농구와 단거리 육상에서 세계적인 선수를 꼽아보라고 하면 많은 사람들이 마이클 조던과 우사인 볼트를 떠올린다. 이들의 공통점은 흑인이라는 것이다. 실제로 많은 운동경기에서 두각을 드러내는 이들은 흑인인 경우가 많다. 의과학자와 의공학자들이 흑인들이 순간적으로 폭발적인 힘이 필요한 경기에서 강세를 보이는 이유를 밝혀냈다. 스위스 취리히대 발그리스트대학병원, 약학·독성학연구소, 마이크로스코피·이미지분석연구센터, 취리히연방공과대(ETH) 바이오메카닉스연구소, 신경과학연구센터, 미국 델라웨어대 물리치료과, 스크립스연구소 신경과학센터, 하워드 휴즈 메디컬센터 공동연구팀은 근육과 뼈를 연결하는 힘줄세포가 기계적 스트레스를 어떻게 인식하고 힘줄을 어떻게 신체의 움직임에 적응시킬 수 있는지 규명했다고 30일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 의과학 및 의공학 분야 국제학술지 ‘네이처 의생명공학’ 5월 25일자에 실렸다. 힘줄은 근육을 뼈와 연결함으로써 근육의 수축력을 전달해 관절 운동이 일어날 수 있도록 한다. 단순히 근육과 뼈를 연결하는 물리적 역할 뿐만 아니라 신경이 많이 분포돼 길이가 늘어나는 것을 민감하게 감지하기 때문에 근육의 긴장도 조절에도 중요한 역할을 한다. 스포츠에서 힘줄의 역할은 더 크다. 적절한 훈련은 근육과 뼈 뿐만 아니라 힘줄 강화에도 도움이 된다. 연구팀은 세포실험을 통해 힘줄세포 속 ‘E756del’라는 유전자가 힘줄 강화에 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다. E756del 유전자를 변형시킨 생쥐는 일반 생쥐보다 힘줄이 강하고 운동능력이 뛰어나다는 사실을 확인했다. 또 생후 14~18주된 암컷 생쥐를 훈련시켜 힘줄을 강화시킨 뒤 힘줄세포를 분석한 결과 E756del 유전자가 증가한 것도 관찰됐다.재미있는 것은 E756del 유전자의 변형은 서아프리카계 조상을 가진 사람들에게서 많이 나타나는데 지금까지는 E756del 변형유전자가 아프리카 일대에서 유행하는 중증 말라리아로부터 보호하는 것으로만 알려져 있었다. 이같은 이유로 E756del 변형유전자가 유전돼 온 것으로 분석됐다. 연구팀은 운동선수가 아닌 아프리카계 미국인 65명을 무작위로 뽑아 E756del 유전자 변이를 분석하고 체력 측정을 실시했다. 그 결과 변이 유전자를 가진 22명은 나머지 사람들보다 점프능력이 뛰어나고 순간적으로 힘을 발휘하는 정도도 우수한 것으로 조사됐다. 실제로 E756del 변이유전자를 가진 사람들은 그렇지 않은 사람들보다 운동능력이 평균 13%, 최대 36% 정도 우수한 것으로 조사됐다. 연구를 주도한 ETH취리히 정형외과·바이오메카닉스연구소의 제스 제릿 스네데커 교수는 “이번 연구를 통해 세계적인 운동선수들의 유전자를 파악하지 못해 정확하게 설명할 수는 없겠지만 흑인들이 단거리 육상경기, 멀리뛰기, 농구 같은 종목에서 강세를 보이는 이유를 부분적으로나마 이해할 수 있게 해준다”라고 설명했다. 또 스네데커 교수는 “장기적으로는 E756del 유전자를 강화시키거나 변화시킴으로써 운동기능 장애를 겪는 사람들을 도와줄 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

아서 코난 도일이 창조한 명탐정의 대명사 ‘셜록 홈즈’는 당시에는 생소했던 과학수사의 개념과 방법론을 제시한 것으로도 유명하다. 소설 곳곳에서 홈즈는 의뢰인이나 범인의 옷자락이나 신발에 묻은 흙만 보고도 어디서 왔는지를 맞추는 모습을 보여준다. 과학수사가 도입되기 이전이었던 당시는 물론 지금도 이해하기 쉽지 않은 부분이지만 생물학자와 수학자들이 신발에 묻은 먼지나 흙만으로도 어디서 왔는지를 알아낼 수 있다는 연구결과를 내놔 사람들을 놀라게 했다. 미국 코넬대 의대, 뉴욕 빈 탈알 빈 압둘아지즈 알사우드 계산의생명과학연구소, 마운트시나이 아이칸의대, 싱가포르 국립게놈연구소, 스페인 바르셀로나 과학기술연구원, 스위스 취리히연방공과대(ETH) 계산과학과를 중심으로 케냐, 인도, 칠레, 이탈리아, 프랑스, 브라질, 노르웨이, 스웨덴, 우크라이나, 오스트리아, 영국, 우루과이, 한국, 중국, 호주, 포르투갈, 독일, 나이지리아, 터키, 베트남, 일본, 콜럼비아, 폴란드, 이집트 등 28개국 67개 연구기관이 참여한 국제공동연구팀은 전 세계 도시마다 독특한 미생물 ‘지문’을 갖고 있는 것을 확인했다고 29일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀’ 5월 27일자에 실렸다. 연구팀은 최근 3년 동안 6개 대륙, 60개 도시에서 4728개의 표본을 채취해 8조개의 유전자를 검출했다. 60개 도시에는 한국의 서울도 포함됐다. 연구팀은 이들 도시에서 사용되는 지하철, 버스, 고가열차, 전차 등 대중교통을 대상으로 대기장소의 벤치, 개찰구, 매표소 등의 표면을 3분 이상 면봉으로 닦는 방식으로 샘플을 채취했다. 이렇게 모아진 면봉에서 DNA를 채취해 슈퍼컴퓨터를 이용해 분석한 결과, 샘플의 97%가 31개 미생물종에 포함된 것으로 나타났으며 이것들의 비율이 도시마다 달라 도시의 특성을 파악할 수 있게 해주는 ‘핵심 도시 미생물’이라고 연구팀은 밝혔다. 사람 피부에서 볼 수 있는 세균이거나 토양, 물, 공기, 먼지 등에서 발견되는 것들도 포함돼 있었다. 또 1만 929개의 바이러스와 748개의 박테리아는 지금까지 전혀 알려지지 않았던 것으로 이번에 처음 발견됐다.이번 연구에 따르면 각각의 도시마다 다른 곳에서는 찾아볼 수 없는 독특한 미생물 지문을 갖고 있기 때문에 마치 셜록 홈즈처럼 신발만 있다면 어디서 왔는지 90% 이상의 정확도로 알아낼 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 연구를 주도한 미국 코넬대 의대 크리스토퍼 메이슨 교수(생리학·생물물리학)는 “이번 연구는 알려진 감염병 뿐만 아니라 알려지지 않은 미지의 감염병 발생을 사전에 감지하고 다른 도시환경에서 항생제 내성 미생물 확산의 가능성까지도 예측할 수 있게 도와줄 것”이라며 “미생물의 진화 연구에 대한 새로운 발견에도 기여할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

최근 들어 ‘문해력’이 주목받고 있다. 특히 문해력이 아이들의 학업성취도는 물론 성인들의 사회생활에도 지대한 역할을 한다는 것이 알려지면서 관심이 더욱 높아지고 있다. 문해력은 글을 읽고 제대로 이해할 수 있는 능력으로 글자를 읽을 수 있는 능력과는 별개이다. 학생들이 학교 수업을 어려워하는 이유나 열심히 사교육을 받아도 성적이 오르지 않는 이유는 바로 문해력이 낮기 때문이라는 연구결과들도 나오고 있다. 이 같은 가운데 아이들의 문해력 수준은 집안 분위기가 좌우한다는 재미있는 연구결과가 나왔다. 캐나다 앨버타대, 중국 홍콩중문대, 호주 맥쿼리대 공동연구팀은 다양한 언어사용집단을 대상으로 연구한 결과 집안의 분위기, 특히 언어사용 환경이 아이들의 문해력과 언어사용 능력을 좌우한다고 밝혔다. 이 같은 연구결과는 심리학 분야 국제학술지 ‘아동 발달’ 5월 28일자에 실렸다. 최근 독서와 문해력, 학업성취도의 연관성을 조사한 연구들은 많이 나오고 있지만 아이들의 문해력 발달에 부모들이 어떤 영향을 미치는지에 대한 연구는 많지 않았다. 이에 연구팀은 독서습관과 가정환경, 아이들의 문해력 상관관계를 분석하기 위해 캐나다 에드먼턴에 있는 공립학교 6곳에 재학 중인 1학년 아이들 172명을 무작위로 선정했다. 연구팀은 아이들과 부모들의 독서에 대한 관심도, 가정 환경을 조사하는 한편 1학년 초, 2학년 말, 3학년 말에 아이들의 문해력을 측정했다. 조사에는 아이들이 공통으로 집에서 책을 얼마나 자주 읽는지, 책은 구하기 쉬운지, 책을 구입하는 정도, 주말에 독서를 하는 시간, 도서관이나 서점 방문 빈도, 읽는 책의 종류를 조사했고 문해력은 어휘능력, 읽기 정확성, 짧은 구절을 읽고 빈칸채우기 등으로 측정했다. 부모들을 대상으로는 아이와 책을 함께 읽거나 읽어주는지, 부모의 독서시간과 빈도, 집에 전자책이 아닌 인쇄본 책의 보유권수, 독서에 대한 부모의 관심 등을 조사했다. 연구팀은 독서에 대한 가정환경과 문해력을 각각 1등급, 2등급, 3등급으로 분류해 상관관계를 분석했다.그 결과, 앞선 연구들과 마찬가지로 독서 자원에 대한 접근과 할애시간이 문해력과 학업성적을 예측할 수 있는 변수라는 것이 재확인됐다. 이와 함께 가정에서 독서분위기와 언어사용환경이 아이들의 언어능력과 문해력에 정비례 관계라는 점도 확인됐다. 1학년이 시작될 때 부모-자녀의 독서활동과 관심이 2학년과 3학년 때까지 변하지 않고 이어진다고 연구팀은 밝혔다. 독서에 대한 가정환경이 1등급이면 아이들의 문해력 점수도 1등급을 벗어나지 않았으며 독서에 적합하지 않은 3등급 가정환경에서는 문해력 점수 1등급을 받은 아동은 없는 것으로 조사되기도 했다. 또 연구팀에 따르면 아이의 문해력은 가정에 보유하고 있는 책의 권수는 상관관계가 크지 않지만 부모와 함께 하는 독서활동이 중요한 것으로 나타났다. 부모 스스로 독서를 하지 않고 아이들의 독서활동을 돕지 않는다면 독서에 대한 관심은 물론 문해력도 향상될 수 없다는 것이다. 이번 연구를 이끈 캐나다 앨버타대 심리학과 조지 조지우 교수(특수교육·독서연구)는 “이번 연구는 가정 환경이 아이의 문해력을 좌우한다는 사실을 그대로 보여주는 것으로 아이의 독서습관은 가정에서 비롯된다는 것을 알려주고 있다”라며 “자녀가 공부와 책읽기를 어려워하는 것은 1차적으로 부모가 독서활동을 하고 있지 않기 때문”이라고 지적했다. 연구에 참여한 이노우에 도모히로 홍콩중문대 교수 역시 “아이들 스스로 책에 가까워지는 것은 쉽지 않은 만큼 가정에서 부모들이 더 노력을 하고 독서활동에 적극성을 보여야 한다”고 조언했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

특발성 폐섬유화증은 폐포 벽에 만성염증세포가 침투해 폐를 딱딱하게 만드는 만성질환이다. 50~70세에 주로 발병하는 이 질환은 진단을 받은 이후 5년 이상 생존률이 20~30%에 불과할 정도로 치명적이다. 흡연이 주요 발병원인으로 추정되고 있지만 정확한 원인은 알 수 없어 호르몬 약물과 면역억제제를 이용해 증상을 완화시키는 정도 밖에 못해 폐이식이 유일한 근본적인 치료방법으로 알려져 있다. 이 같은 상황에서 국내 연구진이 특발성 폐섬유화증의 발병 메커니즘을 밝혀내 주목받고 있다. 연세대 의대, 미국 브라운대 의대 공동연구팀은 폐 세기관지 내 상피세포에서 ‘PDCD5’라는 세포사멸 유도단백질이 많아지면 섬유화 유발 단백질이 과다분비된다고 27일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 연구팀은 특발성 폐섬유화증을 앓고 있는 환자들의 폐세포를 분석했는데 폐 세기관지 내 상피세포의 한 종류로 폐를 보호하는 역할을 하는 클럽세포에서 PDCD5 단백질이 증가해 있다는 것을 확인했다. 연구팀에 따르면 클럽세포에서 PDCD5가 많아지면 섬유화를 촉진시키는 단백질이 많이 분비되고 결국 폐조직이 딱딱하게 굳게 된다는 것이다. 섬유화는 콜라겐 같은 세포외기질이 조직에 과다하게 축적되면서 정상구조를 파괴하면서 진행되는데 클럽세포에 PDCD5가 과다하게 되면서 폐 섬유화가 진행된다는 설명이다. 연구팀은 클럽세포에서 PDCD5 단백질이 생성되지 않도록 유전자 편집을 한 생쥐에게는 섬유화를 유도하는 화합물을 주입하더라도 PDCD5 생성 유전자를 가진 생쥐에 비해 폐섬유화가 덜 진행되고 생존률도 높은 것으로 확인됐다. 또 클럽세포가 아닌 다른 폐포상피세포에서는 PDCD5를 없애더라도 같은 효과가 나타나지 않아 연구팀은 클럽세포에서 PDCD5가 폐섬유화에 결정적이라고 밝혔다. 윤호근 연세대 의대 교수는 “이번 연구는 클럽세포와 폐섬유화와의 연관성을 처음으로 밝혀내고 PDCD5의 역할을 제시함으로써 폐섬유화증 치료에 새로운 방법을 찾는데 도움을 줄 수 있을 것”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지금까지 연구한 사례 중 가장 건강한 심장을 지닌 한 아마존 부족이 인류의 노화를 늦추는 열쇠를 쥐고 있을지도 모른다고 과학자들이 주장했다. 미국 서던캘리포니아대(USC) 등 국제연구진은 새로운 연구를 통해 볼리비아의 아마존 부족 ‘치마네이’(Tsimané) 원주민은 나이가 들어도 미국인이나 유럽인보다 뇌 위축이 덜하다는 점을 발견했다. 이는 의자나 소파에 앉아서 생활하는 방식과 고지방·고당분 식사를 하는 선진국 사람들이 알츠하이머병과 같은 질환에 더 취약할 수 있다는 점을 시사한다.이와 달리 1만6000명 정도의 치마네이족 사람들은 매우 활동적이고 전통적으로 자신이 먹을 음식을 사냥하거나 채집하는데 섬유질이 많은 채소와 생선 그리고 지방이 적은 고기를 먹는다는 것이다. 이에 대해 연구 공동저자 중 한 명인 안드레이 일리미아 USC 조교수(노년학·신경과학·생체공학)는 “치마네이족은 오늘날 생활 방식이 건강에 미치는 잠재적 악영향에 대해 놀라운 자연 실험을 우리에게 제공했다”면서 “이번 발견은 심장질환 위험을 낮추는 것과 관계가 있는 생활 방식에 의해 뇌 위축 역시 실질적으로 늦출 수 있다는 점을 시사한다”고 말했다. 이 연구에서 연구진은 중년과 노년의 뇌 용적 차이가 서양인에서보다 치마네이족에서 70% 더 작다는 점을 발견했다. 이는 치마네이족의 뇌는 나이가 들어도 서양인보다 뇌 위축을 겪을 가능성이 훨씬 더 낮다는 점을 시사한다.이 연구에는 치마네니족의 40~94세 성인남녀 700여 명이 참가했다. 연구진은 또 치마네이족 구성원들의 염증 수치가 높지만, 서양인의 경우와 달리 뇌 위축에 뚜렷한 영향을 미치지 않는다는 점을 확인했다. 이에 따라 치마네이족의 심혈관계 질환 위험이 낮은 것이 염증에 의한 위험을 상쇄한다고 보고 치매 원인에 관한 새로운 의문을 제기했다. 한 가지 가능한 설명은 서양인의 경우 염증은 비만과 신진대사의 원인과 관계가 있지만 치마네이족에서는 호흡기와 위장 기관 그리고 기생충 감염에 의해 염증 수치가 높아진다는 것이다. 그리고 감염에 의한 전염병은 이 부족에서 가장 큰 사망 원인이기도 하다. 거의 20년간 치마네이족을 연구해 왔으며 이번 연구에도 동참한 힐러드 캐플런 미 채프먼대 보건경제학·인류학과 교수는 “우리가 의자나 소파에 앉아서 생활하는 방식과 지방이 많은 식사를 하는 것은 나이가 들수록 뇌 조직의 상실을 가속화해 알츠하이머병과 같은 질병에 더 취약하게 만들 수 있다”면서 “치마네이족은 건강한 뇌 노화의 기준이 될 수 있다”고 말했다.과거 치마네이족은 혈압과 콜레스테롤 수치가 낮을 뿐만 아니라 비만과 제2형 당뇨병 비율도 낮아 건강한 것으로 확인됐다. 이는 이들의 활동적인 생활 방식 때문이기도 하다. 2017년 미 뉴멕시코대 연구진이 수행한 한 연구에서는 치마네이족이 지금껏 연구된 다른 어떤 인구 집단보다 심혈관계 상태가 건강한 것으로 나타났다. 당시 연구진은 참가자의 거의 90%가 심장질환 위험이 전무한 깨끗한 동맥을 갖고 있다는 점을 발견했다. 특히 75세 이상 인구의 거의 3분의 2는 위험이 거의 없었고 단 8%만이 중간에서 높은 위험 수준을 갖고 있었다. 끝으로 캐플런 교수는 “이번 연구는 치마네이족의 경우 심장이 건강할 뿐만 아니라 뇌도 현저하게 건강하다는 점을 보여준다”면서 “이런 결과는 비록 염증 수치가 높은 사람이라도 뇌 건강을 개선하기 위한 개입 기회가 아직 충분히 있다는 점을 시사한다”고 말했다. 자세한 연구 결과는 미국노년학회(GSA)가 발행하는 국제학술지 ‘노년학회지: 시리즈 A’(Journals of Gerontology: Series A) 최신호(5월 26일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

귀소본능이 강한 비둘기는 오래전부터 연락을 주고받는 데 활용됐다. 제2차 세계대전 때까지도 통신병 역할을 톡톡히 해냈다. 인류가 우주로 눈을 돌리기 시작한 이후 개와 원숭이 등 동물은 실험을 위해 사람보다 먼저 우주에 올라가기도 했다. 코로나19 상황에서는 백신과 치료제 개발 과정에서 생쥐, 원숭이 등 동물이 실험 대상으로 이용되고 있다. 이렇듯 동물을 빼놓고 인류의 과학기술 발전은 생각할 수 없다. 이런 가운데 미국 콜로라도주립대 생의과학과, 국립야생동식물연구센터, 모넬 케미컬센서 연구센터 공동연구팀은 족제비과에 속하는 ‘페럿’을 이용해 저병원성 조류인플루엔자를 탐지할 수 있는 방법을 개발했다. 이 같은 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 5월 27일자에 실렸다. 한국에서 조류인플루엔자는 매년 가을부터 이듬해 봄까지 바이러스에 감염된 조류의 분비물을 통해 주로 확산된다. 미국에서도 매년 조류인플루엔자 발병으로 매년 49억 달러(약 5조 5000억원)의 직간접적 피해가 발생하고, 5000만 마리에 가까운 가금류들이 살처분되는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 생후 15주 된 수컷 페럿 6마리에게 건강한 청둥오리의 배설물과 조류인플루엔자에 걸린 청둥오리의 배설물의 냄새를 구분하고, 오리의 거주 상태와 먹이, 검체 채취일에 따라 달라지는 냄새를 구분할 수 있도록 훈련시켰다. 이렇게 훈련된 페럿들은 조류인플루엔자에 걸린 청둥오리의 배설물을 매우 정확하게 구분해 내고, 또 다른 조류 감염병인 뉴캐슬병 바이러스나 전염성후두기관염 바이러스에 걸린 조류의 배설물과도 구별할 수 있는 것으로 확인됐다. 콜로라도주립대 글렌 골든 박사는 “이번 연구는 동물을 이용해 감염병 여부를 구분할 수 있도록 한 것으로 같은 원리를 응용해 사람들의 질병조기진단에도 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다.또 아이다호대 생명과학과, 생명정보·진화학연구소, 물리학과, 미네소타대 식물·미생물학과, 미생물·식물유전학연구소, 하버드대 생체·진화생물학과, 일리노이대 미생물학과, 라이스대 생명과학과, 항공우주국(NASA) 에임스연구센터 우주생명과학연구부 공동연구팀은 박테리아를 이용해 독성 화학물질인 포름알데히드를 신속하게 검출할 수 있는 기술을 개발하고 미국공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘플로스 생물학’ 5월 27일자에 발표했다. 포름알데히드는 메탄올이 산화되면서 만들어지는 톡 쏘는 냄새의 무색기체다. 이것을 37% 농도의 수용액으로 만든 것이 방부제나 살균제로 쓰이는 포르말린이다. 포름알데히드는 탄소가 포함된 물질이 불완전연소될 때 나오거나 산불, 담배연기, 자동차 매연 등에도 포함돼 있다. 포름알데히드에 노출되면 눈, 코, 목에 자극이 생기고 호흡기 장애가 발생한다. 심할 경우 독성 폐공기증으로 사망에 이르는 경우도 있다.연구팀은 메탄과 메탄올을 영양분으로 사용하는 ‘메틸로트로프’와 ‘메틸로루브룸’이라는 미생물을 이용해 포름알데히드 감지센서를 만들었다. 연구팀은 이들 미생물의 성장과 밀접한 관련이 있는 ‘EfgA’라는 단백질 성분이 포름알데히드에 민감하게 반응한다는 점에 착안했다. 독성화학물질인 포름알데히드 농도가 일정 이상이 되면 EfgA가 반응해 미생물 증식을 멈추고 신호를 보내도록 한 것이다. 연구를 이끈 아이다호대 크리스토퍼 막스 교수(미생물생리학)는 “이번에 개발한 미생물 센서 기술은 기존의 전자센서들에 비해 제조가 쉽고 검출 정확도도 높아 제약을 비롯한 다양한 화학산업 분야에서 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

카이스트 의과학대학원, 연세대 의대 세브란스아동병원, 프랑스 소르본대 뇌연구소, 프랑스 국립보건의학연구소, 로스차일드재단병원 공동연구팀은 난치성 뇌전증 환자에게서만 나타나는 돌연변이 유전자를 뇌척수액에서 찾아냈다고 26일 밝혔다. 이번 연구 결과는 신경정신의학 분야 국제학술지 ‘신경학 연보’에 실렸다.연구팀은 난치성 뇌전증 환자 12명의 뇌척수액에서 극미량으로 존재하는 ‘세포유리DNA’를 채취해 디지털중합효소연쇄반응(PCR) 분석을 했다. 혈액의 혈장 속에 떠다니는 세포유리DNA는 뇌혈관장벽 때문에 뇌에서 채취하기가 쉽지 않다. 분석을 통해 연구팀은 병을 유발시키는 돌연변이 유전자를 검출했다. 연구팀은 이번 연구로 외과수술 없이 난치성 뇌전증 환자의 병인 돌연변이를 손쉽게 찾아낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

나이가 어릴수록 혈액 속 노폐물이 적어 피가 깨끗하다. 과학자들이 혈액의 각종 지표를 통해 정확한 생물학적 나이와 노화 속도를 알아낼 수 있는 분석법을 개발해 주목받고 있다. 싱가포르 바이오기업 제로PTE 피터 페디체프 박사 주도로 러시아 스콜코보 과학기술연구원, 모스크바 물리·공학연구소, 쿠르차토프 국립연구소, 미국 로스웰 파크 통합암연구센터, 미국 바이오기업 게놈프로젝션 과학자들로 구성된 공동 연구팀은 노화의 속도와 생물학적 나이를 정확하게 판단할 수 있는 방법을 개발했다. 연구팀은 이번 분석법을 통해 사람의 최대 수명은 100세를 훌쩍 넘는 120세 이상이라고 예측하기도 했다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 5월 26일자에 실렸다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

나이가 어릴수록 혈액 속 노폐물이 적어 피가 깨끗하다. 과학자들이 혈액이 나타내는 각종 지표를 통해 정확한 생물학적 나이와 노화속도를 알아낼 수 있는 방법을 개발해 주목받고 있다. 싱가포르 바이오기업 제로PTE, 러시아 스콜코보 과학기술연구원, 모스크바 물리·공학연구소, 쿠르차토프 국립연구소, 미국 로스웰 파크 통합암연구센터, 미국 바이오기업 게놈프로젝션 연구자들로 구성된 국제공동연구팀은 노화의 속도와 생물학적 나이를 정확하게 판단할 수 있는 방법을 개발했다. 연구팀은 이번 분석법을 통해 사람의 최대 수명은 100세를 훌쩍 넘는 120세 이상이라고 예측하기도 했다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 5월 26일자에 실렸다. 노화는 신체기능이 점진적으로 저하되고 만성질환의 위험이 증가하는 것과 연관돼 있다. 이 때문에 많은 연구자들은 노화로 인해 나타날 수 있는 만성질환을 비롯한 각종 질환관리를 위해 생물학적 나이를 판단할 수 있는 방법을 찾았지만 정확도가 떨어졌다. 연구팀은 1999년부터 2014년까지 조사된 미국 국립보건영양조사(NHANES)와 영국 바이오뱅크의 자료를 활용했다. 연구팀은 NHANES에서 18~85세 남녀 4만 592명과 바이뱅크에서는 39~75세 남녀 47만 6495명을 대상으로 각종 혈액지표를 중심으로 나이, 생활방식 등를 종합적으로 고려해 생물학적 나이를 결정하고 노화의 속도를 예측할 수 있는 ‘동적 유기체 상태지표’(DOSI)를 만들었다. DOSI 수치가 높을수록 노화가 많이 진행된 것이며 이 수치를 활용하면 현재 정확한 생물학적 나이를 판단해 만성질환 발병 가능성과 면역기능 상태, 병에 걸렸을 경우 얼마나 빨리 나을 수 있는지를 알 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 연구팀은 이번 분석법을 활용해 인간이 살 수 있는 최대수명은 100세를 훌쩍 넘는 120~150세라는 예측을 내놓기도 했다. 이번 연구를 이끈 싱가포르 바이오기업 제로PTE 피터 페디체프 박사는 “이번에 개발한 기술은 노화로 인해 발생할 수 있는 각종 질병을 사전에 예측해 대응함으로써 개인이나 사회의 의료비용을 낮추는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 혈액검사 정확도를 높일 수 있는 혈장 분리기술을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과, 물리학과 공동연구팀은 외부 전원이나 동력 없이 혈액에서 순수한 혈장을 분리해낼 수 있는 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘스몰’ 표지논문으로 실렸다. 혈액은 적혈구, 백혈구, 혈소판 같은 세포성분인 혈구와 옅은 노란색 액체인 혈장으로 구성돼 있다. 혈액 부피의 55%를 차지하는 혈장은 각종 영양분과 노폐물을 운반하고 삼투압과 체온을 유지하는 역할을 한다. 특히 혈액검사를 해 찾는 세균 유전자, 단백질 같은 바이오마커는 혈장에 포함돼 있다. 이 때문에 정확한 혈액검사를 위해서는 혈액에서 혈장만 깨끗하게 분리해내야 한다. 원심분리기를 이용할 경우 분리 과정에서 적혈구나 백혈구가 터지는 용혈현상으로 인해 혈장에 혈구의 핵산이나 단백질이 섞이면서 순수한 혈장을 얻기가 쉽지 않다. 연구팀은 혈구와 혈장성분이 자석에 각기 다르게 반응하는 원리를 이용해 무동력, 무전원으로 혈구 세포 함량은 0%인 순수한 혈장을 분리해내는 기술을 개발했다. 연구팀은 이 기술을 이용해 세균에 감염된 혈액의 혈장을 분리하는 실험을 했는데 일반 원심분리기술로 분리된 혈장보다 2배 더 많은 세균 유전자를 검출하기도 했다.또 연구팀은 이 기술을 응용해서 혈장 분리 없이 높은 정밀도로 빠르게 혈액을 검사할 수 있는 진단칩을 개발했다. 기존에도 진단칩이 있었지만 채취된 혈액에서 분리해낼 수 있는 혈장이 적거나 전처리 과정이 필요하는 등 시간이 오래걸린다는 단점이 있었다. 그렇지만 이번에 개발한 진단칩은 초소형으로 전처리 과정 없이 적은 혈액으로도 원하는 단백질을 빠르게 검출할 수 있다는 장점이 있다. 실제로 연구팀은 진단칩으로 전립선암을 진단할 수 있는 바이오마커인 PSA 단백질을 검출하는데 성공했다. 연구를 이끈 강주헌 교수는 “이번 기술은 혈장분리를 위한 비용이 적고 방법과 구성이 단순해 현장진단에 최적화돼 있다는 것이 특징으로 현장진단용 바이오칩이나 소자에 쉽게 적용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

SF영화 ‘인터스텔라’에는 기후변화로 인해 곳곳이 사막화되고 그로 인한 거대한 모래폭풍이 마을을 덮치는 장면이 나온다. 전문가들은 지구온난화가 가속화된다면 영화 속 이야기라고만 할 수 없을 것이라고 경고하고 있다. 이런 가운데 영구동토층이 기후변화를 가속화시킬 수 있는 심각한 위협이라는 지적과 함께 숲이 기후변화를 막을 수 있는 효과적인 방패가 될 수 있다는 분석과 극단적 환경 위협에도 살아남을 수 있는 식물 유전자를 발견했다는 연구 결과들이 동시에 나왔다.미국 우드웰 기후연구센터, 하버드대 과학·국제문제연구센터 공동연구팀은 지구온난화로 인해 극지방과 주변의 영구동토층이 녹으면서 땅속 온실가스가 대기 중으로 대규모 배출돼 기후변화를 가속화시킬 것이며 이 같은 상황은 현재의 기후변화 대응방식만으로는 막기가 쉽지 않을 것이라는 분석 결과를 23일 제시했다. 이번 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 5월 18일자에 실렸다. 최근 10년간 극지방, 특히 북극지역의 급격한 온난화는 북극 빙하와 영구동토층 해빙, 시베리아의 기록적 폭염, 잦은 산불의 원인이 되고 있다. 연구팀에 따르면 북극 영구동토층은 지난 수천년 동안 탄소를 축적해 왔으며 그 양이 현재 대기 중 탄소량의 2배가 넘는다. 그런데 최근 영구동토층의 해빙 때문에 땅속 탄소가 대기 중으로 대량 방출되고 있다. 그렇지만 전 지구적인 지구온난화 대응방안이나 연구들에서는 영구동토층에서 배출되는 탄소의 양을 제대로 반영하고 있지 못하다고 연구팀은 지적하고 있다. 이런 상황을 고려하지 않을 경우 지구 기온상승을 1.5도 이하로 막기 위한 현재의 각종 대응방안은 실패할 위험이 크다는 것이다.이런 상황에서 영국 리즈대 지리학부, 요크대 환경지리학과를 중심으로 13개국 54개 연구기관이 참여한 국제공동팀은 지구온난화로 인해 더위와 가뭄이 심해지고 있음에도 아프리카 열대우림의 탄소 흡수능력은 줄지 않고 있다는 연구 결과를 내놨다. 이들은 대기 중 온실가스를 효과적으로 제거하기 위해서는 건조한 날씨를 견딜 수 있는 유전자를 가진 나무들로 숲을 꾸미는 것도 필요하다고 지적했다. 이번 연구는 ‘PNAS’ 5월 18일자에 실렸다. 연구팀은 가나, 가봉, 라이베리아, 우간다, 카메룬, 콩고 등 아프리카 6개국 열대우림 100곳 4만 6000그루 나무의 이산화탄소 제거 능력을 분석했다. 그 결과 아프리카 열대우림은 연간 11억t의 탄소를 흡수하는 능력을 갖고 있는데 이는 2019년 영국의 이산화탄소 배출량의 3배에 해당한다고 연구팀은 밝혔다. 또 아마존이나 동남아시아 지역 열대우림보다 탄소흡수 능력이 우수한 것으로 확인됐는데 이는 아프리카 열대우림의 나무들이 보다 건조한 환경에서도 살아남을 수 있기 때문으로 분석됐다. 한편 미국 캘리포니아 데이비스대(UC데이비스), UC리버사이드, 포트밸리주립대, 에모리대, 네덜란드 위트레흐트대, 캐나다 토론토대, 이탈리아 파도바대, 노르웨이 국립생명과학대 공동연구팀은 지구온난화로 인한 각종 환경위협에 대응해 식량작물이 효과적으로 생존할 수 있고 수확량도 늘릴 수 있는 유전자를 발견하고 생물학 분야 국제학술지 ‘셀’ 5월 19일자에 발표했다. 연구팀은 실내와 외부에서 자란 토마토 뿌리의 서로 다른 세포에서 추출한 유전자를 결합시켜 염분과 가뭄, 열 등 환경스트레스에 효과적으로 대응할 수 있는 토마토를 개발했다. 이 같은 생존 메커니즘은 쌀을 비롯한 다른 식물에서도 적용될 수 있어 지구온난화에 대응할 수 있는 식량작물 개발에 도움이 될 것으로 연구팀은 보고 있다. ‘지구의 여섯 번째 대멸종’은 인간으로 인한 기후변화 때문일 것이라는 우울한 전망들이 나오고 있지만 과학자들의 노력과 기후변화 완화를 위한 인류의 적극적인 참여가 있다면 반드시 대응방법을 찾아낼 수 있을 것이다. 영화 ‘인터스텔라’에서 나오는 유명한 대사처럼 말이다. “우리는 답을 찾을 것이다. 항상 그랬듯이.”

삼성이 지원한 연구 과제들이 국제적으로 인정받는 최상위 학술지에 연이어 실리며 성과를 인정받고 있다. 삼성전자는 양희준 카이스트 물리학과 교수 연구팀과 김종호 한양대 재료화학공학과 교수 연구팀의 연구과제가 각각 국제학술지인 ‘사이언스 어드밴시스’와 ‘어드밴스드 머티리얼스’에 게재됐다고 20일 밝혔다.양 교수 연구팀은 뇌 신경망의 정보 처리 과정을 모방해 황화주석 기반 ‘멤리스터’ 소자를 적용한 인공지능 센서를 개발한 성과를 인정받았다. 연구팀이 개발한 인공지능 센서는 여러 글자가 섞여 있는 복잡한 환경에서도 ‘가자’, ‘사자’ 등 간단한 한글을 91% 수준으로 인식하는 데 성공했다. 김 교수 연구팀은 세균성 감염병을 신속하게 진단하고 치료할 수 있는 새 인공항체 기술을 개발한 성과를 인정받았다. 연구팀이 개발한 인공항체로 식중독의 원인인 대장균·살모넬라·포도상구균에 실험한 결과 인공항체가 고온을 통해 세균을 사멸시킬 수 있다는 점을 증명해 냈다. 한재희 기자 jh@seoul.co.kr

여성은 진지하게 만날 이성을 볼 때 남자보다 나이와 소득 그리고 성격을 더 중요하게 여기는 경향이 있다는 연구 결과가 나왔다. 호주 퀸즐랜드공과대 연구진은 만 18~65세 호주 남녀 7325명을 대상으로 한 설문조사를 기반으로 한 연구를 통해 잠재적인 배우자에게서 무엇을 바라고 있는지를 알아냈다. 데이트 사이트를 통해 모집된 각 참가자는 만남을 이어갈 이성을 볼 때 나이와 매력, 외모(몸매·얼굴), 지능, 교육, 소득, 신뢰, 개방성(열린 마음가짐) 그리고 정서적 연결이라는 9가지 특성의 중요성을 0점부터 100점까지의 척도로 평가하라는 요청을 받았다. 그 결과, 남녀 모두 비슷하게 외모와 매력 그리고 세 가지 성격적 특성을 모두 중요하게 생각하는 것으로 나타났다. 하지만 여성은 나이와 교육, 지능, 소득, 신뢰 그리고 정서적 연결의 중요성을 남성보다 9점에서 14점 더 높게 평가했고, 남성은 여성보다 매력과 외모를 더 우선순위로 여겼다. 지금까지 성적 매력에 관한 대부분의 연구가 젊은 층에 치우쳐 제한적인 점과 달리 이번 연구는 다양한 나이대의 사람들이 모집돼 나이에 따라 이성 취향이 어떻게 다른지를 이해하는 데 도움을 줬다. 특히 이 연구에서는 남성의 경우 젊을 때 여성보다 외모를 좀 더 중요하게 여기는 경향이 있지만, 나이가 들면서 남녀 간의 차이는 좁아지는 것으로 확인됐다. 이와 마찬가지로 여성 역시 젊을 때 남성보다 성격을 중요하게 여기지만, 나이가 들면 남녀 모두 성격을 비슷하게 우선시했다는 것이다. 이에 대해 연구를 이끈 행동경제학자 스티븐 화이트 박사는 “남녀는 나이가 들수록 이성 취향이 비슷해진다”면서 “열린 마음가짐과 신뢰는 나이가 들면서 중시하지만 정서적인 연결은 모든 나이대에서 똑같이 중시했다”고 설명했다. 이런 결과가 나온 이유는 아직 불분명하지만, 연구진은 여성의 경우 아이를 가질 수 있는 기간이 남성보다 제한적이어서 선택의 위험을 감수할 수 없다는 점에서 이런 차이가 생길 수 있다고 추정한다. 화이트 박사는 또 지금까지 많은 과학 분야에서 매력적인 이성에 관한 선호도를 밝혀왔고 다른 사람의 매력을 빠르게 확인하는 능력은 좋은 유전자를 지닌 것으로 여겨지는 이성을 선호하는 것을 반영한다고 덧붙였다. 연구진은 이번 결과가 남녀 사이의 만남 외에도 광범위한 상황에서 중요한 의미가 있다고 주장한다. 화이트 박사는 “성적 만남과 2세 계획 그리고 관계 형성에 관한 미시적 차원의 의사 결정은 성역할과 성평등, 노동시장의 역학관계, 출산율, 폭넓은 성적 자유주의, 정치, 종교 그리고 폭넓은 결혼제도를 포함하는 광범위한 거시적 경향과 사회 규범에 영향을 준다”고 결론지었다. 자세한 연구 결과는 국제학술지 ‘플로스원’ 최신호(5월19일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

바다에 버려지는 인공 화학 물질이 범고래 몸에 들어가 새끼에게까지 전해진다는 사실을 과학자들이 처음으로 밝혀냈다. 노르웨이 오슬로대 연구진은 가구에서 사용되는 높은 수준의 폴리염화비페닐(PCB)이 범고래 몸 속에 쌓인 뒤 대물림되고 있다는 충격적인 사실을 발견했다. 이 화학 물질은 갓 태어난 범고래 몸에서 발견됐는데 낮은 수준이긴 했지만, 어미로부터 전해진 것임을 시사했다. 사용이 금지된 인공 화학물질인 폴리염화비페닐은 조사 대상인 범고래 8마리의 지방에서 모두 발견됐다. 이에 대해 연구진은 “7종의 화학 물질이 해양 포유류에서 독성 영향을 나타내는 기준치를 초과한 수준으로 기록됐는데 이는 번식에 해를 끼칠 수 있다”고 지적했다. 먹이 사슬 꼭대기에 있는 최상위 포식자가 환경 오염에 얼마나 영향을 받고 있는지는 거의 알려지지 않았다. 이번 연구의 목적은 노르웨이 범고래의 여러 무리에서 발생하고 있는 대물림과 신종 오염 물질에 관한 검사를 처음으로 수행하는 것이었다.연구진은 2015년부터 2017년까지 약 3년간 해안으로 밀려온 범고래 사체 7마리와 어망에 걸려 숨진 범고래 1마리의 조직 표본을 연구할 수 있었다. 사인을 밝혀내기 위한 부검이 범고래의 체내 화학 성분을 측정할 수 있게 했줬기 때문이다. 그 결과 대부분의 화학 물질은 범고래의 지방에 축적돼 있었지만, 새끼 범고래의 경우 위 속에 남아 있는 어미의 젖에서도 확인됐다. 이에 대해 연구진은 “생후 열흘밖에 되지 않은 범고래에게서 화학 물질이 발견된 사례는 해양 포유류 사이에서 이처럼 규제되지 않은 오염 물질이 어미로부터 전해지는 것을 처음으로 보여주는 증거”라고 설명했다. 이어 “새끼 범고래의 내분비계와 면역체계는 아직 발달하고 있으므로 발달 장애와 조기 폐사 위험이 커지는 점을 고려하면 화학 물질이 건강 영향 한계치에 근접하거나 초과한 수준은 우려스러운 부분”이라고 덧붙였다. 반면 성체 범고래들의 경우 몸 속 화학 물질은 작은 먹이를 먹는 동안 유입된 것으로 여겨진다. 이에 따라 연구진은 오랫동안 사용이 금지돼 온 폴리염화비페닐은 전 세계에 알려진 범고래의 대다수 개체 수 증가에 잠재적인 위험을 가져온다고 결론지었다. 폴리염화비페닐은 불연성이고 열과 전기 절연 효과가 탁월해 전기 변압기 및 축전기 등의 냉각제, 단열재로 쓰였다. 한때 살충제, 소화제, 밀봉제, 접착제, 도료, 작동액(hydraulic fluid), 윤활제, 가스 터빈, 석유 첨가제, 열 전달액, 무탄소 용지, 탈진제, 방화제, 가소제 등에도 함유됐다. 하지만 1970년대 이들의 독성이 발견되면서 전 세계적으로 사용이 금지됐다. 자세한 연구 결과는 국제학술지 ‘환경 독성학과 화학’(Environmental Toxicology and Chemistry) 최신호에 실렸다. 사진=노르웨이 범고래 조사 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

많은 사람들이 알고 있듯 암세포는 정상세포와는 달리 비정상적으로 무한증식한다는 특징이 있다. 외과수술, 화학적 항암요법, 방사선치료 등으로도 쉽게 죽지 않고 살아남아 환자를 괴롭히는 경우가 있다. 국내 연구진이 암세포가 외부 스트레스에도 끄떡없이 빠르게 증식하는 이유를 밝혀내 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 공동연구팀은 세포 분열 중 발생하는 DNA 복제 스트레스를 해소시켜 암세포가 죽지 않고 살아남게 만드는 단백질을 발견했다고 20일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘핵산연구’에 실렸다. 세포가 분열해 중식할 때는 세포 속 DNA가 함께 복제된다. DNA를 이루는 약 30억쌍의 염기물질이 복제되는 과정 중에는 다양한 원인 때문에 오류가 발생하는데 이 오류를 제때 교정되지 못하면 복제스트레스가 발생해 세포가 죽게 된다. 복제스트레스는 복제 과정에서 발생하는 오류 때문에 DNA 복제가 멈춰 세포 분열과 증식도 멈추게 만드는 역할을 한다. 연구팀은 살아있는 세포에서 실시간으로 단백질 위치를 확인할 수 있는 단초점 세포형광이미징 기술을 활용해 암 세포의 변화를 관찰했다. 그 결과 세포 핵 내부에서 DNA 복제 스트레스 때문에 DNA 복제가 멈춘 위치로 NSMF 단백질이 빠르게 이동하는 것이 관찰됐다. NSMF 단백질은 신경세포 이동을 촉진해 뇌의 발달과 형성에 관여하는 것으로 알려져 있었는데 이번 연구를 통해 암세포의 생존과 확산에도 영향을 미친다는 것이 밝혀졌다. NSMF 단백질은 PRP19, ATR 같은 DNA 복제스트레스를 해소하는 역할을 하는 단백질들을 복제 오류가 발생한 지역으로 이동시켜 복제오류를 수정해 DNA 복제가 다시 이뤄지도록 한다는 것이다. 실제로 정상세포와 비교해 암세포에서는 NSMF 단백질 발현량이 특히 높았는데 이는 NSMF 단백질이 암세포 성장과 분열, 전이를 촉진시키는 역할을 한다는 의미이다. 연구팀은 유전자가위 기술을 이용해 관련 유전자를 제거해 NSMF 단백질 발현을 억제시키면 DNA 복제오류가 누적돼 DNA 복제가 멈추면서 암세포가 성장하지 못하고 죽는 것을 관찰했다. 연구팀은 생쥐실험을 통해 이 같은 사실을 입증하는데 성공하기도 했다. 채영찬 교수는 “지금까지 암세포의 복제스트레스 대응 과정은 미지의 상태로 남아있었다”라며 “이번 연구를 통해 뇌발달에 관여한다고 알려졌던 NSMF 단백질이 세포 복제스트레스 해소에도 참여한다는 새로운 사실이 밝혀져 암세포 복제 스트레스 대응방식을 교란시켜 암세포를 죽이는 방식의 4세대 표적항암제 개발에 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한국의 많은 부모들은 동의하지 않겠지만 많은 교육전문가와 뇌과학자는 아동, 청소년기에는 공부만큼 독서, 운동, 악기연주 같은 과외활동이 중요하다고 조언합니다. 독서나 운동, 음악 등을 통해 얻은 지적 능력과 감성, 기초체력이 상급학교에 진학하거나 사회생활을 할 때 몸과 마음이 쉽게 지치지 않도록 해주기 때문이라는 것입니다. 실제로 지난해 캐나다 몬트리올대, 맥길대 의대 공동연구팀은 10세 이전에 규칙적으로 운동한 아이들이 그렇지 않은 아이들보다 중학교 진학 후 집중력이 더 좋고 ‘주의력결핍 과다행동장애’(ADHD) 발생 확률도 낮다는 연구 결과를 의학분야 국제학술지 ‘예방의학’에 발표했습니다. 영국 케임브리지대, 런던대 교육심리학자와 뇌과학자로 구성된 공동연구팀도 신체활동이 유·아동기는 물론 청소년기의 정서조절 능력과 밀접한 관계가 있고, 이를 통해 학업 성취도를 예측할 수 있다고 밝혔습니다. 이 같은 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 5월 20일자에 실렸습니다. 어린 시절 신체활동은 감정과 행동을 통제할 수 있는 자기조절 능력을 높여 준다는 연구 결과들은 많았지만 신체활동, 자기조절 능력, 학업성적 등 세 요소의 관계를 분석한 연구는 없었습니다. 이를 분석하기 위해 연구팀은 2000년 9월부터 2002년 1월에 영국에서 태어나 살고 있는 아이 1만 652명을 대상으로 건강, 생활지표를 장기추적 조사한 ‘밀레니엄 코호트 연구’를 활용했습니다. 연구팀은 밀레니엄 코호트 연구대상 중 4043명 남녀 아동을 무작위로 뽑은 뒤, 해당 아동들이 7, 11, 14세에 학부모와 교사가 평가한 생활습관, 운동 시간과 강도, 학교 외 활동, 우울증, ADHD와 같은 행동장애 여부와 학업성취도에 주목했습니다. 분석 결과, 규칙적으로 신체활동을 하는 7세 아동들은 그렇지 않은 아이보다 자기조절 능력과 초등학교 입학 후 학업성적이 더 우수한 것으로 나타났습니다. 11, 14세 아동의 경우도 자기조절 능력이 우수하면 학업성취도도 높다는 상관관계가 확인됐습니다. 이들 대부분은 규칙적으로 체육활동을 하는 것으로 조사됐습니다. 아동, 청소년기의 감정조절 능력은 규칙적인 신체활동에 기인하며 성인이 돼서도 영향을 미친다고 연구팀은 밝혔습니다. 미셸 엘레프슨 케임브리지대 교수(뇌인지과학)는 “이번 연구는 아동, 청소년기 신체활동이 정서조절 능력과 밀접한 관계가 있으며 학업성취도는 물론 성인이 된 뒤 행동조절에도 영향을 미친다는 것을 보여 주고 있다”고 말했습니다. 이어 “아동, 청소년의 균형 잡힌 성장을 돕기 위해서는 학교와 지역사회에서 신체활동을 위한 다양한 프로그램을 운영할 필요가 있다”고 조언했습니다. 세계보건기구(WHO)가 전 세계 146개국 11∼17세 남녀 청소년을 대상으로 조사해 2019년 발표한 ‘청소년 신체활동 보고서’에 따르면 한국 청소년의 신체활동 수준은 WHO 권고 수준에 못 미치고 여자 청소년들은 ‘꼴찌’ 수준이랍니다. 디지털 기기 사용 증가와 과도한 학업 스트레스 때문이겠지요. 코로나19로 인해 신체활동 시간은 더 줄었을 것입니다. 공부만큼이나 다양하고 규칙적인 운동과 과외활동이 성인이 된 뒤 필요한 사회적 능력과 경제적 성공의 기초체력이 된다는 것을 기억했으면 싶습니다. edmondy@seoul.co.kr

최근 들어 기후변화 평가, 신기술과 신약 개발부터 가짜뉴스 대응법에 이르기까지 다양한 문제들을 해결하는 데 집단지성이 활용되고 있다. 집단지성은 다수의 참여자가 적극적인 참여와 소통을 통해 얻어 내는 집합적 판단, 지식 또는 이를 만들어 내는 과정을 말한다. 그렇지만 단순히 많은 사람들이 모일 뿐 실제로 집단지성이 효과를 발휘하는 경우는 생각만큼 많지 않은 것으로 알려져 있다. 이렇듯 집단지성의 효과에 대한 의문이 제기되는 가운데 수학자, 컴퓨터과학자, 인지과학자, 사회학자 등이 인공지능(AI)을 활용해 집단지성의 수준을 평가하고 예측할 수 있는 방법을 만들었다. 또 다른 학자들은 연구 성과의 미래 영향력을 예측할 수 있는 AI를 만들어 내기도 했다. 미국 노스이스턴대 경영대학원, 컴퓨터과학부, 네트워크과학연구소, 매사추세츠공과대(MIT) 슬론경영대학원, 집단지성연구센터, 캘리포니아 샌타바버라대(UCSB) 커뮤니케이션과학부, 카네기멜론대 테퍼경영대학원 공동연구팀은 메타분석기법을 바탕으로 집단지성 수준을 정량적으로 평가하고 예측할 수 있는 AI를 개발했다고 19일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNSA’ 5월 18일자에 실렸다.이전에도 집단지성을 정량화하려는 시도는 있었지만 집단 속 개인 역량과 수준에 지나치게 초점을 맞춘 탓에 평가나 예측력이 활용할 수 없을 정도로 매우 낮았다. 연구팀은 총 1356개 집단, 5349명이 참여한 22개의 집단지성 연구에서 수집된 데이터를 정밀 분석했다. 분석 결과, 집단지성의 성과는 개인의 역량보다는 그룹의 협업 시스템, 의사소통 체계, 구성원의 성별·연령·인종 다양성과 강한 상관관계를 보이는 것으로 나타났다. 우수한 개인들이 모인 집단보다 평범하지만 협업이 잘되는 개인들이 모인 집단의 성과가 2배 이상 높다는 것이 확인됐다. 또 그룹 내 여성 비율이 높고 다양한 연령이 모여 있는 경우 집단지성 효과가 높은 것으로 조사됐다. 연구팀은 이 같은 연구 결과를 바탕으로 수학적 모델을 만들고, 다른 집단지성 연구를 분석한 결과 성과 예측률도 매우 높은 것으로 나타났다고 밝혔다. 크리스토프 리들 노스이스턴대 교수(네트워크과학)는 “최근 집단지성을 강조하는 연구나 프로젝트 집단들이 많이 나오고 있지만 실제 성과를 이끌어 내는 경우는 많지 않다”며 “집단지성의 효과를 제대로 보기 위해서는 개인보다는 집단의 협업 능력에 초점을 맞춰야 한다는 것을 이번 연구는 보여 주고 있다”고 설명했다. 그런가 하면 과학기술 분야의 연구성과가 미래에 미칠 영향까지 예측할 수 있는 AI도 만들어졌다. MIT 미디어랩, 계산·시스템생물학과, 비트·원자연구센터 공동연구팀은 과학기술 분야와 사회에 영향을 미칠 상위 5%의 논문과 이것들이 미래에 미칠 잠재적 영향을 예측할 수 있는 인공지능 기술을 개발해 생명과학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’ 18일자에 발표했다. 연구팀은 42개 생명과학 관련 국제학술지에 1980~2019년 실린 연구논문 168만 7850건 속에 포함된 780만개 이상의 단어, 2억 1000만개의 연관성, 약 38억개의 계산수치 등 빅데이터로 연구의 미래 영향력을 예측할 수 있는 AI를 개발했다. 연구팀은 이 AI로 1980~2014년 무작위로 선별된 20개의 생명과학 분야 논문 중 19개 논문에 대해서 연구수준과 과학계와 사회에 미치는 영향력을 정확하게 예측하고 식별하는 데 성공했다고 밝혔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

독일 튀빙겐대 인간·컴퓨터 상호관계연구소, 스포츠과학연구소 공동연구팀은 축구 골키퍼의 눈동자 움직임을 관찰해 프로와 아마추어를 구분할 수 있는 인공지능(AI) 기술을 개발했다. 이 같은 연구결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 20일자에 실렸다. 연구팀은 골키퍼를 맡은 독일축구협회(DFB) 소속 프로축구선수 12명, 지역리그 중급 수준의 선수 10명, 초보 축구선수 13명에게 가상현실(VR) 안경을 쓰게 한 뒤 프리킥을 막는 동안의 눈동자 운동을 녹화했다. 연구팀은 AI가 골키퍼의 눈동자 움직임을 바탕으로 선수의 수준을 분류할 수 있도록 기계학습시켰다. 학습된 AI는 학생 축구선수들의 골키퍼 능력과 수준을 78.2%의 정확도로 분류하는 데 성공했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

아이의 키가 얼마나 클지, 건강하게 오래 살 수 있을지 궁금하다면 엄마를 보면 알 수 있다는 재미있는 연구결과가 나왔다. 영국 케임브리지대 미토콘드리아 생물학연구부, 공중보건·1차의료학과, 임상신경과학과, 옥스포드 노보노디스크 연구센터, 스페인 국립연구회 생물학연구센터 공동연구팀은 미토콘드리아 속 유전자가 키, 수명과 같은 신체적 특징 뿐만 아니라 당뇨, 다발성 경화증 등 질병 유발에도 중요한 역할을 한다고 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 유전학’ 5월 18일자에 실렸다. 세포 소기관인 미토콘드리아는 세포들이 기능할 수 있도록 에너지를 공급하기 때문에 ‘세포 공장’이라고 불린다. 미토콘드리아는 세포핵 유전자(DNA)와 다른 독자적인 DNA를 갖고 있는데 모체에서만 유전된다는 특징이 있다. 연구팀은 생명유지에 중요한 역할을 하는 미토콘드리아가 단순히 미토콘드리아 DNA 이상으로 인한 질병 유전에만 영향을 미친다는 점에 의문을 품고 연구를 시작했다. 연구팀은 대규모 생물·의학데이터베이스 ‘영국 바이오뱅크’에 등록된 사람들 중 40~69세의 50만 2682명을 대상으로 미토콘드리아 DNA와 키, 몸무게, 체질량지수 같은 신체지수, 흡연, 음주, 수면시간, 식사패턴 등 생활습관, 각종 건강지표를 비교했다.분석 결과, 미토콘드리아 DNA는 키, 수명 같은 신체·건강 특징 뿐만 아니라 성인 당뇨로 알려진 제2형 당뇨병, 다발성 경화증, 간 및 신장기능, 안검하수, 철분 결핍으로 인한 빈혈, 혈액 지표 등 다양한 질병 발생 가능성에도 영향을 미친다는 사실이 확인됐다. 연구팀은 미토콘드리아 DNA가 단순히 유전병 뿐만 아니라 다양한 신체적 특징과 건강에 영향을 미칠 수 있는 이유는 미토콘드리아가 세포 에너지를 생산하기 때문이라고 설명했다. 연구를 이끈 케임브리지대 미토콘드리아 생물학연구부 패트릭 치너리 교수는 “이번 연구는 인간 게놈의 0.1% 정도에 불과한 미토콘드리아 DNA가 유전병 이외 일반적인 질병과 각종 신체적 특징의 유전에 중요한 역할을 한다는 사실을 처음으로 밝혀냈다는데 의미가 있다”라며 “유전병 이외의 질병에 대한 새로운 치료전략을 마련하는데 도움을 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

산림청이 지난 1월 ‘2050 탄소중립 산림부문 추진전략안’을 발표하면서부터 ‘오래된 나무’를 둘러싸고 뜻밖의 논란이 벌어지고 있다. 30년 이상 된 오래된 나무를 베어 내고 30년간 30억 그루의 어린 나무를 심어 산림의 탄소흡수량을 늘린다는 복안이다. 17일 산림청에 따르면 산림 1㏊가 흡수하는 탄소량은 수령이 30년일 때 10.8t, 40년일 때 8.5t, 50년일 때 6.9t으로 점차 줄어든다. 그러나 환경단체들은 “국내 30년생 이상 산림면적은 전체의 72%”라며 “이는 전국 대규모 산림파괴 계획이다. 오히려 오래된 숲이 탄소를 더욱 잘 흡수하고 토지를 그대로 뒀을 때 제 역할을 잘한다는 연구 결과들이 속속 발표되고 있다”고 반박하고 있다. 2008년 과학저널 ‘네이처’에는 숲의 탄소 흡수량이 30년 무렵에는 주춤하다 100년이 넘어가면 급격히 증가하고 300년이 넘어갈 때 가장 가파르게 증가한다는 연구 결과가 실렸다. 다만 과학계에서는 오래된 나무의 탄소 저장능력에 대해 확실한 결론을 내놓지 못한 상태다. 2014년 미국 서부생태연구센터 연구팀은 6개 대륙의 나무 403종 67만 그루의 성장속도를 조사한 결과 커다란 나무일수록 이산화탄소를 흡수하는 능력이 우수하다고 네이처에 발표했다. 그러나 이는 나무의 크기와 이산화탄소 흡수능력을 설명한 것일 뿐 이산화탄소 흡수 가능한 수령에 대해서는 정확히 밝히지 않았다. 반면 2013년 네덜란드 바헤닝언대 중심의 국제공동연구팀은 2005년 이후 유럽대륙의 숲이 흡수하는 탄소량이 줄어들고 있으며, 나무의 노화가 가장 큰 요인이라는 연구 결과를 기후과학 분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’에 발표했다. 논란이 계속되자 정부는 오는 9월 탄소중립 산림전략 확정 전까지 최대한 의견을 수렴하기로 했다. 최병암 산림청장은 이날 브리핑에서 “국민의 걱정을 감안해 다양한 분야의 전문가들과 이해관계자들로 협의체를 만들고, 의견을 모아 탄소중립 산림전략에 반영하겠다”고 밝혔다. 이현정·유용하 기자 hjlee@seoul.co.kr