코로나19의 전 세계적인 유행이 시작되던 때부터 줄곧 제기돼 온 의문 중 하나는 과연 사람이 아닌 동물도 감염의 매개체가 되는지 여부였다. 특히 지난 3월 홍콩에서 반려견이 사람으로부터 코로나19에 감염된 사례가 보고됐으며, 벨기에에서도 고양이가 주인으로부터 옮아 확진된 사례가 전해졌다. 4월에는 미국 뉴욕에서 호랑이가 코로나19 양성 반응을 보였다는 보도도 나오면서 반려동물이 역으로 사람을 감염시키는 것 아니냐는 우려가 잇따랐다. 이 때문에 전 세계 곳곳에서 반려동물을 버리는 사례가 급증하는 문제가 발생하기도 했다. 미국 보건당국은 코로나19 확산에 동물이 중요한 역할을 했다는 증거는 없다고 일축했다.17일(현지시간) 미국 CNN방송 등에 따르면 네덜란드에서는 현재까지 최소 25개 밍크농장에서 코로나19에 걸린 밍크가 있는 것으로 보고됐다. 스페인 북부에 있는 한 밍크농장에서는 지난 13일(현지시간) 코로나19 검진을 한 결과 90마리 중 78마리가 양성 반응을 보여 농장에 있던 밍크 9만 2700마리가 살처분됐다. 미 질병통제예방센터(CDC)는 코로나19에 걸린 동물들은 같은 병에 걸린 사람들과 접촉한 후 확진됐다면서도 “동물이 사람에게 코로나19를 전파할 가능성은 작은 것으로 여겨진다”고 강조했다. 반면 네덜란드 보건당국은 밍크가 사람에게 코로나19를 전파할 가능성에 대해 “그럴 수도 있다”면서 밍크농장에 코로나19 검사를 의무적으로 실시하게 했다. 세계보건기구(WHO)도 동물과 접촉할 때 마스크를 쓰거나 얼굴을 만지지 않는 등의 위생수칙을 따라야 한다고 밝혔다. 이처럼 동물과 사람 간 코로나19 감염 가능성에 대해 분석은 엇갈리지만 분명한 것은 코로나19 확산의 책임이 동물에게 있지 않다는 점이다. 전 세계적인 코로나19 확산의 책임은 어디까지나 인간에게 있다는 것이다. 일부 전문가들은 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’(Science Advances)에 발표한 논문을 통해 ‘각종 야생동물을 한데 모아놓고 우리에 가둬 판매하는 수산시장을 운영한 인류가 코로나19의 세계적 대유행을 자초했다’고 지적했다. 그러면서 인수공통 감염병을 예방하기 위해서는 사람과 야생동물의 접촉을 줄이거나 없애야 한다고 주장했다.만약 반려동물이 코로나19에 감염될 수 있다는 것이 분명히 확인된다 하더라도 반려동물에게 바이러스를 옮긴 책임을 인간이 져야 하는 것이지, 인간이 감염을 이유로 반려동물을 유기해선 안 되는 것이다. 세계적 동물학자이자 환경운동가인 제인 구달도 인류가 산림과 서식지를 파괴하고 공장식 축산농장을 운영해 자연 상태에서는 서로 볼 일이 없는 동물들을 같이 살게 만들면서 새로운 바이러스가 출현하기 좋은 환경을 제공했다고 지적했다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

금속을 먹고 이것에서 열량을 얻어내는 ‘전설 속 박테리아’가 우연히 발견돼 학계를 놀라게 했다. CNN 등 현지 언론의 16일 보도에 따르면 최근 캘리포니아공과대학 환경미생물학과 교수인 자레드 리드베터 교수는 자신의 실험실 개수대에 물을 가두고, 망간이 든 유리병을 수돗물에 담가 놓은 채 실험실을 나섰다. 이후 여러 일정을 소화하느라 몇 달간 학교를 떠나 있었고, 그 사이 아무도 리드베터 교수의 실험실을 방문하지 않았다. 리드베터 교수가 다시 실험실로 돌아왔을 때, 그는 유리병 표면이 검정 물질로 덮인 것을 확인하고 의문을 가졌다. 미생물일 것이라고 추정한 그는 연구진과 함께 해당 물질을 분석했다. 그 결과 유리병 표면을 덮고 있던 것은 망간(managanese) 산화물이었고, 이 유리병이 담겨 있던 수돗물에서는 지금까지 소문으로만 무성했던 새로운 박테리아가 발견됐다. 리드베터 교수에 따르면 우연히 발견된 이것은 금속을 에너지원으로 하는 최초의 박테리아다. 망간은 지표면에 풍부하게 존재하는 금속으로, 금속을 먹는 박테리아의 존재가 실제로 발견된 것은 이번이 처음이다. 연구진은 수돗물을 통해 유입된 것으로 보이는 박테리아가 유리그릇의 망간을 산화시켜 망간산화물이 만들어진 것으로 추정했다. 또 새로 발견된 박테리아가 망간을 이용한 화학적 합성 과정을 통해 이산화탄소를 바이오매스(자연에서 얻을 수 있는 에너지원)로 전환시킬 수 있다는 사실도 확인했다.전문가들은 100여 년 전부터 금속을 에너지원으로 사용하는 박테리아가 존재할 것이라는 예상은 했지만 실체를 확인하진 못했다. 리드베터 교수는 ”수돗물이 지나는 상하수도 시설이 망간산화물 때문에 막혔다는 기록들은 다수 존재하지만 이 물질이 어떤 과정으로 왜 생겼는지는 수수께끼였다“고 전했다. 이어 “이번에 발견된 박테리아의 친척뻘 되는 미생물이 지하수에 존재한다는 것을 확인했다”면서 “우리 대학이 위치한 지역의 음용수는 지하에서 뽑아 올리는 지하수이며, 이 지하수에 존재하는 새로운 박테리아가 망간을 먹어치우고 에너지원으로 활용한 과정에서 망간 산화물이 만들어진 것으로 보인다”고 덧붙였다. 연구진은 이번 발견이 지하수와 관련된 화학적 작용 및 물질의 순환을 이해하는데 도움이 될 것으로 기대했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호(16일자)에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

류정호(46) 영남대 신소재공학부 교수가 한국과학기술단체총연합회 ‘제30회 과학기술 우수논문상’을 수상했다. 류 교수는 지난 3일 열린 2020 대한민국과학기술연차대회에서 ‘Linear and Nonlinear Dielectric Ceramics for High-Power Energy Storage Capacitor Applications (고에너지 저장 커패시터 응용을 위한 선형, 비선형 유전체 세라믹)’이라는 논문으로 공학부문 우수논문상을 수상했다. ‘과학기술 우수논문상’은 한국과총이 창의적인 연구 활동을 통해 우수한 논문을 발표한 과학기술자에게 수여한다. 연구의욕과 사기를 높이고 연구 분위기 제고 및 과학기술 수준 향상과 선진화에 기여할 목적으로 한국과총이 지난 1991년부터 국내 과학기술 관련 학술단체 및 학회로부터 우수 논문을 추천받아 심사해 선정하는 국내에서 가장 권위 있는 상이다. 류 교수는 현재까지 세라믹 신소재 및 응용 소자 분야에서 국제학술지 약 230여편을 게재하였고, 국내외 특허 100여건을 등록하는 등 활발한 연구 활동을 펼치고 있으며, 미래창조과학부 장관상, 미국세라믹학회 젊은 세라미스트상, 한국세라믹학회, 한국전기전자재료학회의 우수논문상을 다수 수상했다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

금속을 먹고 이것에서 열량을 얻어내는 ‘전설 속 박테리아’가 우연히 발견돼 학계를 놀라게 했다. CNN 등 현지 언론의 16일 보도에 따르면 최근 캘리포니아공과대학 환경미생물학과 교수인 자레드 리드베터 교수는 자신의 실험실 개수대에 물을 가두고, 망간이 든 유리병을 수돗물에 담가 놓은 채 실험실을 나섰다. 이후 여러 일정을 소화하느라 몇 달간 학교를 떠나 있었고, 그 사이 아무도 리드베터 교수의 실험실을 방문하지 않았다. 리드베터 교수가 다시 실험실로 돌아왔을 때, 그는 유리병 표면이 검정 물질로 덮인 것을 확인하고 의문을 가졌다. 미생물일 것이라고 추정한 그는 연구진과 함께 해당 물질을 분석했다. 그 결과 유리병 표면을 덮고 있던 것은 망간(managanese) 산화물이었고, 이 유리병이 담겨 있던 수돗물에서는 지금까지 소문으로만 무성했던 새로운 박테리아가 발견됐다. 리드베터 교수에 따르면 우연히 발견된 이것은 금속을 에너지원으로 하는 최초의 박테리아다. 망간은 지표면에 풍부하게 존재하는 금속으로, 금속을 먹는 박테리아의 존재가 실제로 발견된 것은 이번이 처음이다. 연구진은 수돗물을 통해 유입된 것으로 보이는 박테리아가 유리그릇의 망간을 산화시켜 망간산화물이 만들어진 것으로 추정했다. 또 새로 발견된 박테리아가 망간을 이용한 화학적 합성 과정을 통해 이산화탄소를 바이오매스(자연에서 얻을 수 있는 에너지원)로 전환시킬 수 있다는 사실도 확인했다.전문가들은 100여 년 전부터 금속을 에너지원으로 사용하는 박테리아가 존재할 것이라는 예상은 했지만 실체를 확인하진 못했다. 리드베터 교수는 ”수돗물이 지나는 상하수도 시설이 망간산화물 때문에 막혔다는 기록들은 다수 존재하지만 이 물질이 어떤 과정으로 왜 생겼는지는 수수께끼였다“고 전했다. 이어 “이번에 발견된 박테리아의 친척뻘 되는 미생물이 지하수에 존재한다는 것을 확인했다”면서 “우리 대학이 위치한 지역의 음용수는 지하에서 뽑아 올리는 지하수이며, 이 지하수에 존재하는 새로운 박테리아가 망간을 먹어치우고 에너지원으로 활용한 과정에서 망간 산화물이 만들어진 것으로 보인다”고 덧붙였다. 연구진은 이번 발견이 지하수와 관련된 화학적 작용 및 물질의 순환을 이해하는데 도움이 될 것으로 기대했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호(16일자)에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

국내 연구진이 장내미생물이 노화에 상당한 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈다. 건강한 장내 미생물을 갖고 있는 것이 노화를 막고 동안(童顔)의 비결이라는 설명이다. 한국생명공학연구원 노화제어전문연구단은 예쁜꼬마선충과 대장균을 이용해 장내 미생물이 노화에 미치는 영향을 규명했다고 16일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 실렸다. 인체에 존재하는 미생물은 약 100조 개로 인간 세포보다 10배 이상 많다. 인체에 존재하는 대부분의 미생물은 장내미생물인데 이들은 나이나 건강상태, 식사습관에 따라 변하는 것으로 알려져 있다. 최근에는 장내 미생물이 숙주 수명을 조절할 수 있다는 연구결과들도 나오고 있지만 정확한 메커니즘에 대해서는 밝혀지지 않았다. 연구팀은 대장균(장내미생물)과 예쁜꼬마선충(숙주)을 이용해 실험을 실시했다. 그 결과 예쁜꼬마선충의 수명 증가는 HNS 유전자 변이 대장균 때문이라는 사실을 확인했다. DNA 구조를 변형시키는 HNS 단백질이 제거된 변이 대장균에서 유해성 대사 물질(MG)의 양이 감소함을 발견했고 이 대장균을 섭취한 예쁜꼬마선충에서 새로운 노화조절 경로가 조절됨에 따라 수명이 10~20% 정도 연장됐다는 것을 발견했다. 유해성 대사물질은 활성산소처럼 생체 내 단백질이나 유전물질의 변형을 일으켜 파킨슨병, 당뇨병 등을 일으킨다고 알려져 있었다. 연구팀은 장내미생물에서 발생한 유해성 대사물질이 숙주의 세포신호전달 경로를 조절해 노화 속도에 영향을 미치는 새로운 메커니즘을 밝혀낸 것이다. 권은수 박사는 “이번 연구는 장내미생물에 의해 특이적으로 조절되는 새로운 노화조절 경로를 처음 발견한 것”이라며 “노화에서 장내미생물의 새로운 역할과 분자기전을 확인함으로써 유해성 대사물질을 낮추는 것이 당뇨와 퇴행성신경질환 같은 노인성 질병의 새로운 치료법이 될 수 있음을 제시했다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

에볼라 치료제로 개발된 렘데시비르가 코로나19를 치료하는 데 어느 정도 효과가 있는 것처럼 특정 약물에서 목적 이외의 효과가 확인되는 사례가 가끔 있다. 그런데 최근 미국의 과학자들이 흔히 사후피임약으로 쓰는 약인 미페프리스톤이 진화적으로 크게 다른 두 동물 종의 생식 능력을 빼앗는 대신 수명을 늘리는 효과가 있다는 점을 밝혀내 화제가 되고 있다. 이는 인간을 포함한 다른 동물 종도 수명 연장과 같은 효과를 얻을 수 있으리라는 기대가 모이고 있기 때문이다. 서던캘리포니아대(USC)와 워싱턴대 공동연구진은 주로 유전학 연구에 쓰이는 가장 흔한 실험 모델인 초파리를 대상으로 수명에 영향을 주는 물질을 찾는 연구를 수행하는 동안 미페프리스톤이 짝짓기를 마친 암컷 초파리의 수명을 늘린다는 것을 발견했다. 연구를 이끈 개리 랜디스 박사와 동료 연구자들은 처음에 왜 암컷 초파리 중에서 그것도 짝짓기를 마친 개체에서만 수명 연장 효과가 있는지를 알지 못했다. 그래서 이들 연구자는 미페프리스톤이 이들 초파리에 어떻게 작용하는지를 살폈다. 그 결과, 미페프리스톤은 강력한 밸런서(균형체)로 작용하는 것으로 나타났다. 암컷 초파리는 짝짓기를 통해 수컷으로부터 단백질 분자인 성 펩타이드(SP)를 받아 몸이 생식 모드로 전환되기 시작한다. 하지만 생식 모드로의 전환은 신체 부담이 커 호르몬 균형(특히 유충호르몬)이 크게 변화해 신체 곳곳의 세포에서 염증이 일어나 결과적으로 수명이 짧아진다는 것이 기존 연구에서 확인됐었다. 그런데 미페프리스톤은 수컷 초파리에게서 받은 성 펩타이드의 영향을 없애는 밸런서 능력을 발휘해 암컷의 신체 호르몬 균형을 정상화하는 동시에 신체 변화에 따른 염증도 완화하는 것으로 나타났다. 암컷의 수명이 길어진 것은 미페프리스톤의 강력한 작용으로 생식 모드가 취소됐기 때문이다. 하지만 이 시점에서는 미페프리스톤의 생식 능력을 대가로 한 수명 연장 효과가 초파리에게만 작용할 가능성도 있었다. 따라서 이들 연구자는 미페프리스톤을 초파리와는 유전적으로 크게 다른 예쁜꼬마선충에게도 투여했다. 예쁜꼬마선충은 암수동체의 생물로 만일 미페프리스톤의 수명 연장 효과가 초파리 암컷에게만 효과가 있는 약이면 이들 선충에는 효과가 없었을 것이다. 하지만 미페프리스톤은 이들 선충에게도 효과를 보여 생식 능력을 빼앗는 동시에 수명을 연장해주는 효과를 보인 것이다. 이에 따라 미페프리스톤은 초파리와 예쁜꼬마선충 등 다세포 동물의 생식을 밸런서로 하여금 취소하는 힘이 있으며 그 부산물로 수명 연장 효과를 가져오는 것으로 확인됐다. 다만 인간에게서 임신 초기 사후피임약을 장기간에 걸쳐 복용하고 수명과 비교하는 연구는 지금은 물론 앞으로도 진행할 가능성이 크지 않아 미페프리스톤의 균형 효과가 인간 수명에 어떻게 작용하는지는 알 수 없을지도 모른다. 하지만 미페프리스톤의 효과를 쥐나 원숭이 같은 인간에 더욱더 가까운 동물에게 검증함으로써 인간에 대해서도 수명 연장 효과가 있는지는 가늠할 수 있을 것이다. 자세한 연구 결과는 국제학술지 노화생물학 저널(Journal of Gerontology: Biological Sciences) 최신호(7월 10일자)에 실렸다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

세계 최초 ‘염료감응 베타전지’ 개발방사성 동위원소 이용 차세대 전지우주·바닷속·의료 분야서 적용 기대충전 없이 반영구적으로 사용 가능한 ‘염료감응 베타전지’가 세계 최초로 개발됐다. 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학전공 인수일 교수 연구팀은 15일 “베타선에 염료가 반응하는 원리를 응용해 값싸고 안전하면서 반영구적인 베타전지를 개발했다”고 밝혔다. 인 교수는 “베타전지를 연구하고 개발하는 나라는 많으나 값싼 염료를 이용한 개발은 처음”이라고 말했다. 미국과 러시아 등을 중심으로 베타전지 연구에 각축을 벌이지만 소재가 비싸고 복잡한 제작 공정으로 인해 대량생산에 어려움을 겪고 있다는 것이다. 인 교수는 “앞으로 베타전지가 우주나 깊은 바닷속과 같은 극한 환경이나 의료 분야에 차세대 전원으로 활용될 것으로 기대된다”고 전망했다. 그는 베타전지에 대해 하나씩 설명했다. 베타전지는 방사성 동위원소를 원료로 이용하는 차세대 전지 중 하나다. 방사성 동위원소에서 방출된 베타선이 방사선흡수체인 반도체에 충돌하면서 전기가 생산되는 원리다. 베타선은 인체 유해성과 투과도가 낮고 외부 동력원 없이 자체 전력 생산이 가능하다. 수명은 방사성 동위원소의 반감기와 비례하기 때문에 길다. 이번 연구 결과의 핵심은 기존의 베타전지에서 방사선흡수체로 사용된 값비싼 반도체 물질을 루테늄 계열의 ‘N719’ 염료로 대체한 것이다. 루테늄은 전이금속으로 백금족 금속의 하나다. 인 교수 팀은 또 베타선을 방출하는 동위원소인 ‘탄소-14’를 적용해 기존 베타전지가 가진 복잡한 구조를 단순화했다. 이와 함께 ‘탄소-14’를 나노입자로 만들어 에너지 밀도를 높였다. 인 교수 연구팀은 후속 연구로 베타전지 효율을 실용화 수준까지 끌어올릴 계획이다. 인 교수는 “이번 연구는 기존 방식과는 달리 값싼 염료를 적용해 새로운 베타전지 개발에 성공했다는 데 큰 의의가 있다”면서 “풀어야 할 숙제가 많지만 안전하고 저렴한 염료감응 베타전지 개발에 노력하겠다”고 말했다. 이번 연구는 한국연구재단 방사선기술개발사업으로 진행됐으며, 지난 4일 화학 분야의 저명한 국제학술지 ‘케미컬 커뮤니케이션스’ 표지 논문으로 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

200년 전 메리 셸리가 쓴 소설 ‘프랑켄슈타인-근대의 프로테메우스’는 스위스 과학자 빅터 프랑켄슈타인 박사가 시체를 이용해 244㎝의 인조인간을 만들어 생명을 불어넣으면서 벌어지는 일을 다루고 있다. 셸리는 전기분해 기술, 자연발생실험 같은 당시 최첨단 과학기술을 소재로 활용했지만 사람과 똑같은 인조인간을 만든다는 생각은 공상에 불과했다. 그렇지만 최근 생물학과 생체공학 기술이 발달하면서 프랑켄슈타인까지는 아니지만 실험실에서 신경세포나 생식세포를 만들고 기능을 상실한 폐를 되살리는 수준에 이르고 있다. 미국 컬럼비아대 의생명공학과, 컬럼비아대 의대, 밴더빌트대 의대, 스티븐슨 기술연구소, 서던캘리포니아대 의대, 스탠퍼드대 의대 공동연구팀은 이식할 수 없을 정도로 손상된 폐를 돼지의 순환계에 연결해 회복시킬 수 있다는 연구 결과를 의생명공학 분야 국제학술지 ‘네이처 메디슨’ 7월 14일자에 발표했다. 폐 손상이 심각해 기능을 잃게 되면 폐 이식을 고려하게 되지만 이식용 장기를 구하기 쉽지 않다. 이식을 위해 기증된 폐는 쉽게 손상돼 70~80%는 폐기되는 것으로 알려졌다. 기계장치를 연결해 이식용 폐의 기능을 되살리는 방법이 있기는 하지만 소생 확률은 낮은 편이다. 이에 연구팀은 이식 불가 판정을 받은 사람의 폐 5개를 기증받아 마취한 돼지의 순환계와 24시간 연결한 뒤 관찰했다. 돼지의 피가 폐로 전달되도록 하고 인공호흡장치를 연결해 산소 공급을 하는 한편 면역거부반응을 막기 위한 면역억제제도 투여했다. 그 결과 적출 뒤 시간이 오래 지나 괴사가 시작돼 상당 부분이 하얗게 변한 폐가 건강한 핑크색을 띠고 정상적으로 산소를 전달하는 등 기능 회복이 관찰됐다. 연구팀은 면역거부반응에 대한 대책을 포함해 추가적인 연구가 필요하지만, 현재 수준만으로도 환자에게 이식하기 충분한 상태에 도달했다고 밝혔다. 또 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립신경질환·뇌졸중연구소(NINDS) 연구팀은 ‘정크 DNA’ 중 하나인 레트로바이러스가 신경 줄기세포의 분화를 좌우하고 신경세포 발달에도 영향을 미친다는 연구 결과를 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 7월 13일자에 발표했다. 레트로바이러스는 네안데르탈인 때 사람의 몸속으로 들어와 유전자처럼 자리 잡고 있는 것으로 알려져 있다. 전체 DNA의 약 8%를 차지하고 있지만 실제로는 바이러스 역할을 못 하는 비활성화된 상태여서 ‘정크 DNA’ 중 하나로 분류되고 있다. 연구팀은 실험실 연구를 통해 레트로바이러스 중 12번, 19번 염색체에 새겨진 HERV-K가 활성화될 경우 루게릭병으로 알려진 근위축측삭경화증이 유발될 수 있다는 것을 확인했다. 연구팀은 건강한 성인남녀에게서 추출한 혈액세포로 인체의 다양한 세포로 분화될 수 있는 유도만능줄기세포를 만든 뒤 신경줄기세포로 분화시켰다. 연구팀은 신경줄기세포 표면에 HERV-K 유전자가 활성화되도록 한 뒤 관찰한 결과 신경세포(뉴런)로 분화되지 못하고 HERV-K 유전자를 억제시키면 줄기세포가 쉽게 뉴런으로 만들어지는 것을 확인했다. 한편 미국 캘리포니아 샌디에이고대(UCSD) 의대 산부인과·재생과학과·비뇨기과·유전체의학연구소, 피츠버그대 의대 여성연구소 공동연구팀은 사람의 정원줄기세포(SSC)를 시험관에서 배양하는 방법을 찾아내 국제학술지 ‘PNAS’ 7월 13일자에 발표했다. SSC는 남성의 고환 내에 존재하는 줄기세포로 일생 증식하면서 일정 수를 유지하면서 일부가 생식세포로 분화돼 정자를 만든다. 분화 기능에 이상이 있으면 남성 불임이나 무정자증이 발생하기 때문에 불임치료를 위해 SSC를 추출해 시험관에서 배양시켜 정자로 분화시키는 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 문제는 정자로 분화하기 전 단계인 SSC조차 체외 배양이 쉽지 않다는 것이다. 연구팀은 ‘단일세포 유전자 발현 분석’이라는 첨단 기술로 인간 SSC의 특성을 파악해 세포분열과 생존에 관여하는 AKT 경로를 억제할 경우 실험실에서 가장 잘 성장시킬 수 있다는 것을 알게 됐다. 연구팀은 고환에서 추출한 30개 이상의 세포 샘플로 실험한 결과 2~4주 동안 안정적으로 SSC를 유지하는 데 성공했다. 연구팀은 이번 연구를 바탕으로 질 좋은 정자로 분화시키는 기술을 개발해 불임 수술에 새로운 지평을 열겠다는 계획이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

과학자는 미술이나 음악 같은 예술 분야도 분석적 시각으로 보게 됩니다. 인문학자나 예술가의 시선으로 보는 과학은 과학 연구자나 일반인이 보는 것과는 다를 것입니다. 이렇듯 서로 다른 시각은 새로운 연구방법이나 학문 분야를 만들게 됩니다. 벨기에 왕립미술관, 겐트대 식물생명공학·생명정보학과, 플랑드르 생명공학연구소(VIB) 시스템생물학센터 공동연구팀은 생물학 분야 국제학술지 ‘트렌드 인 플랜트 사이언스’ 7월 15일자에 독특한 연구 보고서를 발표했습니다. 미술사학자와 식물유전학자로 구성된 연구팀은 예술 작품을 분석해 과일과 야채의 진화를 연구하는 ‘예술유전학’을 만들었다는 것입니다. 생물의 진화 과정을 파악하기 위해서는 보존된 표본에서 유전체를 분석하는 방법이 쓰입니다. 그러나 생물, 특히 과일이나 채소의 진화는 장소와 시기에 따라 다를 뿐만 아니라 모든 시대, 모든 장소의 표본을 갖고 있지 못하기 때문에 진화 과정을 완벽하게 설명하는 것은 쉽지 않습니다. 이에 연구팀은 그림을 통해 지금까지 설명할 수 없었던 비어 있는 고리를 찾겠다는 것입니다. 연구를 이끈 이브 드 스멧 VIB 박사와 다비드 베르가우웬 왕립미술관 교수는 어려서부터 친구였다고 합니다. 이들은 2년 전 함께 여행을 갔다가 미술관에 들렀는데 17세기 벨기에 화가 프란스 스네이데르스의 그림 속 과일을 보고 토론을 시작했는데 그것이 예술유전학의 시작이었다고 합니다. 연구팀은 고대 벽화나 중세, 근대의 그림으로 야채나 과일의 생김새, 색깔, 어디서 그려진 것인지를 분석하고 그림이 그려진 시기와 가까운 때의 표본을 찾아 DNA를 분석해 비교함으로써 식물 진화 과정을 파악한다는 것입니다. 연구자들은 전 세계 박물관 관람객이나 미술 애호가들에게도 과일과 채소 진화의 연결 고리를 찾을 수 있는 그림을 찾아 달라고 요청했습니다. 과일과 채소 진화 연구에 ‘시민과학’을 접목하겠다는 것이지요. 시민과학이란 과학에 관심 있는 비전공자들이 데이터 수집이나 관찰에 참여하도록 해 과학자들의 분석을 돕거나 아직 발견하지 못한 새로운 현상까지 알아내는 행위입니다. 시민 참여는 과학에 대한 관심을 자연스럽게 일으킬 뿐만 아니라 연구 비용을 적게 들이면서 예상치 못했던 연구 결과까지 가져올 수 있다는 장점이 있어 생물, 환경, 천문 분야를 중심으로 확산되고 있습니다. 영국 물리학자, 작가인 찰스 퍼시 스노 경은 1959년 ‘두 문화와 과학혁명’이란 제목의 강의에서 과학과 인문학 간 소통 부재와 단절이 심각하다고 지적했습니다. 1998년 미국 사회생물학자 에드워드 윌슨 교수의 책 ‘통섭’이 나온 이후 국내외에서 두 문화 간 소통은 활발해진 분위기입니다. 실제 외국에서는 과학과 인문학들이 다양한 방식으로 융합 연구되고 있습니다. 국내에서도 공동연구, 융합연구가 활발하다고는 하지만 자세히 들여다보면 기존 연구에 다른 분야 연구자들이 구색 맞추기 식으로 참여하는 수준에 머물러 있는 경우가 많습니다. 과학을 문화로 받아들이고 있는지 경제발전 수단으로만 인식하고 있는지에 따라 나타나는 차이일 겁니다. 국내에서 과학문화 정책은 기껏 과학 유튜버 양성이나 SNS 소통 정도에 머물러 있습니다. 이런 수준으로는 과학을 문화로 자리잡게 하는 것은커녕 두 문화 간 융합연구도 힘들지 않을까 싶습니다. edmondy@seoul.co.kr

단국대 오준균(고분자시스템공학부) 교수와 미국 텍사스 A&M 대학교 공동 연구팀이 항균·방오 코팅만으로 유해 박테리아를 99.9% 이상 없앨 수 있는 새로운 기술을 개발했다고 15일 밝혔다. 금속·세라믹·플라스틱 등 소재에 구애받지 않고 적용할 수 있어 코로나19 감염 확산 우려가 제기되는 상황에서 관심받을 것으로 보인다. 오 교수 공동 연구팀이 개발한 코팅 기술은 유해 박테리아에 탁월한 방오 기능을 가진 초소수성 코팅에 세균의 세포벽을 파괴하는 능력을 지닌 ‘라이소자임(lysozyme)’ 항균 입자를 겹겹이 더했다. 새로 개발한 기술은 표면으로부터 물이나 오염물질을 방지하는 ‘초소수성’, ‘방오’ 기능을 탑재했다. 이 기술은 유해 박테리아의 활동성을 현저히 낮추고 접착을 방지하는 방오 기능을 동시에 구현해 유해 박테리아를 제거하는 구조다. 오 교수는 “금속·세라믹·플라스틱 등 모든 소재에 코팅이 가능하다”며 “교차 감염이 치명적인 의료장비나 방역기구, 식품 조리기구 등에 적용해 유해 박테리아 확산을 억제하고 교차 감염을 최소화할 수 있다”고 설명했다. 이어 “코로나19 교차 감염을 차단하기 위해 엘리베이터 곳곳 항균 필름을 부착해 놨으나 손 기름때·먼지 등 외부 오염에 노출되며 기능이 현저히 감소한다”며 “이번에 개발한 기술은 방오 기능이 추가돼 지속성이 높아졌을 뿐 아니라 향후 의료·식품·자동차·전자·해양산업 등 다양하게 적용될 수 있을 것”이라고 전했다. 연구 결과는 지난 5월 국제학술지 ACS Applied Materials & Interfaces에 게재됐다. 서울비즈 biz@seoul.co.kr

국내 연구진이 화학물질 누출사고에 빠르고 효과적으로 대응할 수 있는 물질과 기술을 개발했다. 한국화학연구원 화학안전연구센터, 연세대 화공생명공학과 공동연구팀은 화학물질 누출사고가 발생했을 때 사고 발생지점에서 멀리 떨어져 살포기로 물대포 쏘듯 분사해 안전하고 효과적으로 대응할 수 있는 ‘유해오염물질 제거용 중화제 제조기술’을 개발하고 중소기업에 기술을 이전했다고 14일 밝혔다. 이번에 개발된 기술은 환경화학 분야 국제학술지 ‘케모스피어’에 실렸다. 중화제는 화학 관련 사고시 누출된 산성이나 염기성 화학물질을 중성(pH7) 상태로 중화시켜 제거할 수 있도록 만들어주는 물질이다. 이전에도 중화제가 있었지만 분말형태로 돼 있어 먼 거리에서 살포가 쉽지 않고 중화되는 과정에서 열이 떨어지지 않는다는 단점이 있었다. 이번에 개발된 중화제는 작은 알갱이인 과립형으로 사고 발생지점에서 멀리 떨어진 곳에서 살포기로 물대포 쏘듯 분사할 수 있다. 실제로 15m 떨어진 곳에서 25㎡ 넓이의 표적에 기존 분말형 중화제는 적중률이 10%에 불과했지만 과립형 중화제의 적중률은 80%에 달했다. 또 95% 농도의 황산이 누출된 조건에서 과립형 중화제를 투입하면 1시간 뒤 95%가 중성으로 중화됐고 중화열도 60도 이하로 낮아졌다. 기존 분말 중화제는 중화열이 180도에 달해 소방대원들이 중화 처리 후에도 사고지점으로 접근할 수가 없었다. 중화열이 기존 중화제보다 3분의 1 수준인 것은 중화반응에서 발생하는 발열반응이 서서히 나타나기 때문이라고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 컴퓨터 가상실험으로 최적의 중화제를 찾은 결과 염산, 질산, 황산, 불산 같은 산성일 때는 탄산수소나트륨(베이킹소다), 암모니아 같은 염기성 물질에는 황산알루미늄수화물(명반)을 사용할 수 있도록 했다. 연구팀은 또 화학물질이 산인지 염기인지 모를 때 사용하는 중화지시약도 개발했다. 연구를 이끈 유병환 박사는 “이번에 개발한 기술은 누출된 화학물질이 산성인지 염기성인지 알 수 없을 때 지시약 기능의 알갱이 물질을 살포해 산, 염기 여부를 확인한 뒤 중화제를 곧바로 살포해 신속한 초동대응을 할 수 있게 해준다”라며 “사고수습의 골든아워를 확보해 피해를 최소화할 수 있게 도와줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

날개폭이 무려 3.2m, 몸무게가 최대 15㎏에 달하는 거대한 새 '안데스 콘도르'(Andean Condor)의 비행 비밀이 밝혀졌다. 최근 영국 스완지대학교 연구팀은 안데스 콘도르가 날갯짓을 하지 않고도 얼마나 효율적으로 기류를 타고 비행하는지 밝혀낸 연구결과를 국제학술지 미국국립과학원회보(PNAS) 13일 자에 발표했다. 안데스 콘도르는 매목 콘도르과의 조류로 깃털은 검은빛을, 목둘레에는 흰색 솜털이 가득한 외모를 갖고있다. 주로 남아메리카 안데스 산맥 부근에 서식해 이같은 이름이 붙었으며 세계적으로 희귀한 국제멸종위기종(CITES) 1급에 속한다. 특히 안데스 콘도르는 세계에서 가장 무거운 새로 꼽히는데 이렇게 덩치가 크면 상식적으로 날개를 펄럭이며 날아가는데 큰 에너지를 소모할 수 밖에 없다. 이번에 스완지 대학 연구팀은 8마리의 안데스 콘도르에게 날갯짓을 측정할 수 있는 장비를 장착해 총 250시간 이상의 비행시간을 기록해 분석했다. 그 결과 놀라운 사실이 드러났다. 안데스 콘도르는 하루 평균 3시간을 비행하는데 날기 위해 날개를 펄럭이는 시간은 채 2분도 되지 않았다. 전체 비행 시간의 1% 정도 날갯짓한 것으로 이것도 대부분 이륙하는데 쓰였다. 특히 이중 한마리는 날갯짓 한번 없이 5시간 동안 무려 160㎞ 이상을 날았다.논문의 공동저자인 에밀리 셰퍼드는 "콘도르는 그야말로 전문적인 조종사"라면서 "안데스 산맥에 있든 초원에 있든, 바람이 불든 불지 않던 안데스 콘도르의 날갯짓은 거의 변하지 않았다"고 밝혔다. 이어 "안데스 콘도르의 치솟는 비행 기술은 먹을 것을 찾기 위해 하루에도 몇 시간씩 높은 산을 돌아야하는 생활습관을 보면 필수적"이라고 덧붙였다. 그렇다면 어떻게 안데스 콘도르는 날갯짓도 없이 장거리 비행이 가능한 것일까? 조류 비행전문가인 미국 스탠퍼드 대학 데이비드 렌팅크 교수는 "새에게 있어 하늘은 빈 공간이 아니다"면서 "돌풍, 따뜻한 상승 공기의 기류, 산에 의해 위로 밀려 올라가는 공기의 흐름 등 보이지 않은 특징들로 이루어진 일종의 풍경"이라고 설명했다. 이어 "이같은 기류 타는 법을 배우면 어떤 새들은 날개를 펄럭거리는 힘을 최소화하면서 장거리 이동을 할 수 있다"고 덧붙였다. 　 　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

체내 인슐린 분비량이 부족하거나 정상적인 기능이 이뤄지지 않는 대사질환인 당뇨는 혈중 포도당 농도가 높은 것이 특징이다. 먹을 것이 풍족하지 않던 1970년대까지만 해도 당뇨환자는 주변에서 찾아보기 힘들 정도였으며 성인당뇨라고 하는 2형당뇨 환자들 대부분은 노년층이 많았다. 그렇지만 최근에는 먹을거리는 풍부하고 활동량이 줄어들면서 2형 당뇨 환자는 점점 늘고 있으며 연령대도 낮아지고 있는 추세이다. 적게 먹고 많이 움직이는 것이 당뇨 예방에 최선이지만 어떤 음식을 먹느냐도 당뇨의 예방과 치료과정에서 중요한 요소이다. 과일이 몸에 좋기는 하지만 자체 당분이 높아 지나치게 섭취하는 것은 좋지 않다는 지적도 있지만 국제공동연구팀이 당뇨 예방을 위해서는 과일과 통곡물, 야채를 배불리 먹는 것이 중요하다는 연구결과 2편이 영국의학회에서 발행하는 국제학술지 ‘BMJ’ 9일자에 나란히 실렸다. 우선 영국 케임브리지대 의대, 중국 서호대 생명과학부를 비롯해 영국, 중국, 노르웨이, 네덜란드, 스페인, 독일, 프랑스, 스웨덴, 룩셈부르크, 이탈리아, 덴마크 11개국 41개 연구기관이 참여한 국제공동연구팀은 비타민C 섭취량과 카로티노이드의 혈중 수치, 당뇨발생의 상호관계를 분석했다. 연구팀은 유럽 8개국을 대상으로 실시한 ‘유럽 암 및 영양 조사’연구에 참여한 34만 234명 중 2형 당뇨를 앓고 있는 성인 9754명과 건강한 일반인 1만 3662명을 대상으로 식습관, 생활습관과 생화학적 혈액검사 결과를 분석했다. 특히 혈액 내 비타민C와 카로티노이드 수치에 주목했는데 이는 식습관 설문지보다 평소 과일과 야채 섭취 정도를 보여주는 정확한 척도이다. 분석 결과 평소 야채와 과일을 규칙적으로 많이 섭취하는 사람들이 당뇨 발병 확률이 낮아지는 것으로 확인됐다. 과일과 야채 섭추량이 66g 증가할 때마다 2형 당뇨병 발병 위험은 25% 낮아지는 것으로 조사됐으며 혈중 비타민C와 카로티노이드 수치가 높은 상위 20%의 사람은 그렇지 않은 사람들보다 당뇨발병 위험이 절반 가까이 낮은 것으로 확인됐다. 또 미국 하버드대 보건대 영양학과, 역학과, 생물통계학과, 브리검여성병원 네트워크의학교실, 예방의학교실 공동연구팀은 통곡물 섭취량과 2형 당뇨 발생에 대한 분석을 실시했다. 연구팀은 미국 내에서 실시된 간호사 건강연구(1984~2014), 간호사 건강연구Ⅱ(1991~2017), 건강전문가 추적연구(1986~2016)에 참여한 참가자 중 2형 당뇨, 심혈관질환, 암 등에 걸린 적이 없는 여성 15만 8259명과 남성 3만 6525명을 대상으로 통곡물 섭취량과 2형 당뇨병 발병 확률을 분석했다. 그 결과 통곡물 섭취량이 많은 상위 조사대상자는 섭취량이 가장 적은 사람들보다 2형 당뇨 발생 확률이 29% 낮은 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 통곡물 섭취 효과가 나타나기 위해서는 하루에 1번 이상, 최소 1주일에 2회 이상 섭취하는 것이 12~21% 정도 당뇨 발병 가능성을 낮춘다고 밝혔다. 간디 포로우이 영국 케임브리지대 의대 교수(공중보건학·영양역학)는 “두 연구 모두 과일, 야채, 통곡물 식품이 2형 당뇨병에 걸릴 위험을 낮춰줄 뿐만 아닐 이 식품들의 섭취가 권장섭취량을 넘어 과하더라도 문제가 없음을 보여주고 있다”라며 “과일, 통곡물, 야채 섭취에 있어서는 과유불급이라는 말이 통하지 않는다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

코로나19 대확산이 6개월 넘게 지속되고 있는 가운데 미국과 브라질 등의 지역에서는 ‘2차 재확산’이라고 할 정도로 다시 확진자 숫자가 폭증하고 있는 상황이다. 코로나19로 인한 경제침체와 피로감 때문에 많은 나라들이 사회적 거리두기를 완화시키고 있어 재확산 속도가 이전보다 훨씬 빨라졌다는 지적도 나오고 있다. 경기침체나 산업분야의 위축 같은 문제들이 심각하다고 말들은 하지만 실제 어떤 영향을 받았는지에 대해서는 지금까지 연구결과가 없었다. 그런데 호주 시드니대 물리학부, 복잡계센터, 경영학부, 퀸즈랜드대 경영학부, 뉴사우스웨일즈 시드니대 토목환경공학부, 보건빅데이터연구센터, 영국 에딘버러 네이피어대, 인도네시아 재무부 재정정책국, 일본 통합지구환경학연구소, 국립환경학부연구소, 에콰도르 야차이공대 지구에너지환경학부, 미국 듀크대 환경학부, 중국 베이징사범대 통계학부 공동연구팀은 코로나19로 인한 사회적, 경제적, 환경적 영향을 계량화하는데 성공했다. 이 같은 연구결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 10일자에 실렸다. 연구팀은 올초부터 지난 5월 22일까지 각국 정부에서 내놓고 있는 통계지표와 경제지표 등을 정밀분석했다. 그 결과 코로나19로 인해 가장 심각한 사회, 경제적 직격탄을 맞은 곳은 G2라고 불리는 미국과 중국으로 나타났으며 산업분야로는 항공운송과 관광분야는 치명적 타격을 받은 것으로 나타났다.실제로 코로나19 대확산으로 전년도에 비해 전 세계적으로 3조 8000억 달러(약 4574조 4400억 원) 규모의 소비 감소가 발생했으며 정규직 인력만 1억 4700만명이 실업상태에 놓이면서 2조 1000억달러(약 2530조 9200억원)의 임금감소로 이어졌다. 반면 온실가스 배출량은 사상 최대 규모인 2.5Gt(기가톤)의 온실가스 배출 감소가 이뤄지면서 이전에 세계 각국이 시도했던 온실가스 감축량보다 많았던 것으로도 확인됐다. 연구팀은 시간이 지날수록 세계경제에 대한 각종 경기지표는 기하급수적으로 하락할 것이라고 밝히기도 했다. 이 때문에 코로나19 확산을 빠른 시일 내에 차단하지 못할 경우 크고 작은 경제적 분쟁이 촉발될 수 있다고 연구팀은 지적했다. 반면 초미세먼지라고 불리는 PM2.5는 0.6Mt(메가톤)이 줄어 지난해 발생량보다 3.8% 줄었고 화석연료와 자동차 연소로 인한 산화질소, 이산화황 배출량도 줄었는데 질소산화물의 경우 이전보다 2.9% 감소한 5.1Mt이 적게 배출된 것으로 확인됐다. 이번 연구에 참여한 아루니마 말릭 호주 시드니대 교수(통계분석)는 “코로나19로 인해 20세기 초 대공황 이후 최악의 경제적 충격을 경험하는 동시에 산업혁명 이후 화석연료를 사용한 이래 온실가스 배출량이 단시간에 가장 많이 줄었다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

적당한 스트레스는 건강에 도움이 된다지만 현대인들 대부분은 과도한 스트레스를 받고 있다고 느끼는 경우가 많다. 스트레스를 적절히 관리하지 않으면 신체적, 정신적 질병에 시달리게 된다. 그렇지만 많은 사람들이 막연하게 ‘요즘 스트레스가 심해’라거나 ‘예전보다 스트레스가 줄었어’라고 말은 하지만 정확히 어느 정도인지를 파악하기는 쉽지 않다. 국내 연구진이 콘택트렌즈를 착용하는 것만으로도 눈물 속 호르몬을 측정해 스트레스 정도를 스마트폰으로 파악할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 연세대 신소재공학과, 화학과, 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단, 명지대 화학공학과, 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 공동연구팀은 눈물 속에 있는 스트레스 호르몬을 감지해 정확히 측정해 스마트폰으로 한 눈에 볼 수 있도록 하는 스마트 콘택트렌즈를 개발했다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 10일자에 실렸다. 스트레스 정도를 파악하기 위해서는 스트레스 호르몬인 코티졸 수치를 측정해야 한다. 이전에도 스트레스 호르몬 코티졸 측정 기술이 있기는 했지만 1년에 1~2번 정도 건강검진을 하거나 병원이나 전문 연구소를 찾아야 했다. 또 혈액을 채취해 전기화학 분석법이나 흡광 분석법 같은 방식으로 측정해야 해서 스트레스 지수를 실시간으로 측정할 수 없었다. 연구팀은 ‘꿈의 신소재’라고 불리는 2차원 물질 그래핀을 이용해 투명하고 유연하면서 무선통신이 가능한 코티졸 센서를 만들었다. 또 1차원 전도성 투명물질인 나노와이어를 그물망 구조로 만들어 신축성이 뛰어난 투명전극과 안테나를 만들었다. 연구팀은 초정밀 3D프린팅 기술로 만든 회로로 전극과 안테나, NFC칩 등 각 부품을 연결한 소프트 콘택트렌즈를 제작하는데 성공했다.이렇게 만들어진 소프트 콘택트렌즈를 착용하면 센서가 눈물 속 코티졸 농도에 따른 그래핀의 미세한 저항변화를 읽어내 스트레스 수치를 실시간으로 검출해 내는 원리이다. 이렇게 읽어낸 코티졸 농도는 렌즈 속 NFC칩을 통해 스마트폰으로 무선 전송된다. 렌즈를 착용후 스마트폰을 눈 주위로 가까이 가져가면 스트레스 지수를 스마트폰에 자동으로 전송돼 확인할 수 있게 되는 것이다. 연구팀은 콘택트렌즈를 실제로 착용한 뒤 성능과 안전성을 실험했는데 렌즈가 실제 착용상태에서도 정상 작동할 뿐만 아니라 렌즈에서 발생하는 열과 전자기파가 인체에 무해한 수준이라는 것이 확인됐다. 또 콘택트렌즈를 세척액이나 보관액에 담긴 뒤에도 형태와 기능이 그대로 유지되는 것도 관찰됐다. 박장웅 연세대 신소재공학과 교수(IBS 나노의학연구단 연구위원)는 “이번에 개발한 스마트 콘택트렌즈는 스트레스 수치를 실시간으로 정확하고 간단히 측정해 일상 속에서 스트레스 관리를 할 수 있도록 도울 수 있다는데 의미가 있다”라며 “이번 기술에 적용된 웨어러블 형태의 스마트폰 호환 센서는 모바일 헬스케어 기기의 플랫폼에 사용될 수 있을 뿐만 아니라 다양한 의료기기에 적용될 수 있을 것”이라고 말했다.다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 의과학자들이 유전자가위의 안전성을 높일 수 있는 인공지능 알고리즘을 개발했다. 연세대 의대 약리학교실, BK21연세의과학사업단, 의생명과학부, 연세세브란스아동병원 소아과, 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단, 서울대 전기정보공학부, 연세세브란스아동병원 소아과 공동연구팀은 유전질환의 절반 이상을 차지하는 점돌연변이 교정을 위한 염기교정 유전자가위의 교정효율과 결과를 예측할 수 있는 인공지능(AI) 알고리즘을 개발했다고 9일 밝혔다. 이번 연구결과는 생명공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’ 7일자에 실렸다. DNA의 가닥을 바꾸는 것이 아니라 특정 염기만 바꿀 수 있는 염기교정 유전자가위는 3세대 유전자가위 기술인 크리스퍼 유전자가위에서 파생된 새로운 형태의 기술이다. 염기교정 유전자 가위는 아데닌(A)을 구아닌(G)으로 바꿀 수 있는 ‘아데닌 염기교정 유전자가위’와 시토신(C)을 티민(T)으로 바꿀 수 있는 ‘시토신 염기교정 유전자가위’가 있다. 최근 개발된 염기교정 유전자가위 기술은 정밀하고 효율이 높지만 교정해야 할 염기가 비슷한 위치에 여러 개 있을 경우 교정 후 단백질 아미노산이 일부 바뀌어 변이가 일어날 수가 있다. 연구팀은 다양한 형태의 염기교정 유전자가위를 만들고 각각의 효율과 정확성에 대한 빅데이터를 확보해 인공지능 딥러닝으로 분석해 ‘염기교정 결과예측 프로그램’을 개발했다. 연구팀은 이 프로그램을 이용해 2만 3479개의 점돌연변이 유전질환 중에 표적염기가 1개이고 교정 효율이 높을 것으로 예상돼 유전자편집을 시도해볼 만한 질환을 분석한 결과 1차적으로 낭포성 섬유증을 포함해 3058개 점돌연변이 유전질환을 선별해냈다. 김형범 연세대 의대 교수(약리학교실)는 “이번 기술을 활용하면 다양한 염기교정 결과물의 빈도를 예측함으로써 안전한 교정이 가능한 유전자가위를 선택할 수 있게 된다”라며 “연구자들에게 1차적으로 선별된 유전자가위와 질환정보를 사전에 제공해 연구방향과 전략을 세우는데도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

중국 연구진이 지난해 달 탐사 시 발견했던 미스터리한 물질의 정체를 밝힌 연구결과를 공개했다. 중국은 1년 전인 지난해 7월 세계 최초로 달 뒤편에 달 탐사선 창어 4호를 발사했으며, 달에 도착한 직후 탐사 로버인 위투(玉兎) 2호를 작동시켜 최초로 달의 맨틀 성분을 분석할 수 있는 데이터를 확보했다. 위투 2호가 확보한 데이터 가운데에는 전 세계 전문가들도 1년 가까이 의문을 품었던 ‘미스터리한 물질’도 포함돼 있었다. 연구진이 ‘젤(gel)과 유사한 물질’이라고 표현한 이것은 표면 위에 흩뿌려진 듯 보였으며, 짙은 녹색을 띠는 동시에 광택을 가지고 있었다. 당시 중국 국가항천국(CNSA)은 “새로운 분화구의 가장자리에서 주변의 달 토양과는 상당히 다른 모양과 색상을 가진 물질이 발견됐다”면서 “적외선 분광계를 통해 데이터를 수집했으며, 다소 끈적이는 젤과 같은 상태였다”고 추정했었다. 이후 연구진은 지난해 말 위투 2호를 이용해 근접 촬영을 진행하는 동시에, 관련 데이터를 수집해 분석을 시작했다. 그 결과 끈적거리는 젤처럼 보이는 미스터리한 물질의 정체는 녹아내린 ‘각력암’이었다.각력암은 운석이 충돌할 때 다른 암석들이 부서져 섞이고 굳어서 된 암석으로 여러 종류의 암석 조각이 섞여 있는 것이 일반적이다. 연구진은 대체로 암석 조각들은 미네랄 성분에 의해 접착돼 있는데, 이 성분이 녹을 경우 반짝이는 유리나 젤처럼 보일 수 있다고 설명했다. 또 회색과 검은색이 섞인 녹색과 광택을 동시에 띠는 이 물질은 달 지표면에 약 52×16㎝ 너비로 흩어져 있었다고 덧붙였다. 중국 국가항천국 연구진은 “이 물질은 달 표면의 흙과 각력암이 외부 충격에 의해 접합하거나 응집하는 과정을 거쳐 형성됐다. 달 표토의 반짝이는 물질은 일반적으로 충격에 의해 녹거나 화산 폭발 등으로부터 발생한다”고 설명했다. 달 표토에서 각력암의 존재가 발견된 것은 이번이 처음은 아니다. 1971년 미국항공우주국(NASA)의 아폴로 15호의 우주비행사 데이비드 스콧은 무게 4.73㎏의 각력암을 지구로 가져왔었다. 이 암석은 지구 표면에 존재하는 것보다 30억 9000만 년 이전에 만들어졌다는 사실이 확인되기도 했다.이번 연구결과를 접한 NASA관계자는 “이전 연구결과는 정확한 샘플을 가지고 있지 않기 때문에, 수겅 결과가 정확하지 않을 수 있다”면서도 “그러나 달의 반대편에서 과거 아폴로 우주비행사들이 관찰한 것과 유사한 특징을 발견하고 있다는 점은 매우 고무적”이라고 평가했다. 자세한 결과는 국제학술지 ‘지구·행성 과학 회보’(Journal Earth and Planetary Science Letters) 최신호에 실렸다. 한편 ‘옥토끼’를 뜻하는 위투 2호는 최고 속도는 시간당 200m, 20도 높이의 언덕을 오리거나 20㎝ 높이의 장애물도 넘을 수 있으며, 지난 1년 동안 남극 지역의 달 토양 성분에 대한 자료들을 꾸준히 보내왔다. 보내온 자료의 양은 210 기가바이트가 넘는다. 중국은 올해 말 달 표본을 수집해서 지구로 돌아오는 미션을 수행할 ‘창어 5호’의 발사를 준비 중이다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

많은 사람이 역사학자나 고고학자라고 하면 페도라를 눌러쓰고 낡은 크로스백을 멘 채 유물을 찾아 헤매는 ‘인디아나 존스’를 떠올린다. 19~20세기 초 활약했던 고고학자들은 인디아나 존스처럼 먼지를 뒤집어쓰고 유물을 찾아 자신의 나라로 가져가기 위해 이리저리 뛰어다니는 현장 작업자 같았던 것이 사실이다. 그렇지만 21세기에 활동하는 역사학자와 고고학자들은 인공위성, 인공지능(AI), DNA 분석 같은 첨단 기술을 자유자재로 활용하는 과학자에 더 가깝다. 발굴된 유물의 DNA를 분석해 혈연과 민족 간 연관 관계는 물론 집단이나 문화의 이동 경로를 정확히 밝혀내는가 하면 인공위성이나 항공기에 탑재된 레이저 관측장비로 땅속에 묻혀 있는 고대도시를 찾아내기도 한다. 로봇으로 사람이 접근하기 어려운 고대의 무덤이나 건물, 수중 난파선을 탐사한다. 또 수백만건의 고문서를 빅데이터로 바꾼 뒤 AI 머신러닝 기술을 활용해 과거의 모습을 사진처럼 그대로 복원해 내기도 한다. 이렇듯 첨단 과학기술은 고고학자, 역사학자의 상상력의 빈자리를 메워 마치 타임머신을 탄 것처럼 과거를 보여 준다. 영국 셰필드대 고고학과, 카디프대 역사·고고학·종교학부, 브리스틀대 인류학·고고학과, 화학과, 독일 프리드리히 알렉산더 에를랑겐뉘른베르크대 화학·약학과, 미국 스포캔원주민 보존연구센터 공동 연구팀은 영국사에서 가장 큰 전환점으로 꼽히는 1066년 노르만 정복 이후 일반인들의 생활사 변화를 처음으로 밝혀냈다고 8일 밝혔다. 지금까지 노르만 정복 이후에 대한 정보는 주로 귀족계급 같은 지배층에 관한 것이었고 실제 피지배민들의 일상생활이 어떻게 변화됐는지는 알려지지 않았다. 이번 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 6일자에 실렸다.1066년 노르만 정복은 노르망디 공작 윌리엄(정복왕)이 영국 왕위 계승권을 주장하며 프랑스 기사들을 이끌고 영국을 침공해 노르만 왕조를 연 사건으로 영국사에서 정치적, 경제적으로 큰 획을 그은 것으로 평가받고 있다. 연구팀은 옥스퍼드성 일대에서 발굴된 10~13세기에 살았던 것으로 추정되는 36명의 유골과 60여 마리의 동물 뼈에 대한 ‘안정 동위원소 분석’을 실시했다. 사람이나 동물은 평소 소비하는 음식에 대한 정보가 뼛속에 남게 되는데 이를 특정 동위원소로 분석해 무엇을 먹고 살았는지를 파악하는 기술이 안정 동위원소 분석법이다. 연구팀은 당시에 사용됐던 것으로 보이는 각종 그릇의 파편에 남은 유기 잔여물을 분석했다. 분석 결과 노르만 침공 이후 영국에는 표준화된 농법이 보급되고 염소고기나 우유 대신 돼지고기와 닭고기로 단백질과 지방을 섭취하게 됐으며 가축을 키울 때도 이전처럼 야채나 곡물이 아닌 음식물 찌꺼기를 줘 키우는 등 농업구조와 식생활에 큰 변화가 생긴 것으로 밝혀졌다. 한편 영국 요크대 역사학과 연구팀은 헨리 2세의 명령을 받은 기사들에 의해 캔터베리 성당에서 살해당한 성 토머스 베켓(1118~1170)의 제단을 컴퓨터 영상합성기술(CGI)로 재현해 내는 데 성공했다고 8일 밝혔다. 이 같은 복원 결과는 177년 전통의 영국 고고학협회에서 발행하는 국제학술지 ‘영국 고고학협회지’ 7일자에 실렸다.캔터베리 트리니티 예배당 내에 있던 베켓의 제단은 헨리 8세가 영국 국교회를 선포하고 가톨릭교회들의 재산을 회수했던 1538년 일부 조각만 남기고 완전히 파괴됐다. 파괴 이전을 그린 그림이 없어 지금까지 학계와 가톨릭교회 측에서 여러 차례 복원을 시도했지만 매번 실패했다. 이에 연구팀은 13세기 중후반에 만들어진 웨스트민스터 성당에 있는 참회왕 에드워드 제단과 엘리 성당의 성 에텔드레다 제단을 바탕으로 여러 문헌자료와 비슷한 시기에 만들어진 성당 내 제단의 특징에 대한 빅데이터를 AI 알고리즘으로 처리해 복원했다. 벤 저비스 카디프대 교수는 “컴퓨터 알고리즘, AI, 동위원소나 DNA 분석 등 첨단 과학기술은 과거 특정 지역의 전염병이 어떤 경로로 확산됐는지, 경제적 환경이 어떻게 변화됐는지 등 역사적 사실들을 마치 사진이나 신문을 읽듯 한눈에 파악할 수 있게 해 준다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

영국 켄트대 환경 인문학 교수인 바이바 크레건리드가 쓴 ‘의자의 배신’이라는 책은 진화론적 차원에서 현대인이 시달리는 질병에 대해 재미있게 설명하고 있습니다. 책에서는 편리함을 추구하는 인간의 속성 때문에 점차 과거에는 찾아보기 어렵던 정신질환, 심혈관질환, 고혈압, 당뇨, 관절염, 골다공증 같은 질병들에 시달리게 됐다고 주장하고 있습니다. 실제로 현대인들은 움직이는 시간보다는 의자에 앉아 생활하는 시간이 더 길고 불규칙한 식습관까지 더해져 변비, 설사, 과민성대장증후군 같은 소화기질환으로 고생하는 경우가 많습니다. 이 때문에 장 건강에 도움이 된다는 유산균 제품들을 규칙적으로 복용하는 사람도 많습니다. 최근에는 장내 미생물이 장 건강 이외에 아토피 피부염이나 건망증, 자가면역질환은 물론 건강 전반에 영향을 미친다는 다양한 증거가 나오고 있기도 합니다. 이런 가운데 영국 브라이턴 서식스 의대, 브라이턴 서식스 의대 병원, 브라이턴대 공동 연구팀은 유익한 장내 미생물의 종류와 개체수를 늘려 주는 프로바이오틱스(probiotics)나 프리바이오틱스(prebiotics)가 우울증이나 불안증 완화에 도움이 된다고 8일 밝혔습니다. 프로바이오틱스는 장에서 증식해 인체에 유익한 효과를 주는 비독성, 비병원성 미생물입니다. 프리바이오틱스는 이런 유익한 장내 미생물의 생장을 촉진하거나 활성화시키는 성분을 말합니다. 이번 연구 결과는 영국의학회에서 발행하는 보건학 분야 국제학술지 ‘BMJ 영양학·예방의학·보건학’ 6일자에 실렸습니다. 연구팀에 따르면 2017년 기준으로 영국 전체 인구 약 6780만명 중 140만명이 정신건강에 문제가 있으며 이 중 53%는 불안과 스트레스 관련 질환, 33%는 우울증을 앓고 있다고 합니다. 연구팀은 2003년부터 2019년까지 우울증이나 불안장애를 가진 성인 환자와 프로바이오틱스의 잠재적 치료 가능성을 연구한 영어로 작성된 논문 전체를 찾아 메타분석을 실시했습니다. 메타분석은 비슷한 주제로 연구된 문헌들을 통계적으로 통합하거나 비교해 새로운 결론을 도출해 내는 연구 방법입니다. 분석 결과 연구팀은 락토바실러스 아시도필루스, 락토바실러스 카제이, 비피도박테리움 비피덤 등 11개의 프로바이오틱스 균주를 섭취하거나 프리바이오틱스와 함께 사용할 때 우울증, 불안증 등을 완화시키는 데 도움이 된다는 사실을 확인했습니다. 우울증이나 불안증과 관련한 생화학적 수치는 물론 환자의 주관적 증상 인식도 개선된다고 합니다. 연구팀은 프로바이오틱스가 사이토카인 같은 염증성 화학물질이 체내에서 만들어지는 것을 줄이기 때문에 정신건강에도 도움을 주는 것으로 해석했습니다. 또 우울증이나 불안장애가 있는 사람들은 과민성 장증후군이나 인슐린 생산능력 저하 같은 다른 질환을 함께 갖고 있는 경우가 많아 이들 증상이 완화되면서 정신적 불균형이 개선되는 것이라고도 보고 있습니다. 그렇지만 프로바이오틱스나 프리바이오틱스가 정신건강에 도움을 주는 정확한 메커니즘은 추가 연구로 밝혀내야 한다고 제안하고 있습니다. 6개월 이상 지속되고 있는 코로나19 대유행 상황 때문에 코로나 블루(코로나 우울증)를 호소하는 사람이 늘어나고 있습니다. 뉴노멀 시대 장 건강, 정신건강을 포함해 건강한 삶을 유지할 수 있는 자신만의 방법을 고민해 봐야 할 때입니다. edmondy@seoul.co.kr

청소년의 상징이자 고민꺼리는 다름 아닌 얼굴 군데군데 올라온 여드름이다. 실제로 여드름은 급격한 호르몬 변화가 발생하는 청소년기에 가장 많이 발생한다. 그렇지만 환경적 요인 때문에 성인 여드름 때문에 고민하는 사람들도 많다. 과학자들이 작은 패치 형태로 열을 발생시켜 여드름 같은 피부 염증을 치료할 수 있는 기술을 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단, 연세대 신소재공학과, 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학부, 이탈리아 밀라노공대 에너지학과 공동연구팀은 나노물질과 첨단 프린팅 기술을 이용해 피부에 부착하면 여드름과 염증을 치료할 수 있는 투명 온열패치를 개발하고 나노과학 분야 국제학술지 ‘나노 레터스’ 8일자에 발표했다. 최근은 대기 환경이 좋지 않아 청소년 뿐만 아니라 성인남녀들도 피부 트러블로 고민하는 일이 많다. 염증성 피부질환들은 피부에 따뜻한 열을 가해 혈액순환과 물질대사를 촉진하는 온열요법으로 개선될 수 있는 것으로 알려져 있다. 온열요법은 피부질환 치료약물이 쉽게 침투될 수 있도록 도와 치료효과를 극대화시킬 수도 있다. 기존에도 온열패치가 개발돼 있지만 구동 모듈과 배터리 등이 별도로 필요해 부피가 커지며서 부착 가능부위가 제한적이고 투명하지 않아 쉽게 눈에 띈다는 문제가 있었다.이에 연구팀은 일반 금속보다 신축성이 좋고 쉽게 녹슬지 않으며 전기적 특성도 우수한 메탈릭 글래스라는 물질과 나노와이어를 이용해 투명전극을 만들었다. 연구팀은 메탈릭 글래스를 1차원 섬유 형태로 만들어 미세한 그물 구조로 제작했고 마이크로미터 단위까지 고해상도로 출력이 가능한 전기수력학적 프린팅 기법으로 은 잉크를 격자무늬로 찍어내 투명 배터리를 완성했다. 이렇게 만들어진 투명 전극과 투명 배터리는 통신회로로 연결돼 무선으로 간단히 충전할 수 있을 뿐만 아니라 충전 패치가 가볍게 누르면 열이 발생하여 언제 어디서든 사용이 가능하다. 연구팀은 이번에 개발한 패치를 피부에 붙이고 1분 정도 열을 가해 피부의 생리학적 변화를 관찰했다. 그 결과 혈류량이 13분 동안 증가하고 보습효과도 1.9배 가량 늘어났다. 연구에 참여한 박장웅 IBS 연구위원(연세대 신소재공학과 교수)은 “이번 연구는 무선 충전이 가능하고 유연할 뿐만 아니라 구성요소 전부가 투명한 온열패치를 처음으로 선보였다는데 의미가 크다”라며 “미용 산업이나 피부과 치료 등에 다양하게 활용될 수 있기 때문에 차세대 웨어러블 기기 플랫폼이 될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr