삼성이 기초과학·소재·정보통신기술(ICT) 등 분야에서 22개 미래 연구과제를 지원한다. 삼성미래기술육성재단과 삼성전자 미래기술육성센터는 ‘삼성미래기술육성사업’의 올해 하반기 연구과제 22개를 선정하고 총 340억 7000만원을 지원한다고 11일 밝혔다. 분야별 지원액은 기초과학 분야(10개) 172억 7000만원, 소재 분야(6개) 92억원, ICT 분야(6개) 76억원 등이다. 기초과학 분야에서는 유전체적 분석을 통해 미지의 영역인 ‘기억’에 대한 연구를 수행하는 김태경 포스텍 생명과학과 교수를 비롯해 박경덕 울산과학기술원(UNIST) 물리학과 교수, 김익수 가천대 미생물학과 교수 등의 과제가 선정됐다.소재 분야에서는 mRNA 유전자 연구로 희귀 질병 치료 연구에 나선 김진국 한국과학기술원(KAIST) 의과학대학원 교수와 나노 크기 계면에서 일어나는 발열을 연구하는 이종석 광주과학기술원(GIST) 물리·광과학과 교수 등이 지원을 받게 됐다.ICT 분야에서는 차세대 통신, 자율주행 등 미래 산업 경쟁력 강화를 위한 연구가 지원과제로 선정됐다. 복잡한 소프트웨어 시스템의 안전성을 빠르게 검증할 수 있는 기술을 개발 중인 허충길 서울대 컴퓨터공학부 교수, 전자를 빛의 속도에 가깝게 가속시켜 높은 출력의 무선주파수 소자를 개발하는 공병돈 포스텍 전자전기공학과 교수 등이 지원 대상이다. 연 2회 자유공모로 진행되는 삼성미래기술육성사업은 1조 5000억원을 출연해 2013년부터 시작했으며 현재까지 705개 과제에 총 9215억원이 지원됐다. 지원 과제 가운데 2550건의 논문이 국제학술지에 게재됐으며 이 가운데 최상위 국제학술지인 사이언스(10건), 네이처(7건) 등에 소개된 사례는 420건에 달한다. 최근에도 생명과학, 차세대 전지, 인공항체 관련 3건의 논문이 잇달아 세계적인 학술지에 게재돼 위상을 높였다. 앞서 상반기에는 27개 과제에 464억원의 연구비가 지원된 바 있다.

현재 지구에 살고 있는 10명 중 9명이 인간이 만든 기후변화로 인해 고통 받고 있다는 연구결과가 나왔다. 독일 메르카토르 기후변화연구소, 훔볼트대 인간-환경시스템 통합연구소, 지리학부, 막스플랑크 생물지구화학연구소, 미카엘 스티펠 데이터 시뮬레이션 과학센터, 영국 리즈대 국제기후센터, 민간연구기관 클라이밋 애널리틱스, 스위스 취리히연방공과대(ETH) 대기 및 기후과학연구소, 미국 해양대기관리청(NOAA) 지구물리유체역학연구실, 데이턴대 지속가능연구소 공동연구팀은 세계 인구의 85%가 인간 활동으로 인한 기후변화의 영향을 받고 있는 지역에 살고 있다고 밝혔다. 이번 연구결과는 기후학 분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’ 10월 12일자에 실렸다. 연구팀은 1900년부터 현재까지 수행된 기후의 영향과 관련한 논문과 관측자료 60만 건 중 지구 모든 대륙에 걸친 광범위한 기후변화 영향을 다루는 10만 2160건의 연구와 관련 자료를 분류한 뒤 인공지능(AI) 기계학습 방법을 통해 기후변화 영향 지도를 작성했다. 연구팀은 지표 온도와 강수량, 강수지역에 대해 인간의 영향력을 비교했다. 분석 결과 지구 육지표면의 80%, 세계 인구의 85% 이상이 인간이 원인이 된 기후변화의 영향권에 노출돼 있는 것으로 확인됐다. 특히 선진국으로 불리는 고소득 국가가 저소득 국가, 저개발 국가에 비해 기후변화의 영향을 2배 이상 받고 있는 것으로 조사됐다. 연구를 주도한 막스 칼라한 독일 메르카토르 기후변화연구소 박사는 “이번 연구는 기후변화에 대한 영향이 미치는 지리적, 인구학적 범위에 대해 구체적인 결과를 보여주고 있다”라며 “인간과 자연 시스템 전반에 걸친 기후변화의 영향에 대한 포괄적 평가를 위한 새로운 모델을 만드는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다.

기후 변화 탓에 북극권의 영구동토층이 녹아내리면서 깊은 땅속에 묻혀 있는 핵폐기물과 치명적인 병원균이 지표로 곧 방출될 수 있다는 충격적인 연구 결과가 나왔다. 영국 애버리스트위스대 등 국제연구진이 북극권의 지표 부근 영구동토층 3분의 2가 기후변화 탓에 오는 2100년까지 사라질 수 있다고 경고했다. 이 지역은 지구 평균의 3배에 달하는 온난화가 진행되고 있다. 연구진은 1955년부터 1990년까지 35년간 옛소련이 러시아 북서부 해안의 대기 및 해양 표면에서 총 130건의 핵무기 실험을 시행했으며 옛소련 붕괴 이후 러시아 정부가 이 지역에 관한 정화 작업을 벌이고 있다고 밝혔지만, 최근 이 일대에서 고위험 수준의 방사성 물질이 검출됐다고 지적했다. 또 영구동토층에는 핵폐기물 외에도 수많은 미생물 종이 얼어붙어 있다. 그런데 이 층이 녹으면서 이들 미생물이 융해수와 섞여 흘러나올 수 있는데 문제는 오늘날 항생물질에 노출된 적이 없는 박테리아 중에서 항생제 내성을 지닌 변종이 태어날 가능성이 크다는 것이다. 이번 연구에 따르면, 영구동토층 심층부에서 발견한 미생물 100여 종이 이미 항생제에 내성이 있는 것으로 확인됐다. 또 지난 2016년 시베리아에서는 영구동토층이 녹으면서 지표로 노출된 순록 사체의 탄저균에 어린이 1명이 감염돼 숨지고 성인 몇 명이 피해를 본 사례가 보고되기도 했다. 이런 영구동토층은 북극권에서 약 2331만 ㎢에 이른다. 북극의 영구동토층 대부분은 약 100만 년 전 생성됐지만, 일반적으로 그 깊이가 깊으면 깊을수록 그 기원은 더 오래 전으로 거슬러 올라간다. 영구동토층에는 미생물부터 화학 물질까지 모든 것이 수용돼 있는데 이들은 1000년 넘게 얼음이라는 감옥에 갇혀 있는 것이다. 또 다른 위험은 산업혁명이 시작된 이래로 영구 동토층 환경에 유입된 화석연료 부산물이다. 북극에는 비소와 수은 그리고 니켈을 포함한 천연 금속 퇴적물이 있으며 지난 몇십 년간 채굴이 진행되면서 몇천만 헥타르에 걸쳐 발생한 폐기물로부터 대량 오염이 발생하고 있다. 이들 화합물이 영구동토층에서 방출되면 인간이 식량으로 의존하는 지역의 동물이나 생선이 중독돼 식량 부족 문제를 증가시킬 수 있다. 이런 유독성 화합물은 핵폐기물과 함께 대기 중에 더 많은 온실가스를 방출해 기후 변화에 더 크게 관여할 것이다. 이에 대해 연구 공동저자인 어윈 에드워즈 애버리스트위스대 교수는 성명에서 “북극의 기후와 생태 변화는 탄소를 대기 중에 공급하고 해수면을 높임으로써 지구상의 모든 지역에 영향을 미칠 것이다. 이번 검토연구는 온난화된 북극에서 또다른 위험이 어떻게 발생하는지를 파악한다”면서 “영구동토층은 오랫동안 온실가스뿐 아니라 다양한 유해물질을 얼려서 보관해온 저장고였다”고 설명했다. 이어 “우리가 이런 유해 미생물과 오염물질 그리고 핵물질이 초래하는 위협을 제대로 이해하려면 이들 물질이 최종적으로 어디로 흘러갈지에 대해 더 잘 이해할 필요가 있다”고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 네이처 기후변화(Nature Climate Change) 최신호에 실렸다.

우울증으로 불리는 우울장애는 의욕저하와 우울감을 주요 증상으로 하면서 다양한 인지, 정신, 신체적 증상을 일으켜 일상을 어렵게 만드는 신경정신질환이다. 일시적인 우울감과는 다른 우울증은 매우 흔한 정신질환으로 미국이나 유럽 등에서는 우울증을 한 번이라도 겪는 사람이 10.1~16.6%에 이르는 것으로 알려져 있다. 약물치료나 정신치료가 주로 사용되고 있는데 우울증이 심한 경우는 약물치료도 시간이 오래 걸리거나 효과가 없는 경우도 간혹 있다. 과학자들이 미세전기 자극을 이용해 중증 우울증 환자도 치료할 수 있는 방법을 찾아냈다. 미국 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 신경과학연구소, 의대 정신과학과, 신경외과, 영상진단학과, 신경학과 공동연구팀은 뇌에 약한 전기자극으로 다른 정신과적 치료로도 개선이 어려운 중증 우울증 환자를 치료할 수 있는 방법을 개발했다. 이 같은 연구결과는 의학분야 국제학술지 ‘네이처 메디슨’ 10월 5일자에 실렸다. 연구팀은 아동 시절 우울증이 발생해 다양한 치료에도 효과를 얻지 못한 36세 여성 우울증 환자를 대상으로 심부뇌자극(DBS) 실험을 했다. 실험에 참여한 여성은 우울증을 측정하는 여러 측정법 중 ‘몽고메리 우울증척도’(MADRS)가 36점으로 중증 치료저항성 우울증 환자이다. MADRS가 0~6점은 정상, 7~19점은 경도, 20~34점은 중등도, 34점 이상은 고도 우울증 환자로 구분된다.이번 연구에 활용된 DBS는 파킨슨병이나 무도병 같이 이상운동을 유발시키는 뇌신경질환 환자의 뇌 특정부위에 전극을 이식한 뒤 적절한 전기자극을 전달해 증상을 호전시키는 치료법이다. DBS는 우울증 환자에게는 거의 시도되지 않았던 치료방법이다. 연구팀은 환자에게 하루에 2~3번씩 10일 동안 저강도 전기자극을 제공한 뒤 뇌파와 행동관찰을 실시했다. 그 결과 약물을 이용해 치료할 때처럼 치료 저항성이 보이지 않았고 뇌파도 정상 수준으로 돌아왔고 우울증 점수도 절반 가량 줄어든 것으로 확인됐다. 이번 기술은 우울증 수준에 맞춰 전기자극의 강도를 조절할 뿐만 아니라 전기자극을 끄거나 켤 수 있다는 장점이 있어 치료 내성이 생기지 않는다는 장점이 있다는 평가를 받고 있다. 연구를 이끈 에드워드 장 UCSF 의대 신경외과 교수는 “좀 더 많은 환자들에 대한 임상연구 사례가 더 필요하지만 이번 연구결과는 우울증을 비롯한 다른 신경정신질환에 대해서도 맞춤형 치료를 제공할 수 있을 것”이라고 말했다.

개미보다 훨씬 작고 모래알 정도 크기의 마이크로칩에는 날개가 있어 빙글빙글 돌면서 가능한 한 멀리 공중을 떠다닐 수 있다. 이는 세계에서 가장 작은 비행 구조로 대기 중 병원균이나 미세먼지 수준을 측정하는 등 다양한 용도로 사용할 수 있다. 숭실대와 영국 케임브리지대와 미국 노스웨스턴대 공동연구팀은 작은 모래알 크기의 마이크로칩에 비행력을 부여한 ‘마이크로 플라이어’를 개발했다.연구를 주도한 숭실대 연구팀은 바람에 의해 퍼지는 트리스텔라테이아(Tristellateia) 속 식물 씨앗의 3차원 구조에서 영감을 얻었다. 별처럼 생긴 이 씨앗에는 헬리콥터의 회전 날개 같은 구조가 있어 빙글빙글 회전하면서 가능한 한 오랫동안 멀리 이동하는 특징이 있다. 즉 연구팀은 이 씨앗의 구조나 그것이 낙하하는 동안 대기 중 공기와 어떻게 작용하는지를 분석해 복잡한 3차원 형태를 갖는 마이크로칩을 고안했다. 이에 대해 연구 교신저자인 존 로저스 노스웨스턴대 교수는 “자연은 몇십억 년의 시간을 거쳐 고도의 공기역학 특성을 지닌 씨앗을 설계했다”면서 “우리는 그런 디자인 콘셉트를 빌려, 그것을 전자회로 플랫폼에 응용했다”고 설명했다. 마이크로 플라이어의 제작에는 펼치면 그림이 튀어나오는 아동용 책의 구조가 응용돼 있다. 고무 기질의 기반은 당겨져 있을 때 평평하지만 풀면 비틀려 입체 구조의 날개가 된다. 연구팀은 또 마이크로 플라이어에 주위의 에너지를 이용할 수 있는 능력을 부여했다. 이렇게 완성한 마이크로 플라이어에는 데이터 스토리지, 광센서, 데이터 송신용 안테나 등 다양한 부속품을 탑재할 수 있다.이를 비행기나 빌딩 옥상에서 뿌리면 바람이 작은 마이크로 플라이어를 흩뿌려 주위 환경을 감지하고 과학자들은 정보를 수집할 수 있다. 대기 상태와 화학 오염 감시, 인구 감시 심지어 질병 추적에도 사용할 수 있다고 연구진은 덧붙였다. 최종적으로는 분해 가능 폴리머와 퇴비화 가능 도체, 용해 가능 집적회로 칩을 이용해 물에 닿으면 자연스럽게 녹아 환경을 배려한 제품을 목표로 하고 있는 것으로 전해졌다. 흩뿌려진 마이크로칩을 회수하는 것은 어렵지만 자연적으로 녹는 것이라면 환경을 오염시킬 우려도 없는 것이다. 자세한 연구 성과는 세계적 학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호(9월 22일자)에 실렸다. 사진=미국 노스웨스턴대

콜롬비아 당국이 현지시간으로 24일 수도 보고타공항에서 불법 밀거래되기 직전의 상어 지느러미(샥스핀) 3494개를 압수했다고 CNN 등 해외 언론이 보도했다. 보도에 따르면 압수된 샥스핀 약 3500개는 몸길이가 1~5m의 상어 900~1000마리를 죽여야만 얻을 수 있는 대량으로 알려졌다. 보고타 환경부장관은 불법 조업을 통해 얻은 다량의 샥스핀은 패키지로 포장된 채 화물에 실렸으며, 출처는 콜롬비아 남서부 도시로 확인됐다고 밝혔다. 해당 샥스핀은 보고타 공항을 통해 홍콩으로 밀거래될 예정이었던 것으로 확인됐다. 환경부 측은 “이를 운반할 예정이었던 해운회사가 당국과 경찰에 알리면서 단속이 시작됐다”면서 “경찰과 전문가가 샥스핀 채취에 희생된 상어의 정확한 종(種)을 확인하고 있다. 콜롬비아 해역에 3종 이상의 상어가 서식하는 만큼 이들 중 일부일 것으로 추측된다”고 설명했다. 현지 경찰은 발송인 및 발송물의 최종 목적지에 대한 모든 정보를 운송 회사에 요청했다고 밝혔다.밀거래된 샥스핀이 홍콩으로 들어간 뒤, 홍콩 내부에서만 소비될 예정이었던 것인지 아니면 다른 국가로 다시 밀수될 예정이었는지는 알 수 없는 상황이다. 다만 이번에 콜롬비아에서 압수된 샥스핀 전량의 1차 목적지가 홍콩이었다는 사실 만은 자명하다. 홍콩과 중국 등지에서 거래되는 샥스핀은 주로 고급 식재료와 약재로 활용된다. 중국에서는 3대 진미 중 하나로 꼽히며, 귀한 손님이 오면 빼놓지 않고 사용됐었지만, 샥스핀을 위해 무분별하게 상어를 포획하는 사례가 늘면서 제재가 시작됐다.지난 1월 네이처지에 실린 논문(제목 `Half a century of global decline in oceanic sharks and rays)은 “지난해까지 최근 반세기 동안 백상어 개체 수 70%가 급감했다”면서 “이런 절망적인 숫자는 국제 사회에서 샥스핀 거래가 급증한 탓”이라고 밝혔다. 지난해 세계야생동물기금(WWF)은 “최근 조사에 따르면 매년 대략 1억 마리의 상어가 목숨을 잃는데 지느러미 때문에 사냥된다”고 전하기도 했다.

일부 고고학자가 성경 속 ‘타락의 도시’ 소돔으로 여기는 도시유적 탈 엘함맘(Tall el-Hammam)이 거대 소행성(또는 혜성)이 공중에서 폭발한 영향으로 파괴돼 멸망했다는 약 3600년 전 증거를 발견했다는 연구 결과가 나왔다. 미국 캘리포니아대 샌타바버라캠퍼스(UC 샌타바버라) 등 국제연구진은 사해에서 북동쪽으로 약 14㎞ 떨어진 요르단 강 남쪽 계곡의 도시유적 탈 엘함맘에 있는 두께 약 1.5m의 불에 탄 지층에서 겉면이 녹아 유리가 된 도자기 파편과 기포가 생긴 진흙 벽돌 그리고 부분적으로 녹아내린 건축 자재 등을 발견했다.이는 이례적 고온 현상이 일어났음을 시사하는 징후로, 연구진은 1908년 시베리아에서 발생한 퉁구스카 대폭발보다 더 강력하고 당시 기술이 만들어낼 수 있는 어떤 것보다 훨씬 더 뜨거웠다고 설명했다. 공동저자 중 한 명으로 UC 샌타바버라의 명예교수이기도 한 제임스 케넷 박사는 “우리는 2000℃가 넘는 기온에 관한 증거를 발견했다”고 밝혔다.케넷 박사는 이 소행성 공중 폭발 사건을 길이 60m의 소행성이 동시베리아 타이가(침엽수림) 숲 상공에서 폭발해 약 12메가톤급의 폭발력을 일으킨 퉁구스카 폭발 사건에 비유했다. 탈 엘함맘이 성경 속 도시 소돔이었다는 과학적 증거는 없지만, 이들 연구자는 그것이 가능하다고 인정했다. 연구진은 연구논문에서 “소행성에 의해 탈 엘함맘이 파괴된 사건과 같은 놀라운 대참사가 여러 세대에 걸쳐 전해진 뒤 성경 속 소돔 이야기의 근원이 된 구전 전통을 만들어낸 것이 아닌가 추측할 수 있다”고 밝혔다. 창세기에서 이 사해 지역의 도시 중심부가 파괴됐다는 설명은 (i) 하늘에서 바위들이 떨어지고 (ii) 하늘에서 불이 떨어져서 (iii) 화재로 인해 짙은 연기가 피어오르고 (iv) 주요 도시가 파괴돼 (v) 주민들이 죽었으며 (vi) 농작물 역시 파괴됐다는 목격담과 일치하는 것으로 전해졌다. 만일 이론이 맞다면 탈 엘함맘의 파괴는 약 1만2800년 전 시리아 고대마을 아부 후레이라의 파괴 사건에 이어 두 번째로 오래된 소행성 폭발 관련 인류 정착지 파괴 사건일 것이다.이번 연구에 따르면, 소행성 공중 폭발로 탈 엘함맘은 물론 궁전과 주변 성벽은 평지가 됐다. 게다가 이 지역에서는 인간 두개골을 포함한 인골이 다수 발견됐는데 당시 폭발이 근처에 있던 사람들에게 극심한 탈골과 골격 파편화를 일으켰다고 연구진은 논문을 통해 설명했다. 이 중 한 두개골의 색깔은 주황색을 띄는데 이는 200℃ 이상의 기온에 노출됐음을 시사한다고 이들 연구자는 덧붙였다. 케넷 박사는 녹아내린 금속뿐만 아니라 폭발로 불에 탄 층의 토양과 퇴적물에서 철과 실리카가 풍부한 구상 물질이 발견된 것은 공중 폭발 사건에 관한 증거라고 말했다. 그는 “내 생각에 주된 발견 중 하나는 충격을 받은 석영”이라면서 “이는 매우 높은 압력에서만 형성되는 균열을 포함한 모래 입자”라고 설명했다. 또 “우리는 이 층에서 충격을 받은 석영을 입수했는데 이는 석영 결정체에 충격을 가하는 강력한 압력이 있었다는 것을 의미한다”면서 “석영은 가장 단단한 광물 중 하나여서 충격을 가하기가 매우 어렵다”고 설명했다.불에 탄 지층에서는 다이아몬드처럼 단단한 작은 분자인 다이아모노이드도 발견됐는데 이는 우주 충돌 사건과 오랫동안 관련이 있었다. 또 퇴적물에서는 평균 4%의 소금이 발견됐고 경우에 따라서 그 함량은 25%로 높아 소행성의 공중 폭발로 인해 많은 양의 소금이 파괴 층으로 침투했을 가능성이 크다. 케넷 박사는 “강한 폭발로 인한 압력 탓에 소금이 (퇴적물에서) 두드러지게 나타났다”면서 “폭발로 인한 충격이 부분적으로 소금이 풍부한 사해를 강타했을지도 모른다”고 설명했다. 이는 폭발의 영향이 매우 강해서 사해의 소금이 근처 텔 에스술탄(예리코)과 텔 님린에 흘러들어갔을지도 모른다는 것. 한때 비옥했던 이 지역에서는 농작물을 재배할 수 없어 사람들은 요르단 계곡 하부를 버릴 수밖에 없었는데 이는 ‘청동기 시대 후기의 차이’를 만들어낸 원인이 됐을 가능성이 있다. 탈 엘함맘은 청동기 시대 중기 전성기 때 예루살렘의 10배, 예리코의 5배 크기였다. 끝으로 케넷 박사는 “탈 엘함맘은 문화적으로 매우 중요한 지역”이라면서 “인류 초기의 문화적 복잡성이 발달한 곳들 대부분은 이 일반적인 도시에 있었다”고 말했다. 자세한 연구 결과는 국제학술지 네이처의 자매지인 ‘사이언티픽 리포트’ 최신호에 실렸다.

30~200명 씨족… 카누 타고 수천㎞ 항해사모아제도 정착 후 주변 섬으로 확산가장 마지막은 거대 조각상 ‘이스터섬’DNA 분석 통해 ‘대만 원주민’ 밝혀져닷새간의 추석 연휴가 끝났다. 지난해에 이어 코로나19와 함께하는 두 번째 추석이었다. 코로나 이전 수준까지는 아니지만, 백신 접종 완료자를 포함해 8명까지 모일 수 있어 고향을 찾는 이들이 많았다. 명절 연휴만 되면 도로 정체 같은 불편함을 감수하면서까지 멀리 떨어진 가족들이 한자리에 모이는 이유는 뭘까. 문화인류학자들은 이런 민족 대이동에 대해 자신의 뿌리와 정체성을 확인하려는 것이라는 해석을 내놓고 있다. 고고학, 인류학, 역사학 등이 알려지지 않은 먼 과거를 조사하고 연구하는 이유도 인류 뿌리를 확인해 현생 인류의 정체성과 앞으로 나갈 길을 파악하려는 것이다. 고고학자는 물론 생물학자, 수학자, 의학자까지 참여한 연구팀이 현대인의 게놈을 분석해 여전히 수수께끼로 남아 있는 인류 이동의 비밀 일부를 풀어냈다. 미국 스탠퍼드대 수리공학연구소, 캘리포니아 샌디에이고대(UCSD), 멕시코 국립 생물다양성게놈연구소(LANGEBIO), 노르웨이 오슬로대, 영국 옥스퍼드대 웰콤 인간유전체연구센터, 칠레 마타키테랑기재단, 교황청 가톨릭대 의대 등 6개국 19개 대학과 연구기관으로 구성된 공동연구팀은 인류 이동의 비밀 중 하나인 폴리네시아인의 구체적인 이동 경로를 밝혀냈다. 이번 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 9월 23일자에 실렸다. ‘많은 섬들’이라는 뜻의 폴리네시아는 육지 총면적이 약 2만 7000㎢로 그리 크지 않지만 1000여개 섬이 분포해 있고, 해역으로 따지면 태평양의 절반 이상을 차지하고 있다. 서쪽 끝 사모아, 통가에서 시작해 중부 쿡제도, 소시에테제도, 마르키즈제도 등을 거쳐 북쪽 하와이제도, 남동쪽 끝 이스터섬, 남서쪽 뉴질랜드까지 포함하고 있다. 정치적으로는 미국, 영국, 프랑스, 칠레 등으로 분리돼 있지만 원주민들은 형질적 동질성을 갖고, 문화, 종교, 언어도 유사하다는 특징을 갖고 있다. 태평양 절반을 넘는 이 지역으로 인류가 언제 어떻게 이주했는지, 수많은 섬 중에 어디에 가장 먼저 정착했는지는 인류학 분야에서 여전히 수수께끼이자 논란의 대상이다. 1947년 노르웨이 탐험가 토르 헤위에르달이 ‘콘티키호’라고 이름 붙인 뗏목으로 남미 칠레에서 폴리네시아로 항해한 것도 남미 원주민들이 폴리네시아로 이주했을 것이라는 자신의 가설을 실증하기 위한 시도였다. 헤위에르달의 탐험 성공으로 그의 가설이 한동안 받아들여졌지만 생명과학의 발달로 2000년대 초반 DNA 분석을 통해 폴리네시아인의 조상은 남미 원주민이 아니라 동남아시아에서 왔다는 것이 밝혀졌다.폴리네시아 구전설화와 역사학자들에 따르면 30~200명으로 구성된 씨족 집단이 카누 두 대를 연결해 만든 배 쌍동선으로 수천㎞ 떨어진 거리를 이동해 폴리네시아 지역의 섬 곳곳으로 흩어졌다. 이번 연구팀은 인류학적으로 폴리네시아를 중심으로 한 태평양 21개 제도(諸島)에 사는 430명의 게놈 전체 데이터를 분석해 실제 그 같은 이동이 가능했는지, 처음 정착한 지역은 어디인지를 찾아나섰다. 분석 결과 폴리네시아인 조상으로 알려진 대만 원주민과 동남아시아인들이 처음으로 정착한 곳은 사모아제도였으며 이후 9세기에 쿡제도의 라로통가섬, 11세기에 소시에테제도의 토타이테마섬, 12세기에는 투부아이제도의 서부 투하아페섬과 투아모투군도로 퍼져 나간 것으로 확인됐다. 가장 마지막으로 정착한 곳은 거대 조각상들로 유명해진 이스터섬이라고 연구팀은 밝혔다.

숭실대 유기신소재·파이버공학과, 스마트 웨어러블공학과를 중심으로 성균관대, 한양대, 카이스트, 고려대, 영국 케임브리지대, 중국 화중과학기술대, 미국 노스웨스턴대 등 3개국 31개 연구기관이 참여한 국제공동연구팀이 바람에 날리는 씨앗에서 영감을 받아 환경 모니터링이나 무선통신에 활용할 수 있는 마이크로 비행장치를 개발하고 과학저널 ‘네이처’ 9월 23일자에 발표했다. 식물은 종 번식을 위해 낙하산, 글라이더, 헬리콥터, 스피너 등 네 가지 방식으로 씨앗을 바람에 실어 날려보낸다. 연구팀은 얇은 필름으로 1㎜ 미만 마이크로스케일에서 1㎜ 이상의 매크로스케일까지 다양한 크기로 헬리콥터나 스피너 형태의 비행장치를 만들었다. 이 장치에는 간단한 전자칩을 장착할 수 있어 환경감시, 무선통신이나 사물인터넷 네트워크망으로 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

미국 아메리칸대 연구진을 중심으로 한 9개국 19개 연구기관, 스탠퍼드대 포함 9개국 12개 연구기관, 캐나다 브리티시컬럼비아대 주도 7개국 18개 연구기관은 민물과 바다에서 얻는 수산물 생산량 증가가 식단 개선과 미래 식품 시스템에 기여할 수 있다는 연구 결과를 내놨다. 이번 연구는 각각 ‘네이처’와 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’, 식품과학 분야 국제학술지 ‘네이처 푸드’ 9월 16일자에 실렸다. 연구팀은 수산물 3753종에 대한 영양성분 데이터베이스를 구축한 뒤 육상 식품의 영양분과 비교했다. 그 결과 수산물 생산량을 8% 늘릴 경우 가계의 식료품 비용을 현재보다 26% 낮출 수 있고 전 세계 최대 1억 6600만명에 대한 영양 개선도 가능할 것으로 예측됐다.

국내 연구진이 세포에 에너지를 공급하는 세포공장 미토콘드리아, 불필요한 물질이나 세포찌꺼기를 제거하는 리소좀 등 세포 소기관을 인공적으로 만들 수 있는 방법을 찾아냈다. 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질연구단, 울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과 공동연구팀은 세포간 정보전달체인 엑소좀이라는 물질을 리프로그래밍해 세포 내에서 에너지 생성이 가능한 인공 세포소기관을 개발했다. 이 같은 연구결과는 촉매과학 분야 국제학술지 ‘네이처 캐탈리시스’ 14일자 표지논문에 실렸다. 과학의 발달로 다양한 신체 장기를 인공적으로 만드는 시도들이 성공하고 있다. 최근에는 세포의 장기라고 할 수 있는 미토콘드리아, 리소좀 같은 세포 소기관도 만들기 위한 연구들이 진행되고 있다. 그렇지만 세포 내 물질전달 효율, 안정성, 생체 합성 등 어려움이 많다. 연구팀은 엑소좀이 나노 크기로 세포간 효율적 정보전달체이기 때문에 신체 조직 깊은 곳까지 침투할 수 있어서 새로운 약물 전달 시스템을 만들 수 있을 것이라는 점에 착안했다. 연구팀은 세포 크기의 액적 기반 미세유체 반응기를 이용해 두 종류의 엑소좀이 합쳐지면서 내부 물질끼리 화학반응이 일어나 융합되는 것을 확인했다. 또 엑소좀 내부와 막단백질에 서로 다른 효소를 갖고 있는 엑소좀의 융합반응을 통해 생촉매 반응을 제어하는데도 성공했다. 연구팀은 세포 에너지 원천인 생체에너지 ‘ATP’를 합성시킬 수 있는 효소들을 인공 엑소좀에 포함시켜 살아있는 세포 내에서 ATP를 만들어내는 인공 합성엑소좀을 만들었다. 인공 엑소좀이 유방암 모사 스페로이드 내부 깊숙한 부분까지 전달되는 것이 확인됐다. 실제로 인공 엑소좀이 저산소증으로 손상된 세포에 에너지를 공급하는 나노 알약 같은 의학적 활용 가능성이 클 것으로 기대됐다. 연구를 이끈 조윤경 IBS 첨단연성물질연구단 그룹리더(UNIST 교수)는 “이번 연구는 인공 엑소좀을 이용해 살아있는 세포에 보다 효율적으로 물질을 전달할 수 있는 방법을 제시했다”며 “엑소좀 내부와 표면에 부가적 기능을 탑재한 다양한 종류의 인공 세포 소기관을 만들 수 있을 것”이라고 설명했다.

포유류와 조류의 진화에 기후 변화보다 지형 변화가 더 큰 영향을 줬다는 연구 결과가 나왔다. 영국 케임브리지대 연구진은 지난 300만 년간 지구 표면의 고도·기후의 변화와 포유류·조류 서식지에 관한 데이터를 통합 분석해 지형 변화가 기후 변화보다 포유류·조류의 진화 과정에 더 큰 영향을 미쳤다는 점을 알아냈다고 밝혔다. 이들 연구자에 따르면, 지표 고도의 변화는 놀랍게도 역사적인 기후 변화보다 이른바 ‘종분화’로 알려진 새로운 종의 형성 과정에 더 큰 영향을 미친다. 일반적으로 지표의 고도가 높아지면 기온이 낮아지고 서식지의 복잡성은 증가한다. 예를 들어 산이 형성된 곳처럼 고도가 높아지면 종의 이동이나 혼합을 막는 물리적 장애물이 형성돼 개체군이 고립되는 경우가 생긴다. 이는 종분화를 향한 첫 번째 단계라고 전문가들은 말한다.관련 사례로는 뉴질랜드 고산지대에서 발견되는 큰앵무새 일종인 케아(kea)와 로키산맥의 큰뿔양 등이 있다. 케아와 같은 새의 경우 고도 상승에 따른 기온 변화가 짝짓기 시기 등에 차이를 만들어 다른 집단과 생식적 격리가 될 위험이 있다. 생식적 격리는 개체군간의 교배가 불가능해지는 것을 말한다. 이에 대해 연구 주저자인 앤드루 타넨차프 박사는 “산 정상에는 종종 다른 곳에서 찾아볼 수 없는 독특한 종이 많이 서식한다”면서 “이전에는 기후 영향으로 신종이 형성된다고 생각됐지만 우리는 전지구적인 규모로 고도 변화가 더 큰 영향을 미친다는 점을 발견했다”고 설명했다. 이 연구에서는 시간이 흐르면서 신종 형성의 속도에 관한 고도 상승의 영향이 조류보다 포유류에 더 두드러지는 것으로 나타났다. 이는 새가 다른 지역으로 짝을 찾아 날아감으로써 지형적 장애물을 극복할 수 있다는 사실에 따른 것으로 보인다. 따라서 오늘날 조류는 포유류보다 기후 변화에 더 큰 영향을 받는다. 타넨차프 박사는 또 지형 상승의 두 가지 중대한 요인이 빠른 진화에 영향을 미치는지를 설명하는데 도움이 될 수 있다고 지적했다. 지형 상승의 첫 번째 요인은 다양한 종이 적응할 새로운 서식지를 만든다는 것이다. 관련 사례로는 고도가 높아질수록 서식지가 어떻게 변하는지를 보여주는 빅토리아시대 박물학자 알렉산더 폰 훔볼트의 상징적인 지도가 있다. 따라서 서식지의 다양성과 복잡성은 생물 개체군을 더욱더 빠르게 새로운 종으로 분화할 수 있게 해준다고 타넨치프 박사는 덧붙였다. 두 번째 요인은 지형 상승이 물리적 이동을 방해하는 장애물을 만들어 개체군간 번식을 방해한다는 것이다. 다만 포유류와 달리 조류는 더 먼 거리를 이동할 수 있어 지형 상승의 영향은 포유류에 더 큰 것으로 여겨진다. 자세한 연구결과는 세계적인 학술지인 네이처 생태와 진화(Journal Nature Ecology and Evolution) 최신호에 실렸다.

깨달음에 다다른 종교인이 아닌 이상 많은 사람들이 죽음을 두려워한다. 영국 철학자이자 사회학자 허버트 스펜서가 “인간이 종교를 만든 이유는 죽음이 두렵기 때문”이라고 말한 것도 그 떄문이다. 그런데 인간 뿐만 아니라 별들도 늙어서 죽음에 가까워지는 것을 늦추려고 한다는 연구결과가 나왔다. 이탈리아 볼로냐대 물리천문학과, 볼로냐 천체물리학·우주과학 천문대, 영국 리버풀 존 무어대 천체물리학연구소, 아르헨티나 라플라타국립대 천문·지구물리학부, 라플라타 과학기술연구센터 공동연구팀은 별의 마지막 단계라고 하는 백색왜성이 표면에서 수소를 연소시키면서 노화속도를 늦춘다는 사실을 확인했다. 이 같은 연구결과는 천문학 분야 국제학술지 ‘네이처 천문학’ 9월 7일자에 실렸다. 백색왜성은 별(항성)을 구성하는 핵융합 연료가 소진돼 열압력이 약해져 중력 수축이 진행되면서 질량은 태양 정도이지만 크기는 지구정도로 밀도가 매우 높은 천체를 말한다. 백색왜성이 주변 물질을 흡수해 질량이 일정 수준 이상 커지면 다시 핵융합이 시작돼 초신성이 되는 경우도 있지만 태양을 비롯해 별의 98%는 백색왜성이 돼 소멸되는 운명을 피할 수 없다. 백색왜성은 별의 진화 마지막 단계로 점점 식어 결국에는 더 이상 빛을 내지 못하게 된다는 것이다. 백색왜성의 냉각단계 연구는 백색왜성 자체는 물론 별 생성 초기단계를 이해하는데 도움이 된다. 이에 연구팀은 허블 우주망원경을 이용해 사냥개자리에 있는 3만 9000광년 떨어져 있는 구상성단 M3와 헤라클레스자리에 있는 2만 5100광년 떨어진 구상성단 M13의 백색왜성을 관찰했다. 두 구상성단의 나이나 구성성분 등은 비슷하지만 백색왜성을 형성하는 개별 별들의 특성은 다르기 때문에 700여개의 백색왜성들을 허블망원경에 장착된 광시야 카메라로 근자외선 파장에서 관측했다. 연구팀은 관측 결과와 별의 진화에 관한 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 비교분석했다. 그 결과 M13의 백색왜성 70% 정도가 별 표면에 얇은 수소 외피를 형성해 열핵폭발을 유지함으로써 서서히 냉각되도록 하고 있다는 것을 발견했다. 이는 기존 백색왜성의 진화와 노화에 관한 개념과 전혀 다른 것이다. 특히 이 같은 얇은 수소외피를 갖고 노화를 늦추는 백색왜성에 대한 나이추정은 최대 10억년까지 부정확하게 만들 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 연구를 이끈 볼로냐대 물리천문학과 프란시스코 페라로 교수는 “이번 발견은 별이 늙어가는 방식에 대한 새로운 관점을 제시한 것”이라며 “M13과 유사한 다른 성단을 조사해 항성들을 서서히 늙게 만드는 얇은 수소 외피에 대해 추가 연구 중”이라고 설명했다.

현재 태양계에 행성급 천체는 모두 8개다. 과거 행성의 일원으로 대접받던 명왕성은 생각보다 크기도 작을 뿐 아니라 비슷한 크기의 천체가 발견되면서 행성의 지위를 상실했다. 하지만 태양계 초기에는 이보다 더 많은 숫자의 행성급 천체가 있었던 것으로 추정되는데 초기 원시 행성들이 서로 충돌하면서 숫자가 지금처럼 줄어든 것으로 보인다. 지구 역시 테이아(Theia)라는 화성 크기의 원시 행성과 충돌해 현재의 지구와 달이 되었다는 가설이 유력하다. 외계 행성을 관측한 과학자들은 우주에는 태양계보다 더 복잡한 과거를 지닌 행성계가 많다는 사실을 발견했다. 예를 들어 본래 거대 가스 행성이 있을 수 없는 모항성 바로 옆에 있는 뜨거운 목성형 행성이나 혹은 별 주변을 공전하지 않고 우주를 떠도는 떠돌이 행성이 있다. 이 행성들은 본래 있던 장소에서 다른 행성이나 별의 중력으로 인해 궤도가 크게 변경된 것으로 추정된다. 그리고 아마도 이 과정에서 별에 흡수된 행성도 있을 것으로 추정된다. 하지만 그런 경우가 얼마나 되는지 알기는 어려웠다. 호주 모나쉬 대학의 로렌조 스피나가 이끄는 연구팀은 쌍성계에서 이 질문에 대한 해답을 찾았다. 별의 화학적 구성은 별마다 다 다르다. 하지만 두 개의 별이 서로의 질량 중심을 공전하는 쌍성계는 구성 물질이 거의 같다. 대부분 같은 가스 성운에서 동시에 태어났기 때문이다. 만약 두 별의 화학적 구성이 다르다면 태어난 후 뭔가 그럴 만한 사건이 있었다는 이야기다. 대표적인 사례는 무거운 원소가 많은 별을 삼킨 경우다. 이 경우 철처럼 별의 표면에는 드문 원소가 더 많이 검출될 수 있다. 연구팀은 태양과 비슷한 쌍성계를 조사해 대략 20~35% 정도의 쌍성계에서 행성을 잡아먹은 흔적을 찾아냈다. 연구팀이 제시한 가장 가능성 큰 수치는 27%다. 물론 일부 쌍성계는 우연히 지나가던 별이 중력에 의해 붙잡혀 생성된 경우도 있고 같은 가스 성운에서 태어났어도 구성 성분이 일부 차이가 있을 수도 있지만, 여러 가지 요소를 감안해도 때도 많게는 전체 별의 1/4 정도가 행성을 잡아먹었을 수 있다는 이야기다. 이 연구는 저널 네이처 천문학(Nature Astronomy)에 실렸다. 여담이지만, 태양 같은 별은 마지막 순간 적색거성으로 부풀어 오르면서 엄청나게 커진다. 이때는 수성이나 금성 같이 가까운 행성은 그대로 집어삼킬 가능성이 크고 지구의 운명 역시 장담할 수 없다. 연구팀이 말한 태양 같은 별은 아직 그 단계가 아닌 주계열성 단계의 별을 의미한다. 마지막 순간에 자신이 거느렸던 행성을 집어삼킨 적색거성은 무수히 많을 것이다.

20년 내 육지 동물 500종 멸종 위기지역별로 6개 주요 요인 영향 분석호주·남아공 등 기후변화 영향 커국지적 평가 통해 해결책 모색 가능세계자연기금(WWF)이 지난해 발표한 ‘지구생명보고서 2020’에 따르면 1970년 이후 최근까지 지구의 척추동물 개체수가 68% 정도 급감했다. 지난해 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에는 앞으로 20년 내에 육지 척추동물 약 500종이 멸종하게 될 것이라는 미국 스탠퍼드대 소속 과학자들의 연구 결과가 발표됐다. 생물다양성은 지구온난화, 기후변화와 함께 생태학 분야에서 최근 가장 많이 언급되는 이슈다. 종(種) 다양성, 유전자 다양성, 생태 다양성을 포괄하는 생물다양성은 오랜 진화의 결과이기 때문에 한번 파괴되면 복구가 사실상 불가능하다. 문제는 생물다양성이 국가별, 지역별로 어떻게 위협받고 있는지 정확히 알려지지 않아 국제적 대응에 한계가 있다는 점이다. 이런 가운데 유엔환경계획·세계보전감시센터(UNEP·WCMC), 케임브리지대 동물학과, 런던대(UCL) 생물다양성 및 환경연구센터, 국제조류보호협회, 미국 코넬대 조류학연구실, 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 환경과학·정책학과, 덴마크 코펜하겐대 거시생태·진화·기후학 연구센터, 포르투갈 리스본대 해양환경과학센터, 국제자연보존연맹(IUCN), 오스트리아 국제응용시스템분석연구소 공동연구팀은 새로운 모델링을 이용해 육지 동물의 다양성에 대한 주요 위협요인과 강도를 도식화한 지도를 처음 작성했다고 1일 밝혔다. 이번 연구는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 생태·진화학’ 지난 8월 31일자에 실렸다. 이번 연구 결과는 내년 4월 25일~5월 8일 중국 쿤밍에서 열리는 유엔 생물다양성회의(COP15)에서 채택될 새로운 국제자연계획인 ‘국제 생물다양성 프레임워크’ 작성에 활용될 예정이다.연구팀은 IUCN 레드리스트(Red List)를 바탕으로 육지 척추동물인 양서류, 파충류, 조류, 포유류의 생존에 영향을 미치는 ▲농업 ▲사냥 및 포획 ▲벌목 ▲환경오염 ▲외래종 ▲기후변화 등 6가지 주요 요인에 대한 전 지구 지도 작성에 나섰다. IUCN 레드리스트는 국제자연보존연맹이 지구에 존재하는 동식물의 보존 상태를 나타낸 목록으로 1964년에 처음 작성돼 2~5년 주기로 갱신되고 있다. 레드리스트는 종의 숫자 감소, 서식지 감소 등 5가지의 과학적 기준을 바탕으로 절멸, 자생지 절멸, 심각한 위기, 멸종 위기, 취약, 준위협, 최소 관심, 정보 부족, 미평가 등 9단계로 구분한다. 연구팀은 생물종의 보고로 알려진 동남아시아, 히말라야산맥, 마다가스카르섬, 아프리카 전역, 남미 아마존과 안데스산맥 등지를 특히 주목해 분석했다. 그 결과 포유류와 조류에게 가장 큰 위협요인은 사냥(73%) 및 포획(50%)으로 나타났다. 또 양서류의 생존을 위협하는 것은 농업(44%)으로 조사됐다. 연구팀은 마다가스카르섬, 수마트라섬, 보르네오섬과 동남아시아에서는 6가지 위협요인이 모두 나타나고 있어 심각한 상황이라고 지적했다. 유럽은 농업과 환경오염, 외래종 때문에 특히 양서류의 생물다양성이 위협받는 것으로 조사됐다. 호주 동부해안과 남아프리카공화국을 비롯해 극지방과 가까운 지역들은 기후변화 영향이 크고 조류의 생존을 특히 위협하는 것으로 나타났다. 아마존 지역을 포함한 열대지역에서는 농지 확보를 위한 벌목행위가 포유류와 조류에게 위협이 되는 것으로 조사됐다. 이번 연구를 주도한 영국 케임브리지대 조너스 겔트먼 박사는 “이번 연구 결과는 인간이 생물다양성에 미치는 영향에 대해 명확히 보여 주는 한편 특정 위협의 국지적 평가를 통해 육지 생물다양성 보존을 위한 최소한의 해결책을 제시해 주고 있다”고 말했다.

전자기기에서 발생하는 열을 전기로 바꾸는 열전 발전기를 손톱보다 작게 만드는 기술이 개발됐다. 열전 발전을 초소형 전자기기에 적용하면 독립적 구동이 가능해 사물인터넷이나 무선 센서, 착용하는 전자기기의 시대가 본격적으로 열릴 것으로 기대된다. 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부의 손재성·채한기 교수팀은 열전 발전기 내의 열전 모듈을 수백 마이크로미터 크기로 작게 만드는 데 성공했다고 1일 밝혔다. 연구팀에 따르면 열전 발전 모듈은 발전기 최대 출력이 모듈 내부 온도 차에 비례하기 때문에 평편한 필름 형태보다는 폭이 좁고 길이는 긴 필라멘트 형태가 유리하다. 그러나 기존에는 3D 구조인 필라멘트 형태를 마이크로미터 단위로 작게 제작할 기술이 없었다. 이에 따라 연구팀은 정교하고 미세한 입체 구조를 만들 수 있는 ‘3D 직접 잉크 쓰기’ 기술에 사용했다. 연구팀은 열전 소재 입자 크기와 분포를 조절해 고점도의 잉크를 만들었다. 개발한 잉크를 튜브(노즐)를 통해 짜내면 초소형 필라멘트 형태의 열전 모듈이 완성된다. 열전 모듈로 만든 발전기의 전력 밀도는 단위 면적(1㎠) 당 479㎼에 달하고, 온도 차는 최대 82.9도를 유지했다. 이는 현재까지 보고된 마이크로 열전 모듈 중 가장 큰 온도 차이다. 이 열전 모듈은 밀폐된 초소형 전자 기기의 발열 문제 해결에도 사용할 수 있다. 열전 소재는 열로 전기를 만드는 발전 기능뿐 아니라 전기로 열을 흡수하는 열전냉각 기능도 있기 때문이다. 또 기존 필름 형태 열전 모듈은 미세전자제어기술 공정으로만 만들어 큰 비용이 들었지만, 3D 직접 잉크 쓰기 기술로 비용 절감도 가능해졌다. 손재성 교수는 “이 기술을 쓰면 기존 2D 형태에서 탈피해 3D 형태의 초소형 열전 모듈을 값싸게 만들 수 있다”며 “효과적인 열에너지 수집과 냉각을 할 수 있어 전자 기기를 비롯한 여러 분야에서 쓰일 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구 결과는 세계적 과학 저널 ‘네이처 일렉트로닉스’ 8월호 표지 논문으로 선정돼 출판됐다. 연구는 삼성전자의 삼성미래기술육성사업 등의 지원을 받아 이뤄졌다.

남아프리카공화국(이하 남아공)에서 처음 발견된 새로운 코로나19 변이 바이러스가 다른 코로나19 변이 바이러스들보다 감염력이 커 백신을 회피할 가능성이 있다고 과학자들이 밝혔다. 남아공 국립전염병연구소(NICD)와 콰줄루나탈 연구혁신·시퀀싱플랫폼(Krisp) 공동연구진은 전파력이 커진 C.1.2 변이 바이러스는 중국 우한에서 처음 발견된 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2)로부터 가장 많이 변한 것이라고 지적했다. C.1.2 변이 바이러스는 지난 5월 남아공에서 3차 유행이 일어났을 때 과학자들에 의해 처음 발견됐으며, 그후 영국과 중국, 콩고민주공화국, 모리셔스, 뉴질랜드, 포르투갈 그리고 스위스에서 발견됐다. 이번 연구에서는 코로나19의 첫 팬데믹 당시 처음 발견됐으며 올해 1월 마지막으로 보고됐던 C.1 변이 바이러스에서 유래한 C.1.2 변이 바이러스의 변이율은 연간 약 41.8개인 것으로 나타났다. 이는 현재 다른 우려변이(VOC) 바이러스들에서 볼 수 있는 변이률보다 거의 두 배 많은 것이다. 이에 대해 연구진은 “C.1.2 변이는 계통학적으로 람다 변이(C.37)에 더 가깝다”고 밝혔다. 연구진은 남아공 C.1.2 변이의 유전체 수가 5월 0.2%에서 6월 1.6%, 그리고 7월 2.0%까지 증가한 것을 확인했다. 이런 짧은 기간의 지속적인 증가는 알파와 베타 그리고 감마 변이에서도 발견된다. 연구진은 또 C.1.2 염기서열을 가진 변이 바이러스 중 거의 50%에서 14개의 변이를 발견했다. 이에 대해 연구진은 “이런 변이의 기능적 영향을 파악하려면 더 많은 연구가 필요하지만 이렇게 많이 변한 최신 변이 바이러스는 항체와 면역 반응을 피할 수도 있다”고 지적했다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 ‘네이처’ 최신호에 실렸다.

코로나19로 외출과 육체 활동은 줄어들고 먹는 건 늘어나면서 체중도 늘어난 ‘확찐자’의 유행은 우리 만의 이야기가 아니다. 전 세계적으로 봉쇄 및 격리 조치 증가로 인해 체중이 늘어난 사람의 숫자가 적지 않다. 동시에 사회적 고립으로 인해 우울과 불안, 수면 부족을 호소하는 사람의 숫자도 크게 늘었다. 최근 록펠러 대학 연구팀은 격리 조치가 사람에게만 스트레스를 주는 게 아니라는 사실을 발견했다. 연구팀은 초파리를 이용한 동물 실험을 통해 홀로 고립될 경우 식욕은 늘어나는 반면 수면 시간은 줄어든다는 사실을 확인했다. 의외의 사실 같지만, 사실 초파리는 생각보다 사회적인 곤충이다. 물론 개미나 벌처럼 여왕을 중심으로 한 복잡한 군집을 이루는 건 아니지만, 초파리는 떼를 지어 다니면서 같이 먹이를 찾고 먹는다. 초파리는 과일 같은 먹이보다 매우 작기 때문에 먹이를 나누는 것은 큰 문제가 아니다. 진짜 문제는 적당한 먹이를 찾는 것과 천적을 피하는 것이다. 모두 혼자보다 여럿이 힘을 합치면 더 쉽게 극복할 수 있는 문제다. 따라서 혼자 격리되는 것은 천적이 없고 먹이가 충분해도 초파리에게 상당한 스트레스다. 연구팀은 혼자 격리된 초파리가 여러 마리가 함께 격리된 경우보다 먹이를 더 많이 먹고 잠은 더 적게 잔다는 사실을 확인했다. 이는 코로나19로 인한 사회적 고립을 포함해 혼자 고립된 사람에게서 초기에 흔히 관찰할 수 있는 행동 변화다. 연구팀은 초파리에서 이런 행동 변화를 유발하는 기전을 밝히기 위해 유전자와 뉴런(신경세포) 단위에서 변화를 조사했다. 연구팀에 따르면 초파리의 뇌에 있는 P2 뉴런이 더 먹고 덜 자게 만드는 행동 변화를 유발한다. 이 뉴런이 차단된 경우 이런 행동 변화가 관찰되지 않기 때문이다. 혼자 격리된 환경에서 더 먹고 덜 자는 것은 상당히 타당한 이유가 있다. 혼자서 먹이를 구하고 천적을 피하는 일은 여럿이 있을 때보다 쉽지 않기 때문이다. 당연히 기회가 있을 때 더 먹고 천적의 공격을 알아채기 위해 자는 시간도 줄여야 한다. 그러나 사람처럼 복잡한 뇌를 지닌 생물체에서 어떤 뉴런이 이런 반응을 유도하는지 알아내기는 쉽지 않다. 상대적으로 단순한 뇌를 지닌 초파리를 대상으로 뇌를 연구하는 이유다. 이 연구 결과는 저널 네이처에 발표됐다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

약 7000년 전 인도네시아 술라웨시섬에서 죽은 10대 여성의 뼈는 지금까지 알려지지 않았던 한 현생인류의 이야기를 엿보여준다. 국제학술지 ‘네이처 제네틱스’ 최신호(8월25일자)에 실린 연구논문에 따르면, 이번에 확인된 수렵채집인은 세계 다른 어느 곳에서도 발견된 적이 없는 현생인류 계통이다. 연구 교신저자인 호주 그리피스대 애덤 브럼 교수는 “우리는 ‘월리시아’(Wallacea)로 알려진 지금의 호주와 아시아 사이(인도네시아) 섬 지역에서 처음으로 고대 인류의 DNA를 발견했다”면서 “이는 세계에서도 지금껏 잘 알려지지 않은 지역의 초기 현생인류에 관한 유전적 다양성과 인구의 역사를 찾는 새로운 단서가 될 것”이라고 밝혔다. 술라웨시섬과 롬복섬 그리고 플로레스섬 등 인도네시아 섬들로 주로 구성된 월리시아를 거쳐 현생인류가 처음으로 유라시아 대륙에서 호주 대륙으로 건너간 시기는 5만여 년 전으로 여겨진다. 구체적인 경로나 항해 수단은 알 수 없지만, 꽤 정교한 배를 이용했을 것이라고 블럼 교수는 보고 있다. 당시 기후 환경은 마지막 빙하기로 지구상의 해수면 높이가 현재보다 최대 140m 낮았지만, 그래도 섬들을 연결하는 육지는 존재하지 않았던 것으로 전해졌다. 도구와 동굴벽화의 발견으로 미루어 이들 섬에는 4만7000년 전까지 사람이 거주했던 것으로 보인다. 이번 분석 대상이 된 뼈는 17~18세 여성의 것으로, 2015년 술라웨시섬의 동굴에서 발견됐다. 고고학 유적의 일부이기도 한 이 동굴에 시신이 묻힌 시기는7200년 전으로 거슬러 올라간다.DNA는 추체골이라고 불리는 쐐기형 뼈에서 채취했다. 연구 주저자인 독일 막스플랑크 인류사과학연구소의 셀리나 칼호프 연구원에 따르면, 열대성 기후 속에서는 분해가 현저하게 빨라 잔해에서 DNA를 채취하는 것은 매우 어렵다. DNA 분석 결과 여성은 5만 년 전 월리시아에 온 최초의 현생인류의 후손으로 확인됐다. 이들은 호주와 뉴기니를 합친 빙하기 육지 덩어리인 ‘그레이터 오스트레일리아 ’에 처음 정착한 인류의 일부로, 오늘날 호주 원주민과 파푸아인의 조상이라고 브럼 교수는 덧붙였다. 이 여성의 DNA에는 또 아시아에서 유래하는 다른 계통의 조상이 있다는 사실도 확인됐다. 브럼 교수에 따르면, 지금까지 아시아계 유전자를 가진 인류가 최초로 월리시아에 정착한 시기는 약 3500년 전으로 여겨졌다. 하지만 이번 발견으로 해당 지역에 지금까지 전혀 알려지지 않았던 현생인류의 집단이 존재했을 가능성이 시사된다는. 현재 이 계통의 후손들은 살아남지 못했다. 여성의 DNA에는 이밖에도 지금은 멸종해 수수께끼로 남은 데니소바인의 흔적도 남아있다. 그동안 데니소바인의 화석은 주로 시베리아와 티벳에서 출토돼 왔다. 연구 공동저자로 독일 막스플랑크 진화인류학연구소의 요하네스 클라우제 교수는 “술라웨시섬의 여성에게서 데니소바인의 유전자가 발견된 사례는 데니소바인이 지금까지 생각보다 훨씬 더 넓은 지역으로 확산했다는 우리의 가설을 지지한다”고 말했다. 다만 월리시아 서부에 살고 있던 다른 수렵인의 DNA를 보면 데니소바인의 흔적은 없다. 또다른 공동저자로 독일 튀빙겐대 코시모 포스트 교수는 “월리시아의 현생인류와 데니소바인의 지리적 분포가 겹치고 있었는지도 모른다. 어쩌면 그곳은 데니소바인과 호주 원주민 그리고 파푸아인이 교류한 중요한 장소일 가능성도 있다”고 지적했다.

코로나19 확산과 기후변화 등의 영향으로 식량부족에 시달리는 국가가 급증해 대책으로 농작물 품종 개량 등의 연구가 이뤄지고 있다. 그런데 중국인과 중국계 미국인으로 구성된 국제 연구팀이 인간 비만의 원인으로 꼽히는 특정 유전자를 작물에 이식해 성장을 촉진하는데 성공했다고 밝혔다. 연구에서 사용한 유전자는 ‘FTO 유전자’로 불리는 것으로, 이를 지닌 동물은 에너지 소비 효율이나 식욕 억제 능력이 낮은 것으로 여겨진다. 이에 대해 연구 교신저자 중 한 명인 촨허 미 시카고대 교수는 “식물은 FTO 유전자와 같은 유전자를 지니고 있지 않아서 이를 작물에 집어넣어 그 영향을 관찰하려 했다”고 설명했다. 허 교수는 또 “이는 대담하면서도 기묘한 생각”이라고 지적하면서 “솔직히 말해 우리는 FTO 유전자가 작물에 치명적인 영향(사멸)을 줄 수도 있다고 우려했었다”고 털어놨다. 그런데 실험 결과, FTO 유전자를 넣은 작물은 일반적인 작물보다 성장이 촉진하는 것으로 확인됐다.실제로 이들 연구자가 논문에 첨부한 첫 번째 사진에서 왼쪽이 일반 벼에서 수확한 쌀이고, 오른쪽이 FTO 유전자를 넣은 벼에서 수확한 쌀이다. 이에 대해 연구팀은 “FTO 유전자를 넣은 벼에서 나온 쌀은 일반 벼에서 나온 것보다 3배 많았다”고 설명했다.그다음 사진에서는 왼쪽이 일반 감자이고 오른쪽이 FTO 유전자를 넣은 감자다. 이 역시 벼와 마찬가지로 FTO 유전자를 넣은 쪽이 더 많은 식량을 생산할 수 있는 것으로 확인됐다. 사실 유전자 편집 기술을 사용해 식량 생산량을 늘리는 연구는 이전부터 시도돼 왔지만, 이런 기술로는 식량 생산량을 10% 이상 늘릴 수 없다는 연구 결과가 나오기도 했었다. 그렇지만 이번 연구에서는 FTO 유전자를 넣은 작물이 일반 작물보다 50% 크게 성장했다는 것이다. 연구팀은 “FTO 유전자는 특별하다. 다른 유전자로는 아마 생산량을 크게 늘릴 수 없을 것”이라고 말해 이 유전자가 식량 부족 문제를 해결하는데 기여할 가능성이 있다는 것을 시사했다. 다만 이 연구는 아직 초기 단계에 있어 앞으로 FTO 유전자가 작물의 성장을 촉진하는 메커니즘을 해명하기 위해 연구를 계속할 계획이라고 연구팀은 밝혔다. 자세한 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’(Nature Biotechnology) 최신호에 실렸다.