4000만 년전 현재의 남극대륙의 생존했던 고대 개구리의 화석이 최초로 발견됐다. 스웨덴 자연사박물관과 아르헨티나 공동 연구진이 2011~2013년 남극 시모어 섬에서 발견한 이 화석은 남극대륙에서 발견된 최초의 양서류 화석으로, 현존하는 개구리의 조상으로 추정된다. 연구진이 발견한 화석은 개구리의 엉덩이 부분으로, 분석 결과 몸길이는 4~5㎝ 정도였을 것으로 추정됐다. 외형은 남아메리카 대륙 남쪽에 위치한 파타고니아에 서식하는 칼립토케팔렐라과(calyptocephalellidae) 개구리와 유사하다고 연구진은 밝혔다. 연구를 이끈 고생물학자인 토마스 모르스 교수는 “겉모습은 현존하는 개구리와 다른 점이 거의 없다. 다만 크기가 조금 작다는 것이 특징”이라면서 “이 고대 개구리는 4000만 년 전, 남극에 어둡고 긴 추위가 시작되면 진흙 속에서 동면을 취했을 것으로 보인다”고 설명했다. 이어 “이 고대 개구리는 현생 개구리와 마찬가지로 기후가 계절마다 자주 바뀌는 곳이 아닌, 칠레 안데스산맥과 같은 습하고 비가 자주 내리는 숲을 좋아했을 것”이라고 덧붙였다. 현재 눈과 얼음이 가득하고 혹독한 추위가 이어지는 남극에서 고대 개구리는 어떻게 생존할 수 있었을까. 연구진에 따르면 시모어 섬에서 개구리의 화석과 함께 현재는 멸종된 고대 수련의 흔적을 발견했다. 다년생 수생식물인 수련은 주로 연못에서 서식한다. 연구진은 이를 통해 당시 남극이 지금과 같이 모두 얼어있던 것이 아니라, 액체 상태의 담수가 흐르는 지역이 존재했을 것으로 보고 있다. 이번에 발견된 화석의 주인인 고대 개구리 역시 수련이 피어있고 담수가 모여 있으며, 습하고 비교적 춥지 않은 남극의 특정 지역에서 서식했을 것으로 추정된다. 또 이 고대 개구리가 서식했던 4000만년 전인 에오세(약 5500만~3800만년 전)는 호주가 남극대륙으로부터 북쪽으로 분리되기 시작하면서 두 대륙 사이에 바다가 생긴 시점이며, 이 과정에서 남극 주변의 기온이 급격히 낮아지기 시작한 것으로 알려져 있다. 전문가들은 에오세 동안 남극에 빙하 존재 여부는 확실하지 않다고 말하지만, 이번 연구를 이끈 연구진은 적어도 고대 개구리가 서식했던 4000만 년 전의 남극에는 얼지 않은 담수와 습한 환경이 존재했을 것으로 추정했다. 연구진은 "고대 개구리의 화석 연구가 수천만 년 전 남극의 기후를 짐작하는데 도움이 될 것"이라고 기대했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 네이처의 자매지인 사이언티픽 리포트 최신호(23일자)에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

4000만 년전 현재의 남극대륙의 생존했던 고대 개구리의 화석이 최초로 발견됐다. 스웨덴 자연사박물관과 아르헨티나 공동 연구진이 2011~2013년 남극 시모어 섬에서 발견한 이 화석은 남극대륙에서 발견된 최초의 양서류 화석으로, 현존하는 개구리의 조상으로 추정된다. 연구진이 발견한 화석은 개구리의 엉덩이 부분으로, 분석 결과 몸길이는 4~5㎝ 정도였을 것으로 추정됐다. 외형은 남아메리카 대륙 남쪽에 위치한 파타고니아에 서식하는 칼립토케팔렐라과(calyptocephalellidae) 개구리와 유사하다고 연구진은 밝혔다. 연구를 이끈 고생물학자인 토마스 모르스 교수는 “겉모습은 현존하는 개구리와 다른 점이 거의 없다. 다만 크기가 조금 작다는 것이 특징”이라면서 “이 고대 개구리는 4000만 년 전, 남극에 어둡고 긴 추위가 시작되면 진흙 속에서 동면을 취했을 것으로 보인다”고 설명했다. 이어 “이 고대 개구리는 현생 개구리와 마찬가지로 기후가 계절마다 자주 바뀌는 곳이 아닌, 칠레 안데스산맥과 같은 습하고 비가 자주 내리는 숲을 좋아했을 것”이라고 덧붙였다. 현재 눈과 얼음이 가득하고 혹독한 추위가 이어지는 남극에서 고대 개구리는 어떻게 생존할 수 있었을까. 연구진에 따르면 시모어 섬에서 개구리의 화석과 함께 현재는 멸종된 고대 수련의 흔적을 발견했다. 다년생 수생식물인 수련은 주로 연못에서 서식한다. 연구진은 이를 통해 당시 남극이 지금과 같이 모두 얼어있던 것이 아니라, 액체 상태의 담수가 흐르는 지역이 존재했을 것으로 보고 있다. 이번에 발견된 화석의 주인인 고대 개구리 역시 수련이 피어있고 담수가 모여 있으며, 습하고 비교적 춥지 않은 남극의 특정 지역에서 서식했을 것으로 추정된다. 또 이 고대 개구리가 서식했던 4000만년 전인 에오세(약 5500만~3800만년 전)는 호주가 남극대륙으로부터 북쪽으로 분리되기 시작하면서 두 대륙 사이에 바다가 생긴 시점이며, 이 과정에서 남극 주변의 기온이 급격히 낮아지기 시작한 것으로 알려져 있다. 전문가들은 에오세 동안 남극에 빙하 존재 여부는 확실하지 않다고 말하지만, 이번 연구를 이끈 연구진은 적어도 고대 개구리가 서식했던 4000만 년 전의 남극에는 얼지 않은 담수와 습한 환경이 존재했을 것으로 추정했다. 연구진은 "고대 개구리의 화석 연구가 수천만 년 전 남극의 기후를 짐작하는데 도움이 될 것"이라고 기대했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 네이처의 자매지인 사이언티픽 리포트 최신호(23일자)에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

인간 뇌를 모방하는 핵심 전자칩의 개발이 생체 전자공학의 급격한 발전 덕분에 순조롭게 진행되고 있다. 이른바 ‘뉴로모픽 컴퓨팅 칩’으로 불리는 이 핵심 연산장치는 인간 뇌의 뉴런(신경세포)들과 이들을 연결하는 부위인 시냅스(연접부)들의 구조를 모방해 기계학습을 수행하면 기존 컴퓨터에서는 할 수 없던 복잡한 의사결정을 인간 수준으로 해낼 수 있다. 하지만 지금까지 기술로는 이 칩을 가동하는데 최소 1V 안팎의 전압이 필요했다. 이는 인간 뇌가 필요로 하는 전압인 80㎷와 비교하면 압도적으로 높은 전압이다. 하지만 뉴로모픽 컴퓨팅 칩의 최종 목표는 인간의 뇌를 완전히 대체할 수 있을만큼 발전하는 것이므로, 이렇게 높은 전압은 바람직하지 못하다. 그런데 미국 매사추세츠대 애머스트캠퍼스 연구진은 자신들이 개발하고 있는 뉴로모픽 컴퓨팅 칩을 가동하는 데 필요한 전압을 실제 뇌 수준인 40~100㎷까지 낮추는 데 성공했다고 밝혔다. 이런 성과 덕분에 이 전자칩은 실제 뇌를 재현하기 위한 마지막 관문을 돌파했다고 할 수도 있다. 또 적정 전압의 획득으로 손상됐거나 오래된 뇌세포를 대체하는 이른바 ‘뇌 바꾸기’도 실현 가능할 것이다. 그렇다면 도대체 무엇이 이번 저전압화를 가능하게 했던 것일까. 그 열쇠를 쥐고 있던 것은 뜻밖에도 세균에 있었다. 의사 시냅스의 구조 뉴로모픽 컴퓨팅 칩의 개발에 있어 가장 어려운 문제는 시냅스를 재현하는 것이다. 시냅스의 역할은 보통 전자회로의 스위치에 있는 온·오프 기능과 비슷하지만 다른 한편으로 흐르는 전류가 많거나 적음에 따라 스위치로 기능하는 유연성을 갖는다. 기존 전화회로로는 이런 성질을 재현하기가 어려웠지만, 최근 10여년간의 급격한 기술 발전 덕분에 뉴로모픽 컴퓨팅 칩은 실제 시냅스와 같이 유연한 전류 조절을 재현하는 의사 시냅스를 탑재하는 데 성공한 것이다. 저전압화 실현에 핵심이 된 부분은 금속 환원 미생물(혐기성 세균)인 지오박터 설퍼레두신스가 만들어내는 단백질로 된 나노와이어다. 이는 단면의 지름이 1나노미터 정도의 극미세선을 말한다. 생물 호흡의 본질은 체내에서 생긴 잉여 전자를 버리는 데 있다. 산소를 이용하는 호기성 호흡의 경우 체내 전자를 산소에 부여해 이산화탄소로 대체 방출한다. 반면 금속을 이용하는 혐기성 호흡은 체내에서 생긴 잉여 전자를 금속에 버리는 방식으로 호흡한다는 것이다. 연구진이 주목한 단백질 나노와이어는 혐기성 세균이 전자를 버리기 위해 금속(자연계에서는 광석)과 자신의 신체 일부를 연결하는 데 쓰인다. 이들 연구자는 의사 시냅스 사이를 이 혐기성 세균에서 채취한 나노와이어들로 채웠다. 그리고 의사 시냅스 전후 회선에 전압이 가해지면 나노와이어에 전자가 흐르고 주위에 부유시킨 은 이온을 은으로 바꿔 의사 시냅스 사이에서 은 덩어리가 생기게 했다. 분자 상태의 은이 모이면서 의사 시냅스는 접속돼 간다. 전기를 통하게 함으로써 수중의 은 이온(Ag+)이 단백질 나노와이어로부터 전자를 받아 은 덩어리를 형성하고 그 덩어리가 성장하면서 회로가 연결된다. 그리고 전기가 끊기면 집적된 은 덩어리는 다시 은 이온이 돼 수중에 녹아 연결이 끊어지는 것이다. 즉 혐기성 세균이 가지는 자연계 최소의 전선은 은과 은 이온으로부터 전자를 주고 받는 역할을 통해 생체 촉매와 같은 기능을 했다는 것이다. 생물이 지니는 촉매 작용은 매우 효율적이고 의사 시냅스의 작동에 필요한 전압을 극적으로 줄이는 과정으로 이어졌다. 따라서 이 연구를 통해 만들어진 신경 연결은 기존 기술의 비세포적 성질과 단백질 나노와이어로 이어진 세포적 성질 양측 모두를 지닌 이른바 하이브리드 뇌라고 할 수도 있다. 비세포성 뇌 만들어내나 이 연구로 생체 전압 수준의 제어가 실현돼 손상된 신경을 비세포성 전자회로로 대체할 수 있게 됐다. 배양한 세포와 달리 비세포성 회로는 거부 반응이 일어나기 어렵기 때문이다. 또 적정 전압은 대체할 신경을 중추신경으로 확대할 수도 있다. 뇌는 매우 생물학적인 조직이지만 신경 연결의 구조를 모방할 수 있으면 세포를 사용하지 않아도 모방할 수 있다. 손상됐거나 오래된 뇌세포를 이런 전자칩으로 대체할 수도 있다. 또 최신 연구에서는 쥐의 손상된 뇌를 인간의 피부세포에서 배양한 뇌세포를 사용해 대체하는 실험에도 성공했다. 이런 잠정적인 대체 기술을 통해 뇌를 모든 전자회로로 대체하는 미래도 가능해질 것이다. 어쩌면 그 때가 오기 전에 세포가 만들어내는 감정과 전자회에서 발생하는 감정의 차이가 무엇인지를 생각하기 시작해야 할지도 모른다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 네이처의 자매지인 네이처 커뮤니케이션스 최신호(20일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

유럽 농업생명과학센터(CABI), 프랑스 국립항공생물학감시네트워크(RNSA)와 미국, 스위스, 영국, 네덜란드, 이탈리아, 오스트리아, 세르비아 8개국 공동연구팀은 돼지풀잎벌레가 돼지풀 꽃가루 때문에 생기는 알레르기 환자를 연간 1120만명가량 줄이고 관련 의료비를 약 64억 유로(약 8조 4924억원) 절약할 수 있다는 사실을 밝혀내 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 22일자에 발표했다. 연구팀은 2004~2012년 유럽 전체 꽃가루 발생 지도와 꽃가루로 인한 알레르기 환자 발생 지도를 만들어 비교하고 돼지풀잎벌레를 확산시켰을 때 상황을 시뮬레이션했다. 그 결과 돼지풀잎벌레가 돼지풀 꽃가루 발생을 82%나 줄일 수 있으며 일부 지역에서는 돼지풀을 100% 제거할 수 있음을 확인했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

오리 같은 새를 직접 사냥하거나 말 같이 커다란 동물을 한쪽으로 몰아 사냥하는 데 쓴 30만 년 된 던지기용 막대가 독일에서 발견됐다. 독일 튀빙겐대 연구진은 북부 니더작센주(州) 쇠닝엔에 있는 한 광산에서 고고학 발굴 조사를 수행하다가 이 사냥용 무기를 발견했다고 밝혔다.‘레빗 스틱’ 또는 ‘킬링 스틱’으로도 불리는 이 던지기용 막대는 빙하기였던 전기 구석기 말 당시 현생인류와 근연관계에 있는 멸종인류 호모 하이델베르겐시스가 사용한 도구다. 연구진에 따르면, 당시 북유럽에 살던 호미닌(분류학상 인간의 조상으로 분류되는 종족)들은 오늘날까지 거의 보존되지 않는 다양한 목재 무기를 지닌 탁월한 사냥꾼들이었다. 특히 이번에 발견된 사냥용 무기는 소나뭇과의 상록 침엽 교목으로 재질이 부드러워 주로 작은 물건을 제작할 때 쓰는 스프루스라는 나무를 가지고 석기로 자르고 표면을 매끄럽게 해서 제작한 것으로 확인됐다.또한 이들 연구자는 길이는 64.5㎝, 지름은 2.9㎝를 조금 넘으며 무게는 264g으로 측정된 이 막대를 가지고 일련의 실험을 진행했다. 그 결과, 이 무기는 던졌을 때 최대 속도가 시속 108㎞에 달할 수 있는 것으로 나타났다. 이에 따라 이들은 한쪽은 날카로운 편이고 다른 한쪽은 납작한 이 사냥용 막대를 던지면 부메랑처럼 힘차게 회전하지만, 비행 중에 이를 투척한 사람에게 되돌아가지는 않는다는 것을 알아냈다. 그 대신 이 무기의 회전력은 표적을 향해 직진으로 정확한 궤적을 유지하는 데 도움을 줘 먹잇감을 강타할 확률을 높이는 것으로 확인됐다. 또 이 무기는 기존 비슷한 연구 사례에서 발견된 흔적과 일치하는 균열과 손상이 있는 것으로 나타났다. 이는 이런 무기의 기능에 관한 명확한 증거를 최초로 제공한다고 연구진은 덧붙였다.연구에 참여한 조르디 세란젤린 교수는 “이 무기는 특히 서로 다른 거리에 있는 물새를 사냥할 때 효과적이었다. 이 인공물이 발굴된 지층에서는 고니와 오리의 뼈들도 나왔다”면서 “게다가 쇠닝엔 호숫가에서 자주 사냥당하던 말 등 대형 포유류는 던져진 이 막대에 깜짝 놀라 일정한 방향으로 몰렸을 가능성이 높다”고 설명했다.연구를 주도한 니콜라스 코나르트 교수도 “30만 년 전 사냥꾼들은 던지기용 막대와 투창 그리고 찌르기용 장창 같이 서로 다른 고품질의 무기를 조합해서 사용했다. 목재로 만든 구석기 인공물을 발견할 가능성은 보통 제로다”면서 “쇠닝엔의 수(水) 포화 상태의 호숫가 퇴적물에서 매우 좋은 보존 상태 덕분에 우리는 사냥의 진화와 목재 도구의 사용을 기록할 수 있었다”고 말했다. 자세한 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 생태와 진화’(Nature Ecology & Evolution) 최신호(20일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

목성이나 토성 같은 가스형 거대 행성의 중심부가 어떻게 생겼는지 밝히는 데 도움을 줄 한 외계행성의 존재가 처음으로 확인됐다. 영국 워릭대 데이비드 암스트롱 박사가 이끄는 국제연구진은 2018년 미국항공우주국(NASA)의 테스(TESS) 우주망원경이 처음 발견하고 칠레 라실라 천문대가 나중에 존재를 확인한 외계행성 TOI-849b를 조사했다. 지구에서 약 730광년 떨어진 항성 TOI-849의 주위를 공전하는 이 외계행성은 그 질량이 지구의 약 40배, 토성의 절반 수준이고 그 지름은 지구의 약 3.45배, 해왕성에 맞먹는 수준이라는 것을 칠레 파라날 천문대와 라스 컴브레스 천문대에 있는 두 지상망원경의 관측자료 덕분에 확인했다.또 모든 정보를 종합했을 때 이 행성은 지금까지 발견된 가장 밀도가 높은 해왕성 크기의 행성인 것으로 밝혀졌다.특히 이 행성은 18.4시간마다 모항성 주위를 빠르게 공전한다. 이는 이 행성과 모항성 사이의 평균 거리가 1천문단위(AU)의 1.5%에 불과하다는 것을 보여줬다. 여기서 1AU는 지구와 태양 사이의 평균 거리로 약 1억5000만㎞이다. 따라서 이번에 발견된 이 행성은 모항성과의 거리가 매우 가까워 가스를 모두 잃었다고 해서 ‘해왕성 사막’(Neptunian desert)이라고도 불린다. 이에 대해 연구진은 이 행성은 모항성에서 나오는 우주 방사선에 의해 기체로 된 바깥 층이 파괴됐을 가능성이 있다는 이론을 세웠다. 하지만 이들 학자는 항성의 강력한 열기가 이 행성의 핵까지 벗겨내기에는 충분하지 않았을 것이라고 말했다. 이 신비한 외계행성은 형성된지 약 67억 년밖에 되지 않았으며 모항성과의 거리를 고려할 때 질량의 단 몇 %밖에 잃지 않았을 것이라고 연구진은 설명했다. 또 이 행성은 궤도를 따라 빠르게 공전하는 동안 다른 거대 행성과 충돌했을 가능성도 있다. 또 다른 이론은 이 행성이 모항성 주위를 도는 궤도에서 형성되긴 했지만, 완전히 형성하는 데는 재료가 되는 물질이 충분하지 않았다는 것을 시사했다. 하지만 이 행성은 기화한 암석과 먼지의 대기가 너무 얕아서 차세대 망원경만이 그 화학적 구성을 확인할 수 있을 것이라고 연구진은 덧붙였다. 따라서 이 행성의 역사는 아직 수수께끼로 남았지만 그 모습은 과학자들에게 가스형 거성의 내면을 처음으로 엿보게 해 앞으로 목성이나 토성 등의 중심부가 어떻게 생겼는지 밝히는 데 도움을 줄 전망이다. 자세한 연구 결과는 미 코넬대 온라인 논문저장 사이트 ‘아카이브’(ArXiv.org)에 3월23일자로 공개됐으며, 세계적 학술지 ‘네이처’에도 투고돼 최종 승인(Accept)을 받은 것으로 전해졌다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

미국 과학자들이 피부세포로 시각세포를 만들어 앞을 보지 못하는 생쥐들에게 이식해 사물을 인지할 수 있게 하는데 성공했다. 미국 노스텍사스대 의대 시각연구소, 국립보건원(NIH) 산하 국립안(眼)연구소, 노스캐롤라이나 채플힐대 의대 안과, 바이오기업인 나노스코프 테크놀로지, 아이CRO, CIRC테라퓨틱스 공동연구팀은 피부줄기세포로 알려진 섬유아세포를 화학적으로 재구성해 시력과 관련된 광(光)수용체 세포를 만들 수 있다는 것을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 16일자에 발표했다. 노인성 황반변성, 당뇨망막병증 같은 다양한 망막질환은 빛을 감지하는 광수용체 세포가 사라지면서 회복시킬 수 없기 때문에 심할 경우는 시력을 잃을 수 있다. 이 때문에 광수용체를 재생시키는 방법을 찾는 것은 과학계의 중요한 과제 중 하나였다. 그동안 광수용체 재생을 위해 사용한 방법은 피부나 혈액세포를 이용해 줄기세포를 만든 다음 줄기세포를 광수용체로 분화되도록 유도해 이식하는 것이었다. 그런데 연구팀은 줄기세포를 만들어 분화를 유도하는 과정을 건너 뛰고 섬유아세포를 직접 광수용체 중 막대세포로 재프로그래밍한 것이다. 생물학에서 재프로그래밍 또는 리프로그래밍(reprogramming)은 특정 세포를 완전히 새로운 종류의 세포로 바꾸는 것으로 체세포 핵을 치환하거나 유도만능줄기세포(iPS), 세포융합 방법으로 만든다. 유도만능줄기세포는 성인의 세포를 이용해 모든 종류의 세포나 조직으로 분화시킬 수 있지만 이식 준비가 되기까지는 6개월이나 걸린다. 그렇지만 이번에 개발한 재프로그래밍 기술을 활용하면 피부세포를 10일 만에 이식 가능한 광수용체로 만들 수 있다. 광수용체는 막대세포와 원뿔세포 두 종류로 나뉘는데 더 많은 것이 막대세포이다. 막대세포는 빛에 민감해 어두운 곳에서 빛을 인식하는 구실을 하고 망막 주변부에 더 많이 분포한다. 막대세포가 손상되면 빛이 적은 어두운 곳에서는 아예 앞이 보이지 않는 야맹증이 나타나게 된다. 연구팀은 생쥐의 섬유아세포를 유도 광수용체 막대세포(CiPCs)로 전환시킬 수 있는 5종류의 화합물을 만들었다. 연구팀은 이들 화합물을 이용해 만든 CiPCs를 분석한 결과 실제 광수용체 막대세포와 유사하다는 것을 확인했다.연구팀은 망막변성이 일어나 시력을 거의 잃은 14마리의 생쥐의 눈에 CiPCs를 이식한 뒤 빛에 대한 동공반사와 시력을 조사했다. 그 결과 3~4주 뒤 6마리의 생쥐에게서 빛이 약한 환경에서도 동공반응이 개선됐음을 확인했다. 또 시각기능 회복 여부를 알아보기 위해 회피시험을 실시했다. 그 결과 장애물도 쉽게 피하는 것을 확인했다. 또 이식 3개월 뒤에는 광수용체들이 망막 안쪽 뉴런과 시냅스 연결이 된 것도 관찰됐다. 화학적 리프로그래밍으로 만들어 낸 세포가 실제 시각 회복에 도움이 됐다는 것을 보여준 것이다. 사이 샤발라 노스캐롤라이나대 의대 교수는 “이번 연구는 직접적이고 화학적인 재프로그래밍을 통해 망막과 같은 세포를 만들어 낼 수 있음을 보여주는 첫 번째 성과”라며 “이번 기술을 활용하면 중간 단계를 거치지 않기 때문에 세포치료제를 개발하는데 걸리는 시간을 상당히 단축시킬 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

일반 초신성(supernova)보다 최고 500배나 밝은 새로운 초신성이 발견됐다. 초신성은 항성 진화의 마지막 단계인 폭발하며 사멸하는 과정에서 순간적으로 엄청난 에너지를 방출하고 평소보다 수억 배 이상의 밝기에 이르는 질량이 큰 별을 뜻한다. 13일(현지시간) CNN 방송에 따르면 하버드대·스미스소니언 천체물리학센터(CfA) 공동 연구팀은 최근 발견한 초신성 ‘SN2016aps’가 지금까지 발견된 초신성 중에서 가장 밝고 에너지와 질량도 크다는 연구 결과를 과학저널 ‘네이처 천체물리학’ 최신호에 실었다. SN2016aps는 2016년 하와이 할레아칼라 천문대 망원경 ‘판-스타스’에 처음 포착됐으며, 이후 4년간 에너지 방출 등 진행 상황을 추적 관측해 확인된 것이다. 관측 결과 SN2016aps는 폭발 에너지가 10의 52승 에르그(erg)에 이르고 이 에너지의 약 50%가 가시광으로 복사돼 밝기가 일반 초신성의 500배에 이른다. 질량 역시 밝기가 절정 대비 1%가 될 때까지 추적한 결과 태양의 50~100배에 이른다. 일반 초신성의 질량은 태양의 8~15배 정도다. 공동 연구팀을 이끈 에도 버거 하버드대 천문학과 교수는 “이번 초신성은 극히 희귀한 형태의 폭발이고 믿을 수 없을 정도로 에너지가 컸다”면서 “이 같은 폭발은 지금까지 실제 관측되지 않고 이론으로만 존재해 왔다”고 설명했다. 김규환 선임기자 khkim@seoul.co.kr

지난 2017년 10월 마치 시가처럼 길쭉하게 생긴 특이한 외형을 가진 천체가 발견돼 전세계 천문학계의 큰 관심을 끌었다. 미국 하버드 스미스소니언 천체물리학센터의 에이브러햄 러브 교수 연구팀이 발견한 이 천체의 이름은 ‘오무아무아'(Oumuamua)로 태양계 너머 '외계에서 온 첫 손님'으로 분석됐다. 길이가 400m 정도인 오무아무아의 정식 명칭은 ‘1I/2017 U1’로, 이름에 붙은 ‘1I’의 의미는 첫 번째 인터스텔라라는 뜻이다 오무아무아는 2017년 10월 14일 2400만㎞거리로 지구와 최근접했으며 이후 페가수스 자리 방향으로 사라졌다. 당초 전문가들은 오무아무아의 정체를 혜성으로 추측했다. 그러나 태양 인근을 지나가면서도 오무아무아가 혜성의 특징인 꼬리 분출같은 현상이 보이지 않아 소행성이라는 주장도 나왔다. 여전히 학자들 사이에 정체 논란이 지속되는 가운데 일부에서도 우주선이라는 주장까지 나오기도 했다. 이후에도 학자들은 오무아무아의 기원에 대한 연구를 지속했으며 어떻게 형성돼 이같은 특이한 모양을 갖게되었는지에 관심이 집중됐다.　 최근 미국 캘리포니아대학교과 중국과학원 공동연구팀은 오무아무아가 항성에 의해 찢겨져 생긴 천체라는 시뮬레이션 결과를 과학 저널 ‘네이처 천문학’(Nature Astronomy) 최신호에 발표했다.시뮬레이션 결과를 간단히 설명하면 이렇다. 오무아무아는 한때 지구만한 행성의 일부였으나 인근에 있던 항성에 너무 가깝게 다가가면서 찢겨졌다. 그리고 항성계 밖으로 축출돼 태양계까지 왔다는 설명. 이같은 '과거' 때문에 건조한 표면과 길쭉한 시가같은 모양을 하고있으며 우주선으로 의심되는 특이한 궤적을 보인다는 주장이다. 또한 지구보다 10배나 큰 행성이라도 적색왜성 근처를 시속 4만㎞의 속도로 지나간다면 중력의 영향으로 갈기갈기 찢겨질 수 있다는 것이 연구팀의 주장이다. 논문의 제1저자인 장 윈 연구원은 "대부분의 행성체는 수많은 바위조각이 중력의 영향아래 뭉친 형태"라면서 "우주를 떠다니는 모래성이라고 상상할 수 있다"고 설명했다. 이어 "일반적으로 각 행성계는 오무아무아와 같은 천체를 수백조 개 밖으로 방출한다"면서 "오무아무아는 빙산의 일각으로 앞으로 이와같은 외계 천체가 태양계에서 발견될 것"이라고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

북극에서 초대형 오존 구멍이 발견돼 학계의 우려가 커지고 있다. 오존층은 태양에서 쏟아지는 유해한 자외선을 막아줘 지구의 생명체를 보호하는 역할을 한다. 오존층이 파괴돼 생기는 ‘오존 구멍’(Ozone hole)은 주로 남극 대륙에서 관찰돼왔으며, 1987년에는 오존층 파괴의 주범으로 꼽히는 냉각제와 에어로졸 용기에 사용되는 화학물질 사용을 규제하는 몬트리올 의정서가 발표되기도 했다. 하지만 오존이 위협받는 지역은 남극 만이 아니었다. 유럽우주국(ESA)이 인공위성 ‘코페르니쿠스 센티넬-5P’가 관측한 사진을 분석한 결과, 올 3월 들어 북극의 오존층 두께가 급격히 얇아졌다는 사실을 확인했다. 지난해 3월, 미국의 인공위성이 촬영한 지구 오존층의 모습을 보면 붉은색(오존층이 두꺼운 곳)과 녹색(오존층 두께가 상대적으로 얇은 곳)이 주를 이루지만, 정확히 1년 뒤인 지난달 말에 촬영된 사진에는 전에 없던 파란색이 두드러지는 것을 확인할 수 있다. 사진 속 파란색은 오존층이 극단적으로 얇아져 구멍이 뚫렸다는 것을 의미하며, 이 면적은 남한의 10배에 이르는 100만㎢에 이른다. 일반적으로 남극에서는 계절의 변화에 따라 오존의 구멍이 형성됐다 사라지는 것을 반복해왔지만, 북극에서 초대형에 속하는 오존 구멍이 발견된 것은 매우 드물어 전문가들의 우려가 높아졌다. 원인을 분석 중인 ESA는 올해 북극에 불어닥친 비정상적인 추위와 인간이 만들어낸 오염물질인 염소 성분과 만나 거대한 오존 구멍이 만들어진 것으로 보고 있다. 염소는 오존층을 파괴하는 주요 물질로, 기온이 낮을 때 더욱 활발하게 오존층을 파괴한다. 전문가들은 올해 북극의 성층권에도 극강의 추위가 닥치면서 오존층이 파괴된 구역이 늘어난 것으로 추측하고 있다. 또 북극에 극강의 추위를 몰고 온 주범은 북극이나 남극 등 극지방의 대류권 상층부부터 성층권까지에 걸쳐 형성되는 강한 저기압 소용돌이인 ‘극소용돌이’(polar vortex)인 것으로 보인다고 밝혔다. 다만 ESA는 공식 홈페이지를 통해 “북극에서 발견된 거대한 오존 구멍이 이달 중순이 되면 닫힐 것으로 보인다”고 밝혔다. 태양의 고도가 높아지고 기온이 상승하면 자연스럽게 오존 구멍의 주범인 극소용돌이도 잦아들 것이라는 것. 이에 반해 일부 전문가들은 “오존을 파괴할 수 있는 염소 상당량이 대기에 축적돼 있기 때문에 오존 구멍이 쉽사리 사라지지 않을 수도 있다”고 경고하고 있다. 이번 연구결과는 지난달 27일 세계적인 과학저널 네이처에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

하루에 커피 2잔을 초과해 마신 여성은 뇌백질 고강도신호의 용적이 높아 뇌졸중, 인지기능 저하 발생 위험이 상대적으로 높다는 사실이 밝혀졌다. 분당서울대병원은 김기웅 정신건강의학과 교수팀이 국내 노인들의 평생 누적 커피 소비량과 뇌백질 고강도 신호 용적 사이의 관계를 분석해서 이같은 결과 얻었다고 13일 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계적 과학저널 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’ 최근 호에 게재됐다. 많은 양의 커피를 장기간 마실 경우 뇌로 통하는 혈류가 감소하고, 혈압 상승과 동맥 경직이 발생한다고 한다. 이렇게 뇌로 가는 혈류가 감소하는 관류저하가 생기면 자기공명영상(MRI)에서 백질의 이상소견을 확인할 수 있는데, 이를 ‘뇌백질 고강도신호’라고 부른다. 주로 노인들에게서 발견되며 뇌백질 고강도신호 병변이 발견되는 경우 뇌졸중과 인지기능 저하가 발생할 위험이 높아 주의가 필요하다. 김기웅 교수팀은 평생 누적 커피 소비량이 노년기 뇌백질 고강도신호 용적에 미치는 영향을 밝혀내고자 성남 지역에 거주하는 60세 이상 노인 492명을 대상으로 연구를 진행했는데, 일일 평균 커피 소비량에 평생 커피 소비 지속시간을 곱해 계산한 평생 누적 커피 소비량이 높을수록 노년기 뇌백질 고강도신호 용적이 증가하는 것으로 나타났다. 대상자들을 평균 커피 소비량에 따라 평생 비섭취 그룹, 하루 2잔 이하로 마신 그룹, 하루 2잔 초과로 마신 그룹으로 나눠 그룹 간 뇌백질 고강도 신호 용적을 비교한 결과, 하루 2잔 초과로 마신 그룹은 뇌백질 고강도신호 용적이 더 적게 마신 그룹들에 비해 큰 것으로 드러났다. 다만만 평생 커피를 마시지 않은 그룹과 하루 2잔 이하로 마신 그룹 사이에는 유의한 차이가 없었다. 또한 연구 대상자를 남성과 여성 그룹으로 나눠 분석한 결과 남성의 평균적 전체 뇌용적과 뇌백질 용적이 여성그룹에 비해 컸으며, 일일 평균 커피 소비량과 평생 누적 커피 소비량도 여성에 비해 높았다. 그럼에도 불구하고 커피소비량과 뇌백질 고강도신호 용적 사이의 관계성은 여성그룹에서만 통계적으로 유의하게 나타났다. 즉 여성그룹에서는 커피 소비량이 높을수록 뇌백질 고강도신호 용적이 증가한 반면, 남성그룹에서는 둘 사이에 유의미한 관계가 나타나지 않았다.이번 연구는 장기간의 커피 섭취가 노년기 뇌백질 고강도신호 용적을 증가시킬 수 있음을 제시한 최초의 연구이다. 장기간 카페인 섭취로 인해 뇌 관류가 저하되고, 혈압 상승과 함께 동맥경직도가 증가하면서 노년기에 뇌백질 고강도신호 용적이 증가한 것으로 보인다. 구체적으로 커피의 어떤 성분이 뇌백질 고강도신호 용적 증가를 유발하는지는 아직 밝혀지지 않았다. 김 교수는 “이번 연구를 통해 커피 섭취로 인한 뇌백질 고강도신호 용적 증가 위험이 남성보다는 여성에서 높을 수 있다는 사실이 밝혀졌다”며, “여성이 남성에 비해 카페인 민감도가 높고 체내 여성호르몬인 에스트라디올 영향으로 카페인 분해 속도가 느린 것이 원인이 될 수 있다”고 설명했다. 김 교수는 또 “하루 2잔을 초과해 섭취한 그룹에서 노년기 뇌백질 고강도신호 용적이 증가했다”면서 “연구 결과를 일반화하려면 더 많은 인구 수와 인종을 대상으로 한 후속 연구가 필요하지만, 커피 소비가 늘어나고 있는 현 시점에서 올바른 커피 섭취에 대한 인식을 재정립해야 할 때”라고 덧붙였다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr

국내 연구진이 산성환경에서만 커지는 나노물질을 개발해 암세포만 선택적으로 터트려 없애는 기술을 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질연구단, 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 공동연구팀은 표면에 전하를 띄는 리간드가 결합된 금속 나노입자를 이용해 암세포만 선택적으로 파괴할 수 있는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’에 실렸다. 여러 형태의 암치료법이 있지만 여전히 많이 사용되는 것은 외과수술과 화학적 요법이다. 화학 항암요법은 암세포만이 아니라 정상세포도 동시에 공격하는 부작용이 있다. 연구팀은 암세포에서만 커지는 나노입자를 이용해 암세포만 공격하는 기술을 개발한 것이다. 이번에 개발한 나노입자는 세포 소기관인 리소좀 내부로 침투할 수 있도록 설계됐으며 암세포에서만 커지도록 해 세포를 죽이도록 했다.연구팀은 암세포 주변 환경이 산성이라는 점에 착안해 암세포 속 리소좀으로 흡수된 다음 리소좀을 파괴하고 세포 사멸까지 이어지도록 한 것이다. 암세포는 산성을 띠어 나노입자가 잘 뭉치는데다가 기능이 비정상이라 크게 자란 나노입자를 밖으로 배출하기 힘들어 사멸하게 된다. 연구팀은 금나노입자 표면에 각각 양전자와 음전하를 띠는 꼬리모양 물질인 리간드를 8대 2의 비율로 붙였다. 연구팀은 정상세포와 암세포를 대상으로 세포실험을 실시해 ‘암시야 현미경’으로 관찰한 결과 암세포만 선택적으로 사멸시키는 것이 확인됐다. 연구를 이끈 바르토슈 그쥐보프스키 UNIST 교수는 “이번 연구는 암세포가 고장난 정상세포라는 특성을 역으로 활용해 암세포를 죽일 수 있었다는데 의미가 있다”라며 “동물실험을 진행해 항암치료제로 가능성을 추가로 연구할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

맛있는 빵과 맥주, 와인을 만들기 위해서는 빵을 풍선처럼 부풀리고 맥주와 와인을 발효시키는 과정이 필요하다. 이를 위해 반드시 필요한 것이 바로 미생물인 ‘효모’. 국내 연구진이 맥주나 빵, 포도주를 만들고 난 뒤 버려지는 효모를 이용해 미래 청정에너지 수소를 쉽게 만들어 내는 방법을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 화학과 김광수(국가과학자) 교수팀은 버려진 폐효모에 나노물질을 씌워 물을 수소와 산소로 전기분해할 수 있는 저렴한 촉매물질을 합성하는데 성공했다고 9일 밝혔다. 이번 연구결과는 환경 분야 국제학술지 ‘네이처 지속가능성’ 최신호(7일자)에 실렸다. 현재 가장 깨끗한 에너지 공급원으로 주목받고 있는 수소는 물을 전기분해해 얻는다. 문제는 물 분자 속 수소와 산소는 아주 강하게 결합해 있기 때문에 이를 끊기 위해서는 플레티넘으로 더 잘 알려져 있는 백금(Pt)이나 이리듐 같은 촉매를 이용해야 한다. 문제는 이들 촉매 원료는 가격이 비싸고 반복적으로 사용하기 어렵다는 것이다.연구팀은 생명체인 효모는 빵이나 알콜 음료를 만든 뒤에도 전기 전도도를 높일 수 있는 탄소, 인, 황, 질소 같은 물질이 풍부하고 다른 물질을 붙잡을 수 있는 작용기가 여전히 남아있어 금속입자를 고정시키는 등 촉매의 역할을 할 수 있을 것이라는데 주목했다. 연구팀은 효모에 루테늄 금속 나노입자와 루테늄 단원자를 입혀 수소를 만드는 음극용 촉매를 만들었고 효모에 자철광을 입혀 산소를 만드는 양극용 촉매를 만들었다. 특히 수소를 만드는 음극 촉매는 기존 백금촉매보다 더 뛰어난 성능을 보였다. 연구팀은 효모 촉매를 이용해 물의 전기분해를 실시했는데 건전지 수준의 에너지만으로도 충분하다는 것을 확인했다. 더군다나 전기에너지 공급 없이 태양광을 비춰주는 것만으로도 물을 산소와 수소로 분해하는 것이 가능하다고 연구팀은 설명했다.김광수 교수는 “이번 연구는 친환경적이고 저렴한 폐효모를 이용해 바이오매스의 새로운 활용법을 제시했을 뿐만 아니라 이를 활용해 수소에너지를 손쉽게 얻을 수 있게 됐다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

약 2억100만 년 전 대멸종 당시 수많은 생명을 앗아간 극한의 기후 환경을 조성하는 데 화산 폭발에 의한 이산화탄소의 대량 배출이 직접적이고 중요한 역할을 했다는 점을 과학자들이 밝혀냈다. 7일(현지시간) 영국 일간 가디언에 따르면, 이탈리아 파도바대가 이끄는 국제연구팀은 북아메리카와 모로코 그리고 포르투갈에서 발견한 암석 표본 200여 점의 약 10%에서 결정 속 마그마 덩어리 안에 거품이 있으며 그중 대부분은 이산화탄소를 함유하고 있다는 것을 밝혀냈다. 이들 표본은 트라이아스기 말기 대멸종 당시 화산 활동으로 판게아 초대륙의 붕괴와 중앙 대서양의 개방에 관여한 중앙 대서양 마그마 분포영역(CAMP)으로 불리는 곳에서 형성된 현무암질 암석인데 마그마에 녹아있던 기체 성분이 마그마에서 이용(고온에서 고용체를 이루던 성분들이 온도가 낮아짐에 따라 용해도가 낮아져 제작기 갈라지는 작용)해 형성한 미세 기포가 저장돼 있다. 연구팀은 이런 미세 기포를 분석해 이들 현무암질 암석에 대량의 이산화탄소가 포함돼 있다는 것을 보여주는 증거를 발견했다. 이들 연구자는 이런 분석 결과를 이용해 이런 화산 폭발 시 배출되는 화산성 이산화탄소의 총량을 추정했다. 그 결과, 500년간 10만㎦의 용암이 분출하는 하나의 화산 분화 단계에 배출된 이산화탄소의 총량은 21세기 동안 2℃ 이상이라는 지구 온난화 시나리오에서 인간 활동에 의해 배출되는 이산화탄소의 예상 총량과 맞먹을 가능성이 높은 것으로 나타났다. 이에 대해 연구팀은 화산성 이산화탄소의 대량 배출에 기인한 트라이아스기 말기의 기후와 환경의 변화는 오늘날 인간 활동에 의한 지구 온난화를 원인으로 가까운 미래에 예상되는 기후와 환경의 변화와 비슷할 가능성이 있다고 설명했다. 트라이아스기 말기 대멸종은 모든 생물종의 거의 절반을 죽게 했지만, 그 원인은 같은 시기 발생한 것으로 알려진 현저한 기후 변화와 해수면 상승으로 생각된다. 중앙 대서양 마그마 분포 영역에서 대규모 화산 폭발 시 배출된 화산성 이산화탄소는 대멸종 과정에 대한 중요한 관여 요인으로 여겨졌지만, 이에 대해서는 여전히 논란이 계속되고 있는 상황이다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications) 최신호(4월 7일자)에 실렸다. 사진=안드레아 마르졸리/파도바대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

전 세계적으로 코로나 19가 문제시되면서 사회적 거리두기와 재택근무 등 평소보다 바깥 외출을 극도로 자제하는 행보가 이어지고 있다. 야외 활동이 부족해지면서 많은 이들이 각자의 건강과 컨디션 관리를 위한 노력도 필요하다는 목소리가 커지는 가운데, 비타민D에 대한 관심이 높아진다. 햇빛을 통한 자연적인 비타민D 생성이 쉽지 않은 시기인 만큼, 비타민D를 공급해 줄 수 있는 식품, 영양제 등에 관심이 집중되는 것이다. 또한 면역관리가 중요한 시기를 맞아 건강을 위해 운동, 충분한 수면, 균형 잡힌 식단 관리 등 생활 속 관리를 진행하는 한편, 면역 기능 유지에 도움을 주는 아연이 함유된 멀티 비타민 제품의 섭취도 신경 쓰는 것이 좋다. 이에 시너지월드와이드코리아의 비타민D 보충 제품인 ‘비타민D3 츄어블정’과 면역 관리 등 전반적인 건강관리에 도움이 되는 ‘바이타팩 멀티비타민&무기질’ 제품이 주목받고 있다.비타민D3 츄어블정은 체내 활성도 및 흡수율이 높은 비타인D3를 공급하는 제품으로, 하루 총 1000IU(25㎍)의 비타민D를 제공한다. 여러 가지 천연열대과일 향의 츄어블 제품으로 어린이부터 노년층까지 온 가족이 간편하게 씹어서 섭취할 수 있다. 부족하기 쉬운 비타민 보충을 위한 멀티비타민 제품도 인기다. 바이타팩 멀티비타민&무기질은 현대인들의 불규칙한 생활습관과 식사습관으로 인해 부족해지기 쉬운 영양소를 간편하게 보충할 수 있는 제품이다. 1회 분량인 1포 안에 들어 있는 6캡슐은 비타민, 무기질을 보충해 충분한 영양성분 섭취를 돕는다. 시너지월드와이드코리아 관계자는 “우리 몸의 면역세포에 중요한 역할을 하는 각종 비타민 종류를 골고루 섭취해주는 것이 좋다”라며 “면역 관리가 어느 때보다 중요한 요즘 같은 시기에 자사 제품이 많은 분들의 건강 관리에 도움이 되길 바란다”라고 말했다.한편, 시너지월드와이드는 50년 전통의 글로벌 건강식품 전문기업인 네이처스 선샤인(Nature’s Sunshine)의 제품력을 이어받은 글로벌 기업이다. 네이처스 선샤인은 1972년 설립되었으며, 미국 최초 허브 캡슐화 기업으로도 알려져 있다. 포브스지 선정 ‘미국 내 유망 기업’ 11년 연속 선정된 바 있으며, 2000년에 시너지월드와이드를 인수했다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

천왕성은 ‘불경스럽게도’ 아예 드러누운 자세로 태양을 공전한다. 태양계 공전면에 대해 자전축 기울기가 무려 98도나 된다. 가스 행성을 두르고 있는 고리와 27개로 알려진 위성들도 마찬가지다. 천왕성의 이 같은 기이한 특징에 대해 천문학자들은 천왕성이 태어나자마자 겪었던 폭력적인 충돌 때문일 것으로 보고 있다. 과학자들의 계산서에 따르면. 지구 크기의 1~3배쯤 되는 원시 행성이 천왕성을 들이받음으로써 천왕성이 벌러덩 넘어졌을 뿐만 아니라 자전속도가 엄청 빨라졌다고 한다. 천왕성의 자전주기는 17시간으로 지구의 24시간보다 훨씬 빠르다. 천왕성의 지름이 지구의 4배인 5만㎞, 덩치가 그 3제곱인 64배임을 감안하면 자전속도가 얼마나 빠른지 실감할 수 있다. 그러나 충돌의 세부사항에 대해서는 이제껏 별로 알려진 것이 없었다. 충돌 시뮬레이션이 보여주는 것은 오늘날 우리가 보고 있는 천왕성 시스템을 생성하기 어렵다는 것을 나타낸다. 예컨대, 이 모델에서는 오늘날 천왕성 위성들의 총 질량에 비해 충돌 후 잔해 디스크의 질량이 이보다는 훨씬 큰 경향을 보여주기 때문이다. 새 연구 보고서는 얼어붙은 가스 행성 주위에 위성들이 형성되는 과정을 조사하기 위해 고안된 새로운 모델링 전략이 성공했다고 발표했다. 천왕성의 극저온 환경이 핵심이다. 차갑고 어두운 외부 태양계에서 일어나는 충돌의 영향은 지구에 달이 형성되는 태양 부근의 충돌과는 크게 다른 결과를 초래하는 것으로 연구자들은 밝혀냈다. 원시 지구가 거대 충돌로 달을 만들었을 때 지구와 충돌한 천체는 테이아라는 화성 크기의 행성이었는데, 지구와 테이아를 형성한 것은 얼음이 아닌 바위였다. 충격에 의해 물질이 급격히 우주로 방출되었기 때문에 신생 달이 두 천체의 운동량을 어느 정도 넘겨받게 되었다. 지난주 ‘네이처 아스트로노미’(Nature Astronomy) 저널에 발표된 새로운 연구에 따르면, 천왕성 충돌에서 방출된 물질은 물과 암모니아와 같은 휘발성이 물질이 대부분으로, 이것이 가스 상태로 존재하다가 원시 천왕성에 그대로 사로잡혀 결과적으로 위성들을 형성할 수 있는 물질이 거의 남지 않게 되었다고 한다. 이 모든 것을 고려한 연구자들의 모델은 천왕성에 충돌한 천체는 거의 얼음 성분으로, 질량은 지구의 1~3배에 달하는 것으로 결론을 내렸다. 일본 도쿄 공과대학 지구생명과학연구소의 시게루 이다 대표저자는 “이 모델은 천왕성의 위성 시스템 구성을 설명하는 최초의 이론이며, 해왕성과 같은 태양계의 다른 얼음 행성의 구성을 설명하는 데도 도움이 될 수 있다”고 밝혔다. 그는 이어 “천문학자들은 현재 다른 별 주위에서 수천 개의 외계행성을 발견했으며, 관측에 따르면 발견된 외계 행성계에서 수퍼지구로 알려진 행성 중 상당수가 얼음 행성으로, 이 모델은 이들 행성에도 적용될 수 있다”고 덧붙였다. 이광식 칼럼니스트 joand999@naver.com　

프랑스 절대왕정 시대 루이14세가 완성한 베르사유 궁전은 화려한 건물 내부와 아름다운 정원으로 유명합니다. 이런 화려함을 유지하기 위해 화장실을 만들지 않아 당시 귀족과 왕은 정원 곳곳에서 볼 일을 봤다는 것은 공공연한 비밀이기도 합니다. 프랑스에서 향수산업이 발달하게 된 것도 이 때문이라는 이야기가 있습니다. 그렇다면 한국의 궁들에도 화장실이 없었을까요. 역사학자들의 발굴과 연구에 따르면 조선시대 본궁이었던 경복궁에만 30여개에 가까운 화장실이 있었다고 합니다. 그렇지만 왕조시대 지존이었던 임금만을 위한 화장실은 없었다고 합니다. 조선시대를 배경으로 하는 역사극을 보면 임금이 화장실을 가고 싶어할 때 상궁이나 내시들이 휴대용 변기인 ‘매화틀’을 준비하는 장면을 간혹 볼 수 있습니다. 내의원에서 매화틀에 담긴 내용물의 색과 농도를 보고 왕의 건강을 파악했다고 합니다. 요즘도 각국 정상들의 건강 정보는 국가기밀에 해당하고 있지요. 그런데 조선시대 임금이나 현대 각국 정상들처럼 일반인들도 매일 아침 화장실에 앉아있는 것만으로도 건강상태를 점검할 수 있는 기술이 한국인 과학자들 주도로 개발돼 주목받고 있습니다. 미국 스탠포드대 의대, 전기공학과, 케이스 웨스턴리저브대 의대, 한국 서울 송도병원 외과, 암면역센터, 포스텍 창의IT융합학부, 가톨릭대 의대, 캐나다 토론토대 의대, 네덜란드 라이덴대 의대 공동연구팀은 매일 개인의 건강상태를 반복적으로 측정해 질병을 사전에 예측하고 대비할 수 있는 ‘스마트 변기’를 개발했습니다. 이번 연구결과는 의공학 분야 국제학술지 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링’ 7일자에 실렸습니다. 이번 연구에는 박승민 스탠포드대 의대 영상의학과 수석연구원 박승민 박사와 송도병원 원대연 외과과장이 제1저자로 참여하고 다수의 포스텍, 가톨릭대 의대 소속 과학자들이 함께 했습니다. 이번에 개발된 스마트 변기에는 대변과 소변에서 파악할 수 있는 다양한 질병표지자를 감지할 수 있도록 설계됐습니다. 이를 위해 압력과 동작센서, 소변의 흐름과 속도, 소변 속 생화학적 성분 분석이 가능한 탐침, 변의 색과 형태를 파악할 수 있는 카메라, 변기 뚜껑과 물 내리는 레버에 장착된 손가락 인식장치 등이 설치됐으며 이들 정보를 컴퓨터로 전송할 수 있는 정보전송기술, 이를 분석할 수 있는 인공지능(AI) 기계학습 알고리즘 등 다양한 기술이 적용됐습니다.스마트 변기는 뚜껑을 열고 용변을 본 뒤 물을 내릴 때까지 모든 동작이 건강상태 측정에 활용됩니다. 비데처럼 변기 위에 얹고 전원만 연결하면 간단히 설치된다는 장점이 있는데 대장암과 비뇨기 계열 관련 암, 과민성대장증후군, 단백질뇨, 혈뇨 여부를 통한 신장기능 측정 등이 가능하다고 연구팀은 설명하고 있습니다. 연구팀은 300명을 대상으로 스마트 변기를 6~7개월 정도 사용하도록 한 뒤 설문조사를 실시한 결과 약 52%의 사용자가 ‘사용에 불편함을 느끼지 못하고 편하다’고 답했다고 합니다. 사용은 편리하지만 정밀하고 개별적 진단을 위해 변기 사용자의 신분을 확인하는 것에 대해서는 민감한 개인건강정보가 유출될 수 있다는 우려도 제기됐습니다. 이런 문제만 해결된다면 기존 기술들을 융합해 사전에 건강 이상여부를 파악할 수 있다는 점에서는 정말 놀라운 기술이 아닐까요. edmondy@seoul.co.kr

“마스크 쓰고 있을 때 절대 표면 만져선 안 돼” 코로나19가 전 세계로 확산하는 가운데 해당 바이러스가 마스크 위에 일주일 동안 남아있을 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 많은 사람들이 코로나19 바이러스 감염을 예방하기 위해 마스크를 착용하고 있지만, 마스크 표면을 만진 뒤 눈, 코, 입 등을 만지면 오히려 감염 위험이 높아질 수 있다는 뜻으로 풀이된다. 6일 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면 레오 푼 교수, 말릭 페이리스 교수 등 홍콩대 연구팀은 이런 연구 결과를 담은 논문을 최근 의학 전문지 랜싯에 게재했다. 연구팀은 상온에서 다양한 물체의 표면 위에서 코로나19 바이러스가 얼마나 오랜 시간 남아 전파력을 유지하는지를 측정했다. 놀랍게도 수술용 마스크의 표면에서는 7일이 지난 후에도 코로나19 바이러스가 남아있었다.논문에 따르면 인쇄물과 화장지 위에서는 코로나19 바이러스가 3시간 이상 남아있지 않았지만, 표면처리를 한 목재와 천(실험용 면 가운) 위에서는 이틀 동안 남아있었다. 지폐, 유리 등의 표면에서는 나흘이 지나서야 사라졌으며 플라스틱, 스테인리스스틸 등의 표면에서는 4일에서 7일까지 남아있었다. 연구팀은 “코로나19 바이러스는 우호적인 환경에서 매우 안정적인 상태를 유지하지만, 표준적인 소독 방법에는 민감한 반응을 보인다. 소독제, 표백제 등은 바이러스를 매우 효과적으로 죽일 수 있다”고 밝혔다. 페이리스 교수는 “이번 연구 결과는 마스크를 쓰고 있을 때 절대 마스크 표면을 만져서는 안 된다는 것을 보여 준다. 바이러스가 묻은 손으로 눈을 만지면 눈으로 바이러스가 옮겨갈 수 있다”고 설명했다.“밖에서 사 온 물건, 하루 놔두는 것도 방법” 이번 연구 결과는 미국 질병통제예방센터(CDC) 등의 연구 결과와도 비슷하다. 지난달 CDC 등이 과학 전문지 네이처에 발표한 논문에 따르면 코로나19 바이러스는 구리 위에서는 4시간, 판지 위에서는 24시간 이상 남아있지 않았지만 플라스틱과 철 위에서는 72시간 동안 남아있었다. 푼 교수는 “코로나19 바이러스로부터 자신을 지키고자 한다면 물건 등을 사서 집에 온 후 반드시 손을 씻어야 한다. 손을 씻기 전에는 입, 코 등 얼굴을 만져서는 안 될 것”이라고 강조했다. 이어 “그래도 코로나19 바이러스가 걱정되는 사람이라면 밖에서 사가지고 들어온 물건 중 부패하지 않는 물건은 쇼핑백에 담아둔 채 하루 동안 놔두는 것도 괜찮을 것”이라고 말했다. 최선을 기자 csunell@seoul.co.kr

중국에서 동물들을 대상으로 코로나19를 감염시킨 실험 연구 결과가 공개됐다. 하얼빈수의학연구소(HVRI) 천화란 박사와 스젠중 연구원이 이끄는 연구팀은 개와 고양이 등 동물에게 코로나19 바이러스를 의도적으로 접촉해 감염되는지 실험했다. 이들 연구자는 또 각 동물이 같은 종의 동물에게 해당 바이러스를 전염시킬 수 있는지 살폈다. 출판전 논문공유 사이트 ‘바이오리시브’(bioRxiv) 3월31일자에 실린 이 연구에 따르면, 중국의 연구자들은 생후 8개월 된 집고양이 5마리를 대상으로 이들의 코를 통해 코로나19 바이러스를 접촉해 감염되게 했다. 6일 뒤 이들 고양이 중 2마리는 안락사돼 검사됐고, 연구진은 두 고양이의 비강과 편도선, 연구개 그리고 (호흡)기관 부위에서 바이러스성 RNA와 전염성 바이러스 입자를 모두 발견했다. 이후 나머지 고양이 3마리는 각각 우리에 갇혀 감염되지 않은 또다른 고양이 3마리가 있는 각 우리 옆에 놓였다. 3일 뒤 연구팀은 원래 감염되지 않은 고양이 3마리 중 1마리에게서 바이러스성 RNA를 발견했으며, 해당 고양이를 안락사 후 검사한 결과 비강과 편도선, 연구개 그리고 기관에서 바이러스성 RNA를 발견할 수 있었다. 연구팀은 고양이 사이에서 호흡기 비말 전염이 발생했으며, 또 최종적으로 코로나19에 감염된 고양이 4마리는 모두 해당 바이러스에 대항하는 항체를 형성한 것을 확인했다. 또 이 중 어느 개체도 감염으로 인한 어떤 증상도 보이지 않았다고 밝혔다. 중국 연구팀은 고양이 외에도 개와 다른 동물들에도 코로나19 바이러스를 의도적으로 감염시키는 실험 연구를 진행했다. 개의 경우 코로나19 바이러스에 의도적으로 감염된 5마리 중 2마리만이 배설물에 바이러스성 RNA가 있는 것으로 나타났다. 하지만 개의 다른 어떤 신체 부위에서도 감염성 바이러스 입자가 검출되지는 않았다. 이는 개가 고양이보다 코로나19에 걸리기 힘들다는 것을 보여준다. 반면 유럽산 긴털족제비를 길들인 아종인 페럿은 코로나19 감염에 매우 취약한 것으로 밝혀졌는데 이 종은 사람과 병리적으로 비슷해 잠재적 백신과 약물치료의 모델로 이용될 가능성이 높다. 연구진은 또 닭과 오리 그리고 돼지를 대상으로 한 실험에서 이들 종이 코로나19 바이러스에 취약하지 않다는 것을 확인했다. 이들 동물은 해당 바이러스에 감염되거나 감염된 동물에 노출된 뒤에도 RNA 입자가 검출되지 않아 바이러스 확산에 큰 역할을 하지 못할 가능성이 높다고 연구팀은 설명했다.　 일부 전문가들은 중국 연구진의 이번 연구결과에 대해 반려동물을 키우는 사람들이 놀랄 필요는 없다고 지적했다. 미국 오하이오주립대(OSU)의 바이러스학자 린다 사이프 박사는 세계적 학술지 네이처의 온라인판을 게시하는 네이처닷컴의 뉴스를 통해 “(중국 연구팀이 발표한) 이 결과는 이들 동물이 의도적으로 많은 양의 바이러스에 감염된 실험에서 나온 것임을 알아야 한다”면서 “이 연구에서 감염된 고양이들은 인간들에게 감염을 전달하기에 충분한 코로나19 바이러스를 분비했다는 증거가 없으며 서로 다른 바이러스 투여량에 관한 더 많은 연구를 해서 가능성 있는 전염을 이해할 필요가 있다”고 설명했다. 홍콩성시대의 유행병학자 더크 파이퍼 박사도 “따라서 코로나19 통제를 위한 초점은 의심할 여지 없이 사람 간 전염 위험을 줄이는 방식을 확고하게 유지할 필요가 있다”고 덧붙였다. 반면 미국 질병통제예방센터(CDC)는 반려동물이 사람에게 코로나19를 퍼뜨릴 수 있다는 증거는 없다고 지적하면서도 코로나19 바이러스에 감염된 사람들은 완전히 회복할 때까지 반려동물과의 접촉을 제한하라고 권고했다. 한편 이 연구는 홍콩에서 개 2마리, 벨기에에서 고양이 1마리가 각각 코로나19에 감염된 뒤 나온 것으로, 지난 1일 홍콩에서는 또다른 고양이 1마리가 코로나19에 감염됐다는 소식이 전해졌다. 지금까지 나온 4가지 사례 모두 사람에게서 전염된 것으로 추정되고 있다. 이에 대해 연구팀은 “이 연구는 개와 고양이는 사람과 밀접한 관계가 있어 코로나19 통제를 위해 코로나19 바이러스에 대한 이들 동물의 취약성을 이해하는 것이 중요해 수행한 것”이라고 밝혔다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

성인 아파렌시스 뇌 침팬지보다 20% 커 인간처럼 오랜시간 양육 찰스 다윈의 진화론은 자연과학과 인문사회학, 예술, 정치 등 다양한 분야에 강력한 영향을 미쳐 단순한 과학이론이 아닌 인류사를 뒤바꾼 혁명적 사상으로 받아들여지고 있다. 진화론을 바탕으로 한 고인류학은 화석과 유전자 분석을 통해 최초의 인간은 언제 유인원과 분리됐는지를 밝혀내고 인간의 특성을 찾아내 ‘인간이란 무엇인가’를 과학적으로 규명하려는 학문이다. 이번 주에는 주목할 만한 고인류학적 성과들이 ‘네이처’를 비롯해 ‘사이언스 어드밴시즈’, 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 등에 앞다퉈 실렸다. 우선 독일 막스플랑크 진화인류학연구소와 미국 플로리다주립대, 산타페 고등연구소, 애리조나주립대, 시카고대, 유럽 싱크트론방사선연구소(ESRF), 호주 그리핀대, 영국 런던자연사박물관, 런던대(UCL) 공동연구팀은 약 318만년 전에 살았던 인류의 조상 ‘오스트랄로피테쿠스 아파렌시스’의 뇌가 유인원과 비슷한 형태를 갖고 있지만 발달 과정은 현대인과 비슷했다는 사실을 밝혀내고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 2일자에 발표했다.현대인의 뇌는 오랑우탄, 침팬지, 고릴라 같은 유인원들보다 크고 형태도 다르며 완전히 뇌가 자라기까지 시간이 오래 걸린다는 특징이 있다. 사람 뇌의 이런 독특한 특성이 언제부터 시작됐는지 명확히 밝혀지지 않은 상태였다. 연구팀은 ‘싱크로트론 마이크로토그래피’라는 장치를 활용해 최초의 인류 화석인 ‘루시’와 최초의 아이 ‘디키카’ 화석이 발견된 바 있는 에티오피아 디키카와 하다르 지역에서 발굴된 8개의 서로 다른 아파렌시스 두개골에 대한 정밀 분석을 실시했다. 싱크로트론 마이크로토그래피는 컴퓨터단층촬영(CT)과 비슷하지만 사용하는 엑스선 강도가 더 강하기 때문에 미세한 부분까지도 입체적으로 표현해 낼 수 있는 기술이다. 아파렌시스 아이의 뇌는 사람보다 유인원에 더 가까운 것으로 나타났지만 성장에 따른 뇌 발달과정은 현대인과 비슷한 것으로 확인됐다. 성인 아파렌시스는 침팬지보다 뇌가 20% 정도 더 큰 것으로 미뤄 봤을 때 아파렌시스 아이가 성인의 뇌를 갖기까지는 오늘날 인간처럼 오랜 시간 양육자의 보호를 받았을 것이라고 연구팀은 분석했다.이날 국제학술지 플로스 원에는 남아프리카공화국 비트바테르스란트대, 미국 위스콘신 메디슨대 고인류학자들이 ‘호모 날레디’의 청소년 화석을 분석한 결과 성인과 같은 체격구조를 갖추는 데 유인원보다 오랜 15년 정도가 걸렸을 것이라는 분석 결과를 발표했다. 호모 날레디는 2013년 남아공 수도 요하네스버그에서 북서쪽 50㎞ 위치의 ‘라이징 스타’라는 이름의 동굴 속 디날레디라는 부분에서 발견된 현생인류의 직접 조상인 호모족의 새로운 종이다. 오스트랄로피테쿠스보다는 늦은 약 300만년 전에 등장한 것으로 알려진 호모 날레디는 오스트랄로피테쿠스와 현생인류의 특징을 모두 갖고 있어 고인류학자들이 주목하고 있다. 연구팀은 ‘DH7’으로 이름 붙여진 호모 날레디의 팔, 다리, 턱뼈 일부를 분석한 결과 사망 당시 나이는 8~11세였으며 다른 호모 날레디 화석과 비교했을 때 성장단계에 있는 청소년인 것으로 확인했다. 호모 날레디의 성장 속도가 현대인과 비슷하다고 가정하면 완전한 성인 체형을 갖는 나이는 15세 전후였을 것으로 분석했다. 한편 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 2일자에도 두 편의 고인류학 연구논문이 실렸다. 그중 덴마크 코펜하겐대와 독일 막스플랑크 생화학연구소를 중심으로 한 스페인, 미국, 영국, 조지아 6개국 21개 연구기관으로 구성된 국제공동연구팀은 약 120만년 전에서 80만년 전에 유럽에 살았던 것으로 알려진 ‘호모 안테세소르’의 치아 화석을 분석 비교한 결과 현생인류와 친척뻘인 네안데르탈인, 데니소바인의 안면 골격구조를 동시에 갖고 있다는 사실을 밝혀내기도 했다. 필립 건즈 독일 막스플랑크 진화인류학연구소 박사(형질인류학)는 “이번 연구 성과들은 유인원과 인류의 차이점과 분기점을 더 명확하게 확인할 수 있게 해주고 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr