올해 초 통계청에 따르면 지난해 한국 혼인 건수가 10년 전과 비교해 40%나 줄어든 것으로 나타났다. 결혼이 줄어드는 가장 큰 걸림돌은 혼수비용이나 주거 마련 등 결혼자금 부족이 가장 큰 이유였으며, 결혼 필요성 자체를 못 느끼기 때문에가 그 뒤를 이었다. 미디어를 통해 보도되는 셀럽들의 파경이나 이혼율 증가 소식 등과 함께 혼자 살 때의 자유로움이 줄어들 수 있다고 생각하기 때문에 결혼하지 않는 경우가 늘고 있기도 하다. 그런데, 생물학자, 의학자 등이 어른들이 흔히 하는 “그래도 결혼은 안 하는 것보다 하는 것이 낫지”라는 말의 근거를 찾아 눈길을 끈다. 중국 마카오 폴리테크닉대 응용과학부, 창즈의대 방사선과, 창즈의대 부속병원 뇌 질환 기능성 이미지 연구실, 칭화대 공중보건대, 홍콩대 의대 간호학부, 말레이시아 INTI 국제대 보건·생명과학부, 미국 하버드대 공중보건대 환경보건학과 공동 연구팀은 결혼하지 않은 사람들이 결혼한 사람들보다 우울증을 겪을 가능성이 약 80% 높다고 밝혔다. 이 연구 결과는 생명과학 및 행동과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 인간 행동’ 11월 5일 자에 실렸다. 과거에는 ‘마음의 감기’라고 해서 대수롭지 않게 생각했던 우울증은 이제 매우 심각한 공공 정신건강 문제로 대두되고 있다. 실제로 전 세계 성인의 100명 중 5명은 주요 우울 장애를 앓고 있는 것으로 알려졌다. 이전 많은 연구에서 결혼이 우울증 위험을 줄일 수 있다고 밝혀졌다. 그러나, 이 연구들은 주로 서구 중심, 단일 국가에서 수행돼 연구 결과가 국가별로 차이가 컸고, 결혼 상태, 사회경제적 상태, 나이, 교육 수준 등 다른 요인과 상호작용에 대해서는 분석되지 않았다. 이에 연구팀은 미국, 영국, 멕시코, 아일랜드, 한국, 중국, 인도네시아 7개국에서 10만 6556명의 자료를 분석해 미혼자와 기혼자의 우울 증상 위험을 조사했다. 그 결과, 결혼하지 않은 사람들은 결혼한 사람에 비해 우울 증상 위험이 79% 높이는 것으로 나타났고, 이혼이나 별거 상태인 개인은 99% 더 높은 우울 증상을 보였고, 사별한 경우는 64% 더 높은 우울증 위험을 보였다. 특히 미국, 영국, 아일랜드 같은 서구 국가의 미혼자들은 한국, 중국, 인도네시아 등 동양 국가 미혼자들보다 더 높은 우울증 위험을 나타냈다. 또 미혼 남성이 미혼 여성보다 우울증 위험이 더 컸고, 교육 수준이 높은 미혼자가 교육 수준이 낮은 미혼자보다 우울증 위험이 더 큰 것으로 조사됐다. 한국의 경우는 다른 동양 국가와 비교해 미혼자의 우울증 비율이 남녀, 교육 정도, 소득수준 모든 부분에 높은 것으로 확인됐다. 연구를 이끈 케펭 리 마카오 폴리테크닉대 교수는 “기혼자의 낮은 우울증 비율은 상호 간 사회적 지원 교환, 경제적 자원에 대한 더 나은 접근, 서로의 복지에 대한 긍정적 영향 때문으로 분석된다”라며 “이번 연구는 고독한 사람의 삶의 질이 사회성이 좋은 사람들보다 떨어진다는 기존 연구들과 일맥상통한다”고 밝혔다.

제왕절개로 태어난 아기에게 엄마의 대변을 소량 섞은 우유를 먹이면 면역력 향상에 도움이 될 수 있다는 주장이 나왔다. 4일 과학 저널 네이처(Natrue) 등에 따르면 지난달 18일(현지시간) 미국 캘리포니아주(州)에서 열린 미국감염병학회(IDSA) 회의에서 핀란드 헬싱키 대학병원 감염병 전문가들은 일명 ‘대변 밀크셰이크’에 대한 연구 결과를 발표했다. ‘대변 밀크셰이크’는 엄마의 대변을 모유나 우유에 섞어 만든 우유를 말한다. 핀란드 건강보건복지연구소의 공중보건 부문 책임자인 오토 헬브 박사팀은 헬싱키 대학병원에서 제왕절개 예정인 여성 90명을 대상으로 실험을 진행했다. 단 90명의 여성 중 54명은 대변에서 유해 병원균이 발견되거나 기타 이유로 실험 초기에 제외됐고, 대변에서 유해 병원균이 확인되지 않은 여성만 피실험군으로 선정했다. 연구팀은 제왕절개로 아기를 출산한 여성의 대변 3.5㎎을 우유에 섞은 뒤 아기가 첫 수유를 할 때 제공했다. 아기 15명에게는 ‘대변 밀크셰이크’를, 다른 16명은 위약(심리적 효과를 유도하는 가짜 약)을 먹였다. 그 결과 연구팀은 아기의 대변을 분석하는 과정에서 유의미한 결과를 포착했다고 주장했다. 두 피실험군 간 장내 미생물 다양성이 현저한 차이가 난다는 것이다. 연구팀은 “이후 아기들의 대변 샘플을 분석한 결과 막 태어났을 때 두 그룹의 미생물 다양성은 비슷했지만, 일정 시간이 지나자 소량의 대변을 먹은 아기들과 그렇지 않은 아기들 사이에서 큰 차이가 관찰됐다”며 “이러한 차이는 아기들이 이유식을 먹기 시작한 생후 6개월까지 지속됐다”고 주장했다. 연구팀은 “제왕절개로 태어난 아기들은 자연분만으로 태어난 아기들에 비해 천식, 소화계 염증, 면역 체계와 관련된 질환에 걸릴 위험이 더욱 높은 것으로 알려져 있다”며 “제왕절개로 태어난 아기들이 엄마의 질과 장의 미생물에 노출되지 않기 때문에, 자연분만으로 태어난 아기들과 비교해 장내 세균 분포가 다르다는 점도 주목했다”고 밝혔다. 현재 실험은 계속되고 있으며, 연구팀은 총 2년 동안 아기들의 건강을 모니터링할 예정이다. 다만 연구팀은 일반 가정에서 이 방법을 절대로 시도해서는 안 된다고 당부했다. 병원에서는 엄마들의 대변에서 신생아에게 질병을 유발할 수 있는 병원균 등을 철저히 검사할 수 있지만 가정에서는 그럴 수가 없기 때문이다. 이번 연구에 대한 회의적인 견해도 있다. 웰컴 생거 연구소의 미생물학자 얀 샤오 박사는 “엄마의 대변 미생물 이식이 제왕절개 아기의 마이크로바이옴(장내 미생물)에 영향을 미친다는 건 놀랍지 않다”며 해당 연구의 효과를 신뢰하기 어렵다는 입장을 전했다. 특히 이 연구가 자연분만 아기들 장내 미생물과의 직접 비교가 이뤄지지 않았다는 점을 지적하며 제왕절개 아기들에게 대변 밀크셰이크를 먹이는 것이 실제 자연분만 아기들과 유사한 양의 마이크로바이옴을 형성할 수 있는지 의문을 제기했다. 샤오 박사는 “아기들의 장에서 잘 번식하고 균형 잡힌 미생물 생태계를 이룰 엄마의 특정한 장내 미생물을 찾아내는 것이 중요한 다음 단계”라며 “엄마의 대변에서 알 수 없는 미생물을 쓰는 것보다 실험실에서 배양한 종을 사용하는 것이 더 안전할 수 있다”고 전했다.

과거 초등학교나 중학교 과학 시간에 해부 실험동물로 많이 쓰였던 것이 개구리였다. 요즘은 그렇지 않지만, 10~20년 전까지만 해도 개구리는 주변에서 흔하게 볼 수 있었고, 쉽게 구할 수 있었기 때문이다. ‘닭이 먼저냐, 달걀이 먼저냐’ 논쟁처럼 ‘개구리가 먼저일까, 올챙이가 먼저 일까’라는 엉뚱한 생각을 한 번쯤 해본 사람도 적지 않을 것이다. 그런데, 정말 개구리나 올챙이는 언제 처음 지구상에 등장했을까. 아르헨티나 부에노스아이레스 마이모니데스대, 부에노스아이레스 자연과학 박물관, 영국 버밍엄대 지리·지구·환경과학부, 중국 척추동물 고생물학·고인류학 연구소 공동 연구팀은 1억 6100만년 전 올챙이 화석을 발견하고, 지금까지 발견된 가장 오래된 올챙이라고 1일 밝혔다. 이 연구 결과는 개구리와 두꺼비의 진화를 살펴볼 수 있는 것으로 과학 저널 ‘네이처’ 10월 31일 자에 실렸다. 개구리와 두꺼비는 꼬리가 없는 양서류를 뜻하는 ‘무미목’(無尾目)에 속한다. 무미목은 개구리목으로도 분류하는데, 개구리, 두꺼비, 맹꽁이 등이 포함된다. 개구리는 수생 올챙이 유충이 성체 형태로 변하는 두 단계의 생애 주기를 특징으로 한다. 개구리는 중생대 첫 번째 시기인 트라이아스기에 등장해 지금에 이르고 있다. 성체 개구리는 후기 트라이아스기(약 2억 1700만년~2억 1300만년)까지 화석 기록이 발견되지만, 올챙이는 중생대 마지막 시기인 백악기(약 1억 45000 만 년 전)에나 등장한다. 연구팀은 아르헨티나 파타고니아 지역 중생대 쥐라기(약 1억 6800만~1억 6100만년 전) 지층에서 잘 보존된 올챙이 화석을 발견했다. ‘노토바트라쿠스 데기우스토이’(Notobatrachus degiustoi)로 명명된 올챙이 화석에서는 머리, 몸통 대부분, 일부 꼬리까지 보이며, 눈, 신경, 앞다리까지 확인됐다. 이는 올챙이가 개구리로 변하는 변태 후기 단계에 있는 것으로 의미한다. 길이가 거의 16㎝에 이르는 것으로 확인됐다. 황소개구리의 올챙이는 길이가 15㎝에 이르지만, 보통 올챙이는 3㎝ 안팎으로 데기우스토이는 5배 더 크다. 같은 화석층에서 발견된 개구리의 몸집도 현대 개구리와 비교하면 거대한 것으로 나타났다. 연구를 이끈 마리아나 쿨리버 마이모니데스대 박사(양서류 형태학)는 “이번 발견된 화석을 통해 개구리의 두 단계 변태는 개구리가 약 1억 6100만 년 전 중생대에 이미 존재했음을 알 수 있다”라며 “개구리뿐만 아니라 양서류 전체의 발달 진화를 파악할 수 있게 해준다”고 말했다.

400년 전에 멸종한 야생 소 ‘오록스’빙하기 유럽·阿 거쳐 전 세계 가축화 코카서스 일대 ‘인류 유전’도 분석캅카스산맥 남북으로 다르게 진화 인류 문화의 발전과 인간과 가깝게 지낸 동물의 진화에 관한 이야기를 듣는 것은 언제나 흥미롭다. 인간과 인간이 만든 문화, 우리 주변의 생태가 어떻게 변화해 왔는지 파악하면 우리 자신을 더 잘 이해할 수 있기 때문이다. 최근 국제 공동 연구팀이 가축의 진화와 유라시아 지역 인류의 진화에 대해 흥미로운 유전학 연구 결과를 내놨다. 아일랜드 트리니티 칼리지 더블린 유전학연구소를 중심으로 덴마크, 독일, 네덜란드, 영국, 카자흐스탄, 이탈리아, 불가리아, 러시아, 스웨덴, 스페인, 이스라엘 12개국 40개 대학과 연구기관이 참여한 국제 공동 연구팀은 소의 조상인 야생 ‘오록스’가 기후 변화와 인간 활동으로 형성된 복잡한 생물학적 계통을 갖고 있으며, 유라시아와 북아프리카 지역에서 전 세계로 확산했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 10월 31일자에 실렸다. 현재 가축화된 소의 조상 격인 오록스는 약 65만 년 전에 등장해 약 400년 전인 1627년에 완전히 멸종한 것으로 알려진 야생 대형 소다. 연구팀은 현재 화석으로 발견된 고대 오록스 38마리의 유전체를 분석해 4만 7000년 전까지 유럽, 서남아시아, 북아시아, 남아시아 지역에서의 집단 진화 경로를 추적했다. 연구 결과, 지역마다 오록스는 독특한 유전적 경로를 거쳐 가축화됐다는 것이 확인됐다. 유럽 오록스는 처음엔 유럽 전역에 분포했다가 약 2만~2만 6000년 전 마지막 최대 빙하기(LGM) 동안 추위를 피해 남유럽으로 이동해 이베리아반도에서 서식한 것으로 밝혀졌다. 서남아시아 오록스는 초기 신석기에 가축화된 뒤 가축 품종에 유전적으로 가장 많이 이바지했으며, 소 대부분이 서남아시아 오록스에서 유래됐다고 연구팀은 밝혔다. 또 독일 막스 플랑크 진화인류학 연구소를 중심으로 8개국 31개 대학과 연구기관으로 이뤄진 국제 공동 연구팀은 청동기 시대 코카서스와 주변 지역 인구의 유전 분석을 실시한 결과, 코카서스 북쪽과 남쪽에 두 개의 인구집단이 존재했으며 각각 다른 방식으로 진화해 지금에 이른 것으로 확인됐다. 이 연구 역시 과학 저널 ‘네이처’ 10월 31일자에 실렸다. 코카서스 지역의 캅카스산맥은 유럽과 아시아를 나누는 기준으로 알려져 있다. 그동안 캅카스산맥이라는 지리적 환경이 인류 진화에 어떤 영향을 미쳤는지는 명확히 밝혀지지 않았다. 이에 연구팀은 코카서스 일대서 발굴된 131명의 유골 유전체를 분석했다. 이들은 신석기 시대인 기원전 7000년 전부터 후기 청동기 시대인 기원전 2000년대까지 포괄하는 것으로 확인됐다. 분석 결과, 신석기 후반부터 캅카스산맥 북쪽과 남쪽 인구 사이에서 강한 유전적 차이가 발생한 것으로 나타났다. 북쪽은 코카서스 수렵·채집인들의 유전자와 일치했으며, 남쪽에서는 아나톨리아 지역 농업 인구의 유전자와 수렵·채집인들의 유전자가 섞여 나왔다. 또 후기 청동기 부터는 북쪽과 남쪽 모두 유전적 다양성이 급증한 것으로 확인됐다.

한국전력이 주최하는 국내 최대 에너지 산업 박람회 ‘빅스포 2024’가 다음달 개막한다. 한국전력은 오는 11월6일부터 8일까지 3일간 광주 김대중컨벤션센터에서 ‘빅스포 2024’ 행사를 열고 혁신적인 에너지 신기술을 선보인다고 30일 밝혔다. 올해 10회차를 맞은 빅스포는 ‘에너지 미래로 향하는 여정’(Journey to the Future of Energy)을 주제로 진행된다. ‘에너지 대전환’이라는 커다란 변화에 대응하는 한전과 전력그룹사의 모습을 비롯해 앞으로 펼쳐질 미래 저탄소사회를 한발짝 앞서 보여줄 예정이다. 이번 행사에선 신기술 전시회, 국제컨퍼런스, 발명특허대전 등이 진행된다. 신기술 전시회는 청정성과 안정성, 효율성 등 3개 메인 테마로 구성된다. 국내외 200여개 기업이 100개 부스에서 에너지 저장장치 시스템(ESS), 부유식 해상풍력 등 차세대 전력기술과 혁신적인 솔루션을 선보일 예정이다. 국내에서는 LS일렉트릭, HD 현대일렉트릭, 효성중공업 그리고 해외에선 히타치에너지, IBM, 슈나이더 일렉트릭 등 글로벌 선도기업도 참여한다. 빅스포 역사상 처음으로 ‘신기술 공개’(BIXPO UNPACKED) 행사도 별도로 열린다. LS일렉트릭 및 LS전선, HD 현대일렉트릭, 아모지(AMOGY), 스탠다드에너지, 포네이처스, 코리아모빌리티 등 국내·외 에너지기술 선도기업들이 다수 참여해 최첨단 에너지 신기술과 신제품을 최초로 선보일 예정이다. 국제발명특허대전에서는 전력 그리드 안정화 기술, 친환경 전력 변환 시스템, 재생에너지 연계 기술 등 혁신적인 아이디어를 실현한 한국전력과 공공기관·대학생·일반(개인, 기업)·해외 발명가 등의 발명품 100여 점이 전시된다. 한전 관계자는 “6일 개막식에서 김동철 한전 사장이 ‘미래 전력망 확충’과 ‘K-Grid 수출 동력 창출’을 위한 ‘DC(직류) 비전 선포’를 통해 제2의 전력망 혁신 실현 계획과 의지를 천명할 예정”이라고 밝혔다.

경북 포항에 본사를 둔 네이처이앤티가 시공한 경기 화성시 어린이집이 한국건축문화대상 최고상인 대상을 받았다. 30일 네이처이앤티에 따르면 국토교통부가 이날 서울 한성백제박물관에서 진행한 ‘2024 한국건축문화대상 시상식’에서 화성시립 장지하나어린이집으로 공공부문 건축물 대상을 받았다고 밝혔다. 한국건축문화대상은 국토교통부 주관 건축 분야 최고 권위 행사로 매년 공공·민간·주택 등 3개 부문에서 우수 작품을 선정해 시상하고 있다. 장지하나어린이집 건물은 밝고 개방적이면서도 어린이 눈높이에 맞춰 공간을 아늑하게 구성해 어린이집 설계의 새로운 방향을 제시했다는 평가를 받았다. 시공사인 네이처이앤티는 국토교통부 장관상, 설계자는 대통령상을 받았다. 신태호 대표이사는 “국내 최고 권위의 건축문화대상에서 대상을 수상해 매우 기쁘고 영광스럽게 생각한다”며 “앞으로도 혁신적인 설계에 대한 시공 경험을 바탕으로 미래 세대에게 더 나은 환경을 제공하는 데 힘쓰겠다”고 했다.

아무도 모르게 바닷속에서 일어난 물고기 간의 역대 최대 학살사건이 과학적으로 기록됐다. 최근 미국 메사추세츠공대(MIT)와 노르웨이 연구진은 수백 만 마리의 대구떼가 단 4시간 만에 약 1000만 마리의 빙어를 포식했다는 연구결과를 과학저널 ‘네이처 커뮤니케이션스 바이올로지’(Nature Communications Biology) 29일자에 발표했다. 바다에서 이루어진 역대 최대 포식 사건으로 기록된 이번 사례는 10년 전인 지난 2014년 2월 노르웨이 해안에서 벌어졌다. 당시 연구팀은 소나 기반 이미징 기술인 OAWRS 시스템으로 바렌츠해를 탐사하며 데이터를 수집했다. 이 시스템은 음파를 바다로 보내고 반사된 음파를 지속적으로 수집해 이를 이미징하는 기술이다. 최근 연구팀은 당시 수집된 데이터를 재분석해 단 4시간 만에 이루어진 두 어종 간의 상호작용을 확인하는데 성공했다. 당시 연구팀은 산란기가 절정에 오른 ‘열빙어’라는 바다빙어의 개체군을 추적했다. 이 과정에서 약 2300만 마리에 달하는 빙어들이 수㎞에 걸쳐 떼를 형성하기 시작하자, 포식자인 대서양 대구들이 몰려들어 불과 4시간 만에 약 1000만 마리의 빙어를 먹어치웠다. 대구에게는 1년에 한 번 찾아오는 화려한 만찬이 펼쳐진 셈. 연구팀에 따르면 매년 2월 수십억 마리에 달하는 열빙어가 북극에서 남쪽 노르웨이 해안으로 이동해 알을 낳는다. 노르웨이 해안은 특히 열빙어를 잡아먹는 대서양 대구의 중간 기착지이기도 하다. 다만 연구팀은 이같은 대구의 만찬이 빙어의 전체 개체수에는 별다른 영향을 미치지 않으며 생태계의 포식자와 피식자 사이 균형의 중요한 부분으로 봤다. 연구를 이끈 니콜라스 마크리스 교수는 “포식자와 피식자 사이의 상호작용을 대규모로 본 것은 이번이 처음이며 지금까지 기록된 가장 큰 규모의 포식 사건”이라고 의미를 부여했다. 이어 “대구의 포식이 전체 빙어 개체수에 큰 영향을 미치지는 않는다”면서도 “다만 기후변화로 인한 잠재적 위험이 커지고 있다는 것을 보여준다”고 평가했다. 기후변화로 인해 얼음이 녹으면 빙어가 더 먼거리를 이동해야 하기 때문에 대구와 같은 포식자의 공격에 더 취약해진다는 설명이다.

코로나19에 걸렸다가 회복된 뒤 후유증 중 하나는 미각이나 후각이 둔감해진다는 점이다. 다시 회복되기까지 6개월에서 길게는 1년 가까이 걸린다는 조사 결과도 있었다. 미각은 정상이더라도 후각을 잃으면 맛을 느끼기가 쉽지 않다. 그런데 최근 뇌 과학자들이 이런저런 이유로 후각을 잃으면 냄새를 맡는 방법은 물론 숨 쉬는 방법도 달라진다는 연구 결과가 나와 눈길을 끈다. 이스라엘 바이츠만 과학연구소 산하 국립 인간 뇌 영상연구소, 이디스 울프슨 메디컬 센터 공동 연구팀은 사람이 후각 기능에 문제가 생기면 일반인과 다르게 냄새를 맡고, 호흡 패턴도 달라진다고 24일 밝혔다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 10월 23일 자에 실렸다. 무후각증으로 불리는 후각 상실은 우울증, 고립감, 감정 반응의 감소 등을 유발하는 것으로 알려져 있다. 또 무후각증 환자는 일반인보다 기대 수명도 짧다는 보고도 있다. 무후각증이 어떤 형태로 호흡과 뇌신경 네트워크에 영향을 미치는지는 정확히 밝혀진 바는 없다. 이에 연구팀은 일반인 21명과 무후각증 환자 31명을 대상으로 코 공기의 흐름을 측정하는 장치를 24시간 동안 착용하도록 한 다음 호흡 패턴을 측정했다. 연구팀은 실험 도중 향수와 다양한 냄새를 맡도록 했다. 그 결과, 일반인은 평소와 같은 호흡 속도로 숨을 쉬지만, 냄새 분자가 있을 때는 호흡마다 미세한 흡입 패턴을 보이는 것으로 나타났다. 냄새가 있는 경우는 시간당 약 240개의 추가 흡입 패턴을 보이지만, 냄새가 없는 공간에서는 나타나지 않는 것으로 확인됐다. 반면 무후각증을 가진 사람은 냄새가 있는 방에서도 이런 추가 흡입 패턴을 보이지 않고 평소와 똑같은 숨쉬기 경향을 보이는 것으로 조사됐다. 무후각증 환자는 깨어 있을 때와 잠잘 때 숨쉬기 패턴이 다른 것으로도 조사됐다. 연구팀은 이런 호흡 패턴만으로도 83%의 정확도로 후각 유무를 예측할 수 있다고 밝혔다. 연구를 이끈 노엄 소벨 바이츠만 과학연구소 교수(뇌신경과학)는 “이번 연구 결과는 후각이 인간 호흡 패턴에 어떤 영향을 미치는지를 보여주며, 후각을 잃은 사람의 건강 상태를 파악하는 데 도움을 줄 수 있다”며 “무후각증 환자의 호흡 패턴은 뇌 활동의 변화를 초래할 수 있으며, 이것이 각종 신체적, 정신적 문제를 일으킬 수 있다”고 설명했다.

AI 딥러닝 통해 유형별 서열 분석자르지 않고도 유전자 조절 가능특정 세포서만 효과적으로 작용유전자 치료제 개발 신기원 기대 올해 노벨과학상을 한 단어로 설명해 보라고 하면 단연 ‘인공지능’(AI)이다. 노벨물리학상은 AI 기계학습의 기초를 마련한 학자들에게, 노벨화학상은 AI로 새로운 단백질을 찾고 단백질의 3차원 구조를 예측하는 방법을 찾아낸 연구자들에게 돌아갔다. 실제로 최근에는 많은 연구 현장에서 AI를 사용하고 있다. 미국 의생명과학 연구기관 잭슨연구소(JAX), 매사추세츠공과대(MIT)-하버드대 브로드연구소, 예일대 공동 연구팀은 AI로 다양한 세포 유형에서 유전자 발현을 정밀하게 조절할 수 있는 수천 개의 새로운 DNA 스위치를 설계했다. 이번에 만든 DNA 스위치는 특정 조직에서 유전자를 원하는 대로 활성화하거나 억제할 수 있게 해 유전자 치료나 생명공학 분야의 혁신을 이끌 것으로 전망된다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 10월 24일자에 실렸다. 최근 과학자들은 크리스퍼 같은 유전자 편집 기술을 이용해 생체 세포 내 유전자를 바꿀 수 있는 방법을 개발했다. 그렇지만 특정 세포 유형이나 조직에서만 유전자를 조절하는 것은 여전히 어려운 문제로 남아 있었다. 한 유기체 내 모든 세포에는 같은 유전자가 포함돼 있지만 특정 기능을 할 때 모든 유전자가 필요한 것은 아니다. 이는 DNA 스위치인 ‘시스조절인자’(CREs) 때문이다. CREs는 전사인자와 결합해 유전자 발현을 조절하는 유전체 서열 부위로 세포 특이적 활성을 갖고 있어 유전자 치료제 개발을 위한 표적으로 주목받고 있다. 사람에게 수천 개의 서로 다른 CREs가 존재한다는 것은 파악했지만 CREs의 작동 방식을 정확하게 이해하지는 못했다. 이에 연구팀은 AI 딥러닝으로 혈액, 간, 뇌 세 가지 유형 세포에서 모든 DNA 서열을 분석하고 조합해 새로운 합성 CREs를 만드는 데 성공했다. 이 과정에서 연구팀은 DNA 내 CREs 서열이 RNA 생성량에 영향을 미칠 수 있다는 사실도 확인했다. 연구팀은 이를 바탕으로 원하는 CREs를 효과적으로 설계할 수 있는 ‘DNA 활성화 계산 최적화’(CODA)라는 AI 플랫폼을 만들었다. CODA를 활용하면 혈액 세포에서는 활성화하지만 뇌나 간 등 다른 부위의 세포에서는 억제되는 CREs를 만들 수 있다. 연구팀은 AI로 설계한 합성 CREs를 생체 세포에 추가해 원하는 세포 유형에서는 잘 활성화되는 대신 다른 세포에서는 활성화되지 않는지를 실험했다. 그 결과 합성 CREs가 자연 CREs보다 훨씬 효과적으로 작동하는 것이 관찰됐다. 또 CODA로 설계한 합성 CREs를 이용해 제브러피시와 생쥐 실험을 한 결과, 부작용 없이 효과적으로 원하는 생체 특성을 얻는 데 성공했다. 실제로 합성 CREs를 통해 제브러피시의 간에서는 형광 단백질을 활성화하지만 다른 세포에서는 활성화하지 않도록 했다. 연구를 이끈 라이언 튜헤이 JAX 교수는 “이번 기술은 신체의 나머지 부분에 영향을 미치지 않고 원하는 조직에서 유전자 발현을 높이거나 낮출 수 있게 해 준다”며 “기초 연구뿐 아니라 유전자 치료의 신기원을 열어 줄 것”이라고 말했다.

여자들이 가장 싫어하는 이야기가 ‘군대’ 이야기와 ‘축구’ 이야기라는 농담이 있었다. 군대 이야기는 잘 모르겠지만, 요즘은 축구와 야구 등 과거 남성 관객이 주를 이뤘던 스포츠들에 여성 관객들도 늘어나는 추세이기 때문에 축구 이야기를 싫어하는 이들은 많이 줄어든 분위기다. 남성들이 일정 기간 모여 함께 숙식하며 공동생활을 하는 군대에서는 스트레스와 공격성이 높아질 가능성이 높다. 이를 해소하는 방편으로 축구 같은 스포츠를 하는 것이다. 스포츠는 집단 유대감과 협동성을 높이고 스트레스를 줄여주는 것으로 알려져 있다. 이런 상황에서 영국 옥스퍼드대 사회통합 연구센터, 그리니치대 생애주기 발달 연구소, 켄트대 사회정책·사회학·사회연구부 공동 연구팀은 축구가 집단 정체성을 촉진해 교도소 수감자들의 행동을 개선하고 석방 후 사회 재통합에 도움을 준다고 20일 밝혔다. 이번 연구 결과는 행동과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 인간 행동’ 10월 15일 자에 실렸다. 영국에서 시작돼 미국, 이탈리아, 호주, 남아프리카공화국에서 시행되고 있는 ‘트위닝 프로젝트’(Twinning Project)는 교도소 수감자들을 위한 축구 기반 재교육 프로그램으로, 정신적, 신체적 건강을 개선하기 위해 마련된 것이다. 영국의 경우 리버풀 FC, 맨체스터 유나이티드 FC, 첼시 FC 등 지역 전문 축구 클럽과 연결해 관계 구축과 자기 통제 기술을 습득하고 교도소 내 행동 개선과 석방 후 사회 통합 및 적응을 목표로 한 기준을 충족시키는 데 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 그렇지만 이 프로그램이 재소자들의 행동을 개선하고, 석방 후 범죄를 줄이며, 석방 후 고용 기회를 높이는지 명확히 과학적 방법으로 검증되지 않았다. 이에 연구팀은 영국 내 45개 교도소에 복역 중인 사람들의 행동을 분석했다. 연구팀은 트위닝 프로젝트에 참여한 676명과 참여하지 않은 1874명의 행동과 석방 후 행동을 장기 추적 조사했다. 분석 결과, 축구 프로젝트에 참여한 사람들은 그렇지 않은 사람들에 비해 사회적 유대감이 높아지고 공격성이 줄어들며, 행동 개선 효과도 있어 교도소 내 범죄를 줄이는 데도 도움이 된다는 사실이 확인됐다. 또 재소자 출신을 채용한 경험이 있는 1797명을 대상으로 ‘교도소를 다녀온 사람 채용에 대해 어떻게 생각하는가’를 묻는 말에 대해 트위닝 프로그램처럼 사회화 교육 프로그램을 이수한 사람을 고용할 의향이 더 큰 것으로 나타났다. 이와 함께 트위닝 프로그램에 참여했던 사람들이 석방 후 일자리에서 더 성실하고 문제를 일으키지 않는 것으로 조사됐다. 연구를 이끈 마르타 뉴선 그리니치대 교수는 “축구가 사회적 연결을 촉진하고 재활을 도우며 수감된 개인의 사회 재통합을 지원하는 기회가 될 수 있다”며 “다른 스포츠들의 효과에 관해서도 추가 연구를 진행할 계획”이라고 말했다.

지구에서 발견되는 운석 상당수는 화성과 목성 사이에 있는 소행성대의 소행성에서 날아든다. 미국 항공우주국(NASA)의 조사에 따르면 지금까지 발견된 운석은 약 5만개로, 이 중 99.8%가 소행성에서 왔다. 다양한 이유로 소행성에서 떨어져 나간 파편들이 우주를 떠돌다가 지구 중력에 이끌려 지구에 떨어지게 된 것이다. 그런데, 과학자들이 지구에 도달하는 가장 흔한 운석은 몇 가지 소행성 파괴로 인해 날아 온 것이며, 그것 중에는 비교적 최근에 발견한 것들도 상당수라는 사실을 밝혀냈다. 이 같은 사실은 과학 저널 ‘네이처’ 10월 17일 자에 2편의 논문으로 실렸다. 운석의 한 종류인 ‘O-콘드라이트’는 지구에 가장 많이 낙하하는 운석으로 약 80%를 차지한다. 시원적 석질운석(primitive stony meteorites)이라고도 불리는 이 운석은 약 4억 6600만 년 전 강력한 충돌 사건과 관련된 운석들도 많다. 앞선 연구들에 따르면 O-콘드라이트 운석은 지구화학적, 암석 화학적으로 H, L, LL 세 그룹으로 나뉜다. 지구 운석 중 약 70%는 H와 L 콘드라이트로 알려진 조성을 갖고 있다. 특히 L 콘드라이트 운석에 대한 ‘아르곤-아르곤 연대측정’을 한 결과, 약 4억 7000만 년 전에 초음속으로 충돌한 소행성 하나에서 부서져 나온 것으로 나타났다. 이에 유럽 남방 천문대(ESO), 미국 매사추세츠공과대(MIT), 노던 애리조나대, 애리조나대, 프랑스 엑스 마르세이유대, 소피아 앙티폴리스대, 체코 천문학 연구소, 영국 라이세스터대, 이스라엘 바이츠만 과학 연구소 소속 천문학자, 지질학자, 물리학자로 구성된 연구팀은 화성과 목성 사이 소행성대에 있는 소행성들의 분광학적 자료를 수집해 분석했다. 그 결과, ‘마살리아 족(族)’으로 불리는 소행성 집단이 지구에서 발견된 L 콘드라이트 운석의 조성과 유사하다는 것을 발견했다. 연구팀은 컴퓨터 가상 실험을 통해 약 4억 5000만년 전에 L 콘드라이트 소행성이 파괴되는 충돌 사건으로 마살리아 족이 형성되고, 이 중에서 파괴된 조각들이 운석으로 지구에 유입된 것으로 추정했다. 체코 카를로바대, 프랑스 엑스 마르세이유대, ESO, 미국 MIT, 사우스웨스트 연구소 소속 천문학자, 수학자, 물리학자, 지질학자로 구성된 또 다른 연구팀은 현재 지구로 떨어진 H와 L 콘드라이트 운석은 지질학적으로 비교적 최근에 발생한 충돌 사건으로 발생한 것들이라고 추정했다. 연구팀에 따르면 각각 580만 년, 760만 년, 4000만 년 전에 발생했으며, 지름 30㎞ 이상의 소행성이 파괴됐다. 좀 더 구체적으로 보면 상대적으로 젊은 코로니스족과 코로니스 족의 하위 소행성족인 카린족에서 발생한 충돌과 약 4000만 년 전 마살리아 족에서 두 번째 충돌 사건으로 생긴 것들이 현재 지구에 떨어지는 운석이라고 설명한다. 첫 번째 논문 연구를 이끈 마이클 마세트 ESO 수석 연구원은 “이번 발견은 지금까지 지구에 충돌한 가장 흔한 운석들이 어디에서 왔는지, 그리고 그런 충돌이 지구 역사에 어떤 영향을 미쳤는지 파악하는 데 도움을 줄 것”이라고 말했다.

약 30년 전 갈색왜성 중 처음으로 발견된 ‘글리제 229B’(Gliese 229B)가 알고보니 서로를 공전하는 쌍둥이 천체라는 사실이 밝혀졌다. 최근 미국 캘리포니아 공대 연구팀은 글리제 229B의 비밀을 밝힌 새로운 연구결과를 세계적인 과학지 ‘네이처’ 최신호에 발표했다. 지난 1995년 처음 발견된 글리제 229B는 인류가 발견한 최초의 갈색왜성으로 이후 논문만 수백 편이 나올 정도로 주요 연구대상이었다. 갈색왜성(Brown dwarf)은 별(항성)이라고 하기에는 작지만, 행성이라고 하기에는 큰 애매한 천체를 말한다. 특히 일반적으로 갈색왜성은 태양질량 8% 미만의 작은 질량 때문에 중심부에서 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지하기 어려워 별이 되지 못한 운명을 갖고있다. 곧 갈색왜성은 별이 되려다 실패한 천체인데, 글리제 229B는 지금까지 풀리지 않는 미스터리를 갖고있었다. 글리제 229B가 목성의 약 70배에 달하는 상당한 질량을 가졌지만 비정상적으로 희미한 빛을 낸다는 점이었다. 이번에 캘리포니아 공대 연구팀은 칠레에 위치한 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)으로 이를 관측해 글리제 229B가 사실은 2개로 서로 바짝 붙어 공전하면서 무려 19광년이나 떨어진 적색왜성 ‘글리제 229’(Gliese 229)를 공전한다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀이 각각 ‘글리제 229Ba’와 ‘글리제 229Bb’로 명명한 두 천체의 거리는 불과 610만㎞로 공전 기간은 지구기준으로 단 12일이다. 또한 각각의 질량도 목성의 38배, 34배에 달한다는 것이 새롭게 드러났다. 논문에 참여한 제리 W. 쉬안 연구원은 “글리제 229B는 지금까지 갈색왜성의 대표적인 예로 여겨져왔으며 이제는 하나가 아니라 둘로 처음부터 틀렸다는 사실을 알게됐다”며 의미를 부여했다. 공동저자인 디미트리 마웻 교수도 “글리제 229B가 쌍성이라는 이번 발견은 질량과 광도 간의 논란을 해소할 뿐 아니라 별과 거대 행성의 경계에 있는 갈색왜성에 대한 이해를 심화시킨다”고 밝혔다.

약 30년 전 갈색왜성 중 처음으로 발견된 ‘글리제 229B’(Gliese 229B)가 알고보니 서로를 공전하는 쌍둥이 천체라는 사실이 밝혀졌다. 최근 미국 캘리포니아 공대 연구팀은 글리제 229B의 비밀을 밝힌 새로운 연구결과를 세계적인 과학지 ‘네이처’ 최신호에 발표했다. 지난 1995년 처음 발견된 글리제 229B는 인류가 발견한 최초의 갈색왜성으로 이후 논문만 수백 편이 나올 정도로 주요 연구대상이었다. 갈색왜성(Brown dwarf)은 별(항성)이라고 하기에는 작지만, 행성이라고 하기에는 큰 애매한 천체를 말한다. 특히 일반적으로 갈색왜성은 태양질량 8% 미만의 작은 질량 때문에 중심부에서 안정적인 수소 핵융합 반응을 유지하기 어려워 별이 되지 못한 운명을 갖고있다. 곧 갈색왜성은 별이 되려다 실패한 천체인데, 글리제 229B는 지금까지 풀리지 않는 미스터리를 갖고있었다. 글리제 229B가 목성의 약 70배에 달하는 상당한 질량을 가졌지만 비정상적으로 희미한 빛을 낸다는 점이었다. 이번에 캘리포니아 공대 연구팀은 칠레에 위치한 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT)으로 이를 관측해 글리제 229B가 사실은 2개로 서로 바짝 붙어 공전하면서 무려 19광년이나 떨어진 적색왜성 ‘글리제 229’(Gliese 229)를 공전한다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀이 각각 ‘글리제 229Ba’와 ‘글리제 229Bb’로 명명한 두 천체의 거리는 불과 610만㎞로 공전 기간은 지구기준으로 단 12일이다. 또한 각각의 질량도 목성의 38배, 34배에 달한다는 것이 새롭게 드러났다. 논문에 참여한 제리 W. 쉬안 연구원은 “글리제 229B는 지금까지 갈색왜성의 대표적인 예로 여겨져왔으며 이제는 하나가 아니라 둘로 처음부터 틀렸다는 사실을 알게됐다”며 의미를 부여했다. 공동저자인 디미트리 마웻 교수도 “글리제 229B가 쌍성이라는 이번 발견은 질량과 광도 간의 논란을 해소할 뿐 아니라 별과 거대 행성의 경계에 있는 갈색왜성에 대한 이해를 심화시킨다”고 밝혔다.

한강의 노벨문학상 수상은 작가의 쾌거이자 한국문학의 축적된 역량의 결실이다. 한강의 위대한 성취에 연일 벅찬 감격을 누르지 못하는 한편으로 물리학·화학·생리의학 등 과학 분야 노벨상은 언제 받을 수 있을까 아쉬움이 든다. 이웃 일본은 지금까지 과학 분야에서 25명, 중국은 3명의 수상자를 배출했다. 우리는 아직 한 명의 수상자도 나오지 못했다. 그 차이를 가르는 것은 기초과학 분야에 대한 집중 투자를 통해 장기간 연구에 몰두할 수 있는 안정적 환경이 조성돼 있느냐의 여부다. 탁월한 성과를 내려면 당장은 성공률이 낮고 사업성이 낮더라도 창조적 연구 자체에 지긋하게 매달리게 할 수 있어야 한다. 단기 성과에 집착하는 우리 풍토에서는 한계가 크다. 중국은 1980년대 이후 해외의 우수 중국인 과학자를 귀국시켜 첨단기술을 양성하는 백인, 천인, 만인 계획을 세웠다. 그 안에 노벨상 수상이 기대되는 과학자 100인을 만들겠다는 중장기 비전도 포함시켰다. 네이처는 지난 8월 한국특집호에서 “한국은 2022년 국내총생산(GDP) 대비 연구개발(R&D) 투자 비율이 세계 2위지만, 연구 성과는 8위에 그쳤다”며 “장기적 관점을 갖고 꾸준한 투자를 해야 영향력이 큰 혁신연구가 나온다”고 따갑게 짚었다. 이공계 기피와 의대 선호 현상도 과학 분야의 고급인재 확보를 어렵게 하고 있다. 의대 지망생은 넘쳐나도 의·과학 연구인력은 빈약하다. 올해는 인공지능(AI) 연구자들이 노벨 물리학상에 이어 화학상까지 휩쓸었다. 우리는 AI 산업 육성의 근거가 될 AI기본법조차 없다. 최근 정부가 혁신을 기대할 수 있는 연구에는 성공·실패를 따지지 않고 연구개발 투자를 하겠다고 뒤늦게나마 밝힌 것은 바람직한 방향이다. 과학자들이 실패를 두려워하지 않고 혁신적 연구에 전념할 수 있도록 지원과 격려를 아끼지 않는 풍토가 조성돼야 한다. 한국문학이 세계 문단의 중심에 선 지금, 과학 노벨상도 먼 꿈으로만 남겨 둘 까닭이 없다.

현대 천체물리학에 따르면 태초의 우주는 엄청나게 작지만, 밀도가 크고 뜨거운 상태였는데 어느 순간 ‘쾅’(bang)하고 폭발하면서 현재와 같은 엄청나게 큰 우주가 됐다는 것이 ‘빅뱅 우주론’이 정설이다. 영국, 미국, 독일, 스페인, 호주, 이탈리아, 프랑스 7개국 21개 대학과 연구기관 과학자로 구성된 국제 공동 연구팀은 빅뱅 이후 7억 년 만에 원시 우주에서 은하계 안쪽에서 바깥으로(인사이드 아웃) 성장하는 은하를 제임스 웹 우주망원경(JWST)으로 관찰했다고 13일 밝혔다. 영국 케임브리지대 우주학 연구소, 캐번디시 연구소, 런던대(UCL), 옥스퍼드대, 하트퍼드셔대, 미국 하버드-스미스소니언 천체물리학 연구센터, 콜로라도 볼더대, 캘리포니아 산타크루즈대(UCSC), 스탠퍼드대 입자 천체물리학 및 우주학 연구소, 애리조나대, 텍사스 오스틴대, 존스홉킨스대, 우주 망원경 과학 연구소, 위스콘신 메디슨대, 국립 광적외선 천문학 연구소, 독일 유럽 남방 천문대(ESO), 막스 플랑크 천문학 연구소, 스페인 천체생물학 연구센터(CAB), 호주 멜버른대, 전(全)우주 3차원 천체물리 연구센터(ASTRO 3D), 이탈리아 피사 고등사범학교, 프랑스 소르본대 천문학자와 물리학자 등이 참여했다. 이 연구 결과는 천문학 분야 국제 학술지 ‘네이처 천문학’ 10월 11일 자에 실렸다. 현재 관측되는 은하는 가스를 비롯한 우주 물질을 끌어들이거나, 더 작은 은하와 통합하면서 성장하는 2가지 메커니즘으로 성장하는 것으로 알려졌다. 그런데 초기 우주에서도 이런 방법으로 은하가 확장됐는지에 대해서는 명확한 설명을 내놓지 못하고 있다. JWST는 이런 초기 우주의 성장 과정을 밝혀내기 위한 임무도 수행하고 있다. 이번에 관측한 은하는 우리은하보다 100배나 작은 크기지만 초기 우주에서는 놀랍도록 성숙한 상태였다. 마치 큰 도시처럼 은하 중심에는 별(항성)이 밀집해 있지만 외부로 갈수록 밀도가 낮아지는 것이 확인됐다. 도시가 안에서 바깥으로 확장해 나가는 것처럼 이 은하 역시 안쪽에서 바깥쪽으로 뻗어나고 있음이 관찰됐다. 연구팀은 가스 방출, 우주먼지 흡수를 포함한 성장 모델링을 사용한 결과, 은하 중심에서 가장 오래된 별을 발견할 수 있었으며 주변 원반 구성 요소에서 매우 활발하게 별이 형성되고 있음을 확인했다. 이번 은하 주변에는 대략 1000만 년마다 별의 질량이 두 배씩 늘어나는 것으로 나타났다. 우리은하의 경우는 1000억 년마다 질량이 두 배로 증가하는 것과 비교한다면 매우 빠른 속도다. 연구팀에 따르면 이번에 관측된 은하는 안쪽에서 바깥쪽으로 확장, 성장하는 은하의 보기 드문 사례다. 이와 유사한 은하를 연구함으로써 가스 구름에서 오늘날 우리가 흔히 볼 수 있는 복잡한 구조의 은하로 어떻게 변화됐는지를 이해할 수 있을 것으로 기대한다. 연구를 이끈 샌드로 타첼라 영국 케임브리지대 교수(천체물리학)는 “은하가 우주적 시간 동안 어떻게 진화해왔는지는 천체물리학에서 매우 중요한 질문”이라며 “JWST 덕분에 우주 역사 초기 첫 10억 년을 탐구할 수 있게 됐다”고 말했다. 타첼라 교수는 “은하가 성장하고 별의 형성이 증가함에 따라 피겨 스케이팅 선수가 팔을 모으면서 회전속도를 높이는 것처럼 은하도 비슷한 방식으로 더 멀리서 가스를 끌어들이며 회전 속도가 증가해 나선형 또는 디스크 모양을 형성하는 것”이라고 덧붙였다.

20세기 들어 공중보건이 개선되고 의학 기술이 발달하면서 기대 수명이 10년 단위로 약 3년씩 늘어나는 추세를 보였다. 이 때문에 과학기술과 의학의 발달을 고려한다면 백세시대가 되는 것은 시간문제라는 기대감이 커지기도 했다. 그런데 미국 시카고 일리노이대, 하와이대 부속 쿠아키니 메디컬 센터, 하버드대, 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 공동 연구팀은 인간의 기대 수명 증가 속도가 둔화하고 있다는 연구 결과를 노화 의학 분야 국제 학술지 ‘네이처 노화’ 10월 8일 자에 발표했다. 연구팀은 1990년부터 2019년까지 기대 수명이 가장 높은 홍콩, 일본, 한국, 호주, 프랑스, 이탈리아, 스위스, 스웨덴, 스페인 등 9개 지역과 미국을 비교했다. 그 결과 전 세계적으로 2010년 이후 기대 수명의 증가 속도는 둔화했고 최근 몇 년 동안 태어난 아이들은 100세에 도달할 확률이 상대적으로 낮은 것으로 나타났다. 그나마 2019년에 태어난 아이들이 100세까지 살 수 있는 확률이 가장 높은 곳은 홍콩으로 조사됐다. 홍콩에서는 여아의 12.8%, 남아의 4.4%가 100세까지 살 수 있을 것으로 분석됐다. 반면 미국의 경우는 2019년생 중 100세까지 살 수 있는 예상 비율은 여아 3.1%, 남아 1.3%에 불과했다. 백 세 시대가 열릴 것이라는 기대를 좌절시키는 연구들이 속속 나오고 있지만 현재 전 세계적으로 기대 수명은 20세기 초반과 비교하면 20년 이상 증가했다. 문제는 기대 수명은 늘었지만 그에 따른 건강 수명은 따라가지 못하고 있다는 점이다. 이에 과학자들은 건강한 노년을 보내기 위한 방법을 찾고 있다. 미 생명공학 기업 캘리코 생명과학, 유전체 연구기관인 잭슨연구소(TJL), 펜실베이니아대 의대, 하버드대 의대, 베스 이스라엘 디코니스 메디컬센터 공동 연구팀은 열량 제한과 간헐적 단식을 포함한 식이 제한이 건강과 장수에 영향을 미친다는 것을 밝혀냈다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 10월 10일 자에 실렸다. 연구팀은 유전적으로 다양한 암컷 생쥐 960마리를 다섯 그룹으로 나눈 뒤 식이 제한이 건강과 수명에 미치는 영향을 조사했다. 연구팀은 다섯 개 그룹의 생쥐들에게 음식에 대한 무제한 접근, 주 1일 단식, 주 2일 연속 단식, 기본 섭취량의 20%, 40% 열량 제한이라는 다섯 종의 식단을 각각 제공했다. 그 결과 무제한으로 음식을 섭취한 생쥐 집단을 제외하고는 모든 생쥐의 수명이 연장됐으며 노화 속도 감소는 칼로리 제한 식단을 제공받은 2개 집단에서만 나타났다. 연구팀에 따르면 식습관에 개입하는 것이 건강과 수명 연장에 도움이 되지만 유전자도 핵심적 역할을 하는 것으로 조사됐다. 연구를 이끈 캘리코 생명과학의 안드레아 디 프란체스코 박사(분자생물학)는 “이번 연구에 따르면 수명과 건강에 유전자의 역할이 큰 것으로 나타났지만 식이 제한이라는 후천적 노력도 도움이 될 수 있음을 보여 준다”고 말했다.

인간의 기대수명이 늘어나는 것이 한계에 부딪혔기 때문에 지금 태어난 아이들도 100세까지 살기는 어려울 것이라는 미국 연구팀의 주장이 나왔다. 8일(현지시간) 시카고 일리노이대 공중보건대학의 제이 올샨스키 전염병학·생물통계학 교수가 이끄는 연구팀은 이러한 내용의 논문을 과학저널 ‘네이처 에이징’(Nature Aging)에 올렸다. 올샨스키 교수는 한국, 일본, 프랑스, 이탈리아, 스페인, 스위스, 호주, 홍콩 등 평균수명이 높은 8개국에 미국을 추가한 9개국을 중심으로 1990년부터 2019년까지 기대수명 추정치를 추적했다. 데이터는 막스 플랑크 인구소에서 관리하는 데이터베이스에서 발췌해 사용했으며, 미국은 상위 40위권에 들지 못한 것으로 알려졌다. 분석 결과 2019년 당시 태어난 여성 어린이가 100세까지 살 확률은 5.1%에 불과했다. 남성 어린이가 100세까지 살 확률은 겨우 1.8%에 그쳤다. 기대수명이 늘어나는 속도 또한 현저히 줄어들었다. 1990년에는 기대수명이 10년마다 2년 반씩 늘어났지만, 2010년대에는 1년 반으로 줄어들었다. 올샨스키 교수는 34년 전인 1990년에도 기대수명 아이들이 평균 85세까지만 살 수 있으며, 100세까지 생존할 수 있는 아이의 비율은 1~5%에 불과할 것이라고 예상했다. 그러나 사람들은 의학 기술의 발달로 아이들의 50%가량이 100세까지 살 것이라는 예측에 익숙해져 자신이 예측한 차가운 현실을 외면했다고 주장했다. 울샨스키 교수는 “1990년에 기대수명 증가가 둔화하고, 우리가 반창고 수준에 불과하다고 말하는 의료 개입의 영향이 기대수명에 미치는 영향이 점점 더 줄어들 것이라고 예측했다”고 말했다. 그러면서 “그러나 많은 사람이 내 의견을 부인하고 ‘아니요, 싫어요!’라고 말했다”며 “그들은 의료와 생명 연장 기술의 발전이 가속화돼 기대수명을 연장할 것이라고 주장했다”고 설명했다. 이어 “우리는 가설을 테스트하기 위해 30년을 기다렸다. (연구 결과는) 인간의 평균 수명이 빠르게 증가하던 시대가 끝났다는 것을 보여준다”며 “여전히 기대 수명이 늘어나고 있지만, 지난 수십년 동안보다 속도가 점점 더 느려졌다”고 덧붙였다. 기대수명이 영원히 늘어날 수 없는 이유는 현재 의료기술로 노화 자체를 늦추거나 막을 수 없기 때문이라고 올샨스키 교수는 설명했다. 전문가들은 향후 수십 년 동안 100세 이상 인구가 증가할 가능성이 크지만, 이는 단순히 인구 증가 때문이라고 예상했다. 올샨스키 교수는 대부분의 나라에서 여성의 15% 미만, 남성의 5% 미만이 100세 넘어서도 살 것이며, 이러한 비율은 제한적으로 유지될 것이라고 전망했다.

기온이 높고 습도까지 높은 날이면 ‘더워서 미쳐버리겠다’는 말이 저절로 튀어나온다. 지구 온난화로 인한 기후변화는 사람뿐만 아니라 동식물들에게도 심각한 영향을 끼친다. 이 때문에 동식물들도 말을 할 수 있다면 ‘미치겠다’라고 내뱉을지 모른다. 실제로 기후 변화로 인해 바닷속 거대 어류인 고래상어와 인간이 맞닥뜨리는 상황이 자주 벌어질 수 있다는 분석 결과가 나왔다. 고래상어는 상어의 일종으로 최대 20m, 무게 23.5t에 이르는 것이 있을 정도로, 현재 살아있는 어류 중 가장 큰 것으로 알려져 있다. 영국, 호주, 카타르, 사우디아라비아, 콜롬비아, 미국, 멕시코, 뉴질랜드, 에콰도르, 파나마, 브라질, 필리핀, 포르투갈, 세이셸, 인도네시아 15개국 50개 대학과 연구 기관의 연구자들이 참여한 국제 공동 연구팀은 현재보다 탄소배출이 증가할 경우 2100년쯤이 되면 고래상어가 선박들과 충돌할 가능성이 지금보다 1만 5000배 늘어날 수 있다고 밝혔다. 이 연구 결과는 기후학 분야 국제 학술지 ‘네이처 기후 변화’ 10월 8일 자에 실렸다. 해양 동물들은 기후 변화로 인한 온난화에 특히 민감해 더 시원한 고위도 지역으로 이주하는 경향이 크다. 이런 서식지 재분포 현상은 다양한 문제를 일으킬 수 있다. 고래상어는 해수면에 가깝게 움직이며, 해양 교통지와 서식지가 겹치는 경우가 많아 선박 충돌에 특히 취약한 것으로 알려져 있다. 실제로 최근 들어 고래상어와 대형 선박과 충돌해 다치거나 죽는 경우가 발생하고 있다. 이에 연구팀은 2005년부터 2019년까지 고래상어 348마리에게 태그를 부착한 뒤, 위성 추적을 해 전 세계 해양에서 고래상어의 현재 서식지를 파악하고, 글로벌 기후 모델을 결합한 시뮬레이션을 통해 미래 서식지 적합성을 평가했다. 연구팀은 이 데이터에 선박 교통 자료를 결합해 인간-상어의 충돌 위험도 분석했다. 그 결과, 2100년까지 현재보다 탄소 배출이 증가하는 고배출 시나리오에서는 현재 고래상어의 서식지 50% 이상이 손실될 것으로 예상됐다. 이 때문에 고래상어들은 현재보다 고위도 지역으로 1000㎞ 이상 이동을 할 것이라고 연구팀은 예측했다. 이 때문에 고배출 시나리오상에서 고래상어와 먼바다를 오가는 대형 선박의 충돌 가능성은 현재보다 1만 5000배 증가할 것으로 분석됐다. 북태평양의 미국 지역, 동중국해의 일본 지역, 북대서양의 시에라리온 지역, 멕시코만의 멕시코 일대 등에서 자주 발생할 것으로 예측됐다. 지금보다 탄소 배출이 줄어 지구 온도 상승을 2도 이하로 유지하는 저배출 지속 가능한 개발 시나리오에서도 현재보다 20배 정도 충돌 위험은 있는 것으로 나타났다. 연구를 이끈 프레야 워머슬리 영국 해양생물학 협회 박사는 “고래상어는 온도 변화에 민감하기 때문에 해양 온도가 상승하면 더 시원한 환경으로 이동하게 될 텐데, 이런 장소는 인간의 해상 물류 이동지역과 거의 일치한다는 것이 이번 연구 결과”라고 말했다. 워머슬리 박사는 “기후변화로 인한 고래상어의 이동과 선박 경로와의 일치는 개체군 전체에 영향을 미칠 수 있는 만큼, 멸종 위기 동물 보호에 있어서 기후 변화 위험을 잘 고려할 필요가 있다”고 덧붙였다.

2006년까지 과학 시간에 태양계 행성이라고 하면 ‘수금지화목토천해명’으로 배웠다. 그렇지만, 2006년 8월 24일 국제천문연맹(IAU)은 태양계 막내 행성인 명왕성에서 행성 자격을 박탈하고, 왜소행성으로 구분했다. 명왕성은 5개의 위성을 갖고 있으며, 그중 가장 큰 위성은 ‘카론’이다. 명왕성이 행성 자격은 잃었지만, 태양계 생성의 다양한 비밀을 품고 있는 천체이기 때문에 과학자들에게 여전히 관심의 대상이 되고 있다. 이런 가운데, 미국과 프랑스 15개 대학과 연구기관 소속 천문학자, 물리학자 등이 참여한 국제 공동 연구팀은 제임스 웹 우주망원경(JWST)의 관측 데이터를 바탕으로 명왕성의 가장 큰 위성인 카론 표면에서 이산화탄소(CO2)와 과산화수소(H2O2)를 검출했다고 6일 밝혔다. 이 연구에는 미국 콜로라도 볼더 사우스웨스트 연구소, 텍사스 샌안토니오 사우스웨스트 연구소, 샌안토니오 텍사스대, 항공우주국(NASA) 고다드 우주비행 센터, 아메리칸대, 우주망원경 과학연구소(STSI), 애리조나 로웰 천문대, 노던 애리조나대, 존스홉킨스대 응용물리학 연구소, 핀헤드 연구소, SETI 연구소, 센트럴 플로리다대 우주연구소, 천문학 연구 연합대학, 프랑스 우주천체물리 연구소, 리옹 1대 과학자들이 참여했다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 10월 2일 자에 실렸다. 카론은 1978년 미국 워싱턴DC에 있는 미 해군 천문대의 천문학자 제임스 크리스티에 의해 발견됐다. 발견 이후 과학자들이 광범위하게 연구했지만, 이전 스펙트럼 데이터는 2.5㎛(마이크로미터) 이하 파장으로 제한돼 있어서 표면 구성에 대한 이해에 한계가 있었다. 물이 언 얼음, 암모니아 포함 화합물, 유기 화합물의 존재는 이전에도 알려졌지만, 그 외의 화합물을 검출하기는 스펙트럼 범위가 좁았다. 연구팀은 JWST 근적외선 분광기를 사용해서 1.0~5.2㎛ 파장에서 카론 표면을 관측했다. 연구팀은 서로 다른 경도에서 네 번 더 관측하고, 실험실 실험 및 스펙트럼 모델링을 실시했다. 그 결과, 결정형 물 얼음과 암모니아 존재를 재확인했고, 이산화탄소와 과산화수소의 존재를 확인했다. 연구팀에 따르면 과산화수소는 카론 표면에서 방사선과 강한 햇빛으로 물 얼음이 활성적으로 처리되면서 만들어지고, 이산화탄소는 카론 형성 이후 지하에 포집돼 있던 것이 혜성이나 소행성 같은 천체와 충돌하면서 표면으로 노출된 것이다. 연구를 이끈 콜로라도 볼더 사우스웨스트 연구소의 실비아 프로토파파 박사(천문학)는 “이번 연구는 카론의 표면 구성과 화학적 조성에 대한 새로운 통찰을 제공한다”라며 “외측 태양계(outer solar system)의 천체 역학과 표면 구성, 태양 복사의 영향을 탐구하는 데도 도움을 줄 것”이라고 말했다. 프로토파파 박사는 “카론의 표면 조성 화합물을 이해하는 것은 명왕성과 다른 왜소 행성이 위치한 카이퍼 벨트에서 얼음 천체의 기원을 연구하는 데 매우 중요하다”라고 이번 연구 의미를 설명했다.

반쪽짜리서 완전한 지도 작성 성공 “다른 종 뇌 구조·작동 원리에도 적용” 세계적인 뇌신경과학자 세바스찬 승 미국 프린스턴대 컴퓨터과학과·신경과학연구소 교수가 초파리의 정밀한 뇌신경 지도를 그려 내 화제가 되고 있다. 인공지능(AI) 분야 석학이기도 한 승 교수는 2018년 삼성전자 최고 연구과학자로 영입된 뒤 2020년부터 2023년까지 삼성전자 통합 연구조직인 삼성리서치 소장으로 재직하다 올해 초 다시 프린스턴대로 복귀했다. 미국, 영국, 이스라엘, 필리핀, 스위스, 독일, 한국, 푸에르토리코, 호주, 포르투갈, 대만, 프랑스 12개국 53개 연구기관과 대학이 참여한 국제 공동 연구팀은 승 교수의 주도하에 초파리의 뇌와 신경 구조를 정밀하게 분석해 일종의 ‘뇌·신경 배선도’를 그리는 데 성공했다. 연구팀은 이번 연구로 초파리의 뉴런 약 14만개와 5000만개 이상의 신경 연결 구조를 밝혀냈다. 이번 연구에 참여한 연구기관은 미국 프린스턴대, 아이와이어(Eyewire), 앨런뇌과학연구소, 웹 디자인·개발 기업인 야이크스 LLC, 매사추세츠공과대(MIT), 하버드대 의대, 하워드휴스의학연구소, 버몬트대 의대, 영국 케임브리지 MRC분자생물학연구소, 케임브리지대, 옥스퍼드대, 이스라엘 하이파대와 플라이와이어(FlyWire) 연구 컨소시엄이다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 10월 3일자에 9편의 논문으로 실렸다. 뇌 기능은 뇌 신경세포(뉴런)와 이들을 잇는 시냅스의 연결에 좌우된다. 뉴런과 시냅스가 동물 개체의 다양하고 정교한 행동을 가능하게 만든다는 말이다. 많은 과학자가 뉴런·시냅스 연결 지도를 작성하려고 하는 이유는 뇌가 어떻게 작동하는지에 대한 이해를 높일 수 있기 때문이다. 초파리는 생명과학 분야에서 일반적으로 사용되는 동물 모델로, 생애 주기가 짧고 번식력이 뛰어날 뿐만 아니라 다른 동물보다 유전체가 간단해 오랫동안 실험 모델로 사용됐다. 특정 유전자를 수정하거나 제거하는 등 유전자를 조작하기도 쉽다. 초파리는 비행, 항법, 사회적 상호작용 등 다양하고 복잡한 행동을 보이지만 인간의 뇌보다 뉴런이 약 100만 배 적어 신경 회로 지도를 만드는 데 이상적인 동물로 꼽힌다. 지금까지 초파리에 대한 부분적 지도는 작성됐지만 전체 뇌에 대한 완전한 지도는 없었다. 이전까지 가장 큰 초파리 뇌 연결망은 뉴런 약 2만개와 1400만개의 시냅스로 연결된 반쪽짜리였는데 이번 플라이와이어 연구 컨소시엄이 만든 새로운 지도는 7배 많은 13만 9255개의 뉴런, 4배 많은 5450만개의 시냅스를 찾아 지도로 만들었다. 또 연구팀은 뉴런의 분류, 세포 유형, 기능을 정밀하게 구분해 8400개 이상의 세포 유형을 식별했고, 그중 4581개는 새로운 유형이라는 사실을 밝혀냈다. 다른 논문들에서는 특정 뉴런 간의 연결성이 움직임과 같은 행동들을 어떻게 조정하는지 밝혀냈다. 승 교수는 “초파리 뇌 신경망을 분석하는 데 사용된 이번 연구 방법은 다른 동물 종(種)의 뇌 신경망을 매핑하는 데도 도움이 될 것”이라고 말했다.