이 서로 마찰하면서 ‘화산 번개’를 일으킬 정도입니다. 작은 가루가 마찰하면서 정전기를 일으키는 것이 커피 분쇄와 비슷하다고 본 것입니다. 연구팀은 커피콩의 원산지, 가공법, 로스팅 색상, 원두 내 수분 함량 등 다양한 요인에 따라 원두 분쇄 시 발생하는 정전기를 측정했습니다. 또 분쇄된 입자의 굵기가 정전기 발생에 미치는 영향을 비교했습니다. 그 결과, 커피콩의 원산지나 가공법은 정전기 발생량에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다. 그렇지만 중요한 것은 수분 함량과 입자의 크기는 정전기 발생과 밀접한 관계가 있다고 연구팀은 밝혔습니다. 또 원두를 분쇄하기 전에 물을 조금 뿌리면 정전기 발생이 눈에 띄게 줄어 향이 진하고 맛있는 에스프레소를 추출할 수 있으며 분쇄기 청소도 편하다고 합니다. 이번 연구를 이끈 크리스토퍼 핸돈 오레곤대 교수(전산재료화학)는 “로스팅된 원두 내부 잔류 수분이나 그라인딩 중에 추가된 수분은 분쇄되는 과정에 형성되는 전하의 양을 결정한다”라면서 “물은 정전기를 감소시켜 커피 입자를 고르게 만들 뿐만 아니라 더 진한 맛과 향기를 느낄 수 있게 해준다”라고 말했습니다. 여담이지만 핸돈 교수는 커피 연구에 진심인 화학자입니다. 교수 프로필 사진도 커피를 들고 있는 모습이고, ‘커피를 위한 물’이라는 책을 내기도 했습니다. 자신이 좋아하는 일을 연구로 연결한 진정한 덕업일치 학자가 아닌가 싶습니다.