습하고 더운 여름이 시작되면서 모기도 기승을 부린다. 사람 피를 빠는 모기는 암컷으로, 산란에 필요한 단백질을 얻기 위해 사람을 찾는다. 같은 장소에 있더라도 유독 모기에 잘 물리는 사람이 있다. 모기는 호흡량이 커 내뱉는 이산화탄소량이 많거나 체온이 높고 땀을 많이 흘리는 사람을 선호한다. 최근 미국 워싱턴대 연구팀은 빨간색도 모기를 유인하는 요인이라는 연구 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 발표했다. 여기에 또 하나의 요건이 추가됐다. 바이러스에 감염된 사람이 건강한 사람보다 모기에 더 많이 물린다는 것이다. 중국 칭화대 의대, 선전 감염병연구소, 루이리 중의학병원, 윈난 동물·수의학연구소, 중화질병통제예방센터, 미국 코네티컷대 의대 공동 연구팀은 뎅기열이나 지카바이러스에 감염된 숙주는 모기가 좋아하는 화학물질을 분비해 더 많이 물린다는 결과를 내놨다. 이 연구는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘셀’ 7월 1일자에 실렸다. 연구팀은 뎅기열, 지카바이러스에 감염된 사람과 일반인의 체취를 추출해 분석했다. 그 결과 바이러스에 감염된 사람들은 그렇지 않은 이들보다 ‘아세토페논’이라는 물질이 비정상적으로 높은 것으로 나타났다. 아세토페논은 과일이나 치즈, 허브, 꿀 등에 포함된 향기 화합물로 향수를 만들 때도 사용된다. 연구팀은 생쥐를 이용한 실험을 통해 모기가 비감염 생쥐보다 바이러스에 감염된 생쥐의 피를 더 많이 빠는 것을 관찰했다. 궁 청 칭화대 의대 교수(병리학·모기감염학)는 “모기는 후각이 발달한 곤충”이라며 “이소트레노인이라는 비타민A 유도체를 투여하면 모기가 좋아하는 냄새를 만들어 내는 피부 미생물 군집을 차단해 모기에 덜 물린다”고 말했다.

유엔은 2021~2030년을 ‘지속가능한 발전을 위한 해양과학의 10년’으로 지정했다. 오는 12월 5~17일에는 캐나다 몬트리올에서 ‘제15차 유엔 생물다양성협약 당사국 총회’(COP15)가 열린다. COP15에서는 지구촌 전체의 생물다양성 손실을 늦추고 이전 상태로 되돌리기 위한 각국의 노력을 재점검하며 2050년까지 가시적인 결과를 가져올 수 있도록 목표를 재설정할 것으로 알려졌다. 이런 상황에서 12개국 과학자들이 참여한 국제 공동연구팀은 앞으로의 10년이 해양생태계 미래를 좌우하는 티핑포인트(변곡점)가 될 수 있다고 보고 지속가능한 해양 및 해안 생태계를 위해 지금 당장 해결해야 할 이슈 15가지를 제시했다. 이번 연구에는 영국 케임브리지대, 미국 캘리포니아 샌타바버라대(UCSB), 캐나다 브리티시 컬럼비아대를 중심으로 트리니다드 토바고, 포르투갈, 우루과이, 벨기에, 호주, 핀란드, 케냐, 아르헨티나, 중국 등의 국적을 가진 생태학, 생명과학, 해양학, 수학, 물리학 등 다양한 분야의 연구자들이 모였다. 이들이 분석한 연구 결과는 생태학 분야 국제학술지 ‘네이처 생태·진화’ 7월 8일자에 실렸다. 연구팀은 포괄적 정보 수집과 분석을 통해 당장은 주목받지 못하고 있지만 미래에 중요해질 가능성이 있는 문제들을 식별하는 ‘미래이슈 탐색’(horizon scanning)이라는 방법론을 활용했다. 연구팀은 크게 ▲지구 생태계에 의한 영향 ▲자원 남획 ▲신기술 등 세 가지 측면에서 15가지 요인이 해양 생물다양성에 심각한 영향을 미칠 것으로 분석했다. 대표적으로 바다와 가까운 지역에서 발생하는 대형 산불, 전기차 배터리 제작을 위한 리튬 수요 증가로 인한 심해저 파괴, 먼바다(원양)에서의 물고기 남획, 해양 산성화, 생분해성 물질 등이다. 연구를 이끈 제임스 허버트 리드 영국 케임브리지대 동물학과 교수(해양생물학)는 “많은 사람이 썩지 않는 플라스틱보다 생분해성 플라스틱이 환경에 도움이 될 것이라고 생각하지만 장기적으로 해양 생태계에 어떤 영향을 미칠지는 아무도 모른다”고 말했다. 허버트 리드 교수는 “해양 생태계는 우리가 아직 이해하지 못한 광범위한 새로운 문제들에 직면해 있다”며 “아직 일어나지 않은 문제를 이야기하는 것은 바다 환경을 보호하기 위해 감시와 보호 정책 모두에서 지금 당장 변화가 있어야 한다는 것을 강조하기 위한 것”이라고 설명했다.

10여년 전까지만 해도 기후변화나 지구온난화보다는 오존층 파괴에 대한 우려가 더 컸다. 스프레이처럼 오존층을 파괴할 수 있는 제품의 사용을 자제하자는 캠페인도 많았는데 최근엔 온난화가 심해지면서 오존층에 대한 관심은 사그라들었다. 오존층은 고도 15~30㎞의 성층권에 분포돼 있으며 태양의 유해 자외선을 흡수해 지구상 생물들을 보호하는 역할을 한다. 오존층이 파괴되면 자외선에 직접 노출돼 피부암, 백내장 같은 질병에 쉽게 걸린다. 식물이나 플랑크톤 성장을 저해해 먹이사슬도 파괴될 수 있다. 오존층을 파괴하는 주범은 프레온가스로 불리며 에어컨이나 냉장고 냉매로 주로 사용됐던 염화불화탄소(CFC)다. 1987년 1월 국제사회가 몬트리올 의정서를 채택해 CFC 생산과 사용을 규제하기 시작한 이후 대기 중 CFC 농도는 줄고 있는 추세다. 남극 상공에 있는 최대 2600만㎢ 크기의 오존 구멍도 20%가량 줄어든 것으로 확인되면서 이 지역의 오존층에 주로 관심을 가졌을 뿐 북극 상공의 상황에 대한 연구는 많지 않았다. 스위스 취리히 연방공과대(ETH), 스위스 연방 해양과학기술연구소, 로잔대, 취리히 응용과학대(ZHAW), 미국 프린스턴대, 프린스턴 대기해양과학연구소 공동 연구팀은 인간이 배출한 오존 파괴 기체가 남극뿐만 아니라 북극 상공에서도 여전히 영향을 미치고 있다고 10일 밝혔다.연구팀은 오존 파괴 기체는 북반구 기온과 강우 패턴을 일시적으로 변화시키기도 한다는 사실을 확인했다. 이산화탄소, 메탄 같은 온실가스는 날씨의 장기적 패턴인 기후를 변화시키고 오존 파괴 가스는 중·단기적 날씨를 바꾸기 때문에 긴장의 끈을 놓을 수 없다는 지적이다. 이 같은 연구 결과는 지구과학 분야 국제학술지 ‘네이처 지오사이언스’ 7월 8일자에 실렸다. 기후학계에서는 오존층 파괴가 날씨나 기후에 영향을 미치는가에 대해 여전히 논쟁 중이다. 이에 연구팀은 1980년부터 2020년까지 북반구 지역 대기 관측 자료를 바탕으로 북극 상공의 오존층 변화와 이로 인한 날씨 변화를 분석했다. 그 결과 북극 지역 오존층 두께가 상당히 얇아진 2011년과 2020년의 봄 중부 유럽과 북유럽, 러시아, 스위스에서는 역대 가장 포근하고 비가 없는 건조한 날씨를 보인 것으로 기록돼 있었다. 연구팀은 현재 세계 각국에서 쓰는 여러 기후 예측 시뮬레이션에 오존층 두께를 변화시키면서 북극 소용돌이 강도, 날씨 변화를 분석했다. 분석 결과 오존층이 얇아지면 성층권이 차가워져 극소용돌이(polar vortex)가 강해지고, 오존층이 정상적인 경우는 자외선을 흡수해 성층권을 데워 극소용돌이 강도를 약화시키는 것이 확인됐다. 오존이 북극 주변 온도와 대기 순환에 핵심 역할을 하면서 북반구 날씨를 좌우할 수 있다는 것이다. 연구를 이끈 토마스 페터 ETH 환경시스템과학과 교수(대기화학)는 “이번 연구에서 주목되는 것은 오존 파괴가 날씨에 미치는 영향을 분석하기 위해 다양한 시뮬레이션 모델을 사용했지만 모두 비슷한 결과를 보이고 있다는 점”이라고 강조했다. 페터 교수는 “오존층을 파괴하는 CFC의 대기 중 농도가 줄어들고 있기는 하지만 오존층 회복 속도나 상태, 장기적인 기후 시스템에 어떤 영향을 미쳤는지를 정확히 알 수 없는 상태”라며 “지구온난화와 함께 오존층 변화도 지속적으로 관찰·분석하는 것이 필요하다”고 덧붙였다.

지난달 개봉한 ‘쥬라기 월드’ 시리즈의 마지막 편에는 다양한 공룡들이 등장해 공룡 매니아들을 흥분시켰다. 중생대 백악기 육상을 지배했던 최강 육식공룡은 ‘티라노사우루스 렉스’(T.rex)다. 티라노사우루스를 볼 때마다 많은 사람들이 느끼는 것은 큰 머리와 거대한 몸집에 비해 팔은 정말 깜찍하다는 생각이 들 정도로 작다. 고생물학자들에게도 티라노사우루스의 작은(tiny) 손은 미스터리였다. 그런데 아르헨티나, 미국, 캐나다 과학자로 구성된 국제 공동 연구팀이 티라노사우루스의 작은(tiny) 손은 진화과정에서 머리가 커지는 댓가였을 것이라는 분석을 9일 내놨다. 이번 연구에는 아르헨티나 국립과학기술연구회(CONICET), 에르네스토 바흐만 고생물학박물관, 리오네그로 국립대, 마이모니데스대 자연사박물관, 샌루이스 다학제 생물학연구소, 미국 웨스트버지니아 공과대, 로스앤젤레스 자연사박물관 공룡연구소, 시카고 필드 자연사박물관, 미네소타대 지구·환경과학과, 캐나다 칼턴대 오타와-칼턴 지구과학연구센터의 고생물학자, 생물학자가 참여했다. 이 같은 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 7월 8일자에 실렸다. 연구팀은 아르헨티나 파타고니아 사막에서 티라노사우루스의 도플갱어라고 할 수 있을 정도로 똑같이 큰 머리와 작은 팔을 가진 거대 공룡의 화석을 발굴했다. 이번에 발굴한 공룡 화석은 티라노사우루스보다 2000만년 전에 살았던 11m 길이의 카르카로돈토사우루스(Carcharodontosauridae)과에 속하는 것으로 알려졌다. 카르카로돈토사우루스는 1억 5400만년 전 중생대 쥐라기부터 백악기 후기인 9200만년 전까지 살았던 육식성 수각류 공룡들로 역사상 가장 거대한 포식자들을 일컫는다. 연구팀은 이번에 발견된 공룡이 이전에는 발견되지 않았던 완전히 새로운 종이라는 것을 확인하고 ‘왕좌의 게임’에 등장하는 타르가리엔 가문에서 속하는 용의 이름을 따서 ‘메라세스 기가스’(Meraxes gigas)라고 명명했다. 메라세스 기가스는 티라노사우루스가 등장하기 2000만년 전에 사라진 종이지만 티라노사우루스와 똑같이 큰 두개골과 작은 손을 갖고 있는 것으로 확인됐다. 연구팀은 이번에 온전한 두개골과 완전한 사지가 있는 반쯤 완벽한 골격(half-complete skeleton)을 발굴했다. 지금까지 수각류 공룡에서 이처럼 거의 완벽한 골격이 발굴된 적은 없었다. 연구팀은 메라세스 기가스 화석을 통해 1억 5000만년~9000만년 전 카르카로돈토사우루스 공룡들의 진화과정을 이해할 수 있었다고 설명했다. 이들 수각류 공룡들은 더 큰 머리와 더 짧은 팔로 진화했다는 것이다. 거대 육식공룡들은 사냥에 유리하도록 턱을 조이는 근육으로 가득찬 큰 머리로 진화했으며 두개골이 커질수록 더 강한 포식자가 됐을 것이라고 연구팀은 설명했다. 강력한 머리에 근육이 집중되면서 사냥에 거의 쓸모가 없는 앞 다리는 점점 작아지게 됐다는 것이다. 그렇지만 앞 다리가 완전히 사라지지 않은 것은 짝짓기를 위해 어느 정도 필요했으며 이족보행을 할 때 균형을 잡기 위해 필요했을 것이라고 추정했다. 연구를 이끈 아르헨티나 에르네스토 바흐만 고생물학박물관의 후안 이그나시오 카날레 수석연구원은 “현재까지 발견된 화석으로는 티라노사우루스의 작은 팔이 먹잇감 사냥을 위해 진화에서 밀려난 것이라고 보는 것이 최선”이라며 “추가적인 화석 증거와 분석을 통해 티라노의 귀여운 작은 팔에 대한 기능을 밝혀낼 것”이라고 말했다.

아르헨티나의 파타고니아 지역 북부에서 육식공룡인 티라노사우르스 렉스(이하 티렉스)처럼 짧은 팔을 가진 신종 육식공룡이 발견됐다. 지난 7일(현지시간) 아르헨티나 에르네스토 바흐만 고생물학박물관 연구팀은 티렉스처럼 거대한 몸과 볼품없는 짧은 팔(앞다리)을 가진 신종 공룡을 발견했다는 연구결과를 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 최신호에 발표했다. 지난 2012년 처음 화석이 발굴된 이 공룡은 운좋게도 거의 완전한 두개골과 짧은 팔을 보존한 채 발견돼 연구가치가 높다. 연구팀에 따르면 이 공룡의 길이는 11m, 무게는 4톤이 넘으며, 약 9000만~1억 년 전인 백악기에 현재보다 풍부한 삼림지대였던 파타고니아에 서식했다. 또한 이 공룡이 죽었을 당시의 나이도 45세로 티렉스의 평균 수명보다 2배는 더 길었던 것으로 추정된다.특히 두개골이 127㎝로 거대한 것이 특징인데 팔은 그 절반 정도의 길이 밖에 되지 않아 연구팀은 "팔을 뻗어도 입에도 닿지 않았을 것"이라고 밝혔다. 연구팀은 이 공룡이 1억 4500만 년에서 6600만 년 전 살았던 공룡 카르카로돈토사우루스과(Carcharodontosauridae)에 속하는 신종이며, 이름을 미국드라마와 소설로 유명한 '왕좌의 게임'에 등장하는 드래건의 이름을 따 ‘메락세스 기가스'(Meraxes gigas·이하 M.기가스)로 명명했다.연구를 이끈 고생물학자인 후안 카날레 박사는 "놀라울 정도로 완벽하게 보존된 화석 덕분에 M.기가스의 존재를 확인할 수 있었다"면서 "M.기가스는 티렉스보다 2000만 년 먼저 등장했으며 진화계통도 차이가 있어 짧은 팔이 적어도 2번은 독립적으로 진화했음을 알 수 있다"고 설명했다. 이어 "M.기가스의 팔은 짧지만 근육은 매우 잘 발달되어 있었다"면서 "아마 짝짓기 중 상대를 잡는 등의 용도로 사용했을 수 있다"고 덧붙였다.한편 그간 학계에서는 티렉스가 덩치에 어울리지 않는 앙증맞은 팔을 어떤 용도로 사용했는지에 대한 여러 논쟁이 있어왔다. 일부에서는 티렉스의 팔이 과소평가됐다며 ‘강력한 무기’라는 주장을 펼치기도 했는데, 팔을 반복해서 휘두르면 몇 초 안에 먹잇감에 길이 1m 이상의 상처를 낼 수 있다고 주장했다. 또한 티렉스가 사냥시 짧은 두 팔로 먹잇감을 끌어안아 손쉽게 이빨로 뜯어먹었다는 주장도 있다. 이와 달리 티렉스가 팔을 교미시 파트너를 잡는 등의 부수적인 목적으로만 사용됐다는 연구결과도 있었다.

국내 연구진이 사람을 비롯한 고등 동물의 세포 속에서 지질을 운반하는 단백질을 새로 발견했다. 세포 내 지질 운반에 이상이 생기면 비만, 지방간 등 각종 질병이 발생하는 만큼 이들 질환 치료에도 도움이 될 것으로 보인다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 연구팀은 ‘MIGA2’라는 단백질이 세포 공장이라고 불리는 미토콘드리아와 또 다른 세포 소기관인 소포체 사이에서 인지질을 운반한다는 사실을 처음으로 규명했다고 7일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 미토콘드리아를 비롯한 세포 소기관들은 지질과 단백질 같은 물질을 상호 교환해 세포 생존을 유지한다. 지금까지는 소낭이라는 주머니에 물질을 싸서 주고 받는 것으로 알려졌는데 최근 소기관들끼리 직접 접촉해 통로를 만들고 물질을 교환한다는 연구 결과들이 속속 나오고 있다. 그렇지만 이렇게 직접 물질 교환을 가능하게 하는 원리는 정확히 규명되지 못했다. 연구팀은 단백질 결정을 관찰하는 ‘X선 분석법’을 이용해 관찰한 결과 MIGA2라는 단백질이 물질 교환을 가능하게 하는 접촉 통로를 만든다는 사실을 새로 확인했다. 원통 모양인 MIGA2 단백질은 물질 이동이 필요한 두 부분을 연결시켜 이동이 가능하게 한다는 것이 관찰됐다. 연구팀은 또 MIGA2의 결합을 방해하는 돌연변이를 만들어 실험한 결과 세포 내 인지질 운반 능력이 떨어지는 것도 확인했다. MIGA2가 인지질 이동의 핵심이라는 사실을 밝혀낸 것이다. 연구를 이끈 이창욱 UNIST 교수는 “지금까지 효모 같은 단세포 동물에서는 관찰됐지만 고등생명체에서 인지질 수송을 담당하는 단백질이 발견된 것은 이번이 처음”이라며 “비알코올성 지방간이나 비만 등은 지질 대사 이상 때문에 발생하는 만큼 이번 연구는 관련 질병 연구와 새로운 치료법을 찾는데 도움을 줄 것으로 기대한다”고 말했다.

우울증은 의학적으로 의욕 저하와 우울감을 주요 증상으로 해서 다양한 인지 및 정신적, 신체적 증상을 유발해 일상 기능의 저하를 가져오는 질환으로 정의된다. 우울증은 하나의 원인이 아닌 유전적, 생물학적 특성과 환경 등 다양한 요인이 결합해 발생하는 것으로 알려졌다. 과거에는 단순히 ‘마음의 감기’라고 해 가볍게 생각했지만, 중증 우울증은 자살 같은 극단적 상황에 이르는 경우도 적지 않다. 이 때문에 우울증을 조기에 정확히 예측하는 것이 중요하다. 연세대 강남세브란스병원 정신건강의학과, 연세대 언론홍보영상학부, 연세대 의대 의학행동과학연구소 공동 연구팀은 고위험 우울증 환자를 심리상담과 평가 이외에 침(타액)으로 정확하고 빠르게 예측할 수 있는 방법을 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의학 분야 국제학술지 ‘최신 정신과학’(Frontiers in Psychiatry)에 실렸다. 일반적으로 정신의학 임상현장에서는 설문지를 이용한 자가 보고식 우울 증상 평가와 전문의 진료를 통해 우울증을 진단하는 것이 표준 절차였다. 연구팀은 강남세브란스 병원에서 정신건강 설문에 참여하거나 CHEEU 상담센터를 이용한 적이 있는 남녀 73명을 대상으로 우울 증상, 자살위험성, 정신건강 상태에 따라 양호, 위험, 경계 3개 집단으로 분류했다. 이들을 대상으로 아침 기상 직후부터 30분 간격으로 총 3회 타액을 모은 다음 타액 속 코티솔 호르몬 농도를 분석했다. 코티솔은 스트레스 호르몬으로 알려져 있는데 혈압을 유지하고 전해질 균형을 도우며 에너지 저장을 촉진한다. 또 스트레스에 대한 방어 기전으로 심폐활동을 증진시켜 빠르고 명확한 판단을 할 수 있게 돕는다. 분석 결과, 우울증 위험집단은 아침에 일어난 직후의 코티솔 농도가 양호 집단의 농도보다 작은 것으로 확인됐다. 우울증이 심할수록 아침 신체 기능이 스트레스에 대응하기 어려운 상태라는 것을 알려주는 것이다. 원래 안정된 심리적 상태를 되찾는 성질이나 능력인 회복탄력성이 좋은 집단은 아침에 일어난 뒤 30분 동안 코티솔 양이 보통이나 낮은 집단에 비해 많이 증가하는 것으로도 확인됐다. 연구를 이끈 석정호 강남세브란스병원 교수(정신건강의학과)는 “이번 연구는 우울증 진단과 평가를 할 때 심리적, 사회적 평가 차원을 넘어 타액 코티솔 호르몬 같은 생물학적 지표 평가가 가능하다는 것을 보여준 것”이라며 “우울증 진단의 과학적 객관성을 높이는데 도움을 줄 것으로 기대한다”고 말했다.

B형 간염은 바이러스에 감염돼 간에 염증이 생기는 질환이다. 초기에 항바이러스제를 이용하면 완치가 가능하지만 치료시기를 놓쳐 만성 B형 간염 상태로 넘어가면 간경화와 간암으로 진행하는 경우가 많다. 실제로 간암 환자의 70%가 만성 B형 간염에서 시작된 것으로 분석됐다. 국내에서도 약 40만명이 만성 B형 간염을 앓고 있을 것으로 추정되고 있으며 완치율은 5%에 불과하다. 이 때문에 만성 B형 간염 치료제 개발이 시급한 상황이다. 광주과학기술원(GIST) 화학과, 한국생명공학연구원, 국립암센터, 서울대 약대 공동 연구팀은 B형 간염 바이러스가 만성화로 진행되는 것을 막아줄 수 있는 고리 형태의 단백질 기반 약물을 개발했다고 7일 밝혔다. 이 연구 결과는 생화학 분야 국제학술지 ‘생물유기·의약화학’(Bioorganic and Medicinal Chemistry)에 실렸다. 만성 B형 간염을 치료하기 위해서는 바이러스 발달 초기 단계에서 간세포 내 침입을 최대한 억제하는 것이 중요하다. 류머티스 관절염 치료에 활용되는 사이클로스포린A가 바이러스 침투를 막는 효과가 있는 것으로 확인돼 미국 식품의약국(FDA)에서 만성 B형 간염 치료제로 허가받았다. 문제는 사이클로스포린A 기반 물질은 합성이 쉽지 않고 부작용과 독성 문제가 있다는 점이다. 이에 연구팀은 사이클로스포린A와 구조가 비슷한 사이클로스포린O를 뼈대로 삼고 아미노산 일부를 펩타이드와 비슷한 펩토이드로 바꿨다. 연구팀이 새로 합성한 물질은 사이클로스포린A와 B형 간염 바이러스 침입 억제 효과는 유사하게 유지하면서도 합성은 쉽다는 장점이 있다. 또 사이클로스포린A에서 발생하는 부작용과 독성문제도 해결했다. 연구를 이끈 서지원 GIST 교수는 “이번 연구는 신약 개발에서 중요한 분자 플랫폼인 고리형 펩타이드를 이용한 신약 개발에 중요한 디자인 원리를 제시했다”며 “고리형 펩타이드 구조는 항바이러제를 비롯해 다양한 감염병 치료제 개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

국내 연구진이 냄새 분자를 이용해 와인까지 정확하게 감별해 낼 수 있는 인공지능 전자코를 개발했다. 카이스트 전기및전자공학부, 기계공학과 공동 연구팀은 사람의 후각 신경세포를 모방한 뉴로모픽 반도체 모듈을 개발했다고 4일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 뒷면 표지 논문으로 실렸다. 인공지능(AI)를 이용한 후각 인식 시스템은 높은 정확도로 기체 분자를 인식할 수 있는 수준까지 올라갔다. 그렇지만, 많은 장치들이 중앙처리장치(CPU)와 메모리가 분리된 컴퓨터 장치와 소프트웨어를 기반으로 하기 때문에 전력 소모량이 높다. 이 때문에 모바일 형태나 사물인터넷(IoT)에는 사용할 수 없다. 사람이나 동물의 생물학적 후각 시스템은 감각 세포 자체에서 스파이크 형태로 감각 신호를 전달하고 뇌에서 병렬적으로 처리한다. 특히 병렬 방식으로 처리하기 때문에 전력 소비가 적다. 연구팀은 금속산화물 기반 가스 센서와 뉴런 소자를 이용해 기체를 인식해 전기적 신호로 만들어 정보를 처리할 수 있는 뉴로모픽 반도체 모듈을 개발했다. 뉴로모픽 컴퓨터 칩은 사람의 뇌 신경세포(뉴런)와 연결부위(시냅스)를 모방해 저전력으로 빠르게 정보를 처리할 수 있는 장치이다.이번 뉴로모픽 반도체 모듈을 이용해 유해가스를 구분할 수 있을 뿐만 아니라 와인을 구분할 수 있는 소믈리에 전자 코를 만들었다. 특히 여러 가지 기체 분자가 섞여 독특한 향을 만들어 내는 와인은 구분하는 것이 어렵지만 이번에 개발된 소믈리에 전자 코는 와인을 정확하게 분류해 내는 것을 확인했다. 이번 연구를 주도한 한준규 카이스트 전기및전자공학부 연구원은 “뉴로모픽 반도체 모듈이 적용된 전자코는 환경 모니터링, 음식 모니터링은 물론 헬스케어 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

신약을 개발할 때 약효보다 더 중요한 것은 유해성 여부이다. 신약 물질의 유해성을 파악하기 위해서는 세포나 동물을 이용한 전임상실험을 거쳐야 하지만 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 국내 연구진이 전임상실험 없이 분자 구조만으로도 유해성을 예측할 수 있는 방법을 찾았다. 광주과학기술원(GIST) 전기전자컴퓨터공학부 연구팀은 심장박동을 조정하는 유전자 채널의 활동을 방해하는 약물을 사전에 파악할 수 있는 인공지능(AI) 예측 기술을 개발했다고 4일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘생물정보학 브리핑’(Briefings in Bioinformatics)에 실렸다. 과학자들은 각종 질병 치료를 위한 약물 개발에 나서고 있다. 많은 신약 후보물질들은 임상시험 과정에서 다양한 부작용으로 신약 개발로 이어지지 못하는 경우가 많다. 특히 약물을 투여했을 때 심장의 활동 조절을 방해해 정상적인 심장박동 시스템을 무너뜨려 치명적 부작용이 생기는 심장 독성은 대표적인 부작용이다. 연구팀은 심장 부정맥을 유발할 수 있는 hERG 채널 저해제 관련 기존 예측 연구들에서는 사용되지 않은 빅데이터를 이용해 인공지능을 학습시켰다. 이를 통해 다양한 화합물 구조에 익숙해 분자 구조만으로도 문제를 예측할 수 있는 인공지능 기술을 개발했다. 지금까지 알려진 다양한 신약 개발 예측 인공지능 모델과 비교해 예측 신뢰도가 30% 이상 높다는 것이 확인됐다. 또 이번 기술은 신약 후보물질의 분자 구조 중 독성 원인이 되는 부분을 구체적으로 제시할 수 있다는 장점이 있다. 남호정 GIST 교수는 “약물 개발 초기 단계에서 약물의 심장 독성 유발 가능성을 높은 정확도와 신뢰도로 예측해 신약 개발 단계의 효율성, 약물 안정성 확보에 기여할 수 있는 중요한 연구”라며 “신약 개발 단계에서 시행착오를 획기적으로 줄여 신약개발 기간을 단축하는 데 도움을 줄 것으로 기대한다”고 말했다.

산업화 후 열대성저기압 13% 줄어열에너지 불균형으로 극단적 날씨가뭄·폭우·폭염 등 피해도 불가피한국의 여름은 ‘장마’와 함께 시작된다. 장마는 여름철 오랜 기간 지속적으로 많은 비를 내리는 강수 현상으로, 동아시아 여름 몬순 시스템의 일부다. 보통 6월 말에 시작돼 7월 말까지 한 달 동안 이어지는 경우가 많은데 1년 강수량의 30~40%를 차지한다. 장마와 함께 한반도 여름철에 빼놓을 수 없는 기상현상은 태풍이다. 태풍, 허리케인, 사이클론 같은 열대성저기압은 막대한 인명 및 재산상 피해를 입히는 대표적 자연재해다. 지구온난화로 인해 열대성저기압의 빈도나 강도가 변하고 있는 것도 분명한데 인공위성으로 관측을 시작한 것이 40~50년밖에 되지 않아 정확한 추이가 분석되고 있지는 않다. 이 같은 상황에서 호주 페더레이션대·멜버른대, 미국 컬럼비아대 라몬트도허티 지구관측소, 미국립해양대기청(NOAA), 로렌스버클리 국립연구소, 콜로라도주립대, 중국 홍콩시티대 공동 연구팀은 기상 재분석 기법을 통해 20세기는 이전 기간(1850~1900년)에 비해 전 세계적으로 열대성저기압 발생 횟수가 13% 줄었다고 3일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 ‘네이처 기후변화’ 6월 28일자에 실렸다. 재분석 기법은 수치 예보 시스템으로 관측 데이터가 없는 과거 날씨를 재현해 분석하는 것이다. 이런 방식으로 분석한 결과 산업화 이전 연간 100개 이상 발생하던 열대성저기압이 20세기 들어 80개 수준으로 줄었다. 특히 기후변화가 가속화되기 시작한 1950년 이후만 본다면 20세기 이전보다 23% 이상 발생 횟수가 감소한 것으로 나타났다.여름철 열대성저기압 발생이 줄어든 것은 좋은 현상이 아니다. 구형으로 된 지구는 저위도와 고위도 간 태양에서 받는 열에너지 불균형이 생긴다. 열에너지를 많이 받는 적도 부근 바다에서는 대류구름을 형성해 태풍 같은 거대한 저기압 시스템으로 발달한다. 태풍은 바다에서 증발한 수증기를 공급받아 강도를 유지하면서 고위도로 이동하는 과정을 통해 고위도·저위도 간 에너지 불균형을 해소하는 것이다. 결국 열대성저기압 발생이 줄면 열에너지 불균형으로 극단적 날씨들이 잦아지게 된다. 열대성저기압 발생 빈도는 줄지만 세기는 더 강해지는 분위기다. 미국 국립 로렌스버클리연구소는 지구 평균온도가 산업화 이전 대비 3도 오르면 태풍의 순간 최대 풍속은 지금보다 시속 11~54㎞ 증가하고 강수량은 25~30% 늘어날 것이라는 연구 결과를 2018년 네이처에 발표했다. 또 아스팔트와 콘크리트로 뒤덮인 도시의 특성 때문에 공기를 끌어당기는 항력이 증가해 도시화가 덜 된 지역보다 태풍으로 인한 홍수 위험이 최대 21배 더 클 것이라는 예측도 내놨다. 영국 옥스퍼드대 환경변화연구소와 뉴질랜드 웰링턴 빅토리아대 기후변화연구소 등의 공동 연구팀도 열대성저기압뿐만 아니라 가뭄, 폭우, 폭염, 혹한 같은 극한 기상은 지구온난화 영향을 더 많이 받을 것이라고 분석했다. 기후변화에 따른 대응이 충분치 않은 저개발국가와 개발도상국은 물론 선진국들도 급변하는 날씨로 인한 피해에서 벗어날 수 없을 것이라고 경고했다. 이들의 분석 결과는 기후학 분야 국제학술지 ‘환경학 연구’ 6월 29일자에 실렸다. 프리데리케 오토 옥스퍼드대 교수(국제기후변화연구소)는 “극단적 기상현상은 기후변화로 인해 빈도와 상관없이 더 강하고 예측 불가능하게 변하고 있다”며 “기후변화를 초래한 사람들에게 지구가 그동안 쌓아 놓은 청구서를 내밀고 있는 셈”이라고 말했다.

인체 세포는 시간이 지날수록 분화능력을 잃고 늙은 세포가 된다. 노화 세포는 암, 치매, 심혈관 질환 같은 노화 관련 질병의 주요 원인이 된다. 최근에는 인간 염색체 끝에 있는 텔로미어라는 물질이 노화에 관여한다는 연구 결과들이 나오고 있다. 이 같은 상황에서 미국 피츠버그대 공중보건대, 약리학 및 화학생물학과, 계산·시스템생물학과, 피츠버그의대 힐먼 암 센터, 카네기 멜론대 분자 바이오센서·영상센터 공동 연구팀은 텔로미어의 산화적 손상이 세포 노화를 촉발시켜 노화는 물론 암, 치매 등을 유발시킨다고 2일 밝혔다.이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘네이처 구조·분자 생물학’ 7월 1일자에 실렸다. 건강한 세포는 정상 분열해 두 개의 동일한 세포를 만드는데 이 과정에서 각각의 염색체 끝부분이 줄면서 텔로미어는 짧아지게 된다. 시간이 지나 짧아진 텔로미어나 DNA 손상을 입은 텔로미어는 좀비 세포를 만든다고 알려져 있다. 햇빛, 알코올, 흡연, 나쁜 식습관 등은 DNA를 손상시키는 반응성 산소(활성산소)를 만들어 낸다. 활성산소로 인한 텔로미어 손상은 DNA 복제를 방해하고 스트레스 신호 경로를 만들어 노화를 초래하고 좀비세포를 만든다는 것이다.연구팀은 텔로미어만 염색시킬 수 있는 단백질을 이용해 실험했다. 사람 세포를 채취해 염색한 뒤 일반적 세포 분열과 활성산소로 분열될 때 상태를 비교했다. 그 결과, 활성산소로 인해 텔로미어가 손상될 때 쉽게 좀비 세포로 변한다는 사실을 확인했다. 또 좀비 세포가 있는 경우 노화나 각종 세포 변형이 더 많이 발생한다는 것도 관찰했다. 연구팀은 이번 발견으로 좀비 세포에 침입해 제거할 수 있는 신경 용혈제가 개발된다면 암을 효과적으로 제거할 뿐만 아니라 건강한 노화를 이끌어 낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 연구를 이끈 퍼트리샤 린 오프레스코 피츠버그대 교수(분자노화학)는 “이번 연구를 통해 텔로미어 산화가 생명체 노화를 촉발시킨다는 사실을 확인했다”며 “퇴행성 질병의 원인이 되는 좀비 세포 축적을 줄이고 산화적 손상을 줄일 수 있다면 건강 수명을 늘릴 수 있을 것”이라고 설명했다.

빅뱅 이후 지구가 우주에 등장하고 생명체가 살기 시작한 이후 지금까지 5번의 대멸종이 있었다. 1차 대멸종은 4억 4500만년 전 고생대 오르도비스기 후기에 발생해 생물체 50%가 사라졌다. 2차 대멸종은 3억 7000만년 전 고생대 데본기 말 전체 생물종의 70%가 사라졌다. 3차 대멸종도 2악 5100만년 전인 고생대 페름기 말에 발생한 지구 역사상 최대 멸종 사건이다. 지구 생물종의 95%가 순식간에 사라져 버렸다. 4차 대멸종은 2억 500만년 전 중생대 트라이아스기 말에 발생했다. 육지 생물체 80%, 해양 생물 20%가 멸종하고 공룡의 시대를 열었다. 사람들에게 가장 익숙한 대멸종 사건은 5차 대멸종이다. 6600만년 전 중생대 백악기 말 발생한 것으로 공룡을 비롯한 지구상 생물체 75%가 소멸됐다. 많은 연구자들은 대기 중 이산화탄소 급증으로 인한 지구온난화 때문에 생물종들이 사라진 4차 대멸종 이후 공룡이 번성하게 된 이유에 대해 의문을 품어왔다. 이 같은 상황에서 미국, 중국, 영국, 스웨덴 4개국 국제 공동연구팀은 일부 공룡종들이 추운 겨울 날씨를 견디고 살아남아 쥐라기와 백악기로 이어지는 중생대 공룡 전성시대를 만들었다고 밝혔다. 이번 연구에는 미국 콜럼비아대 라몬트-도허티 지구관측소, 워싱턴 국립자연사박물관 고생물학연구부, 럿거스대 지구행성과학과, 런셀러공과대 지구환경과학과, 중국 난징 지질학·고생물학연구소, 영국 사우샘프턴대 해양지구과학부, 스웨덴 스웨디시자연사박물관 고생물학연구부 과학자들이 참여했다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 7월 2일자에 실렸다. 연구팀은 중국 북서부에 위치한 중가분지(Junggar Basin)에서 발굴된 암석과 화석 샘플을 분석했다. 트라이아스기 말 중앙 대서양 마그마 분포영역(Central Atlantic Magmatic Province·CAMP)에서 대규모 화산폭발이 일어나면서 대기 중 이산화탄소가 급증했다. 이 때문에 지구온난화와 함께 극지방에서는 기온이 급격하게 떨어지는 기온의 양극화 현상이 발생했다. 연구팀의 분석에 따르면 지구온난화로 기온이 급격하게 상승하고 바다는 산성화가 심해져 생명체들 대부분이 멸종했다. 극지방으로 이동해 추위에 적응한 생물체들은 살아남을 수 있었다는 것이다. 당시에는 극지방이라고 하더라도 지금과 달리 빙하나 빙상처럼 두꺼운 얼음은 없었고 온대 활엽수가 자랐다. 또 중생대 쥐라기나 백악기에 살았던 공룡들 피부에 원시적인 깃털이 있었다는 증거들이 최근 속속 발견되고 있는 것도 이번 연구를 뒷받침해준다고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 폴 올슨 콜럼비아대 교수(고생물학)는 “이번 연구를 통해 파악한 공룡의 궁극적 지배의 열쇠는 비교적 간단했다”며 “사방이 추워졌을 때 다른 동물들과 달리 추위에 적응한 동물만 살아남아 후손을 퍼뜨릴 수 있었다”고 설명했다. 올슨 교수는 “추운 날씨에 적응한 공룡종 일부가 이후 1억 3500만년 동안 지구를 지배할 수 있도록 확장됐고 오늘날까지 포유류보다 2~3배 많은 조류로 진화할 수 있도록 했다”고 덧붙였다.

코로나19를 비롯해 사스(중증급성호흡기증후군), 메르스(중동호흡기증후군) 등 감염성 질환에 걸리면 사이토카인 폭풍이 발생해 패혈쇼크로 사망에 이르는 경우가 많다. 패혈증 치료제가 있기는 했지만 효과가 떨어지고 부작용이 생겨 퇴출됐다. 이 때문에 중증 패혈증 환자의 치료는 산소치료와 스테로이드에 의존하고 있다. 이 같은 상황에서 국내 연구진이 중증 호흡기 감염성 질환을 치료를 위한 새로운 기술을 개발했다. 한양대 생명공학과, 성균관대 화학과, 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소, 영남대병원 공동 연구팀은 펩타이드 약물을 체내에서 생성해 호흡기 감염성 질환을 치료할 수 있는 방법을 찾았다고 1일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초 과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’에 실렸다. 연구팀은 코로나19 환자 샘플을 수집, 분석해 중증 질환 여부를 예측할 수 있는 바이오마커를 발굴했다. 또 체내 세포 표면에 펩타이드 약물을 발현시키고 중증 질환 부위에서 분비되는 효소로 치료용 펩타이드가 필요에 따라 선택적으로 분비될 수 있도록 하는 기술을 개발했다. 연구팀은 동물실험을 통해 혈액에서 분리한 면역 T세포에 혈관세포 보호 메커니즘을 활성화시킬 수 있는 펩타이드와 수용체 절단 효소를 동시에 발현시켜 심각한 혈관 염증 반응을 억제할 수 있는 것을 관찰했다. 이번 연구에 교신저자로 참여한 박희호 한양대 교수는 “이번 연구는 바이오팩토리라는 면역세포치료제 분야의 새로운 플랫폼을 제시했다는 점에서 의미가 크다”며 “다양한 중증 감염성 질환 환자에게 적용할 수 있는 부작용이 적고 효과적인 치료효과를 보일 것으로 기대한다”고 말했다.

코로나19를 비롯해 많은 감염병에서 1차적으로 중요한 진단 요소는 체온 변화이다. 또 무더운 여름 체온 변화를 실시간으로 파악할 수 있다면 열사병을 사전에 예방할 수도 있다. 일반적으로 체온은 접촉식, 비접촉식 체온계를 이용해 측정하기 때문에 실시간 측정하기는 번거롭다. 국내 연구진이 체온 변화를 실시간으로 측정할 수 있는 섬유를 개발해 주목받고 있다. 카이스트 신소재공학과 연구팀은 온도에 반응하는 색 변화 염료를 나노섬유 멤브레인에 적용해 체온 변화를 육안으로 쉽게 감지할 수 있는 초고감도 센서 기술을 개발했다고 30일 밝혔다. 이번 연구 결과는 나노 과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’에 실렸다. 색 변화 센서는 육안으로 온도, 산성도(pH) 같은 물리화학적 변화를 감지할 수 있다. 일반적으로 필름 형태로 온도 감응 색 변화 센서를 적용하는데 염료가 필름 내부에 갇혀 자극에 대한 색 변화 감도가 낮다. 연구팀은 온도 감응 색염료를 나노섬유 멤브레인에 결합시키는 방식을 개발했다. 이번 기술은 사람의 체온 범위인 31.6~42.7도에서 기존 색 변화 센서보다 민감도를 최대 5배 이상 높은 것으로 확인됐다. 전기 방사 기술을 이용해 합성한 다공성 나노섬유 멤브레인은 필름 타입 센서보다 빛 투과율이 높아 외부 자극 변화에 민감하게 반응할 수 있다. 이번에 개발된 기술은 나노섬유의 밀도와 기공 구조를 더욱 세밀하게 조절해 색 변화 강도와 민감도를 변화시킬 수 있다. 연구를 이끈 김일두 카이스트 교수는 “기존의 필름 타입이 아니라 색 변화 염료를 나노섬유에 입히는 전기방사 기법을 활용함으로써 밀도와 정렬 방향을 조절해 민감도와 반응성을 극대화할 수 있다”고 설명했다. 김 교수는 “전기방사 기법은 비용이 적게 들고 대량 생산이 가능하기 때문에 상용화 가능성이 크다”며 “센서를 사용할 때 별도의 전원이 필요없기 때문에 언제 어디든 간편하게 사용할 수 있고, 휴대가 가능한 개인 헬스케어 진단기기로 활용할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.

민물에서 주로 발견되는 단세포 동물인 짚신벌레는 다리 없이도 잘 움직인다. 세포 표면에 있는 미세털(섬모) 덕분이다. 국내 연구진이 짚신벌레를 흉내내 몸 속에 들어가 질병을 치료할 수 있는 나노로봇 기술을 개발했다. 울산과학기술원(UNIST) 기계공학과 연구팀은 나노미터(㎚) 크기 자성 입자를 쌓아 올리는 방식으로 가늘고 긴 미세털 구조를 만들 수 있는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다. 이번 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’ 표지논문으로 실렸다. 섬모는 작은 외부 힘에도 민감하게 반응한다. 사람의 코와 폐에도 섬모가 있는데 외부에서 침입한 이물질을 밀어내는 역할을 한다. 짚신벌레 섬모는 노 젓듯 움직여 움직일 수 있게 해준다. 이 때문에 많은 과학자들이 섬모를 모방해 미세 기계 구동장치로 쓰기 위한 연구를 하고 있다. 그렇지만 원료를 틀에 넣어 찍어 내는 기존 방식으로는 나노미터 수준의 섬모 구현이 쉽지 않다. 연구팀은 자기력을 이용해 이런 문제를 해결했다. 니켈 금속 조각과 자성을 띤 나노입자를 쌓아 올리는 방식으로 가늘고 긴 섬모를 만든 것이다. 연구팀은 에어로졸 상태로 만든 자성 나노입자를 분사해 수직 방향으로만 쌓이도록 했다. 시간이 지나면 액체는 증발돼 날아가고 나노입자가 섬모형태로 남게 된다. 연구팀은 이 방식으로 지름 373㎚ 입자를 54개까지 쌓았다. 인공 섬모는 자성 나노입자 표면에 코팅된 물질 때문에 베어링 없이도 매끄럽게 움직일 수 있다. 연구를 이끈 정훈의 UNIST 교수는 “이번에 개발한 인공 섬모는 몸 속에 투입 가능한 나노로봇이나 오염물질을 제거하는 초미세 구동 장치 개발에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

흔히 지방간이라고 하면 알코올 중독 수준으로 술을 마시는 술고래를 떠올리는 경우가 많다. 그런데 건강을 위해 음주를 전혀 하지 않는 사람들도 건강검진에서 지방간 판정을 받는 경우가 있다. 불규칙한 식습관, 폭식, 부족한 신체 활동 등 다양한 이유로 간에 지방이 쌓이면서 생기는 비알코올성 지방간 때문이다. 최근에는 비알코올성 지방간 환자들이 증가 추세를 보이고 있다. 알코올성 지방간과 마찬가지로 방치하면 간염, 간경화로 발전하고, 심할 경우 간암으로 진행되는 경우도 많다. 그런데 비알코올성 지방간이 있으면 일반인보다 근육 손실도 더 많이, 빨리 나타난다는 분석 결과가 나왔다. 삼성서울병원 소화기내과, 임상역학연구센터, 건강의학센터 공동 연구팀은 2006~2016년 10년 동안 두 차례 이상 건강검진을 받은 20세 이상 성인 남녀 5만 2815명을 분석해 이 같은 결과를 얻었다고 29일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의학 분야 국제학술지 ‘헤파톨로지’에 실렸다. 분석 대상의 평균 나이는 49.1세이며 초음파 검사에서 비알코올성 지방간 진단을 받은 사람은 전체 31.9%인 1만 6859명이다. 연구팀은 체질량 검사를 할 때 많이 활용되는 ‘생체 전기 임피던스 분석기’(BIA)로 측정된 신체 근육량 변화와 비알코올성 지방간 여부를 비교했다. 그 결과, 많은 사람들이 나이가 들면 근육 손실을 피할 수 없는 것으로 나타났다. 그런데 비알코올성 지방간이 있는 사람은 그렇지 않은 사람보다 평균 25% 정도 근육량이 더 적은 것으로 조사됐다. 특히 비알코올성 지방간 환자 중 간섬유화가 진행된 경우는 근육 손실이 2배 이상 발생하는 것으로 확인됐다. 또 비알코올성 지방간 환자 중 당뇨나 고지혈증이 있거나 흡연자, 평소 습관적으로 음주를 하거나 한 번 음주할 때 음주량이 많은 경우에도 근손실은 큰 것으로 나타났다. 비알코올성 지방간은 체내 단백질 합성을 어렵게 만들기 때문에 근육 손실이 쉽게 일어난다고 연구팀은 설명했다. 곽금연 삼성서울병원 소화기내과 교수는 “골격근의 손실은 그 자체로도 질환이 되지만 다른 질환 발생 원인이 되며 치료도 어렵게 하는 만큼 비알코올성 지방간 진단을 받으면 곧바로 치료에 들어가야 할 것”이라고 지적했다. 곽 교수는 “비알코올성 지방간 환자는 체중을 줄이는 동시에 근육을 키우는 운동을 해야 한다”고 조언했다.

희귀 감염질환을 일으키는 원숭이두창 바이러스가 진화 속도를 가속했다는 의견이 나왔다. 연구팀에 따르면 이 바이러스는 지난 2019년 이후 약 3년 만에 돌연변이가 약 50개 새로 발견됐다. 미국 과학매체 라이브사이언스는 원숭이두창 바이러스가 예상보다 최대 12배 빠르게 돌연변이를 일으키고 있다며 ‘가속 진화’를 겪었을 가능성이 있다고 28일 보도했다. 해당 연구는 포르투갈 리스본 국립 의료원(INSA) 연구팀이 수행해 지난 24일 국제학술지 네이처메디신(Nature Medicine)에 게재됐다. 연구팀에 따르면 최근 원숭이두창 바이러스는 지난 2018년에서 2019년 사이에 발견된 바이러스에서 볼 수 없었던 새로운 변이 50개가 더 발견됐다.연구팀은 일반적으로 원숭이두창 바이러스는 변이가 매년 1~2개 발생하는 사례도 기대하기 어렵다고 설명했다. 원숭이두창 바이러스는 코로나19나 인체면역결핍바이러스(HIV) 같은 RNA 기반 바이러스가 아닌 DNA 기반 바이러스다.DNA는 이중 나선으로 이루어져 유전물질이 복제될 때 변이가 발생해도 오류를 수정할 수 있어 RNA에 비해 훨씬 안정적이다. 즉 지난 2018년 이후 매우 적은 숫자의 변이가 발견돼야 정상이다. 그런데 연구팀이 원숭이두창 표본 15개로부터 유전자를 수집해 재구성한 결과 변이가 예상보다 6~12배 더 많았다. 연구팀은 “바이러스가 진화하면서 사람에 적응하고 있다는 단서를 보여준 것”이라고 설명했다. 연구팀은 “지난 5월부터 원숭이두창이 전례 없는 속도로 전파되고 있다”며 “변이로 인해 바이러스가 숙주를 감염시키는 방식에 어떤 변화가 생겼을 수 있음을 시사한다”고 추측했다. 미국 의학전문지 ‘스탯’은 APOBEC3와 만난 바이러스 중 살아남은 일부 바이러스에서 변이가 발생했고 이런 사례가 반복되면서 원숭이두창 바이러스가 짧은 시간 안에 많은 돌연변이가 발생했을 것이라고 분석했다.원숭이두창 확진자 50개국 3413명 전세계 원숭이두창 확진자가 3400명을 넘어섰다. WHO는 이날 발표한 최신 보고서에서 “지난 22일 기준 전세계 50개국에서 3413명의 원숭이두창 확진 사례가 보고됐고 이들 중 대다수는 유럽에서 나왔다”며 “관련 사망자는 1명”이라고 밝혔다. WHO는 지난 17일 이후 새롭게 8개국에서 1310명의 원숭이두창 확진자가 추가로 나왔다 덧붙였다. 확진자가 계속 늘어나는 추세지만 테워드로스 아드하놈 거브러여수스 WHO 사무총장은 지난 26일 성명을 통해 “현재로서는 원숭이두창은 WHO가 발령하는 최고 수준 경보인 국제 공중보건 비상사태는 아니다”고 발표했다. 다만 WHO는 원숭이두창을 통제하기 위해 강도 높은 대응 방안이 필요하다는 점에 공감하며, “상황을 예시적으로 모니터링하고 몇 주 후에 비상사태 결정 여부를 다시 논의할 것”이라고 밝혔다.

기억을 잘 못하거나 머리회전이 느린 사람을 ‘새 대가리’나 ‘문어 대가리’라고 부르는 경우가 있다. 그러나 많은 과학 연구에 따르면 새들이 사람이 생각하는 것처럼 머리가 나쁘지 않다. 문어가 머리가 나쁘다는 것도 근거 없는 편견이라는 연구 결과가 나왔다. 이탈리아, 독일, 스웨덴, 인도, 미국, 일본, 오스트리아 7개국 연구진으로 구성된 국제 공동연구팀은 문어의 뇌가 인간의 뇌와 분자적 유사성을 갖고 있다고 27일 밝혔다. 이번 연구에는 이탈리아 안톤 돈 동물학연구소, 이탈리아공과대(IIT) 중앙RNA연구실, 국제고등연구소(SISSA), 독일 마인츠 분자생물학 연구소, 퀼른대, 하이델베르크 유럽분자생물학연구소(EMBL), 스웨덴 린쉐핑대, 인도 벵갈루루 스트랜드 생명과학, 스위스 분자·임상안과학 연구소, 미국 해양생물학연구소(MBL), 일본 오키나와 과학기술대학원대학교, 오스트리아 빈대학 과학자들이 참여했다. 이번 연구 결과는 영국의학회에서 발행하는 생명과학 분야 국제학술지 ‘BMC 생물학’ 6월 25일자에 실렸다. 한국에서 문어는 몸 속에 먹물을 갖고 있다고 해서 글을 아는 물고기라는 뜻의 ‘文魚’로 불리며 양반들이 먹는 물고기로 알려졌다. 사실 문어는 무척추동물 중 가장 복잡한 뇌를 갖고 있다. 장기기억과 단기기억이 있어 어떤 문제를 해결하면 기억하고 있다가 비슷한 문제가 발생하면 쉽게 해결한다. 또 시행착오를 통해 새로운 사실을 추론하고 익히는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 인지능력에 있어서는 무척추동물보다는 척추동물에 가깝다는 평가를 받고 있다. 연구팀은 우리가 흔히 문어라고 부르는 참문어(Octopus vulgaris)와 캘리포니아 두점박이 문어(Octopus bimaculoides) 뇌 게놈을 분석했다. 그 결과, 게놈 전이인자가 비슷하다는 것을 발견했다. 게놈 전이인자는 유전체 내에서 위치를 바꿀 수 있는 DNA 염기서열이다. DNA는 염색체 내 한 쪽에 고정돼 있지만 전이인자는 다른 쪽으로 이동이 가능하다. 이 때문에 전이인자를 점핑유전자라고 부르기도 한다. 전이인자는 모든 생명체에 존재하고 있는데 자연적 돌연변이를 일으키는 원인이면서 진화와 적응을 돕기도 한다. 사람의 게놈 중 45%가 바로 이 전이인자로 구성돼 있는 것으로 알려져 있다. 전이인자 중에는 뇌에 있는 ‘긴반복염기순서’(LINE)가 있다. 최근 연구에 따르면 LINE는 뇌 인지와 기억 능력과 연관돼 있는 것으로 알려져 있으며 기억과 학습에 관여하는 해마 부분에서 많이 발견된다. 연구팀은 이번에 사람과 똑같이 문어의 뇌에서도 LINE를 발견했으며 사람의 해마와 비슷한 수직엽이라는 부분에 특히 많이 존재한다는 것을 확인했다. 레모 산게스 이탈리아 IIT 교수는 “유전적으로 거리가 먼 생물에서 비슷한 기능을 갖는 분자 물질을 발견한 이번 연구는 수렴진화의 대표적 사례”라며 “지능의 진화 연구에 도움을 줄 것”이라고 설명했다.

병원균이 인체에 침투했을 때 가장 먼저 공격에 나서는 것은 백혈구이다. 특히 호중구는 백혈구 중 가장 많은 비율을 차지하고 있다. 국내 연구진이 호중구가 감염 이후 폐에서 염증 발생을 억제해준다는 사실을 새로 밝혀냈다. 성균관대 생명과학과 연구팀은 병원균 감염이나 과도한 염증이 발생했을 때 폐를 보호하는 호중구의 새로운 기능과 작동 메커니즘을 발견했다고 27일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의학 분야 국제학술지 ‘블러드’에 실렸다. 여러 신체 장기가 중요하지 않은 것이 없지만 폐는 우리 몸의 핵심 장기 중 하나이다. 병원균에 감염됐을 때 과도한 염증반응이 발생해 폐렴으로 이어지면 심각한 폐 손상을 초래할 수 있다. 연구팀은 폐에 존재하는 호중구를 분리해 RNA 염기서열분석과 세포 표면에 어떤 단백질이 있는지 알아내는 유세포 분석을 통해 골수나 혈액에 있는 호중구와의 차이점, 폐 염증질환에서 호중구 역할을 파악했다. 그 결과, 폐 호중구는 침투한 세균을 효과적으로 제거할 수 있는 반응성 산소(활성산소의 일종)를 쉽게 만들어 내지만 세균이 갖고있는 독소가 인체 세포를 자극해 만드는 염증성 사이토카인 생성은 적게 하는 것으로 확인됐다. 이는 폐 호중구가 감염균에 대해 효과적으로 방어할 뿐만 아니라 병원균 감염시 폐에서 과도한 면역 반응이 일어나지 않도록 조절이 가능하다는 것을 보여주는 것이다. 또 폐 조직에 많이 존재하는 ‘프로스타글란딘 E2’가 혈관 속 호중구를 폐에 더 오래 머물게 한다는 사실도 연구팀은 확인했다. 배외식 성균관대 교수는 “이번 연구는 폐에 상주하는 폐 호중구의 특성과 기능을 규명함과 동시에 새로운 폐 염증 제어 메커니즘을 규명했다는데 의미가 크다”며 “폐 호중구를 표적으로 하는 폐 질환 제어 가능성을 제시했고 급성 호흡곤란 증후군을 치료할 수 있는 방법 개발에 도움을 줄 것”이라고 설명했다.