무더운 날씨지만 저녁때면 선선해진 요 며칠 잠자리에 들기 전에 아이들과 함께 느지막하게 동네 산책을 하곤 합니다. 가로등 옆 벤치에 잠깐 앉을라치면 아이들은 어김없이 화단 앞에 쪼그려 앉아 뭔가를 한참 관찰합니다. 어깨너머로 보니 개미떼들이 과자부스러기를 들고 줄지어 가는 모습입니다. 개미들의 일사불란한 움직임을 보고 있노라면 새삼 자연의 경이로움을 느끼게 됩니다. 거기서 영감을 받는 사람들도 있지요. 한국인이 사랑하는 작가 중 하나인 베르나르 베르베르도 숲속을 산책하면서 개미들을 관찰하다가 영감을 받아 ‘개미’라는 작품을 써 베스트셀러 작가의 반열에 올랐습니다. 미국 생물학자 에드워드 윌슨 하버드대 석좌교수가 동물들의 사회 행동을 진화생물학적 관점에서 분석하는 ‘사회생물학’을 창시하게 된 것도 개미 덕분입니다. 윌슨 교수는 어려서부터 개미 관찰하기를 좋아해 대학에서도 개미들의 의사소통 방법에 대해 연구를 했습니다. 박사학위 논문에서는 개미들이 페로몬이라는 물질을 사용해 의사소통을 한다는 사실을 처음으로 밝혀내기도 했지요. 개미들은 여왕개미를 중심으로 군집생활을 하면서 각자 주어진 역할에 따라 정확하게 움직이며 사회를 구성하고 있습니다. 지난 17일 ‘사이언스’에는 개미들이 집을 짓거나 터널을 뚫을 때 막힘없이 일을 진행할 수 있는 것은 꼭 필요한 최소의 인원만 일을 할 수 있도록 구조화돼 있기 때문이라는 미국과 독일 연구팀의 논문이 실렸습니다. 그렇다면 개미들이 이렇게 정교하고 효율적으로 집단을 운영할 수 있는 방법이나 원리는 뭘까요. 미국 록펠러대 사회진화·행동연구소, 프린스턴대 생태학·진화생물학과, 스위스 로잔대 생태학 및 진화학과 공동연구팀은 ‘클로널 레이더 개미’ 집단 100개를 관찰한 결과 역할 분담은 6마리 이상 모일 때부터 시작된다는 사실을 확인하고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 23일자에 발표했습니다. 연구팀이 실험 대상으로 삼은 클로널 레이더 개미는 다른 개미들과 마찬가지로 군집은 이루지만, 생식에 특화되고 집단 결속력의 근원인 여왕개미 없이 모든 개미가 일을 하고 번식에 참여하는 독특한 종입니다. 연구팀은 모두 비슷해 보이는 개미들의 역할을 정확히 파악하기 위해 배에 각기 다른 색깔을 칠한 뒤 움직임을 관찰했습니다. 그 결과 개미들은 6마리 이상만 모이면 마치 프로그램된 듯이 자연스럽게 각자의 임무를 나누는 것을 확인했습니다. 또 집단의 크기가 커질수록 각각의 활동이 구체화되고 세분화된다는 것도 알게 됐다고 합니다. 예를 들면 똑같은 일개미라도 개미집이 커지고 집단의 규모가 커지면 A일개미는 집의 위쪽, B일개미는 집의 아래쪽에서 일하는 식입니다. 또 이런 역할 분담은 집단 내 개체의 생존율, 생식수준(출산율), 집단의 확장 시기, 군락 형성 환경에 따라 변한다고도 합니다. 이번 연구를 주도한 록펠러대 다니엘 크로나우어 교수는 이에 앞서 개미들의 역할 분담이 ‘ilp2’라는 물질 때문에 생긴다는 사실을 확인하고 지난달 27일자 ‘사이언스’에 발표했습니다. ilp2는 개미의 대사를 촉진하고 생식능력을 높이는 기능을 하는 일종의 호르몬 물질입니다. 이런 동물 행동학 연구결과들을 접하다 보면 최근 쏟아져 나오는 좋지 못한 뉴스들의 등장인물들을 떠올리게 됩니다. 자칭 ‘만물의 영장’이라는 인간들이 어떻게 미물(微物)인 개미만도 못한 짓들을 하는지, 어디서부터 문제가 시작됐는지 안타까울 뿐입니다. edmondy@seoul.co.kr

유골 화석, 빅데이터로 DNA 게놈 분석 혈연 관계·집단적 이동 등 고대사 파악 네안데르탈-데니소바인 혼혈 자녀 존재 유전자 1.7% 현 인류와 일치…교류 시사‘고고학자’라는 단어를 들으면 많은 사람들은 페도라 모자를 눌러쓰고 낡은 크로스백을 맨 채 유적을 찾아 유럽, 아프리카, 아시아 등 세계 전역을 종횡무진 누비는 영화 속 주인공 ‘인디아나 존스’를 떠올린다. 19~20세기 중반까지만 해도 고고학자들은 보물 사냥꾼인 인디아나 존스까지는 아니지만 유물을 찾기 위해 먼지를 뒤집어쓰고 몸을 움직이는 현장 작업자 같은 분위기였던 것이 사실이다. 그렇지만 최근 많은 고고학자들은 현장 작업도 하고 있지만 인공위성이나 컴퓨터 프로그램, 각종 실험기구에 둘러싸여 있는 과학자의 모습에 더 가깝다. 실제로 고고학계에서는 발굴된 유물의 DNA 분석을 통해 과거를 추적하는 ‘DNA 고고학’이라는 분야가 주목받고 있다. DNA 고고학은 유적지에서 발굴되는 유기체의 DNA를 분석해 과거 유전적 특징을 과학적으로 규명함으로써 혈연, 민족 간 유연관계, 집단이나 문화의 이동에 대한 고고학적 정보를 자연과학적으로 분석하는 분야다.DNA 고고학은 고고유전학(Archaeogenetics)이나 고유전학(Paleogenetics)이라는 이름으로 불리기도 하지만 엄격하게 구분하자면 고고유전학은 고고학적 해석을 위해 분자유전학적 기술을 접목시킨 것이고 고유전학은 유전학적 입장에서 생물의 진화와 과거 생물의 특징에 대한 연구다. DNA 고고학에서는 빅데이터 처리나 시뮬레이션 같은 첨단 과학기술도 자주 활용된다. 오래된 고대인의 뼈나 유품에서 미량의 DNA 조각을 채취해 분석할 경우 방대한 게놈 정보가 나온다. 방대한 데이터를 비교, 분석해 고인류의 복잡한 관계망을 파악할 수 있게 해 주는 알고리즘과 빅데이터 처리기술은 고고학에 새로운 장을 열어 줬다. 실제로 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 23일자에 실린 독일 막스플랑크 진화인류학연구소, 인류사연구소, 캐나다 토론토대, 러시아 국립과학아카데미 고고학 및 민족지학연구소, 국립노보시비르스크대, 영국 옥스퍼드대 국제공동연구팀의 연구결과만 봐도 DNA 고고학 연구가 얼마나 활발하게 이뤄지고 있는지 알 수 있다. 연구팀은 일반인들이 보기에는 작고 길쭉한 돌맹이처럼 보이는 크기 1~2㎝의 뼛조각들에서 DNA를 추출해 유전자 시퀀스를 분석했다. 그 결과 ‘데니소바 11’로 이름 붙여진 뼛조각의 주인은 네안데르탈인 엄마와 데니소바인 아빠 사이에서 태어난 딸로 사망 시 나이는 13살쯤이라는 사실이 밝혀졌다. 현생 인류는 호모사피엔스 1종만 존재하고 있지만 5만~6만년 전까지만 해도 유럽과 서아시아 지역에 살았던 네안데르탈인, 시베리아와 동남아시아 지역에 살았던 데니소바인 등 최소 3종의 인류(호미닌)가 함께 공존했다. 그러다 네안데르탈인은 5만년 전부터, 데니소바인은 4만년 전부터 서서히 사라져 멸종하게 됐다. 이 때문에 고인류학계에서는 각 인류 종간 분리시기와 교배 여부는 인류 진화를 설명하기 위한 중요한 연구 주제였다.2016년에 막스플랑크 진화인류학연구소 연구진은 시베리아 남부 알타이산맥 동굴에서 발굴한 네안데르탈인 화석 유전자를 분석한 결과 현생인류와 네안데르탈인의 교배가 최소 10만년 전에 이뤄졌다는 사실을 ‘네이처’에 발표하기도 했다. 연구팀은 네안데르탈인과 현생인류 사이에 교배가 있었다면 네안데르탈인과 동시대를 살았던 데니소바인과의 교배도 있었을 것이라는 가정에서 연구를 시작했다. 네안데르탈인과 데니소바인은 약 39만년 전 유전적으로 분리돼 다른 종이 됐다. 연구팀은 엄마 네안데르탈인 유전자를 분석해 러시아 데니소바 동굴 부근으로 이동한 초기 네안데르탈인보다 서유럽에 살고 있었던 후기 네안데르탈인 유전자와 더 가깝다는 사실도 밝혀냈다. 데니소바 11의 미토콘드리아 DNA를 분석한 결과 이 혼혈소녀는 현생인류와 1.7% 정도의 유전적 일치도를 갖고 있는 것으로도 나타났다. 데니소바 11이 태어나기 이전 데니소바인, 네안데르탈인과 현생인류의 조상 간 교류가 있었음을 짐작하게 하는 대목이다. 스반테 파에보 독일 막스플랑크연구소 박사는 “이번 단일 게놈분석만으로도 현생인류의 친척들 간 교류가 생각보다 더 잦았다는 것을 추정할 수 있다”며 “현생인류는 호모사피엔스의 단일 순수혈통이 아니라 인류의 다양한 친척종들과 교배해 유전자가 섞여 있는 종이라는 것을 알 수 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인구 170만명의 공업도시 중국 랴오닝성 번시는 여름 평균기온이 20도 중반에 불과했지만 지난 7월 39.6도의 최고 기온을 기록했다. 열사병으로 병원을 찾는 사람이 일주일에 20명이 넘을 정도였다. 이들은 대부분 야외 또는 통풍이 잘 안 되는 환경에서 일하는 노동자들이었다. 중국 대륙이 올여름 고온에 몸살을 앓았지만 지구온난화 현상으로 인해 앞으로 더 뜨거워질 전망이다.중국 기상국은 19일 지난 7월 중국 대륙 전체의 평균기온은 22.9도로 전년보다 1도 상승했다고 밝혔다. 지난달 중국 전역에서 최고 기온 기록을 갈아치운 지방 기상국은 24곳에 이르렀다. 지린성에서 간쑤성에 이르는 100개 지방 기상청이 35도 이상의 고온을 기록했다. 7월 한 달 동안 35도 이상 고온을 기록한 날이 6.1일에 이르렀고 2.1일은 최고 고온 기록을 넘어선 찜통더위를 보였다. 지구온난화 현상이 이대로 계속되면 4억명 이상이 거주하는 중국 화베이평원 일대는 2070년 농부들이 바깥에서 일할 수 있는 임계점 이상으로 온도가 상승할 것이라고 네이처지는 진단했다. 저장성 하이닝시에서는 34도를 기록한 고온에도 많은 건설현장 노동자들이 오전 10시부터 오후 4시까지 일해야만 했다. 기온이 비교적 낮은 이른 오전과 저녁으로 노동시간을 배분하지 않은 것은 물론이고 고온수당도 지급되지 않았다. 저장성은 6~9월 야외에서 일하는 노동자에게는 월 300위안(약 5만원)의 고온수당을 온도와 관계없이 지급하도록 했다. 하지만 쥐장건설에서 운영하는 빌딩 건설 현장의 노동자들은 아무도 고온수당을 받지 못했다. 중국의 건설현장 노동자들은 시골에서 온 농민공(이주노동자)들로 일하는 지역의 후커우(호적)가 없는 임시직인 경우가 대부분이다. 따라서 고온수당을 받지 못해도 고용주에게 맞서 이의를 제기하지 못한다. 쥐장건설에서 일하는 현장 노동자 예(36)는 “나는 일사병을 겪지 않았지만 동료들은 어지럼증이나 구토 증상을 많이 보였다”며 “그늘이나 에어컨이 있는 곳에서 쉬지 않는다면 일사병을 피할 수 없다”고 말했다. 고온으로 랴오닝성에서는 68만t의 해삼이 집단폐사했고 선양에서는 에어컨 판매가 매년 3500%씩 증가했다. 허난성에서는 길을 건너던 남성이 도로 아스팔트가 녹는 바람에 옴짝달싹 못하는 일도 벌어졌다. 중국에서는 35도 이상의 고온이 3일 연속 계속되면 폭염으로 규정하는데 중국 국가기후센터는 2025년이면 여름철 폭염이 발생하는 날이 절반이 넘을 것으로 내다봤다. 베이징 윤창수 특파원 geo@seoul.co.kr

천문관측 사상 가장 뜨거운 외계행성으로 알려져 있는 ‘KELT-9b’의 대기 성분이 밝혀졌다. 지난해 미국 오하이오주립대, 밴더빌트대와 덴마크 코펜하겐대 등이 참여한 국제 공동연구진이 찾아낸 행성 KELT-9b는 목성의 2.88배·반지름은 1.89배이며, 평균 온도는 4050K(켈빈, 절대온도의 단위), 빛을 받는 표면 온도는 4600K(섭씨 약 4327℃)에 달한다는 것도 확인했다. 참고로 태양 표면온도는 6000K(약 5800℃)다. 이와 관련해 스위스의 제네바대학과 베른대학 공동 연구진은 컴퓨터 시뮬레이션 및 분광기를 통해 행성의 대기를 분석한 결과, KELT-9b의 대기에서 금속 성분 특히 철과 티타늄이 단일 원자와 가스 형태로 존재한다는 사실이 밝혀졌다. 일반적으로 금속 특히 철이나 티타늄 등은 자연에서 가장 풍부한 금속이지만, 외계행성의 대기에서 검출된 사례는 흔치 않다. 연구진은 뉴스위크와 한 인터뷰에서 “대기 중 철과 티타늄 등 금속 성분이 외계행성에서 확실하게 탐지된 것은 이번이 처음”이라면서 “대부분의 행성은 KELT-9b와 같은 고온의 상황에서 대기가 완전히 증발해 버릴 수 있지만, 철이나 티타늄과 같은 물질이 대기의 전체 증발을 막는 역할을 했을 수도 있다”고 추측했다. 이어 “이번 연구는 뜨거운 별에서 나오는 복사 에너지가 강렬한 대기 환경에서도 어떻게 행성이 진화할 수 있는지를 알 수 있는 실험이었다”고 평가했다. 연구진은 특히 이러한 연구 방식이 지구 밖의 생명체를 찾는 과학자들에게도 의미 있을 수 있다고 기대했다. 일반적으로 금속을 감지하기 위해서는 고해상도의 스펙트럼을 사용하는데, 원자와 분자는 각각 다른 스펙트럼 특징을 가지고 있으며, 이것이 생명체와 연관된 특정 원자와 분자를 정확히 감지하는데 도움이 되기 때문이다. 한편 KRLT-9b 행성은 지구에서 650광년 떨어진 외계 태양 ‘KELT-9’ 주변을 돌고 있으며, 이전까지 가장 뜨거운 행성은 지구에서 840광년 떨어져 있는 ‘WASP-12b’로, 표면 온도가 2250K(섭씨 약 1977도)이다. 자세한 연구결과는 15일 세계적 학술지인 ‘네이처’(Nature) 최신호에 실렸다. 　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

