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

코로나19 대확산으로 많은 것들이 바뀌고 앞으로도 바뀔 것입니다. 코로나19 발생 이후 많은 변화 중 하나는 질병관리본부 브리핑에서 수어 통역사들의 참여입니다. 이전에도 방송국 차원에서 일부 프로그램에 수어 통역을 제공하기는 했던 것으로 기억되지만 이번처럼 정부 브리핑에 수어 통역사들이 전면에 나선 것은 처음이 아닌가 싶습니다. 이런 상황에서 청각장애인들이 불편함 없이 일상생활을 할 수 있도록 돕는 새로운 기술 하나가 또 등장했습니다. 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 생명공학과, 중국 충칭대 광전자공학과, 충칭사범대 물리·전자공학과 공동연구팀은 청각장애인이 특수 장갑을 끼고 수어를 하면 상대방의 스마트폰 애플리케이션(앱)에서 곧바로 문장으로 표시해 주는 장치를 개발했습니다. 수어 사용자와 수어를 모르는 일반인이 통역사 없이 직접 의사소통을 할 수 있게 해 주는 기술입니다. 이 같은 연구 결과는 전자, 전기공학 분야 국제학술지 ‘네이처 일렉트로닉스’ 6월 30일자에 실렸습니다. 기존에도 수어를 스마트폰이나 다른 전자기기에 번역해 주는 웨어러블 통역 시스템이 있기는 했습니다. 그렇지만 웨어러블이라고 하기에는 너무 크고 무거워서 착용하기가 불편할 뿐만 아니라 수어 인식 정확도가 떨어지고 번역 속도가 느려 효용성이 떨어졌다고 합니다. 연구팀은 손과 손가락의 움직임을 인식할 수 있고, 얇고 신축성이 있으며 센서가 달려 있는 장갑 한 쌍과 스마트폰 앱을 연결시켜 줄 수 있는 지름 3㎝ 정도의 무선 전송 장치가 달린 손목밴드로 구성된 장치를 개발했습니다. 또 수어 일부인 얼굴 표정과 입 모양을 포착하기 위해 수어 사용자의 눈썹 사이와 입 한쪽에 지름 1㎝ 정도로 동전보다 작은 반창고 형태의 접착식 센서도 만들었습니다. 손가락과 손, 얼굴의 움직임을 전기신호로 바꿔 손목밴드 장치로 보내면 이를 무선으로 상대방의 스마트폰에 전송하는 방식입니다. 스마트폰 앱에서는 초당 1~2단어 정도의 속도로 수어를 구어로 변환해 준다고 합니다. 수어 사용자와 무난하게 대화할 수 있는 수준이라고 합니다.첸준 UCLA 교수는 “이번 기술은 수어를 사용하는 사람과 비수어 사용자 간 직접 의사소통을 가능하게 해줄 뿐만 아니라 더 많은 사람들이 수어를 쉽게 배울 수 있도록 도와줄 것”이라며 “이번에는 영어 수어에만 적용됐지만 기본 원리를 활용하면 다른 언어의 수어까지 확장 가능할 것”이라고 말했습니다. 최근 장애인이 일상생활에서 맞닥뜨리는 어려움을 없애는 ‘배리어 프리’를 넘어 장애 유무, 성별, 연령, 문화적 배경에 상관없이 누구나 손쉽게 사용할 수 있는 제품이나 환경을 만드는 ‘유니버설 디자인’이 주목받고 있습니다. 예전에 비해 한국에서도 장애인에 대한 차별이 많이 줄었다고 하지만 여전히 부족한 면이 있는 것이 사실입니다. 장애인이 불편 없이 살기 위해서는 기술 발전과 사회의 인식 변화가 함께해야 하지 않을까요. edmondy@seoul.co.kr

해왕성이나 천왕성 같은 얼음 행성 내부에 ‘다이아몬드 비’가 내리는 과정을 입증한 연구결과가 공개됐다. 지금까지 전문가들은 이들 행성의 내부 약 8000㎞ 안에서 엄청난 압력이 발생하고, 이 과정에서 수소와 탄소가 분리되면서 다이아몬드 비가 내린다고 추측해왔다. 다이아몬드는 99% 이상 탄소 원자로 이루어진 입방체 결정구조를 가지고 있으며, 지구에서도 약 150㎞ 깊은 지하의 높은 온도와 압력 조건에서 만들어진다. 미국 로렌스 리버모어 국립 연구소 및 독일 독일 헬름홀즈 협회 등 공동 연구진은 미국 스탠퍼드 선형 가속기 센터(SLAC)가 개발한 입자가속기의 일종인 선형가속기(LCLS)를 이용해 실험을 진행했다. 그 결과 탄소가 곧바로 다이아몬드 결정으로 변환되는 과정을 확인할 수 있었다. 연구진은 해왕성과 천왕성에 다이아몬드가 다량 존재한다는 기존의 가설을 입증하기 위해 합성수지인 폴리스티렌을 이용, 해왕성 내부 1만㎞ 지점과 유사한 환경을 만든 뒤 섭씨 4727℃에 달하는 열을 가했다. 이와 함께 150만 개의 막대와 강력한 레이저로 아프리카코끼리 250마리와 맞먹는 무게의 충격파를 더했다. 2017년 당시 독일 연구진도 엑스레이(X선)를 이용해 유사한 실험을 진행했었는데, 이는 다이아몬드가 완성되기 전의 비결정성 분자를 확인하기에는 다소 한계가 있었다. 미국 연구진은 탄소가 다이아몬드로 변환되는 과정을 명백하게 분석하기 위해, 폴리스티렌의 전자(electron)에서 엑스레이가 어떻게 산란 되는지를 측정하는 새로운 방식을 이용했다. 그 결과 열과 압력에 의해 분리된 탄소가 다이아몬드로 변환되는 과정을 확인했으며, 분리된 수소에는 탄소의 성분이 거의 남지 않는다는 것을 알게 됐다.연구진은 “이번 연구는 쉽게 재현하기 어려운 흥미로운 과정을 예측해볼 수 있는데 도움을 준다. 예컨대 토성이나 목성 같은 가스로 이루어진 행성의 내부에서 발견되는 수소와 헬륨은 이러한 극한 조건에서 어떻게 혼합되고 또는 분리되는지 알 수 있다”면서 “이것은 행성과 행성의 진화 역사를 연구하는 새로운 방법이다. 뿐만 아니라 미래의 잠재적인 에너지에 대한 실험으로 이어질 수 있다”고 설명했다. 전문가들은 수천 년에 걸쳐 다이아몬드 비가 천천히 내리면서 천왕성과 해왕성의 핵 주변에 두꺼운 층을 이뤘을 것으로 보고 있다. 또 이렇게 생겨난 다이아몬드 중에는 수백만 캐럿에 이르는 거대한 크기도 있을 것이라는 예측도 있다. 일부 전문가들은 이러한 가설을 토대로, 해왕성이나 천왕성 등 얼음행성 전체가 다이아몬드로 이뤄졌을 가능성도 있다고 내다봤다. 이밖에도 지구에서 약 40광년 떨어진 슈퍼지구 중 하나인 ‘55캔크리e’ 역시 행서의 표면이 흑연과 다이아몬드로 덮여 있을 가능성이 높아 일명 ‘다이아몬드 행성’이라 불리기도 한다. 자세한 연구결과는 세계적인 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션’ 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

코로나19를 일으키는 SARS-CoV-2 코로나바이러스는 사람 세포에 침투한 후 내부에서 세포의 자원을 이용해 유전자와 단백질을 만든다. 인체의 자원을 가로채 자신의 유전자와 단백질을 만든 바이러스 입자들은 세포를 파괴한 후 탈출해 새로운 숙주가 될 세포를 찾아 나선다. 현재 전 세계 과학자들은 이 과정을 차단할 수 있는 약물을 개발하기 위해 사력을 다하고 있다. 가장 먼저 치료제로 승인을 받은 렘데시비르의 경우 코로나바이러스의 RNA 의존 RNA 중합효소 (RNA-dependent RNA polymerase, RdRp)를 억제하는 약물이다. 그 외에 바이러스가 세포 내로 침투하는데 필요한 프로테아제(Protease)나, 바이러스가 세포에 달라붙는데 필요한 돌기 단백질 (Spike protein) 등이 현재 개발 중인 코로나 19 치료제의 주요 목표다. 미국 에너지부 산하의 오크리지 국립연구소 (ORNL) 및 아르콘 국립연구소의 과학자들은 상온에서 X선을 이용해 코로나바이러스의 주요 단백질을 만드는데 필요한 프로테아제의 3차원 구조를 확인했다. (사진 참조) 이 프로테아제는 바이러스가 생산한 긴 단백질 사슬을 적당한 크기로 잘라 바이러스 복제에 필요한 단백질로 만든다. 따라서 이 과정을 막으면 코로나바이러스의 증식을 막을 수 있다. 따라서 과학자들은 코로나바이러스 프로테아제의 3차원적 구조를 상세히 연구했다. 다만 이를 위해서 프로테아제를 매우 낮은 온도에서 얼려야 하는 문제점이 있었다. 저널 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 발표된 논문에서 오크리지 및 아르곤 국립연구소의 과학자들은 프로테아제 결정의 크기를 키워 온도를 낮추지 않고도 X선을 통해 프로테아제의 3차원 형태를 분석했다. 연구를 이끈 오크릿지 국립연구소의 안드레이 코발레프스키(Andrey Kovalevsky)에 의하면 이 프로테아제는 바이러스이 심장이나 다름없는 중요한 효소로 그 기능이 정지되면 코로나바이러스가 더 이상 증식하거나 퍼지지 못하게 된다. 이번 연구는 바이러스가 실제로 증식하는 온도에서 3차원 구조를 확인했다는 데 의의가 있다. 연구팀은 현재 이 데이터를 바탕으로 슈퍼컴퓨터 서밋 (Summit)을 통해 프로테아제에 가장 잘 결합할 수 있는 물질을 찾고 있다. 프로테아제와 결합해서 그 기능을 방해하면 코로나 19 치료제로 사용할 수 있기 때문이다. 물론 이번 연구가 바로 신약 개발이 가능하다는 의미는 아니지만, 효과적인 신약 개발을 도울 수 있을 것으로 기대된다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

초미세 플라스틱이 농작물 등 식물의 뿌리에 흡수돼 성장을 방해하며 영양가를 낮춘다는 연구 결과가 나왔다. 미국과 중국의 공동 연구진이 최신 연구를 통해 발표한 이 결과는 나노 크기의 플라스틱 입자가 육상 식물 내부에 축적할 수 있다는 직접적인 증거를 처음으로 제시한 것이다. 연구진은 “플라스틱 제품이 광범위하게 쓰여 환경에 지속적인 영향을 줘 엄청난 수준의 오염을 초래하지만, 미세(마이크로) 플라스틱과 초미세(나노) 플라스틱이 식물에 미치는 영향을 살핀 기존 연구는 주로 해양 생태계에 미치는 영향과 그 부분에서 해산물에 미치는 영향에 주목한 것이었다”고 설명했다. 이어 “나노플라스틱이라는 오염물질이 농작물의 수확량과 그 안전성에 미치는 영향의 척도를 평가하려면 추가 연구가 필요하다”고 지적했다. 연구를 이끈 매사추세츠대 애머스트캠퍼스의 환경과학자 바오산 싱 교수는 “우리의 실험은 식물을 세포 조직과 분자 수준에서 분석한 것으로, 나노플라스틱은 식물에 흡수돼 축적된다는 증거를 보여준다”면서 “우리는 이런 영향을 뿌리부터 줄기까지 모든 곳에서 확인했다”고 밝혔다. 이 연구에서 싱 교수와 동료 연구자들은 식물 연구에 흔히 쓰이는 모델 식물인 애기장대(학명 Arabidopsis thaliana)를 가지고 전하를 띠는 형광 물질을 주입한 나노플라스틱이 혼합된 토양에서 재배해 식물의 성장에 미치는 영향을 평가했다. 싱 교수는 “나노플라스틱의 입자는 분해와 풍화 작용으로 변하므로 실험실 검사에서 흔히 쓰는 자연 그대로의 폴리스티렌 나노플라스틱과 차이가 있다”면서 “이 때문에 우리 실험에서는 폴리스티렌 나노플라스틱에 양전하나 음전하를 띠게 한 뒤 사용했다”고 설명했다.7주 뒤, 연구진은 나노플라스틱에 노출된 식물들은 그 플라스틱의 양전하와 음전하 입자 모두 흡수해 오염되지 않은 토양에서 자라도록 한 식물들보다 전체적으로 더 작고 짧았다고 보고했다. 싱 교수는 또 “나노플라스틱은 애기장대의 모든 바이오매스(생물량·어떤 시점에서 특정한 공간 안에 존재하는 생물의 양)를 줄게 했다. 이들 식물은 더 작았고 뿌리는 훨씬 더 짧았다”면서 “바이오매스가 줄었다는 것은 수확량이 줄고 영양가가 떨어졌다는 것”이라고 밝혔다. 싱 교수에 따르면, 식물에는 양전하 입자가 더 많이 흡수되지 않았지만 더 해로운 것으로 나타났다. 이에 대해 싱 교수는 “이유를 정확히 알 수 없지만, 양전하를 가진 나노플라스틱은 물과 영양분 그리고 뿌리와 더 많이 상호작용해 다른 유전자의 발현을 유도했을 수 있다”면서 “이는 이런 환경에서 농작물에 대해 더 깊이 탐구할 필요가 있다는 것으로, 그때까지 우리는 직물 수확량과 식용 안전성에 어떤 영향을 미치는지 알지 못한다”고 설명했다. 자세한 연구 결과는 ‘네이처 나노테크놀로지’(Nature Nanotechnology) 최신호에 실렸다. 사진=네이처 나노테크놀로지 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

계명대 동산병원 신경과 조용원 교수와 계명대 의용공학과 구정훈 교수는 10여 년간의 연구를 통해 하지불안증후군 환자가 하지불안자극을 느끼는 것과 관련된 뇌 메커니즘을 밝혀냈다. 하지불안증후군은 수면장애의 하나로, 잠들기 전 다리에 불편한 느낌이 나타나 다리를 움직이게 되면서 수면을 방해하는 질환이다. 조 교수팀은 하지불안증후군 환자의 뇌가 활성화되지 않은 휴지상태에 기능자기공명영상을 촬영해 뇌의 연결성을 분석했다. 기능자기공명영상은 인체에 고통을 주지 않고, 자기공명영상(MRI)을 이용해 혈류나 산소화 상태를 인지하여 뇌 또는 다른 장기의 기능을 검사하는 것이다. 이 연구팀은 2010년 공동연구를 시작으로 인연을 맺었다. 지속적인 연구 결과, 2014년에 자극을 우선 처리하는 영역인 뇌시상과 대뇌피질과의 연결이 하지불안증후군 환자들과 정상 군 사이에 유의미한 차이를 보인다는 것을 확인했다. 그리고 2년 뒤인 2016년에는 아무런 활동을 하지 않는 상태에서도 기본적인 활동을 관리하는 기본네트워크회로(Default mode network)가 환자 군에서는 자극과 움직임을 처리하는 영역에 좀 더 강화됨을 알아냈다. 이 회로는 아침과 저녁에 다르게 작용하며 환자가 밤에 증상을 더 겪는 현상을 뇌의 관점에서 설명할 수 있게 했다. 이러한 연구결과는 세계수면학회지 ‘Sleep Medicine’ 2014, 2016, 2018년에 각각 게재되었다. 이런 뇌 네트워크가 치료를 진행함에 따라 유의미하게 정상 군과 비슷한 상태로 회복됨을 보였다. 뿐만 아니라, 최근에는 하지불안증후군 환자가 겪는 불편한 감각이 여러 뇌 회로의 이상으로 발현된다는 것을 바탕으로, 자극에 민감하게 반응하여 처리하는 현출성신경망(Sailence network)이 환자 군에게 더욱 두드러져 있다는 사실을 밝혀냈다. 이 연구결과는 국제학술지 네이처 ‘Scientific Report, 2020’에 게재됐다. 조 교수는 “이번 연구는 하지불안증후군을 뇌 메커니즘의 관점에서 이해하는데 진일보된 결과이며, 이후 치료에 대한 접근법 및 진단 방법에도 영향을 줄 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

태양보다 180배 정도 어린 별을 공전하는 해왕성 크기의 외계행성을 천문학자들이 발견했다. 이는 지구의 행성 진화 과정을 엿볼 수 있어 학계의 주목을 받고 있다. 미국과 캐나다 등 국제연구진은 차세대 ‘행성 사냥꾼’으로 불리는 테스 우주망원경(TESS)과 지금은 은퇴한 스피처 우주망원경의 관측자료를 분석해 지구에서 약 32광년 떨어진 적색왜성 ‘현미경자리 AU’(AU Mic)의 주위를 공전하는 가스형 행성 ‘현미경자리 AU b’(AU Mic b)를 발견했다.이들 연구자가 이 행성을 거느린 별에 주목한 이유는 이 항성이 비교적 가까운 곳에 있고 어리기 때문이다. 이 별은 지구에서 태양 다음으로 가까운 별인 센타우루스자리 프록시마보다 약 8배 더 먼 곳에 있으며 태양이 존재해온 기간인 약 45억 년과 비교했을 때 겨우 2000만 년에서 3000만 년 정도밖에 되지 않았다. 따라서 이 젊은 별은 자체 중력으로 물질을 중심핵으로 끌어당겨 압축할 때 생기는 고열 탓에 종종 강력한 빛을 내뿜는 데 이를 플레어링 현상이라고 한다. 태양의 절반 정도 크기인 이 별은 아직 그 주변에 먼지와 가스로 된 원시행성 원반을 거느리고 있다. 연구에 참여한 미국 메릴랜드대 볼티모어캠퍼스 우주과학기술센터의 토머스 바클리 박사는 이번 연구 전까지 이 젊은 별이 태양처럼 행성계를 형성했는지에 의문을 품고 있었다고 밝혔다. 그는 “우리가 이해하고 싶은 것 중 하나는 이 행성이 행성계에서 언제 형성됐고 초기에 어떤 일이 벌어졌는가다”면서 “상대적으로 어린 이 행성계는 행성 형성을 연구하는 특별한 실험실로 태양계가 어떻게 형성됐는지를 밝히는 데 도움이 될 수 있다”고 설명했다. 이어 “이 별은 아직 작은 암석형 행성을 만들어낼 시간이 없었을 것”이라면서 “이 행성계는 우리에게 지구나 금성 같은 암석형 행성이 형성되기 전 어떤 일이 일어났는지 알 기회를 준다”고 덧붙였다. 연구를 이끈 미국 조지메이슨대 조교수인 피터 플라브찬 박사는 동료 연구자들과 함께 2018년 이 별을 공전하는 행성의 첫 번째 신호를 탐지했었다. 이 관측은 2019년 스피처 우주망원경의 관측자료에서 다시 한번 확인됐다. 또 다른 연구 참여자인 캐나다 몬트리올대 외계행성연구소의 천체물리학자 조나탕 가네 박사는 현미경자리 AU와 같은 작은 별은 대개 매우 강력한 자기장을 지녀 매우 활동적이라면서 이는 1970년대 확인된 플레어링 활동이 잘 설명해준다고 말했다.이들 연구자는 현미경자리 AU b 행성이 모항성의 앞을 통과할 때 이 행성에 의해 차단된 빛의 양을 분석함으로써 행성의 크기와 공전 주기를 계산할 수 있었다. 테스 프로젝트의 부책임자이기도 한 토머스 바클리 박사는 항성의 이런 밝기 감소는 행성 크기에 관한 많은 정보를 제공한다고 덧붙였다.이를 통해 연구진은 현미경자리 AU b 행성이 크기는 해왕성 정도 되고 지구의 약 58배에 조금 못 미치는 질량을 지니고 있으며 공전 주기는 8.5일 정도 된다는 것을 알아냈다. 참고로 태양에서 가장 가까운 행성인 수성의 공전 주기는 88일이다. 그만큼 이 행성은 모항성에 가까운 곳에 있을 가능성이 크다. 연구진은 또 다음 연구의 일부 단계로 이 행성의 대기 상태에 대해 더 많은 정보를 얻고 싶어한다. 바클리 박사는 “이 행성은 우리가 볼 수 있는 속도로 대기를 빠르게 잃고 있을지도 모른다”고 말했다. 대기를 구성하는 물질을 결정하면 형성된 행성은 모항성에서 일정 거리에만 존재하므로 어떻게 형성됐는지도 확인할 수 있다. 이 점은 행성이 새로운 행성계에서 어떻게 형성되고 움직이는지에 관한 정보를 제공하면서, 처음 발견된 이후로 어떻게 이동하고 있는지에 관한 단서를 제공할 것이다. 바클리 박사는 또 현미경자리 AU b 행성은 목성이나 토성, 해왕성 또는 천왕성 같이 태양계의 가스형 행성과 매우 비슷하지만, 더 뜨겁다고 말했다. 이어 행성들의 움직임을 이해하는 것은 정말 어려운 문제라고 덧붙였다. 이들 연구자는 현미경자리 AU는 행성계와 거기서 만들어지는 파편이나 가스와 어떻게 상호작용하는지를 이해하는 데 특히 유용하다고 말했다. 이런 행성계는 거의 알려져 있지 않으며 심지어 이만큼 지구와 가까운 것으로 알려진 행성계는 거의 없다. 게다가 현미경자리 AU 행성계는 지구와 가까워 더 밝게 빛이 나므로 다양한 장비로 관측할 수 있다. 현미경자리 AU는 우주의 같은 영역에서 거의 동시에 형성된 젊은 별들의 모임 일부분이다. 그중 화가자리 베타(Beta Pictoris)라는 이름이 붙여진 항성 역시 원시행성 원반을 갖고 있다. 하지만 이 행성계에서는 모항성이 태양 질량의 1.75배로 더 크고, 행성들도 목성의 11배와 9배로 상당히 크다. 따라서 이 행성계는 현미경자리 AU 행성계와 같은 방식으로 진화하지 않은 것으로 추정된다. 연구진은 공통점이 많지만 서로 다른 이 두 행성계를 연구하면서 행성 형성의 매우 다른 두 시나리오를 비교할 수 있다. 시간이 지남에 따라 그리고 더 많은 관측을 통해 이들 연구자는 초기 행성 형성의 본질과 행성이 모항성 중심에서 외부로 이동하는지 아니면 제자리에 형성되는지 이해할 수 있기를 바란다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계적 학술지 네이처(Nature) 최신호(6월24일자)에 실렸다. 사진=NASAS 고다드 우주비행센터 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

동식물 유전자 특정 부분을 정교하게 잘라내 품종을 개선하거나 유전자 관련 질병을 치료할 수 있는 유전자 가위 기술은 생물학 분야의 혁명이라고까지 불린다. 현재는 3세대 유전자 가위기술인 ‘크리스퍼 유전자 가위’와 관련해 활발한 연구가 이뤄지고 있다. 크리스퍼 유전자 가위도 한 종류만 있는 것이 아니라 다양한 종류가 존재한다. 문제는 유전자 가위들마다 특성이 다른데 이를 체계적으로 분석한 연구가 없어 어떤 유전자 가위를 이용해 연구나 임상에 적용해야 하는지 헷갈릴 때가 많다. 국내 연구진이 이 같은 문제를 해결하기 위한 인공지능 알고리즘을 개발해 주목받고 있다. 연세대 의대 약리학교실, 재활의학연구소, 의생명과학부, BK21연세의과학사업단, 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단, 서울대 전기정보공학과, 생물정보학협동과정 공동연구팀은 유전자 교정 상황에 따라 가장 효율적인 유전자 가위기술을 추천해주는 인공지능 알고리즘(DeepSpCas9variants)을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’에 실렸다. 유전자 가위는 표적 DNA의 특정 염기서열 정보를 가진 가이드RNA와 염기서열을 자르는 절단효소로 구성되는데 최근에는 화농성연쇄상구균에서 가져온 SpCas9을 절단효소로 활용하는 크리스퍼 유전자 가위가 가장 많이 활용되고 있다. SpCas9는 효율은 높지만 표적 이외 지점을 잘라내는 표적 이탈현상이 빈번하다는 문제가 있다. 이 때문에 이를 막기 위한 다양한 종류의 크리스퍼 유전자 가위 기술이 파생돼 있다. 유전자 가위들의 약점을 보완한 여러 종류의 파생기술들이 있지만 이들의 성능과 장단점을 분석한 연구가 없어 전문 연구자들마저도 어떤 유전자 가위를 언제 사용해야 하는지 혼란스러울 때가 많다. 이에 연구팀은 다양한 연구데이터베이스를 바탕으로 SpCas9 변이체 13종을 대상으로 가이드RNA 표적 염기서열에 따른 교정효율을 측정하고 교정 정확성 차이를 밝혀냈다. 또 동일한 조건에서 인간배아 신장세포를 이용한 유전자 교정실험을 실시해 교정 효율을 분석했다. 이를 바탕으로 연구나 임상 상황에 따른 유전자 가위의 효율을 예측하는 알고리즘을 개발했다. 이 알고리즘을 이용하면 가장 효과적인 유전자 가위기술을 추천받을 수 있을 뿐만 아니라 이를 활용했을 때 기대되는 교정효율까지 파악할 수 있게 된다고 연구팀은 설명했다. 연구팀 관계자는 “이번 연구는 지금까지 밝혀지지 않았던 여러 유전자 가위의 파생기술들의 차이를 체계적으로 분석함으로써 정확한 유전자 교정도구를 선택할 수 있는 가이드라인을 제시했다는데 의미가 크다”라며 “이번에 개발된 알고리즘을 활용하면 표적이탈로 인한 돌연변이 같은 부작용을 최소화할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

연초 미국 해양대기관리청(NOAA)과 영국 기상청 등이 올여름 역대급 더위가 찾아올 것이라는 예측을 내놨을 때 많은 사람들이 반신반의했다. 국내에서는 5월 시작과 함께 때이른 더위가 시작됐고 지난 22일 서울은 6월 하순 기준으로 62년 만에 가장 더운 하루를 기록하기도 했다. 기후 변화에 영향을 미치는 엘니뇨 현상도 발생하지 않은 상태이기 때문에 전문가들은 이번 더위의 직접적 원인은 지구온난화 때문으로 파악하고 있다.지구온난화를 막기 위해서는 자동차 운행과 화력발전소 가동 감축, 친환경 연료 사용으로 이산화탄소 발생을 억제하는 방법은 물론 이산화탄소 저장능력을 키우기 위해 나무심기, 숲 조성이 꼽히고 있다. 지난 5월 미국과 브라질 공동연구팀은 지구온난화를 막기 위한 근본적인 대안 없이 무턱대고 나무심기를 하는 것은 기후변화 차단에 도움이 되지 않는다는 분석결과를 세계적인 과학저널 ‘사이언스’에 발표한 바 있다. 생태학 분야 국제학술지 ‘네이처 지속가능성’ 23일자에도 나무심기가 기후변화를 막는 만병통치약이 될 수 없다는 연구논문 2편이 실려 주목받고 있다. 미국 캘리포니아 산타바버라대(UCSB) 환경과학부, 스탠퍼드대 환경연구소, 칠레 콘셉시온대 산림과학부, 환경정책의 사회경제적 영향 연구센터, 벨기에 가톨릭 루뱅대 지구생명연구소 공동연구팀은 철저한 계획 없이 조림사업을 실시할 경우 이산화탄소 포집 효과는 적고 오히려 생물다양성을 해칠 수 있다고 24일 밝혔다. 연구팀은 칠레를 중심으로 남미 국가들의 대규모 조림사업 현황과 효과를 분석했다. 분석 결과 남미 국가들이 현재 시행하고 있는 조림정책은 생태 환경복원보다는 ‘같은 값이면 경제적 가치’를 강조하는 경향이 강하다 보니 과일나무, 고무나무처럼 특정 종류의 나무만 집중적으로 심는 경우가 많은 것으로 확인됐다. 해당 지역 특성에 맞는 고유 수목종이 아니다 보니 자연적으로 형성된 숲보다 탄소를 흡수하거나 홍수를 막는 효과가 작고 생물다양성을 확보하는 데도 도움이 되지 않는 상황이라고 연구팀은 설명했다. 한편 중국 베이징대 도시환경과학부, 베이징사범대 수질과학부, 중국과학원 티베트고원연구소, 지리과학 및 천연과학 연구소, 미국 로욜라대 환경지속연구소, 콜로라도주립대 생태학부, 스페인 생태산림응용연구소(CREAF) 공동연구팀도 기후변화 차단에 산림녹화가 중요하지만 탄소포획 능력을 과대평가할 경우 이산화탄소 감축을 위한 다른 노력을 소홀하게 만들 수 있다는 연구결과를 내놨다. 분석 결과 토양 유기탄소 밀도가 낮은 경우 조림사업은 땅속 이산화탄소 흡수 능력을 증가시키지만 이미 땅속에 유기탄소 밀도가 높은 곳에 나무를 심을 경우 오히려 토양의 탄소 저장능력을 낮춘다는 것이 확인됐다. 이에 연구팀은 조림사업을 실시하기 전 토양 분석을 실시해 토양 유기탄소 밀도가 임계치에 다다른 곳의 경우는 새로 조림사업을 실시하기보다는 자연 재생능력을 믿고 놔두는 것도 필요하다고 조언했다. 로버트 하일마이어 UCSB 교수(환경시스템과학)는 “이번 연구를 포함해 최근 일련의 연구결과들이 나무심기가 기후변화를 막는 데 전혀 도움이 되지 않는다고 주장하는 것은 아니다”라고 선을 그었다. 하일마이어 교수는 “지구온난화 차단을 위해 나무심기와 조림사업의 영향을 과대평가해서는 안 되며 산림정책이 제대로 시행되거나 설계되지 않는다면 오히려 공기 중 탄소량을 더 늘리거나 생물다양성을 잃을 위험도 크다는 것을 인식해야 한다”고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

울산과학기술원(UNIST), 삼성전자 종합기술원, 기초과학연구원(IBS), 영국 케임브리지대, 스페인 카탈루냐 나노과학기술연구소 공동연구팀은 반도체 소자를 더 작게 만들고 정보처리속도는 더 빠르게 만들 수 있는 ‘초저유전율 절연체’라는 소재를 개발하고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 25일자에 발표했다. 현재 반도체 공정기술로는 소자가 작아질수록 내부 전기간섭 현상이 심해져 정보처리 속도가 느려진다. 이 때문에 많은 연구자들이 전기간섭을 최소화할 수 있는 낮은 유전율을 가진 신소재 개발에 관심을 갖고 있었다. 연구팀은 원자 배열이 불규칙한 비정질 질화붕소라는 물질로 새로운 반도체 절연체를 만드는 데 성공했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

코로나19 대확산으로 외출이 줄고 집에 머무는 시간이 길어지다보니 체중이 늘었다고 고민하는 사람들이 많다. 많은 사람들이 체중이 늘면 다이어트나 운동으로 살을 빼려는 노력을 한다. 비만은 고혈압이나 당뇨 같은 대사질환을 비롯해 각종 질병 원인이라고 지목받고 있기 때문이다. 과연 비만이 나쁘기만 한 것일까. 건강에 악영향을 미치는 나쁜 비만만 있는 것이 아니라 각종 건강지표가 정상 수준인 건강한 비만도 있다. 그동안 숨겨져 있던 건강한 비만의 비결이 국내 연구진에 의해 풀렸다. 기초과학연구원(IBS) 혈관연구단 연구팀은 혈관 생성을 촉진하는 ‘안지오포이에틴-2’라는 단백질이 대사적으로 건강한 비만을 유도하는 핵심 요소라고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 살이 찌면 혈액 내 지질수치가 높아지고 당 대사기능을 하는 간, 근육 등에 지방이 비정상적으로 축적되면 대사질환 위험이 높아진다. 반면 대사적으로 건강한 비만은 일반 비만에 비해 내장지방 축적이 적고 인슐린 저항성 수치, 혈압, 심혈관 질환 발병 위험이 낮다. 지방 축적에는 모세혈관이 관여하는 것으로 알려져 있다. 지방산 전달인자들이 모세혈관에서 나타나 모세혈관을 통해 전달돼 지방세포로 축적된다. 모세혈관이 지방 축적을 위한 지방산 전달자이면서 이동통로라는 것이다. 그렇지만 모세혈관이 어떤 방식으로 지방을 축적하는지에 대해 정확히 알려져 있지 않았다. 연구팀은 건강한 비만환자와 일반 비만환자의 혈액과 생명정보학적 데이터를 분석했다. 그 결과 안지오포이에틴-2이 건강한 비만 환자의 피하지방에서만 발견된다는 것이 확인됐다. 연구팀은 생쥐에게 안지오포이에틴-2이 비활성화되도록 하면 혈중 지방이 증가하고 인슐린 기능과 신진대사에 이상이 생기는 것이 확인됐다. 고규영 IBS 혈관연구단 단장(카이스트 의과학대학원 특훈교수)은 “이번 연구는 혈관의 대사기능을 조절해 혈액 속 지방 축적을 제한할 수 있다는 것을 보여줬다”라며 “비만, 당뇨병, 고혈압 등 대사질환 치료에 도움을 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

코로나19에 감염돼 형성된 항체가 감염 후 2~3개월이면 급속히 줄어든다는 연구 결과가 나왔다. 중국 질병예방통제센터 산하 충칭의과대학 연구팀이 코로나19 무증상 감염자 37명과 가벼운 증상이 나타난 감염자 37명을 대상으로 진행한 연구 결과 이 같은 사실이 밝혀졌다고 로이터통신 등이 23일 보도했다. 유증상 그룹은 무증상 그룹과 연령, 성별, 기저질환 등이 비슷한 환자들로 구성됐다. 전체적으로 감염자의 90% 이상이 감염 2~3개월 후 코로나19 특이 면역 글로불린 G(IgG) 항체가 급격히 감소한 것으로 나타났다. IgG 항체 감소량은 두 그룹 모두 평균 70% 이상이었다. 감염 뒤 8주가 지나자 무증상 그룹은 40%, 유증상 그룹은 12.8%가 코로나19 항체를 찾아볼 수 없었다. 코로나19 항체 중에서 다른 항체의 도움 없이 혼자 힘으로 바이러스의 침입을 막을 수 있는 중화 항체(neutralizing antibody)도 IgG만큼은 아니지만 줄어들었다. 무증상 그룹은 81%, 유증상 그룹은 62%가 중화 항체가 줄어들었다. 중화 항체의 평균 감소량은 무증상 그룹이 8.3%, 유증상 그룹이 11.7%였다. 이는 코로나19 항체는 어떤 종류든 감염 후 줄어들 수 있음을 보여주는 것이라고 연구팀은 설명했다. 이 연구는 코로나19 감염에서 회복된 환자가 코로나19 바이러스에 완전히 또는 영구적으로 면역력을 가졌다고 판단하는 것은 안전하지 않으며, 언젠가는 재감염도 가능하다는 것을 보여주는 것이라고 연구팀은 설명했다. 환자의 샘플 사이즈가 적기는 하지만 이 결과는 정부가 코로나19 항체를 지닌 사람의 해외여행을 허가할 것인지를 결정하는 데 도움이 될 것이라고 연구팀은 덧붙였다. 그러나 홍콩 대학의 진동옌 바이러스학 교수는 이 연구 결과에 실망할 필요는 없다고 평가했다. 이번 연구에서 면역력 평가 기준으로 삼은 요소 외에도 인체의 면역 체계의 또 다른 요소들이 코로나19 바이러스에 대해 면역력을 갖게 할 수도 있다는 것이다. 면역 체계의 일부 세포는 첫 감염에 바이러스에 대처하는 법을 기억했다가 두 번째 감염을 차단한다면서 코로나19 바이러스에도 이러한 메커니즘이 작용하는지는 더 두고 봐야 할 것이라고 말했다. 이 연구 결과는 영국의 의학 전문지 ‘네이처 메디신’(Nature Medicine) 최신호에 발표됐다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

현대자동차그룹이 미국의 세계적인 디자인 학교 로드아일랜드디자인스쿨(RISD)과 함께 미래 모빌리티 디자인의 새로운 방향을 제시하는 공동 연구 프로젝트를 진행한다고 23일 밝혔다. 사진은 현대차그룹과 RISD가 공동연구를 진행하는 ‘네이처 랩’의 모습으로 다양한 동식물과 곤충 등 생물 표본과 최첨단 연구 설비를 갖추고 있다. 현대자동차그룹 제공

영화에나 등장하던 인류의 ‘우주 이주’를 목표로 한 세계 각국의 노력이 이어지는 가운데, 프랑스 연구진이 성공적인 이주를 위해서는 최소 110명의 인류가 필요하다는 흥미로운 연구결과를 내놓았다. 프랑스 보르도의 국립 폴리테크니크 연구소 연구진은 ‘붉은 행성’ 화성에서 인류가 자급자족하며 안정적인 이주 생활을 하기 위한 다양한 환경을 설정하고, 이를 수학적 모델링을 이용해 분석했다. 그 결과 자급자족을 위한 노동력과 이를 통해 생산된 자원을 효과적으로 사용하는 등 화성에서의 이주에서 성공하기 위한 여러 조건을 만족하기 위해서는 최소 110명의 인원이 필요하다는 결론에 이르렀다. 화성에서 거주하는 인류를 소재로 한 SF영화인 ‘마션’(2015) 에서는 우주 탐사 중 극적으로 생존한 우주비행사가 남은 식량과 기발한 재치로 화성에서 살아남을 방법을 찾아가지만, 실제로 화성에서 안정적으로 생계를 이어가기 위해서는 1~2명 만으로는 턱없이 부족할 것이라는 게 연구진의 설명이다. 다만 화성 이주의 성공은 최소 110명의 인원이 얼마나 협력하고, 시간과 자원을 효율적으로 공유할 수 있는지 등 다양한 요인에 달려있다고 지적했다. 연구를 이끈 장 마르크 샬로티 박사는 “이번 연구는 전쟁이나 자원 고갈 등으로 더 이상 지구에 인류가 살 수 없게 된 상황을 가정한 것이다. 현재로서는 이러한 연구결과가 이론에 불과하지만, 인류의 미래에 상당한 영향을 미칠 수 있다”고 설명했다. 이어 “지구는 여러 사건에 의해 위협받을 수 있으며, 인류가 생존할 수 있는 유일한 방법은 화성이나 다른 행성으로 향하는 것”이라면서 “이번 연구는 인류가 화성으로 이주해야 하는 상황이 됐을 때, 이를 가능하게 하기 위해 해야 할 일과 살아남기 위해 필요한 최소 인원에 대한 이해를 도울 것”이라고 덧붙였다. 인류의 화성 이주 프로젝트는 이미 첫발을 뗐다. 미국항공우주국(NASA)은 다음 달 화성에 다섯 번째 무인 탐사차(로버)를 보내 2024년 미국 우주비행사의 달 복귀, 2028년 달 상주에 이어 화성 유인탐사에 이르는 큰 그림의 발판을 마련할 예정이다. 자세한 연구결과는 국제학술지 네이처의 자매지인 사이언티픽 리포트 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

먼지가 휘날리는 외계행성에도 고전 공상과학(SF) 영화 ‘사구’(Dune)의 사막행성처럼 생명체가 살 가능성이 있다고 과학자들이 주장하고 나섰다. 영국 엑서터대와 이스트앵글리아대 등 공동연구진은 먼지에는 태양광을 차단해 기온을 낮추고 보존하는 두 가지 효과가 있으며, 이런 효과는 지금까지 생명체가 존재하기 어렵다고 여겨온 행성 환경을 거주가능 환경으로 바꿀지도 모른다고 제안했다. 현재 외계행성은 꽤 많은 수가 발견돼 과학자들은 물론 일반인들도 이런 행성에 우리 지구에서처럼 생명체가 존재할 수 있는지를 두고 점차 관심이 커지고 있다.하지만 이런 행성에는 액체 상태의 물이 존재할 수 있는지가 가장 중요해 모항성과의 거리가 너무 가깝거나 멀지 않은 영역인 이른바 ‘골디락스 존’으로 불리는 생명체 거주가능 영역 안에 들어가는지를 먼저 파악하는 것이 핵심이다. 왜냐하면 행성이 모항성에 너무 가까우면 뜨거워 물이 기체 상태로 존재해 생명체가 살 수 없고 반대로 너무 멀어도 모든 것이 얼어붙어 이 역시 생명체가 존재하기가 어렵기 때문이다.그런데 이번 연구에서 이들 연구자는 태양보다 작고 덜 뜨거운 항성인 적색왜성(M형 주계열성)이 생명체 거주가능 영역에 들어갈 가능성이 크다고 봤다. 적색왜성은 매우 가까운 영역에 골디락스 존이 형성된다. 그런데 모항성과 행성 사이의 거리가 이처럼 가까우면 행성에는 자전과 공전의 동기화가 일어날 가능성이 커진다. 동주기자전이라고도 불리는 이 현상은 지구와 달 사이에서도 나타난다. 이 현상은 주로 두 별 중 주성에 대해 반성이 항상 같은 면을 향하는 상태로 나타나지만, 행성의 경우 항상 빛을 받는 부분과 그렇지 못한 부분이 생겨 지역에 따라 낮과 밤이 고착돼 버린다. 그러면 항상 낮인 지역은 점점 더워지고 밤인 지역은 점점 차가워져 생명체가 거주할 수 없는 환경이 돼 버리는 것이다. 이 때문에 적색왜성 주변에서는 만일 행성이 골디락스 존 안에 존재해도 동주기자전 현상이 있으면 지금까지 생명체가 존재할 수 없는 환경으로 여겨왔다. 하지만 이번 연구에서는 먼지가 지닌 주요 영향을 세 가지로 분리해 분석함으로써 동주기자전 현상이 있는 행성에서도 먼지로 뒤덮여 있으면 낮 지역의 기온을 낮추고 밤 지역으로 남는 열을 옮김으로써 골디락스 존을 형성할 수 있다는 것을 이들 연구자는 발견했다. 이에 대해 이번 연구를 이끈 엑서터대 이언 보틀 박사는 “지구와 화성에서의 먼지폭풍은 표면에 냉각과 온난화라는 두 효과를 가져오지만 일반적으로는 냉각 효과가 더 크게 나타난다. 그렇지만 동주기자전 현상을 지닌 행성에서는 상황이 다르다”면서 “이런 행성에서는 영원한 밤인 지역이 있고 거기서는 온난화 효과가 크게 나타나지만 영원히 낮인 지역에서는 냉각 효과가 훨씬 더 크게 나타난다”고 말했다. 이어 “이런 효과는 극단적인 기온 차를 완화해 행성을 더 거주하기 좋게 만든다”고 덧붙였다. 사실 이런 먼지 효과는 지구의 기후에도 커다란 역할을 하고 있다. 연구진은 최첨단 기후 모형을 이용해 지구 크기의 외계행성에 관한 시뮬레이션을 수행하고 먼지의 영향에 의해 생명을 유지할 환경이 만들어진다는 것을 처음으로 보여줬다. 이번 연구는 지금까지 행성의 생명을 지탱하는 환경에 대기에 포함된 먼지 역시 중요한 요인이 될 수 있음을 시사한다. 하지만 행성을 둘러싼 먼지의 존재는 그 표면에 생명체가 있는지를 조사하는 것도 방해한다. 이 점은 앞으로 연구로 극복해야 할 문제이기도 하다. 그렇지만 이번 연구는 지구의 기후를 연구하는 최첨단 기술을 외계 행성을 조사하는 도구로도 활용할 수 있다는 점은 알아낸 분야를 초월한 뛰어난 성과다. 따라서 이번 연구는 우주에서 우리만 존재하는지 아니면 다른 생명체가 더 있는지 답을 찾는 데 언젠가 도움이 될지도 모른다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 최신호(6월 9일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

20년도 더 된 플라스틱 쓰레기가 4150m 해저에서 온전한 형태로 발견됐다. 21일(현지시간) 과학 전문매체 사이언스 알러트는 최근 발표된 연구 결과를 인용해 해저에 가라앉은 플라스틱 쓰레기가 20년이 지나도록 분해되지 않은 것으로 나타났다고 전했다. 독일 GEOMAR 헬름홀츠 해양연구소(GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel)를 주축으로 한 연구팀은 2015년 페루 해안에서 약 815㎞ 떨어진 태평양 해저에서 플라스틱 쓰레기를 수거했다. 4150m 해저에 가라앉아 있던 플라스틱 쓰레기는 콜라캔과 치즈 용기 등이었다.수거된 플라스틱 쓰레기는 모두 원형 그대로를 유지하고 있었다. 특히 치즈 용기는 비닐 포장이 조금 찢어지긴 했지만 제품명과 바코드까지 선명했다. 콜라캔은 32년 전인 1988년 제작된 한정판이며, 치즈 용기는 독일의 한 제조업체가 1990년 첫 출시한 제품의 것으로 확인됐다. 해당 업체는 1999년 경쟁업체에 인수돼 사라졌다. 치밀한 미생물 군집에도 불구하고 플라스틱 쓰레기는 그 어떤 분해나 화학적 변화 없이 20년 넘게 4000m 깊이의 바다 밑에 숨죽이고 있었던 셈이다.분석 결과, 실제로 해저 미생물이 수거된 플라스틱 안정성에 영향을 미치지 않은 것으로 나타났다. 연구를 주도한 스테판 크라우제 박사는 수거된 플라스틱 쓰레기가 모두 20년 이상 된 것이었지만, 분해된 징후는 찾아볼 수 없었다고 설명했다. 크라우제 박사는 “플라스틱 표면에 미생물이 군집을 이루고 있었으나, 화학적, 생물학적 분해 징후는 없었다”고 말했다. 흥미로운 발견은 플라스틱 표면에 쌓인 미생물 군집이 주변 해저 퇴적물에서 확인된 것과는 다르다는 것이다. 크라우제 박사는 “플라스틱 쓰레기 표면의 미생물 다양성이 떨어지는 것으로 나타났다”면서 “플라스틱 축적량이 증가하면 우세한 몇몇 미생물의 비율을 변화시킬 수 있다”고 우려했다.연구팀에 따르면 바다에 떠다니는 잔해 중 60% 이상이 플라스틱 쓰레기다. 해저 일부 지역의 플라스틱 밀도는 190만 개/㎡에 달한다. 플라스틱 쓰레기 대부분이 ‘자외선 안정제’(자외선을 차단, 흡수해 플라스틱을 보호하는 첨가제)를 포함해 광산화 분해도 어렵다. 레고 등 일부 플라스틱 쓰레기는 수백 년까지도 원형을 유지할 수 있을 거란 추측도 있을 정도다. 다만 플라스틱 쓰레기가 극한의 심해 환경에서 얼마나 오래 분해되지 않는지는 확실치 않았다. 크라우제 박사는 “콜라캔의 경우 감싸고 있던 비닐봉지 때문에 분해가 더 늦어진 것으로 보이지만, 플라스틱 쓰레기가 해저로 가라앉아도 그 지속성은 최소 20년에 달한다는 사실이 입증됐다”라고 밝혔다. 관련 연구 결과는 11일 네이처 자매지인 ‘사이언티픽 리포트’에 게재됐다. 권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

‘스타트랙’은 국내에서는 유명하진 않지만 전 세계 SF팬들이 사랑하는 작품 중 하나이다. 1966년 TV드라마로 처음 방송되기 시작한 이후 영화로도 많이 만들어지면서 SF의 전설이라고까지 평가받고 있다. 스타트랙을 대표하는 가장 유명한 대사는 “Beam me up, Scotty”(스카티, 날 전송해주게)이다. 커크 함장이 다른 곳에서 엔터프라이즈호로 귀환하려고 할 때마다 외치는 명령이다. 스타트랙에서 사람을 먼 거리까지 순간이동시키는 텔레포테이션 기술은 SF에서나 존재하는 것으로 알려졌지만 최근 과학자들이 전자를 텔레포테이션하는데 성공했다. 미국 로체스터대 물리천문학과, 채프먼대 양자연구소, 퍼듀대 물리천문학과, 나노기술센터, 재료공학부, 전기컴퓨터공학부 공동연구팀은 하나의 물질을 멀리 떨어진 다른 곳으로 이동시키는 텔레포테이션 기술이 양자역학의 아원자 세계에서는 가능하다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 연구팀은 이번 연구에서 밝혀낸 텔레포테이션 기술은 SF에서 등장하는 것처럼 물질 자체를 이동시키는 것이 아니라 정보를 옮기는 것이라고 밝혔다. 과학자들은 지난해 빛 알갱이라고 부르는 광자(光子)가 물리적으로 연결돼 있지 않은 상태에서도 컴퓨터 칩 사이에서 정보를 전달할 수 있다는 사실을 확인했다. 연구팀은 이번에는 전자들 사이에서도 텔레포테이션이 가능하다는 것을 보여줬다.양자 텔레포테이션은 양자역학에서 흔히 양자얽힘이라고 알려져 있다. 다른 입자와 멀리 떨어져 있는 한 입자의 특성이 변할 때 순간적으로 동시에 다른 입자에 영향을 미치는 현상을 양자얽힘이라고 한다. 특히 양자 순간이동에는 멀리 떨어진 두 개의 입자가 관여하는데 세 번째 입자가 즉시 두 개의 얽힌 입자에 상태를 전송하는 것이다. 연구팀은 전자를 이용한 양자 텔레포테이션을 실험하기 위해 하이젠베르그 교환결합 원리를 바탕으로 한 기술을 활용했다. 특정 종류의 입자의 양자회전상태를 갖도록 한 뒤 정보에 해당하는 스핀상태를 텔레포테이션하는 실험을 한 것이다. 그 결과 멀리 떨어져 있는 전자의 스핀상태를 동일하게 만들어 양자얽힘 상태를 만들 수 있다는 것을 확인해 양자 텔레포테이션을 증명했다. 존 니콜 로체스터대 물리학 교수는 “이번 기술은 멀리 떨어져 있는 전자들 사이에서도 양자-기계적 상호작용이 가능하다는 것을 제시함으로써 더 빠르고 효율적인 프로세서와 센서기술을 만들어 양자컴퓨터를 현실화시키는데 도움이 될 것”이라며 “양자 텔레포테이션이 장시간 유지될 수 있도록 안정화시키는 것이 다음 단계”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 각종 질환을 일으키고 생태환경 교란의 주범으로 지목받고 있는 미세먼지와 미세플라스틱만 콕 집어 효과적으로 없앨 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 센서시스템연구센터, 서울대 전기정보공학부 공동연구팀은 공기나 물 같은 유체 속에서 떠다니는 머리카락 1000분의 1 굵기인 20㎚(나노미터) 수준의 초미세입자들을 포획하는 ‘나노갭 전극’을 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 2018년 노벨물리학상 수상 업적인 광집게 기술을 비롯해 과학계는 나노단위 입자를 손상없이 조작할 수 있는 기술을 개발하기 위한 노력을 기울여 왔다. 그렇지만 공기나 물 속에서 100나노미터 이하 입자를 포집하고 선별해 정제하고 농축하는 기술은 여전히 나오지 못하고 있다. 이에 연구팀은 초당 수백~수천 번 진동하는 파장을 발생시키는 전극으로 불균일한 전기장을 만들어 주변에 미세입자를 끌어당기거나 밀어내는 ‘유전영동’ 기술에 주목했다. 연구팀은 고가의 장비 대신 일반적인 반도체 공정으로 만들 수 있는 다양한 전극 구조를 실험했다. 그 결과 수직 배열의 비대칭 전극이 기존 수평배열보다 10배 이상 더 큰 유전영동력을 발생시킨다는 것을 확인했다. 이를 바탕으로 두 개의 전극 사이 간격이 나노미터 수준인 나노갭 전극의 대면적화와 비용절감을 가능케 했다. 실제로 기존 수평 배열 방식으로 나노갭 전극을 만들 때는 최소 수십 만원의 제작비가 들었지만 이번 기술을 활용하면 최대 5000원으로 LP레코드판 크기의 나노갭 전각을 만들 수 있다. 이번에 개발된 나노갭 전극을 공기나 물 필터에 적용할 경우 건전지 정도의 낮은 전압으로도 초미세먼지나 미세플라스틱은 물론 바이러스, 세균, 박테리아 등 다양한 미세부유입자를 실시간으로 검출하고 제거할 수 있다. 연구팀은 나노갭 전극으로 초미세먼지, 미세플라스틱 분류는 물론 신약개발이나 암진단 신규 마커로 주목받고 있는 세포밖 소포체와 알츠하이머 치매 환자의 뇌세포에서 발견되는 베타아밀로이드 단백질만을 골라서 농축하는 실험에 성공했다. 유용상 KIST 박사는 “이번 연구는 다양한 나노 크기 입자의 선별 정제 기술로 응용될 수 있다”라며 “특히 대면적 전극의 제작은 물론 전극 모양을 다양하게 만들고 제작 단가까지 낮출 수 있기 때문에 기술 상용화가 용이하다는 장점이 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2020년이 기상 관측 역사상 가장 더운 해가 될 것이라는 예측이 쏟아진 가운데, 반려견을 키우는 주인들이라면 필독해야 할 연구결과가 공개됐다. 영국 노팅엄트렌트대학과 영국왕립수의대학 공동 연구진이 영국 전역의 약 100만 마리에 달하는 반려견의 건강 정보를 분석한 결과, 불도그나 퍼그 등 주둥이가 납작한 외모의 반려견은 주둥이가 진 반려견에 비해 열사병에 걸릴 위험이 2배 가까이 높은 것으로 나타났다. 연구진은 열사병에 비교적 강한 래브라도 리트리버(이하 래브라도)를 기준으로 삼았다. 대형 견에 속하는 래브라도는 주둥이가 긴 편이고 코가 돌출돼 있는 것이 특징이다. 연구결과에 따르면 주둥이가 납작한 품종 중에서도 잉글리시불도그는 래브라도에 비해 열사병에 걸릴 확률이 14배 높았다. 프렌치불도그는 6배, 퍼그는 3배 더 높은 것으로 나타났다. 래브라도와 비교했을 때 열사병에 유독 약한 견종은 주둥이가 납작한 불도그나 퍼그뿐만이 아니다. 차우차우나 골든 리트리버는 몸에 털이 많은 탓에, 래브라도에 비해 열사병에 걸릴 위험이 각각 17배, 3배 더 높다. 세계에서 가장 빠른 경주 개로도 유명한 그레이하운드는 근육량이 많아 열사병에 걸릴 확률이 높은 것으로 나타났다. 심하게 달리거나 놀고 난 뒤 근육에서 많은 열이 발산되기 때문이다. 비슷한 이유로 비만인 개 역시 열사병 위험이 높다고 연구진은 경고했다. 일반적으로 개는 사람처럼 땀을 흘리지 않기 때문에 체온 조절을 위해 혀를 내밀고 숨을 가쁘게 몰아쉰다. 그럼에도 땀을 흘리는 것보다는 체온 조절이 쉽지 않은 까닭에, 기온이 높은 날 창문이 닫힌 차량에 20분만 갇혀 있어도 열사병에 걸릴 수 있으며, 열사병에 걸린 개 7마리 중 1마리는 목숨을 잃는다. 실제로 기온이 높아질 때마다 반려견이 주인에 의해 차량에 갇혀 있다 구출되거나 목숨을 잃는 사고는 끊임없이 발생한다. 전문가들은 뜨겁게 달아오른 차에 갇힌 개는 수십 분 안에 사망할 수 있으며, 운 좋게 죽지 않는다고 해도 질식이나 열사병 등으로 뇌 손상 또는 시력손실 등 건강에 문제가 생길 수 있다고 경고한다. 열사병에 걸린 반려견은 구토나 발열, 비틀거리는 걸음걸이와 무기력 등의 증상을 보인다. 이러한 증상이 보일 경우 주인은 반드시 반려견을 그늘지고 바람이 잘 통하는 곳으로 옮긴 뒤 물을 뿌리거나 물수건 등을 이용해 체온을 낮춰야 한다. 이후 물을 조금씩 마시게 해 안정을 되찾게 한 후 반드시 전문가의 진료를 받아야 한다. 연구진은 “개는 인간처럼 체온을 조절할 수 없기 때문에 열사병의 징후를 항상 살펴야 한다”면서 “특히 납작한 주둥이를 가졌거나 과체중인 개는 여름일수록 주의깊게 관찰할 필요가 있다”고 강조했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 네이처의 자매지인 사이언티픽 리포트 최신호(18일자)에 실렸다. 　 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

과거 남극에서 발견된 거대한 화석의 정체가 무엇인지 드러났다. 최근 미국 텍사스 대학 연구팀은 남극에서 발견된 화석이 세계에서 가장 큰 파충류의 알이라는 연구결과를 세계적인 학술지 네이처(Nature) 17일 자에 발표했다. 지난 2011년 남극에서 칠레 과학자들에 의해 처음 발견된 이 화석은 28x18㎝ 크기로 축구공 만하다. 전문가들의 호기심을 자아낸 것은 과연 이 화석의 정체가 무엇이냐는 것. 이후 전문가들 사이에 여러 다양한 추측이 제기됐으며 지난 2018년이 되어서야 공룡과 같은 거대 동물의 알이라는 주장이 힘을 얻어왔다.이번에 텍사스 대학 연구팀은 화학적 분석 등 다양한 분석을 통해 이 화석이 약 6600만 년 전 멸종된 바다뱀이나 도마뱀의 일종이 낳은 '알'이라고 결론지었다. 연구팀에 따르면 이 알은 부드러운 막과 비슷한 층층 구조, 얇지만 단단한 외층으로 둘러싸여 있었다. 이는 알이 부드러운 껍질로 이루어져 있음을 보여주며 화학적 분석 결과에서도 이는 알껍질로 원래 살아있는 조직이었음이 드러났다. 논문저자인 루카스 르장드르 박사는 "이 미스터리 화석은 역대 발견된 것 중 가장 크고 부드러운 껍질을 가진 알로 드러났다"면서 "이렇게 잘 보존된 연성 껍질의 알을 찾는 것은 매우 드문 일"이라고 의미를 부여했다.이어 "알 크기로 보면 공룡같은 큰 동물에게서 나온 것이지만 공룡알과는 전혀 다르다"면서 "이 알은 현재의 도마뱀과 뱀의 알과 가장 유사하기 때문에 친척뻘인 거대 동물의 것"이라고 설명했다. 　 　 　 　 　 그렇다면 이 알은 과연 어떤 동물의 것일까? 연구팀은 거대 바다 괴물 모사사우루스(Mosasaurus)일 가능성에 무게감을 두고있다. 모사사우루스는 백악기 후기에 살았던 육식성 해양파충류로 최대 15m 자라는 거대 해양 파충류다. 영화 ‘쥐라기 월드’에도 등장해 유명세를 탔으며 당시 바다에서는 적수가 없는 바다의 포식자였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr