국내 연구진이 세계 처음으로 ‘세포공장’ 미토콘드리아 이상까지 고칠 수 있는 유전자가위 기술을 개발해 주목받고 있다. 기초과학연구원(IBS) 유전체 교정 연구단은 미토콘드리아 DNA의 염기를 교정할 수 있는 ‘TALED’ 기술을 개발했다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀’ 4월 26일자에 실렸다. 미토콘드리아는 세포 활동을 위한 에너지를 만들어 내는 세포소기관으로 ‘세포공장’으로 불린다. 이 세포공장에 돌연변이가 발생하면 5000명 중 1명꼴로 나타나는 심각한 유전질환이나 암, 당뇨, 노화 관련 질환이 발생하기 쉽다. 질병을 유발시키는 미토콘드리아 DNA 돌연변이는 95개로 이중 90종은 DNA 염기 하나가 변이된 ‘점 돌연변이’로 알려져 있다. 점 돌연변이를 원래 정상 염기로만 교정하면 대부분의 병원성 미토콘드리아 유전질환을 치료할 수 있다는 말이다. 2020년 미토콘드리아 DNA의 시토신(C) 염기를 티민(T)으로 교정할 수 있는 기술이 나오기는 했지만 이는 점 돌연변이 9개만 고칠 수 있다는 한계가 있었다. 이에 연구팀은 미토콘드리아에서 아데닌(A) 염기를 교정할 수 있는 기술을 개발해 점 돌연변이의 43%에 해당하는 39개를 고칠 수 있게 했다. 연구팀은 TALED를 인간 미토콘드리아 DNA에 적용 실험한 결과, 아데닌을 구아닌(G)으로 바꾸는데 성공했다. 특히 UGI라는 단백질을 TALED와 결합하면 시토신과 아데닌의 염기교정을 동시에 할 수 있다는 것도 확인했다. 이렇게 할 경우 아데닌 염기의 절반에 가까운 49%를 교정할 수 있다고 연구팀은 설명했다. 이번 연구를 이끈 김진수 IBS 유전체 교정 연구단장은 “이번 연구는 그동안 마땅한 치료법이 없었던 미토콘드리아 유전질환의 근본적 해결책을 제시했다는데 의미가 크다”며 “TALED는 미토콘드리아 이외의 다른 세포소기관에도 적용 가능해 바이오제약, 생명공학, 농림수산업, 환경 등 다양한 분야에서 활용될 것”이라고 말했다.

영화 ‘디어헌터’, ‘택시드라이버’, ‘람보’ 등에는 베트남전쟁 참전 군인들이 전쟁 당시 겪은 참혹한 경험 때문에 삶이 피폐해진 모습들을 묘사하고 있다. 실제 전쟁 뿐만 아니라 지진, 화산폭발, 화재 등 대형 재난재해를 겪거나 사고 같은 심각한 사건을 경험한 사람들은 당시 상황에 대한 기억이 반복되면서 공포감과 고통을 느끼게 되고 정상적인 생활에 어려움을 겪게 된다. 이른바 외상후스트레스장애(PTSD)이다. 적지 않은 사람들이 PTSD에 고통스러워 하고 있기 때문에 이 문제를 해결하기 위해 과학자들은 다양한 연구를 시도하고 있다. 이 같은 상황에서 국내 연구진이 PTSD 치료 원리를 밝혀내 주목받고 있다. 미국 예일대 의대 정신과학과, 한국 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단 공동 연구팀은 동물실험을 통해 PTSD 치료제 작동 메커니즘을 처음으로 규명했다고 14일 밝혔다. 이번 연구 결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘분자 정신의학’ 4월 14일자에 실렸다. 현재 PTSD 환자를 위해 인지행동치료 같은 정신신경과 치료, 우울증 약물치료가 병행되고 있지만 호전율은 50%에 불과하다. 또 PTSD 치료제가 개발되고 있지만 치료 메커니즘이 명확하지 않은 상황이다. 연구팀은 지난해 12월부터 임상시험 2단계에 들어간 PTSD 치료제 ‘NYX-783’을 이용해 생쥐실험을 했다. 연구팀은 생쥐들에게 전기충격과 소음에 지속적으로 노출돼 공포기억이 만들어지도록 했다. 24시간이 지난 뒤 NYX-783를 주입해 변화를 관찰했다. 그 결과 변연하 내측 전전두엽 내 흥분성 신경세포의 소단위체 단백질들이 활성화되는 것이 확인됐다. 칼슘 이동 이온통로를 활성화시켜 신경기능을 조절하는 BDNF단백질 발현을 유도해 신경세포 가소성을 늘리고 결국 공포기억을 억제하는 것이 관찰됐다. NYX-783은 수컷 생쥐 뿐만 아니라 암컷에서도 PTSD 완화 효과를 보였다. 연구를 이끈 이보영 IBS 연구위원은 “이번 연구는 PTSD 치료제의 분자적 기전을 최초로 규명함으로써 PTSD 치료제 개발을 위한 이론적 토대를 마련했다”며 “여러 접근법을 적용해 다른 기전의 후보물질들을 구축해 PTSD 뿐만 아니라 다양한 정신신경과 질환 치료에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

화석과 고고학적 증거들은 기후변화가 인류 진화에 영향을 미쳤을 것이란 생각을 하게 했지만 기후 관련 자료가 부족해 기후변화와 인류진화의 관계를 명확히 밝혀내지는 못했다. 이런 상황에서 국내 연구진이 기후와 인류 진화 사이의 연관성을 밝혀내 주목받고 있다. 기초과학연구원(IBS) 기후물리연구단 악셀 팀머만(부산대 석학교수) 단장이 이끈 국제 공동연구팀은 슈퍼컴퓨터로 기후학, 인류학, 생태학 등 다각도에서 기후변화가 인류 진화에 미치는 영향을 규명하는 데 성공했다. 이번 연구에는 IBS 기후물리연구단과 부산대, 이탈리아 나폴리 페데리코 2세 대학, 피렌체대, 스위스 취리히대, 독일 포츠담 기후영향연구소의 기후과학자, 인류학자, 생태학자, 정보과학자들이 참여했다. 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 4월 14일자에 실렸다. 연구팀은 대륙 빙하 변동, 온실가스 농도, 지구 자전축과 공전궤도 변화에 따라 지구가 받는 태양에너지 등 자료를 바탕으로 기후분석 수학모델을 만들었다. 연구팀은 IBS가 보유한 슈퍼컴퓨터 ‘알레프’로 기후 시뮬레이션을 실시해 200만년 전까지의 기온, 강수량 등 기후 자료를 생성했다. 이 자료를 다시 아프리카, 유럽, 아시아 3200개 지점에서 발굴된 인류 화석과 고고학 표본에 결합해 분석한 것이다. 그 결과 현대 인류의 조상인 호미닌 5종들이 시대별로 살았던 서식지를 추정할 수 있는 시공간 지도를 만들었다. 연구진에 따르면 고대 인류종은 처음엔 서로 다른 기후환경에서 살았지만 40만년 전부터 2만 1000년 전까지 주기적으로 발생했던 기후 변화의 영향으로 초기 거주지에서 이동했다. 특히 호모 하이델베르겐시스는 다양한 식량 자원에 적응할 수 있었기 때문에 유럽과 동아시아 먼 지역까지 이동해 살 수 있었던 것으로 확인됐다. 팀머만 단장은 “이번 연구는 기후가 인간 진화에 근본적 역할을 했다는 것을 보여 주고 있다”며 “인류가 지금까지 이어질 수 있었던 것은 오랜 시간 느리게 변한 기후에 적응할 수 있었기 때문”이라고 했다. 이는 지금처럼 기후변화 속도가 빠른 경우 인간이 적응해 진화하기 어렵다는 설명이다. 또 연구진은 비슷한 시기에 살았던 호미닌종들끼리 접촉해 같은 지역에서 살 수 있는지도 조사하고 호미닌 집단 5종의 족보까지 찾아냈다. 이를 통해 현생 인류인 호모 사피엔스는 30만년 전 아프리카에서 등장한 후기 호모 하이델베르겐시스에서 유래했다는 사실을 밝혀냈다.

화석과 고고학적 증거들은 기후변화가 인류 진화에 영향을 미쳤을 것이란 생각을 갖게 해왔지만 기후 관련 자료가 부족해 기후변화-인류진화 관계를 명확히 밝혀내지는 못하고 있었다. 이런 상황에서 국내 연구진이 돼 기후와 인류 진화 사이의 연관성을 밝혀내 주목받고 있다. 기초과학연구원(IBS) 기후물리연구단 악셀 팀머만 단장(부산대 석학교수)이 이끈 국제 공동연구팀은 슈퍼컴퓨터로 기후학, 인류학, 생태학 등 다각적 측면에서 기후변화가 인류 진화에 미치는 영향을 규명하는데 성공했다. 이번 연구에는 IBS 기후물리연구단과 부산대, 이탈리아 나폴리 페데리코2세 대학, 피렌체대, 스위스 취리히대, 독일 포츠담 기후영향연구소의 기후과학자, 인류학자, 생태학자, 정보과학자들이 참여했다. 이번 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 4월 14일자에 실렸다. 연구팀은 대륙 빙하 변동, 온실가스 농도, 지구 자전축과 공전궤도 변화에 따라 지구가 받는 태양에너지 등 자료를 바탕으로 기후분석 수학모델을 만들었다. 연구팀은 IBS가 보유한 슈퍼컴퓨터 ‘알레프’로 기후 시뮬레이션을 실시해 과거 200만년 전까지의 기온, 강수량 등 기후 자료를 생성했다. 이 자료를 다시 아프리카, 유럽, 아시아 3200개 지점에서 발굴된 인류 화석과 고고학 표본과 결합해 분석한 것이다. 그 결과 현대 인류의 조상인 호미닌 5종들이 시대별로 살았던 서식지를 추정할 수 있는 시공간 지도를 만들었다. 연구진에 따르면 고대 인류종은 서로 다른 기후환경에서 시작했지만 40만년 전부터 2만 1000년 전까지 주기적으로 발생했던 기후 변화의 영향으로 초기 거주지에서 이동했다. 특히 호모 하이델베르겐시스는 더 다양한 범위의 식량 자원에 적응할 수 있었기 때문에 유럽과 동아시아 먼 지역까지 이동해 살 수 있었던 것으로 확인됐다.악셀 팀머만 단장은 “이번 연구는 기후가 인간의 진화에 근본적 역할을 했다는 것을 보여주고 있다”며 “인류가 지구에 살아남아 지금까지 이어질 수 있었던 것은 오랜 시간 동안 느리게 변한 기후에 적응할 수 있었기 때문”이라고 말했다. 이는 인간이 만들어 낸 온난화로 인해 지금처럼 기후변화 속도가 빠른 경우 인간이 적응해 진화하기 어렵다는 설명이다. 또 연구진은 비슷한 시기에 살았던 호미닌 종들끼리 접촉해 같은 지역에서 살 수 있는지도 조사하고 5종의 호미닌 집단의 족보까지 찾아냈다. 이를 통해 현생 인류인 호모 사피엔스는 30만년 전 아프리카에서 등장한 후기 호모 하이델베르겐시스에서 유래됐다는 사실을 밝혀냈다. 이 같은 기후 기반 혈통분석은 유전자 정보와 화석의 형태학적 차이에서 얻은 결과와 거의 일치하는 것으로 나타났다.

삼림 사망률 기후변화와 ‘밀접’가뭄 발생 빈도도 최소 2배 늘어봄철 기온 상승→ 숲 건조 악순환지구온난화로 세계 곳곳에서 산불이 잦아지고 규모도 커지고 있다. 여러 이유가 있겠지만, 지구 평균기온이 올라가면서 숲이 건조해지는 것도 주요 원인 중 하나로 꼽힌다. 이 같은 상황에서 미국, 이스라엘, 스페인, 멕시코, 독일 등 5개국 국제 공동 연구팀은 지구의 숲이 얼마나 뜨겁고 건조해지고 있는지를 파악할 방법을 찾아냈다고 10일 밝혔다. 이번 연구에는 미국 플로리다대, 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA), UC머시드, 워싱턴주립대, 애리조나대, 뉴멕시코대, 이스라엘 와이즈만 과학연구소, 스페인 마드리드공과대, 멕시코 이달고 산니콜라스 미초아칸대, 독일 막스플랑크 생물지리화학연구소 과학자들이 참여했다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 4월 5일자에 실렸다. 연구팀은 1970년대 이후 세계 각국에서 사라진 크고 작은 숲 675개 지역에 대한 조사 결과와 해당 지역의 기후 데이터를 비교했다. 분석 결과 전 세계의 삼림 사망률(forest mortality)은 기후변화와 밀접한 관련이 있다는 사실을 재확인했으며, 산업화 시대 이전과 비교해 지구 평균기온이 2~4도 상승하면 숲이 사라지는 속도는 1.5배 더 빨라질 것으로 확인됐다. 또 가뭄의 발생 빈도가 최소 2배 늘어날 것으로 예측됐다. 연구팀에 따르면 최근 30년 동안 봄철인 3~5월의 기온은 점점 올라가고 습도는 낮아져 더 건조해지고 있다. 이 때문에 식물들이 생육을 시작하는 봄에 해충 발생도 늘어나고 있다. 실제로 멕시코 중부 지역 모나크 나비 생물보존지역에서 나무좀이 발생해 8000그루 이상의 나무들이 말라 죽고 나비들도 살 수 없는 환경이 되고 있다. 이처럼 생장 시기인 여름철 우기가 오기 전에 식물들이 스트레스를 받아 나무를 비롯한 식물들이 죽는 일은 점점 늘고 있다는 것이다. 식물은 대기 중 이산화탄소를 포획해 줄이는 역할을 하는데 식물이 죽어 숲이 사라진다는 것은 탄소 포획 역할을 하는 수단이 사라지는 더 큰 문제를 의미하는 것이라고 연구팀은 강조했다. 더군다나 식물이 죽으면 부패하는 과정에서 포획했던 탄소를 방출해 지구온난화를 가속시키게 된다는 설명이다. 연구를 이끈 윌리엄 해먼드 플로리다대 교수(식물 생태생리학)는 “이번 연구는 사라진 숲을 조사해 식물들이 언제 어떻게 왜 죽었는지 분석하는 일종의 ‘기후·나무 검시’와 같다”며 “전 세계적으로 가뭄의 빈도와 강도, 기간이 점점 늘어나면 숲이 심각한 위험에 처해 있다는 것을 알 수 있다”고 설명했다.

노화의 근원적 원인을 규명해 관련 질환 치료법을 개발하고, 가상화 시스템으로 산업 경쟁력을 높이는 시대. 삼성이 그리는 미래 사회의 모습이다. 삼성미래기술육성재단과 삼성전자는 올해 상반기부터 지원할 ‘삼성미래기술육성사업’ 연구 과제 27건을 선정했다고 5일 밝혔다. 올해 선정된 과제는 기초과학 분야 12개, 소재 분야 8개, 정보통신기술(ICT) 분야 7개 등으로 삼성은 연구비 총 486억 5000만원을 지원한다. 연구 과제로는 차세대 반도체 소자 개발과 최고속 트랜지스터 등 미래 신기술뿐만 아니라 노화 메커니즘 규명, 리보핵산(RNA) 백신·치료제 정제 기술 등 전 인류적 문제 해결에 기여하는 과제들도 다수 포함됐다. 43세 이하 ‘신진 연구책임자’가 12명으로 전체의 44%를 차지했고, 황준호 서울대 교수, 김희권 성균관대 교수, 최영재 광주과학기술원(GIST) 교수 등 30대 연구책임자도 6명 포함됐다. 삼성미래기술육성사업은 국내 기초과학 발전과 산업기술 혁신, 사회문제 해결을 목표로 삼성전자가 1조 5000억원을 출연해 2013년부터 시행하고 있는 공익 연구 지원사업이다. 삼성전자는 올해 상반기까지 기초과학 분야 251개, 소재 분야 240개, ICT 분야 244개 등 총 735개 연구 과제에 9738억원의 연구비를 지원하며, 연평균 1000억원의 연구비를 미래기술 육성에 투자해 왔다.이 사업으로 연구 지원을 받은 교수는 총 50여개 대학의 1600여명(참여교수 포함)으로, 과제 참여 연구원까지 포함하면 1만 4000여명에 이른다.

노화의 근원적 원인을 규명해 관련 질환 치료법을 개발하고, 가상화 시스템으로 산업 경쟁력을 높이는 시대. 삼성이 그리는 미래 사회의 모습이다. 삼성미래기술육성재단과 삼성전자는 올해 상반기부터 지원할 ‘삼성미래기술육성사업’ 연구 과제 27건을 선정했다고 5일 밝혔다.올해 선정된 과제는 기초과학 분야 12개, 소재 분야 8개, 정보통신기술(ICT) 분야 7개 등으로 삼성은 연구비 총 486억 5000만원을 지원한다. 연구 과제로는 차세대 반도체 소자 개발과 최고속 트랜지스터 등 미래 신기술뿐만 아니라 노화 메커니즘 규명, 리보핵산(RNA) 백신·치료제 정제 기술 등 전 인류적 문제 해결에 기여하는 과제들도 다수 포함됐다. 43세 이하 ‘신진 연구책임자’가 12명으로 전체의 44%를 차지했고 황준호 서울대 교수, 김희권 성균관대 교수, 최영재 광주과학기술원(GIST) 교수 등 30대 연구책임자도 6명 포함됐다. 삼성미래기술육성사업은 국내 기초과학 발전과 산업기술 혁신, 사회 문제 해결을 목표로 삼성전자가 1조 5000억원을 출연해 2013년부터 시행하고 있는 공익 연구 지원사업이다. 삼성전자는 올해 상반기까지 기초과학 분야 251개, 소재 분야 240개, ICT 분야 244개 등 총 735개 연구 과제에 9738억원의 연구비를 지원하며 연평균 1000억원의 연구비를 미래기술 육성에 투자했다. 이 사업으로 연구 지원을 받은 교수는 총 50여개 대학의 1600여명(참여교수 포함)으로, 과제 참여 연구원까지 포함하면 1만 4000여명에 이른다.

5월 출범하는 새 정부는 연구개발 예산을 대폭 확대하는 식으로 기초과학을 육성하겠다는 의지를 보이고 있다. 앞선 정부들에서도 만족할 수준은 아니지만 기초과학 연구개발(R&D) 예산을 꾸준히 증액시키고 지원책을 내 왔다. 발전 가능성에 대한 기대감을 갖고 외국 석학들 중에서도 단순한 연구 협력 단계를 넘어 아예 한국으로 자리를 옮겨 오는 경우도 늘고 있다. 그런 석학 중 가장 눈에 띄는 인물은 기초과학연구원(IBS) 다차원탄소재료연구단장인 로드니 루오프 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 특훈교수다. 루오프 교수가 이끄는 연구진은 대면적 단결정 그래핀 성장, 대면적 단결정 그래핀의 적층 성장, 새로운 유형의 다공성 탄소 합성 등 끊임없이 도전적인 연구 과제에 도전하고 있다. 이런 시도 덕분일까. 루오프 교수는 지난해 말 연구정보 분석기업 클래리베이트 애널리틱스가 발표한 ‘피인용 세계 상위 1% 연구자’에 8년 연속 선정됐다. 지난 10년간 분석정보를 바탕으로 22개 분야에서 상위 1% 연구자를 선정하는데 루오프 교수는 화학과 재료과학 2개 분야에서 8년 동안 이름을 올린 것이다. 최근 만난 루오프 교수는 “과학자로 살면서 가장 기분 좋은 일은 젊은 연구자에게 ‘당신 논문을 읽고 연구에 대한 영감을 얻었다’는 말을 들을 수 있다는 것”이라면서 8년 연속 최우수 연구자로 뽑힌 것이 기쁜 일이기는 하지만 후배 과학자들의 칭찬보다 기쁜 일은 없다고 했다. 그러면서 그는 “스스로 재미있다고 생각하는 일을 창의적으로 해결해 나간다는 것”을 세계 최고 수준의 연구자가 될 수 있는 비결로 꼽았다. 미국 텍사스 오스틴대 재직 당시에도 탄소재료 과학 분야에서 세계적인 명성을 갖고 있던 루오프 교수를 한국에 자리잡게 한 것도 한국 과학자들의 열정이었다. “2013년 UNIST에 부임하기 전에 다른 대학의 객원 석좌교수로 초청받아 한국을 몇 차례 방문했는데 그때마다 만난 연구자들의 열정에 감명받았다”고 떠올린 그는 “그러던 중 탄소재료 관련 기초연구에 집중할 수 있게 지원을 아끼지 않겠다는 요청을 받았는데 그런 제안을 거부하기 어려웠다”고 했다. 루오프 교수는 최근 10년 동안 한국의 기초과학 수준은 상당히 높아졌다고 평가했다. 그는 “9년 전과 비교하면 한국의 기초과학 연구 분위기는 점점 좋아지고 실력도 탄탄해지고 있다”며 “과학 연구에서 다른 나라들을 추격하는 것이 아니라 앞에서 이끌어 나가기 위해서는 기초과학의 새로운 연구 영역을 찾고 예측해 앞서 투자하는 것이 필요하다”고 조언했다. 이어 “다른 선진국 사례들에서도 볼 수 있듯이 기초과학은 응용연구들처럼 당장 성과를 보이지는 못하지만 결국 국부를 크게 증가시킨다는 사실은 명백한 만큼 장기적이고 지속적 투자가 필요하다”고 강조했다. 그는 또 기초과학 발전을 위해 지속적 지원만큼이나 중요한 부분이 있다고 덧붙였다. “초·중·고등학교 때 단순히 지식 전달이 아닌 호기심을 자극할 수 있는 과학교육이 필요하다”며 “어린 시절부터 어떤 질문이라도 할 수 있게 해 주고 잘못된 질문이나 실수를 하더라도 부끄러워하지 않는 분위기를 만들어 줘야 한다”고 말했다. 지식을 가르치는 것이 아닌 호기심을 키우는 교육이 어른이 돼서도 과학에 대한 흥미를 갖게 하고, 과학을 숨 쉬는 것처럼 자연스럽게 생각하는 문화를 만들 수 있다는 설명이다.

인생을 존엄하게 마무리해야 하는 노년을 방해하는 질병은 여러 가지가 있다. 암과 치매가 대표적이다. 암은 예전과 달리 불치병이 아닌 관리 가능한 질병이 되고 있다. 그렇지만 치매는 여전히 발병원인이 정확히 파악되지 않아 치료 방법이 없어 존엄한 노년을 위협하는 가장 치명적 질병이 되고 있다. 최근에는 20대나 30대에서도 치매가 발병하는 사례가 늘고 있어 노인들만의 문제는 아니다. 치매 원인 중 50~70%를 차지하는 것이 알츠하이머이다. 알츠하이머는 베타아밀로이드나 타우 단백질이 세포에 침착되면서 독성을 유발해 발생하는 것으로 알려져 있다. 그렇지만 정확한 진행 과정을 알기는 어려웠다. 국내 연구진이 인공 세포를 이용해 뇌세포 내 베타아밀로이드, 타우 단백질의 응고과정을 관찰하는데 성공했다. 기초과학연구원(IBS) 복잡계 자기조립연구단, 포스텍 화학과, 대구가톨릭대 의대 공동 연구팀은 뇌세포와 비슷한 인공세포를 만들어 단백질의 응고 과정을 규명했다고 30일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 ‘미국화학회지’(JACS)에 실렸다. 연구팀은 인공세포로 실험한 결과 노화나 스트레스 같은 외부 압력을 받았을 때 베타아밀로이드, 타우 단백질이 응고된다는 것을 확인했다. 연구팀은 인공세포와 진짜 세포를 섞어 놓은 환경에서도 실험했는데 인공세포에서 시작된 단백질 응집이 확산된다는 사실도 밝혀냈다.연구팀 관계자는 “이번 연구를 통해 실제 생체 환경에서 나타나는 다양한 단백질 응집 현상과 세포간 확산을 관찰할 수 있었다”며 “치매 예방이나 치료법을 개발하는데 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

루게릭병은 치매, 파킨슨병과 함께 대표적인 퇴행성 뇌질환으로 꼽힌다. 루게릭병은 ‘근위축성측색경화증’이라는 병명처럼 운동 신경세포만 퇴화되고 파괴되면서 근육이 약화되고 서서히 몸이 굳어가는 질환이다. 다른 퇴행성 뇌질환들처럼 정확한 발병원인이 파악되지 않아 치료방법도 없는 상황이다. 이런 가운데 한국기초과학지원연구원, 순천향대 의료과학과, 한국뇌연구원 치매연구그룹 공동 연구팀은 루게릭병을 유발시키는 단백질과 작동 메커니즘을 밝혀내 루게릭을 비롯한 퇴행성 뇌신경질환 치료제 개발 가능성을 높였다고 28일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘디벨롭먼트 셀’에 실렸다. 루게릭병 환자 신경세포에서는 ‘퍼스’를 비롯해 비정상적 단백질들이 응집돼 세포질에 과다하게 축적되며 이것들이 신경세포를 손상시키는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 퍼스 단백질 응집체를 조절하는 ‘글루타치온 전이효소’(GSTO)라는 물질을 찾아냈다. 연구팀은 루게릭병과 똑같은 증상을 유발시킨 초파리에게 GSTO를 주입해 관찰했다. 그 결과 신경과 근육 연결 접합부 손상, 행동 퇴행이 나타났던 초파리들에게서 루게릭병 증상이 완화되는 것이 관찰됐다. 또 루게릭병을 일으킨 생쥐의 신경세포에도 GSTO를 주입한 결과 퍼스 단백질이 축적되는 것을 억제한다는 것이 관찰됐다. 이성수 기초과학지원연구원 박사는 “이번 연구 성과는 루게릭병 발병 메커니즘에 대한 이해를 높이고 신규 체료제 개발을 위한 새로운 전략에 도움을 줄 것”이라며 “실제로 후속 연구를 통해 유인원 같은 고등동물 모델에 적용해 효과적인 루게릭병 치료제 개발에 나설 것”이라고 말했다. 연구팀은 고령동물생육시설, 3차원 홀로토모그래피, 발광-형광 전임상분자영상시스템 등 첨단 광학영상 분석장비를 이용해 퇴행성 신경질환 발병 메커니즘을 추가로 연구할 계획이다.

사람들은 불안하거나 익숙치 못한 환경을 접하면 손톱을 깨물거나 다리를 떨거나 하는 등 행동을 반복하는 경우가 많다. 불안감으로 인한 반복적 행동은 사람과 함께 사는 반려동물들에게서도 나타난다는 것이 밝혀졌다. 핀란드 헬싱키대 수의생명과학과, 의료·임상유전학과, 헬싱키 공중보건연구센터 공동 연구팀은 운동이 부족하거나 주인을 새로 만나거나 대가족 사이에서 지내는 반려견들이 반복적 행동을 강박적으로 한다고 26일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 3월 25일자에 실렸다. 반려견들의 비정상적인 반복 행동은 주인과 관계를 해치고 반려견의 행복도 악화시킬 수 있다는 연구들이 많이 있었다. 그렇지만 반려견들이 반복적인 행동을 하는 이유에 대해서는 막연하게 불안하기 때문이라는 정도 밖에 알려지지 않았다. 연구팀은 2015년 2월부터 2018년 9월까지 22품종 반려견 4436마리와 주인을 장기 추적관찰했다. 반려견들이 하는 반복적 행동은 꼬리쫓기, 거울에 비친 모습이나 그림자를 할퀴거나 으르렁대기, 바닥 핥기, 서성거리기, 한 곳을 멍하니 바라보기, 다리나 꼬리 깨물기 등 다양했다. 연구팀의 분석에 따르면 관찰한 반려견 중 30%에 해당하는 1315마리가 반복적 행동을 하고 대부분이 가정환경, 생활습관과 관련이 있다는 사실이 확인됐다. 주인이 바뀐 개들은 그렇지 않은 반려견들보다 반복적 행동을 하는 경우가 58% 더 많았고, 세 명 이상의 가족과 함께 사는 반려견은 한 사람과 사는 반려견보다 강박적 행동을 보일 가능성이 33% 높았다. 또 다른 반려견들과 함께 살지 않는 경우 반복적 행동을 할 가능성이 64% 높았고 하루 1시간 미만으로 운동하는 반려견들이 1~2시간 운동하는 개들보다 강박행동을 보일 가능성으 53% 높은 것으로 조사됐다. 또 강박적이고 반복적 행동은 독일 셰퍼드, 차이니즈 크레스티드, 펨브록 웰시코기에서 흔하게 나타나고 스무스 콜리, 미니어춰 쉬나우처, 라고토 로마그놀로 종에게서는 거의 나타나지 않은 것으로 확인됐다. 2세 미만과 8세 이상의 반려견들에게서 반복적 행동이 더 많이 관찰됐다. 이런 반복적 행동을 보이는 반려견들은 그렇지 않는 개들보다 더 과민하고 공격적이며 주의도 쉽게 산만해지는 것으로 확인됐다. 하네수이 로이 수의생명과학과 교수는 “개의 반복적 행동은 복잡하고 다양한 환경, 생활 방식, 유전적 요인들이 복합적으로 작용한다”며 “이 같은 요인들을 이해하는 것이 사람은 물론 반려견의 복지를 개선하는데 도움이 될 것”이라고 설명했다.

“벌이 없었다면 꽃은 지금처럼 화사하지도, 향기롭지도 않았을 것이며 자연과 인간은 지금과는 완전히 다른 모습이었을 것이다.” 미국 보존생물학자이자 과학저술가인 소어 핸슨 박사가 저서 ‘벌의 사생활’에서 한 말이다. 손가락 마디 하나보다도 작은 벌이 인간과 자연에 미치는 영향은 우리가 상상하는 것 이상이라는 의미다. 또 꿀벌이 사라지게 될 경우 인간도 최악의 상황을 준비해야 한다는 경고와 다름없다.●식량 대다수 가루받이 의존도 높아 꿀벌과 인류의 관계를 이야기할 때 많이 인용되는 것은 “벌이 사라진다면 인류도 4년 안에 지구에서 사라지게 될 것이다”라는 문장이다. 국내는 물론 외국에서도 상대성이론을 만든 물리학자 알베르트 아인슈타인이 한 말로 언론을 통해 알려져 있다. 꿀벌의 중요성을 이야기하기 전에 짚고 넘어가야 할 부분이기도 하다. 생태학자와 생물학자들이 지적하듯 이 말은 아인슈타인이 한 말이 ‘절대’ 아니다. 꿀벌 전문가인 제프 올레턴 영국 노샘프턴대 생태학과 교수나 키스 델라플란 미국 조지아대 곤충학과 교수에 따르면 이 말은 1941년 발행된 양봉 관련 잡지 ‘캐나다 꿀벌 저널’에 실린 캐나다 양봉가의 글이 최초 출처다. 1965년 프랑스 과학 잡지에서 아인슈타인이 한 말로 잘못 인용하면서 확대 재생산됐다. 어쨌든 유엔식량농업기구(FAO) ‘수분(가루받이) 매개자 통계’에 따르면 수분을 하는 동물로는 꿀벌 외에 나비, 나방, 말벌, 딱정벌레, 새, 박쥐가 있지만 가장 중요한 것은 꿀벌과 나비다. 전 세계 야생 식물의 90%, 식용 작물의 75%가 동물의 가루받이에 의존한다. 꿀벌은 세계 주요 100대 농작물 중 71개 작물의 가루받이를 돕는다. 실제로 작물별 꿀벌의 가루받이 의존 정도를 보면 아몬드는 100%, 양파·호박 90~100%, 사과·망고 80~100%, 수박 70~100%, 식용유의 주 원료인 유채와 해바라기는 50~100%에 이른다. 유럽에서 꿀벌을 소, 돼지와 함께 세 번째로 중요한 가축으로 여기는 이유도 여기에 있다. FAO는 현재 전 세계적으로 새, 박쥐 같은 척추동물 수분매개체의 16%가 심각한 멸종위기 상황에 있으며 무척추동물 수분매개체, 특히 꿀벌과 나비는 40%가 멸종에 직면해 있다고 경고하고 있다. 꿀벌과 나비의 급격한 감소에 대해서는 유엔 생물다양성과학기구(IPBES)도 우려를 표하고 있다.●곤충 매개 작물, 전체 생산량의 35% IPBES는 생물다양성협약의 과학적 자문을 위해 2012년 설립된 기구로 기후변화협약 부속 과학자문기구인 ‘기후변화에 관한 정부 간 협의체’(IPCC)와 비슷한 기능을 한다. 이들이 작성한 ‘수분매개체, 수분 및 작물생산 평가보고서’에 따르면 현재 수분 매개 곤충에 의해 재배되는 작물 생산량은 전 세계 작물 생산량의 35%를 차지하고 있으며 전 세계 농산물 생산액 중 5~8%에 이른다. 돈으로 환산하면 연간 2350억 달러(약 285조원)에서 최대 5770억 달러(약 700조원) 수준이다. 꿀벌이 사라지면 작물 생산뿐만 아니라 인간 생존 자체가 위험해진다. 미국 하버드대 연구진은 꿀벌이 사라지면 매년 142만명 이상이 추가로 사망하게 될 것이라는 전망을 의학 분야 국제학술지 ‘랜싯’에 발표한 바 있다. 과일 생산량은 22.9%, 채소는 16.3%, 견과류는 22.3% 줄면서 특히 임산부와 아동, 청소년에게 필수적인 비타민A, 비타민B, 엽산 등 영양소 공급이 급격히 줄어 저소득층을 중심으로 사망자가 늘 것이라는 분석을 내놨다. 그렇다면 꿀벌의 잇단 폐사나 실종의 원인은 뭘까. IPBES에 따르면 꿀벌의 감소 원인은 크게 ▲서식지 감소 ▲병해충 ▲기후변화 ▲농약사용 ▲외래종 유입 ▲환경오염 6가지이다. 도시개발로 인해 꿀벌이 서식하고 꽃가루를 얻을 수 있는 곳이 줄어들고, 농경지나 산지가 줄면서 집약적 환경에서 수확률을 높이기 위해 쓰는 농약이 해충뿐만 아니라 일반 곤충에게까지 치명적 영향을 미친다는 것이다. 기후변화로 꿀벌의 면역력이 떨어져 병해충에 대한 저항력이 약해 곤충 감염병이 쉽게 확산되는 것도 문제라는 설명이다.●꿀벌 폐사의 주범은 농약 이 중에서 가장 직접적이고 치명적인 원인은 농약이다. 환경단체들은 ‘네오니코티노이드’라는 약제를 꿀벌 폐사의 주범으로 지목하고 있다. 담배 속 니코틴과 화학적으로 유사한 네오니코티노이드는 기존 살충제보다 독성이 덜해 전 세계적으로 가장 많이 사용되는 농약이다. 독일 요하네스 구텐베르크 의대 연구팀은 네오니코티노이드는 극미량이라도 꿀벌에게는 치명적이며 꿀벌이 생산하는 꿀의 품질을 저하시키는 원인이라는 연구 결과를 미국 공공과학도서관에서 발행하는 기초과학 분야 국제학술지 ‘플로스 원’에 발표하기도 했다. 스위스 베른대 연구진을 중심으로 영국, 오스트리아, 프랑스 등 20개국 37개 연구기관이 참여한 ‘국제꿀벌연구협회’(COLOSS)에서 활동하고 있는 앨리슨 그레이 영국 스트래스클라이드대 수학·통계학과 교수는 “꿀벌 폐사는 생각보다 복잡한 문제로 특정 날씨 패턴이나 양봉환경에 따라 달라지고 여름철에 양봉 관리가 어떻게 됐는가에 따라 겨울철 폐사율이 달라진다”며 “최근 기후변화로 인해 꿀벌의 천적인 각종 기생 진드기의 번식 기간이 길어지면서 꿀벌 폐사율에 영향을 미치는 것으로 분석되고 있다”라고 말했다. 벌 생태학자인 데이비드 굴슨 영국 서식스대 교수는 이달 초 과학저널 ‘사이언스’에 발표한 분석 논문에서 “살충제 오염, 전자파 노출, 도시화, 온난화 등 꿀벌 생존을 위협하는 요소들은 대부분 인간의 활동에서 기인한 것”이라고 지적했다.

인수위 파견 ‘퇴짜’에 여가부 위기교육부 통합설 과기부도 기대·한숨“MB 때 이미 실패 결론, 왜 하는지” 통합 업무 분장만 1년 이상 걸려이름 4번 바뀐 행안부도 예의주시“간판만 붙였다 떼는게 의미 있나”20대 대통령직인수위원회가 22일 국방부를 필두로 정부 부처 업무보고를 받기 시작한 가운데 정부조직개편을 앞둔 공직사회가 잔뜩 긴장하는 모양새다. 대규모 통합·분리가 이뤄졌던 2008년 이명박 정부 때가 떠오른다는 반응이 적지 않다. 공포감이 가장 큰 곳은 단연 여성가족부다. 국민의힘이 아예 대선 공약으로 ‘여가부 해체’를 내걸었을 뿐 아니라 전날 인수위원회 발표에선 아예 여가부 파견 인력까지 퇴짜를 맞았다. 익명을 요구한 여가부 A국장은 “존폐 직전까지 갔던 이명박 정부에서도 인수위를 출범할 때는 여가부 공무원을 배제했지만 나중에 과장급 1명을 파견받았던 것과 비교하면 이번엔 그 어느 때보다 위기감이 큰 게 사실”이라고 말했다. 여가부보단 덜하지만 이명박 정부 당시 교육과학기술부 통폐합 경험이 있는 교육부 공무원들 역시 또다시 등장한 통합 논의에 피로감을 호소하고 있다. 특히 인수위에 과학기술교육 분과가 설치된 것도 불안감을 자극한다. 교육부 고위공무원 B씨는 “교과부 통합 당시 업무 분장을 하는 데만도 1년 이상 걸렸다”며 “합쳤다 다시 단독 부처로 돌아오는 과정을 겪으며 공무원들 사이에서 우스개로 ‘이혼보다 더 힘들다’는 말을 주고받을 정도였다”고 말했다. 통합 논의 상대편인 과학기술정보통신부는 과기부대로 걱정이 많다. 그나마 대선 과정에선 ‘또 통합당하는 것 아니냐’는 불안감이 컸지만 최근엔 과학부총리 격상 얘기까지 나오자 일단은 한숨 돌린 분위기다. 과학계 출신인 안철수 인수위원장에 대한 기대감도 있다. 그런 가운데에서도 2000년대 이후 정부가 바뀔 때마다 개편 대상이 됐다는 경험 때문에 “끝까지 안심할 수 없다”는 걱정을 숨기지 않는다. 인수위 과학기술교육 분과에 기초과학을 아는 위원이 없다는 것도 과기부 처지에선 불안감을 자극한다. 과기부에서도 교육부와 통합되길 바라지 않는 분위기가 강하다. “이미 실패로 결론 난 건데 인수위가 무슨 생각을 하는지 모르겠다”는 반응까지 나온다. 이명박 정부 당시 교과부는 입시정책에 과학기술정책이 종속되면서 과학홀대론에 시달렸기 때문이다. 교과부 시절을 겪었던 과기부 C국장은 “교과부에선 교육에 과학이 묻혀 버렸고, 미래부 이후론 정보기술에 끌려갔다”고 떠올렸다. 과기부 D과장은 “장기적 관점으로 과학 분야가 정말 중요하다고 생각한다면 규모를 줄이더라도 과학기술 단독 부처로 가는 게 맞다”고 강조했다. 부처 명칭만 지속적으로 바꿔 온 행정안전부도 조직개편을 예의주시하고 있다. 행안부 E국장은 “노무현 정부에선 행정자치부, 이명박 정부에선 행정안전부, 박근혜 정부에선 안전행정부로 바꿨다가 세월호 참사 이후 행정자치부, 그러고는 문재인 정부에서 행정안전부로 달라졌다”면서 “간판만 붙였다 떼었다 하는 게 무슨 의미가 있는지 모르겠다”고 꼬집었다. 현재 정부조직개편 논의에서 언급되는 이명박 정부식 개편은 부정적인 평가가 상당했다. 박천오 명지대 행정학과 교수가 ‘행정논총’(2011)에 게재한 ‘이명박 정부의 조직개편에 대한 공무원 인식’을 보면 환경변화로 인한 고충과 사기저하 등 부작용이 상당한 것으로 나타났다. 조사는 2008년 조직개편 대상이 된 기재부, 교과부, 행안부, 지식경제부, 국토해양부 등 공무원 461명을 대상으로 했다. 박 교수는 이 논문에서 “통합부처에서의 조직융합관리를 위한 이명박 정부의 노력이 실효를 거두지 못하고 있음을 암시한다”고 지적했다.

공직사회가 정부조직개편이라는 쓰나미를 앞두고 불안감에 들썩이고 있다. 대규모 정부조직개편으로 공직사회를 들쑤셔 놨지만 명분과 실리를 모두 잃었던 2008년 이명박 정부 당시가 떠오른다는 반응이 나온다. 22일 정부부처 분위기를 종합하면 공포감이 가장 큰 곳은 단연 여성가족부라고 할 수 있다. 국민의힘이 아예 대선 공약으로 ‘여가부 해체’를 내걸었을 뿐 아니라 전날 발표된 인수위원회에선 아예 여가부 파견 인력까지 퇴짜를 맞았다. 익명을 요구한 여가부 A국장은 “존폐 직전까지 갔던 이명박 정부에서도 인수위를 출범할 때는 여가부 공무원을 배제했지만 나중에 과장급 1명을 파견받았던 것과 비교하면 이번엔 그 여느 때보다 위기감이 큰 건 사실”이라고 말했다. 여가부보단 덜하지만 이명박 정부 당시 교육과학기술부 통폐합 경험이 있는 교육부 공무원들 역시 또다시 등장한 통합논의에 피로감을 호소하고 있다. 특히 인수위에 과학기술교육 분과가 설치된 것도 불안감을 자극한다. 교육부 고위공무원 B씨는 “교과부 통합 당시 업무 분장을 하는데만도 1년 이상 걸렸다”며 “합쳤다 다시 단독 부처로 돌아오는 과정을 겪으며 공무원들 사이에서 우스개로 ‘이혼보다 더 힘들다’는 말을 주고 받을 정도였다”고 말했다. 통합 논의 상대편인 과학기술정보통신부는 과기부대로 걱정이 많다. 그나마 대선 과정에선 ‘또 통합당하는것 아니냐’는 불안감이 컸지만 최근엔 과학부총리 격상 얘기까지 나오자 지금은 일단은 한숨 돌렸다는 분위기다. 과학계 출신인 안철수 인수위원장에 기대감도 있다. 그런 속에서도 2000년대 이후 정부가 바뀔 때마다 개편 대상이 됐다는 경험 때문에 “끝까지 안심할 수 없다”는 걱정을 숨기지 않는다. 인수위 과학기술교육 분과에 기초과학을 아는 위원이 없다는 것도 과기부 처지에선 불안감을 자극한다. 과기부에서도 교육부와 통합되길 바라지 않는 분위기가 강하다. “이미 실패로 결론난 건데 인수위가 무슨 생각을 하는지 모르겠다”는 반응까지 나온다. 이명박 정부 당시 교과부는 입시정책에 과학기술정책이 종속되면서 과학홀대론에 시달렸기 때문이다. 교과부 시절을 겪었던 과기부 C 국장은 “교과부에선 교육에 과학이 묻혀 버렸고, 미래부 이후론 정보기술에 끌려가는 모양새였다”고 말했다. 과기부 D과장은 “장기적 관점이 중요한 과학 분야가 정말 중요하다고 생각한다면 규모를 줄이더라도 과학기술 단독 부처로 가는 것이 맞다”고 말했다. 과기부는 노무현 정부에선 부총리급 위상을 가진 부처였지만 이명박 정부에선 교과부로 바뀌면서 사실상 교육부 일부로 쪼그라들었다. 박근혜 정부에선 교육 분야와 떼어낸 뒤 정보기술 분야와 합쳐진 미래창조과학부로 바뀌었다. 하지만 ‘창조과학’이라는 작명 때문에 곤욕을 치러야 했다. 문재인 정부에선 과학 분야만 독립된 명실상부한 과학기술부처로 다시 자리매김할 것으로 기대가 컸지만 실제로는 이름만 과학기술정보통신부일 뿐 큰 변화는 없다는 평가가 대부분이다. 정부조직개편 때마다 약방의 감초로 떼었다 붙였다 하는 통상 기능이 걸려있는 산업통상자원부도 좌불안석이다. 안 위원장이 대선 당시 산업부를 산업자원에너지부로 개편해야 한다고 주장한데다 최근 ‘에너지기후부’를 신설하자는 얘기까지 나오기 때문이다. 통상에 더해 에너지 업무까지 빠져나가면 사실상 조직 붕괴 수준 아니냐는 위기의식까지 느끼고 있다. 이에 산업부에선 통상을 ‘글로벌 산업정책’의 중요한 축으로 강조하는 분위기다. 나아가 과기부 정보통신 업무와 중소벤처기업부를 산업부로 묶어야 한다는 주장도 내놓고 있다. 이재명 더불어민주당 대선후보가 공언했던 예산 기능 분리에 불안했던 기획재정부는 당장은 한숨 돌린 분위기다. 윤 당선자와 인수위에선 기재부 조직 개편과 관련해선 공식적인 언급이 없다. 오히려 일각에선 금융위원회의 금융정책 업무를 기재부로 이관하는 방안이 거론된다. 성일종 국민의힘 의원은 지난해 11월 금융정책을 기재부에 이관하는 내용을 담은 금융감독원법 개정안을 발의한 바 있다. 이렇게 되면 이명박 정부 시절 초거대공룡이었던 기재부 모델로 되돌아가는 것이어서 상당한 논란이 예상된다. 현재 진행중인 정부조직개편 논의는 여러모로 이명박 정부를 떠올리게 한다는 평가를 받는다. 하지만 학계에선 당시 정부조직개편을 매우 부정적으로 평가한다. 이와 관련, 박천오 명지대 행정학과 교수가 지난 2011년 ‘행정논총’에 게재한 ‘이명박 정부의 조직개편에 대한 공무원 인식’을 주목할 필요가 있다. 2008년 조직개편의 대상이 된 기재부, 교과부, 행정안전부, 지식경제부, 국토해양부 등 5개 부처 공무원 461명을 대상으로 설문조사한 결과를 보면 대규모 정부조직개편은 목표했던 성과를 거두지 못한 반면 환경변화로 인한 고충과 사기저하 등 부작용은 상당했다. 박 교수는 이 논문에서 “행정개혁을 주된 목적으로 하는 조직개편은 성공하기 어렵다는 서구 학자들의 기존 지적이 타당함을 확인시켜주는 동시에, 통합부처에서의 조직융합관리를 위한 이명박 정부의 노력이 실효를 거두지 못하고 있음을 암시한다”고 지적했다. 익명을 요구한 정부부처 국장급 공무원 E씨는 “노무현 정부에선 행정자치부, 이명박 정부에선 행정안전부, 박근혜 정부에선 안전행정부로 바꿨다가 세월호 참사 이후 행정자치부, 그리고는 문재인 정부에서 행정안전부로 달라졌다”면서 “간판만 붙였다 떼었다 하는게 무슨 의미가 있는지 모르겠다”고 꼬집었다. 공직사회 분위기와는 별개로 국가전략 차원에서 정부기능을 합리화하는 고민은 이어가야 한다는 지적도 적지 않다. 국제해양법 전문가인 이석우 인하대 법학전문대학원 교수는 “예전처럼 해운물류, 수산, 해사·항만 업무를 산자부와 농림축산식품부, 국토교통부에 적절히 조정하는 것도 고려할 만하다”면서 “경제부처인 해양수산부와 해상치안기관인 해양경찰청도 업무 성격으로 분리할 필요가 있다”고 제안했다.

국내 연구진이 바이오센서에 사용되는 인공세포막의 수명을 기존 5일에서 50일 이상으로 10배를 늘리는데 성공했다. 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학창의연구단은 실리콘 기판 위에서 50일 이상 안정적으로 유지될 수 있는 세포막 인공구조물 개발에 성공했다고 22일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 세포막은 한 쪽은 물과 잘 섞이는 친수성, 다른 쪽은 잘 섞이지 않는 소수성의 이중막 형태를 갖고 있어 세포를 보호하는 일종의 바이오센서이다. 이 때문에 세포막을 흉내낸 바이오센서에 대한 연구가 활발하다. 문제는 인공세포막 형태를 유지할 수 있는 구조물 유지기간이 5일 이하로 짧다는 점이다. 인공세포막을 연구에 활용하거나 바이오센서 제작을 위해서는 최소 1개월 이상 유지되는 내구성이 필수적이다. 연구팀은 블록코폴리머라는 2개 이상 블록으로 구성된 고분자에 주목했다. 블록코폴리머는 친수성, 소수성 같은 서로 다른 특성의 블록을 반복적으로 길게 배열할 수 있다. 연구팀은 실리콘 기판 위에 지름 8㎛(마이크로미터) 크기의 구멍 수 만 개를 규칙적으로 만든 뒤 표면처리를 하고 구멍에 일정량의 블로코폴리머 용액을 넣어 건조시켰다. 여기에 전기장을 걸어 블록코폴리머 이중막 구조물을 만들어 비눗방울 같은 구형부터 튜브 같은 원통형까지 인공세포막의 크기와 모양을 마음대로 만들 수 있도록 했다.이렇게 만들어진 3차원 블록코폴리머 이중막 구조물 외부를 인체 구성성분과 비슷하면서 탄력성과 복원력이 좋은 다공성 하이드로겔로 채워 단단히 고정하면 50일 이상 안정적으로 유지되는 인공세포막이 형성된다. 연구팀은 이를 활용해 소장 내 상피세포를 흉내낸 인공장기 구조물을 제작하고 당류 분해효소를 결합시켜 인공장기 소재로 활용할 수 있음을 증명해 보였다. 김태송 KIST 박사는 “이번 연구는 2차원 평면형 구조물의 인공세포막을 3차원 구조물로 만들 수 있으며 유지기간을 10배 이상 늘렸다는데 큰 의미가 있다”며 “세포 기능을 닮은 초고감도 바이오센서, 신약개발을 위한 약물 스크리닝, 뇌신경 전달물질 및 호르몬 연구 등에 활용가능하다”고 설명했다.

똑같은 증상에 똑같은 약 처방을 받아 복용을 해도 효과는 제각각인 경우가 많다. 항생제는 물론 항암제에 대해서도 개별 세포마다 반응하는 정도가 다른 경우가 많다. 실제로 똑같은 유전자를 가진 세포들이 동일한 외부 자극에 다르게 반응하는 이유는 정확히 파악되지 않았다. 국내 연구진이 수학적 방법을 이용해 이 같은 미스터리를 풀어냈다. 카이스트 수리과학과 연구팀은 외부 자극에 대한 세포간 이질성 크기가 세포 내 신호전달 과정의 반응속도 제한단계 수에 비례한다는 것을 규명했다고 21일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’에 실렸다. 몸 속 세포는 항생제, 삼투압 변화 같은 다양한 외부 자극에 반응하는 신호전달체계가 있다. 이런 신호전달체계는 세포가 외부 환경과 상호 작용하는데에 가장 핵심적인 역할을 한다. 동일한 외부 자극에 대한 세포의 반응 정도가 다르기 때문에 약물에 대한 이질적 반응, 약물 내성이 생긴다. 특히 외부 자극에 대한 반응의 차이는 화학 항암치료를 할 때 암세포의 완전 사멸을 막는데 핵심 역할을 한다. 연구팀은 이 같은 외부 자극에 대한 세포 반응 차이를 풀어내기 위해 세포 내 신호 전달 체계를 묘사하는 ‘큐잉 모형’이라는 수학 모델을 개발했다. 또 연구팀은 큐잉 모델을 바탕으로 통계적 추정 방법론인 베이지안 모형과 혼합 효과 모형을 결합해 MBI라는 컴퓨터 소프트웨어를 만들었다. 수리 모델 분석을 통해 세포 반응 메커니즘을 밝혀낸 뒤 실제 대장균을 이용해 항생제 반응 실험을 한 결과 모델 분석 결과와 일치한다는 것을 확인했다.김재경 카이스트 수리과학과 교수는 “이번 연구를 통해 신호전달 체계를 이루는 속도 제한 단계 수가 늘어날수록 유전적으로 같은 세포 집단이어도 전달 신호가 다양하게 나타난다는 것을 알게 됐다”며 “항암 치료시 중요하게 고려되는 세포간 이질성에 대해 파악된 만큼 항암 치료 개선방안을 마련할 수 있을 것”이라고 설명했다.

‘화학: 자연 과학의 한 분야. 물질의 조성과 구조, 성질 및 변화, 제법, 응용 따위를 연구한다. 무기 화학, 유기 화학, 생물 화학, 물리 화학, 분석 화학, 이론 화학, 응용 화학 따위의 갈래가 있다.’ 국립국어원 표준국어대사전에 나온 ‘화학’에 대한 설명입니다. 첨단 과학기술이라고 하면 많은 사람들이 반도체, 항공우주공학, 인공지능 등을 꼽습니다. 첨단 기술의 기본 분야가 무엇인가에 대해서는 저마다 생각이 다르겠지만 자세히 뜯어보면 상당 부분 화학의 영향을 받고 있다는 것은 분명합니다. 사전의 설명처럼 화학은 영역이 광범위하면서도 세분화돼 있다 보니 물리학이나 생물학과 겹치는 부분이 많습니다. 화학공업까지 고려한다면 화학의 영향력은 공학 분야까지 확장됩니다. 이렇듯 화학은 자연과학 내에서는 물론 기초과학과 공학 분야 중간에서 가교역할을 합니다. ●‘회원수 최다’ 美화학회 콘퍼런스 마법사의 돌로 비금속을 귀금속으로 바꾸려는 연금술에서 출발한 화학이 근대 학문의 형태를 갖춘 것은, 다른 과학 분야보다는 늦지만 20세기를 화학의 시대라고 부를 정도로 빠르게 성장했습니다. 과학 학술단체 중 전 세계에서 가장 많은 회원수를 자랑하는 곳도 화학 관련 연구자들이 모인 ‘미국화학회’(ACS)입니다. 이 ACS가 이달 20~24일 캘리포니아 샌디에이고에서 2022년 봄 콘퍼런스를 엽니다. 코로나19 때문에 온라인에서도 함께 진행하는데 학회 참석 등록자 숫자만 1만 2266명에 달합니다. 이번 봄 콘퍼런스 주제는 ‘화학을 통해 결합하기’로, 우주인이 우주에서 골(骨) 감소를 막는 법, 화재에 강하면서 친환경적인 목재, 폐수 속에서 미세플라스틱 완전히 제거하는 법 등 1만 건 이상 다양한 연구 성과들이 세상에 나옵니다. 이 중에는 일반인들의 흥미를 끌 만한 것들도 많습니다. 미국 신시내티대와 켄트주립대 화학자들은 커피를 추출하고 난 찌꺼기를 이용해 저렴한 친환경 뇌파 감지 미세전극을 만들 수 있다는 연구 결과를 발표했습니다. 현재 사용되는 미세전극들은 탄소섬유로 만드는데 제작 공정이 복잡하고 비용이 많이 듭니다. 그렇지만 다공성 물질인 커피 찌꺼기를 이용하면 똑같은 성능을 가지면서 제작 과정도 단순하고 환경 친화적이란 장점이 있다고 합니다. ●‘일상과 결합’ 1만건 연구 성과 주목 또 테네시대 화학자들은 식물에 풍부한 셀룰로오스를 나노결정으로 만들어 아이스크림에 섞어 주면 상온에 노출되더라도 잘 녹지 않고 차가움이 더 오래 유지된다는 사실을 이번 콘퍼런스에서 공개합니다. 이 연구는 아이스크림뿐만 아니라 식품 보존기간을 늘리거나 신체 장기 및 조직 보존에도 활용될 수 있다고 합니다. ‘화학’ 하면 시험관에 둘러싸인 과학자의 모습이나 어떤 의미를 갖고 있는지도 모르고 ‘수헬리베붕탄…’ 하며 외웠던 주기율표, 거북이 등껍질처럼 생긴 화학식들을 떠올립니다. 또 환경 파괴 물질들을 만들어 내는 위험한 학문이라고 생각하기도 합니다. 화학은 외울 것이 많은 재미없고 어려운 분야라고 생각할 수 있겠지만 물리학, 수학보다는 훨씬 우리 일상과 가깝고 재미있는 학문입니다. 화학도 다른 과학들처럼 여러 모습을 하고 다가옵니다. 주변의 물건을 보며 여기에는 어떤 화학이 숨어 있을까란 호기심으로 접근하면 학창 시절 골머리를 앓게 만들었던 화학과 과학이 그리 어렵지만은 않다는 것을 깨닫는 순간이 올 겁니다.

무게 약 1.4㎏, 신경세포 약 1000억개, 이것들을 연결해 주는 시냅스 100조개가 있는 신체 기관이 바로 ‘뇌’다. 뇌는 우주, 심해와 함께 과학계 마지막 탐구 영역으로 남아 있다. 뇌신경과학 연구가 활발해지면서 뇌에 대한 수수께끼가 하나둘 풀리고 있다. 달리기를 할 때 출발선에 서 있다가 신호와 함께 전력 질주를 하고, 신호등이 빨간불일 때는 멈춰 있다가 초록불이 켜지면 일제히 움직인다. ‘당연한 것 아냐’라고 생각할 수도 있겠지만 뇌과학 측면에서 본다면 두 상황 모두 뇌는 출발 호각소리나 초록불이란 특정 신호까지 실행(움직임)을 억제하고 있는 것이다. 미국, 영국, 호주, 중국, 네덜란드 등 5개국 과학자들은 계획을 외부 신호에 맞춰 실행할 수 있게 하는 뇌 신경망을 처음으로 발견했다고 20일 밝혔다. 이 연구에는 미국 하워드휴즈 의학연구소, 막스플랑크 플로리다 뇌과학연구소, 베일러의대, 국립정신보건연구소(NIMH), 앨런 신경역학연구소, 영국 런던대(UCL), 호주 퀸즐랜드대 뇌연구소, 중국 남방과기대, 네덜란드 에라스무스 메디컬센터 소속 생물학자와 신경과학자들이 참여했다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘셀’ 3월 15일자에 실렸다. 움직임을 제어하는 뇌 운동 피질은 움직임을 계획하는 단계와 실행하는 단계의 활동 패턴이 전혀 다르다는 것은 알려져 있었지만 무엇이 이런 패턴 전환을 가져오는지는 명확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 생쥐에게 수염을 건드린 뒤 특정 신호를 주면 오른쪽 먹잇감을 핥도록 하고, 수염을 건드리지 않고 신호만 주면 왼쪽을 핥도록 훈련시켰다. 연구팀은 실험을 하면서 생쥐의 뇌파를 측정했다. 실험 결과 신호를 받아 운동 계획을 실행할 때는 중뇌, 시상, 대뇌피질을 이어 주는 신경회로가 작동한다는 사실을 확인했다. 빛을 이용해 특정 신경회로를 통제할 수 있는 광유전학 기술로 이번에 발견한 신경회로 일부를 차단한 뒤 똑같은 실험을 했다. 신경회로 일부에 이상이 생기면 신호를 받아도 핥는 행동을 하지 않거나 신호를 받기 전에 핥는 행동을 하는 등 계획-실행 이상현상을 보이는 것이 관찰됐다. 카렐 스보보다 미국 하워드휴즈 의학연구소 교수는 “이번 연구로 운동 장애를 겪는 사람이 특정 상황을 신호로 여겨 운동 기능이 일시적으로 정상화되는 ‘역설적 운동신경증’을 설명할 수 있게 됐다”고 말했다. 하버드대 진화생물학과, 뇌과학연구센터 연구팀도 비슷한 연구를 수행해 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 3월 15일자에 발표했다. 악기 연주나 자전거 타기, 수영 같은 운동은 어릴 적 배워 놓으면 오랜 시간이 지난 뒤에도 금세 익숙하게 한다. 하버드대 연구팀은 흔히 ‘몸이 기억한다’고 하는 이런 학습 패턴에 대해 뇌는 어떤 식으로 작동하는지 의문을 품었다. 연구팀은 생쥐로 실험한 결과 복잡한 새로운 동작은 대뇌 운동피질-기저핵을 통해 학습된 뒤 시상을 거쳐 저장된다는 사실을 확인했다. 대뇌 운동피질이 손상되면 새로운 동작을 배우는 데 시간이 오래 걸리기는 하지만 학습은 가능하다. 그렇지만 기저핵이나 시상과 연결이 끊어질 경우는 학습한 동작을 다시 수행하지 못한다는 사실도 연구팀은 새로 확인했다. 스테판 볼프 메릴랜드대 교수(약리학)는 “이번 연구들은 뇌의 각 부위가 어떻게 학습과 실행을 통제하는지를 보여 주고 있다”며 “파킨슨병 같은 운동장애와 외상이나 뇌졸중 등으로 인한 뇌 부상의 환자들을 치료하는 데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다.

많은 나라에서 기후위기 대응을 위해 화석연료 사용을 줄이고 신재생에너지 비율을 높이고 있다. 그중 태양광 비중이 가장 높아 2030년이 되면 전 세계 발전량의 10%를 훌쩍 넘을 것이라고 전망되고 있다. ●美 MIT연구팀, 자동청소 장치 개발 한국은 인구밀도가 높기 때문에 산지나 해상에 태양광 발전 설비를 많이 설치한다. 미국 등에선 사람이 살지 않고 일조량은 많은 사막에 대규모로 설치하기도 한다. 태양광 패널을 설치할 때는 패널을 깨끗하게 유지하는 게 매우 중요하다. 모래바람이나 먼지, 새똥 같은 오염물질이 태양광 패널에 쌓이면 발전 효율이 3분의1이나 떨어질 수 있기 때문이다. ●정전기 반발력으로 오염물질 제거 문제는 태양광 패널 청소에 엄청난 양의 물과 인력이 필요하다는 것이다. 미국 매사추세츠공과대(MIT) 기계공학과 연구팀은 정전기의 반발력을 이용해 간단한 전기 모터와 가이드 레일만으로 구성된 장치를 개발했다고 13일 밝혔다. 물과 사람 없이 태양광 패널을 주기적으로 자동 청소할 수 있는 이 장치에 관한 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 지난 12일자에 실렸다. 연구팀은 태양광 패널 표면에 미세 전류가 흐를 수 있는 나노미터 두께의 얇고 투명한 막을 씌우는 것만으로 청소가 가능하게 했다. 오염물질이 태양광 패널에 달라붙으면 나노막이 전하를 발생시켜 패널에서 분리시키는 것이다. 같은 극의 자석이 서로 밀어내듯 정전기 반발력으로 오염물질을 태양광 패널에서 떨어뜨려서 떠 있는 상태로 만든 뒤 가이드 레일에 붙은 거대한 빗자루를 위아래로 쓸어 태양광 패널을 깨끗하게 유지하는 방식이다.

‘여학생은 남학생보다 수학과 과학을 못하고 언어, 예술에 능하다’ 같은 말을 한 번 정도는 들어봤을 것이다. 실제로 자녀가 수학이나 과학, 국어 같은 과목을 어려워하면 여자라서 그런가, 남자라서 그런가라는 생각을 하게 된다. 그런데 이런 성별에 대한 고정관념으로 더 힘들어 하는 것은 남자아이들보다 여자아이라는 조사결과가 나왔다. 프랑스 파리 도핀대, 파리경제대학원 공동연구팀은 여자아이들이 남자아이들보다 실패에 민감하고 학업성적이 떨어졌을 때 자신의 재능 탓을 하는 경향이 강하다고 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 3월 10일자에 실렸다. 연구팀은 72개국 약 50만 명의 10대 남녀 학생을 대상으로 경쟁, 자신감, 미래 직업 전망과 관련한 설문조사를 실시했다. 이와 함께 경제개발협력기구(OECD)가 만 15세 학생들을 대상으로 읽기, 수학, 과학적 소양을 평가하는 ‘국제학업성취도평가’(PISA) 2018년도 성적과 설문조사 결과도 함께 비교했다. 당시 평가에는 79개국이 참여했다. 분석 결과, 비슷한 성적을 거둔 학생들 사이에서 여학생은 기대했던 것보다 성취도 점수가 낮게 나올 경우 공부에 재능이 없다고 스스로 판단해 포기하는 경우가 많은 것으로 나왔다. 이번 조사에 포함된 72개국 중 사우디 아라비아를 제외한 71개국에서 여학생들이 남학생들보다 실패를 재능 부족 탓으로 돌리는 경향이 큰 것으로 조사됐다. 여학생이 남학생보다 절대적 성적이 높더라도 재능 탓으로 돌리는 것은 남성이 여성보다 더 똑똑하다거나 선천적으로 재능을 타고 난다는 ‘젠더 브릴리언스’(젠더 탤런트) 고정관념이 많은 나라에서 뿌리깊게 자리잡고 있기 때문이라고 연구팀은 설명했다. 이 같은 경향은 선진국이나 성 평등주의 국가에서도 예외없이 나타났다. 반면 남학생들은 학업 성적이 떨어지거나 실패를 할 경우 재능이 아닌 운이 좋지 못했다는 식으로 외부 요건 탓으로 돌리는 경향이 강한 것으로 나타났다. 연구를 이끈 클로틸드 냅 파리 도핀대 박사(응용수학·행동경제학)는 “사회의 뿌리 깊은 고정관념은 여성들이 충분히 진출할 수 있는 직업 분야에 종사하는 것을 어렵게 만들 수 있다”며 “사회적 구조 변화 뿐만 아니라 인식 변화가 필요할 때”라고 말했다.