경기도는 투명 방음벽 등에 부딪혀 다치거나 죽는 조류충돌 사고가 잦은 지역을 중심으로 예방 활동을 하기 위해 조류충돌 사고 사례 제보를 받는다고 9일 밝혔다. 사례 제보는 방음벽, 건축물 등 투명 인공구조물과 야생조류가 충돌해 폐사, 부상 또는 폐사 흔적(다수의 깃털 등)을 발견한 경우 사진으로 찍어 다음 달 22일까지 ‘경기도의 소리’ 홈페이지(vog.gg.go.kr)에 등록하면 된다. 도는 제보 사례 중 사고가 빈번한 지역은 도 모니터링단 활동과 연계해 예방 점검을 강화하거나 점검 지역으로 추가하는 방안을 검토할 계획이다. 도 모니터링단은 시군 자원봉사센터와 함께 100여 명 규모로 구성돼 3월 말부터 10개월간 도 전역에서 조류충돌 피해를 줄이기 위한 점검과 자료 수집 활동을 하게 된다. 도는 제보 사례 중 200건을 추첨으로 선정해 1인당 최대 5만원 이내의 모바일상품권을 지급할 예정이다. 지난 2018년 환경부 의뢰로 국립생태원이 수행한 연구 결과에 따르면 전국적으로 연간 약 788만 마리의 야생조류가 투명한 인공구조물에 부딪혀 폐사하는 것으로 추정됐다. 또 온라인 기반 자연활동 공유 플랫폼 ‘네이처링’에 따르면 최근 2년간 경기도에서 4168마리의 조류충돌이 발견됐다. 이는 전국 조류충돌사고 건수(1만5892건)의 26%에 해당하는 수치로 전국에서 가장 많다.이에 도는 조류 충돌사고 예방을 위해 지난해 11월 전담 조직을 구성한 데 이어 지난달 22일 대책을 발표하고 방음벽 시설 개선사업과 조례 제정, 제도 개선 등을 추진 중이다. 손임성 경기도 도시정책관은 “사라져가는 남극의 빙하가 기후위기의 방증이듯이, 야생조류의 생존이 도민의 생명 및 안전과도 연결돼 있다는 인식이 필요하다”며 “이번 도민제보가 투명 인공구조물로 인한 야생조류의 충돌 문제에 대한 심각성을 모두가 공감할 수 있는 계기가 되기를 바란다”고 말했다. 김병철 기자 kbchul@seoul.co.kr

백신 접종 시작으로 코로나19 시대의 종식에 대한 기대감이 고조되고 있지만 여전히 수 백명 대의 신규 확진자가 발생하고 있어 재확산에 대한 긴장감을 늦출 수 없는 상황이 이어지고 있다. 보통 물티슈는 어린 아이가 있는 가정에서 필수품으로 여겨졌지만 근래에는 코로나19로 인해 개인 위생의 중요성이 강조되며 남녀노소 할 것 없이 많은 사람들이 물티슈를 사용하고 있다. 이처럼 물티슈의 사용은 늘고 있는 반면, 물티슈가 종이가 아닌 플라스틱 계열의 폴리에스테르 소재로 만들어졌다는 사실은 잘 알려져 있지 않다. 전 세계에서 환경 이슈가 사회적인 화두로 부상하고 있는 가운데 국내 또한 일회용 컵이나 비닐 봉투 등에 대한 사용 규제가 시작되면서, 업계에서는 장기적 관점에서 지속적으로 친환경 제품 개발에 노력을 기울이고 있다.아기 물티슈 판매 1위 기업 베베숲도 예외는 아니다. 베베숲은 지금처럼 플라스틱 이슈가 크게 대두되지 않았던 2014년, 한발 먼저 환경 문제에 주목해 자연 생분해 되는 레이온 100% 원단의 물티슈를 출시했으며 이후 제품 리뉴얼을 거쳐 2018년 총 3종으로 라인업을 확대했다. 베베숲 측은 물티슈 구매 시 소비자들에게 선택의 폭을 넓혀 주기 위해 기존 물티슈 외에 친환경 라인을 추가로 선보이게 되었다고 설명한 바 있다. 베베숲 ‘네이처 물티슈’는 자연에서 생분해 되는 레이온 100% 원단으로 만든 제품으로, 플라스틱 소재를 사용하지 않고 자연에서 온 식물성 셀룰로오스를 정제한 레이온 100% 원단을 사용한다. 식물성 셀룰로오스 성분으로 만든 원단은 촉감이 부드럽고 수분 흡수율이 뛰어나 오랫동안 촉촉하게 사용할 수 있다는 장점이 있다. 무엇보다 미세 플라스틱 테스트 ‘불검출’ 결과를 받은 제품으로 아이를 둔 가정이라면 더욱 안심하고 사용할 수 있다. 네이처 물티슈는 ‘네이처 골드’, ‘네이처 센시티브’, ‘네이처 제로’ 3종으로 구성돼 있으며, 이 중 ‘네이처 센시티브’와 ‘네이처 제로’ 물티슈는 베베숲 베스트셀러인 ‘제로’, ‘센시티브’ 물티슈의 업그레이드 버전으로 평량은 동일하지만 레이온 100% 원단을 사용한 것이 차이점이다. 베베숲 관계자는 “최근 사회 전반적으로 플라스틱 줄이기에 대한 관심이 커지면서 자연 생분해되는 레이온 100% 원단의 베베숲 네이처 물티슈를 찾는 소비자들이 점차 늘고 있다”고 전하며, “네이처 물티슈는 환경을 생각하는 것은 물론 인체에 유해할 수 있는 11가지 성분을 모두 배제하고 국내외 피부자극 테스트를 완료해 안전성까지 입증된 제품”이라고 설명했다. 한편 1995년부터 아기피부연구소를 통해 안전한 제품을 연구·개발해오고 있는 영유아 토탈 브랜드 베베숲은 제품력과 안전성을 바탕으로 2016년부터 2020년까지 5년 연속 대한민국 판매 1위의 자리를 놓치지 않고 있으며, 각종 소비자 브랜드 선호도 조사에서도 1위를 이어가며 높은 인지도와 신뢰도를 축적하고 있다. 이 밖에도 ‘SAFE-B 프로젝트’라는 이름 하에 ‘엄마와 아기가 행복하고 안전한 세상’을 모토로 다양한 사회공헌활동들을 꾸준히 전개하며 대한민국 부모님들에게 받은 사랑을 함께 나누고 실천하는 착한 기업으로 꾸준히 호평 받고 있다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

지난해 말부터 코로나19 백신 접종이 시작된 나라들이 늘고 있지만 동시에 코로나19 변이 바이러스들도 속속 등장하고 있다. 영국, 남아프리카공화국, 브라질 코로나19 변이바이러스를 포함해 최근에는 지금까지 발견된 변이 바이러스들 중 최악이라는 미국발 변이바이러스까지 나오고 있는 상황이다. 과학계에서 가장 주목하고 있는 부분은 이들 변이 바이러스가 현재 접종되고 있는 백신에 내성을 갖고 있는가라는 점이다. 백신 내성에 대한 직접적인 증거는 나오지 않고 있지만 실험실 수준의 연구를 통해 이들 변이 바이러스들이 백신을 완전히 무력화시킬 정도는 아니지면 백신의 효과를 크게 떨어뜨릴 가능성은 높다는 연구결과들이 나오고 있어 우려가 커지고 있다. 우선 미국 컬럼비아대 의대 일반의 및 외과의학부, 의대 미생물학·면역학부, 감염병연구부, 화학과, 마음·뇌·행동연구소, 국립보건원(NIH) 백신연구센터, 리제네론 제약사 공동연구팀은 ‘B.1.351’로 알려진 남아공 변이바이러스와 ‘B.1.1.7’로 이름붙여진 영국발 변이바이러스에 대한 항체중화능력을 평가한 결과 바이러스들의 저항성이 커졌다는 것을 확인했다고 9일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 과학저널 ‘네이처’ 8일자에 실렸다. 연구팀은 코로나19에서 회복한 환자 20명의 혈장과 백신접종을 받은 22명의 혈장, 30개의 단복사 항체로 남아공발, 영국발 코로나19 변이바이러스 중화능력을 측정했다. 그 결과 이들 변이 바이러스들이 항체중화에 대한 내성이 있는 것으로 확인됐지만 영국발 코로나19 변이 바이러스는 현재 백신으로도 충분히 대응이 가능한 것으로 조사됐다. 반면 남아공발 변이 바이러스는 혈장 치료를 통한 항체 중화 효과가 9분의 1 수준으로 떨어졌고 백신을 통한 항체 중화효과도 10~12분의 1 수준으로 감소한 것이 확인됐다. 또 미국 세인트루이스 워싱턴대 의대, 병리학·면역학과, 분자미생물학과, 텍사스대 의대 생화학·분자생물학과, 인간감염 및 면역학연구소, 텍사스대 부설 사우스웨스턴메디컬센터, 백신과학연구센터, 벤더빌트대 의대 백신연구센터, 비르 바이오테크놀로지사, 스위스 후맘스 바이오메드사 공동연구팀도 남아공발, 영국발 코로나19 변이바이러스를 대상으로 화이자 백신의 항체 중화효과를 실험했다. 그 결과 컬럼비아대 연구팀과 비슷한 결과를 얻었다. 영국발 변이 바이러스에 대해서는 기존 코로나19 바이러스와 항체 중화효과에 큰 차이가 보이질 않았지만 남아공발 코로나19 변이바이러스는 백신의 항체 중화효과가 눈에 띄게 줄어드는 것이 관찰됐다. 연구팀은 바이러스의 스파이크단백질 484번과 501번 위치에 변이가 발생한 다른 바이러스들에 대해서도 백신의 효과가 떨어질 수 있다고 밝혔다. 마이클 다이아몬드 워싱턴대 의대 교수(면역학)는 “이번 발견은 실험실 수준의 연구결과이기는 하지만 백신이 코로나19 변이바이러스에 효과가 떨어질 수 있다는 것을 보여주고 있다”라며 “이 같은 상황에서는 빠른 접종으로 변이를 최소화하는 것이 필요하며 변이 바이러스에 감염된 환자의 치료법도 일부 조정이 필요할 것”라고 말했다.오스트리아 과학아카데미 분자의학연구센터와 빈대학 바이러스학연구센터를 중심으로 스위스, 러시아 과학자들이 참여한 공동연구팀은 코로나19 바이러스 분리주 747개로 심층 염기서열 분석한 결과 바이러스에 감염된 세포를 처리하는 역할을 하는 면역T세포의 활성화를 억제하는 변이 펩타이드가 발견됐다는 연구결과를 의학분야 국제학술지 ‘사이언스 면역학’ 4일자에 발표하기도 했다. 바이러스에 감염된 세포 표면 단백질과 결합하는 펩타이드는 감염 세포를 파괴하는 면역세포 활성화에 중요한 역할을 한다. 이번 연구에 따르면 변이 바이러스에는 펩타이드가 결합하기 어려워져 바이러스의 활동을 억제하기 쉽지 않다는 것이다. 이는 면역기능을 활성화시켜 코로나19 바이러스를 막는 백신의 효과가 떨어질 가능성이 크다는 것을 의미하기도 한다. 앞서 연구를 주도한 세계적인 바이러스 학자 데이비드 호 컬럼비아대 교수는 “바이러스의 특성상 시간이 지날수록 변이는 계속 나타날 수 있는 만큼 현재 개발된 백신의 접종속도를 높여 집단면역을 형성해 바이러스 전파와 변이 가능성을 최대한 억제하는 것이 무엇보다 중요하다”고 강조했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

뇌졸중은 뇌의 일부분에 혈액을 공급하는 혈관이 막히거나 터짐으로써 해당 부분의 뇌가 손상되는 질환이다. 뇌졸중은 물론 심근경색 같은 뇌심혈관질환은 돌연사의 주요 원인이면서 최근 30년 동안 전 세계 사망원인 1위로 꼽히고 있다. 뇌심혈관질환의 원인을 찾기 위해서는 영상의학장치가 많이 사용되는데 특히 자기공명영상(MRI)이 널리 쓰이고 있다. 많은 의과학자들이 뇌졸중을 조기에, 정확하게 진단하기 위해서 더 정밀한 영상진단기술을 개발하기 위한 연구를 하고 있다. 이 같은 상황에서 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단, 연세대 화학과, 연세대 의대 영상의학과 공동연구팀은 현재보다 10배 더 정밀하게 혈관 곳곳을 관찰할 수 있는 고성능 자기공명영상(MRI) 조영제를 개발하고 의공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’ 9일자에 발표했다. ‘사이오’(SAIO)라고 이름 붙여진 이번에 새로 개발된 조영제는 미세혈관 직경인 0.2~0.8㎜보다 1500배 정도 작은 5㎚(나노미터) 수준이다. 이 때문에 몸 속 모든 혈관 구석구석으로 침투해 혈관을 10배 더 자세히 관찰할 수 있다. 또 현재 MRI 촬영에는 가돌리늄 조영제가 사용되는데 만성신장질환을 앓고 있는 환자에게는 소변으로 배출되지 않아 ‘신원성전신섬유증’이라는 부작용을 일으킬 수 있다. 그런데 사이오 조영제는 가돌리늄 대신 철분을 사용해 이 같은 문제를 근본적으로 없앨 수 있다고 밝혔다.연구팀은 사이오를 이용해 생쥐의 뇌를 촬영한 결과 머리카락 굵기인 100㎛(마이크로미터)의 미세혈관까지 선명하게 볼 수 있는 3차원 정밀 MRI 뇌혈관 지도를 만드는데 성공했다. 또 MRI 촬영후 사이오는 생쥐의 방광으로 모두 모여 소변으로 배출되는 것이 확인됐다. 신장에 문제가 있는 생쥐에게서도 부작용 없이 모두 몸 밖으로 배출되는 것도 관찰했다. 천진우 IBS 나노의학연구단 단장(연세대 화학과 교수)는 “지금까지 MRI 기술이 큰 고속도로만 보여주는 수준이라면 이번에 개발한 조영제를 이용하면 좁은 동네 골목길까지 자세하게 볼 수 있는 정도”라며 “이번에 개발한 조영제는 영상의학기기의 해상도를 높이는 동시에 신체 안전성을 동시에 만족시킨다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

워싱턴의대 연구진, ‘네이저메디신’에 논문“기존 백신으론 코로나19 변이 막기 어려워” 코로나19 예방을 위해 각국이 접종 중인 백신이 변이 코로나19 바이러스엔 효과가 떨어질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 워싱턴 의대의 마이클 다이아몬드 의학 교수 연구팀은 5일(현지시간) 의학저널 ‘네이처 메디신’(Nature Medicine)에 이 같은 연구 결과를 담은 논문을 발표했다. 코로나19 등 감염을 일으키는 바이러스는 돌기 모양의 스파이크 단백질을 숙주세포의 ACE2 수용체와 결합해 세포 안으로 침투해 자가복제를 한다. 현재 사용되거나 개발 중인 코로나19 백신과 항체치료제의 작용 표적이 대부분 스파이크 단백질인 것이 이 때문이다. 미국 식품의약국(FDA)의 긴급사용 승인을 받아 접종되고 있는 백신 3종(화이자-바이오엔테크, 모더나, 존슨앤드존슨)도 스파이크 단백질을 표적으로 개발됐다. 그러나 코로나19가 전세계적으로 확산하면서 바이러스가 진화를 거친 끝에 지난 겨울 영국과 남아프리카공화국, 브라질에서 각각 변이가 발생했다. 이들 3개 유형의 변이 바이러스는 변이 이전의 코로나19 바이러스에 작용하는 항체를 피할 수 있다는 것이 연구의 골자다. 연구 결과 변이 바이러스를 중화하려면 기존 백신을 접종했을 때보다 훨씬 더 많은 항체가 생겨야 가능한 것으로 밝혀졌다. 변이 바이러스를 중화하는 데 역부족이라는 측면에선 항체 형성 경로가 백신 접종이든 감염이든 항체 치료제 투여든 별반 차이가 없었다. 백신을 접종받거나 기존에 코로나19에 감염돼 항체를 보유하고 있더라도 변이 코로나에 다시 감염될 수 있다는 것이다. 영국·남아공·브라질 변이가 등장하기 이전엔 스파이크 단백질을 표적으로 삼는 백신 개발 전략을 문제 삼는 이가 거의 없었다. 그러나 전파 속도가 더 빠른 3개 유형의 변이 바이러스가 포착되면서 과학자들의 우려가 커졌다. 이들은 모두 스파이크 단백질 유전자에 복합적인 돌연변이를 지닌 것으로 나타났다. 과학자들은 이들 코로나 변이에 B.1.1.7(영국발), B.1.135(남아공발), B.1.1.248 또는 P.1(브라질발) 같은 고유 명칭까지 붙였다. 아직 변종이라고 하기엔 이르지만, 변이 이전의 코로나19 바이러스와는 분명히 다르기 때문이다. 다이아몬드 교수팀은 코로나19에 걸렸다가 회복한 사람과 화이자 백신 접종자의 혈액에서 항체를 분리해 변이 코로나에 대한 중화 능력을 시험했다. 워싱턴의대가 개발 중인 백신을 투여한 생쥐, 햄스터, 원숭이 등의 항체도 같은 테스트를 거쳤다. 이 중에서 영국발 변이는 기존 바이러스에 필요한 정도의 항체로도 중화가 가능했다. 그러나 남아공발과 브라질발 변이를 중화하려면 적게는 3.5배, 많게는 10배의 항체가 필요했다. 변이 전 코로나에 뛰어난 중화 효과를 보인 단클론 항체(monoclonal antibodies)도 변이 코로나에 쓰면 전혀 효과가 없거나 부분적인 효과만 나타났다. 연구팀은 변이 코로나의 스파이크 단백질에 생긴 다중 돌연변이의 영향을 돌연변이별로 구분해 일일이 확인했다. 항체 유효성의 차이는 대부분 단 하나의 아미노산 변화에서 비롯됐다. E484K로 불리는 이 염기 변화는 남아공발과 브라질발 변이에서 발견됐지만, 영국발엔 없었다. 모종의 코로나19 백신의 임상시험을 남아공과 미국 등에서 동시에 진행했을 때 남아공 변이가 널리 퍼지지 않은 미국에서 상대적으로 좋은 결과가 나왔다고 과학자들은 전했다. 논문의 수석저자를 맡은 다이아몬드 교수는 “코로나19에 걸렸다가 회복하거나 백신을 맞은 사람들도 변이 코로나의 감염을 막지 못할 수 있어 걱정스럽다”라면서 “특히 면역력이 약해진 노약자 등은 변이 코로나를 막을 만큼 항체를 많이 만들지 못할 것”이라고 말했다. 그는 이어 “항체가 바이러스 감염을 막는 유일한 수단은 아니며, 항체 저항이 커진 부분을 다른 면역계 요소가 보충할 수도 있다”라면서도 “분명한 사실은, 새로운 변이 코로나가 퍼져도 효과를 담보할 만한 항체를 계속 찾아야 하고, 이에 맞춰 백신과 항체 치료제 개발 전략도 조정할 필요가 있다는 것”이라고 강조했다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

우리는 공기 중 산소로 호흡하는 데 너무 익숙해서 산소가 있다는 사실조차 인지하지 못할 때가 많다. 그만큼 산소는 인간과 다른 다세포 동물의 생존에 필수적인 물질이다. 그러나 지구 대기 중 산소가 항상 지금처럼 많았던 것은 아니다. 대략 24억 년 전 대기 중 산소 농도가 급격히 증가한 대산소화 사건(Great Oxygenation Event) 이전에는 산소 농도가 매우 희박했지만, 광합성 미생물에 의해 꾸준히 공급된 산소 덕분에 결국 지구는 지금처럼 산소와 그 산소를 이용해 호흡하는 생물이 넘치는 행성이 됐다. 그러나 세상에 영원한 건 없다. 일본 토호 대학과 미국 조지아 공대 과학자들은 새로운 지구 대기 모델을 통해 앞으로 11억 년 후에는 지구 대기 중 산소 농도가 1% 미만으로 떨어진다는 예측 결과를 발표했다. 연구팀이 저널 '네이처 지구과학'(Nature Geoscience)에 발표한 연구에 따르면 지구 대기 중 산소 농도를 떨어뜨리는 주범은 바로 태양이다. 다른 별과 마찬가지로 태양은 시간이 지나면서 점점 밝아진다. 앞으로 1-2억 년 정도는 큰 차이가 없을 수 있지만, 10억 년 이상의 세월이 흐르면 태양이 지구 대기 중 이산화탄소 농도를 심각하게 떨어뜨릴 정도로 밝아진다. 현재의 지구 온난화를 생각하면 이상하게 들리지만, 태양에 의해 뜨거워진 지구는 물의 순환이 빨라 이산화탄소가 탄산염 형태로 땅속에 고정될 가능성이 커진다. 낮아진 이산화탄소 농도와 높아진 온도 때문에 미래 지구는 식물이 살기 힘든 행성이 된다. 결국 산소를 공급할 광합성 생물이 사라지면서 여러 가지 이유로 소실되는 산소가 보충되지 않아 오랜 시간이 지나면 대기 중 산소는 점점 사라져 거의 고갈된다. 물론 그 전에 지구가 너무 뜨거워져 대부분의 다세포 동물이 생존하기 힘든 환경이 될 것이다. 이 시기 이후 대기는 메탄과 유기물이 풍부한 형태가 될 것으로 보인다. 이런 암울한 지구는 아득히 먼 미래의 일이기 때문에 지금의 우리가 걱정할 이유는 없다. 하지만 외계 행성이나 문명을 찾는 과학자들에게는 여러 가지 시사점을 지닌 연구다. 지구와 비슷한 조건을 가진 행성이라도 지구 수준의 생명체를 지니는 시간은 전체 수명의 20-30%에 불과하다는 점을 시사하기 때문이다. 따라서 제2의 지구를 찾는다면 적당한 연령대의 별을 먼저 찾아야 한다. 물론 꼭 맞는 조건의 행성을 찾는 일이 쉽지 않겠지만, 우주에는 수많은 행성이 있고 현재 과학자들이 매일 새로운 외계 행성을 찾아내는 만큼 결국은 시간문제다. 언젠가 좋은 소식이 들릴 것으로 기대한다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　　

코로나19로 인해 자동차 배기가스나 공장 오염물질 배출이 예년보다 줄었다는 연구들이 나오고 있다. 그렇지만 지구온난화는 가속화되고 있어서 건조한 날씨가 잦아지고 길어지면서 산불 가능성이 커지고 있다. 2019년 하반기에 시작해 지난해 초까지 이어졌던 호주 대형산불도 그렇고 연례행사처럼 벌어지고 있는 미국 캘리포니아주 산불도 지구 온난화로 인한 기후변화가 원인으로 꼽히고 있다. 국내에서도 여름을 제외한 계절에는 건조한 날씨들이 잦아지고 있어 산불에 대한 우려가 커지고 있는 상황이다. 이런 상황에서 미국 캘리포니아 샌디에고(UCSD) 스크립스해양연구소, 공중보건·인간장수과학부, 해양대기관리청(NOAA) 공동연구팀은 산불 연기가 만들어 내는 초미세먼지를 포함한 각종 분진들이 자동차 배기가스와 공장에서 배출되는 미세먼지보다 사람의 호흡기에 더 치명적이라고 6일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 5일자에 실렸다. 산불 연기에는 PM2.5, 흔히 초미세먼지라고 불리는 입자들이 주를 이루고 있다. 초미세먼지는 폐에서 걸러지지 않고 호흡기를 관통해 혈류로 흘러들어가 혈관은 물론 주요 장기를 손상시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 산불로 인해 만들어지는 PM2.5와 다른 배출원에서 나오는 PM2.5를 분리하기 위해 NOAA의 배출가스 위험지도시스템의 자료와 최근 14년 동안 캘리포니아 지역에서 호흡기 질환으로 입원한 환자들의 의료 기록을 분석했다. 분석 결과 자동차 배기가스를 포함해 산불 이외의 원인으로 만들어지는 PM2.5가 대기 중 10㎍/㎥ 증가할 경우는 호흡기 질환으로 인한 병원 입원자를 1%포인트 증가시키는 것으로 확인됐지만 똑같은 양의 PM2.5가 산불로 인해 만들어지는 경우는 입원 환자가 1.3~10%포인트 증가하는 것으로 조사됐다. 연구팀은 특정 오염물질 입자의 크기가 똑같다고 해서 독성도 같다고 가정하는 것은 문제가 있으며 산불의 영향은 산불이 발생한 지역에서 멀리 떨어져 있는 사람들의 건강에까지 심각한 영향을 미칠 수 있음을 이번 연구가 보여주고 있다고 지적했다. 연구를 주도한 로산나 아길레라 UCSD 스크립스해양연구소 박사는 “이번 연구결과는 기존 실험실 실험 수준으로 확인됐던 것을 실제 모집단 수준에서 확인한 것”이라고 강조했다. 아길레라 박사는 또 “매년 캘리포니아 남부에서 발생하는 대규모 산불은 시간이 갈수록 더 잦아지고 길어질 가능성이 크다”라며 “미국 뿐만 아니라 전 세계 곳곳에서 건조한 날씨가 잦아지고 있는 만큼 산불 조기감지시스템 구축과 함께 기후변화 완화에 대한 노력을 기울여야 할 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

완벽한 암흑은 문학적 표현은 가능하지만 과학적으로 구현해 내기는 쉽지 않다. 양자역학에서도 입사되는 모든 파장대의 복사에너지를 완전히 흡수하는 실제로는 존재하지 않는 이상적인 물체를 가정하고 ‘흑체’라고 부르고 있다. 국내 연구진이 흑체는 아니지만 빛을 빠르게 흡수하는 초흡수 현상을 만드는데 성공해 주목받고 있다. 서울대 물리천문학부, 성균관대, 포스텍 공동연구팀이 빛을 빠르게 방출하는 초방사 현상을 거꾸로 돌려 모든 빛을 빠르게 흡수해버리는 초흡수 현상을 실험적으로 구현하는데 성공했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 광학 분야 국제학술지 ‘네이처 포토닉스’ 2일자에 실렸다. 빛을 빠르고 완벽하게 흡수하는 초흡수 현상이 가능하다면 식물의 광합성을 좀 더 잘 이해할 수 있으며 태양전지에서 빛에너지 수확효율을 높일 수 있고 광자를 이용한 양자정보처리 효율향상이나 천체관측을 위한 미세한 광신호 감지 등이 가능하다. 그렇지만 초흡수 현상은 빛이 빠르게 방출되는 초방사 현상에 가려져 지금까지는 관측 자체가 어려웠다. 또 특정 상태의 원자들이 강한 빛을 내는 초방사현상은 이미 실험적으로 구현되기도 했다. 이에 연구팀은 초방사와 초흡수 현상이 동일한 상태 원자들에서 나타날 수 있으며 시간역행적 과정이라는 점에 착안했다. 초방사 상태의 원자들을 제어해 시간을 되돌리듯 빛을 빠르게 흡수하는 초흡수 현상을 실험적으로 유도한 것이다. 시간역행을 위해서는 원자상태의 위상을 제어하는 기술이 이용됐다. 체스판 모양의 나노구멍 격자를 통과한 일부 원자들을 초방사를 일으킬 수 있는 양자역학적 중첩상태로 만든 뒤 원자상태의 위상을 주변 빛의 위상과 반대되도록 조절해 초방사를 되돌려 초흡수현상을 유도한 것이다. 연구팀은 실제로 10개 정도의 원자로 초흡수 현상을 구현해 일반 흡수보다 10배 정도 빠르게 빛을 100% 흡수하는 것을 관측했다. 특히 빛의 세기가 약할수록 흡수속도가 빨라지는 것이 관측됐다. 안경원 서울대 교수는 “이번 기술은 에너지 하베스팅이나 양자정보처리의 효율향상, 섬세한 광신호 감지를 통한 천체관측을 위한 기초자료가 될 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구의 상층대기에서 전자가 비처럼 쏟아지는 현상인 ‘우주 허리케인’의 존재를 과학자들이 처음으로 발견했다. 국제 연구진은 지구 극지방인 북극의 몇백 ㎞ 상공에 있는 전리층에서 발견한 지름 1000㎞의 플라스마 소용돌이를 분석해 발표했다. 관측 결과, 그 중심에는 전자의 흐름이 거의 없지만 그 주위에는 전단력(물체 안의 어떤 면에 크기가 같고 방향이 서로 반대가 되도록 면을 따라 평행되게 작용하는 힘)을 지닌 강한 나선형의 흐름을 지닌 허리케인 모양의 오로라 같은 부분이 있는 것으로 나타났다. 이는 모두 하층대기에서 발생하는 일반적인 허리케인에서 볼 수 있는 현상이지만, 비 대신 전자가 쏟아져 내리는 것이었다. 이에 따라 연구진은 이를 '우주 허리케인'이라고 이름 붙였다.연구에 참여한 마이클 록우드 영국 리딩대 교수는 “지금까지 우주 허리케인의 존재는 불확실했기에 이를 입증하는 이번 발견은 놀라운 것이다. 열대폭풍이 엄청난 에너지와 관계가 있듯이 우주 허리케인 역시 태양풍 에너지와 전하를 띤 입자가 지구의 상층 대기로 빠르게 전달돼 형성된다”면서 “행성의 대기에 있는 플라스마와 자기장은 우주 전체에 존재하므로 이번 발견은 우주 허리케인이 광범위하게 나타나는 현상임을 시사한다”고 설명했다. 이전 관측에서 태양뿐만 아니라 화성과 토성 그리고 목성 등에서도 우주 허리케인이 발견됐지만, 지구의 상층 대기에서 이와 같은 허리케인이 관측된 사례는 이번이 처음이다. 이번에 존재가 확인된 지구 상층 대기의 우주 허리케인은 지난 2014년 8월 20일 발생했다. 당시 과학자들은 이 허리케인이 비교적 안정적인 북향 행성간 자기장(IMF) 상태를 기록했다. IMF는 태양풍에 의해 태양의 코로나에서 나오는 태양 자기장이다. 지자기 활동이 적은 기간 발생한 이 우주 허리케인은 조용한 중심부와 여러 개의 나선 팔 그리고 광범위한 순환 등 지구 하층 대기의 허리케인과 비슷한 점이 많은 것으로 밝혀졌다. 참고로 이 우주 허리케인은 약 8시간 뒤 IMF가 남향으로 바뀌면서 소멸했다. 이에 대해 연구진은 “우주 허리케인은 우주에서 전리층으로 빠르게 에너지를 전달하는 채널을 열어 인공위성의 항력을 높이고 고주파 무선통신 장애를 일으킨다"면서 "위성 항법과 통신 체계 등에 영향을 주는 우주의 기상 상태에 관한 중대한 문제를 밝히는데 도움이 될 수 있다”고 설명했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

블랙홀이 거대한 중력으로 별과 같은 천체를 면발처럼 빨아먹는다는 애기를 들어 봤겠지만, 이는 어차피 먼 우주에서 일어나는 일이므로 우리와 상관없다고 생각할지도 모르겠다. 그렇지만 그 영향을 실제로 지구에서도 볼 수 있다고 과학자들은 말한다. 세계적 학술지 네이처의 자매지인 ‘네이처 아스트로노미’(Nature Astronomy) 최신호(2월 22일자)에 실린 한 연구논문에 따르면, 2019년 1월 1일 지구에 거의 빛의 속도로 이동하는 눈에 보이지 않는 고에너지 우주선(Ultrahigh Energy Cosmic Ray)이 명중했다. 은하를 떠도는 이런 우주선은 지금도 1초에 1회꼴로 우리 몸을 관통하고 있어 걱정할 필요는 없지만, 당시 남극 아이스큐브 중성미자 관측소에서 검출한 것은 매우 특별하다. 그 정체는 7억 년 전 한 블랙홀에 의해 찢겨진 별의 잔재로 밝혀졌기 때문이다. 이 우주선은 중성미자라고 불리는 소립자로, 질량이 거의 없고 전하도 띠지 않아 이른바 ‘유령 입자’라고도 불린다. 전하를 띤 입자라면 자기장에 영향을 받지만 중성미자는 아무런 영향을 받지 않아 우주를 똑바로 이동할 수 있다. 이는 태양의 중심핵에서도 대량으로 방출되고 있고 지구에서도 핵반응로나 입자가속기를 통해 만들어낼 수 있다.그해 4월 미국 캘리포니아주 팔로마 천문대에서 7억 광년 떨어진 한 블랙홀 주위에서 빛나는 밝은 빛이 관측됐다. 이 빛은 태양의 3000만 배 질량을 지닌 별이 블랙홀의 엄청난 중력에 의해 빨려들어가다가 산산이 흩어졌을 때 발생한 것이다. 조석파괴 사건(Tidal Disruption Event)이라고 불리는 이 현상이 일어났을 때 흩어진 별의 절반은 우주로 튕겨나가고 나머지 절반은 블랙홀 주위에 남아 거대한 강착 원반이 된다. 이런 고온의 먼지와 기체는 블랙홀의 막대한 에너지에 의해 제트 분사처럼 방출된다. 이는 지구상의 입자가속기처럼 중성미자를 생성해 우주를 향해 엄청난 속도로 날아가게 한다. 이 중에는 우주에서 발사된 총알처럼 지구에 명중하는 것도 있다.이번 중성미자가 발생한 시기는 별이 잡아먹힌 지 반년이 지나고 나서의 일이다. 이 시기는 컴퓨터 모델로 자연스럽게 설명할 수 있다고 독일전자싱크로트론연구소(DESY)의 월터 윈터 박사는 밝혔다. 사실 중성미자의 발원지를 확인한 사례는 이번이 두 번째다. 첫 번째 중성미자는 2017년, 이 역시 아이스큐브 중성미자 관측소에서 검출한 것이다. 그 궤적을 조사한 결과 거대질량 블랙홀이 에너지원이 돼 빛을 내뿜는 천체인 블레이자(blazar)가 있는 먼 은하까지 추적할 수 있었다. 이들 중성미자는 멀리 떨어진 블랙홀의 영향이 우리 지구까지 날아오고 있다는 사실을 보여준다. 과학자들은 1960대 이후로 종종 지구에 쏟아지는 이들 우주선에 의문을 가지면서도 이를 계속해서 검출하면 수수께끼를 밝혀낼 수 있을 것이라고 말했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

두려움을 없애고 자신감을 키울 수 있도록 사람의 뇌 기능을 무의식적으로 변하게 하는 방법을 과학자들이 알아냈다. 디코디드 뉴로피드백(Decoded Neurofeedback)이라는 이 기술은 아직 초기 단계에 있지만, 외상후스트레스장애(PTSD)나 공포증 또는 불안증과 같은 심리 상태를 치료할 잠재력을 지녔다. 일본 국제전기통신기초기술연구소(ATR) 등 국제연구진은 데크네프(DecNef)라고도 불리는 이 기술에 대한 연구 성과를 발표했다고 영국 일간 데일리메일 등 외신이 25일자로 전했다.보도에 따르면, 연구진은 기능적 자기공명영상촬영(fMRI) 기법에 인공지능(AI) 기술을 접목함으로써 fMRI 스캐너가 기존 측정 기록과 비교할 수 있는 뇌 활동의 변화를 실시간으로 제공할 수 있다는 점을 확인했다. 예를 들어 거미 공포증이 있는 한 사람이 타란툴라의 모습이 담긴 사진을 보면 뇌에서는 특정 방식으로 반응이 일어나고 이는 컴퓨터에 기록된다. 이후 연구진은 참가자의 뇌에서 두려움을 유발하는 반응이 일어날 때마다 금전적 혜택을 제공했다. 그 결과 이런 긍정적인 강화가 이 사람이 다시 거미 사진을 봤을 때 뇌에서 기존 방식으로 반응이 일어나지 않도록 뇌를 무의식적으로 변하게 하는 것으로 나타났다. 연구 공동저자인 ATR의 미쓰오 가와토 박사는 “패턴이 감지될 때마다 반복적으로 보상을 주는 간단한 작용은 원래 기억이나 정신 상태를 수정한다”면서 “중요한 점은 참가자들이 패턴을 인식할 필요가 없다는 데 있다”고 설명했다. 연구 주저자인 ATR의 아우렐리오 코르테스 박사도 “데크네프라는 접근 방식은 기존 치료 방법보다 임상 집단에 큰 혜택을 줄 수 있다. 환자들은 노출 치료와 관련한 스트레스나 기존 약물에 의한 부작용을 피할 수 있다”면서 “따라서 이 기술의 개발을 가속화하는 것이 중요하다”고 지적했다. 자세한 연구 결과는 세계적인 출판사 ‘스프링거 네이처’에서 네이처지 등 학술지를 담당하는 네이처 리서치(옛 NPG)가 발행하는 개방형 학술지 ‘사이언티픽 데이터’ 2월 23일자에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

영화 ‘그래비티’(2013) 속 과학자들에겐 스릴이 넘친다. 우주 공간에서 허블 망원경을 수리하다 우주 쓰레기에 쫓겨 지구로 탈출해야 하는 위험도 마다하지 않는다. 이 정도는 아니더라도 최소한 ‘천문학자’라면 매일 밤 망원경으로 행성을 관측하며 살아간다고 생각하기 쉽다. 하지만 심채경 한국천문연구원 선임연구원은 천문학자가 천문대에서 망원경으로 행성을 직접 관찰하는 일은 드물다고 말한다. 행성 관측 자료는 컴퓨터로 전송받을 수 있기 때문에 주로 데이터와 씨름을 한다는 것이다. 국제학술지 ‘네이처’가 2019년 미래 달 탐사를 이끌 젊은 연구자 5명 중 1명으로 꼽은 심 연구원은 첫 에세이를 통해 독자를 두 종류의 ‘우주’로 안내한다. 하나는 천체들이 모여 있는 곳이고, 다른 하나는 정규직이 되려고 달려온 ‘워킹맘’ 과학자의 분주한 일상이다. 저자는 생텍쥐페리의 ‘어린 왕자’가 소행성에서 일몰을 연달아 보려면 의자를 어떻게 옮기면 되는지 계산할 정도로 우주를 사랑한다. 달 표면에서 일어나는 우주 풍화의 원인이 태양풍이라는 사실을 세계 최초로 입증했다. 하지만 “누구에게나 각자 인생의 흐름이 있는 것이고, 나는 삶을 따라 흘러다니며 살다 보니 지금 이러고 있다”(145쪽)며 언론의 ‘영웅 만들기’엔 부담감을 내비친다. 우리나라 최초 우주인 이소연에 대한 세상의 편견도 지적했다. “우주인이 고산에서 이소연으로 교체된 사건은 남자의 자리를 여자가 대신한다는 충격으로 퍼져 나갔다”며 “이소연이 기계공학을 전공하고 생명공학 박사 학위를 받은 전문가라는 점은 무시됐다”고 강조한다. 과학 용어를 검색하며 책장을 넘겨야 할 줄 알았는데, 이해하기 어렵지 않아 단숨에 읽게 된다. ‘유니버스’와 ‘코스모스’, ‘스페이스’의 차이를 차근차근 짚어 주며, 인류를 ‘지구라는 멋진 우주선에 올라탄 여행자’로 규정한 저자의 사려 깊은 문장들이 청량하다. 하종훈 기자 artg@seoul.co.kr

지난해 1월 국내에서 코로나19 환자가 처음 발생한 지 약 1년이 지난 가운데 26일부터 백신 접종이 시작된다. 방역 당국은 올해 11월 집단면역 형성을 기대하고 있지만, 지난해 말 가장 먼저 백신 접종을 시작한 영국, 미국도 내년 중반이나 돼야 집단면역 형성이 가능할 것이라는 전망이 지배적이다. 과학저널 ‘네이처’도 23개국 면역학자, 전염병학자, 바이러스학자 100여명을 대상으로 한 설문조사 결과를 바탕으로 올해 안에 코로나19 종식은 사실상 어렵다고 예측했다. 많은 과학자는 더 효과적인 백신 및 치료제 개발을 위한 연구를 진행하는 동시에 미래의 또 다른 감염병 확산에 대비하기 위해 코로나19의 특성에 대한 분석 연구를 이어 나가고 있다. 코로나19에 감염이 되면 가장 먼저 후각과 미각을 잃게 되고 완치 후에도 계속되는 것으로 알려져 있다. 다만 후각 및 미각 상실이 완치 후 얼마나 이어지는지는 정확히 조사되지 않았다. 캐나다 트루아리비에르 퀘벡대 의대 해부학과 연구팀은 코로나19에 감염된 사람은 평균 5개월 동안 후각과 미각 상실이 이어진다는 조사 결과를 온라인으로 열리는 미국 신경학회 제73차 연차회의에서 24일 발표했다. 연구팀은 코로나19 양성 반응을 보였던 의사, 간호사, 방역요원 등 의료종사자 813명을 대상으로 감염 직후부터 5개월가량 미각과 후각의 변화에 대한 추적 조사를 했다. 조사 참여자들은 10점 척도로 후각과 미각 상태를 자가 측정을 해 보고하도록 했다. 조사 결과 양성 반응자 중 580명은 후각 상실 증상을 보였으며 51%에 해당하는 297명은 감염 후 5개월까지 후각 기능을 회복하지 못한 것으로 나타났다.감염 전에는 후각 기능이 평균 9점이었다면 코로나19 감염 이후에는 7점 이하로 떨어졌으며 사실상 완전 상실 수준인 3점 이하의 점수를 보고한 사람도 있었다. 또 527명은 미각 상실을 경험했으며 이 중 38%에 해당하는 200명은 5개월 뒤에도 감각을 회복하지 못한 것으로 조사됐다. 또 러시아 HSE대 생물학·생명공학부, 피로고프 러시아 국립의학연구대, 로모노소프 모스크바주립대 수학·기계공학부, 모스크바 OM필라토프 시립임상병원, 국립과학아카데미 생체유기화학연구소 공동연구팀은 코로나19 감염 후 증상을 악화시키는 유전적 요인을 발견했다고 이날 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 면역학 분야 국제학술지 ‘최신 면역학-항원 세포생물학’ 2월 22일자에 실렸다. 연구팀은 지난해 5~7월에 OM필라토프 시립임상병원에 코로나19 감염으로 입원했다가 사망한 환자 111명과 연방골수은행에 등록된 사람 중 코로나19에 감염되지 않거나 경증을 보였던 428명의 유전체를 비교 분석했다. 보통 T세포면역은 바이러스 감염에 대응하고자 인체가 사용하는 주요 전략 중 하나다. 인간백혈구항원-Ⅰ(HLA-Ⅰ) 분자는 바이러스를 감지해 T세포면역을 활성화하는 역할을 하는데 HLA-Ⅰ가 바이러스를 잘 감지하지 못하면 증상 악화로 이어지기 쉽다. 실제로 코로나19 감염으로 사망한 환자들은 경증환자나 일반인보다 HLA-Ⅰ 분자 활성감도가 현저하게 낮은 것으로 조사됐다.알렉산드르 토네비츠키 HSE대 교수는 “코로나19 심각도와 유전자형의 상관관계에 대한 이번 연구는 코로나19 변이 바이러스가 확산될 경우 심각한 증상을 일으킬 수 있는 환자 집단을 사전에 분류해 신속하게 대응할 수 있도록 도와줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

경기도는 투명한 방음벽에 부딪혀 다치거나 죽는 조류충돌 피해를 줄이기 위해 방음벽 시설 개선사업과 이를 지원하는 내용의 조례 제정을 추진한다고 22일 밝혔다. 우선 오는 3월 시군 공모를 통해 투명 방음벽이 설치된 시군 관리 도로 2∼4곳을 선정해 투명 방음벽 시설 개선에 6억원을 지원한다. 시설 개선은 새들이 투명 방음벽을 장애물로 인식할 수 있도록 방음벽에 수직 5㎝, 수평 10㎝ 간격으로 무늬를 넣는 방식으로 진행된다. 도가 관리하는 화성시 매송면 국지도 98호선(2000만원), 올해 신설될 안성 불현∼신장, 김포 초지대교∼인천, 파주 적성∼두일 등 도로 3곳(1억6000만원)의 투명 방음벽 구간에도 같은 방식의 시설 개선을 추진한다. 도민이 직접 조류충돌 예방 활동에 참여할 수 있도록 이달 말까지 100여명 규모의 민간 모니터링 단도 구성한다. 민간 모니터링 단은 새들이 투명 방음벽에 부딪혀 사고를 당하지 않도록 충돌사고가 잦은 지역을 대상으로 예방과 점검 활동을 하게 된다. 도는 조류충돌 예방사업 지원을 위한 법적 근거를 담은 조례 제정도 추진한다. 다음 달 조례안을 마련해 입법 예고할 방침이다.한편, 이재명 경기도지사는 지난해 11월 하남시 미사중학교 인근 투명방음벽 200여ｍ 구간에서 자원봉사자들과 충돌방지테이프 부착 봉사활동을 한 뒤 “벽에 작은 스티커만 붙여도 새들이 방음벽을 알아차릴 수 있어 충돌을 현저히 감소시킨다”면서 “조금만 노력하면 많은 생명을 구할 수 있다”고 도민들의 관심을 촉구한 바 있다. 2018년 환경부 의뢰로 국립생태원이 수행한 연구 결과에 따르면 전국적으로 연간 약 788만마리의 야생조류가 투명한 인공구조물에 부딪혀 폐사하는 것으로 추정됐다. 자연생태를 직접 관찰하고 기록을 공유하는 온라인 기반 자연활동 공유 플랫폼 ’네이처링‘에 따르면 최근 2년간 경기도에서 4168마리의 조류 충돌사고가 발견됐다. 이는 전국 조류충돌사고 건수(1만5892건)의 26%에 해당하는 수치로 전국에서 가장 많다. 김병철 기자 kbchul@seoul.co.kr

국내 연구진이 세계 최초로 동물의 에너지를 만들어 내는 세포 내 소기관 미토콘드리아 유전자를 편집하는 데 성공했다. 기초과학연구원(IBS)은 유전체 교정 연구단(단장 김진수)이 염기 교정 효소 ‘DdCBE’(DddA 유래 시토신 염기 편집기)를 이용해 생쥐 미토콘드리아 DNA의 특정 염기를 바꾸는 데 성공했다고 19일 밝혔다. 미토콘드리아 DNA에 변이가 일어나면 시력·청력 뿐만 아니라 중추 신경계·근육·심장 등에 치명적인 결함을 일으킬 수 있다. 미토콘드리아 질환은 5000명 중 한 명꼴로 발생하는 흔한 유전질환이지만 현재까지 마땅한 치료법이 없다. 널리 알려진 유전체 교정 기술인 ‘크리스퍼 유전자 가위’로는 미토콘드리아 DNA를 교정하는 것이 불가능하다. 절단 효소가 목표 DNA를 인식하기 위해서는 가이드 RNA의 도움이 필요한데 가이드 RNA가 미토콘드리아 막을 통과하지 못하기 때문이다. 하지만 지난해 미국 브로드 연구소 데이비드 리우 교수 연구팀이 미토콘드리아 DNA를 정밀 편집하는 분자 도구인 DdCBE를 개발했다. 세균에서 유래한 DddA 탈아미노 효소를 이용해 미토콘드리아 DNA 이중나선의 염기 시토신(C)을 티민(T)으로 바꿀 수 있는 편집 기술이다. 이로써 미토콘드리아 DNA도 교정이 가능하다는 것을 증명했지만 이는 세포 수준의 연구로 동물 개체 수준에서도 정상적으로 작동하는지 확인이 필요했다. 연구팀은 생쥐 세포주(세포 집합)에서 만들어진 다양한 조합의 DdCBE 가운데 가장 효율이 높은 DdCBE를 선정, 생쥐 배아에 주입했다. 이를 대리모에 이식, 미토콘드리아 DNA의 시토신 염기를 티민 염기로 치환한 유전자 교정 생쥐를 제작해 냈다. 나아가 어미 생쥐의 교정된 미토콘드리아 DNA 염기 서열이 다음 세대에게도 온전히 전달됨을 확인했다. 이번 연구 결과는 권위 있는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications) 이날 자에 실렸다. 이현지 선임연구원은 “미토콘드리아 DNA를 동물 배아 수준에서 정밀하게 교정할 수 있게 됐다”며 “미토콘드리아 질환 치료제 개발에 기여할 것”이라고 말했다. 대전 이천열 기자 sky@seoul.co.kr

국내 연구진이 유전병 주요원인으로 알려진 미토콘드리아의 이상을 고칠 수 있는 효소를 이용해 동물에게 적용해 성공했다. 기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단 연구팀은 시토신 염기교정효소 ‘DdCBE’를 이용해 생쥐의 미토콘드리아 DNA 특정 염기를 바꾸는데 성공했다고 19일 밝혔다. 이번 연구는 지난해 미국 브로드연구소 데이비드 리우 교수팀이 처음 개발한 DdCBE를 동물에 적용한 세계 첫 사례이다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 19일자에 실렸다. 미토콘드리아는 ‘세포 공장’이라고 불리는 세포내 소기관으로 에너지를 만들어 내는 곳이다. 미토콘드리아 DNA에 변이가 일어날 경우 시력, 청력 뿐만 아니라 에너지가 많이 필요한 중추신경계, 근육, 심장 등에 치명적 결함을 일으킬 수 있다. 특히 미토콘드리아 DNA는 어머니에게서 전달되는 모계유전 경향 때문에 모체의 미토콘드리아 DNA에 결함이 있을 경우 다음 세대로 전달되면서 유전병의 원인이 된다. 실제로 미토콘드리아 이상으로 인한 질환은 5000명 중 한 명 꼴로 발생하는 흔한 유전질환이다.문제는 아직 치료법이 없다는 점이다. 유전체 교정 기술로 널리 활용되고 있는 크리스퍼 유전자 가위로도 치료가 어렵다는 것이다. 세포 핵 속 DNA에는 적용이 가능하지만 미토콘드리아 막을 통과하지 못해 미토콘드리아 DNA 교정은 어려웠다. 이에 연구팀은 지난해 개발된 DdCBE에 주목했다. DdCBE에 대한 세포 수준 연구는 있었지만 질환 치료를 위한 동물 개체 수준의 실험은 없었다. 연구팀은 다양한 조합의 DdCBE를 생쥐의 세포주 수준에서 선별해 가장 효율이 높은 것을 선정했다. 이렇게 선택된 DdCBE를 생쥐 배아에 주입해 미토콘드리아 DNA 염기에서 시토신을 티민으로 바꾸는데 성공했다. 이렇게 교정된 미토콘드리아 DNA가 새끼 생쥐들에게도 그대로 전달된다는 것도 확인됐다. DdCBE를 이용한 DNA 교정이 동물 개체 수준에서 정상 작동한다는 것을 처음으로 확인함으로써 사람에게도 적용될 가능성을 높였다는 것이다. 나아가 어미 생쥐의 교정된 미토콘드리아 DNA 서열이 다음 세대에게도 온전히 전달됨을 확인했다. DdCBE가 동물 개체 수준에서 정상 작동함을 최초로 확인한 것이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

건강검진을 받으러 가면 의사의 문진에서 빠지지 않는 것이 “최근 갑자기 살이 빠지지는 않았나”이다. 입맛이 없어지고 이유 없이 갑자기 살이 빠지는 것이 암 환자의 대표 증상이기 때문에 묻는 것이다. 한국생명공학연구원 질환표적구조연구센터, 바이오나노연구센터, 카이스트, 서울아산병원 공동연구팀은 암세포에서 특이적으로 분비되는 특정 단백질이 뇌신경세포의 특정 수용체를 통해 식욕조절 호르몬에 영향을 미쳐 암 환자의 섭식장애를 일으킨다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 셀 바이올로지’에 실렸다. 암세포와 악성 종양조직은 다양한 분비물과 염증유도인자를 분비해 정상조직의 기능을 낮춘다. 이 때문에 암 환자에게서는 각종 합병증이 발생하고 생존율이 낮아지는 것이다. 대표적인 합병증이 ‘암 악액질 증후군’으로 섭식장애와 지속적인 체중감소 현상을 동반해 암 치료효과과 생존율이 낮아진다는 것이다. 연구팀은 암 유전인자를 주입한 초파리를 이용해 실험한 결과 암 세포에서 나온 특정 단백질(Dilp8 펩타이드)이 눈에 띄게 증가되고 뇌신경세포 수용체를 통해 식욕조절 관여 신경펩타이드 호르몬 발현을 변화시켜 섭식장애를 일으키는 것이 관찰됐다. 생쥐에게 암을 유발시킨 뒤 관찰한 결과도 마찬가지로 특정 단백질이 증가해 섭식장애가 유발된다는 것이 확인됐다. 암세포에서 분비되는 단백질을 일반 생쥐 뇌에 직접 주입하면 먹이 섭취량과 체중이 줄어드는 것이 관찰됐다. 또 악액질 증후군이 가장 많이 발생하는 췌장암 환자를 대상으로 임상 연관성 연구를 실시한 결과 섭식장애가 나타난 환자에게서는 특정 단백질 농도가 높게 나타나는 것이 확인됐다. 연구를 이끈 유권 생명공학연구원 박사는 “이번 연구결과를 바탕으로 특정 단백질에 의한 신호전달체계를 조절할 수 있는 치료제를 개발한다면 암 환자의 섭식장애를 개선해 암 치료효과를 더 높일 수 있을 것”이라고 설명했다. 유 박사는 “일반인 대상으로 섭식조절을 통한 대사 불균형 문제를 해결할 수 있는 대사질환 치료제 개발에도 도움이 될 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

세계에서 가장 오래된 동물의 DNA를 과학자들이 발견해냈다. 이는 120만 년 된 신종 매머드의 엄니 화석에서 나온 것이다. 이전까지 가장 오래된 동물의 DNA는 78만~56만 년 전 고대 말에서 나온 것이었다. 스웨덴 고생물유전학센터(CPG) 러브 달렌 교수가 이끄는 국제연구진은 1970년대 시베리아 영구동토층에서 각각 발굴된 매머드 엄니 3마리분에서 추출한 DNA를 사용해 유전체(게놈)를 분석했다.그 결과 그중 하나가 120만 년 전까지 거슬러 올라갔고 발굴 지명을 따서 크레스토프카 매머드라는 이름이 붙여졌다. 나머지 두 매머드의 엄니는 각각 110만 년, 70만 년 된 것으로, 이들 역시 각 지명을 따서 아디차 매머드와 추코치야 매머드라는 이름이 붙여졌다. 이번 발견은 크레스토프카 매머드와 아디차 매머드가 약 250만 년 전 시베리아에서 서식한 유일한 매머드 종인 스텝 매머드와 비슷한 시기에 존재했다는 점을 시사한다. 연구에 참여한 스웨덴 생명과학연구실의 톰 판데르팔크 박사는 “이전 모든 연구는 당시 시베리아에는 스텝 매머드만 존재했다는 점을 보여줬지만 이번 DNA 분석은 크레스토프카 매머드와 아디차 매머드라는 유전적 계통들도 존재했다는 점을 보여준다”고 말했다. 이 연구는 몇백만 년 된 표본에서 DNA 염기서열을 추출해 처음으로 인증받은 결과를 나타낸 것이다. 연구진은 이들 표본에서 극소량의 DNA만이 남아 있어 이를 추출하는 작업이 어려운 일이었다고 말했다. 달렌 교수는 “이 DNA들은 믿을 수 없을 정도로 오래됐다”면서 “이들 표본은 바이킹 유적보다 1000배 더 오래됐고 심지어 인간과 네안테르탈인의 존재 이전까지 거슬러 올라간다”고 설명했다. 연구진은 또 약 150만 년 전 마지막 빙기 때 북아메리카에 서식한 컬럼비아 매머드가 크레스토프카 매머드와 털매머드의 교잡종이었다고 제안했다. 컬럼비아 매머드 게놈의 거의 절반이 크레스토프카 계통이고 나머지 절반은 털매머드에서 나온 것으로 나타났기 때문이다. 이에 대해 또 다른 연구 공동저자인 덴마크 코펜하겐대의 파트리시아 페치네로바 박사는 “북아메리카의 가장 상징적인 빙하기 동물인 컬럼비아 매머드는 약 42만 년 전 일어난 교잡화를 통해 진화한 것으로 보인다”고 설명했다. 약 100만 년 전에는 아직 진화가 일어나지 않았기에 털매머드나 컬럼비아 매머드가 없었다. 이 시기는 고대 스텝 매머드의 시대이자 크레스토프카 매머드와 아디차 매머드의 시대이기도 했다. 그리고 많은 종이 전 세계로 뻗어나간 시기였다. 또 기후 변화와 해수면 변화의 주요한 시기이자 지구의 자기극이 위치를 바꾼 마지막 시기이기도 했다. 이밖에도 연구진은 아디차 매머드의 게놈과 70만 년 전 살았던 최초의 털매머드의 게놈 그리고 몇천 년 전 매머드의 게놈을 비교했다. 이를 통해 아디차 매머드가 털매머드의 조상일 수 있다는 것을 알아냈다. 그리고 이들 매머드가 어떻게 추운 환경에서 적응했는지, 그리고 이런 적응력이 종분화 과정 동안 어느 정도까지 진화했는지를 조사할 수 있었다. 그 결과 매머드 계통 대부분의 적응력은 시간이 지남에 따라 느리고 점차적으로 발생한 것으로 나타났다. 자세한 연구 결과는 세계적인 학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호(2월 17일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

DNA의 작은 고리들이 어떻게 하나의 세포 속에서 춤추듯 움직이는지를 보여주는 영상을 과학자들이 처음으로 만들었다. 영국 리즈대와 셰필드대 그리고 요크대 공동연구진은 DNA의 단일 분자를 역대 가장 높은 해상도로 촬영한 이미지를 기반으로 이와 같은 영상을 제작했다. 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 최신호에 실린 연구논문에 첨부된 이 영상은 세포 속 DNA가 어떤 형태들로 변할 수 있는지를 자세히 보여준다. 이는 첨단 원자현미경과 슈퍼컴퓨터의 시뮬레이션 기술을 결합해 가능한 것이다. 이전까지는 현미경만을 사용했기에 DNA의 정지된 이미지만을 볼 수 있었다.영상은 DNA의 상징적인 이중 나선 구조를 보여준다. 시뮬레이션 기술 덕분에 DNA 안에 있는 모든 원자의 위치와 그것들이 어떻게 뒤틀리고 휘어지는지를 고스란히 묘사한다. 이에 대해 연구진은 “DNA를 이런 방법으로 자세히 관찰할 수 있으면 새로운 유전자 치료법의 개발 속도를 높이는데 도움이 될 수 있다”고 밝혔다. 연구에 참여한 셰필드대학의 앨리스 핀 박사도 “직접 보면 안 믿을 수 없겠지만, DNA 만큼 작은 것으로는 DNA 분자 전체의 나선 구조를 보는 것은 매우 어려운 일”이라면서 “이 영상은 지금까지 본 적이 없는 자세한 수준으로 DNA의 꼬임을 관찰할 수 있게 해준다”고 덧붙였다.한편 인간의 세포 하나에는 길이 2m에 달하는 DNA가 다양한 모양으로 꼬여 있다. 흔히 초나선꼬임(supercoiling)이라고 부르는 이 과정은 고리 모양의 DNA가 유전체의 모든 곳에 존재하고 있다는 것을 의미한다. 사진=네이처 커뮤니케이션스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

약 1만 년 전 북아메리카 대륙에서 털매머드와 같은 거대 동물이 일제히 멸종한 원인은 급작스러운 기후 변화 탓이라는 연구 결과가 나왔다. 독일 막스플랑크연구소 연구진이 방사성 탄소 기록을 사용한 새로운 통계 방식으로 북아메리카 대륙에서 서식한 거대 동물상(이하 메가파우나·체중 40㎏ 이상 거대 동물의 통칭)의 개체 수가 약 1만4700년 전 급격한 온난화가 발생했을 때 급증했지만 약 1만2900년 전 기온이 급격히 떨어졌을 때 급감해 멸종에 이르게 됐다는 점을 발견했다.약 1만5000년 전 북아메리카에서는 털매머드뿐만 아니라 곰 만한 비버, 땅에 사는 거대 나무늘보 등 다양한 거대 동물이 서식했지만 1만 년 전 모두 멸종했다. 이유는 인간에 의한 과잉 사냥부터 기후 변화 그리고 두 요인의 복합적 작용까지 여러 가지가 제시된다. 그중에서도 가장 신빙성이 큰 이론은 1960년대 제시된 과잉 사냥 가설이다. 털매머드와 같이 두꺼운 털을 지닌 거대 동물은 빙하기 전부터 빙하기 동안에도 살아남았기 때문이다. 이 이론에서는 거대 동물이 1만4000년 전 북아메리카에 인간이 정착했을 때 살아남기 위해 필요한 반포식자 행동을 하지 않았다는 것을 시사한다. 당시 인간은 동물보다 훨씬 영리하고 협동적일 뿐만 아니라 도구를 잘 다루는 사냥꾼이었고 이런 장점은 메가파우나를 회복할 수 없는 수준까지 줄였다는 것이다. 하지만 일부 전문가는 북아메리카의 거대 동물을 멸종에 이르게 하는데 필요한 광범위하고 지속적인 사냥 활동을 뒷받침할 충분한 고고학적 증거가 없다고 주장한다. 이런 반대 가설은 털매머드와 같은 거대 동물의 생명 활동을 유지할 수 없게 만든 중대한 기후 변화 및 생태학적 변화의 여파를 원인으로 지목했다.그런데 이번 결과는 북아메리카 대륙에 인간이 정착한 뒤 메가파우나를 과잉 사냥해 멸종에 이르게 했다는 기존 주장이 아닌 급작스러운 기후 변화로 인한 멸종을 뒷받침한다. 문제의 기간 중에는 약 1만4700년 전 시작된 급작스러운 온난화에 적응한 거대 동물들이 1만2900년 전 몰아친 빙하기에 가까운 기후 변화에 미처 대응하지 못했다는 것이다. 이에 대해 연구에 참여한 독일 막스플랑크 화학생태학연구소의 매슈 스튜어트 박사는 “일반적인 접근 방식은 메가파우나의 멸종 시기를 정하고 이들 동물이 아메리카 대륙에 인류가 도착하거나 일부 기후적 사건과 어떻게 일치하는지를 보는 것이었다. 하지만 멸종은 하나의 과정으로 일정 기간 계속되는 것”이라면서 “북아메리카 메가파우나의 멸종을 초래한 원인을 이해하려면 이들의 개체 수가 멸종에 이르는 과정에서 어떻게 변했는지를 이해하는 것이 중요하다”고 설명했다. 이어 “이런 장기적인 패턴이 없다면 우리가 볼 수 있는 결과는 대략적인 우연일 뿐”이라고 덧붙였다. 수렵채집가인 인간이든 거대 동물이든 당시 개체군을 연구하는 데 있어 이런 문제는 이들의 규모가 머릿수나 발굽을 세는 것으로는 추정할 수 없다는 데 있다. 이 때문에 이 연구에서는 개체군 규모에 관한 대체물로 방사성 탄소 기록을 사용하는 새로운 통계 접근 방식을 사용했다는 것이다. 연구진은 북아메리카 대륙에서 동물과 인간이 많이 존재할수록 이들이 남기는 연대 표시가 가능한 탄소를 화석과 고고학적 기록에서 각각 측정할 수 있다고 설명했다. 연구진은 이런 분석을 통해 북아메리카 메가파우나의 개체 수가 기후 변화에 따라 변하는 것을 발견할 수 있었다. 스튜어트 박사는 “메가파우나 개체 수는 약 1만4700년 전 북아메리카가 따뜻해지기 시작하면서 증가하고 있었던 것으로 보인다. 하지만 우리는 그후 북아메리카 지역이 급격히 추워지기 시작하면서 1만2900년 전쯤 이런 추세의 변화를 보게 된다”면서 “이후 얼마 지나지 않아 메가파우나의 멸종이 목격되기 시작했다”고 말했다. 이에 대해 연구진은 이번 연구를 통해 약 1만2900년 전 기온이 빙하기에 가깝게 떨어진 것이 멸종 위기의 직접적인 원인이었을지도 모르지만 전체적인 원인은 여전히 복잡하다고 지적했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr