미국 시더스 시나이 재생의학연구소, 시더스 시나이 병원, 사뮤엘 오션 통합암연구소, 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 신경과학·인간행동연구소 공동연구팀은 대표적인 신경퇴행성질환인 파킨슨병이 출생 이전 태아시절부터 서서히 진행돼 나이들어 나타날 수 있다는 연구결과를 의생명과학 분야 국제학술지 ‘네이처 메디슨’ 28일자에 발표했다. 파킨슨병은 일반적으로 60세 이상 노년층에서 많이 발병하지만 환자의 10% 정도는 20~50대에 발병하기도 한다. 연구팀은 파킨슨병을 앓고 있는 젊은이(17~35세)의 혈액 세포를 이용해 유도만능줄기세포(iPSc)를 만들어 원시 배아상태의 신경세포를 분석했다. 그 결과 젊은 파킨슨병 환자들은 불필요한 단백질을 분해하는 세포소기관인 리소좀에 문제가 있어 영유아, 심지어는 태아때부터 파킨슨병의 원인으로 알려진 알파-시뉴클레인이라는 단백질이 서서히 축적되는 것으로 확인됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

'고지방 저탄수화물’ 식단인 케토 다이어트(keto diet)가 단기적으로는 건강 개선 효과를 가져다주지만, 장기적으로는 도리어 부작용을 유발한다는 내용의 연구결과가 공개됐다. 케토제닉 다이어트로도 불리는 이 식단법은 단기간에 혈당을 낮출 수 있어 당뇨나 지방간, 비만을 치료하는데 효과적이라고 알려져 왔다. 극단적으로는 식단의 99%를 지방, 단 1%만을 탄수화물 및 단백질로 구성하며, 할리우드 유명배우인 기네스 펠트로나 모델 킴 카다시안 등의 다이어트 비법으로도 유명하다. 미국 예일대학 연구진은 케토 다이어트의 효과를 확인하기 위해 실험쥐를 이용한 실험을 진행했다. 그 결과 케토 다이어트가 당뇨와 염증 위험을 낮추는 면역세포인 감마-델타 T세포의 활동에 따라 긍정적인 영향과 부정적인 영향을 모두 가져다준다는 사실을 확인했다. 일반적으로 우리 신체는 탄수화물에서 나오는 혈당을 신체의 주요 에너지원으로 사용하는데, 혈당이 부족할 경우 저장된 지방을 분자로 분해해 에너지를 사용한다. 이 과정에서 케톤이라는 화학물질이 생성되고, 동시에 감마-델타 T세포의 활동도 몸 전체로 확장된다. 이러한 현상은 당뇨와 염증을 감소시키고 신체의 신진대사를 향상시키는데, 실제로 실험 쥐들은 케토 다이어트를 시작한 후 일주일 동안 혈당 수치와 염증이 감소한 것이 확인됐다. 그러나 케토 다이어트를 시작한 지 일주일이 지난 후부터는 부작용이 시작됐다. 연구진은 쥐 실험을 통해 케토 다이어트가 일주일 넘게 진행되는 동안 체내 지방의 저장과 분해가 동시에 일어나며, 일주일이 지난 후에는 태워서 없앨 수 있는 것보다 더 많은 지방을 섭취하게 돼 도리어 당뇨병과 비만 위험을 높일 수 있다는 사실을 확인했다고 밝혔다. 연구진은 “고지방-저탄수 식단이 지속될 경우, 당뇨와 염증으로부터 몸을 보호해주는 감마-델타 T세포의 신체 보호기능이 떨어지는 것을 확인했다”면서 “전문가들은 케토 식이요법을 처방하기 이전에 대사 및 면역학적 이점 또는 과체중 및 당뇨병 환자에 대한 잠재적 피해를 이해하기 위해 통제된 조건에서 대규모 임상시험을 진행하는 것이 필요하다”고 지적했다. 이어 “우리 건강에 유익한 식단의 ‘이상적인 유지기간’의 측면에서, 케토 다이어트가 단지 짧은 기간 동안에만 효과가 있다는 사실은 도리어 좋은 소식일 수 있다”면서 “어느 누가 이 다이어트를 장기간 유지하고 싶어 하겠는가”라고 반문했다. 자세한 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 메타볼리즘’ 최신호(20일자)에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

중국발 신종 코로나 바이러스(우한 폐렴)가 전 세계를 공포로 몰아넣고 있는 가운데, 이번 사태의 근원지가 따로 있다는 주장이 나와 파문이 일고 있다. 미국 워싱턴타임스는 24일(현지시간) 신종 코로나바이러스가 우한의 한 연구시설에서 퍼졌을 수도 있다는 의혹을 제기했다. 이는 27일 중국 보건당국이 후베이성 우한시 화난수산물도매시장을 신종 코로나바이러스의 발원지로 공식 확인한 것과 배치되는 내용이다. 워싱턴타임스가 주목한 연구시설은 화난수산물도매시장과 약 32㎞ 거리에 위치한 ‘우한바이러스연구소’(Wuhan Institute of Virology, WIV). 2018년 1월 문을 연 이곳은 중국 유일의 생물안전 4등급(Biological Safety level-4, BSL-4) 연구시설로, 에볼라바이러스와 한타바이러스 등 감염 위험도가 높은 미생물을 다루고 있다. 2003년 전 세계적으로 774명의 목숨을 앗아간 중증급성호흡기증후군, 사스(SARS) 바이러스는 이보다 한 단계 낮은 3단계 실험시설에서도 다룰 수 있는 병원체다.이스라엘 생화학전 전문가 대니 쇼햄 박사는 관련 의혹에 대해 “확실한 증거는 없다”고 선을 그으면서도, 최고 등급 미생물연구시설인 우한바이러스연구소에서 바이러스가 유출됐을 가능성이 전혀 없는 것은 아니라고 밝혔다. 쇼햄 박사는 앞서 자유아시아방송(RFA)과의 인터뷰에서도 비슷한 주장을 펼쳤다. 연구소가 화난시장과 근거리에 있는 점을 들어 이번 사태가 우연의 일치는 아닐 것이라는 추측이다. 사스 바이러스가 베이징의 한 연구시설에서 유출됐던 전례도 이런 주장에 힘을 싣고 있다. 우한연구소의 바이러스 유출에 대한 우려는 2017년 과학전문지 '네이처'에 이미 한 차례 언급되기도 했다. ‘중국합격평정국가인가위원회’(China National Accreditation Service for Conformity Assessment, CNAS)가 우한연구소의 생물안전 4등급 인가를 내준 직후 미국 뉴저지 럿거스대학교 분자생물학자인 리처드 에브라이트는 “4등급 실험실을 안전하게 유지하기 위해서는 열린 문화가 중요한데, 위계를 강조하는 중국이 이런 시설을 어떻게 유지할 수 있을지 의문”이라고 밝혔다. 그는 “가장 중요한 것은 어떤 실험을 했는지 혹은 하지 않았는지를 보고하는 것”이라면서 “정보의 개방성이 핵심이다. 투명성이야말로 실험실의 기본”이라고 강조했다. 특히 “바이러스 연구에 필요한 원숭이 등 영장류는 물고 긁을 수 있다”라면서 바이러스 외부 유출 위험에 대해 간접적으로 경고했다. 우한바이러스연구소는 2003년 건설 승인을 받고 300억 원이 넘는 돈을 들여 2015년 1월 완공됐다. 당시 중국은 2025년까지 하얼빈과 베이징, 쿤밍 등 전역에 5~7개의 ‘생물안전 4등급’ 연구시설을 갖추겠다는 포부를 밝힌 바 있다. 쇼햄 박사를 비롯한 일부 전문가는 우한바이러스연구소가 중국 방위시설과 함께 생화학무기 개발 프로그램에 참여하고 있을 것으로 보고 있다. 어디까지나 가설이긴 하지만, 이 같은 추측은 우한 폐렴이 중국 생화학무기 연구시설에서 유출된 바이러스에서 비롯됐다는 음모론을 확산시키고 있다. 한편 중국 보건당국은 27일 신종코로나바이러스가 중국 후베이성 우한시 화난수산물도매시장에서 시작됐다고 공식 발표했다. 1일부터 진행된 역학 조사 결과 585개 표본 중 33개 표본에서 바이러스가 검출됐으며, 33개 중 21개는 화난시장 내에서 나왔다. 다만 바이러스를 옮긴 야생동물이 무엇인지는 밝혀지지 않았다. 중국 과학자들은 박쥐에 기생하던 바이러스가 다른 동물을 숙주로 삼아 변이되면서 인간에게 전염됐을 가능성에 주목하고 있다. 중국 국가위생건강위원회에 따르면 28일 0시 현재 중국 전역 30개성 기준, 우한폐렴 확진자는 4515명이며, 사망자는 106명에 달한다. 확진자와 밀접 접촉한 사람은 4만7833명이며 이 중 4만4132명은 의료 관찰을 받고 있다. 국내에서는 현재까지 4명이 우한 폐렴 확진 판정을 받고 격리 중이다. 권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

전문가들 신종코로나바이러스 확산속도 파악 골몰 지난해 12월 중국 후베이성 우한 지역에서 발생해 중국 내에서만 4515명이 확진 판정을 받고 106명의 사망자를 내 전 세계를 공포에 떨게 하고 있는 신종 코로나바이러스 감염증(2019-nCoV), 일명 ‘우한 폐렴’의 확산속도가 메르스보다 빠르다는 잠정 결론을 내놨다. 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 따르면 세계보건기구(WHO)에 따르면 신종 코로나바이러스 감염증의 확산 속도가 2002~2003년 발생한 중증급성호흡기증후군(사스)나 2009년 발병한 신종인플루엔자 초기단계와 비슷하고 중동호흡기증후군(메르스)보다는 높은 것으로 보고 있다. 역학자들은 보균자가 바이러스를 감염시키는 경향인 ‘R0’를 정확히 파악하려고 하고 있다. R0는 바이러스의 사람간 감염속도를 나타내는 것으로 정확한 대책을 수립하는데 필요한 수치이다. 일반적으로 R0가 1보다 클 경우는 바이러스의 확산이 쉽기 때문에 격리와 같은 대책이 필요하다는 것을 의미한다. WHO는 지난 23일 긴급회의를 통해 이번 2019-nCoV의 R0는 1.4~2.5라고 밝혔다. 뒤이어 영국 랭커스터대와 미국 플로리다대 공동연구팀은 R0를 3.8, 중국 광둥성 질병예방통제센터 연구팀은 R0를 2.90~2.92로 다소 높은 추정치를 내놓기도 했다. 이 같은 R0 추정치는 사스나 신종인플루엔자 발병 초기단계와 비슷한 수치이지만 메르스 때의 R0보다는 높은 것으로 나타났다. 영국 에든버러대 역학자 마크 울하우스 교수는 “이번 감염증의 R0가 이전의 다른 중요한 전염병과 비슷한 수준으로 평가됐다는 것은 특별한 일이 없는 한 비슷한 규모로 진행될 잠재력을 갖고 있음을 의미한다”고 강조했다. 그러나 문제는 이 같은 R0값은 추정치를 계산하는 데이터와 수치를 계산할 때 사용하는 가정 사이에서 간극이 존재하기 때문에 정확하지 않다는 것이다. 이와 함께 무증상자가 다른 사람을 얼마나 감염시킬 수 있는지에 대한 점도 정확히 알려져 있지 않다는 점이다. 최근 중국에서 바이러스에 감염됐지만 증상이 나타나지 않는 무증상자들이 발견됐다. 실제로 무증상자들도 바이러스 확산을 시킬 수 있다면 이번 신종 코로나바이러스 감염증을 차단하기는 더욱 어려워진다. 역학자들은 사스를 통제할 수 있었던 것도 무증상자의 바이러스 확산 사례가 거의 없었기 때문이라고 지적하며 무증상자의 바이러스 확산 가능성에 대한 역학조사도 시급히 진행돼야 한다고 전문가들은 입을 모으고 있다. 영국 노팅엄대 바이러스학자인 조너선 볼 교수는 “무증상 전염의 규모를 결정하는 것이 이번 감염증의 집단발병 영향력을 파악할 수 있는 중요한 열쇠이며 만약 무증상 감염이 매우 흔한 방식이라면 이번 감염증 통제는 새로운 국면에 접어들게 될 것”이라고 지적했다.신종 코로나바이러스 감염증은 지난해 12월 중국 후베이성 우한 지역에서 발생해 일명 ‘우한 폐렴’으로 불리며 7~14일 정도의 잠복기를 거쳐 발열, 기침, 호흡곤란 등의 증상을 보이다가 심할 경우 중증 폐렴 증상을 유발시켜 사망에 이르게 하는 것으로 알려져 있다. 원인은 사람에게서 감기를 일으키는 것으로 알려진 코로나바이러스의 변종인 신종 코로나바이러스이다. 이 때문에 세계보건기구(WHO)는 ‘신종 코로나바이러스 감염증’으로 부르며 ‘2019-nCoV’로 이름붙였다. 박쥐에게서 유래된 코로나바이러스와 유사한 것으로 알려져 있으 인수공통감염증으로 보고 있지만 인간대 인간으로 전염되는 것으로도 보고 있다. 28일 현재 중국 내에서만 4515명의 확진환자가 나왔고 106명의 사망자를 낸 것으로 확인되고 있다. 　유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난해 가을부터 시작된 호주 산불은 다소 진정세를 보이고 있기는 하지만 다섯달째 이어지고 있는 상황이다. 과학자들은 호주 산불도 지구온난화로 인한 기후변화가 주요 원인이라고 지적하고 있다. 이 때문에 많은 연구자들이 지구온난화의 원인 물질인 온실가스를 제거하는 방법을 찾는데 노력 중이다. 국내 연구진이 공기 중 이산화탄소를 흡수해 전기를 저장할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 연구팀은 ‘리튬-이산화탄소 전지’의 성능과 수명을 개선해 이산화탄소를 포집하고 전기도 생산할 수 있는 고효율 배터리 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 리튬-이산화탄소 전지는 리튬을 음극재, 이산화탄소를 양극재로 사용하는 이차전지로 리튬 이온이 전해질을 통해 음극재와 양극재 사이를 오가며 전지의 충전과 방전을 일으킨다. 전지에 전류가 흐르면서 전기를 사용하는 방전 중에 이산화탄소를 사용하기 때문에 공기 중 이산화탄소를 포집할 수 있다는 특징 때문에 특히 주목받고 있다. 문제는 전지 작동 과정에서 탄산리튬이 생기고 과전압이 발생해 전지의 수명과 성능을 떨어뜨린다는 것이다. 과전압은 이산화탄소를 잡아들이는 효율까지 떨어뜨리게 된다. 연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 기존 전해질 대신 고체 질산염을 전해질로 사용하고 양극 표면에 루테늄 나노입자를 촉매로 붙였다. 고체 질산염과 루테늄 촉매는 과전압을 낮춰 이산화탄소 포집 능력을 높일 뿐만 아니라 기존 전해질에 비해 전력밀도를 13배 이상 향상시키는데 성공했다.곽상규 교수는 “배터리가 전기를 사용하는 방전시에 루테늄 촉매가 불안정한 이산화탄소 음이온의 전자를 공유함으로써 과전압을 낮추고 전류 및 전력밀도를 높일 수 있었다”라며 “이번 연구는 효율이 높으면서도 이산화탄소도 포집할 수 있는 리튬-이산화탄소 전지 상용화를 앞당길 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

토지 이용 등으로 인간의 손길 닿은 곳 동식물 2만 5166종 개체수 변화 분석 자연 서식지보다 생물 수 25~50% 감소 바이오디젤 만드는 팜유 생산과정서 숲 개간·파괴로 온실가스 배출량 늘어 폐목재 같은 바이오매스 이용 늘려야#지난해 9월 시작된 호주 산불이 5개월이 지난 지금도 계속 이어지고 있다. 최근 다소 진정세를 보이고 있지만 이미 남한 면적보다 넓은 11만㎢를 태웠다. 인명과 재산 피해도 심각하지만 캥거루, 코알라처럼 호주 일대에서만 존재하는 야생동물이 10억 마리 넘게 희생돼 순식간에 멸종위기에 처하는 등 생태 측면에서도 위기상황이다. #지난해 5월 전 세계 50개국 과학자 145명은 ‘유엔 생물다양성 과학기구’(IPBES) 총회에서 “2018년 기준 양서류 40%, 침엽수 34%, 포유류 25% 등 지구상 존재하는 800만종(種) 중 100만종이 멸종위기에 처했다”는 보고서를 내놓기도 했다. 과학자들은 멸종 생물 숫자가 늘어나는 이유로 자원고갈, 기후변화, 환경오염을 꼽았다.과학자들은 산불과 야생생물종의 멸종, 지구온난화 등 최근 일어난 생태환경 문제들은 모두 인간 때문에 생긴 일이라고 입을 모은다. 이 같은 상황에서 인간의 활동이 생태환경을 더욱 악화시켜 최악의 경우 여섯 번째 대멸종이 일어날 수도 있다는 우려를 보이는 연구 결과들이 추가로 발표됐다.영국 런던대(UCL), 런던 자연사박물관, 임페리얼칼리지 런던대, 유엔 세계환경보전감시센터, 터키 코크대, 미국 유타대 공동연구팀은 사람의 토지이용이나 각종 활동이 먹이피라미드에서 1차 포식자인 거미, 무당벌레 같은 무척추동물의 멸종을 가져올 것이라고 22일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 영국 생태학회에서 발행하는 국제학술지 ‘기능 생태학’ 21일자에 실렸다. 연구팀은 1차적으로 자연 상태의 숲에서부터 사람의 손이 닿는 농지, 도시까지 80개국에 존재하는 2만 2500여종의 동식물 개체수를 분석했다. 분석 대상이 된 동식물은 진드기부터 아프리카코끼리까지 다양했다. 연구팀은 이와 함께 기존에 연구된 460개의 데이터베이스를 활용해 2만 5166종의 동식물 개체수 변화를 추가 분석했다. 그 결과 작은 무척추동물뿐만 아니라 파충류, 양서류 같은 변온동물, 어류, 조류, 버섯 같은 균류도 인간의 손길이 닿은 곳은 자연 서식지보다 개체수가 25~50% 적은 것으로 나타났다. 인간이 자연파괴의 원인이라는 점을 보여 준 것이다. 팀 뉴볼드 런던대 박사는 “이번 연구는 인간의 활동으로 포식자들이 사라져 먹이사슬 내 다른 동물의 개체수를 통제하지 못할 경우 생태계가 급속히 붕괴될 수 있음을 암시하고 있다”고 강조했다. 한편 영국 노팅엄대, 노팅엄대 말레이시아캠퍼스, 리버풀 존무어대, 에지힐대, 말레이시아 셀랑고르주 삼림부 공동연구팀은 지구온난화를 막기 위해 사용하는 바이오디젤을 만드는 팜유(油) 생산과정이 오히려 온실가스 배출을 부추겨 지구에 더 심각한 부담을 준다는 환경단체들의 주장을 뒷받침하는 연구 결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 21일자에 발표했다. 열대지역에 있는 습지 형태의 숲은 전 세계 이산화탄소 약 20%를 저장하고 있는 것으로 알려져 있다. 연구팀의 분석에 따르면 바이오연료를 얻기 위해 기름야자 농장을 조성하며 숲을 파괴하는 경우 숲이 저장하고 있던 이산화탄소뿐만 아니라 땅속에 있던 메탄과 아산화질소 등 온갖 종류의 온실가스가 공기 중으로 배출된다. 연구를 주도한 소피 쇠게르스텐 노팅엄대 교수는 “바이오연료 원료 생산을 위해 숲을 개간하는 과정에서 더 많은 온실가스가 배출돼 환경에 부담을 주는 만큼 폐목재 같은 다른 바이오매스 이용을 확대해야 한다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

이제 하루만 지나면 설 연휴가 시작됩니다. 올해는 연휴 중간에 주말이 끼어 있다 보니 쉬는 날이 그리 길지 않아 아쉬움이 많습니다. 짧은 연휴이지만 이번 설에도 ‘민족 대이동’이나 ‘주차장이 된 고속도로’라는 상투적인 말들이 어울릴 정도로 많은 분이 고향을 찾겠지요. 한바탕 귀성전쟁을 치르고 난 뒤 오랜만에 만난 가족과 친지들은 앉자마자 ‘결혼 안 하니’, ‘아이는 가질 거니’, ‘취직 준비는 잘 되니’ 등의 덕담(?)을 던질 겁니다. 오랜만에 만난 반가움에 던지는 말이라지만 듣는 사람의 스트레스는 극에 달할 수 있습니다. 그런 말을 듣고 있노라면 어떤 칼럼에서 말한 것처럼 ‘설이란 무엇인가’라고 되묻고 싶지만, 현실적으로 쉽지 않은 일입니다. 화를 삭이고 명절 음식을 마구 먹다 보면 불어나는 체중 걱정 때문에 스트레스는 한층 더해지는 최악의 상황이 만들어지기 십상입니다. 설 연휴를 악몽으로 만들 수 있는 스트레스와 뱃살에 대한 놀라운 연구 결과가 나왔습니다. 미국 하버드대 의대, 매사추세츠공과대(MIT), 브로드연구소, 매사추세츠종합병원, 보스턴아동병원, 다나파버 암연구소, 하워드휴스 의학연구소, 브라질 미나스레라이스 연방대, 상파울루대 공동연구팀은 스트레스가 어떻게 머리카락을 하얗게 만들고 탈모에 이르게 하는지를 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 23일자에 결과를 발표했습니다. 연구팀은 검은색 털을 가진 생쥐들에게 하루 4시간씩 5일간 극심한 스트레스를 준 뒤 털 색깔과 세포변화를 분석했습니다. 그 결과 스트레스가 모낭에서 색소형성 줄기세포를 공격해 털 색깔을 빠르게 탈색시키고 털 굵기도 가늘게 만들어 탈모로 이어진다는 것이 확인됐습니다. 스트레스는 교감신경계를 자극하고 그 때문에 과다분비된 특정 신경전달물질이 색소형성 줄기세포를 공격해 죽이거나 변형시켜 제 기능을 못하게 만든다는 것입니다. 기존에 알려진 것처럼 탈모, 탈색이 스트레스 호르몬으로 알려진 ‘코티솔’이나 면역체계 교란 때문에 생기는 것이 아니라는 설명입니다. 연구팀은 도시괴담에서 흔히 등장하는 공포로 극심한 스트레스를 받은 사람이 하루 만에 머리가 하얗게 변하는 것도 실제로 가능하다고 밝혔습니다. 한편 스웨덴 카롤린스카 의학연구소, 웁살라대 의대, 팔룬종합병원, 단데리드종합병원 공동연구팀은 복부비만은 다발성 심장마비의 핵심원인이며 뇌졸중 위험을 높인다는 연구 결과를 유럽심장학회에서 발행하는 의학 분야 국제학술지 ‘유럽 예방심장학회지’ 21일자에 실었습니다. 지금까지 복부비만이 단발성 심장마비의 확실한 원인이라는 사실은 잘 알려져 있었지만 심장마비 재발의 직접적 원인인지에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았습니다. 연구팀은 스웨덴 심장질환 치료평가 데이터베이스에서 2005~2014년에 처음 심장마비를 일으켜 병원을 찾은 2만 2882명을 대상으로 약 4년간 추적조사를 했습니다. 연구팀은 두 번째, 세 번째 심장마비나 뇌졸중은 흡연, 당뇨병, 고혈압, 혈중지질, 체질량지수(BMI)보다 허리둘레, 즉 복부비만에 더 큰 영향을 받는다는 사실을 처음으로 확인했습니다. 이번 설 연휴는 오랜만에 보는 가족과 친지, 친구들 서로에게 스트레스를 주고 감정과 건강을 해치는 덕담보다는 마주 보고 따뜻하게 손 한 번 잡아 주며 마음으로 안부를 묻는 그런 명절이 됐으면 합니다. edmondy@seoul.co.kr

지구에서 가장 오래 된 소행성 충돌구(크레이터)가 호주 남서부에서 확인됐다. 지구 나이를 45억년쯤으로 추정하는데 그 절반에 가까운 22억년쯤 된 것으로 추정된다. 어쩌면 빙하기를 끝내는 데 이 소행성의 충돌이 도움을 줬을지 모른다고 과학자들은 보고 있다. 호주 웨스트 오스트레일리아주에 있는 야라부바(Yarrabubba) 충돌구다. 퍼스로부터 북동쪽으로 600㎞ 떨어진 지점이다. 워낙 오랜 시간 침식이 진행돼 사람 눈으로는 충돌구인지 알 수가 없다. 국제우주정거장(ISS)에서도 쉽게 눈으로 판별할 수가 없다. 호주 커틴 대학 연구진은 이 지역에서 발견된 바위나 돌에서 소행성 충돌 때 열로 재결정화된 광물인 지르콘, 모나자이트 등을 분석한 결과, 22억 2900만년 전쯤에 지구에 충돌했을 것으로 본다고 결론 내렸다. 연구 결과는 22일 과학잡지 네이처 커뮤니케이션즈에 발표된다고 영국 BBC가 전했다. 이 삭막하게 건조한 아웃백 지역에서 처음 크레이터의 존재가 처음 확인된 것은 1979년이었다. 하지만 누구도 이 충돌구의 나이를 측정해 볼 생각도 하지 않았다. 과학자들은 자기장을 측정한 결과 이 충돌구의 직경이 70㎞에 이르는 것을 밝혀냈다. 연구진을 이끈 크리스 커클랜드 교수는 “너무 오래 돼 지형이 너무 평평해졌지만 그곳의 바위들은 확연히 구분된다”고 말했다. 지금까지는 남아프리카 브레드포트 돔이 가장 오래 된 소행성 충돌구로 알려졌는데 이를 거의 2억년이나 끌어올린 것이다. 커클랜드 교수는 “웨스트 오스트레일리아 지질이 워낙 오래 돼 이 지역에 관심이 많았지만 이 충돌구가 이렇게 오래 됐을 것이라고는 미처 짐작하지 못했다”면서 “그곳에는 발견되길 기다리는 더 오래 된 충돌구가 있을 가능성이 절대적이다. 하지만 껍질(crust)을 파악하기 어렵다는 이유로 침식해 결과적으로 지구의 초기 역사를 잃을 가능성이 있다”고 말했다.또 하나 주목할 점은 충돌 순간이 지구가 빠르게 따듯해지기 시작한 시간과 겹친다는 것이다. 이 전의 지구는 얼음이 얇은 막으로 에워싼 눈송이(SNOWBALL EARTH) 같았는데 어느 순간 얼음이 녹고 지구는 갑자기 따듯해지기 시작했다는 것이다. 이 소행성의 충돌이 우리 행성의 기후 변화에 상당한 역할을 했다는 것이다. 연구진은 모델링 작업을 통해 몇 ㎞ 두께의 얼음을 소행성이 뚫고 지나간 뒤 물이 엄청나게 퉁기며 온실가스를 만들어 대기로 바뀌었다고 봤다. 원생대(原生代, Proterozoic era)인데 산소가 이제 막 대기 중에 출현하고 복잡한 생명체는 아직 등장하지 않았던 때다. 아직 모델링 작업에 필요한 여러 정보가 충분히 갖춰져 있지 않아 아직 포괄적인 이론으로 정립하기엔 모자람이 있다. 하지만 “돌들은 지구에 엄청난 영향을 미쳤음을 얘기해줄 수 있다”고 연구진은 봤다. 지구가 더워지기 시작했다는 다른 가설은 화산 분출이 대기 중에 탄소 이산화물을 배출했기 때문이라고 보는 것이다. 임병선 기자 bsnim@seoul.co.kr

이산화탄소(CO2)보다 1만2000배 온실효과가 강하며 중국과 인도에서 주로 생성되는 온실가스 1종이 기록적인 수준으로 대기 중에 배출되고 있다는 연구 결과가 나왔다. 영국 브리스틀대 등 국제연구진은 온실가스인 수소불화탄소(HFC-23)가 대기 중에서 거의 사라졌다는 2017년 중국의 공표와 달리, 기록적인 수준으로 증가하고 있다는 것을 발견했다고 밝혔다. HFC-23은 온실가스 비(非)감축의무 국가인 중국과 인도에서 주로 가정용 에어컨과 냉장고 등의 냉매로 사용하는 수소염화불화탄소(HCFC)를 생산하는 동안 배출된다. 문제는 이 온실가스가 이산화탄소보다 훨씬 더 강력한 온실효과를 갖고 있다는 데 있다. 이들 국가는 2015년부터 공장에서 HFC-23을 배출하지 않게 하겠다는 야심 찬 계획을 발표하고, 2017년 성공하고 있다고 말했다. 이에 따라 과학자들은 전 세계 HFC-23 배출량이 약 90% 감축할 것으로 예상했었다. 그런데 이번 연구에서 전 세계 대기 중 HFC-23 농도를 조사한 결과, 해당 온실가스의 배출량은 감축되지 않았을 뿐만 아니라 오히려 배출량이 현저하게 증가한 것으로 나타났다. 이에 대해 연구진은 HFC-23은 특히 온실효과가 강해 대기 중 1t이 배출되는 것은 이산화탄소 1만2000t이 배출되는 것과 같다고 설명했다. 이런 위력 탓에 과학자들은 지난 20여년간 대기 중 HFC-23 농도를 예의 주시했다. 연구 주저자인 키런 스탠리 박사는 “우리 연구에서는 중국의 보고와 달리 HFC-23 배출 감축에 성공하지 못했을 가능성이 매우 높다는 점을 발견했지만, 인도가 배출 감축을 시행할 수 있었는지는 추가적 측정 없이 확신할 수 없다”고 말했다. 또 연구 공동저자인 맷 릭비 박사도 “이제 우리는 다른 국제 단체들과 협력해 국제적 자료보다 국가적 자료를 사용해 중국과 인도의 국가별 배출량을 정량화할 계획”이라고 밝혔다. 자세한 연구 결과는 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications) 최신호에 실렸다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구상에 남아있는 가장 오래된 크레이터(운석이나 소행성 등이 떨어져 생긴 큰 구멍)의 ‘진짜 나이’가 밝혀졌다. 호주 퍼스의 커틴대학 연구진은 호주 웨스턴오스트레일리아주에 있는 크레이터인 ‘야라부바’(Yarrabubba)가 약 22억 2900만 년 전에 형성된 것으로 확인됐다고 밝혔다. 이는 기존에 알려진 가장 오래된 크레이터에 비해 2억 년 이상 오래된 것이다. 연구진은 야라부바 크레이터에서 수집한 광물인 지르콘과 모자나이트 등을 분석해 충돌 시기를 추정한 결과, 생성 시기는 22억 2900만 년(오차범위 ±500만 년)전으로 나타났다. 야라부바 크레이터가 충돌의 충격으로 형성된 지형이라는 사실은 익히 알려져 있었지만, 매우 오랜 기간 동안 침식과 지각 변동을 겪은 크레이터의 경우 원형을 확인하는 것이 어려워 생성 시기를 추정하기 힘들었다. 또 호주나 아프리카 대륙과 운석 또는 소행성이 충돌할 당시 튕겨져나간 물질이 20억 년 이상의 역사를 가진 것으로 분석된 적은 있지만, 원래 충돌구의 형성 시기는 확인되지 않았다. 연구진에 따르면 야라부바 크레이터를 만든 소행성은 얼음으로 뒤덮여 있었던 것으로 추정되며, 호주 대륙과 충돌하면서 지름 70㎞에 달하는 거대한 충돌구를 만들었다. 뿐만 아니라 충돌 이후에는 충돌로 발생한 약 87조~5000조㎏에 달하는 수증기가 대기를 뒤덮으면서 지구온난화 등의 기후변화를 유발하기도 했던 것으로 분석됐다. 연구진은 “이번 연구는 야라부바 충돌구가 정확히 ‘눈덩이 지구’(snowball earth) 초기가 끝나던 시점에 만들어졌다는 것을 알게 됐다”고 설명했다. 눈덩이 지구이론은 과거 6~8억년전 선캄브리아 시기가 끝나갈 즈음에 지구 전체가 눈과 얼음으로 완전히 얼어붙었던 극심한 빙하 시기가 수차례 발생했었다는 가설이다. 또 “충돌 이후 발생한 대규모 수증기가 온실가스 역할을 했으며, 이는 대형 소행성의 충돌이 지구의 빙하시대를 끝내기에 충분한 변화를 가져왔다는 것을 입증한다”고 덧붙였다. 이어 “야라부바 크레이터는 지구 역사의 절반을 함께 했으며, 우리는 지구의 기후변화 역사를 알게 해주는 귀중한 자료의 중요성을 모른 채 20년 가까이 보냈다”면서 “소행성 충돌의 정확한 시점을 확인하는 것은 지구의 지난 역사를 아는데 도움이 된다”고 전했다. 자세한 연구결과는 세계적인 과학전문지 ‘네이처’의 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈‘(Nature Communications) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

낯선 곳에서도 지도 한 장만을 들고 길을 잘 찾는 사람이 있는가 하면 몇 번이나 갔던 곳도 매번 새로운 곳을 가는 듯 낯설어 하는 사람들도 있다. 이는 공간지각력이나 공간기억력이 떨어지기 때문이다. 그런데 손전등만 있으면 이런 사람들의 공간기억력을 순식간에 높여줄 수 있는 기술이 있다면 믿을 수 있을까. 아직 동물실험 단계이지만 국내 연구진이 빛을 머리에 비추는 것만으로도 공간기억력을 향상시킬 수 있는 방법을 찾아냈다. 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단 사회성뇌과학그룹 연구팀은 외과 수술 없이 비침습적 방법으로 머리에 손전등 정도의 빛을 비추는 것만으로도 뇌신경세포 내 칼슘농도를 조절해 공간기억능력을 향상시키는 기술을 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 칼슘은 세포 이동, 분열, 유전자 발현, 신경전달물질 분비, 항상성 유지 등 세포기능에 폭넓게 관여하는 주요 물질이다. 세포가 제 기능을 수행하기 위해서는 세포 내 칼슘농도가 적절하게 조절되야 하는데 만약 그 양이 부족해지면 인지장애, 심장부정맥 등 다양한 질환으로 이어지게 된다. 이번 연구에 교신저자로 참여한 허원도 IBS 초빙연구위원(카이스트 생명과학과 교수)은 이전 연구에서 세포에 빛을 비춰 세포 내 칼슘 농도를 조절할 수 있는 ‘옵토스팀원’ 기술을 개발했다. 옵토스팀원은 빛으로 세포기능을 조절하는 광유전학 기술로 쥐의 머리에 청색 빛을 비춰주면 광수용체 단백질들이 결합되면서 세포 내로 칼슘을 유입시키는 기술이다. 두개골을 여는 등의 외과수술은 아니지만 옵토스팀원 기술을 이용하기 위해서는 체내 광섬유를 삽입하는 과정을 거쳐야 한다. 이번 연구에서는 옵토스팀원에서처럼 광섬유를 심는 정도의 수술도 하지 않고 광수용체 단백질 유전자를 변형시킴으로써 빛에 대한 민감도를 55배 증가시킨 ‘몬스팀원’ 기술을 개발했다. 빛에 대해 민감하게 반응하는 유전자 덕분에 수술 없이 살아있는 쥐의 머리에 손전등 정도의 빛을 비추는 것만으로도 뇌 신경세포 내 칼슘농도 증가 시키고 공간기억력을 향상시키는데 성공했다. 특히 이번 기술은 머리뼈 근처 뇌 피질 뿐만 아니라 뇌 깊숙한 곳에 있는 해마와 시상에 있는 뇌신경세포의 칼슘농도 증가도 이끌어 낸다는 것을 확인했다. 연구팀은 생쥐들에게 공간공포실험을 실시한 결과 몬스팀원 처리를 받은 생쥐들이 그렇지 않은 생쥐들보다 공포기억력이 더 오래간다는 사실을 관찰할 수 있었다. 허원도 교수는 “이번 기술은 뇌세포 칼슘 연구와 뇌인지 과학연구 등에 다양하게 적용될 수 있을 것”이라며 “수술 없이 살아있는 동물의 뇌신경세포를 조절하는 것 뿐만 아니라 향후 세포 수준을 넘어 개체 수준까지 칼슘에 의한 신경행동학적 변화를 규명하는 연구에 활용될 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

전래동화인 별주부전에서 토끼는 천하의 명약으로 소문난 간 때문에 목숨이 위험한 상황에 놓이지만, 간을 몰래 빼내서 보관한다는 이야기로 위기를 모면한다. 간 없이 살 수 있는 동물도 없고 몸 밖에 내놓은 간 역시 금방 죽기 때문에 말도 안 되는 거짓말이지만, 토끼의 그럴듯한 입담에 모두가 속아 넘어간다. 그런데 위기를 모면하기 위한 거짓말이 아니라 진짜로 간을 몸 밖으로 빼서 보관하려는 연구가 진행 중이다. 간이 아니고는 치료할 수 없는 불치병을 치료하기 위해서라는 목적도 전래동화와 비슷하다. 다만 장기 이식을 위한 것이라는 점이 다르다. 뇌사자 장기 이식은 시간과의 싸움이다. 많은 연구에도 불구하고 간 같은 주요 장기는 24시간 이상 몸 밖에서 생존이 힘들다. 만약 이식을 위한 골든 타임을 놓치게 되면 귀중한 장기가 못쓰게 된다. 이 문제를 극복하기 위해 스위스 취리히 병원, 취리히 연방공과대학, 취리히 대학 와이즈 연구소 등 여러 연구 기관들은 2015년부터 '리버 포 라이프'(Liver 4 Life) 프로젝트를 진행 중이다. 이 프로젝트의 목표는 간을 최대한 오랜 시간 몸 밖에서 이식이 가능한 상태로 유지하는 것이다. 일차 목표는 최대 일주일간 간을 보관하는 것이다. 인간이 생명을 유지하기 위해서는 반드시 간이 필요하지만, 사실 간 역시 살기 위해 우리 몸의 다른 장기를 필요로 한다. 많은 혈액이 흐르고 대사가 활발한 장기인 만큼 심장에서 피를 충분히 공급해주어야 하고 폐에서 산소를 끊임없이 공급해주어야 한다. 대사 과정에서 생기는 노폐물을 제거하는 콩팥과 영양분을 공급해주는 소화기관도 있어야 하고 적절한 기능을 유지하기 위해 호르몬 자극도 필요하다. 리버 포 라이프 시스템은 이 복잡한 주변 장기 기능을 최대한 실제 인체처럼 흉내 내 간이 제 기능을 할 수 있게 만든다. (사진) 연구팀은 시간이 너무 늦거나 상태가 나빠 이식에 실패한 뇌사자 간 10개를 기증받아 연구를 진행했다. 이미 기능이 떨어진 간을 일단 받아서 리버 포 라이프 시스템에 넣고 일주일간 테스트한 것이다. 그 결과 놀랍게도 6개의 간에서 기능이 유지되는 것이 확인됐다. 물론 이 간을 사람에게 이식해도 문제가 없는지 검증하는 과정은 매우 신중하고 조심스럽게 진행해야 하지만, 첫 연구 결과는 희망적이다. 오랜 시간 장기를 체외에서 유지할 수 있는 시스템이 개발되면 장기 이식 분야에 새로운 혁신이 일어날 것으로 기대된다. 장기 보존이 가능하다면 같은 상황이라도 수술을 훨씬 여유 있게 준비해서 이식 성공 가능성을 높일 수 있고 본래는 이식할 수 없었던 장기도 이식할 수 있기 때문이다. 이 연구 결과는 네이처 바이오테크놀로지 (Nature Biotechnology) 최신호에 실렸다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

인간을 포함한 동물은 먹지 않으면 생존할 수 없다. 스스로 영양분을 만드는 식물이나 박테리아가 아닌 이상 다른 생물체의 에너지를 빼앗아 살아가는 것이 동물의 숙명이다. 따라서 소화 기관의 진화는 다세포 동물의 진화만큼이나 오래되었다고 생각할 수 있다. 다만 부드러운 내장 기관은 화석으로 잘 남지 않아 그 기원을 밝히기가 쉽지 않았다. 미주리 대학의 제임스 D 쉬프바우어 교수와 그 동료들은 에디아카라기 (6억3500만~5억4100만 년 전의 지질시대) 후기인 5억 5000만 년 전 화석에서 가장 오래된 소화 기관의 증거를 발견했다. 연구팀은 이 시기에 흔했던 미스터리 생명체인 클라우디니드 (cloudinids)의 화석을 마이크로 CT 스캔을 통해 상세히 분석했다. 클라우디니드는 아이스크림 콘을 여러 개 겹쳐 놓은 것 같은 외형을 지니고 있는 작은 에디아카라 생물체로 현생 동물군 중 어느 동물과도 연관성이 확인되지 않은 미스터리 생명체다. 입처럼 보이는 부분이 있지만, 실제 입인지도 확인되지 않았다. 일부 과학자들은 현생 산호와 비슷하게 공생 조류(algae)의 광합성을 통해 에너지를 얻는 동물일지도 모른다고 보고 있다. 하지만 이번 연구에서 클라우디니드의 내부 구조는 산호와는 확연히 달랐다. 길쭉한 몸통 내부에는 소화 기관 역할을 하는 것으로 추정되는 긴 튜브 같은 장기가 존재했다. 이 해석이 옳다면 연구팀은 가장 오래된 위장 화석을 찾은 것이다. 이 연구는 저널 네이처 커뮤니케이션스에 실렸다. 다른 에디이카라 화석처럼 클라우디니드 역시 다리나 집게 같은 부속지가 없으며 이빨이나 단단한 외피의 흔적이 없다. 따라서 입으로 먹이를 먹었다면 유기물이 풍부한 모래를 흡입한 후 배출하거나 혹은 바닷물 속을 부유하는 유기물을 흡입했던 것으로 보인다. 많은 에디아카라기 생물들이 이런 식으로 유기물을 걸러 먹거나 혹은 공생 조류의 힘으로 살았던 것으로 생각된다. 따라서 이 동물들은 움직일 필요도 없었고 사냥을 할 이유도 없었다. 하지만 다음 시기인 캄브리아기에는 날카로운 이빨과 집게 같은 부속지를 지닌 포식자들이 등장한다. 이 시기엔 본격적으로 먹고 먹히는 생존 경쟁이 시작되면서 동물의 다양성이 폭발적으로 증가했다. 이런 생물상의 변화를 캄브리아기 대폭발이라고 부르는데, 현생 동물문의 조상이 대부분 이때 등장했다. 캄브리아기에 생물 대폭발이 가능했던 이유는 에디아카리기 말에 이렇게 다음 시대를 준비했던 동물들 덕분인지도 모른다. 비록 원시적인 소화기관의 흔적이지만, 이번 연구가 큰 의미를 지닌 이유다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

‘올바른 쇼핑의 모든 것’이란 슬로건의 올타몰이 다양한 종류의 설 선물을 한자리에 모았다. 올타몰은 건강식품부터 즉석가공식품, 신선식품, 홍삼제품, 가전제품 등을 파는 종합 온라인 쇼핑몰이다. 프리미엄 육류로 알려진 ‘강강술래’, 다양한 종류의 탕 간편조리식품 ‘미스타셰프’, 석류즙과 양배추즙 등 건강즙으로 유명한 ‘올즙’, 크릴오일과 각종 영양제로 알려진 ‘네이처드림’, 청소기·가습기 등을 판매하는 ‘보만’, 프라이팬 대표 브랜드 ‘테팔’ 등을 주력 제품으로 판매한다. 올타몰 관계자는 “이번 설에도 부담 없는 가격대에 실속을 겸비한 가성비·가심비 제품들이 인기를 끌 것으로 보인다”고 말했다. 한편 올타몰에서는 설날을 맞아 각종 쿠폰 제공하고 할인 및 건강즙 등을 랜덤으로 주는 이벤트를 한다.

영화 ‘해리포터’와 ‘반지의 제왕’에서는 몸을 숨길 수 있는 망토가 등장한다. 현실에서도 레이더나 음파를 흡수해버리는 스텔스기나 스텔스함정, 스텔스 잠수함 등이 있다. 이렇게 스텔스 기능을 만들어 주는 것은 자연계에는 존재하지 않는 메타물질 때문이다. 국내 연구진이 음파 성질을 자유자재로 바꿔 투명망토나 스텔스 기능은 물론 소음까지 없애줄 수 있는 메타물질을 개발해 주목받고 있다. 서울대 전기전자공학부, 홍콩과학기술대 공동연구팀은 디지털 프로그램으로 폭넓은 영역에 스텔스 기능을 구현할 수 있는 가상 메타물질 기술 개발에 성공하고 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 14일자에 발표했다. 특히 이번 기술은 음향 파동이라는 물질적 특성을 자유자재로 구현할 수 있어 다양한 분야로 활용할 수 있다는 특징이 있다. 메타물질은 자연계에는 존재하지 않는 특이한 물리적 특성을 가진 물질로 고해상도 이미징, 투명망토, 스텔스 기능, 무반사 태양전지 등 다양하게 활용이 가능하다. 문제는 메타물질을 만드는데 사용된 자연물질과 구조체의 특성에 따라 메타물질의 성질과 기능이 결정되기 때문에 메타물질을 사용하려는 목적에 맞춰 모든 영역에 적용하기는 쉽지 않다. 이 때문에 기존에 메타물질을 설계할 때는 메타물질 구조체를 설계한 다음 원하는 특성을 가질 때까지 조금씩 변형하는 설계기법이 쓰였다.연구팀은 거꾸로 원하는 특성을 얻을 수 있는 메타물질 구조를 계산해 만드는 방식을 선택했다. 이를 위해 디지털 회로와 신호처리 기술을 이용해 자연물질의 분극현상을 흉내내 실제 구조체 없이도 원하는 파동물성과 주파수 분산 특성을 자유자재로 구현하는 가상화 음향 메타물질 기술을 개발했다. 스텔스기를 만든다고 할 때 기존에는 스텔스기 표면에 물리적으로 메타물질을 붙이거나 도색을 해야 했지만 이번 기술을 활용하면 기존 항공기도 스텔스 기능을 갖출 수 있게 되는 것이다. 연구팀은 이번에 개발한 가상의 메타물질을 이용해 빛, 소리 등 파장의 반사, 산란 같은 현상을 제어할 수 있게 됨에 따라 레이더나 소나로부터 탐지되지 않는 스텔스 기술이나 방음, 흡음설계도 가능하다고 설명하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

21세기 지구상에 살고 있는 인간을 포함한 모든 생물체에 가장 중요한 과학적 문제는 지구온난화로 인한 기후변화일 것이다. 기후변화로 인해 겨울철 혹한과 폭설, 여름철 폭염과 열대성 폭풍 등이 잦아지고 있다. 특히 태풍이나 허리케인, 사이클론 등 열대성 저기압은 적도 부근 바다온도에 영향을 받고 있다. 많은 과학자들이 열대지역의 해수온도가 높아지는 이유에 대해 찾고 있지만 아직까지 정확한 해석을 내놓고 있지 못하다. 이 같은 상황에서 기초과학연구원(IBS) 기후물리연구단, 울산과학기술원(UNIST) 도시환경공학부, 미국 하와이대 대기과학과, 시애틀 워싱턴대 대기해양합동연구소 공동연구팀은 아열대 지역에서 발생한 온실기체가 열대지역 온도 상승을 부추긴다는 사실을 밝혀내고 기후학 분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’ 14일자에 발표했다. 이산화탄소, 메탄 같은 대기 중 온실가스가 지구 평균기온을 상승시킨다는 것은 잘 알려져 있지만 그 정도는 지역마다 차이를 보이고 있다. 지난 50년 간 지구 전체 평균 해수면 온도는 0.55도 상승했지만 동태평양을 제외한 열대지역 해수면 온도는 0.71도 높아졌다. 열대 해수면 온도상승은 4~5년에 한 번씩 발생하는 엘니뇨 현상과 맞물려 날씨와 강우를 불안정하게 만들기 때문에 기후과학자들의 관심 대상이었다. 연구팀은 열대 지역은 해들리 순환이라는 대규모 대기순환을 통해 아열대 지역과 영향을 주고 받는다는 사실에 착안했다. 연구팀은 열대와 아열대에서 발생한 온실가스가 온도상승에 기여하는 정도를 분리해 접근했다. 기후모형으로 열대와 아열대 지역에 이산화탄소 농도가 증감을 시뮬레이션해 대기와 해양순환과정을 정밀분석했다. 기존 기후분석 모형들은 전 지구에 동일한 농도의 이산화탄소가 있다고 가정했기 때문에 지구온난화가 다른 지역에 어떤 영향을 미치는지에 대해 정확히 알지 못했었다.그 결과 아열대 지역 이산화탄소는 같은 양의 열대지역 이산화탄소보다 열대 해수면 온도를 40% 이상 상승시키는 것으로 확인됐다. 연구팀에 따르면 온실가스 증가로 아열대 지역의 온도가 상승할 경우 적도-아열대 간 온도차가 줄어들고 해들리 순환이 약화된다는 것이 관찰됐다. 이에 따라 무역풍과 해수용승 현상이 줄어 결국 열대 해수면 온도 증가로 이어진다는 설명이다. 이와 동시에 무역풍이 열대지역으로 수송하던 수증기량도 감소해 열대지역 구름양이 줄어들어 맑은 날이 계속되면서 일사량이 늘어나고 온도 증가를 촉진시킨다는 것도 확인됐다. 악셀 팀머만 IBS 기후물리연구단 단장(부산대 석학교수)은 “이번 연구는 아열대 지역인 중남부 아시아, 미국 남부 등에서 온실가스 감소가 열대지역의 온도 상승에 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여준 것”이라며 “온실가스 이외 대기 질이 미치는 영향을 추가로 연구해 이 같은 상관관계를 명확하게 밝힐 계획”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 화학산업은 물론 제약산업에서 다방면으로 쓰이는 과산화수소를 저렴하면서도 친환경적이고 생산효율을 8배 가량 높일 수 있는 촉매기술을 개발해 주목받고 있다. 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단, 서울시립대 화학공학과, 포항가속기연구소 공동연구팀은 산소와 물만으로 화학산업의 ‘쌀’로 불리는 과산화수소를 저렴하게 생산해 낼 수 있는 방법을 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘네이처 머티리얼즈’ 14일자에 실렸다. 이번에 개발된 기술은 기존에 사용되던 촉매보다 2000배 가량 저렴해 가격, 효율, 환경 문제를 모두 해결한 것으로 평가받고 있다. 과산화수소는 치약, 주방세제 같은 생활용품은 물론 폐수처리장, 멸균과 살균이 필요한 의료현장, 불순물 제거가 필수적인 반도체 공정 등 다양한 화학, 의료, 환경분야에서 활용되는 화학물질이다. 과산화수소 분자식을 보면 원자 2개, 산소 원자 2개가 결합된 형태이기 때문에 이론적으로는 수소기체, 산소기체, 물만으로도 합성이 가능하지만 실제 세 종류만으로는 활성이 낮아 거의 활용되지는 않는다. 현재는 과산화수소를 만들 때 안트라퀴논을 유기용매에 녹인 뒤 값비싼 귀금속인 팔라듐으로 만든 촉매를 이용해 산화, 환원반응을 거쳐 만들어 진다. 비싼 촉매를 이용해 다단계를 거치기 때문에 에너지 효율이 낮고 유기 용매를 사용하기 때문에 환경오염을 일으킨다는 단점이 있다. 연구팀은 철이나 코발트, 니켈 같은 저렴한 원자가 그래핀 위에 놓여있을 때 전기화학적 반응 효율이 높아진다는 점에 착안했다. 실제로 연구팀은 계산화학적 방법을 이용해 촉매 활성 조절이 가능하다는 것을 확인하고 꿈의 신소재라고 불리는 2차원 그래핀 위에 저렴한 코발트 원자를 올린 형태의 촉매를 만들었다. 팔라듐으로 촉매를 만들었을 때보다 가격이 2000분의 1 수준에 불과하다. 연구팀이 개발한 코발트-그래핀 촉매를 산소포화 수용액에 넣고 전기를 가하면 별도의 화합물이나 복잡한 공정없이 간단히 과산화수소를 생산할 수 있는 것이다.1㎏의 촉매를 사용했을 때 하루 341.2㎏의 과산화수소를 생산할 수 있어 현재 가장 효율이 높다는 귀금속계 촉매보다 8배 이상 생산효율이 높은 것으로 평가받고 있다. 이번에 개발한 촉매는 110시간 이상 연속 생산을 한 뒤에도 성능이 98% 이상 유지되는 것도 관찰됐다. 이와 함께 기존 촉매와는 달리 반응 후 회수해 재활용할 수 있다는 장점을 갖고 있기 때문에 폐촉매 발생 같은 환경문제도 일으키지 않는다. 현택환 단장(서울대 화학생물공학부 석좌교수)은 “최근 초정밀 반도체, 정밀 기계부품 기술이 발전하면서 과산화수소 수요도 증가하고 있는 만큼 저렴하고도 높은 효율로 생산할 수 있는 방법이 필요한 상황”이라며 “이번 연구는 과산화수소를 환경친화적이며 경제적으로 생산할 수 있게해줄 뿐만 아니라 화학산업 전반의 생산성 향상에도 도움을 줄 것으로 기대한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

포도처럼 열리는 토마토가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 원광대학교 생명과학부 박순주 교수 연구팀은 토마토 줄기 마디 길이를 조절하는 유전자를 편집해 포도송이처럼 열리는 토마토를 개발했다고 5일 밝혔다. 이 연구는 미국 콜드 스프링 하버 연구소와 공동으로 진행했다. 특히, 이 토마토는 일반 토마토보다 20일가량 빨리 과실을 맺게 유도해 재배 기간을 줄였고 줄기 마디를 짧게 해서 식물공장의 단위면적당 수확성을 높였다. 연구팀은 토마토에서 유전자 3개의 DNA를 잘라서 꽃피는 시기와 줄기 길이를 적절하게 조절할 수 있는 원천기술을 확보했다. 박 교수는 “이 연구는 실내 재배가 가능한 친환경적인 농작물의 범위를 확대했다는 점에서 의미가 있다”며 “도시농업용 식물공장에서 토마토뿐만 아니라 고추, 가지 등도 같은 방법으로 생산할 수 있고 도시환경개선에도 중요한 역할을 할 것”이라고 말했다. 이번 연구 결과는 생명과학 학술지인 네이처 바이오테크놀로지 온라인판에 실렸다. 전주 임송학 기자 shlim@seoul.co.kr

2020년 새해가 밝았습니다. 과학적으로만 따진다면 지구 자전으로 12월 31일에서 1월 1일로 날이 바뀐 것뿐이고 지구가 공전궤도를 따라 움직이면서 반복되는 사계절을 1년 12달로 나누다 보니 새로운 해가 시작된 것처럼 인식될 뿐 특별할 것이 없습니다. 올해는 새 천년의 두 번째 10년인 2010년대를 마감하고 ‘새로운 10년’이 시작되는 때입니다. 2000년대가 시작되고서 지난 20년 동안 과학분야에서는 인공지능(AI) 재등장, 유전자 편집기술 같은 생물학 기술의 발전, 기후변화 가속화 등 많은 일이 있었습니다. 과학계는 새로운 10년이 시작되는 2020년에는 어떤 연구들이 세계인의 눈을 사로잡을 것인지 이런저런 예측들을 내놓고 있습니다. 전 세계 과학계에 미치는 영향을 고려할 때 다양한 과학분야의 성과를 다루는 ‘네이처’와 ‘사이언스’의 2020년 첫 호, 가장 앞 부분을 장식한 연구들을 통해서도 올 한 해, 그리고 앞으로 10년을 조심스럽게 예측해볼 수도 있을 것입니다. ‘네이처’가 올해 첫 호에 앞세운 연구는 다름 아닌 의과학 분야입니다. 미국 국립보건원(NIH) 백신연구센터, 피츠버그대 의대 미생물·분자유전학과, 피츠버그 아동병원 소아과, 라곤의학연구소, 매사추세츠공과대(MIT) 의공학기술연구소, 브로드연구소, 코흐 통합암연구소 공동연구팀은 결핵백신(BCG) 접종방식을 바꾸면 결핵 예방에 더 효과적일 것이라는 연구결과를 발표했습니다. 네이처는 이들의 논문과 함께 분석 리포트를 실었습니다. BCG는 태어나서 가장 먼저 맞는 백신 중 하나로 생후 4주 이내에 접종합니다. 경피용이나 피내용 방식으로 실시하는데 경피용은 피부에 주사액을 바른 다음 바늘식 도장을 눌러 피부에 흡수시키도록 하는 방식이고 과거 ‘불주사’라고 알려진 피내용은 주사기로 접종을 하는 것입니다. 두 방법 모두 피부 밑 피하조직에 주사하는 방식입니다. 연구팀은 히말라야 원숭이를 대상으로 BCG 접종방식과 백신용량을 변화시킨 뒤 관찰했습니다. 연구팀은 원숭이들을 두 그룹으로 나눈 후 한 그룹은 현재 쓰는 것처럼 표준용량으로 피내접종을 하고 다른 한 그룹은 표준용량보다 100배 많은 양을 정맥에 직접 주사한 다음 폐결핵균에 노출시켰습니다. 6개월 뒤 관찰한 결과 정맥주사를 맞은 원숭이들은 대부분 결핵균에 감염되지 않았지만 피내접종을 받은 원숭이들은 10마리 중 8마리가 결핵균에 감염된 것이 확인됐다고 합니다. 물론 동물실험 결과이기 때문에 곧바로 사람을 대상으로 적용할 수 없을 것입니다. 그렇지만 이런 기초연구들이 누적되면서 후진국 질병이라고 하는 결핵을 완전히 퇴치할 수 있게 될 것입니다. 1980~90년대 나온 SF를 보면 2020년이 되면 우주복 비슷한 옷을 입고 날으는 호버보드를 타고 다니며 달이나 화성을 옆집 드나들 듯 할 것으로 생각했었습니다. SF에서 묘사한 것처럼 세상이 변하지는 않았지만 당시로서는 상상할 수 없었던 스마트폰, 영상통화기술, 유전자가위, 여러 분야에서 인간의 능력을 뛰어넘는 AI 등이 등장했습니다. 현실은 어느 날 갑자기 놀라운 과학기술이 ‘짠’하고 나타나기보다 가랑비에 옷 젖듯 서서히, 그러다 어느 순간 새로운 기술로 완전히 바뀐 세상이 우리 곁에 와 있는 경우가 많습니다. 올해는 어떤 연구성과들이 나와 인류의 삶을 바꾸는 동력이 될지 기대됩니다. edmondy@seoul.co.kr

연말연시가 되면 평소보다 외식이 많아진다. 외식을 하게 되면 자신도 모르게 과식을 하는 경우가 많다. 이 때문에 많은 사람들이 새해가 되면 ‘꼭 다이어트에 성공하고 말테다’라고 굳은 결심을 한다. 결심과는 달리 한밤 중 TV 앞에서 치킨이나 피자를 맛있게 먹거나 영화관에서 커다란 통에 짭짜름하면서도 고소한 팝콘을 집어먹으며 콜라를 마시는 자신을 보며 깜짝 놀랄 때가 있다. 사실 음식에 대한 충동은 인류의 시작과 함께 나타났다고 보는 이들이 많다. 수렵 채집 시절이나 음식이 부족하던 옛날 음식이 있으면 무조건 많이 먹어야 한다는 생각이 뇌에 새겨져 진화돼 왔다는 것이다. 그렇지만 이런 음식에 대한 충동성과 관련한 정확한 인체 메커니즘은 지금까지 밝혀지지 않고 있었다. 이 같은 상황에서 미국 남가주대 생명과학과, 정신·행동과학과, 신경과학과, 조지아대 식품영양학과, 펜실베니아대 의대 정신과, 시카고 일리노이대 심리학과, 시애틀 워싱턴대 병리학과 공동연구팀은 음식에 대한 충동성에 관여하는 뇌의 특정 회로를 발견하는데 성공했다고 27일 밝혔다. 과식으로 인한 비만을 해결하는데도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대되고 있는 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 행동의 결과에 대해 생각하지 않고 순간적으로 반응하도록 하는 충동은 뇌의 보상시스템이 과도하게 반응함으로써 나타나는 것으로 약물이나 도박 중독이나 쇼핑중독처럼 일종의 충동조절장애로 나타난다는 것이다. 그렇지만 과식이나 폭식 같은 음식에 대한 충동은 조금 다를 것이라고 과학자들은 봐왔다. 연구팀은 뇌의 시상하부에서 분비되는 멜라닌응집호르몬(MCH)가 식탐에 관여하는 것으로 보고 생쥐실험을 실시했다. 우선 연구팀은 우리 안에 있는 쥐가 발판을 누르면 달고, 기름지며 맛있는 음식을 먹을 수 있도록 했다. 대신 한 번 먹은 뒤 20초가 지나야 다시 발판을 누를 수 있는데 너무 빨리 누르면 20초를 더 기다리도록 했다. 연구팀은 우리 안에 두 개의 다른 색깔 발판을 마련해 놓고 하나의 발판은 누르는 즉시 맛있는 음식이 주어지는 대신 한 번 밖에 못 누르도록 했고 다른 하나의 발판은 누른 뒤 30초 뒤 음식을 먹을 수 있지만 여러 번 누를 수 있도록 했다. 연구팀은 두 가지 실험을 하면서 학습과 기억에 관여하는 것으로 알려진 시상하부부터 해마까지 뇌의 활동을 측정했다. 그 결과 첫 번째 실험에서는 일단 음식을 맛본 생쥐는 20초를 기다리지 못하고 계속 발판을 눌렀으며 두 번째 실험에서는 여러 번 음식을 먹을 수 있는 발판 대신 즉시 음식을 주는 발판을 눌러대는 것이 관찰됐다. 연구팀은 음식에 대한 충동성이 일어날 때 시상하부에서 MCH가 해마쪽으로 이동하는 것을 확인하고 MCH를 인위적으로 늘리고 줄이는 실험을 병행했지만 MCH의 양은 음식에 대한 충동성에 영향을 미치지 못하는 것으로 조사됐다. 음식에 대한 충동, 식탐은 MCH의 양이 아닌 MCH를 생산해 내는 시상하부의 뇌세포와 회로를 활성화시키면 음식에 대한 충동이 증가하는 것으로 확인됐다. 스콧 카노스키 남가주대 교수(인간진화생물학)는 “음식에 대한 충동은 배고픔이나 보상심리 작동과는 전혀 다른 시스템”이라며 “이번 연구결과를 활용하면 억지로 식욕을 줄이거나 맛있는 음식을 덜 먹지 않고도 과식을 막아 다이어트에 성공할 수 있도록 도와주는 방법을 찾을 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr