7개월 넘게 전 세계를 휩쓸면서 공포에 떨게 만들고 있는 코로나19. 많은 과학자들이 중국 윈난성의 ‘관박쥐’를 원인 동물로 보고 있다. 박쥐는 코로나19뿐만 아니라 2000년대 초반 사스(중증급성호흡기증후군)를 유발한 원인 동물로도 지목받고 있다. 박쥐는 사스, 코로나19를 일으키는 코로나 바이러스뿐만 아니라 수천 가지 바이러스를 몸속에 갖고 있는 이른바 ‘바이러스 저장고’로 알려져 있다. 박쥐는 수많은 바이러스를 체내에 보유하고 있음에도 생존에 전혀 영향을 받지 않는 놀라운 면역 기능을 포함해 여느 동물들과 다른 특성을 갖고 있어 오랫동안 과학자들의 관심을 끌어 왔다. 이솝우화에 나오는 것처럼 박쥐는 조류도 아니고 쥐(설치류)도 아닌 전혀 다른 종의 동물로 새처럼 날아다니는 유일한 비행 포유류다. 극지방을 제외한 전 세계에 분포돼 동굴이나 폐광처럼 어두운 곳에 사는 박쥐는 퇴화된 눈을 대신해 음파로 지형지물을 파악하는 것으로도 알려져 있다. 실제로 박쥐 눈을 완전히 가리더라도 음파를 발사해 반사되는 파장으로 자신의 위치를 인식하고 장애물을 피해 간다. 독일 막스플랑크 분자세포생물학 및 유전학연구소, 막스플랑크 복잡계물리학연구소, 막스플랑크 동물행동연구소, 막스플랑크 심리언어학연구소를 중심으로 한 아일랜드, 호주, 영국, 미국, 프랑스, 네덜란드 7개국 24개 연구기관이 참여한 ‘Bat1K’라는 공동연구팀은 대표적인 6종의 박쥐를 분석해 바이러스, 노화, 염증에 저항하는 특이 면역력, 초음파 사용 같은 박쥐의 특이 능력을 가질 수 있게 한 유전체(게놈) 일부를 확인했다.이 같은 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 7월 23일자에 실렸다. 이번 연구를 수행한 Bat1K 연구팀은 전 세계에 분포한 박쥐 1421종의 게놈 전체를 분석하기 위해 구성된 국제 연구 조직이다. 연구팀은 ‘생명의 나무’라고 불리는 계통수에서 박쥐가 어디에 위치하는가라는 미해결 문제를 풀기 위해 관박쥐, 이집트과일박쥐, 옅은색창코박쥐, 생쥐귀박쥐, 쿨집박쥐, 벨벳자유꼬리박쥐 등 6종의 박쥐 DNA 염기서열과 42종의 다른 포유동물의 DNA 염기서열을 비교 분석했다. 연구팀은 6종의 박쥐 유전체에 대해 각각 96~99%의 분석을 끝낸 상태에서 다른 종의 포유류들과 비교한 결과 박쥐는 개·고양이·물개를 포함한 육식동물, 천산갑·고래·말이나 소처럼 발굽을 가진 유제류 등을 포함한 ‘페루운굴라타’라는 계통과 가장 밀접한 것으로 확인됐다. 또 연구팀은 음파를 사용할 수 있도록 청력 및 감각기관 유전자가 변화됐으며 바이러스에 내성을 갖는 유전자가 있고, 노화와 종양을 일으키는 염증 유발 유전자는 없다는 것을 확인했다. 최근 코로나19 대확산 상황에 따라 주목받고 있는 박쥐의 바이러스 내성에 대한 비밀도 이번 연구로 일부 풀렸다. 연구팀은 박쥐 DNA에서 ‘화석화된 바이러스’를 발견함으로써 먼 과거 바이러스 감염에서 살아남은 박쥐의 유전자가 후손에게 이어지면서 전달돼 온 것으로 보고 있다. 또 다른 동물들보다 종다양성이 풍부한 것도 바이러스 내성 유전자가 지금까지 이어질 수 있는 비결 중 하나라고 연구팀은 밝혔다. 독일 막스플랑크 분자세포생물학 및 유전학연구소의 유진 마이어스 교수는 “박쥐의 바이러스 내성이나 노화 저항력에 대한 유전학적 근거를 파악함으로써 인간의 노화와 질병 대응력을 높이는 데 도움을 받을 수 있을 것”이라고 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

22일은 24절기 중 12번째인 ‘대서’(大暑)였습니다. “염소뿔도 녹는다”는 말이 있을 정도로 대서 때는 장마가 끝나고 가장 더운 시기로 알려져 있습니다. 이 때문에 대서 때는 무더위를 피해 술과 음식을 마련해 산이나 계곡으로 놀러 가는 풍습이 있었습니다. 참외, 수박 같은 여름 과채들이 가장 맛있을 때라고도 합니다. 그래서 대서를 전후해 비가 많이 오면 과일 당도가 떨어져 맛이 없다고들 합니다. 올해 대서는 장마철과 겹쳐서 폭염이 맹위를 떨치지는 못했습니다. 올 장마는 지난달 10일 제주도부터 24~25일에는 남부지방과 중부지방에서 시작돼 한 달 넘게 이어지고 있습니다. 기상청은 다음주에 올 장마가 마무리 수순에 접어들 것이라는 전망을 내놨습니다. 장마가 끝난 뒤 8월 한반도는 평년보다 0.5~1.5도 높아 무더운 날이 많을 것이라고 합니다. 올 초 세계기상기구나 각국 기상청이 올여름은 지구온난화의 영향으로 역대 가장 더울 것이라는 예측을 내놓기도 했지요. 코로나19 대확산으로 전 세계 온실가스 배출량이 많이 줄었다는 이야기가 나오면서 지구온난화는 더이상 심각한 문제가 아닌 것처럼 생각하는 분위기도 있는 듯싶습니다. 그렇지만 다양한 분야의 과학자들이 일주일이 멀다 하고 경고의 목소리를 내놓고 있는 것을 보면 지구온난화는 여전히 인류가 직면한 가장 심각한 문제입니다. 오스트리아 빈대학 주도로 이탈리아, 스페인, 독일, 체코공화국, 프랑스, 벨기에, 영국, 스웨덴, 노르웨이, 스위스, 포르투갈, 폴란드, 러시아, 크로아티아, 네덜란드, 슬로바키아 유럽 17개국 34개 연구기관이 참여한 공동연구팀은 최근 약 30년 동안이 유럽에서 홍수가 가장 많이 발생하고 피해 규모도 크다는 연구 결과를 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 7월 23일자에 발표했습니다. 이번 연구에는 웬만한 유럽 국가들 대부분이 참여했다고 해도 과언이 아닐 정도로 큰 규모로 꾸려졌습니다. 이는 지구온난화에 대한 심각성을 이해하고 공동 대응하겠다는 의지로 볼 수 있을 것입니다. 대통령이 나서서 ‘지구온난화는 거짓말’이라고 떠들어 대는 미국과는 사뭇 다른 모습이라고 할 수 있습니다. 연구팀은 1500년부터 2016년까지 약 500년 동안 유럽 전역의 103개 강과 관련한 법률 및 행정기록, 신문, 편지 등 다양한 역사적 기록을 분석했습니다. 그 결과 해당 기간 동안 9576건의 홍수가 발생했다는 것을 확인했습니다. 연구팀은 홍수가 유독 많았던 기간 9개를 분류해냈는데 그중 1992~2016년이 나머지 8개 기간보다 홍수 강도와 빈도가 높다는 것을 밝혀냈습니다. 1992~2016년은 다른 때보다 평균 1.4도가량 기온이 더 높고 여름철 홍수 발생이 더 잦아진 것이 특징으로 나타났습니다. 연구팀은 지구온난화가 계속되는 한 이 같은 추세는 더 강화될 것이라고 전망했습니다. 한편 중국 빈저우 의과대, 호주 모나시대 의대 공동연구팀은 지구온난화로 인해 폭염과 혹한이 잦아지면서 심혈관 질환으로 사망하는 사람이 점점 늘어나고 있다는 연구 결과를 의학분야 국제학술지 ‘플로스 메디슨’ 7월 22일자에 발표하기도 했습니다. 인류의 존망을 좌우할 지구온난화 역시 코로나19에 대응하듯 전 세계가 지혜를 짜내야 할 때입니다. 더이상 현실을 외면하고 대책 마련을 늦출 수 없습니다. edmondy@seoul.co.kr

충남대 응용화학공학과, 스위스 취리히연방공과대(ETH), 영국 프랜시스 크릭 연구소 공동연구팀은 초저온투과전자현미경(Cryo-TEM)으로 단백질의 구조 변화를 실시간으로 영화처럼 관찰할 수 있는 기술을 개발했다고 22일 밝혔다. 이 연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스에 실렸다. 단백질은 다양한 생체활동에 관여하는 물질이기 때문에 3차원 구조를 명확히 이해하는 것이 의약학 분야에서는 매우 중요하다. 그러나 단백질 구조를 1000분의1초(1밀리초) 단위로 연속 관찰하기는 쉽지 않다. 연구팀은 단백질 시료를 순간 급속냉동시킨 뒤 Cryo-TEM으로 초고해상도 3차원 단백질 구조를 관찰하는 데 성공했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

바이러스 감염을 차단하는 백신이나 치료제, 암 세포를 잡는 항암제 같은 단백질 기반 의약품을 고순도로 빠르게 생산할 수 있는 기술이 개발됐다. 포스텍 화학과, 기초과학연구원(IBS) 복잡계자기조립연구단 공동연구팀은 항바이러스 치료제나 백신, 항암치료제 등 개발에 필요한 재조합 단백질 의약품을 고효율, 고순도로 정제할 수 있는 분자 끈끈이 기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생체의학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’ 20일자에 실렸다. 단백질 전체나 일부만을 나타나도록 해 병원성 물질 전체를 사멸시키거나 독성을 약하게 만드는 백신은 유전재 재조합 기술로 만들어 진다. 이렇게 개발된 백신을 많은 사람에게 접종하기 위해서는 대량생산을 해야 하는데 고순도, 고효율 의약품을 만들기 위해서는 단백질 정제과정을 반드시 거쳐야 한다. 현재 단백질 의약품 정제기술은 동물세포 같은 생물질을 이용하고 있기 때문에 생산비용이 비싸고 보관이나 재사용이 쉽지 않다는 단점이 있다. 이에 연구팀은 속이 빈 호박모양의 초분자 복합체인 쿠커비투릴과 다다만탄이라는 물질에 주목했다. 쿠커비투릴과 아다만탄 인공합성 분자쌍 사이에는 끈끈이처럼 특정 분자를 인지해 붙게 만드는 성질을 활용한 것이다. 분자 끈끈이 원리를 이용해 항바이러스, 항암제 등으로 사용되는 재조합 단백질 의약품을 고효율, 고순도로 정제할 수 있게 됐다.실제로 이번 기술을 활용해 단일클론 항체, 유방암 치료제인 허셉틴, 분자량이 작은 항바이러스제, 백혈병 치료제 인터페론 알파까지 고순도, 고효율로 정제하는데 성공했다. 생체분자가 아닌 인공분자를 사용하기 때문에 만들기도 편리하고 멸균성, 재사용성이 모두 우수한 것으로 확인됐다. 또 유전공학적 조절과 효소처리를 통해 단백질 의약품의 크기, 종류에 상관없이 정제가 가능한 것으로도 확인됐다. 연구팀은 이번 기술을 활용하면 백신이나 치료제 생산 속도를 높일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 김기문 IBS 복잡계자기조립연구단 단장(포스텍 화학과 교수)은 “이번에 개발한 분자 끈끈이는 백신용 단백질처럼 단백질 의약품들의 생산 효율성을 높이는데 도움을 줄 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국제 연구진이 그 어떤 기계로도 절단할 수 없는 새로운 물질을 개발해 공개했다. 더럼대학 연구진과 독일 프라운호퍼연구소가 공동개발한 신물질 ‘프로테우스’(Proteus)는 과일 자몽의 거친 껍질과 연체동물의 껍질에서 아이디어를 얻어 제작됐다. 연구진에 따르면 새로운 물질인 ‘프로테우스’의 내부는 알루미늄 메탈과 구체(sphered)의 세라믹으로 이뤄져 있으며, 이러한 물질은 절삭공구에 영향을 미쳐 절삭 능력을 절감시킨다. 실제로 연구진이 공개한 영상은 앵글 그라인더나 드릴로 절단을 시도할 경우 내부 물질에 의해 절삭공구의 가장 바깥쪽 표면이 무뎌지고, 더 이상 절단이 어려운 상태로 변화하는 것을 확인할 수 있다. 동시에 절단을 시도하면서 생기는 세라믹 및 알루미늄 잔해가 절단 도구의 속도를 감소시켜 절단을 더욱 어렵게 만든다. 총으로 모래주머니를 쏠 경우, 안에 든 작은 물질들이 서로 압축해 총알의 회전을 막고 진행을 멈추게 하는 것과 비슷한 원리다.연구진은 “세라믹이 미세 입자로 쪼개지면서 ‘프로테우스’의 내부를 더욱 촘촘하게 채우고, 세라믹 입자 사이에 작용하는 힘은 절삭공구의 속도가 증가함에 따라 더욱 단단해지기 때문에 공구의 능력을 약화시킨다”고 설명했다. 이어 “이 재료는 보안 및 안전산업에서 유용할 수 있다. 현재로서는 현존하는 어떤 공구로도 절단이 불가능한 것을 확인했다”고 덧붙였다. 연구진은 이 새로운 소재가 매우 강력하고 가벼운데다, 절단이 거의 불가능할 정도의 강도를 가지고 있기 때문에 자전거의 자물쇠나 가벼운 갑옷 및 절단 도구를 사용하는 사람들을 위한 보호장비를 제작할 때 큰 도움이 될 것으로 기대했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 네이처의 자매지인 사이언티픽 리포트 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

이식 수술에 이용하기에는 손상이 심한 사람의 폐를 살아있는 돼지의 혈관에 연결함으로써 재생하게 하는 기술이 등장했다. 이는 가까운 미래 이식용 폐를 현재 수준의 세 배까지 늘릴 수 있으리라는 기대를 모은다. 사람이 죽으면 체내 장기는 손상되기 시작한다. 따라서 어떤 사람이 자신의 장기를 기증하겠다고 생전에 서약했다고 해도 장기가 제대로 기증되려면 환자가 있는 병원까지 최대한 빨리 이송해야 한다. 특히 폐의 경우 매우 민감해 보존하기가 까다롭다. 적출한지 단 몇 시간만 지나도 손상돼 이식 수술에 이용할 수 없기 때문이다. 미국에서는 이식에 적합한 폐는 기증된 폐 중 28%에 불과하다. 물론 생체외폐순환법(EVLP)이라는 기술로 인공적으로 산소와 피를 공급하면 폐를 재생할 수도 있지만, 성공 가능성은 그리 높지 않다. 이에 미국 컬럼비아대학의 고르다나 버냐크-노바코비치 박사가 이끄는 연구진은 폐를 생체에 연결해 양분을 보급하고 유해 물질을 제거하는 등 제기능을 하게 하면 상태를 유지할 수 있을 것이라고 생각했다. 이들 연구자는 이런 아이디어를 검증하기 위해 우선 살아있는 돼지에 주목했다. 이 연구에서는 돼지에게 연결할 폐는 이식 수술에 적합한 것이 쓰였다. 물론 지금은 이식 수술 기준을 충족하지 못하는 손상된 폐를 돼지에 연결하는 실험도 진행되고 있다. 이 기술은 구체적으로 기관튜브를 이용해 마취한 돼지의 목 부위 혈관과 이식할 폐의 혈관을 연결해 혈액을 공급하면서 호흡기로 산소를 제공한다. 또 거부 반응을 막기 위해 면역억제제도 투여한다. 참고로 이번 실험에 쓰인 폐는 여섯 명의 기증자에게서 나온 것으로 좌우 모두 있는 것도 있고 한쪽만 있는 것도 있다. 어떤 사람의 폐는 EVLP 장비에 5시간 연결했지만 불합격된 것으로 적출되고 나서 이들 연구자가 받을 때까지 24시간이 지난 것이었다.이들 폐는 모두 이번 실험 전 흰색으로 변색한 부분이 늘어나고 있었다. 조직이 죽어가면서 산소를 혈액 속에 집어넣는 기능이 사라지고 있는 것이었다. 하지만 돼지에 연결한 다음 24시간이 지나자 폐의 외형이 크게 변했다. 이들 폐를 검사한 결과, 세포와 조직 구조 그리고 산소공급 능력이 개선된 것으로 나타났다. 심지어 몸 밖으로 적출한 뒤 거의 이틀이나 지난 폐조차도 회복한 것처럼 보였다. 이에 대해 버냐크-노바코비치 박사는 “실험에 100% 성공한 것은 아니지만 충분히 거기에 가까워진 상태”라면서 “이론상으로는 이식을 견딘 건강한 상태로 보이지만 실제로 이식하기 전 실험을 더하고 싶다”고 말했다. 그는 또 사람에게 감염될 위험이 있는 병원균을 보유하지 않은 의료용 돼지를 이용할 계획도 준비하고 있다.하지만 이번 실험에서는 돼지에게 연결한 폐에서 돼지 백혈구가 검출됐다는 문제도 확인됐다. 이는 폐 이식을 받는 환자에게 면역 거부 반응이 일어날 우려도 있다는 것이다. 따라서 가까운 미래에는 이식을 받는 환자의 혈관으로 폐를 재생해보고 싶다고 이들 연구진은 말했다. 이번 기술로 모든 폐를 회복할 수 있는 것은 아니지만 4개 중 2개를 재생하면 이식에 이용할 폐는 3배가 되는 것으로 전해졌다. 자세한 연구결과는 네이처 메디신(Nature Medicine) 최신호(7월 23일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

금속을 먹고 이것에서 열량을 얻어내는 ‘전설 속 박테리아’가 우연히 발견돼 학계를 놀라게 했다. CNN 등 현지 언론의 16일 보도에 따르면 최근 캘리포니아공과대학 환경미생물학과 교수인 자레드 리드베터 교수는 자신의 실험실 개수대에 물을 가두고, 망간이 든 유리병을 수돗물에 담가 놓은 채 실험실을 나섰다. 이후 여러 일정을 소화하느라 몇 달간 학교를 떠나 있었고, 그 사이 아무도 리드베터 교수의 실험실을 방문하지 않았다. 리드베터 교수가 다시 실험실로 돌아왔을 때, 그는 유리병 표면이 검정 물질로 덮인 것을 확인하고 의문을 가졌다. 미생물일 것이라고 추정한 그는 연구진과 함께 해당 물질을 분석했다. 그 결과 유리병 표면을 덮고 있던 것은 망간(managanese) 산화물이었고, 이 유리병이 담겨 있던 수돗물에서는 지금까지 소문으로만 무성했던 새로운 박테리아가 발견됐다. 리드베터 교수에 따르면 우연히 발견된 이것은 금속을 에너지원으로 하는 최초의 박테리아다. 망간은 지표면에 풍부하게 존재하는 금속으로, 금속을 먹는 박테리아의 존재가 실제로 발견된 것은 이번이 처음이다. 연구진은 수돗물을 통해 유입된 것으로 보이는 박테리아가 유리그릇의 망간을 산화시켜 망간산화물이 만들어진 것으로 추정했다. 또 새로 발견된 박테리아가 망간을 이용한 화학적 합성 과정을 통해 이산화탄소를 바이오매스(자연에서 얻을 수 있는 에너지원)로 전환시킬 수 있다는 사실도 확인했다.전문가들은 100여 년 전부터 금속을 에너지원으로 사용하는 박테리아가 존재할 것이라는 예상은 했지만 실체를 확인하진 못했다. 리드베터 교수는 ”수돗물이 지나는 상하수도 시설이 망간산화물 때문에 막혔다는 기록들은 다수 존재하지만 이 물질이 어떤 과정으로 왜 생겼는지는 수수께끼였다“고 전했다. 이어 “이번에 발견된 박테리아의 친척뻘 되는 미생물이 지하수에 존재한다는 것을 확인했다”면서 “우리 대학이 위치한 지역의 음용수는 지하에서 뽑아 올리는 지하수이며, 이 지하수에 존재하는 새로운 박테리아가 망간을 먹어치우고 에너지원으로 활용한 과정에서 망간 산화물이 만들어진 것으로 보인다”고 덧붙였다. 연구진은 이번 발견이 지하수와 관련된 화학적 작용 및 물질의 순환을 이해하는데 도움이 될 것으로 기대했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호(16일자)에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

인류가 품은 오랜 수수께끼 가운데 하나는 ‘우주의 나이가 과연 얼마일까’이다. 칠레 아타카마 우주망원경(ACT)으로 빅뱅을 추적해 온 전 세계 과학자들이 해답을 제시했다. 이들이 밝힌 정확한 우주의 나이는 137억 7000만년, 오차 범위는 ±4000만년이다. 미국 프린스턴대학과 네이처닷컴 등에 따르면 프린스턴대 출신을 중심으로 7개국 41개 기관에서 140명의 과학자가 참여한 국제 연구팀은 지난 2013~2016년 ACT로 관측한 연구 결과를 두 편의 논문으로 정리해 온라인 저널 ‘아카이브’(arXiv.org)를 통해 발표했다. 빅뱅의 잔상이라고 할 수 있는 우주마이크로파배경(CMB)은 빅뱅 뒤 38만년이 흘러 우주의 온도가 충분히 내려가면서 광자(빛)의 운동을 방해하던 자유전자가 수소나 헬륨 원자핵에 붙잡혀 퍼지게 된 가장 오래된 빛이다. 우주의 관점으로 볼 때 38만년은 그야말로 찰나에 불과한 시간이다. CMB는 빅뱅 직후에 생겨난 것이나 다름없다. 앞서 유럽우주국(ESA) 공동연구단은 지난 2009~2013년에 플랑크 위성(2009년 우주배경복사 연구를 위해 ESA가 발사한 위성)이 관측한 자료를 토대로 CMB 복사 지도를 만들었다. 이 지도는 유례없는 정밀도로 CMB 우주론의 표준이 됐다. 칠레 연구팀은 플랑크 위성보다 해상도가 더 높은 ACT를 활용해 CMB 지도 작성에 나섰다. 결과에 따라 기존 CMB 연구에 도전하는 모양새가 될 수 있었지만 둘 간 오차가 0.3%밖에 나지 않아 신뢰도가 더 높아졌다. 이번 연구를 이끈 영국 카디프대학의 우주학자 에르미니아 칼라브리시 박사는 “처음으로 독립적으로 측정된 두 개의 자료를 갖게 됐다. 두 자료의 허블 상수 차이가 0.3%밖에 되지 않아 다행”이라고 했다. 연구팀은 우주팽창률을 보여주는 허블 상수를 67.6㎞/s/Mpc로 제시했다. 지구에서 1메가파섹(Mpc·326만광년) 멀어질 때마다 초당 67.6㎞씩 더 빠르게 팽창한다는 의미다. 이는 ESA의 플랑크 위성 자료로 산출한 값과 거의 일치한다. 류지영 기자 superryu@seoul.co.kr

금속을 먹고 이것에서 열량을 얻어내는 ‘전설 속 박테리아’가 우연히 발견돼 학계를 놀라게 했다. CNN 등 현지 언론의 16일 보도에 따르면 최근 캘리포니아공과대학 환경미생물학과 교수인 자레드 리드베터 교수는 자신의 실험실 개수대에 물을 가두고, 망간이 든 유리병을 수돗물에 담가 놓은 채 실험실을 나섰다. 이후 여러 일정을 소화하느라 몇 달간 학교를 떠나 있었고, 그 사이 아무도 리드베터 교수의 실험실을 방문하지 않았다. 리드베터 교수가 다시 실험실로 돌아왔을 때, 그는 유리병 표면이 검정 물질로 덮인 것을 확인하고 의문을 가졌다. 미생물일 것이라고 추정한 그는 연구진과 함께 해당 물질을 분석했다. 그 결과 유리병 표면을 덮고 있던 것은 망간(managanese) 산화물이었고, 이 유리병이 담겨 있던 수돗물에서는 지금까지 소문으로만 무성했던 새로운 박테리아가 발견됐다. 리드베터 교수에 따르면 우연히 발견된 이것은 금속을 에너지원으로 하는 최초의 박테리아다. 망간은 지표면에 풍부하게 존재하는 금속으로, 금속을 먹는 박테리아의 존재가 실제로 발견된 것은 이번이 처음이다. 연구진은 수돗물을 통해 유입된 것으로 보이는 박테리아가 유리그릇의 망간을 산화시켜 망간산화물이 만들어진 것으로 추정했다. 또 새로 발견된 박테리아가 망간을 이용한 화학적 합성 과정을 통해 이산화탄소를 바이오매스(자연에서 얻을 수 있는 에너지원)로 전환시킬 수 있다는 사실도 확인했다.전문가들은 100여 년 전부터 금속을 에너지원으로 사용하는 박테리아가 존재할 것이라는 예상은 했지만 실체를 확인하진 못했다. 리드베터 교수는 ”수돗물이 지나는 상하수도 시설이 망간산화물 때문에 막혔다는 기록들은 다수 존재하지만 이 물질이 어떤 과정으로 왜 생겼는지는 수수께끼였다“고 전했다. 이어 “이번에 발견된 박테리아의 친척뻘 되는 미생물이 지하수에 존재한다는 것을 확인했다”면서 “우리 대학이 위치한 지역의 음용수는 지하에서 뽑아 올리는 지하수이며, 이 지하수에 존재하는 새로운 박테리아가 망간을 먹어치우고 에너지원으로 활용한 과정에서 망간 산화물이 만들어진 것으로 보인다”고 덧붙였다. 연구진은 이번 발견이 지하수와 관련된 화학적 작용 및 물질의 순환을 이해하는데 도움이 될 것으로 기대했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호(16일자)에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

200년 전 메리 셸리가 쓴 소설 ‘프랑켄슈타인-근대의 프로테메우스’는 스위스 과학자 빅터 프랑켄슈타인 박사가 시체를 이용해 244㎝의 인조인간을 만들어 생명을 불어넣으면서 벌어지는 일을 다루고 있다. 셸리는 전기분해 기술, 자연발생실험 같은 당시 최첨단 과학기술을 소재로 활용했지만 사람과 똑같은 인조인간을 만든다는 생각은 공상에 불과했다. 그렇지만 최근 생물학과 생체공학 기술이 발달하면서 프랑켄슈타인까지는 아니지만 실험실에서 신경세포나 생식세포를 만들고 기능을 상실한 폐를 되살리는 수준에 이르고 있다. 미국 컬럼비아대 의생명공학과, 컬럼비아대 의대, 밴더빌트대 의대, 스티븐슨 기술연구소, 서던캘리포니아대 의대, 스탠퍼드대 의대 공동연구팀은 이식할 수 없을 정도로 손상된 폐를 돼지의 순환계에 연결해 회복시킬 수 있다는 연구 결과를 의생명공학 분야 국제학술지 ‘네이처 메디슨’ 7월 14일자에 발표했다. 폐 손상이 심각해 기능을 잃게 되면 폐 이식을 고려하게 되지만 이식용 장기를 구하기 쉽지 않다. 이식을 위해 기증된 폐는 쉽게 손상돼 70~80%는 폐기되는 것으로 알려졌다. 기계장치를 연결해 이식용 폐의 기능을 되살리는 방법이 있기는 하지만 소생 확률은 낮은 편이다. 이에 연구팀은 이식 불가 판정을 받은 사람의 폐 5개를 기증받아 마취한 돼지의 순환계와 24시간 연결한 뒤 관찰했다. 돼지의 피가 폐로 전달되도록 하고 인공호흡장치를 연결해 산소 공급을 하는 한편 면역거부반응을 막기 위한 면역억제제도 투여했다. 그 결과 적출 뒤 시간이 오래 지나 괴사가 시작돼 상당 부분이 하얗게 변한 폐가 건강한 핑크색을 띠고 정상적으로 산소를 전달하는 등 기능 회복이 관찰됐다. 연구팀은 면역거부반응에 대한 대책을 포함해 추가적인 연구가 필요하지만, 현재 수준만으로도 환자에게 이식하기 충분한 상태에 도달했다고 밝혔다. 또 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립신경질환·뇌졸중연구소(NINDS) 연구팀은 ‘정크 DNA’ 중 하나인 레트로바이러스가 신경 줄기세포의 분화를 좌우하고 신경세포 발달에도 영향을 미친다는 연구 결과를 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 7월 13일자에 발표했다. 레트로바이러스는 네안데르탈인 때 사람의 몸속으로 들어와 유전자처럼 자리 잡고 있는 것으로 알려져 있다. 전체 DNA의 약 8%를 차지하고 있지만 실제로는 바이러스 역할을 못 하는 비활성화된 상태여서 ‘정크 DNA’ 중 하나로 분류되고 있다. 연구팀은 실험실 연구를 통해 레트로바이러스 중 12번, 19번 염색체에 새겨진 HERV-K가 활성화될 경우 루게릭병으로 알려진 근위축측삭경화증이 유발될 수 있다는 것을 확인했다. 연구팀은 건강한 성인남녀에게서 추출한 혈액세포로 인체의 다양한 세포로 분화될 수 있는 유도만능줄기세포를 만든 뒤 신경줄기세포로 분화시켰다. 연구팀은 신경줄기세포 표면에 HERV-K 유전자가 활성화되도록 한 뒤 관찰한 결과 신경세포(뉴런)로 분화되지 못하고 HERV-K 유전자를 억제시키면 줄기세포가 쉽게 뉴런으로 만들어지는 것을 확인했다. 한편 미국 캘리포니아 샌디에이고대(UCSD) 의대 산부인과·재생과학과·비뇨기과·유전체의학연구소, 피츠버그대 의대 여성연구소 공동연구팀은 사람의 정원줄기세포(SSC)를 시험관에서 배양하는 방법을 찾아내 국제학술지 ‘PNAS’ 7월 13일자에 발표했다. SSC는 남성의 고환 내에 존재하는 줄기세포로 일생 증식하면서 일정 수를 유지하면서 일부가 생식세포로 분화돼 정자를 만든다. 분화 기능에 이상이 있으면 남성 불임이나 무정자증이 발생하기 때문에 불임치료를 위해 SSC를 추출해 시험관에서 배양시켜 정자로 분화시키는 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 문제는 정자로 분화하기 전 단계인 SSC조차 체외 배양이 쉽지 않다는 것이다. 연구팀은 ‘단일세포 유전자 발현 분석’이라는 첨단 기술로 인간 SSC의 특성을 파악해 세포분열과 생존에 관여하는 AKT 경로를 억제할 경우 실험실에서 가장 잘 성장시킬 수 있다는 것을 알게 됐다. 연구팀은 고환에서 추출한 30개 이상의 세포 샘플로 실험한 결과 2~4주 동안 안정적으로 SSC를 유지하는 데 성공했다. 연구팀은 이번 연구를 바탕으로 질 좋은 정자로 분화시키는 기술을 개발해 불임 수술에 새로운 지평을 열겠다는 계획이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)이 폐뿐만 아니라 신장, 간, 심장, 뇌와 신경계, 피부, 위장까지 손상 시킨다는 연구 결과가 나왔다. 11일(현지시간) CNN에 따르면 미 뉴욕시 소재 컬림비아대 어빙 메디컬센터 연구팀은 자체 연구 결과와 전 세계 의료팀 연구 보고서를 수집한 결과 이 같이 밝혔다. 코로나19가 인체의 거의 모든 주요 체계에 영향을 주는 것으로 나타났다고 발표했다. 이 논문은 네이처 메디슨 최신호에 실렸다. 코로나19는 직접적으로 장기를 손상시키고 혈전을 만들며 심장 박동 이상을 초래했다. 또 신장의 혈액과 단백질을 떨어뜨리고 피부 발진을 일으켰다. 기침과 발열 등 전형적인 호흡기 질환 외에 두통, 현기증, 근육통, 복통 등의 증상도 보였다. 연구진은 “의사들은 코로나19를 다발성 질환으로 생각할 필요가 있다”며 “혈전에 대한 이야기가 많지만 코로나19는 호흡기 질환뿐만 아니라 신장, 심장, 뇌 손상을 일으킨다는 점을 고려해 치료해야 한다”고 강조했다. 또 연구진은 “혈관과 신장, 췌장, 장 내 호흡기에 있는 세포들은 모두 ACE2 수용체들로 덮여 있다”면서 “이 연구 결과는 최소한 부분적으로는 직접적인 바이러스 조직 손상으로 인해 여러 기관에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다”고 설명했다. 코로나19는 면역 체계도 활성화한다. 반응 중 일부는 ‘시토킨’으로 불리는 염증성 단백질 생산을 포함하는데, 이것은 세포와 장기에 손상을 줄 수 있다. 또 췌장 손상은 당뇨병을 악화시킬 수 있다. 당뇨병 환자는 코로나19 환자 중 사망 위험이 가장 높은 것으로 보고되고 있다. 코로나19는 직접적인 뇌 손상을 유발할 수 있지만 일부는 치료 과정에서의 신경학적 효과로 분석됐다. 또 면역체계와 관련해선 바이러스 감염을 막아주는 ‘T세포’를 줄이는 것으로 나타났다. 연구진은 “세포 면역 장애의 상징인 림프구 감소증은 코로나19 환자의 67~90%에서 보고됐다”고 전했다. 위장과 관련된 증상은 장기간 앓을 경우 영향이 있을 수 있지만 사망률 증가와는 관련이 없다고 연구진은 설명했다. 김채현 기자 chkim@seoul.co.kr

건강식품 브랜드 필네이처가 7월 한 달간 ABC주스에 대해 특별한 행사를 준비했다고 밝혔다. 필네이처의 7월 한정특가는 ABC주스 20병을 구매하면 총 24병을 받을 수 있는 이벤트로 신규회원이라면 회원가입 추가 할인까지 받을 수 있다. 필네이처의 ABC주스는 베트남 기업 ‘리타’에서 제조한 제품으로 필네이처는 온라인 공식 판매처다. 필네이처의 ABC주스는 스타애플과 비트, 당근의 적절한 비율로 농축하거나 추출하는 방식이 아니라 NFC착즙방식으로 제조되었다는 것이 특징이다. 필네이처 관계자는 “본래 ABC주스라하면 사과와 비트, 당근을 착즙한 주스다. 하지만 자사의 ABC주스의 경우 사과보다 영양이 더욱 풍부한 스타애플을 넣고 만들었다”면서, “파마나를 비롯한 중남미 지역이 원산지인 스타애플은 해당 지역은 물론 베트남, 말레이시아, 태국 등 동남아시에서 인기를 끄는 열대과일로 폴리페놀 성분과 사포닌 등이 풍부하다”라고 설명했다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

강원도가 판로에 어려움을 겪는 도내 우수기업 제품의 인지도 향상을 위해 소셜네크워크서비스(SNS)를 활용한 마케팅 지원에 나섰다. 강원도는 2020년 제2회 소셜마케팅 지원 사업으로 ‘뉴랜드올네이처’의 샘이나 화장품 항산화 젤과 벨벳 영양 크림 홍보영상 지원을 추진한다고 10일 밝혔다. 소셜마케팅 이름도 카카오스토리·페이스북·트위터의 앞글자를 따서 ‘카페트’로 이름 붙였다. 강원도 공식 SNS 채널 등을 활용한 홍보 지원 사업이다. 사업은 품질이 우수하고 온라인 판매가 가능한 제품을 보유한 강원도내 기업들을 대상으로 SNS 홍보는 물론 강원도에서 발간하는 온·오프라인 매거진 ‘동트는 강원’에 광고 개재 등 다양한 홍보지원 활동도 펼친다. 올들어 코로나19로 판로에 어려움을 겪는 강원지역 기업 가운데 공모를 통해 4개 기업과 제철 농산물(옥수수, 절임배추)을 홍보지원사업 대상으로 정했다. 뉴랜드올네이처는 원주에 자리 잡은 유망중소기업으로 우수한 효능의 ‘샘이나’ 브랜드를 실용적인 가격에 신규 론칭했다. 강원도는 2013년~ 올 5월까지 소셜마케팅 카페트 사업을 통해 도루묵, 옥수수, 절임배추 등을 37차례에 걸쳐 판매하며 33억원의 실적을 올렸다. 전진표 강원도 대변인은 “효율적인 홍보영상 콘텐츠 제작 지원을 통해 제품 홍보와 판로 확보, 기업의 인지도를 높여 매출에 도움이 될 수 있도록 돕는데 최선을 다하겠다”고 말했다. 춘천 조한종 기자 bell21@seoul.co.kr

과거 박쥐에서 발견된 코로나 바이러스와 현재 코로나19 확진자에게서 채취한 바이러스 사이에 차이점이 존재하며, 이 차이가 급속한 전염 확산과도 연관이 있다는 연구결과가 나왔다. 현재까지 코로나19의 원인 바이러스인 ‘SARS-Cov-2’ 바이러스가 어떤 과정을 거쳐 박쥐에게서 인간으로 전염되도록 진화했는지는 밝혀진 바 없다. 또는 해당 바이러스가 시작된 박쥐가 직접 옮긴 것인지, 매개체를 거치는 과정에서 진화한 것인지도 불분명하다. 다만 이 바이러스의 가장 큰 특징은 표면을 덮고 있는 단백질 돌기이며, 이것은 바이러스가 인간 세포와 결합하는데 사용된다는 사실만은 의심할 여지가 없다. 영국 프랜시스크릭연구소는 바이러스의 진화 과정을 파헤치기 위해 박쥐에게서 발견되는 코로나 바이러스와 코로나19에 감염된 사람에게 채취한 바이러스 샘플의 DNA 구조를 비교 분석했다. 분석에 이용된 것은 박쥐 배설물에서 유래해 폐렴을 일으키는 바이러스인 ‘RaTG13’의 샘플이다. 이는 코로나19 팬데믹이 시작되기 무려 7년 전 중국에서 확인된 바이러스이자, 코로나19와 염기서열이 96.2% 일치하는 것으로 확인된 바이러스다.분석 결과 바이러스 표면의 돌기 형태는 박쥐의 바이러스와 사람의 코로나19 바이러스 모두 유사한 모양이지만, 차이점은 분명히 존재했다. 인간에게서 채취한 코로나19 바이러스의 단백질 돌기는 박쥐의 것보다 더 안정적인 형태이며, 이를 통해 인간 세포에 약 1000배 더 밀접하게 결합할 수 있는 것으로 확인됐다. 이는 곧 박쥐에게서 채취한 RaTG13 바이러스에 비해 현재의 코로나19 바이러스의 전염력이 약 1000배 강하다는 것을 의미한다고 연구진은 설명했다.연구진은 “이번 연구결과, RaTG13과 유사한 박쥐 바이러스가 인간 세포를 감염시킬 가능성은 거의 없었다. 이것은 코로나19 바이러스가 여러 코로나 바이러스가 한데 모인 채로 시간이 지나면서 다양한 숙주를 통해 진화한 결과라는 이론을 뒷받침한다”고 설명했다. 이어 “바이러스 외부의 단백질 돌기는 코로나19 바이러스를 인간 세포로 들여보내는 일종의 진입 열쇠”라면서 “이 구조에 따라 바이러스가 숙제 세포에 더 들어가거나, 덜 들어가는 등 변화의 가능성이 있다. 이 때문에 바이러스의 단백질 돌기와 그 구조를 연구하는 것은 바이러스 진화의 비밀을 찾는 단서가 될 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 국제 학술지 ‘네이처 구조 분자 생물학’(Nature Structural & Molecular Biology) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

울산시는 지역 생물의 다양성을 조사하려고 ‘울산시민 생물학자’를 위촉해 현장에 투입한다고 10일 밝혔다. 올해는 시범 운영하고 사업 평가를 거쳐 내년부터 본격 운영한다. 이에 따라 울산생물다양성센터는 오는 13일부터 20일까지 울산시민 생물학자를 모집한다. 울산시민 생물학자로 활동하고 싶으면 울산생물다양성센터 누리집(www.ulsanbdc.or.kr)에 신청하면 된다. 시는 이달 중 울산시민 생물학자를 위촉하고 11월까지 활동하면 문제점과 개선 사항에 대해 평가할 계획이다. 대상은 울산에 주소를 두고 울산 자연생태 자원조사를 하는 개인이나 단체 등이면 가능하다. 울산시민 생물학자는 태화강 식물, 야생버섯, 야생동물, 물새 탐조 등 4개 분야에서 생물 다양성 자원 조사를 한다. 분야별로 매월 1회 이상 조사하고, 조사한 내용은 네이처링 앱으로 보낸다. 네이처링은 자연을 관찰하고 기록하고 검색하는 오픈 네트워크다. 모인 자료는 울산시 생물 다양성 전략 구축을 위해 활용된다. 시 관계자는 “울산시민 생물학자 제도는 생물 다양성 중요성에 대한 인식을 새롭게 하고 시민이 참여해 생물자원을 조사하는 데 의미가 있다”고 말했다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

1200년 무렵에 아메리카 원주민과 폴리네시아인들 사이에 인적 교류가 있었음이 DNA 분석으로 확인됐다고 영국 BBC가 9일 보도해 눈길을 끈다. 스탠퍼드 대학의 알렉산더 로안니디스가 이끄는 국제 연구팀은 남미 대륙의 해안가에 사는 토착민들 800여명의 DNA와 프랑스령 폴리네시아의 여러 섬 주민들의 DNA 조각들을 비교, 분석했는데 먼 조상을 함께 둔 후손인 것으로 확인됐다. 로안니디스는 “단 한 차례 접촉만으로도 충분한 증거를 남겼다”고 말했다. 다시 말해 800년 전 딱 한 차례 아메리카 원주민과 폴리네시아인 남녀가 우연히 마주쳐 가진 아이가 자라나 지금의 유전적 공통점을 지니게 했다는 것이다. 연구 팀은 구체적으로 지금의 콜롬비아 땅에 살던 원시 부락민이라고 지역까지 콕 짚었다. 선사시대부터 이 두 곳을 오가는 이들이 있었다는 주장은 수십년 동안 제기돼 왔다. 1947년 노르웨이 탐험가 토르 헤예르달은 남미에서 폴리네시아까지 이런 여행이 가능했음을 입증한다며 발사(balsa) 나무로 만든 뗏목을 타고 태평양의 거친 파도를 넘었다. 남미 열대 기후에서 자라는 발사는 아주 가볍고 부력은 코르크의 갑절이나 돼 잠수부의 생명줄이나 구명 재킷 등을 만드는 데 유용하다. 탄력이 좋아 가구를 포장하거나 기계류를 설치할 때 받침목으로도 쏠쏠했다. 절연성도 있어 인큐베이터, 냉장고 등의 배선재로도 이용된다. 예전에는 폴리네시아 거석들이 남미에서 발견된 거석들과 상당히 닮아 보인다는 점이 증거로 거론됐다. 고구마를 폴리네시아에선 “쿠말라”라고 하는데 에콰도르의 카나리족 말로는 “쿠말”로 불리는 등 작물 이름이 거의 한 단어처럼 들리는 예가 더 있다. 유럽인이 남미에 정착하기 전부터 두 곳에 사는 이들의 피가 뒤섞였을 것으로 짐작되는 이유였다. 이전의 연구들은 사람 얼굴처럼 커다란 모아이 석상들이 늘어 선 칠레 이스터 섬에서 이들의 만남이 이뤄졌다는 가설을 입증하는 데 집중해 왔다. 하지만 과학 잡지 네이처에 게재된 이번 연구에 따르면 첫 접촉은 헤예르달이 짐작한 대로 폴리네시아 제도의 동쪽 섬에서 이뤄진 것으로 확인됐다. 에콰도르나 콜롬비아를 출발해 뗏목을 타고 풍향과 조류를 타고 떠내려오면 투아모투스 제도를 따라 사우스 마르퀘사스 섬에 도착했다는 점이 증명됐다.헤예르달이 이용한 뗏목이 저유명한 콘티키 호인데 그는 1947년 4월 28일 다섯 동료와 함께 콜롬비아의 카롤라를 출발해 101일을 항해한 끝에 8월 7일 투아모투스 제도의 라로이아 섬 환초에 좌초했다. 칠레 이스터 섬은 두 섬보다 훨씬 남동쪽에 자리하고 있다. 아메리카 대륙으로부터 거리는 적어도 6900㎞는 됐다. 임병선 평화연구소 사무국장 bsnim@seoul.co.kr

국내 의과학자들이 유전자가위의 안전성을 높일 수 있는 인공지능 알고리즘을 개발했다. 연세대 의대 약리학교실, BK21연세의과학사업단, 의생명과학부, 연세세브란스아동병원 소아과, 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단, 서울대 전기정보공학부, 연세세브란스아동병원 소아과 공동연구팀은 유전질환의 절반 이상을 차지하는 점돌연변이 교정을 위한 염기교정 유전자가위의 교정효율과 결과를 예측할 수 있는 인공지능(AI) 알고리즘을 개발했다고 9일 밝혔다. 이번 연구결과는 생명공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’ 7일자에 실렸다. DNA의 가닥을 바꾸는 것이 아니라 특정 염기만 바꿀 수 있는 염기교정 유전자가위는 3세대 유전자가위 기술인 크리스퍼 유전자가위에서 파생된 새로운 형태의 기술이다. 염기교정 유전자 가위는 아데닌(A)을 구아닌(G)으로 바꿀 수 있는 ‘아데닌 염기교정 유전자가위’와 시토신(C)을 티민(T)으로 바꿀 수 있는 ‘시토신 염기교정 유전자가위’가 있다. 최근 개발된 염기교정 유전자가위 기술은 정밀하고 효율이 높지만 교정해야 할 염기가 비슷한 위치에 여러 개 있을 경우 교정 후 단백질 아미노산이 일부 바뀌어 변이가 일어날 수가 있다. 연구팀은 다양한 형태의 염기교정 유전자가위를 만들고 각각의 효율과 정확성에 대한 빅데이터를 확보해 인공지능 딥러닝으로 분석해 ‘염기교정 결과예측 프로그램’을 개발했다. 연구팀은 이 프로그램을 이용해 2만 3479개의 점돌연변이 유전질환 중에 표적염기가 1개이고 교정 효율이 높을 것으로 예상돼 유전자편집을 시도해볼 만한 질환을 분석한 결과 1차적으로 낭포성 섬유증을 포함해 3058개 점돌연변이 유전질환을 선별해냈다. 김형범 연세대 의대 교수(약리학교실)는 “이번 기술을 활용하면 다양한 염기교정 결과물의 빈도를 예측함으로써 안전한 교정이 가능한 유전자가위를 선택할 수 있게 된다”라며 “연구자들에게 1차적으로 선별된 유전자가위와 질환정보를 사전에 제공해 연구방향과 전략을 세우는데도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

양자역학을 활용해 기존 인공지능(AI) 기술을 뛰어넘는 양자 인공지능 알고리즘이 개발됐다. 독일 사이버네틱스사, 카이스트 전기전자공학부, AI양자컴퓨팅 IT인력양성연구센터, 남아프리카공화국 콰줄루나탈대 화학물리학부, 국립이론물리학연구소 공동연구팀은 기존 인공지능의 성능보다 뛰어난 비선형 양자 기계학습 인공지능 알고리즘을 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 네이처 출판그룹에서 발행하는 정보통신분야 국제학술지 ‘양자정보’(npj Quantum Information)에 실렸다. 양자 AI는 양자컴퓨터의 발전과 함께 현재 AI를 앞설 것으로 기대되고 있지만 연산 방법이 달라져 새로운 양자 알고리즘 개발이 필요하다. 연구팀은 학습데이터와 테스트데이터를 양자정보로 만든 뒤 양자 정보의 병렬 연산을 가능케 하는 양자포킹 기술과 간단한 양자 측정기술을 조합해 계산할 수 있는 비선형 커널 기반 양자 알고리즘 시스템을 만들었다. 인공지능 기계학습에서 가장 중요한 것은 주어진 데이터의 특징을 구분해 분류하는 것이다. 문제는 데이터 특징만으로 데이터를 분류하기 쉽지 않다면 새로운 특성을 찾아 분류할 수 있는 비선형 커널 기술이 필요하다. 연구팀은 양자컴퓨팅의 장점을 활용해 기하급수적 계산 효율성을 높이는 양자 기계학습 알고리즘을 개발했다. 연구팀은 실제로 IBM 클라우드 서비스를 통해 실제 양자컴퓨터에서 양자 지도학습을 실제 시연하는데 성공했다. 이준구 카이스트 전기전자공학부 교수는 “이번에 개발한 양자 지도학습 알고리즘은 적은 계산량만으로도 연선이 기능하기 때문에 대규모 계산량이 필요한 현재 인공지능 기술을 추월할 가능성을 제시했다는 점에 있어서 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

마치 새가 비행을 하듯 독특한 움직임으로 공간을 이동하는 ‘하늘을 나는 뱀’의 비결을 밝힌 연구결과가 공개됐다. 미국 버지니아공대 이삭 예튼 교수 연구진에 따르면 동남아시아 밀림에 주로 서식하는 '파라다이스 나무뱀'(paradise tree snake·학명 Chrysopelea paradisi)은 마치 새가 하늘을 날 듯 나무와 나무 사이를 수평으로 이동하는 것으로 알려져 있다. 이 뱀이 날개가 있는 새처럼 실제로 하늘을 나는 것은 아니지만 ‘비행’이라는 표현을 쓸 정도로 가공할만한 ‘비행 능력’을 가졌는데, 이러한 능력에 대해 밝혀진 사실은 많지 않았다. 다만 일반적인 뱀이 땅에서 이동할 때 파도가 치듯 몸을 구불거리듯이, 이 뱀 역시 공중에서 몸을 빠르게 흔든다는 사실을 확인하고는 이 습성에 초점을 맞춰 연구를 진행했다. 연구진은 파라다이스 나무뱀이 파도가 치듯 공중에서 몸을 구불거리는 행동을 3D 모델로 만든 뒤, 이 행동을 다각적으로 분석한 결과, 공중에서 몸을 상하좌우로 구불거릴 때 발생하는 흔들림이 비행 중 더욱 안정성을 유지하는데 도움이 된다는 사실을 확인했다. 반대로 공중에서 구불거리는 동작이 없을 경우 나무에서 나무 사이로 날 듯 이동하는 것이 아닌, 곧바로 땅에 떨어지게 된다는 것도 확인했다.실제 연구진이 실험실에서 인공적으로 서식환경을 만든 뒤 10m 높이에서 점프를 하게 했을 때, 수평 또는 수직으로 몸을 구불거리는 것이 뱀의 ‘비행’ 능력을 증가시키는 것으로 나타났다. 뿐만 아니라 파라다이스 나무뱀은 공중에서 이동하는 동안 머리의 각도를 위와 아래로 흔드는 동작을 통해 더욱 안전성을 얻었다. 연구진은 뱀이 이러한 동작으로 얻은 안전성을 이용해 수 십m까지 공중에서 이동할 수 있는 것으로 파악했다. 과거 연구에서는 파라다이스 나무뱀에게 날개 역할을 하는 몸이 하나 뿐인 대신, 몸 자체가 좌우 대칭을 이루고 있어 양옆으로 흔들리더라도 안정적인 ‘비행’이 가능하다는 사실이 확인된 바 있다. 자세한 연구결과는 국제학술지 네이처 피직스(Nature Physics) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

고대 마야 문명의 도시 티칼은 정치·경제의 중심지이며, 인구는 최대 10만 명을 넘었던 것으로 추정되는 대도시였다. 도시는 또 기원후 2세기부터 9세기까지 무려 700년 넘게 번성했던 것으로 추정돼 천년 왕국이라고 부를 수도 있었지만, 9세기 후반 버려져 폐허가 되고 말았다. 그렇다면 이 정도까지 발달한 도시가 사람들에게 버려진 원인은 무엇이었을까. 최신 연구에서는 이 도시의 저수지를 조사해 티칼에는 식수를 마실 수 없을 정도로 수원이 독성 물질로 오염돼 있던 것으로 밝혀졌다. 녹조 현상 발생 티칼은 오늘날 과테말라 북부에서 번성했던 고대 도시다. 도시 주변의 토지는 비옥했지만, 극심한 가뭄이 일어나기 쉽고 호수나 강에서도 떨어진 지역이었다. 이런 도시에서 중요한 기능을 담당했던 부분이 바로 빗물을 모아 사람들에게 식수를 제공하던 저수지였다. 미국 신시내티대의 생물학자와 화학자 그리고 식물학자 등 다양한 연구자가 참여한 연구진은 이 도시에 있던 저수지 10곳을 조사해 도시의 급수 시스템이 인구를 유지할 수 있었는지를 탐구했다.그 결과, 4곳의 저수지 퇴적물에서 시아노박테리아(남조류)의 DNA가 나왔다. 시아노박테리아는 녹조 현상의 원인으로 여겨지는 것으로 광합성을 하는 세균이다. 녹조는 녹색 가루를 뿌린 것처럼 수면이 조류로 덮이는 현상이다. 오늘날 호수에서 흔히 볼 수 있고 수질 오염의 대표적인 사례가 된다. 티칼의 저수지에서는 독성 화학물질을 생성하는 두 종의 조류인 플랑크토트릭스속(수돗물 곰팡이 냄새 원인)과 마이크로시스티스속(신경독 생성)이 발견됐다. 이들 조류의 문제점은 끓는 데 강하다는 점이다. 물을 끓여도 마신 사람은 병에 걸렸을 거라고 연구진은 말한다. 하지만 이는 겉으로 보아 저수지가 매우 심각한 상태였음을 보여준다. 아마 아무도 그런 물은 마시려고 하지 않았을 것이다. 맹독 수은의 혼입 또 도시의 궁전이나 신전에 가까운 2곳의 저수지에는 높은 수준의 수은이 포함돼 있었던 것으로 밝혀졌다. 이는 지하 암반을 통해 침투해 왔을 가능성과 이 지역의 비옥한 대지를 지탱한 화산재 하강으로부터 초래했을 가능성도 있다. 하지만 화산재가 내린 것으로 추정되는 다른 저수지에서는 수은 오염이 확인되지 않았다는 점에서 이들 연구자는 다른 가능성을 점쳤다. 그것은 마야인 자신들이 수원에 독을 반입했다는 가능성이다. 고대 마야에서는 색채가 중요한 의미를 지녔다. 그들은 건물의 벽화부터 도자기 무늬, 그 밖에 매장할 때도 다양한 것을 장식하기 위해 붉은 안료를 사용했다. 붉은 안료는 산화철과의 조합으로 다양한 색감을 얻을 수 있다. 그리고 이 붉은 안료로 빨간색 광물인 ‘진사’(cinnabar)를 사용하고 있었던 것이다. 진사는 황화수은 광물이다. 진사의 독성에 대해서는 마야인도 알고 있었을 가능성이 있다. 하지만 아무리 조심스럽게 취급한다고 해도 시간이 지나면 빗물이 벽화 등의 도료를 흘려 저수지에 독을 가져다줄 수 있다. 이는 특히 도료로 장식되는 경우가 많았던 신전이나 궁전 근처의 저수지를 오염시켰다. 따라서 도시의 지배자층이 독으로 오염된 물을 매일 마시게 돼 결과적으로 도시의 지도력이 떨어졌을 가능성이 있다. 대규모 가뭄과 수질 오염이라는 원투 펀치불행히도 수질의 심각한 악화와 대규모 가뭄은 9세기 후반 같은 시기 티칼을 덮친 것으로 보인다. 신선하고 깨끗한 식수의 부족과 가뭄은 도시에 견디기 힘든 부담을 줬을 것이다. 신앙심이 깊은 고대인들은 이런 재앙을 지도자들이 마야의 신들을 달랠 수 없었기 때문이라고 생각했을지도 모른다. 이는 이들이 정든 도시를 포기할 충분한 이유가 됐을 것이다. 이렇게 1000년을 이어온 고대 수도는 멸망하게 됐다. 자세한 연구 결과는 네이처 출판그룹(NPG)에서 발행하는 공개형 과학저널인 ‘사이언티픽 리포츠’(Scientific Reports) 6월25일자에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr