알츠하이머는 기억상실, 인지장애를 동반하는 대표적인 퇴행성 질환이다. 알츠하이머 발생 원인은 다양하지만 가장 보편적으로 받아들여지고 있는 것은 베타 아밀로이드 단백질이나 타우 단백질이 축적되면서 독성을 만들어 내기 때문이다. 베타 아밀로이드 단백질 응집체를 제거하는 방식의 치료제 개발이 고려되고 있지만 약물 사용 중에 부작용이 발생해 상용화로 이어지지 못하고 있다. 이 같은 상황에서 베타 아밀로이드 응집체를 제거하는 동시에 부작용까지 차단할 수 있는 치료 후보물질을 개발했다. 카이스트 생명과학과 연구팀은 알츠하이머 치매에 대한 새로운 형태의 단백질 치료물질을 개발했다고 22일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의과학분야 국제학술지 ‘네이처 메디슨’에 실렸다. 지금까지 알츠하이머를 치료하는 물질은 베타 아밀로이드를 표적으로 하는 항체 기반 치료제들이다. 항체 기반 알츠하이머 치료제들은 뇌 부종이나 뇌 미세혈관 출현 같은 부작용 발생이 보고되고 있다. 항체 기반 치료제들은 면역세포가 항체에 의한 포식작용으로 베타 아밀로이드 응집체를 제거하는데 이 과정에서 뇌에 염증을 유발시키게 된다는 것이다. 이에 따라 연구팀은 세포 포식작용에 관여하는 단백질을 응용한 ‘Gas6 융합단백질’을 만들고 이를 통해 베타 아밀로이드 응집체를 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 확인했다. 실제로 알츠하이머를 유발시킨 생쥐에게 이번에 개발한 융합단백질을 투여한 결과 뇌 속에 축적된 베타 아밀로이드 양이 눈에 띄게 줄어드는 것이 관찰됐다. 또 기존 항체 치료제와 달리 과도한 시냅스 제거 현상도 억제하고 치료제 부작용이었던 뇌 미세혈관 출혈도 감소하는 것이 확인됐다. 또 기존 치료제보다 손상된 인지능력과 기억력 회복 수준도 훨씬 우수한 것으로 나타났다. 연구팀 관계자는 “지금까지 개발된 많은 항체 기반 치료제가 실패한 것은 뇌 조직과 혈관에 쌓이는 베타 아밀로이드 단백질 응집체를 올바른 방식으로 청소하지 못했기 때문”이라며 “이번 기술은 알츠하이머 뿐만 아니라 다양한 퇴행성 뇌 질환과 자가면역질환 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

한국이 집중호우로 극심한 물난리를 겪을 때 스페인과 프랑스 등 유럽 전역에선 40도를 훌쩍 넘는 폭염과 가뭄으로 대규모 산불이 발생했다. 중국에서는 폭염, 가뭄, 홍수가 동시에 발생하기도 했다. 원인은 지구온난화다. 미국 기상 컨설팅 기업 웨더타이커, 콜로라도주립대, 플로리다주립대, 미시시피주립대, 엠브리리들 항공대, 노스캐롤라이나주립대, 해양대기청(NOAA) 국립허리케인센터 공동 연구팀은 지구온난화로 인해 태풍 발생 시기가 점점 빨라지고 있다고 분석했다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 8월 17일자에 실렸다. 열대성 저기압은 적도 부근의 열대 해상에서 발생하는 기상 현상으로, 동아시아에서는 태풍, 인도양에서는 사이클론, 북대서양에서는 허리케인으로 불린다. 허리케인이 6~11월 사이에 발생한다는 계절적 정의는 1965년에 만들어졌다. 한국에 영향을 미치는 태풍은 7~10월에 발생한다. 최근에는 기존에 알려진 것보다 빠르게 형성되는 경우도 잦다. 연구팀은 1979~2020년 대서양 지역의 허리케인 활동 시작과 1900~2020년 허리케인 미국 상륙 시기를 비교 분석했다. 연구 결과 1979년 이후 허리케인 첫 발생이 10년에 5일꼴로 빨라지고 있다. 또 1900년 이후 허리케인의 미국 상륙 시기도 10년에 2일꼴로 빨라지고 있는 것으로 확인됐다. 연구팀에 따르면 열대성 저기압 발생 시기가 빨라지는 이유도 결국 온난화로 인한 해수온도 상승과 관련이 있다고 분석했다. 한편 중국 칭화대, 미국 텍사스 오스틴대, 펜실베이니아주립대 공동 연구팀은 온난화로 인해 담수가 줄어 2060년이 되면 아시아 일부 지역은 심각한 물 부족 현상이 생길 것으로 봤다. 이 같은 연구 결과는 기후학 분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’ 8월 16일자에 실렸다. 연구팀은 아시아 지역의 급수탑으로 불리며 하류 쪽에 사는 약 20억명 이상의 사람들에게 담수를 공급하는 티베트 고원을 대상으로 했다. 연구팀은 인공지능(AI) 기계학습 모델로 기온, 강수량, 습도, 구름량 등 기상변수를 고려해 티베트 고원의 담수 총저수량을 시뮬레이션했다. 특히 기후변화에 관한 정부간협의체(IPCC) 보고서에서 제시된 세 가지 기후 시나리오에 따른 저수량을 예측했다. 그 결과 현재보다 이산화탄소 배출량을 줄이는 ‘약한’ 기후 시나리오 상황에서도 담수 저장량은 회복할 수 없을 정도로 줄어들었다. 이산화탄소 배출량이 현재보다 줄어도 21세기 초반(2002~2030년)과 비교해 21세기 중반(2031~2060년)에는 담수가 230Gt(기가톤) 사라질 것으로 예측됐다. 또 중국 동부와 인도, 중앙아시아 일대의 담수 저장량은 현재보다 45~60%가량 축소될 것으로 예상됐다. 이산화탄소 배출이 현재와 비슷한 수준 또는 더 많아질 경우 담수 저장량은 현재의 10~20% 수준까지 줄어들면서 심각한 물 부족 현상을 일으킬 것이라고 연구팀은 밝혔다. 연구를 이끈 디룽 칭화대 교수(수문학)는 “이번 연구는 앞으로 수십년 동안 이산화탄소 배출을 획기적으로 줄이지 못하고 현재와 비슷한 수준으로 유지하는 선에서 그치기만 하더라도 심각한 물 부족 현상을 겪게 된다는 것을 보여 준다”며 “이번에는 아시아 지역에 한정해 분석했지만 실제로는 지구온난화는 전 세계적으로 심각한 물부족 현상을 유발할 것”이라고 말했다.

생물공학 분야 석학 이상엽 카이스트 특훈교수팀이 시력 개선에 도움이 되는 것으로 알려진 루테인을 생산할 수 있는 미생물을 만들었다. 카이스트 생명화학공학과 연구팀은 노안, 백내장 등 예방·치료 효과로 주목받고 있는 루테인이라는 물질을 생산할 수 있는 미생물 균주를 개발하는데 성공했다고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 ‘네이처 촉매’에 실렸다. 계란 노른자와 과일에 주로 포함돼 있는 루테인은 눈을 산화 손상과 자외선에서 보호해 눈 영양제 성분으로 많이 쓰이고 있다. 최근에는 고령화와 스마트 기기 사용시간이 늘어나면서 눈 건강에 대한 관심이 높아지면서 루테인 수요는 빠르게 증가하고 있다. 시판되고 있는 눈 영양제에 포함된 루테인은 주로 금잔화 꽃에서 추출한 것이다. 문제는 금잔화 꽃을 재배하기 위해서는 땅, 시간, 노동력이 필요하기 때문에 대량 공급이 쉽지 않다. 이 때문에 화학 합성법도 제시돼 왔지만 루테인의 화학구조가 비대칭적이고, 분자식은 같지만 구조가 달라 물리적, 화학적 성질 자체가 다른 이성질체도 많아 분리 공정이 필요해 이 또한 비효율적이다. 이에 연구팀은 미생물의 대사회로를 변화시키는 시스템 대사공학으로 대장균의 대사회로를 바꿔 저렴한 바이오매스의 주원료인 글리세롤로 루테인을 만들 수 있도록 했다. 대사회로를 바꾸더라도 여러 생화학적 반응에 관여하는 효소가 원하는 물질 생산 흐름을 방해하기 때문에 일정량 이상 생산하기 어려운 것이 보통이다. 연구팀은 이 같은 병목 현상을 없애는 기질 채널링, 전자 채널링 효과로 루테인 생산을 위한 대사흐름을 강화시켜 다량의 루테인을 생산할 수 있게 했다. 연구팀은 전자 채널링 기술을 활용해 대장균에서 자몽향 성분인 누카톤과 항노화 천연화합물인 아피게닌을 만드는데도 성공했다. 이번 연구 제1저자인 박선영 LG화학 박사는 “이번 연구는 천연자원의 비효율적 추출법을 대체할 수 있는 미생물 기반 고효율 루테인 생산 기술을 개발했다는 점에 의의가 있다”며 “이번 기술을 활용하면 미생물 기반의 의약품, 건강보조식품 등 제조법을 한 단계 업그레이드 시킬 수 있을 것”이라고 말했다.

전 세계 640만여명의 목숨을 앗아간 코로나19에서 한숨 돌렸나 했더니, 이번엔 우크라이나를 침공한 러시아의 핵위협과 미중 갈등에 공전하는 기후변화 문제가 ‘지구 최악의 시나리오’로 등장했다. 과학자들은 미러 간 핵전쟁 땐 50억명 이상 죽을 수 있다고 봤다. 또 이상기온 심화로 30년 뒤 미국에서 1억명 이상이 체감온도 50도 이상의 ‘극한 무더위’에 노출될 것으로 관측했다. 블룸버그통신은 15일(현지시간) 과학저널 ‘네이처 푸드’(Nature Food)에 게재된 논문을 인용해 “미러 핵전쟁 발발 시 그을음과 연기가 햇빛을 차단해 3~4년간 세계식량 생산량이 90% 이상 급감하며 세계적인 기근이 발생하고, 이 여파로 사망자 수가 53억 4100만명에 이를 것으로 보인다”고 전했다. 또 인도·파키스탄 간 국지적 핵전쟁 발생 때에는 세계식량 생산량이 7% 줄어 최소 2억 5500만명이 사망할 것으로 예측됐다.루이지애나주립대 연구팀은 지난달 공개한 연구를 통해 핵전쟁 시 지구 온도가 평균 섭씨 10.6도 하락하고 이로 인해 빙하 지역이 확대되면서 중국 톈진, 덴마크 코펜하겐, 러시아 상트페테르부르크 등의 항구가 봉쇄될 것으로 내다봤다. 벌써 기후변화 피해는 이미 걷잡을 수 없는 수준이다. 미국 콜로라도강의 미드호 수심은 1937년 이후 최저치를 기록했다. 뉴욕타임스는 핀란드 기상연구소를 인용해 “북극에서 세계 평균 대비 2배(기존 관측치)가 아니라 4배나 빠른 온난화가 진행 중”이라고 전했다. 특히 비영리단체인 퍼스트스트리트재단의 보고서에 따르면 내년 미국의 50개 카운티에 거주하는 약 810만명이 체감온도(열지수) 섭씨 51.7도 이상의 무더위를 경험할 것으로 전망됐고, 30년 뒤인 2053년에는 같은 고통을 겪는 이들이 1억 760만명으로 늘어날 것으로 관측됐다. 열지수는 미국 기상청(NWS)이 기온과 습도에 따라 사람이 실제로 느끼는 더위를 지수화한 것인데, 51도 이상은 가장 높은 단계인 ‘극도의 위험’으로 열사병에 걸릴 위험이 매우 크다. 전날 CNN은 국립대기연구소의 연구를 인용해 40일간 눈비가 지속됐던 1860년대의 대홍수를 뛰어넘는 거대 홍수가 40년 뒤 캘리포니아를 덮쳐 주 절반이 잠길 수 있다고 예측했다. 본래 100년에 한 번 발생할 만한 대홍수이지만 기후변화로 그 주기가 25∼50년으로 짧아졌다는 것이다. 문제는 신냉전 시대를 맞아 미러, 미중 간 대립구도의 심화로 핵과 기후에 대한 전 세계의 위협 대응 속도가 더뎌지고 있다는 점이다. 아워월드인데이터(OWID)에 따르면 전 세계 핵탄두 수는 1986년(6만 4452개) 정점을 찍고 꾸준히 줄었지만, 2017년(9272개)부터 정체돼 현재 전 세계에 9440개의 핵탄두가 깔린 것으로 추정된다. 러시아는 이미 우크라이나 침공 과정에서 핵무기 카드로 수차례 서방을 위협했고, 북한은 지난 4월 선제 핵공격 가능성을 시사한 바 있다. 또 낸시 펠로시 미 하원의장이 이달 초 대만을 방문하자 세계 최대 온실가스 배출국인 중국은 이를 내정 간섭 및 주권 침해로 보고 미국과 기후변화 문제에 대해 협력 중단을 선언한 상태다.

미국과 러시아가 핵전쟁을 하면 전세계 53억명이 기근으로 사망한다는 연구 결과가 나왔다. 최대 핵보유국 간 전쟁으로 세계 인구의 3분의 2가 굶어죽는다는 분석이다. 미 럿거스대 등 국제 연구진은 핵무기 보유국 9곳이 핵전쟁을 벌이는 시나리오 6가지를 가정하고 컴퓨터 시뮬레이션을 시행했다고 국제학술지 네이처푸드 최신호(15일자)에 발표했다. 미국과 러시아 사이 대규모 핵전쟁이 1가지, 인도와 파키스탄 등 소규모 핵전쟁이 나머지 5가지였다. 그 결과, 모든 핵전쟁은 전쟁이 일어난 도시와 함께 수많은 사람을 없애고 토양과 물을 오염시키지만 직접적인 피해가 가지 않았던 다른 모든 곳에도 악영향을 미치는 것으로 나타났다. 핵폭발로 인한 화재에서 발생한 그을음과 먼지가 성층권을 뒤덮으면 햇빛이 차단돼 기온이 급격히 떨어지는 핵겨울이라는 기후변화가 일어난다. 그러면 전 세계적으로 작물과 가축, 어획량 등 식량 공급원이 치명적인 영향을 받아 수많은 사람이 굶어죽을 수 있다. 연구진은 기존 연구를 바탕으로 핵폭발로 인해 발생한 버섯구름이 대기 중으로 확산 시 햇빛을 얼마나 차단하는지를 계산했다.해당 데이터를 미국 국립대기연구센터(NCAR)이 지원하는 기후 예측 도구 복합지구시스템모델(CESM)에 입력한 결과, 아무리 작은 규모의 핵전쟁이라도 세계 식량 공급에 치명적인 혼란을 일으키는 것으로 나타났다. 인도와 파키스탄 간 소규모 핵전쟁만으로도 500만t의 그을음과 먼지가 하늘을 덮게 된다. 그러면 5년간 세계 식량 생산량이 7% 줄어 2억 5500만 명이 굶어죽을 수 있다. 양국간 더 큰 규모의 핵전쟁은 4700만t의 그을음과 먼지를 일으켜 기아로 인한 사망자는 25억 1200만 명에 달할 수 있다. 특히 최근 우크라이나 사태로 인해 군사적 긴장이 최고조에 이른 미국과 러시아가 핵전쟁을 벌이면 1억 5000만t의 그을음과 먼지가 일어나 3~4년간 세계 식량 생산량은 90%까지 줄어 53억 4100만 명이 굶어죽을 수 있다. 핵폭발로 인한 직접적인 사망자도 3억 6000명에 달하는 것으로 나타났다. 연구 공동저자 앨런 로보크 럿거스대 석좌교수는 “어떤 규모의 핵전쟁이라도 수십억 명이 죽는다. 유일한 해법은 핵무기 금지뿐”이라고 강조했다. 현재 핵무기 보유국은 미국, 러시아, 중국, 프랑스, 영국, 파키스탄, 인도, 이스라엘, 북한 등 9개국으로 1만 2700여기 핵탄두를 보유하고 있다. 2017년 채택된 유엔 핵무기금지조약은 세계 66개국이 비준했지만 핵보유국가는 한 나라도 비준하지 않았다.

지난주 서울, 경기, 인천 수도권을 중심으로 쏟아진 폭우는 곳곳을 물바다로 만들고 인명·재산 피해를 입혔다. 이번 폭우도 극한 기상만 발생하면 들먹이는 ‘기후변화’가 원인인지에 대해서는 분석이 필요하지만 간접적 영향을 끼쳤다는 것을 부인할 수 없다. 많은 기후학자들은 지금처럼 온실가스 배출이 계속돼 온난화가 가속화할 경우 폭염, 가뭄, 홍수 같은 예측 불가한 날씨가 일상화될 것이라고 보고 있다. 과학자들은 이런 기후변화가 이제는 우리 기억 속에서 사라진 감염병들을 다시 불러내고, 감염병의 독성도 더욱 세게 만들 것이라는 우울한 예측을 내놨다. 실제로 지난 10일 영국 런던의 하수에서 소아마비(폴리오) 바이러스가 검출되면서 영국 보건 당국은 비상이 걸렸다. 1945년 원자폭탄이 발명되기 전까지 인류 최악의 감염병 중 하나였던 소아마비 바이러스가 1984년 이후 런던에서 검출된 적이 없다. 영국 정부가 2003년 소아마비 종식을 공식 선언한 지 19년 만에 다시 발생한 것이다.전염병의 제왕으로 오랜 기간 인류를 괴롭혔던 두창(천연두)도 1980년 5월 세계보건기구(WHO)에서 종식이 선언되며 완전히 사라졌다. 그렇지만 지난해 말부터 동물에게서 주로 나타나는 원숭이두창이 인간에게 전염되고 미국, 유럽을 중심으로 사람 간 감염이 확산되면서 WHO는 비상사태를 선언했다. 미국 하와이대 지질환경학과, 지구과학과, 천연자원·환경관리학과, 해양생물학연구소, 위스콘신 메디슨대 공중보건과학과, 스웨덴 예테보리대 해양과학과 공동 연구팀은 기후변화가 홍수, 가뭄, 폭염, 혹한 등 극한 기상을 일상화시키고 사라진 전염병을 불러내고 동물이 주로 걸리던 감염병이 인간을 공격하는 사례는 더 많아질 것이라고 14일 밝혔다. 연구팀은 기후변화가 병원균의 독성을 강화시키고 사람의 면역체계까지 약화시킬 것이라는 분석도 내놨다. 이 같은 연구 결과는 기후학 분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’ 8월 9일자에 실렸다. 기후변화와 감염병 증가의 관계는 그간 개별 병원균이나 폭염, 홍수 같은 특정 위험에만 초점을 맞춰 분석돼 왔다. 연구팀은 기후 위험과 질병에 관해 연구한 3213개 연구를 정량적으로 재분석하는 메타분석 방식으로 연구했다. 이를 위해 사람을 감염시킬 수 있는 286종의 전염병과 홍수, 가뭄, 혹한, 해수면 상승 같은 10가지 기후 위험의 상관관계를 들여다봤다.그 결과 9종을 제외한 277종의 전염병은 홍수나 폭염 같은 단 하나의 극한 기상만으로도 감염력과 독성이 강화될 것으로 봤다. 인류에게 영향을 끼쳤던 전염병의 58%(218종)는 기상 이변으로 인해 변이가 발생해 이미 독성이 강해졌다. 서아프리카 풍토병으로 치사율 30~50%에 이르는 라사열, 공기나 물을 매개로 발열과 호흡기증상을 수반한 박테리아성 감염병인 재향군인병(legionnaires’ disease) 등은 기상이변으로 병원균의 감염성과 강도가 더 세질 것으로 예측됐다. 또 열대 지역에서 많이 발생하는 라임병, 뎅기열, 말라리아 같은 질병은 감염 지역이 전 세계로 확대될 것이라고 연구팀은 밝혔다. 특히 북극의 온난화가 지구 평균보다 4배 이상 빠르다는 연구 결과는 전염병 확산이 더욱 암울하게 흘러갈 것이라는 예측을 가능하게 한다. 지구과학 국제학술지 ‘커뮤니케이션스 어스 앤드 인바이러먼트’ 8월 12일자에 실린 연구를 보면 북극 온난화가 지구 평균보다 2~3배 빠르다고 알려졌지만 실제로는 4~7배에 이르는 것으로 나타났다. 핀란드 국립기상학연구소, 이스턴 핀란드대 응용물리학과, 노르웨이 국제기상연구센터 공동 연구팀은 1979~2021년 북극권 기상 관측 데이터를 분석해 빠른 북극 온난화를 일컫는 북극 증폭이 가속되고 있다는 것을 밝혀냈다. 연구팀은 또 실제로 북극 대부분 지역은 최근 10년 동안 산업화 이전 대비 0.75도 높아졌고, 스발바르 군도와 러시아 노바야제믈라 군도는 10년 동안 1.25도나 상승했다고 분석했다. 기후변화와 감염병 발생을 연구한 카밀로 모라 하와이대 교수는 “기후 위험이 질병으로 이어지는 만큼 각각의 질병에 대한 대응책을 마련하는 것도 중요하지만 온실가스 배출 감소로 기후변화를 억제할 필요가 있다”고 설명했다.

많은 비가 내릴 것으로 예보되기는 했지만 지난 8일 하루 동안 수도권을 중심으로 쏟아진 폭우는 서울 강남을 비롯해 곳곳을 물바다로 만들었다. 기상청의 자동기상관측장비(AWS)로 측정된 비공식기록이지만 이번 폭우는 일강수량, 시간당 강수량 모두 역대 최대인 것으로 나타났다. 극한 기상은 비단 한국만의 일이 아니다. 폭염과 가뭄, 홍수 등이 일상화되고 있다. 전문가들은 기후변화가 이 같은 이상 날씨가 더욱 잦아질 것이라는 예측을 내놓고 있다. 이런 상황에서 기후변화가 기존 전염병들의 독성까지도 강화시키고 있단느 연구 결과가 나왔다. 미국 하와이대 지질환경학과, 지구과학과, 천연자원·환경관리학과, 해양생물학연구소, 위스콘신-메디슨대 공중보건과학과, 스웨덴 예테보리대 해양과학과 공동 연구팀은 기후변화가 홍수, 가뭄, 폭염, 혹한 등 극한 기상을 일상화시키고 전염병의 독성을 강화시킬 뿐만 아니라 사람의 면역체계까지 약화시킨다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 기후학 분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’ 8월 9일자에 실렸다. 기후변화가 인수공통감염병 증가를 촉발시키고 인류는 새로운 형태의 질병에 취약하게 된다는 연구들이 많다. 그렇지만 대부분이 박테리아나 바이러스 같은 병원균 형태, 폭염, 홍수 같은 특정 위험, 식품이나 물 같이 감염 매개 유형에 주로 초점을 맞춰왔다. 이에 연구팀은 기후 위험과 질병에 관해 연구한 3213개 연구를 정량적으로 재분석하는 메타분석을 실시했다. 이를 통해 사람을 감염시킬 수 있는 286종 전염병과 홍수, 가뭄, 혹한, 해수면 상승 같은 10가지 기후 위험의 상관관계를 분석했다. 그 결과, 9종을 제외한 277종의 전염병은 최소 하나의 기후 위험에 의해 감염력과 독성이 강화될 것으로 예측됐다. 그런데, 인류에게 영향을 끼쳤던 전염병의 58%(218종)은 이미 기후 위험으로 변이를 일으켜 독성이 강해진 것으로 분석됐다.서아프리카 풍토병으로 치사율 30~50%에 이르는 라싸열, 공기나 물을 매개로 발열과 호흡기증상을 수반한 박테리아성 감염병인 재향군인병(legionnaires’ disease) 등은 기후변화로 병원균의 감염성과 강도가 더 세질 것으로 예측됐다. 또 열대, 아열대 지역에서 많이 발생하는 라임병, 뎅기열, 말라리아 같은 질병은 온난화로 인해 감염지역이 이전보다 늘어날 것이라고 연구팀은 밝혔다. 이번 연구를 주도한 카밀로 모라 하와이대 교수는 “이번 연구는 지속적인 기후변화 상황에서 인류의 건강이 추가로 위협받게 될 것이라는 점을 보여주고 있다”며 “기후 위험이 질병으로 이어지는 만큼 각각의 질병에 대한 대응책을 마련하는 것도 중요하지만 온실가스 배출 감소로 기후 변화를 억제할 필요가 있다”고 설명했다.

나이가 들면 젊었을 때보다는 기억력이 감퇴된다. 치매나 파킨슨병처럼 퇴행성 신경질환을 앓을 가능성도 높아진다. 지금까지는 이 같은 증상과 질환들이 나이들면 당연히 발생하는 것으로 알려졌지만 국내 연구진이 노화로 인해 뇌의 기억 중추에 비정상적 세포가 증가하기 때문이라는 사실을 처음으로 확인했다. 카이스트 생명과학과 연구팀은 노화된 뇌와 치매가 발생한 뇌에서 지금까지 알려지지 않은 새로운 종류의 별아교세포를 발견했다고 8일 밝혔다. 연구팀은 이번에 발견된 세포에 ‘아프다’(APDA·AutoPhagy-Dysregulated Astrocyte)라는 이름을 붙이고 이 세포가 시냅스의 숫자와 기능 유지에 악영향을 미친다는 사실을 규명했다. 이번 연구 결과는 노화의학 분야 국제학술지 ‘네이처 노화학’(Nature Aging)에 실렸다. 별아교세포는 뇌와 척수에 다량으로 존재하는 별모양의 신경 교세포이다. 미세한 잔가지를 통해 수만 개의 시냅스를 감싸고 있으며 글루타메이트, 가바와 같은 신경전달물질과 이온의 농도를 조절해 손상된 뇌와 척수 조직의 재생에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 연구팀은 이번 연구에 앞서 별아교세포가 신경세포간 접합점인 시냅스를 생성하거나 제거할 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 그렇지만 별아교세포의 기능이 노화과정에서 어떻게 변하는지는 명확히 밝혀내지 못했다. 이에 연구팀은 단일 세포RNA 시퀀싱 분석으로 통해 노화된 뇌나 치매 뇌에는 염증성 별아교세포 이외 새로운 별아교세포가 존재한다는 것을 밝혀냈다. 이번에 발견한 새로운 별아교세포 아프다는 기억과 밀접한 관련이 있는 해마 부위에서만 생겨났다. 또 아프다는 세포 내 불필요한 단백질을 제거하는 자가포식 과정에서 생겨나는 오토파고좀이라는 물질을 과다 축적시킨다는 사실을 발견했다. 아프다 세포들에서는 단백질들이 원래 있어야할 위치에서 벗어나면서 시냅스를 만들거나 제거하는 능력을 상실하게 된다. 노화가 발생하지 않은 생후 9개월 생쥐에게 단백질 합성 및 분해를 억제시키면 뇌에서 아프다 세포가 만들어진다는 것을 확인했다. 아프다 세포가 늘어나면 노화된 뇌에서처럼 시냅스가 손상되고 뇌인지 기능이 저하된다는 사실도 밝혀냈다. 연구를 이끈 정원석 카이스트 교수는 “현재 노화 극복을 위해 세포 성장과 분열을 촉진하는 물질을 억제하려는 연구들이 많지만, 이 같은 시도들이 오히려 비정상적인 아프다 세포 생성을 촉진할 수도 있다”며 “노화에 따른 인지기능 저하를 일으키는 새로운 원인을 제시한 만큼 뇌기능 회복을 위한 치료법을 개발하는데 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다.

미국 예일대 연구팀이 죽은 지 1시간이 지난 돼지의 심장 등 장기를 되살리는 데 성공했다. 장기이식 수술의 성공 가능성을 높이고 이식 가능한 장기의 수가 대폭 늘어날 수 있다는 기대뿐 아니라 손상된 장기의 복구에 도움을 줄 수 있다는 희망이 제기된다. 네나드 세스탄 예일대 교수가 이끄는 연구팀은 3일(현지시간) 죽은 돼지의 심장과 뇌, 간, 신장 등 주요 장기의 기능을 다시 활성화한 실험 결과를 국제학술지 네이처에 게재했다고 뉴욕타임스 등이 보도했다. 세스탄 교수는 2019년 죽은 지 4시간이 지난 돼지의 뇌 일부 기능을 되살려 주목받은 신경과학자다. 연구팀은 이번 실험을 위해 농장에서 사들인 보통의 돼지들을 마취 상태에서 심정지를 시켰다. 그 후 죽은 돼지의 혈관에 인공적으로 만든 ‘오르간엑스’(OrganEX)라는 혈액대체재를 투입했다. 오르간엑스는 영양분과 항염증제, 혈액응고방지제, 세포사 예방제, 신경차단제와 인공 헤모글로빈, 돼지 피 등이 섞인 특수용액이다. 그러자 죽은 돼지의 심장이 다시 뛰기 시작했고, 간에서 알부민(혈장 단백질의 구성성분)이 생성되고, 신장과 뇌세포 기능이 회복되는 등 신진대사 활동이 일어났다. 연구팀은 논문에서 이번 실험이 14일간 지속됐다고 밝혔다. 이번에는 오르간엑스에 신경차단제를 투입해 실험 중 돼지의 몸이 움직이는 현상이 관찰됐지만 의식은 돌아오지 않은 것으로 판정됐다. 반면 실험대조군 돼지들의 반응은 전혀 달랐다. 오르간엑스 대신 사후에 인공심폐장치인 ‘에크모’(ECMO) 치료만 한 돼지들은 장기가 부어올랐고, 몸이 뻣뻣해지는 사후경직과 자줏빛 반점이 관찰되는 전형적인 ‘죽음’ 현상이 일어났다. 네이처지 발표에 앞서 오르간엑스 등의 기술 특허를 출원한 예일대는 현재로선 이 같은 연구가 사람에게 적용되는 건 한참 멀었다고 강조했다. 하지만 뇌사 환자의 사후에 이뤄지는 장기 이식의 성공률을 획기적으로 높일 수 있고, 이번 실험처럼 사체에서 되살린 장기의 이식 여부 가능성 등이 확인되면 의학의 새 지평을 열 수 있다는 기대감이 크다. 이 연구로 인해 삶과 죽음에 대한 생물학적 경계가 모호해지는 등 윤리적 문제가 제기될 것이라는 지적도 나온다. 뉴욕대 생명윤리학자 아서 캐퓰런은 “죽음을 순간이 아닌 과정으로 볼 경우 죽음에 대한 모든 정의가 도전받게 된다”고 짚었다.

현재까지 인류가 관측한 것 중 가장 먼 거리에 위치한 고대 별의 모습이 제임스 웹 우주망원경(JWST·웹 망원경)에 포착됐다. 지난 3일(현지시간) 미국 스페이스닷컴 등 외신은 웹 망원경이 지구에서 약 129억 광년 떨어진 별 ‘어렌델’(Earendel)을 관측했다고 보도했다. 지난달 30일 웹 망원경이 포착한 어렌델은 '새벽별' 이라는 의미로 우리의 태양보다 질량은 최소 50배 이상 크고 수백만 배 밝을 것으로 추정된다. 특히 별까지의 거리가 무려 129억 광년이라는 것은 빅뱅이 일어난 후 약 9억 년 만에 생성됐다는 의미로 이는 1세대 별의 형성 과정을 밝힐 수 있는 중요한 관측으로 평가된다.처음 어렌델의 존재가 밝혀진 것은 웹 망원경의 '선배' 허블우주망원경 덕이다. 앞서 지난 3월 존스홉킨스대 등 국제공동연구팀은 허블우주망원경으로 어렌델이 방출한 빛을 관측했다는 연구결과를 국제학술지 ‘네이처’에 발표하며 그 존재를 최초로 알렸다. 이번에 웹 망원경은 허블에 이어 다시 어렌델을 관측한 것이지만 사실 일반인들의 눈으로는 사진 상으로도 잘 보이지 않는다. 공개된 사진을 보면 어렌델은 밝게 빛나는 수많은 천체가 아닌 오른편 중앙 하단 작은 점 수준으로 자리잡고 있다. 이는 물론 인간의 머리로는 상상할 수도 없는 먼 거리 때문인데 그나마 이를 관측하게 했던 것은 중력렌즈 효과 덕분이다.거대한 은하단의 중력은 시공간의 구조를 왜곡시켜 중력렌즈를 만들어 내는데 지구와 어렌델 사이에는 거대한 은하단인 WHL0137-08이 존재한다. 이 은하단 덕에 은하 뒤 먼 천체의 빛을 증폭시켜 허블이나 웹 망원경 등으로 관측할 수 있는 것. 다만 초점이 없기 때문에 빛이 한곳에 모이지 않고 여러 개의 상을 만든다. 아무리 웹 망원경과 같은 최첨단 망원경으로도 이같은 먼 천체를 관측하는 것은 우주의 도움이 없으면 불가능한 셈이다. 

가난한 집안에 태어났어도 살림이 넉넉한 친구들과 더 많이 어울릴 수 있는 동네에서 자라면 성인이 됐을 때 더 많은 소득을 올릴 확률이 높아진다는 연구 결과가 나와 눈길을 끈다. 1일(현지시간) 네이처지에 게재된 논문에 따르면 저소득층 어린이라도 친구의 70% 이상이 고소득층인 동네에서 자란 경우 그렇지 않은 경우보다 성인이 됐을 때 소득이 약 20% 더 많은 것으로 나타났다. 하버드대·뉴욕대·스탠퍼드대 등의 연구진이 미국의 25∼44세 페이스북 계정 7220만개와 이들의 친구 관계 210억 건을 분석해 얻어낸 결과다. 지역 납세 기록, 익명화된 페이스북 계정의 우편번호, 성별, 대학, 이용중인 휴대전화의 소비자가격 등을 다각도로 분석해 지역별·개인별 소득을 추정했다. 기존에도 교육·소득 수준이 더 높은 사람들과 더 많이 어울릴수록 대학진학률이 더 높고, 성인이 됐을 때 더 많은 소득을 거둘 수 있다는 사실은 널리 알려져 있었다. 뉴욕타임스(NYT)는 이번 연구 결과를 소개하면서 각 지역의 소득 계층 이동, 이른바 ‘사회적 사다리’를 활성화하는 중요한 요인이 무엇인지 밝혀냈다는 데에 이번 연구의 의미가 있다고 했다. “계층간 경계선 넘나들며 교류할 때 빈곤 탈출률 높아” 연구팀은 미국 전역의 소득과 계층 이동성을 함께 분석했다. 가령 조지아주 콘리 마을과 미네소타주의 윈스테드 마을은 중위소득이 연 5만5000달러 수준으로 큰 차이가 없다. 그러나 콘리는 저소득층이 저소득층에 머물 확률이 높은 반면, 윈스테드는 저소득층의 빈곤 탈출 경향이 매우 높았다. 두 도시의 결정적인 차이는 ‘사회경제적 지위가 다른 사람들 간의 활발한 교류’였다. 분석 대상 페이스북 계정 가운데 2000만건은 고등학교 정보와 부모 정보까지 확인할 수 있었다. 연구팀은 이 정보를 이용해 고등학교 시절 저소득층 자녀와 고소득층 자녀의 교류가 활발할수록 계층 이동이 활발하고, 저소득층이 높은 소득을 거둘 확률이 높다는 사실을 거듭 확인했다. 인스타그램 정보를 이용한 분석도 마찬가지였다. 각 지역의 인종 구성, 빈곤율, 학교 교육 수준 등은 계층 이동을 촉진하는 데 별다른 영향이 없는 것으로 나타났다. 연구를 주도한 라지 체티 하버드대 경제학 교수는 “계층간 경계선을 넘나들며 서로 어울리는 지역에서 자라난 어린이는 나중에 커서 더 좋은 결과를 얻고, 빈곤에서 벗어날 가능성이 더 크다”고 설명했다. 실제 중저소득층의 이혼·실직가정 자녀로 현재 형사전문 변호사로 활동하고 있다는 한 20대 여성은 NYT에 “더 잘 사는 집 사람들을 만나고, 그 사람들과 어울리고 그들이 어떻게 생각하는지 이해한 경험, 그것이 중요한 차이를 만들었다고 확신한다”고 전했다.

삼성전자가 아주대와 공동 개발한 초경량·초박형 인공근육 구동기에 관한 연구 논문이 세계적 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 게재됐다. 웨어러블 기기와 로봇을 신성장 동력으로 지목해 이에 대한 투자를 강화하고 있는 삼성전자의 제품 개발도 앞당겨질 것으로 전망된다. 1일 삼성전자에 따르면 이번 연구는 로보틱스 분야에 주로 활용했던 인공근육 구동기를 소형 웨어러블 분야까지 확장한 성과를 인정받았다. 구동기는 압력을 가해 물체를 움직이게 하거나 인공근육의 압력을 측정할 수 있는 시스템이다. 연구팀은 형상기억합금 기반의 다기능 인공근육 구동기를 개발하고 이를 증강현실(AR) 안경과 촉각 전달 장갑(햅틱 글러브) 등 웨어러블 기기에 적용해 인공근육 구동기의 진일보된 기술과 실사용 가능성을 입증했다. AR이나 가상현실(VR) 웨어러블 기기에 적용되는 구동기와 센서는 착용 편의성을 위해 작고 가벼우면서도 복잡한 시각·촉각 기능을 구현해야 한다. 삼성전자는 이 기술을 AR 안경에 적용한 결과 시각 피로도를 줄여 주는 효과를 확인했다고 전했다.

삼성전자가 아주대와 공동 개발한 인공근육 구동기에 관한 연구 논문이 세계적 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 게재됐다. 웨어러블 기기와 로봇을 신성장 동력으로 지목해 투자를 강화하고 있는 삼성전자의 제품 개발도 앞당겨질 것으로 전망된다.1일 삼성전자에 따르면 이번 연구는 로보틱스 분야에 주로 활용했던 인공근육 구동기를 소형 웨어러블 분야까지 확장한 성과를 인정받았다. 구동기는 압력을 가해 물체를 움직이게 하거나, 인공근육의 압력을 측정할 수 있는 시스템이다.  논문에는 신봉수 삼성전자 연구원과 김동진·김백겸 아주대 연구원이 공동 1저자로 참여했다. 고제성 아주대 교수는 교신저자로 이름을 올렸다. 연구팀은 형상기억합금 기반의 다기능 인공근육 구동기를 개발하고, 이를 증강현실(AR) 안경과 촉각 전달 장갑(햅틱 글러브) 등 웨어러블 기기에 적용해 인공근육 구동기의 진일보된 기술과 실사용 가능성을 입증했다. AR이나 가상현실(VR) 웨어러블 기기에 적용되는 구동기와 센서는 착용 편의성을 위해 작고 가벼우면서도 복잡한 시각·촉각 기능을 구현해야 한다. 삼성전자는 해당 기술을 AR 안경에 적용한 결과 사용자가 느끼는 시각 피로도를 줄여주는 효과를 확인했고, 촉각 전달 장갑에서는 실제 손으로 누르는 것과 유사한 촉각을 제공할 수 있음을 확인했다고 전했다. 삼성전자 관계자는 “이번 공동 연구는 차세대 실감 인터랙션을 위한 핵심 하드웨어 기술의 가능성을 보여줬다“며 ”앞으로도 산학협력 등을 통해 혁신기술 연구를 지속할 계획”이라고 말했다.앞서 한종희 삼성전자 DX부문장(부회장)은 지난 2월 스페인 바르셀로나에서 열린 ‘모바일월드콩그레스’(MWC) 현장에서 AR안경 등 메타버스 관련 기기와 관련해 “저희도 그 부분을 준비 중이다. 제품 완성도가 중요하기 때문에 잘 준비하고 있으니 기대해 달라”고 밝힌 바 있다.

인간 의사처럼 스스로 공부해 질병 발생 여부를 진단할 수 있는 인공지능 X선 판독 기술이 나왔다. 카이스트 김재철AI대학원, 서울대병원, 서울 아산병원, 충남대병원, 영남대병원, 경북대병원 공동 연구팀은 흉부 X선 영상을 이용해 폐 질환의 자동 판독 능력을 스스로 향상시킬 수 있는 자기 진화형 AI 기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 현재 쓰이는 대부분 의료 AI 기술은 전문가들이 축적한 빅데이터가 필요하고, 빅데이터 내에서도 전문가들이 중요하게 생각하는 부분들에 대한 라벨 표시를 해야 한다. 임상 현장에서 쓸 수 있는 인공지능이 되기 위해서는 전문가가 개입해 만든 라벨링된 대규모 데이터를 지속적으로 입력해야 한다는 것이다. 문제는 이런 과정은 비용과 시간이 많이 든다는 점이다. 이에 연구팀은 병원 현장에서 영상의학과 전문의들이 영상 판독을 학습하는 과정과 유사하게 자기 학습과 교사-학생 간 지식전달 기법을 활용한 ‘자기 지도학습 및 자기 훈련 방식’(DISTL) AI 알고리즘을 개발했다. 자기 지도학습은 질병에 대한 특이 정보를 일일이 학습시키는 것이 아니라 의료 영상을 크게 잘라낸 부분과 작게 잘라낸 부분이 서로 같은 영상이라는 것을 인식할 수 있도록 하면 AI가 스스로 학습해 다른 영상에서도 같은 방법으로 질병을 파악하고 인식할 수 있게 하는 것이다. 실제로 이번에 개발한 인공지능은 적은 수의 데이터로 초기에 학습시켜놓으면 시간이 지남에 따라 해당 모델이 스스로 성능을 향상해 나갈 수 있다. 실제로 이렇게 학습한 AI가 결핵, 기흉, 코로나19 환자의 X선 영상을 정확히 판정하는 것을 확인했다. 연구를 이끈 예종철 카이스트 교수는 “이번에 개발한 AI는 전문가들이 데이터를 만들어 내고 입력하는 수고를 덜면서도 다양한 영상을 빠르게 인식하고 진단할 수 있다는 점에 의미가 크다”고 설명했다.

한·중 과학자들이 하천, 호수 같은 담수생태계 환경에 따라 수상 생물이 배출하는 탄소 배출량이 달라진다는 사실을 확인했다. 중국과학원 난징지질호소학 연구소, 한국기초과학지원연구원 공동 연구팀은 담수생태계에 존재하는 다양한 유기물이 환경에 따라 배출하는 온실가스 양을 분자 수준에서 예측할 수 있는 모델을 개발했다고 27일 밝혔다. 이번 연구 결과는 환경과학 분야 국제학술지 ‘환경 과학기술’ 표지논문과 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 담수생태계는 전체 지구표면의 약 2%에 불과하지만 여기서 배출되는 온실가스는 20% 정도이다. 매년 약 95억t의 이산화탄소가 지구상에 배출되는데 19억t이 하천, 호수 같은 담수생태계에서 자연적으로 방출된다는 것이다. 지금까지는 담수생태계의 온실가스 배출 메커니즘이 정확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 중위도 아열대 기후대인 중국 허난성 라오쥔산과 고위도 아한대 지역인 노르웨이 발게스바리산에서 온도 변화와 부영양화 상태에 따라 달라지는 호수 퇴적층을 모사해 미생물 군집과 용존 유기물 조성 변화를 비교했다. 이 분석에는 초고분해능 FT-ICR 질량분석 시스템을 이용했다. 분석 결과, 미생물 군집은 온도 변화보다는 영양 상태에 따라 달라진다는 사실을 확인했다. 물 속 영양농도가 높아지면 적조나 녹조가 발생할 수 있는 부영양화 상태가 되면 배출되는 이산화탄소 농도가 높아지는 것으로 파악됐다. 연구를 이끈 장경순 기초과학지원연구원 박사는 “하천, 호수에서 부영양화가 심해질수록 온실가스 배출이 많다는 보고는 있었지만 정확한 메커니즘에 대한 연구는 없었다”며 “이번 연구는 다양한 기후대에 존재하는 담수 환경을 고려해 온실가스 배출 정도를 분석한 것으로 탄소중립에 효과적으로 대응할 수 있는 담수생태계 관리 방안을 제시하는데 도움이 될 것”이라고 설명했다.

. 모 언론사 기자가 일명 “메구미 사건”과 관련하여 화장된 유골에서도 유전자분석이 가능한지에 대해 물었다. 그 사건은 북한과 일본이 많은 관심을 갖고 있던 사건이라고 했다. 하지만 북한은 납치 사실을 계속 부인해오다 2002년 9월 북․일정상회담 때 납치한 것임을 시인하고 요꼬다 메구미의 화장된 유골을 일본에 인도하였다.  일본은 바로 유골의 진위 여부에 대한 감정을 진행하였다. 세 개의 연구소에서 실험을 했는데 일본 과학경찰연구소와 다른 한 개 기관은 ‘판정불가’로 판단하였지만 데이쿄 대학에서만 유골이 가짜라는 감정 결과를 내놓았다. 감정 결과는 주 북경 일본대사관을 통해 북한에 전달됐다. 북한은 이 결과를 보고 일본의 태도를 격렬하게 비난했고 화장된 유골을 돌려달라고 요구하였다. 일본의 감정 결과에 대해 세계적인 과학 잡지인 <네이처>에서 감정에 참여했던 데이쿄 대학 토미오와의 인터뷰를 통하여 “샘플이 오염되었을 가능성이 있다.”라고 인정했음을 게재하였다. 이후 화장된 유골에서도 유전자분석이 가능한지에 대한 논란이 계속되었다. “과연 정말 화장한 유골에서도 유전자분석이 가능할까?” 답은 “일부 가능할 수도 있다. 하지만 결국 직접 보고 판단해야 하며 실험을 해봐야 알 수 있다.”이다. 화장은 1200℃나 되는 고온에 조직과 뼈가 오랜 시간 노출되기 때문에 탄화된 경우 그 안에 있는 DNA도 완전히 깨져 유전자분석이 불가능하다. 지금까지 세계 어느 연구기관에서도 완전히 탄화된 뼈에서 성공적으로 유전자형을 검출한 예는 없다. 하지만 고온의 영향을 받았더라도 분석이 가능한 경우도 있다. 예를 들면 대구지하철 방화참사사건의 희생자 신원확인 때였다. 대부분의 시신들이 사망한 후 상당 시간 고온에 노출되었기 때문에 탄화 정도가 심했다.하지만 단 한 명이라도 신원이 확인되지 않는 희생자가 있어서는 안 된다는 생각에 조금이라도 가능성이 있으면 탄화된 뼈일지라도 모두 채취하였다. 오로지 일부 탄화된 뼈만 남았을 수도 있기 때문에. 이렇게 채취된 수백 점에 대해 분석한 결과 완전히 탄화되지 않은 일부의 뼈에서 유전자분석 결과를 얻을 수 있었다. 일본의 경우 실험이 정확하게 어떤 과정으로 진행됐는지는 모르겠지만 결과 분석에 있어서 기본적인 원칙도 무시되지 않았나 생각되었다. 통상 중요한 사건이고 탄화된 뼈라면 3곳의 연구소 중 한 곳에서만 결과가 나왔다면 일단 의심을 했어야 하는 것이 상식이다. 그리고 그 분석 결과에 대해 오염 여부 등을 철저하게 검증을 했어야 옳았다. 미토콘드리아DNA 분석법은 극소량의 샘플에서도 유전자형을 검출할 수 있기 때문에 실험 과정에서의 오염 여부를 당연히 확인했어야 한다. 결국 허술하게 분석이 진행되었다는 의심을 지울 수 없었다.

척추동물 중 외부 기온 변화에 체온이 변하지 않고 일정하게 유지할 수 있는 온혈(정온)동물은 조류와 포유류뿐이다. 고생물학 분야에서 ‘포유류가 언제 온혈동물로 진화했는가’는 풀리지 않은 수수께끼로 남아있다. 이 같은 상황에서 포르투갈, 프랑스, 영국, 독일, 남아프리카공화국, 미국, 아르헨티나 7개국 과학자들로 구성된 국제 공동 연구팀은 화석 분석과 시뮬레이션을 바탕으로 중생대 말기에 포유류가 냉혈동물에서 온혈동물로 진화했을 것이라고 24일 밝혔다. 이번 연구에는 포르투갈 리스본대 플라스마·핵융합연구소를 중심으로 프랑스 몽펠리에대, 영국 런던 자연사박물관, 런던대(UCL), 독일 막스플랑크 진화인류학연구소, 예나대, 남아공 비트바테르스란트대, 미국 워싱턴 자연사박물관, 텍사스 오스틴대, 샌디에고 주립대, 샌디에고 자연사박물관, 시카고대, 뉴욕 자연사박물관, 시애틀 워싱턴대, 필즈 자연사박물관, 아르헨티나 자연과학박물관 소속 생물학자, 고생물학자, 물리학자, 수학자 등이 참여했다. 이번 연구 결과는 과학저널 ‘네이처’ 7월 21일자에 실렸다. 내온동물(endotherms)이라고도 불리는 온혈동물은 체내 대사를 빠르게 해 높은 체온을 일정하게 유지할 수 있다. 반면 외온동물(ectotherms)인 냉혈동물은 대사율이 낮아 체온을 유지하기 위해 환경에 의존한다. 이 때문에 급격한 외부 온도 변화는 냉혈동물의 생존을 위협할 수 있다. 파충류와 비슷한 모습의 포유류 조상이 온혈동물로 진화한 것은 분명하지만 화석만으로는 측정이 어렵기 때문에 그 시기에 대해서 의견이 분분했다. 과학자들은 키나 뼈 구조 같은 골격 특징으로 대사율을 추정해 온혈동물 등장 시기가 1억 4500만~6600만년 전이라는 주장이 있는가 하면, 3억~2억 5000만년 전으로 추정한 연구도 있었다. 연구팀은 체온을 측정할 때 귀를 이용하는 것에 착안해 내이(內耳)의 뼈세관(bone canal) 모양과 크기로 체온을 추정하는 방법을 개발했다. 뼈세관을 통한 체액 이동은 신체가 시각과 균형에 필수적인 머리 위치와 움직임을 파악할 수 있게 해준다. 또 체액의 점도는 체온에 따라 변한다. 그래서 연구팀은 체온이 상승하고 움직임이 활발해짐에 따라 균형과 운동성을 유지하기 위해 내이도 모양이 점성이 낮은 유체 이동에 유리하게 진화했을 것이라고 가정했다. 연구팀은 현존하는 파충류, 어류, 조류, 포유류 50종의 척추동물 내이구조와 생리 상태를 비교해 내이 모양에 기반한 ‘열-운동성 지수’를 만들었다. 연구팀은 열-운동성 지수는 동물의 체온을 거의 정확하게 예측할 수 있다는 것을 확인했다. 이를 이용해 생쥐와 비슷하게 생긴 포유류 조상인 ‘단궁류’ 56종의 화석으로 내이도 구조를 분석하고 열-운동성 지수로 체온을 계산했다. 그 결과, 포유류가 온혈동물로 진화한 시기는 고생대 페름기와 중생대 중기 쥐라기 사이에 있는 중생대 첫 번째 시기인 트라이아스기라고 연구팀은 주장했다. 연구팀 분석에 따르면 트라이아스기 후기인 2억 3700만~2억 년 무렵에 단궁류의 이관 형태가 변했다. 열-운동성 지수 계산 결과, 이때 단궁류들의 체온이 5~9도 상승하고 대사율도 증가했다. 연구를 이끈 케네스 앤질치크 미국 필즈자연사박물관 수석 큐레이터는 “이번 연구는 기존과는 다른 새로운 방식으로 온혈동물의 출현을 분석한 것”이라며 “이 같은 진화 덕분에 초기 포유류들은 페름기보다 기온이 떨어진 트라이아스기 기후에 적응할 때 유리하게 작용했을 것으로 본다”고 설명했다.

민선 8기 강원 지자체장들이 취임 초부터 국비 확보에 경쟁적으로 나서고 있다. 민선 8기 출범과 기획재정부의 내년 예산안 수립 시기가 맞물린데다 대다수 지자체장이 국비 확보를 공약으로 내걸어서다. 23일 강원도에 따르면 김진태 지사는 지난 9일 서울종합청사를 찾았다. 김 지사는 취임 뒤 가진 첫 공식 출장지인 서울종합청사에서 추경호 경제부총리 겸 기획재정부 장관을 만나 내년도 도 중점사업 전반을 설명하고 전폭적인 지원을 요청했다. 특히 설악산 오색케이블카 설치, 이모빌리티 산업 중심 도시 육성, 수소 에너지 거점 도시 조성, 제2경춘국도 조기 착공, 폐광지역 관광개발 등 현안 사업에 대한 국비 반영을 건의했다. 김 지사는 19일 국회에서 국민의힘과 예산정책협의회를 갖기도 했다. 김 지사는 “부서별 내년도 국비 목표액을 다 합치면 8조7000억원에 이른다”며 “정부 부처와 당에 지속적으로 건의하고 협의해 최대한 확보하겠다”고 말했다. 육동한 춘천시장도 이달 초 서울 출장길에 올라 추 부총리에게 춘천에 대한 관심과 지원을 요청했다. 육 시장과 추 부총리는 30여년 넘게 중앙 부처에서 함께 일하며 인연을 맺어 온 막역한 사이로 알려졌다. 육 시장은 한덕수 총리와 면담도 추진하고 있다. 원강수 원주시장은 오는 25일 기재부를 찾아 내년 국비 지원을 요청하고, 삼성 반도체 공장 유치를 위한 협조로 건의할 예정이다. 이병선 속초시장은 최근 국토교통부에서 어명소 차관과 가진 면담 자리에서 지원을 요청했다. 속초시는 21일 안순헌 기재부 서기관을 강사로 초빙해 전 직원을 대상으로 한 ‘국비 확보 전략 설명회’를 갖기도 했다. 박상수 삼척시장은 13일 방문한 기재부에서 예산실장과 사회예산심의관, 경제예산심의관을 차례로 만나 삼척 힐링 네이처랜드 조성 사업, 액화수소 신뢰성평가센터 구축 사업 등 주요 사업을 설명하고 지원을 당부했다. 박 시장은 “시정의 중심을 경제 살리기에 두고 있고, 이를 위해 세일즈맨의 자세로 일하고 있다”고 전했다. 신영재 홍천군수는 20일 국회를 찾아 권성동 국민의힘 당대표 권한대행 겸 원내대표와 유상범·이철규·송기헌 의원을 만나고, 앞서 지난주에는 세종청사를 방문해 각 부처를 도는 등 ‘광폭 행보’를 이어왔다. 신 군수는 “용문~홍천 철도 조기 착공과 국립 경찰병원 분원 유치 등 현안사업에 대해 설명하고 힘을 모아 줄 것을 요청했다”고 말했다.

국내 연구진이 원자가 빛을 내뿜는 초방사 현상을 이용해 작동하는 양자엔진을 만드는 것에 처음 성공해 주목받고 있다. 서울대, 삼성종합기술원, 성균관대, 포스텍 공동 연구팀이 빛으로 작동하는 양자 엔진을 실제로 구현했다. 이번 연구 결과는 광학 분야 국제학술지 ‘네이처 포토닉스’ 7월 22일자에 실렸다. 초방사(超放射·super-radiance)는 양자역학적으로 질서정연하게 움직이는 밀도 높은 원자들이 집단으로 빛을 강하게 방출하는 현상으로 1954년 미국 물리학자 로버트 디키가 처음으로 예측했다. 일반적인 방사 현상과는 달리 초방사는 각각의 원자에서 방출된 빛들이 보강간섭(합쳐지면서 더 강해지는 현상)을 일으켜 강한 빛을 방출한다. 양자엔진은 양자 중첩상태로 준비된 연료로 동작한다. 고전 열역학 법칙에 따라 작동하는 일반 엔진의 최대 효율(카르노 효율)을 넘어설 수 있다는 것이 이론적으로 밝혀졌다. 이 때문에 최근에는 초방사 현상을 이용해 양자영역에서 동작하는 엔진에 대한 아이디어가 나왔지만 실험적으로 구현된 적은 한 번도 없다. 초방사 양자 엔진은 강하게 방출된 빛의 압력으로 작동한다. 엔진이 정상적으로 동작하기 위해서는 초방사 현상을 켜고 끄는 것이 가능해야 하지만 지금까지는 제어 기술이 없었다. 연구팀은 많은 원자들이 초방사를 일으킬 수 있는 양자 중첩상태로 만든 다음 양자 위상(위치나 형태)을 제어하면 초방사 현상을 빠르게 켜고 끌 수 있다는 점에 착안했다. 이를 위해 연구팀은 10㎚(나노미터) 두께의 실리콘 박막에 가로 280㎚, 세로 190㎚의 나노구멍 1000개를 체스판 패턴으로 만들었다. 이 나노구멍 격자에 초속 800m로 바륨 원자광을 쏘아 초방사를 일으킬 수 있는 양자 중첩 상태로 만들고 두 개의 거울로 구성된 공진기 안에서 빛을 내도록 했다. 거울은 빛의 압력으로 움직이는 엔진의 피스톤 역할을 한다. 연구팀은 레이저를 이용해 원자들의 양자위상을 제어해 원자들이 빛을 강하게 방출하는 초방사 현상을 빠른 속도로 켜고 끌 수 있게 했다. 이 방법으로 빛의 압력에 의해 가열, 팽창, 냉각, 수축에 따라 양자엔진이 작동하는 것을 확인했다. 특히 팽창 과정에서 엔진 온도가 15만도까지 올라가면서 효율이 98%까지 높아지는 것이 관찰됐다. 연구팀은 이번 연구가 실험실에서 수행한 소규모 기초 연구이지만 초방사 양자엔진의 가능성을 실험적으로 보여줌으로써 열역학 법칙을 넘어 고효율로 일하는 고성능 엔진 개발에 도움을 줄 것으로 기대했다. 연구를 이끈 안경원 서울대 물리천문학부 교수는 “이번 연구는 빛으로 작동하는 초방사 양자 엔진을 실험적으로 구현해 낸 첫 번째 사례라는 점”이라며 “초방사 현상 제어 기술을 통해 원자물리, 양자정보처리 분야는 물론 엔진의 효율을 획기적으로 높일 수 있는 길을 제시했다”고 설명했다.

한때 수준높은 문명을 일군 마야 제국의 멸망을 이끈 유력한 ‘용의자’가 드러났다. 최근 미국 캘리포니아주립대 산타바바라 캠퍼스 등 공동연구팀은 마야판(Mayapan)의 붕괴는 지속된 가뭄으로 인한 정치적 갈등과 내전, 인구 이주 등이 복합적으로 작용한 결과라는 연구결과를 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications) 최신호에 발표했다. 영화의 소재로 등장할 만큼 신비로운 대상으로 여겨져 온 마야 문명은 기원전 2000년 전 부터 시작해 현재의 멕시코 남동부, 과테말라, 유카탄 반도 등을 중심으로 번창했다. 특히 마야 문명은 천문학과 수학이 발달해 수준높고 찬란한 문명을 일궜으나 특별한 이유가 밝혀지지 않은 채 사라졌다. 이에대해 학자들은 전염병과 외부 침입설, 주식인 옥수수의 단백질 부족설, 화산폭발 원인설 등 다양한 이론들을 제기한 바 있으며 2000년대 들어 유력한 원인으로 '가뭄'을 꼽아왔다. 이번에 연구팀은 유카탄 반도 북부에 위치해 지금은 마야의 유명 유적지가 된 마야판에 초점을 맞춰 연구를 진행했다. 마야판은 13세기 초에서 15세기 중반까지 마야 문명의 정치적, 문화적 중심지로 강력한 세력을 자랑했으나 결국 무너졌다. 연구팀은 1400년에서 1450년 사이 이 지역에서 발생한 일들을 조사하기 위해 당시 기후 데이터는 물론 동위원소 기록과 방사성 탄소데이터, 인간 DNA 서열을 포함한 마야판의 고고학 및 역사적 데이터를 모두 조사했다.그 결과 연구팀은 당시 이 지역에 장기간에 걸쳐 극심한 가뭄이 지속됐고 이는 도시의 혼란으로 이어졌다고 분석했다. 곧 장기간에 걸친 가뭄으로 물이 부족해지자 농업에 악영향을 미쳐 식량이 부족해졌고, 이는 지도층에 대한 불만과 정치적 갈등, 내전, 인구 이주 등으로 이어져 도시가 황폐해졌다는 주장이다. 논문의 주저자인 더글라스 케넷 교수는 "데이터를 분석한 결과 강우량 증가는 해당 지역의 인구 증가와 상관관계가 나타났다"면서 "반대로 강우량 감소는 갈등 증가로 나타나 1400~1450년 동안 지속된 가뭄은 결국 마야판의 붕괴로 이어졌을 것"이라고 설명했다. 이어 "마야판의 몰락은 환경적 요인이 사회의 건강에 얼마나 중요한 작용을 하는지 보여준다"면서 "이는 기후변화를 겪고있는 오늘날의 정치적 현실과도 연결된다"고 덧붙였다.