코로나19에 관한 면역을 얻는 방법으로 백신을 접종하는 것보다 코로나19에 감염되는 게 낫다고 생각할 수도 있다. 그런데 코로나19에 감염돼 면역을 얻을 수도 있지만, 그래도 백신을 맞는 게 중요하다고 미국의 미생물학자이자 과학매체 아르스테크니카의 건강 담당 수석기자인 배스 몰 박사가 지적하고 나섰다. 8일 몰 박사에 따르면, 백신의 효과는 기본적으로 백신 접종자와 백신 미접종자의 비교를 통해 평가한다. 여기서 주의해야 할 점은 백신 미접종자 중에는 ‘과거 코로나19에 감염돼 이미 어느 정도의 면역을 얻은 사람’이 포함돼 있다는 것이다. 면역을 얻은 사람은 코로나19에 감염되기 어려워지지만, 조사 과정에서는 고려되지 않아 결과적으로 백신 효과는 낮게 평가된다. 이를 고려해도 코로나19 백신의 효과는 꽤 높은데 화이자의 경우 90%의 유효성, 모더나의 경우 93%의 유효성이 있는 것으로 확인된다. 또 감염에 의해 얻은 면역 반응은 증상의 심각성에 따라 차이가 있어 증세가 가벼웠던 사람은 면역 반응이 약하고 심했던 사람은 면역 반응이 강해지는 커다란 차이가 관찰된다. 지난해 6월 발표된 연구에서는 코로나19로부터 회복한 사람들의 중화항체 수준은 높게는 4만 배 차이가 있는 것으로 보고됐으며 검출 가능한 중화항체 수준이었던 사람은 많게는 20% 정도인 것으로 나타났다. 이런 점에서 감염으로 얻은 면역은 확실성과 신뢰성이라는 측면에서 백신에 뒤떨어지는 것으로 여겨진다. 물론 항체가 면역 반응의 전부는 아니지만, 지난해 12월 발표된 의료종사자 1만2500명을 대상으로 한 연구에서는 항체 수준이 높을수록 감염 위험이 낮아지는 것으로 나타났다. 또 지난 5월에는 중화항체 수준과 백신 예방 효과 사이에 매우 강한 관계가 있다는 연구 결과가 나오기도 했다. 감염에 의한 면역은 신종 코로나바이러스(SARS-CoV-2)가 가지는 여러 측면을 모두 표적으로 한다. 반면 코로나19 백신은 바이러스가 가진 스파이크 단백질로 표적을 좁히고 있어 감염에 의한 면역 항체에는 다양성이 있지만 백신에 의한 항체에는 다양성이 없다는 차이가 있다. 반대로 말하면 백신의 경우 높은 수준으로 표적을 정하는 항체를 갖게 된다는 것이다. 지난 6월에는 신종 코로나바이러스에 감염된 사람은 코로나19 백신 접종의 혜택을 누릴 가능성이 작다는 연구 결과가 발표됐다. 반면 지난 8월 연구에서는 감염된 적이 있는 백신 미접종자는 감염된 적이 있는 백신 접종자보다 다시 감염될 가능성이 2.34배 높다는 결론이 내려졌다. 이런 연구 결과의 차이는 델타 변이의 영향이 있을 것으로 여겨진다. 델타 변이가 유행하는 가운데 시행된 연구에서는 델타 변이에 관한 중화항체 수준이 델타 변이 유행 전 변이를 대상으로 한 것보다 4~6배 낮은 것으로 나타났다. 7월 네이처지에 발표된 연구에서는 신종 코로나바이러스에 감염된 뒤 1년이 지난 생존자 47명에 관한 조사가 이뤄졌다. 이들 피험자 중 26명은 백신 미접종자, 나머지 21명은 백신 1회 접종자로, 백신 미접종 집단은 델타 변이에 관한 중화항체 수준이 매우 낮아 대부분 검출 가능한 중화항체 수준이 없는 것으로 밝혀졌다. 반면 백신을 1회 접종한 집단은 백신 2회 접종자와 같거나 그 이상의 중화항체 수준을 보유한 것으로 나타났다. 위 설명과 같이 ‘감염에 의한 면역 반응에는 차이가 크다’는 점과 ‘델타 변이에 의해 중화항체 수준이 떨어질 수 있다’, 그리고 “백신 효과는 매우 크다”는 세 가지 이유로 백신 접종은 중요하다고 몰 박사는 결론지었다.

폐와 림프절에 장기 ‘면역 기억’ 저장고령자도 유사 반응 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증)에 대한 장기 면역은, 기억 B세포(memory B cells)가 신종 코로나바이러스의 항원결정기를 얼마나 잘 기억하는지에 달렸다. 수개월만 지나면 약해지기 시작하는 혈액 순환 항체와 달리 기억 B세포는 훨씬 더 오래 살면서 신종 코로나가 다시 침입했을 때 즉각 중화항체를 만들어낸다. 코로나19 백신 접종자 가운데 상당수가 ‘돌파 감염’을 피하지 못하는 현실도, 현재의 백신이 장기 면역 기억을 충분히 유도하지 못하기 때문이다. 미국 록펠러대 연구진은 최근 신종 코로나에 감염됐을 때 만들어지는 기억 B세포가 장기 면역력 형성에 탁월한 효능을 보인다는 연구 결과를 저널 ‘네이처’에 발표했다. 이 연구팀은 또 신종 코로나 감염 시 생기는 기억 B세포가 mRNA 백신을 맞았을 때보다 중화 작용을 더 잘하는 항체를 생성한다고 보고했다. 항체·B세포 생성 ‘배중심’, 최소 6개월 지속 확인 신종 코로나에 감염됐다가 회복하면 폐와 주변 조직에 장기 면역 기억이 저장된다는 연구 결과가 또 나온 것이다. 한번 코로나에 감염됐던 면역 기억이 폐와 그 주변 림프절의 T세포, B세포에 저장된다는 것이다. 미국 컬럼비아 의대의 도나 파버 미생물학 면역학 교수 연구팀이 수행한 이 연구 결과는 저널 ‘사이언스 이뮤놀로지(Science Immunology)’ 논문 게재를 앞두고 지난 7일(현지 시각) 온라인판에 먼저 실렸다. 이 연구엔 라호야 면역학 연구소의 셰인 크로티 교수와 알레산드로 세테 교수도 참여했다. 파버 교수팀은 신종 코로나 감염 회복자의 폐 연관 림프절에 6개월 뒤까지 배중심이 존재한다는 걸 확인했다. 주목할 부분은, 고령 감염 회복자에게도 배중심이 이렇게 장기간 유지된다는 것이다. 배중심은 병원체에 감염됐을 때 T세포 의존 항원에 반응해 림프절, 비장 등에 일시적으로 형성되는 미세구조를 말한다. 항체를 만드는 형질세포와 기억 B세포가 배중심 내에서 생성돼야 재감염에 대한 방어 기전이 작동한다.연구팀은 또 신종 코로나를 식별하는 배중심 B세포와 낭포성 헬퍼 T세포가 폐 연관 림프절에 함께 있다는 것도 밝혀냈다. 이 유형의 T세포는 B세포의 분화를 촉진한다. 신종 코로나 감염자에게, 심지어 고령 감염자까지 장기간 배중심이 유지된다는 게 입증되기는 처음이다. 배중심의 B세포가 이렇게 장기간 존재하면 많은 순환 항체가 오래 유지되고 면역 반응도 계속 성숙해진다. 신종 코로나의 출현은 면역학자에게 역설적인 기회를 제공했다. 고령자가 새로운 병원체에 어떻게 반응하는지 연구할 수 있게 된 것이다. 연구팀은 신종 코로나에 감염됐다가 회복한 4명의 조직 샘플을 비감염자와 비교 분석했다. 11세부터 74세까지 연령차가 있는 이들은 지난해 코로나19 백신이 나오기 전에 다른 원인으로 사망한 사람들인데 생전에 자신의 장기와 조직을 기증했다. 파버 교수팀은 혈액이 아닌 조직 면역이 형성되는 과정을 연구하기 위해 지난 10여 년간 이런 샘플을 개발해 왔다. 분석 결과, 40세를 넘으면 새로운 병원체와의 만남을 기억하는 T세포가 많이 생성되지 않는 것으로 나타났다. 파버 교수는 “나이가 들면 대부분 (이미 형성돼 있는) 기억 세포에 의존해 면역 방어가 이뤄진다”라면서 “현재 우리가 겪고 있는 것과 같이 완전히 새로운 병원체(신종 코로나)를 만나는 일은 거의 없기 때문”이라고 설명했다.“새로운 병원체에 대한 강한 면역 기억, 고령자에게도 형성” 이번 연구에선 새로운 병원체에 대한 강한 면역 기억이 고령자에게도 형성되는 것으로 드러났다. 이는 고령자가 코로나19 백신을 맞으면 생각했던 것보다 더 효과적인 면역 반응을 일으킬 수도 있음을 시사한다. 파버 교수는 “나이가 들면 면역계도 쇠퇴하는 것으로 알고 있지만, 어떤 사람은 70대에도 장기간 강하게 지속하는 면역 기억 반응이 나타난다”라면서 “젊었을 때의 면역계가 나이가 들어도 부분적으로 유지된다는 걸 보여준다”라고 강조했다. 이번 연구 결과를 잘 활용하면, 신종 코로나의 자연 감염으로 생성되는 면역 기억 유형을 촉진하는 방법으로 코로나19 백신의 디자인과 접종 절차 등을 개선할 수 있을 거로 기대된다. 파버 교수는 “이번 연구 결과를 보면, 백신이 폐와 관련 림프절 내의 면역 기억 세포를 표적으로 삼아야 바이러스에 대한 방어력을 강화할 수 있다”라면서 “이는 감염력이 없는 바이러스를 비강에 분사하는 것과 같은 방법으로 달성할 수 있다”라고 지적했다. 그는 “이전의 인플루엔자 감염 생쥐 실험에서 호흡기 감염을 최적으로 방어하려면 폐의 기억 T세포가 필요하다는 걸 확인했다”라면서 “이번 연구는 인간도 똑같을 수 있다는 걸 강하게 시사한다”라고 덧붙였다.

대규모 해양-대기 상호작용으로 적도 인근 동태평양의 표층 수온이 평년보다 높아지면서 전 지구적 기후에 영향을 미치는 것으로 알려진 엘니뇨 현상이 아동들의 성장발육에도 지대한 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 미국 샌프란시스코대 경제학과, 시카고대 공공정책학부, 국립경제연구부, 캘리포니아 샌디에고대(UCSD) 국제정책전략학부 공동연구팀은 엘니뇨 현상이 열대, 아열대 지방에 위치한 저개발국가의 아동들 성장에 상당한 영향을 미친다는 사실을 밝혀내고 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 10월 13일자에 발표했다. 해수면 온도는 해면 기압과 직접적 관계가 있는데 태평양 서쪽 기압이 낮아지면 동쪽 기압이 높아지고 반대로 서쪽 기압이 높아지면 동쪽 기압은 낮아지는 시소현상이 발생하는데 이를 ‘남방진동’이라고 한다. 보통 서태평양에서 평년보다 기압이 높아지고 동태평양에서 기압이 낮아질 때 엘니뇨 현상이 생기기 때문에 ‘엘니뇨 남방진동’(ENSO)라고도 부른다. 엘니뇨가 발생하면 중위도 여러 지역에 광범위하게 영향을 미친다. 열대 서태평양과 인도양의 뜨거운 바닷물이 동쪽으로 이동하면서 강우 분포에 변화를 주고 서태평양에 가뭄과 산불 빈도를 높이고 건조한 동태평양에는 강우량을 증가시킨다. 이는 어족자원의 변화는 물론 농업생산량에도 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 그렇지만 인간 건강에 미치는 영향에 대해서는 연구가 많지 않았다. 연구팀은 1986년부터 2018년까지의 ENSO 관측자료와 함께 열대, 아열대 지역의 51개국, 약 130만 명의 어린이를 대상으로 한 인구통계, 건강보건조사 데이터를 비교 분석했다. 그 결과 조사대상의 대부분 국가에서 엘니뇨가 발생한 해와 어린이들의 연령별 평균 체중과 신장과 밀접한 관계가 있다는 사실이 확인됐다. 특히 엘니뇨로 인해 가뭄이나 홍수가 발생하는 국가들에서 농작물 수확량이 줄어들면서 아동의 체중 증가나 키 성장률이 낮거나 정체된다는 사실이 밝혀졌다. ENSO가 사라지면 몸무게는 회복되지만 키 성장 정체는 수 년 동안 이어진다고 연구팀은 밝혔다. 이 같은 현상을 저개발국가를 중심으로 나타났다. 아미르 지나 시카고대 교수(기후변화 공공정책)는 “아동 청소년기 영양실조는 건강에 장기적 영향을 미친다”라며 “ENSO가 열대지방 많은 국가에서 아동 청소년의 영양부족 현상에 영향을 미친다는 사실이 밝혀진 만큼 ENSO가 발생했을 때 대응할 수 있도록 아동 청소년 건강정책을 미리 마련해야 할 것”이라고 말했다.

WTI, 7년만에 80달러 넘어…에너지 가격 전반 급등일각에서 탈탄소·친환경 정책 속도 늦추자 주장 나와 워싱턴서 美 원주민들 “기후비상사태 선포를” 시위올해 9월까지 18개 재해로 피해액만 125조원 넘어선진국 3%·후진국 25%, 기후변화 지역에서 거주프리드먼 “겨울, 기후변화 대응 저지 포퓰리즘 우려”글로벌 에너지 부족 우려에 국제 유가가 배럴 당 80달러마저 돌파한 가운데, 근본원인이 ‘너무 빠른 기후변화 대응 속도’ 때문이라는 분석을 두고 찬반 양론이 맞서고 있다. 천연가스, 석탄, 원유 가격의 급등세를 감안할 때 국제적으로 기후변화 대응 속도를 조정할 필요가 있지 않냐는 주장이 나오자, ‘기후변화 대응이 시급하다’는 반발도 커지고 있다. 11월물 서부텍사스산원유(WTI) 가격은 11일(현지시간) 뉴욕상업거래소에서 배럴당 80.52달러를 기록했다. 2014년 10월 31일 이후 7년만에 처음으로 80달러를 넘어선 것이다. 지난주 산유국들이 다음달 산유량을 하루 40만 배럴 가량 증산키로 했지만 글로벌 에너지 부족 현상에 대응하기에는 턱없이 부족하다는 우려가 이어졌다. 미국 내 휘발유 소매 가격도 갤런 당 평균 3.274달러로 1년전 2.187 달러에서 49.7%가 급등했다. 천연가스 가격도 고공행진을 이어가면서 겨울철에 식품, 화학제품, 플라스틱 제품 가격 및 난방비 등이 동반 상승할 전망이다. 세계의 공장으로 불리는 중국은 석탄 공급난 등으로 극심한 전력난을 겪고 있다. 원인으로는 선진국들의 친환경·탈탄소 정책이 꼽힌다. 신재생에너지 전환 과정에서 불과 2년이면 발전소가 완공되는 천연가스가 석유·석탄의 대체제로 각광을 받으며 품귀현상이 나타났다. 조 바이든 행정부가 환경 문제 등으로 미국 내 셰일 석유 생산업체들의 가동을 제한하면서 휘발유 가격이 지속적으로 오른다는 분석도 나온다. 하지만 에너지 가격 급등 만큼이나 기후변화 피해도 크다. 미 국립해양대기청(NOAA)에 따르면 올해 9월까지 화재, 폭염, 홍수 등 미국에서 18건의 대형 기상 재해가 발생하면서 총 피해액이 1048억 달러(약 125조 7000억원)에 이른다. 지난해 전체 피해액(1004억 달러·약 120조 3800억원)을 이미 넘었다. 조 바이든 미 대통령이 ‘콜럼버스 데이’인 이날을 ‘원주민의 날’로도 선포하면서 워싱턴DC에 모인 미 원주민들은 기후변화 대응을 촉구하는 시위를 열었다. 생물 다양성을 보존하고 물을 안심하고 마실 수 있도록 바이든이 국가 기후비상사태를 선포하라고 했다. 신고 참석인원은 3000명이었다. 이들은 지난 3일 캘리포니아주의 원유 굴착기에서 12만 갤런 이상의 기름이 캘리포니아주 헌팅턴 비치 인근 바다에 유출되면서 새와 물고기 등 수많은 야생 동물들이 희생됐다며, 원유 수송 파이프라인을 승인해서는 안된다고 했다. 이날 네이처 기후변화에 실린 논문에 따르면 세계 육지의 80%에서 기후변화가 일어났고, 인구 85% 이상이 일상적으로 그 변화를 겪고 있다. 특히 부유한 국가에서는 인구의 3%만이 기후변화의 영향을 받는 지역에 살지만 가난한 나라에서는 인구의 4분의 1이 이런 지역에 산다. 다음달 영국 글래스고에서 열리는 유엔(UN)기후변화협약 당사국 총회(COP26)를 앞두고 기후변화 대응 속도를 둘러싼 공방은 더욱 첨예해 질 전망이다. 토머스 프리드먼은 최근 뉴욕타임스 칼럼에서 “겨울(에너지 부족현상)이 악화될 경우 기후변화 대응에 대해 대중영합주의의 반발이 나타날까 우려된다”며 두려운 겨울이 다가오고 있지만 “기후변화 대응을 탓하지 말라”고 했다.

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.