이달 초 미국 기상학회(AMS)는 ‘2017년 기후보고서’라는 연례보고서를 발표했다. 보고서에 따르면 지난해는 역사상 세 번째로 더웠던 해로 나타났다. 가장 더웠던 해는 2016년, 그다음은 2015년으로 최근 3년이 기후 관측 이후 가장 더웠던 해 1~3위를 차지한 것이다.미국 해양대기관리청(NOAA)은 1~6월 기온을 바탕으로 올해가 역대 네 번째로 더운 해가 될 것으로 예측했지만 7월부터 북반구 전체를 강타하고 있는 살인적 폭염 기록을 보면 올해가 가장 더운 해로 기록될 수 있다는 전망도 조심스럽게 나오고 있다. 이 같은 상황에서 유럽의 기후학자들이 최악의 경우 2027년까지 매년 올해 같은 폭염이 나타날 수 있으며 폭염이 지속되는 날도 1년 중 네 달 이상이 될 수도 있을 것이라는 암울한 전망을 내놨다. 스위스 베른대 기후·환경물리학연구소, 기후변화연구센터, 취리히연방공과대(ETH) 대기·기후과학연구소, 생물지구화학·오염역학연구소 공동연구팀은 국제학술지 ‘네이처’ 8월 16일자에 발표한 논문에서 지구온난화로 인해 비정상적으로 바닷물 온도가 상승하는 ‘해양폭염’의 강도가 점점 세지고 광범위한 지역에서 자주 나타나게 될 것이라고 예측했다. 해수면 온도 상승은 태풍이나 허리케인 같은 열대성 폭풍을 지금보다 자주 발생시킬 뿐만 아니라 고온 다습한 날씨를 더 많이 만들어 낼 것이라는 설명이다. 여기에 육지의 온도 상승까지 겹쳐 고온 건조한 공기가 더해지면 매년 여름 ‘불가마더위’가 반복될 수밖에 없게 된다. 연구팀은 기후 해석 모델 12가지를 활용해 1982년부터 2016년까지 일일 지구 해수면 온도 데이터를 비롯해 다양한 날씨 데이터를 입력, 계산한 결과 해양폭염은 최근 30년 동안 두 배 이상 증가했다고 밝혔다. 연구팀은 지구 평균온도가 2도 이상 상승할 경우 해양폭염은 북극해는 물론 남극해에까지 영향을 미쳐 해빙 감소를 가속화한다고 설명했다. 이 경우 지구온난화를 부추기는 다른 여러 요인들과 맞물려 21세기 말 여름철 폭염의 발생 지속 일수는 평균 112일(92~129일)까지 늘어날 수 있다는 예측을 내놨다. 만약 지구 평균 기온 2도 상승을 막으려는 노력이 실패해 21세기 말 지구 평균온도가 산업혁명 이전과 비교해 3.5도 상승할 경우 해양폭염은 산업화 이전보다 41배 이상 증가할 것이라고 예측했다. 이런 상황이 되면 육지의 폭염 강도와 일수는 예측이 어려울 만큼 늘어나게 될 것이라고 덧붙였다. 앞서 프랑스 국립과학연구센터(CNRS) 해양물리학연구소, 영국 사우샘프턴대 해양·지구과학과, 네덜란드 왕립기상연구소 공동연구팀은 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 8월 14일자를 통해 현재와 같은 지구온난화가 계속 진행될 경우 짧게는 2022년까지, 길게는 2027년까지도 올여름과 같은 살인적 폭염이 지속될 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 연구팀은 1880년부터 2016년까지 지구 표면 평균온도(GMT)와 해수면 평균온도(SST) 데이터를 바탕으로 기존에 활용되던 10개의 기후 예측 모델을 합해 미래 기후 예측을 좀더 효과적으로 할 수 있는 새로운 모델을 개발했다. 이를 통해 1년, 5년, 10년 단위로 기존 기후를 분석한 뒤 2018년 이후를 예측한 결과 최소 2022년, 최악의 경우 2027년까지도 올해와 비슷하거나 더 심각한 비정상적 여름이 계속될 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 플로리앙 세벨레크 CNRS 박사는 “앞으로 최소 5년 동안은 지표면과 함께 해수면 온도도 상승할 것으로 예상되는 만큼 겨울철 혹한 발생 가능성은 상대적으로 낮다”면서 “폭염과 함께 태풍, 허리케인, 사이클론 같은 강한 열대성 폭풍 발생에 대한 대비가 필요하다”고 강조했다. 한편 싱가포르 난양공대, 대만 국립대, 미국 버지니아공대 공동연구팀은 8월 16일자 ‘사이언스 어드밴시스’에 발표한 논문을 통해 현재와 같은 지구온난화가 지속될 경우 2060년에는 해수면이 50㎝, 2100년에는 100㎝ 상승하게 될 것이라는 예측을 내놨다. 연구팀은 이 같은 상황이 되면 해안 지역 도시들은 2011년 일본 후쿠시마 원전 사고를 일으켰던 규모의 쓰나미 위험을 항상 떠안고 살게 되는 것이라고 경고했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

아찔할 정도로 높은 곳에 올라가거나 길을 지나갈 때 갑자기 튀어나온 자동차와 마주치거나 골목에서 사납게 생긴 덩치 큰 개와 맞닥뜨렸을 때, 공포영화를 보다가 잔인한 장면이 나오면 자신도 모르게 ‘헉’하며 숨을 몰아쉬거나 눈을 가린 경험을 누구나 한 번쯤은 했을 것이다. 이런 행동은 ‘얼음’(freezing)이라고 부르는 공포 반응 중 하나다. 사실 포식자나 위험한 상황에 맞닥뜨렸다고 뇌가 판단할 경우 공포와 불안반응을 유발시키는 것은 생존을 위해 필수적인 기능이다. 더군다나 이는 배워서 터득하는 몸의 반응이 아니라 오랜 시간 진화를 통해 몸에 새겨진 일종의 선천적 반응이다. 과연 이런 타고난 공포반응은 어디서 유래되고 어떻게 나타나는 것일까. 카이스트 생명과학과 한진희 교수와 대구경북과학기술원(DGIST) 부설 한국뇌연구원 뇌신경망연구부 박형주 박사 공동연구팀이 동물이 보이는 공포에 대한 선천적 반응을 유발시키는 뇌신경회로와 메커니즘을 규명했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 실렸다. 선천적 공포반응은 생존에 도움을 주지만 극도의 스트레스나 생존에 지속적인 위협이 가해질 경우 공포회로에 이상이 생기면서 공황장애, 외상후 스트레스 장애(PTSD) 같은 신경질환을 앓게 된다. 많은 연구자들이 이 같은 문제를 해결하기 위해 연구를 하고 있지만 정확한 신경회로를 아직 찾지 못하고 있다. 연구팀은 스트레스 반응을 조절하고 연산기능을 수행하는 전전두엽 피질(PFC)의 일부인 전측대상회 피질(ACC)을 주목했다. 전두엽이 학습을 통한 후천적 공포조절에 관여하고 있다는 사실은 밝혀졌지만 선천적 공포조절 기능에 대해서는 아직 알려진 바가 없다. 연구팀은 빛을 이용해 실시간으로 신경 활성을 조절하는 광유전학 기술을 활용해 생쥐의 전측대상회 피질을 자극했다. 생쥐를 잡아먹는 포식자 중 하나인 여우 냄새를 맡았을 때 활성화되는 부위를 빛으로 조절하는 실험을 한 것이다. 그 결과 전측대상회 피질 영역의 활성을 억제하자 선천적 공포 반응인 ‘얼음 반응’이 증폭됐고 활성을 높이자 공포반응이 감소하는 것을 발견했다. 특히 배외측 편도체핵(BLA)라는 부위가 공포 반응 유발에 중요한 역할을 한다는 사실을 확인했다. 뇌연구원 박형주 박사팀은 전기 생리학 방법으로 전측대상회 피질과 배외측 편도체핵 연결망이 선천적 공포 조절 기능에 관여한다는 사실을 교차검증해 같은 결과를 얻었다.한진희 카이스트 교수는 “이번 연구결과는 공포반응을 유발시키는 뇌 속 핵심 신경회로를 발견했다는데 의미가 크다”며 “이번에 발견한 신경회로를 대상으로 하는 치료기술을 개발한다면 외상후 스트레스 장애 등 뇌신경질환으로 고통을 겪는 이들을 도울 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

진화론을 이야기할 때 항상 빠지지 않는 단어가 ‘자연 선택’이다. 진화 과정에서 승자는 자연에 가장 잘 적응하는 개체나 자연에서 살아남을 수 있는 특정 형질을 가진 개체다. 최근 국제학술지 ‘네이처’에 흥미로운 연구 결과가 발표됐다. 자연 선택이 몇 주 만에도 일어날 수 있다는 것이다.미국 하버드대 연구진은 카리브해의 작은 섬에 사는 도마뱀의 다리 길이와 발바닥 넓이 등을 조사했다. 며칠 뒤 기록적인 두 차례의 허리케인이 지나갔다. 연구진은 다시 그 섬을 찾았다. 그런데 도마뱀들의 앞발이 길어지고 뒷발은 짧아졌으며 앞뒤 발바닥 면적은 넓어졌다. 짧은 몇 주 동안 도마뱀이 환경에 적응하면서 바뀐 게 아니다. 그 특성을 갖고 있는 도마뱀만 강력한 허리케인 속에서 살아남은 것이다. 만약 모든 도마뱀의 다리 길이와 발바닥 면적이 같다면 공룡처럼 사라졌을 것이다. 진화 과정과 자연 선택은 암세포에서도 나타난다. 대부분의 이상 세포는 적절한 기능을 못 해 사라진다. 산소, 영양 부족에 적응하지 못하거나 세포의 수리 기능 덕분에 회복된다. 몸 안의 면역세포가 그 이상 세포를 없애 버리기도 한다. 그러나 이상 세포는 끊임없이 나타나고, 돌연변이 등을 통해 변화하면서 다양한 후손을 남긴다. 이런 이상 세포의 변화와 다양성이 몸 안의 자연 선택을 이겨 나갈 수 있게 한다. 암 치료 전략은 몸의 잃어버린 자연 선택 기능을 회복하거나 강화하는 방향으로 이뤄진다. 암세포는 성장 과정에서 스스로 혈관 형성을 유도하는데, ‘항혈관억제제’로 암 성장을 막을 수 있다. 암세포가 아예 죽도록 유도하는 약제도 있다. 암세포가 ‘면역 관문’을 활성화하면 면역 기능의 감시를 피할 수 있는데, ‘면역 관문 억제제’는 이를 다시 비활성화시켜 면역 기능을 회복시킨다. 지난 수십 년간 많은 암 연구자들이 관심을 가진 분야는 자연 선택을 극복하기 위해 암세포가 보이는 다양성, 즉 암세포를 발전시키는 다양한 유전자 변화였다. 그러나 최근에는 나쁜 돌연변이가 축적되지 않도록 만드는 유전자 변화인 ‘음성 자연 선택’도 암 진행에 중요하다는 사실이 알려졌다. 쉽게 말해 종의 진화와 유지에서 돌연변이가 계속 축적되고 확산되면 다양성 측면에서는 유리하지만, 중요한 기능을 가진 유전자에 계속 돌연변이가 발생하면 오히려 불리할 수도 있다는 것이다. 스페인 연구진은 26종의 암에 걸린 7500명 이상 환자들의 유전자 분석을 시행한 결과 음성 자연 선택에 매우 중요한 필수 암 유전자와 면역 단백질 부위 유전자를 확인했다. 또 이들이 암세포의 기능 유지와 면역회피 반응에 관여한다는 사실까지도 확인했다. 최근의 암 연구는 진화, 자연 선택과 같이 암과 관련 없는 분야의 업적으로 새로운 길을 찾고 있다. 스페인 연구진의 성과도 집단유전학과 의학유전학, 전산생물학, 시스템생물학 전문가들이 함께 모여 이룬 것이다. 학제 간 연구와 협동이 하나의 연구 성과보다 중요하다는 사실을 보여 준다.

지구온난화가 물고기의 후각 능력에도 큰 영향을 미치면서 물고기의 생존을 위협하고 있다는 연구결과가 나왔다. 어류는 외형적으로 튀어나온 코를 가지고 있지는 않지만 비강 내에 감각 세포가 있어 냄새를 감지할 수 있다. 물고기는 후각을 이용해 먹잇감을 찾거나 안전한 서식지를 찾으며, 포식자를 피하거나 물고기끼리 서로 알아보는데도 후각을 이용한다. 영국 잉글랜드 엑서터대학 연구진에 따르면 지구온난화의 영향으로 전 세계 바다의 이산화탄소 농도가 짙어지고 있으며, 이것이 물고기의 후각 상실 현상을 유발하고 있다. 일반적으로 이산화탄소는 가스의 형태지만, 물에도 흡수될 수 있다. 바다 밑으로 내려갈수록 이산화탄소 농도가 높아지며 바닷물의 산성화가 심해지는데, 연구진에 따르면 산업혁명 이후 해양의 이산화탄소 농도는 43% 상승했다. 이산화탄소가 어류에 미치는 영향을 알아보기 위한 실험에서 연구진은 농어를 사용했다. 농어의 개체수가 많고 경제적으로도 중요한 어류로 꼽히기 때문이다. 연구진은 농어를 두 그룹으로 나눈 뒤 A그룹은 현재 해양의 이산화탄소 농도와 같은 물에 풀어놓고, B그룹은 약 20년 전인 세기말(1990년대 후반) 당시의 해양 이산화탄소 농도와 같은 물에 풀어놓았다. 이후 농어의 움직임을 관찰한 결과 산성이 더 높은 물에 있는 A그룹은 B그룹에 비해 움직임이 덜했고, 먹잇감의 냄새가 나타났을 때에도 반응이 더뎠다. 또 B그룹에 비해 불안감이 더 높은 모습을 보이기도 했다. 연구진은 산성화 된 물이 물고기 코 앞쪽의 후각 수용체와 냄새 분자가 결합하는데 영향을 미치며, 이것이 물고기의 후각을 둔하게 만드는 결과로 이어진다고 분석했다. 과거 연구에 따르면 이산화탄소 수치는 어류의 뇌 활동을 저해할 수 있으며, 이산화탄소 농도와 어류 후각의 연관관계를 밝힌 연구가 진행된 것은 이번이 처음이다. 연구를 이끈 로드 윌슨 엑서터대학 교수는 “이산화탄소가 물고기의 후각에 직접적인 영향을 미친다는 사실을 입증했다. 이는 이산화탄소가 중추신경계뿐만 아니라 뇌 자체에서 정보처리가 원활하지 못하도록 하기 때문”이라면서 “미래에 이산화탄소가 증가함에 따라 어류가 얼마나 빨리 이러한 문제점들을 극복할 수 있을지 알 수 없다”고 밝혔다. 자세한 연구결과는 과학저널 ‘네이처 기후변화‘(Nature Climate Change) 최신호에 게재됐다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

라정찬(53) 네이처셀 대표가 줄기세포 치료제에 대한 허위·과장 정보로 주가를 조작한 혐의로 재판에 넘겨졌다.서울남부지검 증권범죄합수단(단장 박광배)은 자본시장법 위반 혐의로 지난 2일 라씨를 구속기소하고 범행을 공모한 최고재무책임자(CFO) 반모(46)씨 등 3명을 불구속 기소했다고 3일 밝혔다. 이들은 퇴행성 관절염 줄기세포 치료제 후보물질인 ‘조인트스템’과 관련해 허위·과장된 정보로 주가를 조작해 235억원 상당의 부당이득을 취한 혐의를 받는다. 검찰에 따르면 이들은 조인트스템의 식품의약품안전처 조건부 품목 허가 승인신청을 낸 뒤 허위·과장성 보도자료를 배포하고, 지난해 6월 자체 창간한 의료전문지를 통해 이를 보도했다. 이에 힘입어 한때 4220원이었던 네이처셀 주가는 최대 6만 2200원까지 급등했다. 그러나 이듬해인 지난 3월 식약처가 조인트스템의 조건부 허가 신청을 반려한 이후 주가는 급락했다. 이들은 2015년 4월 150억원 규모의 제3자 배정 유상증자를 결정하는 과정에서 1년간 매매가 금지된 신주를 배정하는 것처럼 공시한 뒤 투자자들에게 처분이 가능한 구주(기존에 발행된 주식)를 대여한 것으로도 드러났다. 검찰 관계자는 “일반투자자들의 관심을 자극하는 소재를 이용하여 상장사의 주가를 부양시켜 부당한 이익을 취득한 사건이다”면서 “추징보전 조치를 통해 피의자들이 취득한 부당이득을 환수할 예정이다”고 밝혔다. 기민도 key5088@seoul.co.kr

과학자들이 지금까지 발견된 운석 중 가장 오래된 것을 통해 태양계가 어떻게 형성됐는지에 관한 수수께끼를 풀기 위한 연구를 진행하고 있다. ‘NWA 11119’로 명명된 이 운석은 야구공 크기로 서아프리카의 사하라 사막 서쪽 국가인 모리타니의 한 모래 언덕(사구)에서 발견됐다. 이름에서 NWA는 노스웨스트 아프리카(Northwest Africa)의 약자다. 현재 과학자들은 역대 가장 오래된 운석이 45억 6500만 년 된 것으로 추정하고 있다. 태양계는 지금으로부터 약 46억 년 전, 가까운 곳에서 생을 다한 늙은 별이 초신성 폭발을 일으켜 그 충격으로 가스와 먼지로 이뤄진 거대한 분자 구름의 일부분이 중력 붕괴를 일으켜 형성된 것으로 여겨진다. 이 구름이 붕괴하면서 태양이 중심에 있는 회전 원반을 형성했고 거기에서 행성들이 형성된 것이다. 연구를 주도한 뉴멕시코대(UNM)의 푸르나 스리니바산 연구원은 자신의 대학과 미국항공우주국(NASA) 존슨우주센터 시설에 있는 전자탐침미세분석기(EPMA) 및 컴퓨터 단층촬영(CT) 분석을 사용해 이 운석의 조성 등 광물학 특성을 조사했다. 이를 통해 이 운석에서 옅은 녹색의 흔치 않은 결합 지각이 포함돼 있다는 것을 알아냈다. 스리니바산 연구원은 “이 운석의 광물학 특성은 우리가 이전에 연구했던 어떤 운석과도 다르다. 이 운석을 구성하는 모든 단계를 이해하기 위해 이번 조사를 진행했다”면서 “처음 발견한 주요한 특성 중 하나는 석영 광물과 비슷한 인규석의 이산화규소 결정이 크다는 것”이라고 말했다. 이어 “인규석을 정량화하기 위해 추가적인 이미지 분석을 시행했을 때 우리는 현재 양이 전체 운석의 30%임을 발견했다. 이 양은 운석에서 전례가 없다”면서 “지구의 특정 화산암에서만 이만큼이 발견된다”고 덧붙였다. 연구팀은 이 운석을 분석해 이런 태양계 형성 과정에 관한 새로운 사실을 밝혀내길 기대하고 있다. 연구에 참여한 미국 애리조나주립대(ASU) 운석연구소의 대니얼 던랩 박사는 “우리가 연구한 이 운석은 지금까지 알려진 어떤 운석들과도 다르다. 이산화규소(실리카)가 가장 풍부하며 알려진 어떤 화성암 운석보다 가장 오래됐다”면서 “이런 운석은 행성 형성의 전조였고 태양계 안에서 지구형 행성들의 형성에 있어 중요한 단계를 보여준다”고 설명했다. 역시 연구에 참여한 칼 어기 UNM 운석연구소 소장은 “이 연구는 태양계 초기에 행성들의 구성 요소가 어떻게 형성됐는지에 관해 보여주는 핵심이 된다”면서 “우리는 잃어버린 퍼즐 조각을 하나 발견한 것”이라고 말했다. 자세한 연구결과는 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 최신호에 실렸다. 사진=UNM, ASU 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

토양, 인간보다 9배 많은 CO2내뿜어 토양에 버려진 플라스틱의 무분별한 확산, 토양 속 미생물 활동 증가 등도 온난화의 주범 중 하나라는 연구 결과들이 나왔다. 미국 하와이대 데이비드 칼 교수는 “일상에서 쇼핑백이나 물통 등으로 사용하는 플라스틱 쓰레기가 햇빛에 노출돼 삭으면서 강력한 온실가스인 메탄을 내뿜는다”는 연구 결과를 내놓았다고 2일 AP통신 등이 전했다. 최근 미 공공과학도서관 온라인 학술지인 ‘플로스 원’에 공개된 이 연구 결과에서 칼 교수는 “버려진 플라스틱이 80억t에 달하고 앞으로 20년 내에 생산량이 두 배로 늘어난다는 점을 감안할 때 이에 따른 온실가스 배출량이 상당하다”고 지적했다. 그는 “플라스틱이 햇빛에 삭으면서 에틸렌뿐만 아니라 메탄을 배출하지만 메탄 배출량을 산출할 때 이를 감안하지 않는다”고 버려진 플라스틱의 문제점을 강조했다. 칼 교수는 플라스틱이 배출하는 온실가스의 정확한 양에 대해서는 산출하지 않았다. 미 태평양북서부 연구소의 벤 본드 램버티 연구원은 지구온난화로 토양 온도가 오르면서 이산화탄소 배출량이 이전보다 더 늘어나 ‘온난화의 악순환’에 빠져들었다고 과학저널 ‘네이처’ 최신호에 보고했다. 그는 인간의 화석연료 사용으로 이산화탄소 배출이 늘면서 지구 온도가 오르고 토양이 가열되면서 토양 속 미생물 활동이 늘어 토양의 이산화탄소 배출량도 더 늘게 됐다고 지적했다. 이는 다시 지구 온도를 더 끌어올리고 토양의 이산화탄소 배출도 증가시키는 온난화의 악순환으로 이어지고 있다는 주장이다. 토양은 인간 활동으로 배출되는 것보다 9배나 많은 이산화탄소를 대기 중에 배출한다. 미 매사추세츠 해양생물연구소 제리 멜릴로 연구원은 통제되지 않은 악순환이 기후변화를 가속하고 확대시킬 것으로 지적했다. 한편 미기상학회(AMS)와 미국립해양대기국(NOAA)은 2017년 전 세계의 온실가스 배출량이 최고 수준을 기록했다고 밝혔다. 특히 이산화탄소, 메탄, 아산화질소 등 3대 온실가스의 방출량이 지난해 최고치를 기록했다고 밝혔다. 지구 표면의 이산화탄소 농도는 405까지 치솟아 대기 관측 사상 가장 높았다. 이산화탄소 증가율은 1960년대 초반 이후 4배에 달했다. 이석우 선임기자 jun88@seoul.co.kr

뇌실하 영역서 돌연변이 세포 집중 발견네이처지 게재… “치료제 개발에 전력”국내 연구진이 난치성 뇌종양인 ‘교모세포종’의 새로운 발병 기전을 밝혀냈다. 암 부위가 아닌 뇌의 특정 부위에서 돌연변이가 시작돼 다른 부위로 확산한다는 사실을 세계 최초로 규명했다. 강석구 연세대 세브란스병원 교수와 이정호 한국과학기술원(KAIST) 의과학대학원 교수팀은 융합연구를 통해 교모세포종이 뇌 내부 공간인 뇌실 아랫부분 ‘뇌실하 영역’에서 처음 시작된다는 사실을 규명했다고 1일 밝혔다. 이번 연구는 보건복지부, 한국연구재단 등의 지원을 받아 진행됐고 연구결과는 국제학술지 ‘네이처’에 실렸다. 교모세포종은 전체 뇌종양의 12~15%를 차지해 단일암 중 뇌에서 가장 많이 발생하는 암이다. 뇌의 신경교세포에서 생기는 암 중 악성도가 가장 높다. 뇌압 상승으로 인한 두통과 뇌신경마비, 언어장애 등을 유발하고 환자 사망 위험이 높다. 연구팀은 2013년부터 지난해까지 교모세포종 제거 수술을 받은 환자 30명을 대상으로 종양 조직, 정상 조직, 뇌실 주변 조직 등 3개 영역을 조사했다. 분석 결과 암세포가 없는 뇌실하 영역에서 종양을 유발하는 돌연변이 세포가 많이 발견됐다. 특히 성상세포 영역에 돌연변이가 집중됐다. 유전자 분석을 해 보니 돌연변이 세포는 시간이 지나면서 뇌의 다른 부위로 이동했다. 불꽃놀이를 할 때 빠르게 퍼져 나가는 불꽃처럼 암세포가 퍼져 나가는 현상이 확인됐다. 연구팀은 앞으로 돌연변이 세포가 교모세포종으로 진화하는 것을 막기 위한 치료제 개발을 추진할 계획이다. 강 교수는 “교모세포종이 정상 신경줄기세포가 존재하는 뇌실하 영역에서 시작된다는 사실을 처음으로 확인했다”며 “암 조직에만 쏠려 있는 연구를 암의 기원이 되는 조직 쪽으로 방향을 전환해야 암 치료 비밀을 풀 수 있다는 새로운 방향성을 제시한 것”이라고 말했다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

단백질의 제조 기간을 기존 1주일 이상에서 단 10분 내로 줄인 획기적인 기술이 부산대학교 연구팀에 의해 개발됐다. 부산대는 BK21 플러스 동남권 화학 신기술 창의인재 양성 사업단의 김일 교수(사진)팀이 다양한 단백질을 10분 이내에 제조할 수 있는 신기술을 개발했다고 31일 밝혔다. 연구결과는 국제 학술지 네이처의 자매지인 ‘커뮤니케이션즈 케미스트리’ 20일자 인터넷판에 게재됐다.단백질은 생물체 구조의 구성 성분이나 조절 작용·면역에 없어서는 안 될 필수 요소다. 생물의 체내에서는 합성과 분해가 이뤄지면서 평형상태를 유지한다. 암치료·눈질환·심장질환·당뇨병·감염질환·호흡기질환 등의 치료에 광범위하게 활용하는 것이 단백질이다. 그러나 효과적인 제조법이 없고 가격이 비쌀 뿐 아니라 간단한 단백질이라도 제조에 1주일 이상 걸린다. 김일 교수팀은 천연 아미노산 20종류를 ‘펩티드 결합’이라는 화학 결합으로 자유자재로 서로 연결하는 새로운 유기계 촉매를 개발하는 데 성공했다. 이 촉매를 사용하면 다양한 단백질을 10분 내에 제조할 수 있으며 단백질의 구조도 선형과 고리형으로 조절할 수 있다. 생명체를 구성하는 선형 및 고리형의 구조는 단백질의 쓰임과 밀접한 관련이 있다.고리형 단백질은 지금까지의 기술로는 제조 자체가 불가능한 영역이었다. 연구팀은 단백질 제조에 사용된 촉매를 따로 제거하지 않아도 되도록 해 단백질 대량생산의 길을 더욱 넓혔다. 특히 단백질을 합성고분자와 결합시킬 수도 있어 종래의 재료로는 실현이 어려웠던 구조적·기능적 난제를 해결하는 데도 크게 이바지할 것으로 기대된댜. 연구팀은 촉매를 사용한 이번 단백질 제조 기술에 대해 한국과 해외에 특허를 출원한 상태다. 김일 교수는 “새로운 유기 촉매의 개발로 다양한 기능을 가진 다양한 단백질을 생산할 수 있어 의학적 발전에 큰 도움이 될것“이라고 말했다. 부산김정한 기자 jhkim@seoul.co.kr

일본 정부가 ‘유도만능줄기(iPS)세포’를 활용한 파킨슨병 치료에 대해 세계 최초로 임상시험을 승인했다. 일본 언론들은 30일 “다카하시 준 교토대 교수 연구팀이 iPS세포로 뇌의 신경세포를 만들어 파킨슨병 환자의 뇌에 이식하는 치료의 임상시험 계획에 대해 정부로부터 승인을 받았다“며 “조만간 대상 환자를 선정해 임상시험에 들어갈 것”이라고 보도했다. iPS세포는 이미 분화가 끝난 사람의 체세포에 세포분화 유전자를 주입해 분화 이전의 상태로 되돌리는 기술이다. 이를 응용하면 질병으로 손상된 세포를 iPS로 대체해 정상세포로 바꿀 수 있다. 이 기술을 처음 개발한 야마나카 신야 교토대 iPS세포연구소장은 2012년 노벨 생리의학상을 수상했다. 일본 정부는 질병 치료 가능성에 주목하고 지난 10년간 iPS세포 연구에 1000억엔(약 1조원)을 투자해 왔다. 파킨슨병은 사람의 뇌에서 도파민(운동을 조절하는 정보전달 물질)을 생성하는 신경세포가 감소해 발생하는 질환이다. 근육 경직, 몸 떨림 등이 대표적인 증상으로 치매, 뇌졸중과 함께 3대 노인성 질환으로 통한다. 일본의 파킨슨병 환자는 16만명으로 추정되며 한국은 2016년 기준 9만 6499명이 이 병으로 진단받았다. 도파민을 보충하는 약물 투입 이외에 별다른 치료법은 발견되지 않은 상태다. 지난해 다카하시 교수팀은 건강한 사람의 체세포에서 iPS세포를 만들고 도파민을 분비하는 신경세포의 전구세포로 분화시킨 뒤 파킨슨병에 걸린 원숭이의 뇌에 주입하는 실험을 진행했다. 일정 시간이 지난 뒤 자기공명영상촬영(MRI) 등으로 원숭이의 뇌를 관찰한 결과 신경기능이 일부 회복된 사실이 확인됐다. 당시 연구 결과는 국제학술지 네이처에 게재됐다. 다카하시 교수는 “2년간 연구에서 가장 큰 단점으로 거론됐던 암 유발 부작용이나 면역 거부반응이 나타나지 않았다”고 설명했다. 한편 우리나라에서도 김동욱 연세대 의대 교수가 배아줄기세포를 이용해 파킨슨병 원숭이 치료 실험을 진행한 바 있다. 도쿄 김태균 특파원 windsea@seoul.co.kr 서울 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

목성의 4대 위성 가운데 하나인 유로파는 나사의 가장 중요한 탐사 목표 가운데 하나이다. 과거 탐사를 통해 이 얼음 위성이 단단한 얼음 지각 아래 액체 상태의 물을 지니고 있다는 증거가 발견되었기 때문이다. 목성의 강한 중력이 위성 내부에 열에너지를 만들고 이 열이 물을 녹여 지구보다 거대한 바다를 만든다. 유로파의 바다는 지구처럼 수십억 년 이상의 역사를 지니고 있다. 복잡한 유기물이 생명체로 진화하기에 충분한 시간이다. 따라서 과학자들은 유로파의 단단한 얼음 지각 아래 무엇이 존재하는지 알기 위해 다음 탐사를 계획하고 있다. 목성 탐사선인 주노 다음에 나사가 목성권에 보낼 탐사선은 바로 유로파 클리퍼 (Europa Clipper)다. 유로파 클리퍼는 이 얼음 위성의 표면을 상세히 관측해 유기물과 생명체의 가능성을 탐사하게 된다. 물론 나사는 언젠가 유로파 표면에 착륙선을 보내 생명체의 결정적인 증거를 찾아볼 계획이다. 하지만 넓은 유로파 표면에서 어디를 탐사하는 것이 가장 좋을까? 나사 제트 추진 연구소(JPL)의 톰 노드하임 (Tom Nordheim)은 유로파 표면에서 복잡한 유기물의 증거를 찾으려면 적도 부근의 저위도 지역보다 중위도와 고위도 지역에 탐사를 집중하는 편이 좋다는 연구 결과를 저널 네이처 천문학 (Nature Astronomy)에 발표했다. 연구팀은 과거 유로파를 관측한 갈릴레오 탐사선과 보이저 1호의 관측 데이터를 다시 분석해 유로파 표면의 방사선 수치를 재구성했다. 고에너지 입자와 방사선이 복잡한 유기물과 생명체를 파괴하기 때문이다. 유로파의 얼음 지각의 균열을 타고 내부에서 흘러나온 수증기와 물은 표면에서 다시 얼어붙게 된다. 이 과정에서 내부 바다에 있는 유기물이 표면으로 나올 수 있지만, 강력한 방사선에 의해 상당 부분 파괴된다. (개념도 참조) 따라서 방사선이 강한 지역에서는 유기물을 검출하기 어렵다. 연구팀은 유로파 표면에서 유기물을 검출하기 위해서는 적도의 고방사선 지역에서는 적어도 10-20cm 정도 파고 들어가야 가능할 것으로 예측했다. 반면 고위도 지역에서는 1cm 정도만 파도 유기물을 검출할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 탐사의 최적 위치는 중위도 및 고위도 지역이 될 것으로 보인다. 만약 유로파에 생명체가 존재한다면 이는 21세기 전체는 물론 인류 역사상 가장 큰 과학적 발견이 될 것이다. 다만 이를 검증하는 과정은 매우 까다롭다. 유로파가 멀리 떨어져 있을 뿐 아니라 적어도 수십 km 두께의 얼음 지각 아래 바다가 존재하기 때문이다. 하지만 나사 과학자들은 유로파 클리퍼 및 착륙선을 포함한 다양한 탐사 프로젝트를 준비하고 있기 때문에 결국 이번 세기에 답을 알아낼 수 있을 것이다. 어떤 답이 인류를 기다릴지 궁금하다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

“부모가 되니 더 빨리 늙는 것 같다”고 말하는 사람들이 많은 데 이 말이 옳다는 것을 시사하는 연구결과가 나왔다. 27일(현지시간) 영국 일간 데일리메일 등 외신 보도에 따르면, 새로운 연구에서는 여성은 아이를 낳을수록 생물학적인 나이가 6개월~2년 더 많아지는 것으로 나타났다. 이는 미국 노스웨스턴대와 워싱턴대 공동 연구진이 필리핀에서 20~24세 여성 3200여 명을 대상으로 진행된 코호트 연구자료를 자세히 분석해 얻은 것이다. 즉 여성은 아이를 많이 낳을수록 수명이 줄어들 가능성이 커지는다는 말이다. 세계적인 학술지 네이처의 온라인 자매지인 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호(23일자)에 실린 이번 연구논문에 따르면, 연구진은 세포 노화를 측정하기 위해 ‘텔로미어 길이’와 ‘DNA 메틸화 수준’(후성적 나이)이라는 두 가지 바이오마커(생물표지)를 조사했다. 두 마커는 모두 독자적으로 사망률 예측에 쓰인다. 연구를 이끈 칼렌 라이언 연구원은 “두 마커는 모두 더 많은 임신을 한 여성일수록 생물학적 나이가 더 많은 것처럼 나타났다”고 설명했다. 또 연구진은 세포 노화에 영향을 주는 또 다른 요인들을 고려하더라도 임신 횟수가 여전히 가장 크게 관여한다는 것도 확인했다고 밝혔다. 이는 “임신 중 나타나는 세포 변화는 어머니의 면역체계에서 적응하기 위한 과정에서 일어난 것일수도 있다”고 연구진은 덧붙였다. 이제 연구진은 지난 2005년부터 세포 노화를 측정해온 여성들에게서 얼마나 생물학적 노화가 진행됐는지 알아보기 위해 추적 연구를 계속해나갈 계획이다. 사진=evgenyatamanenko / 123RF 스톡 콘텐츠(위), 데일리메일 캡처 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

기초과학연구원(IBS) 기후물리연구단 악셀 티머만(부산대 석학교수) 단장이 주도한 미국, 호주, 중국, 프랑스, 독일, 대만, 칠레, 영국, 페루 10개국 39명의 국제 공동연구팀이 매번 다른 형태의 엘니뇨 현상이 발생하는 메커니즘을 밝혀내는 데 성공했다. ●10개국 공동 연구로 발생 원리 밝혀 연구팀은 동태평양에서 발생하는 엘니뇨(EP엘니뇨)와 중태평양에서 발생하는 엘니뇨(CP엘니뇨)가 상호작용을 하면서 다양한 형태의 엘니뇨 현상을 발생시킨다는 사실을 확인하고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 7월 25일자(현지시간)에 발표했다. 엘니뇨는 바닷물 온도가 비정상적으로 상승하는 현상으로 수개월~1년 정도 이어진다. 해수 이상저온 현상인 라니냐와 번갈아 가며 나타나는 엘니뇨는 다양한 기상이변과 이상기후의 원인이 되고 있는데 발원지, 주기, 강도, 지속기간이 불규칙해 예측이 쉽지 않다는 특징이 있다. ●동·중태평양 엘니뇨 상호 결합 때문 연구팀은 다양한 기후관측 자료와 이론 모델, 시뮬레이션 기법을 통합한 수학적 모델링을 통해 EP엘니뇨와 CP엘니뇨의 발생 메커니즘을 발견했다. 특히 두 개의 엘니뇨가 상호 결합하면서 완전히 다른 형태의 엘니뇨가 만들어진다는 것을 수학적으로 증명하기도 했다. 티머만 단장은 “이번 연구를 통해 기후 분야의 난제 중 하나인 엘니뇨의 다양성을 이해할 수 있게 됐다”며 “다양한 형태의 엘니뇨 예측을 통해 각종 기후변화 현상에 대응할 수 있게 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

초·중·고등학교의 방학이 시작됐습니다. 요즘은 점수나 등수가 표시되는 경우가 많지 않다고는 하지만 방학식과 함께 선생님이 나눠주는 성적표가 방학의 즐거움을 반감시키는 것은 분명합니다. 아이들 성적이 직전 학기보다 떨어진 것 같다고 생각되면 부모들은 ‘누굴 닮아서 공부를 못하느냐’고 타박을 하기도 합니다. 이런 말에는 학업 능력에는 유전적 요인이 강하게 작용할 것이라는 생각이 내포돼 있습니다. 교육계나 생물학계에서도 학습 능력이 타고나는 것인지, 환경적 요인이 더 크게 작용하는지에 대해 여전히 결론을 내리지 못하고 있는 상황입니다. 미국, 네덜란드, 호주, 에스토니아, 덴마크, 영국, 스위스, 싱가포르, 중국, 캐나다, 스웨덴 11개국 210여개 연구기관이 참여한 국제공동연구팀은 100만명이 넘는 사람들의 학력과 유전자를 분석한 결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 유전학’ 7월 24일자에 발표했습니다. 연구팀은 15개 유럽 국가에 거주하는 30세 이상 남녀 110만명을 대상으로 학력 수준과 유전자를 비교 분석한 겁니다. 학업 성적과 수학 능력, 학업 기간과 유전자의 상관관계를 분석한 연구로는 역대 최대 규모라고 합니다. 그 결과 연구팀은 학업 능력과 관련해 차이를 보이는 유전자 1271개를 찾아냈습니다. 이번에 발견한 유전자들 중 일부는 알츠하이머, 양극성 장애, 조현병 등 각종 신경, 정신질환과 연관이 있는 것으로도 분석됐습니다. 연구팀은 이번에 발견된 유전자들의 차이만으로 특정 개인이 대학에 진학할 수 있는지, 성적을 잘 받을 수 있는지 예측하기는 어렵다고 설명하고 있습니다. 오히려 가구 소득이나 다양한 환경적 요인들을 변수로 해 인구 집단의 평균적 행동을 예측하거나 분석하는 사회과학적 연구에 활용도가 더 높을 것으로 보고 있습니다. 실제로 이번에 발견된 1271개의 유전자로는 개인 학업 성취도의 3~4% 정도밖에 설명할 수 없다고 합니다. 그렇지만 인구통계학적 변수와 함께 사용해 특정 집단의 학업성취도를 설명할 때는 11~13%의 설명이 가능한 중요한 변수로 쓰일 수 있다고 합니다. 영국 옥스퍼드대 길 맥빈 유전학 교수 역시 이번 연구에 대해 “1200여개의 유전자가 학습과 밀접한 관련을 갖고 있다는 결론만으로 인간의 미래 삶을 예측하거나 성공 여부를 판단할 수는 없다”며 “사람의 행복과 성공은 학업 성적으로만 결정되는 것은 아니기 때문”이라고 말했습니다. 뇌 과학자들은 뇌는 다양한 경험이나 지속적인 자극, 환경에 따라 달라질 수 있다는 ‘뇌 가소성’을 이야기하고 있습니다. 공부를 잘하고 못하는 것은 유전자가 아니라 노력에 따라 달라진다는 말입니다. ‘왜 너는 공부를 못하느냐’며 유전자 탓을 하면서 아이들에게만 공부하라고 강요하지 말고 방학 때만이라도 부모들이 자발적으로 스마트폰과 TV를 끄고 아이들과 함께 책을 읽고 이야기하며 고민을 나누는 시간을 조금이라도 가지면 말랑말랑한 아이들의 뇌는 금세 ‘공부 뇌’로 바뀔 수 있지 않을까요. edmondy@seoul.co.kr

지구온난화가 물고기의 후각 능력에도 큰 영향을 미치면서 물고기의 생존을 위협하고 있다는 연구결과가 나왔다. 어류는 외형적으로 튀어나온 코를 가지고 있지는 않지만 비강 내에 감각 세포가 있어 냄새를 감지할 수 있다. 물고기는 후각을 이용해 먹잇감을 찾거나 안전한 서식지를 찾으며, 포식자를 피하거나 물고기끼리 서로 알아보는데도 후각을 이용한다. 영국 잉글랜드 엑서터대학 연구진에 따르면 지구온난화의 영향으로 전 세계 바다의 이산화탄소 농도가 짙어지고 있으며, 이것이 물고기의 후각 상실 현상을 유발하고 있다. 일반적으로 이산화탄소는 가스의 형태지만, 물에도 흡수될 수 있다. 바다 밑으로 내려갈수록 이산화탄소 농도가 높아지며 바닷물의 산성화가 심해지는데, 연구진에 따르면 산업혁명 이후 해양의 이산화탄소 농도는 43% 상승했다. 이산화탄소가 어류에 미치는 영향을 알아보기 위한 실험에서 연구진은 농어를 사용했다. 농어의 개체수가 많고 경제적으로도 중요한 어류로 꼽히기 때문이다. 연구진은 농어를 두 그룹으로 나눈 뒤 A그룹은 현재 해양의 이산화탄소 농도와 같은 물에 풀어놓고, B그룹은 약 20년 전인 세기말(1990년대 후반) 당시의 해양 이산화탄소 농도와 같은 물에 풀어놓았다. 이후 농어의 움직임을 관찰한 결과 산성이 더 높은 물에 있는 A그룹은 B그룹에 비해 움직임이 덜했고, 먹잇감의 냄새가 나타났을 때에도 반응이 더뎠다. 또 B그룹에 비해 불안감이 더 높은 모습을 보이기도 했다. 연구진은 산성화 된 물이 물고기 코 앞쪽의 후각 수용체와 냄새 분자가 결합하는데 영향을 미치며, 이것이 물고기의 후각을 둔하게 만드는 결과로 이어진다고 분석했다. 과거 연구에 따르면 이산화탄소 수치는 어류의 뇌 활동을 저해할 수 있으며, 이산화탄소 농도와 어류 후각의 연관관계를 밝힌 연구가 진행된 것은 이번이 처음이다. 연구를 이끈 로드 윌슨 엑서터대학 교수는 “이산화탄소가 물고기의 후각에 직접적인 영향을 미친다는 사실을 입증했다. 이는 이산화탄소가 중추신경계뿐만 아니라 뇌 자체에서 정보처리가 원활하지 못하도록 하기 때문”이라면서 “미래에 이산화탄소가 증가함에 따라 어류가 얼마나 빨리 이러한 문제점들을 극복할 수 있을지 알 수 없다”고 밝혔다. 자세한 연구결과는 과학저널 ‘네이처 기후변화‘(Nature Climate Change) 최신호에 게재됐다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

우리의 개념이 모여있을만큼 친숙한 안드로메다 은하(M32·이하 안드로메다)가 20억 년 전 이웃 은하 하나를 꿀꺽 삼켰다는 흥미로운 연구결과가 나왔다. 최근 미국 미시간 대학 연구팀은 오래 전 안드로메다가 국부 은하군에 속해있는 거대 은하를 삼킨 것으로 보인다는 논문을 ‘네이처 어스트로노미'(Nature Astronomy) 최신호에 발표했다. 망원경이 없어도 보일 만큼 거대한 안드로메다는 우리은하와 가장 가까운 나선은하로, 마젤란 은하 등 여러 은하들과 함께 국부 은하군에 속한 이웃사촌이다. 인류의 신화 속에도 등장할 만큼 친숙하지만 우리와의 거리는 무려 250만 광년으로 상상을 초월한다. 특히 안드로메다는 우리은하와 비교해보면 덩치는 2배 이상, 별의 개수는 최소 1조 개가 넘을 만큼 거대해 우리 동네에서는 한마디로 ‘대장'인 셈이다. 이번에 연구팀은 주목한 것은 안드로메다의 바깥을 둘러싸고 있는 구모양의 헤일로(halo)다. 은하 주변에 존재하는 물질과 암흑물질의 모임인 헤일로는 마치 유령같은 존재로 가시광 영역에서는 보이지 않는다. 안드로메다의 헤일로는 100만 광년에 걸쳐 뻗어있는 것으로 추정되는데, 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 이것이 거대한 다른 은하를 먹어치우면서 형성된 것으로 파악했다. 연구팀의 가설을 종합하면 20억 년 전 국부 은하군에서 안드로메다보다는 작지만 우리은하만큼이나 거대한 ‘M32p'라는 이름의 은하가 존재했으나 안드로메다가 이와 충돌, 합병하면서 현재의 모습이 됐다는 결론이다. 논문의 선임저자인 리처드 디 수자 박사는 "안드로메다는 우주에서 가장 별이 촘촘히 모여있는 괴짜 은하 중 하나"라면서 "별이 폭발적으로 생성되는 은하로 젊은 별과 무질서하게 움직이는 늙은 별이 공존한다"고 설명했다. 이어 "이번 연구는 은하의 진화를 이해하는데 도움을 줄 것"이라고 덧붙였다. 한편 안드로메다는 영겁의 시간이 지나면 흥미롭게도 우리 곁으로 다가온다. 전문가들에 따르면 현재 두 은하는 시간당 40만㎞ 속도로 접근하고 있는 중이다. 결과적으로 37억 년 정도 후면 두 은하가 충돌하고 65억 년 뒤면 완전히 합체해 거대한 타원은하가 된다. 천문학자들이 태어나지도 않은 이 은하에 붙여놓은 이름은 두 은하의 이름을 합친 ‘밀코메다'(Milkomeda)다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr