뇌에 전극 이식해 단어·문자로 재구성 억양 변화 못 시키는 기존 장치와 달리 발성기관 움직임 관련 뇌 신호까지 추출 언어의 리듬·성별·정체성까지 조절 가능지난해 3월 타계한 세계적인 물리학자 스티븐 호킹은 1985년 급성 폐렴으로 사경을 헤매다가 기관지 절개수술을 받고 겨우 살아났다. 대신 웃음소리를 제외한 자신의 목소리를 잃고 컴퓨터 음성합성기를 통한 목소리를 갖게 됐다. 호킹 박사처럼 루게릭병이나 뇌졸중, 외상성 뇌손상, 파킨슨병, 다발성 경화증 같은 퇴행성 신경질환을 앓는 사람들은 말을 할 수 없게 되는 경우가 많아 언어전환 장치를 사용하곤 한다. 이 장치는 눈이나 미세한 몸짓으로 컴퓨터 커서를 작동시키거나 화면의 글자를 선택해 말을 하거나 글을 쓸 수 있게 해 준다. 일반인이 분당 100~150단어를 말하는 것에 비해 분당 10단어 정도밖에 표현할 수 없어서 대화에 빠르게 끼어들지도 못하고 언어의 톤이나 억양을 변화시킬 수도 없다.그러나 최근 뇌과학의 발달로 뇌신경 손상으로 인해 말을 하거나 글을 쓸 수 없는 환자들이 머릿속에서 말하고자 하는 내용을 밖으로 끄집어낼 수 있는 방법들이 속속 연구되고 있다. 지난 1월 미국 컬럼비아대, 호프스트라 노스웰 의대 공동연구팀은 뇌 속에 전극을 이식해 얻은 신호를 신경망 컴퓨터를 이용해 단어와 문자로 재구성하는 데 성공하고 생물학 분야 출판 전 논문공개 사이트인 ‘바이오아카이브’(bioRxi)에 발표하기도 했다. 이번에는 미국 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 신경외과, 웨일신경과학연구소, 캘리포니아 버클리대(UC버클리)·UCSF 조인트생명공학프로그램 공동연구팀이 뇌·컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술을 활용해 머릿속에서 생각하는 것을 언어로 변환시킬 수 있는 해독기술을 개발하고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 25일자에 발표했다. 연구팀은 뇌 부위에 칩을 심어 언어 관련 뇌파만 추출해 언어로 전환하는 기존 방식을 넘어 턱과 후두, 입술, 혀 등 발성기관들의 움직임과 관련된 뇌 신호까지 더해 음성이나 글로 전환시키는 방법을 찾아낸 것이다. 연구팀은 우선 신경외과 수술을 받아 뇌에 전극을 이식했지만 말하는 데 문제가 없는 20~40대 성인남녀 5명에게 ‘잠자는 숲속의 공주’, ‘개구리왕자’, ‘이상한나라의 앨리스’ 같은 책에 나오는 문장들 450~750개씩을 또박또박 읽도록 하면서 발성 기관과 언어 관련 부위 뇌파를 측정했다. 그다음 이들에게 문장을 말할 때 소리를 내지 않고 입만 뻥긋거리면서 읽도록 하거나 눈으로 읽도록 한 뒤 발생하는 뇌파도 측정했다. 이렇게 얻은 데이터를 신경망 기계학습 알고리즘으로 분석해 프로그래밍한 다음 실험 참가자들에게 단어나 짧은 문장을 생각하도록 해 컴퓨터나 인공음성 장치로 출력된 것과의 일치도를 살펴봤다. 그 결과 쉬운 단어나 문장의 경우는 69%를 정확하게 인식하고 기록하거나 표현한다는 사실을 확인했다. 복잡한 단어나 문장에 대한 표현 정확도는 47%로 떨어졌지만 언어의 리듬과 억양, 말하는 사람의 성별과 정체성까지 조절이 가능했다. 연구를 이끈 에드워드 창 UCSF대 신경외과 교수는 “BMI 기술을 이용해 팔과 다리의 운동능력을 상실한 사람을 대상으로 생각대로 사지를 움직일 수 있는 방법들이 많이 연구됐다”며 “실제 임상 적용을 위해서 추가 연구가 필요하겠지만 신경과학과 언어학, 기계학습의 전문지식을 활용한 BCI 기술을 통해 후천적으로 언어를 잃었거나 선천적으로 언어장애를 가진 사람들 모두 인공 성대를 사용해 자신의 생각을 자유롭게 말하고 표현할 수 있는 날이 곧 찾아올 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘도덕적 기회주의’ 전략으로 유연한 대처 비난받지 않으면서 자신의 이익 극대화2014년 국내에서 출간된 미국 하버드대 정치철학자 마이클 샌델의 ‘정의란 무엇인가’(Justice)는 ‘올바름’과 ‘정의’ 열풍을 일으켰습니다. 샌델 교수의 하버드대 강의록을 모아 출간한 이 책의 첫 부분에는 유명한 ‘트롤리 딜레마’가 등장합니다. 브레이크가 고장난 트롤리 전차가 시속 100㎞의 속도로 달리고 있는 궤도 앞쪽에는 5명의 인부가 귀마개를 하고 작업 중이어서 전차가 다가오는 것을 알지 못하는 상황입니다. 선로를 바꿀 수 있는 레버는 작동하지만 바꾸려는 선로에도 1명의 작업자가 있는 상황입니다. 선로를 바꾸지 않으면 5명이 죽고 바꾸면 1명이 죽습니다. 실제 상황을 가정한 이 사고 실험은 다양하게 변형돼 윤리와 정의를 생각케 만듭니다. 이렇듯 복잡한 상황에서 사람들은 어떤 기준으로 윤리적, 도덕적 판단을 내릴까요. 또 결정을 내리는 순간 뇌에서는 어떤 일이 일어날까요. 사람들은 경제적 결정이 아닌 도덕적, 윤리적 결정은 시간이 지나도 변하지 않는 일정한 원칙과 신념에 따라 결정을 내린다고 알고 있습니다. 또 많은 사람들은 어릴 적부터 어떤 결정을 내릴 때는 “다른 사람에게 대접받고자 하는 대로 타인을 대접하라”는 ‘황금률’을 따르도록 가르침을 받아 오기도 했구요. 그렇지만 미국 브라운대 인지·언어·심리과학과, 다트머스대 뇌·심리과학과, 네덜란드 라드바우드대 행동과학연구소 공동연구팀은 사람들은 동일한 문제라도 상황에 따라 결정을 다르게 내리는 ‘도덕적 기회주의’ 전략을 사용하는 경우가 많다는 연구결과를 발표해 주목받고 있습니다. 이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 최신호에 실렸습니다. 연구팀은 특정 사안에 대해 실험 참가자가 어떤 방식으로 의사 결정을 내리는지 살펴보는 ‘숨은 다중 신뢰게임’을 고안해 실험했습니다. 실험하는 동안 실험 참가자들의 뇌를 기능성 자기공명영상(fMRI)으로 촬영해 어떤 뇌 부위가 활성화되는지를 살펴보기도 했습니다. 그 결과 사람들은 윤리적 결정을 내릴 때 타인의 시선을 의식해 상대방을 실망시키는 것은 나쁜 일이라는 ‘죄책감 혐오’와 결과에 있어서 공정함을 추구하는 ‘불평등 혐오’가 가장 크게 작용하기는 하지만 자신의 이익을 극대화하면서 타인에게 크게 비난받지 않을 수 있는 ‘도덕적 기회주의’에 따르는 경향도 상당히 크다는 것을 확인했습니다. 또 도덕적 기회주의 전략을 따를 때 활성화되는 뇌 부위는 일반적으로 도덕적, 윤리적 결정을 내릴 때 활성화되는 부위와 다르다는 것도 관찰했습니다. 연구를 이끈 제로 반 바아 브라운대 박사는 “이번 연구 결과는 사람들이 어떤 결정을 내릴 때 기존에 잘 알려진 도덕적 원칙에 따라 행동하기도 하지만 때에 따라서는 훨씬 더 유연하고 상황에 따라 다른 원칙을 적용할 수 있다는 것을 보여 준다”고 설명했습니다. 반 바아 박사는 “이런 결정 방식은 우리가 좋아하고 존경하는 사람들이 가끔 도덕적으로 이해할 수 없는 일들을 하는 이유를 설명해 줄 수도 있을 것”이라고 덧붙였습니다. 손자병법에는 상황에 따라 유연하게 전략을 세우는 것이 진정한 전략가라는 이야기가 나옵니다. 그렇지만 불과 며칠 전, 몇 달 전에 한 말도 까먹고 자기 말을 뒤집는 요즘 정치인들을 보고 있노라면 유연해도 너무 유연한 것 아닌가 하는 생각이 문득 들었습니다. edmondy@seoul.co.kr

대구 대표축제인 2019 대구컬러풀페스티벌이 다음달 4일부터 5일까지 이틀간 국채보상로와 동성로 일대에서 개최된다. 대구시는 23일 ‘형형색색 자유의 함성’이라는 주제로 열리는 올해 축제가 아시아 최대의 거리퍼레이드, 거리예술제, 아트마켓, 푸드트럭, 어린이날 프로그램 등 다양한 볼거리와 즐길거리가 가득하다고 밝혔다. 2019 대구컬러풀페스티벌은 지역 축제를 넘어 글로벌 축제로 도약한다는 데 초점을 맞췄다. 이를 위해 축제 브랜드 로고를 개발했으며, 해외 퍼레이드 참가팀 수를 크게 늘렸다.또 처음으로 전야제 행사를 개최한다. 다음달 3일 오후 7시 동성로 야외무대에서 해외 참가팀 퍼레이드, 시립예술단과 인기가수 초청 공연, 다 함께 댄스 등이 펼쳐져 사전 축제 분위기를 띄울 계획이다. 컬러풀페스티벌 첫날인 4일 오후 7시 국채보상로에서 개최되는 개막식에는 권영진 대구시장을 비롯한 각급 기관·단체장들이 대거 참석한다. 출연진과 시민 수천명이 펼치는 프리플래시몹 공연, 공중 퍼포먼스, 퍼레이드 카 행진 등으로 화려한 축제의 개막을 알린다. 4일부터 5일까지 이틀간 오후 4시부터 대구컬러풀페스티벌의 메인 행사인 컬러풀퍼레이드가 펼쳐진다. 서성네거리에서 종각네거리까지 2㎞ 구간에서 국내외 86개 팀 5000여명이 참여하는 아시아 최대 거리퍼레이드가 화려하게 펼쳐져 관람객들의 눈과 귀를 즐겁게 한다. 해외에서는 일본, 중국, 러시아, 대만, 필리핀, 인도네시아, 베트남 등 7개국에서 22개 팀 452명이 참가한다. 올해는 퍼레이드 진행 방식을 바꿔 관람객들이 충분히 즐거움을 만끽할 수 있도록 배려했다. 지난해까지는 행진식으로 한 차례의 퍼레이드만 실시했으나, 올해는 R·G·B 세 구역으로 분할해 3분씩 순차적으로 퍼레이드 공연을 펼쳐 관람객들이 좀 더 오랜 시간 집중해 퍼레이드를 볼 수 있도록 했다. 퍼레이드는 3개 조로 나눠 진행된다. 4일은 일반부, 해외부, 기관·기업부의 예선 1조 퍼레이드가 오후 4시부터 6시까지, 예선 2조 퍼레이드가 오후 7시 20분부터 밤 10시까지 펼쳐지며, 5일은 가족·실버·다문화부, 청소년·유초등부의 예선 3조 퍼레이드와 해외초청 6개 팀의 퍼레이드가 오후 4시부터 7시까지 이어진다. 전년도와 달리 올해는 예선 1조부터 3조까지 퍼레이드 심사 결과 상위 10개 팀을 선발해 결선 퍼레이드를 실시한다. 5일 오후 7시부터 8시 30분까지 상위 10개 팀의 결선 무대인 ‘원더풀 톱 10 퍼레이드’가 펼쳐진다. 대상팀에는 3000만원의 상금을 줘 불꽃 튀는 화려한 퍼레이드의 경연장이 될 것으로 보인다. 이 외에도 거리예술공연, 핫 스테이지, 아트마켓, 푸드트럭, 어린이날 프로그램, 영호남 달빛줄다리기 등 다양한 행사들이 준비돼 있다. 축제 기간 오후 1시부터 5시까지 국채보상로에서는 전문 예술인들이 펼치는 오페라 공연, 어쿠스틱밴드, 마술, 저글링, 마임, 댄스 등 다양한 컬러풀거리예술제가 개최된다. 같은 시각 2·28민주공원에서는 핫스테이지 공연이 펼쳐진다. 일반인, 청소년, 대학생, 다문화 공연 등 일반 시민들로 구성된 40개 팀의 다양한 공연이 선보인다. 국채보상운동기념공원에서는 축제 캐릭터, 기념품, 수공예품 등 축제를 기념할 수 있는 다양한 축제상품을 판매한다. 특히 올해는 처음 개발한 컬러풀페스티벌 축제 캐릭터와 기념품도 새롭게 선보일 예정이다. 축제의 또 다른 즐거움을 주기 위해 전국에서 모집한 49대의 푸드트럭을 국채보상공원과 시청네거리 인근에 배치하고 이용자들의 편의를 위해 테이블도 따로 마련할 계획이다. 5월 가정의 달과 어린이날을 맞아 가족뮤지컬 공연, 놀이시설 설치, 체험행사 등 부모와 어린이들이 함께 즐길 수 있는 다양한 어린이날 프로그램도 준비돼 있다. 달빛동맹을 더욱 공고히 하고 영호남의 화합과 상생 의지를 담은 달빛줄다리기를 4일 오후 4시 30분 국채보상로에서 실시한다. 달빛줄다리기에는 대구에 거주하는 영호남인 각각 200여명이 참여한다.축제 개막일과 폐막일의 마무리 공연은 문화예술의 도시, 열정의 도시 대구에 걸맞은 대형 공연을 준비하고 있다. 개막일 마무리는 매년 진행해 오던 도심거리나이트(EDM파티)를 진행한다. DJ박스를 공중에 설치해 새로운 분위기를 연출할 계획이다. 폐막일 특별 공연은 유네스코 음악 창의도시이자 뮤지컬의 도시인 대구를 널리 알리기 위해 뮤지컬 갈라 공연이 펼쳐지고, 축제의 분위기를 최고조로 달궈줄 월드스타 공연으로 시민의 열정과 화합을 담아내기 위해 다이내믹하고 화려한 축제의 마무리를 준비하고 있다. 이와 함께 대구컬러풀페스티벌은 올해 처음으로 축제의 정체성과 상징성, 브랜드 가치를 높이기 위해 대구시 슬로건인 ‘컬러풀 대구’(Colorful DAEGU)의 원형 모티프를 활용해 축제 로고 및 캐릭터 개발도 완료했다. 대구시는 매년 국채보상로에서 개최되는 대구컬러풀페스티벌을 대구 전역에서 개최되는 명실상부한 대구의 대표축제로 육성하고 시민들과 국내외 관광객들에게 더 많은 볼거리와 즐길거리를 제공하기 위해 이월드, 스파밸리, 대구숲 등 지역의 대표적 관광명소에서도 컬러풀페스티벌의 명칭을 사용한 다양한 축제를 개최한다. 이를 통해 대구컬러풀페스티벌을 민간영역까지 확장시켜 나간다는 구상이다. 이에 따라 이들 관광지에서는 다음달 4일부터 6월 23일까지 대구의 대표축제 명칭인 ‘컬러풀페스티벌’을 사용해 각자의 특색 있는 축제를 개최하고 입장료(자유이용권 등) 할인 행사도 실시한다. 2019 대구컬러풀페스티벌 현장에서 받은 할인권이나 인증사진을 제시하면 입장료의 33%를 할인받을 수 있고, 드레스 코드 이벤트에 참여하면 추가 할인 혜택까지 받을 수 있도록 할 예정이다. 이월드는 컬러풀불꽃, 컬러풀체험, 컬러풀네온로드, 컬러풀퍼레이드 등 다양한 볼거리와 먹거리, 놀거리를 기획하고 있다. 스파벨리도 워터파크 물놀이장을 새롭게 단장하고 네이처파크의 다양한 꽃, 식물, 동물 등 자연과 함께하는 행사를 준비했다. 대구숲은 아름다운 풍경과 어우러지는 할리우드 스카이쇼, 어린이날 특별 프로그램, 에코어드벤처 짚라인 등을 진행한다.대구시는 앞으로도 대구컬러풀페스티벌과 민간분야의 다양한 컬러풀페스티벌을 연계한 관광상품을 개발하는 등 민간분야의 참여 폭을 넓혀 나갈 계획이다. 권 시장은 “올해 대구컬러풀페스티벌은 지난해와 비교해 달라진 점이 많아 정말 재미있는 축제가 될 것”이라며 “아시아 최대의 거리페레이드뿐만 아니라 전야제, 개막식, 특별공연 등 형형색색의 화려한 행사들을 많이 준비하고 있으므로 많은 분들이 축제 현장에서 같이 손뼉 치고 환호하고 춤추면서 신바람 나는 축제의 주인공이 돼 보기 바란다”고 말했다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

화성산업이 한국토지주택공사(LH)가 연 ‘2019년도 우수업체·기능인 시상식’에서 우수 시공업체로 선정됐다. 화성산업은 경기도 시흥은계 S-2블록(시흥은계 네이처포레) 공동주택을 시공해 현장관리·고객품질 평가에서 최고 점수를 얻었다고 23일 밝혔다. 총공사비 100억원 이상인 94개 업체를 대상으로 한 심사 결과에 따라 앞으로 선급금 향상 등 혜택을 받게 됐다. 화성산업은 지난달 ‘2018년도 LH리츠지구 우수 시공업체 시상식’에서도 최우수 시공업체로 선정된 바 있다. 화성산업 관계자는 “화성이 추구해온 품질가치를 인정받은 것을 계기로 협력업체와 상생하며 고객 만족에 힘을 기울이겠다”고 말했다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

국내 연구진이 생체 속 효소와 비슷한 형태의 촉매를 만들어 수소생산 효율을 50% 이상 향상시킬 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단, 서울대 재료공학부, 카이스트 화학과 공동연구팀은 몸 속 효소처럼 주변 환경변화에 따라 최적화되는 불균일 촉매를 개발했다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘네이처 머티리얼즈’ 23일자에 실렸다. 에너지 산업 분야에서 다양한 촉매가 사용되고 있는데 현재는 대부분 균일촉매를 사용하고 있다. 균일촉매는 효율은 높지만 재활용이 어렵고 비용이 많이 들며 환경친화적이지 못하다는 단점이 있다. 반면 불균일촉매는 재활용이 가능하고 저렴하지만 효율이 낮다는 문제가 있다. 연구팀은 균일촉매와 불균일촉매의 장점을 결합한 새로운 촉매를 개발하기 위해 생체내 효소의 작동원리를 모방한 불균일촉매를 개발했다. 빛을 받으면 촉매작용을 하는 이산화티타늄 나노입자에 구리입자를 올려 효소처럼 단원자 구리-이산화티타늄 촉매를 만든 것이다. 이번에 개발한 촉매는 생체내 효소처럼 구리와 이산화티타늄이 전자를 주고 받는 상호작용을 통해 구조를 변화시켜 효소와 유사하게 촉매반응에 참여한다는 것을 밝혀냈다. 보통 효소는 주변 단백질과 수소를 주고받는 상호작용을 통해 주변환경과 반응하기 적합한 형태로 자신의 구조를 바꿔 촉매반응에 참여한다는 특징이 있다.연구팀은 이번에 개발한 촉매로 햇빛을 이용해 물을 수소로 생산하는 반응에 적용시킨 결과 전달받은 빛의 40% 이상을 수소전환반응에 사용하는 뛰어난 수소생산성능을 확인했다. 이는 현재 가장 성능이 우수하다는 평가를 받는 백금, 이산화티타늄 광촉매와 비슷한 성능을 보였다. 더군다나 촉매 사용후 다시 회수해 재활용할 수 있어 폐촉매로 인한 환경오염 문제도 해결해줄 수 있는 것으로 분석됐다. 연구책임자인 IBS 나노입자연구단 현택환 단장은 “이번 연구는 불균열촉매의 작동원리를 원자적 수준에서 규명하고 생체효소와 비슷한 형태로 만들어 냈다는데 의미가 있다“며 “이번에 개발한 촉매를 이용하면 상용화의 걸림돌인 낮은 효율 문제를 해결해 수소 같은 친환경 에너지를 값싸고 효율적으로 이용할 수 있는 길이 열릴 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“마흔이 넘으면 그 사람의 인생이 얼굴에 그대로 드러난다”는 말이 있다. 100년도 못 사는 인간 개개인의 삶이 얼굴로 표출된다는 말이다. 그런데 나무에서 내려와 두 발로 걷기 시작한 인류 조상 때부터 현대인에 이르기까지 400만~500만년의 긴 진화의 역사도 얼굴에 그대로 남아있다는 연구결과가 나왔다. 국제 공동연구팀은 인간의 신체 중에서 유인원들과 가장 특징적으로 다르게 진화된 것은 서로를 인식하고 구분하며 먹고, 숨쉬고 보고 의사소통할 수 있는 얼굴이라고 18일 밝혔다. 미국 뉴욕대 치의대, 애리조나주립대 인간진화및사회변화학부, 조지워싱턴대 고인류학 고등연구센터, 영국 자연사박물관 인간진화센터, 요크대 의대, 독일 튀빙겐 베버하르트 칼스대 고등연구센터, 스페인 인간진화및행동연구센터가 참여한 이번 연구는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 생태·진화’ 16일자에 실렸다. 연구팀의 분석에 따르면 약 450만년 전 현재와 같은 이족 보행의 기능적 구조를 갖추게 된 이후 계속 진화한 부분은 턱, 치아, 얼굴의 형태로 먹는 것이 가장 큰 영향을 미쳤다. 특히 두개골과 치아 형태는 진화의 과정을 추적할 수 있는 가장 좋은 데이터베이스라고 연구팀은 설명했다. 초기 인류의 조상들은 현재 유인원들처럼 질긴 식물성 음식을 섭취해야 했기 때문에 턱 주변 근육이 잘 발달해 얼굴이 넓고 깊었다. 이후 200만년이 지나면서 환경의 변화와 불의 사용으로 식생활이 변화했고, 음식을 좀 더 쉽게 분해할 수 있게 되면서 턱 근육이 이전보다 쇠퇴했다. 이는 얼굴을 더 작아지게 만들었다. 연구팀은 인류의 얼굴 변화가 단순히 씹는다는 기계적 요인 뿐만 아니라 사회적 상호작용, 의사소통을 위해 언어와 표정을 통한 비언어적 수단을 사용하면서 턱 근육 이외 얼굴 근육이 발달하게 됐다고 밝혔다. 또 크고 돌출된 눈썹 부분의 융기형태는 현재는 멸종된 다른 인간종들에게서 나타난 두드러진 특징이다. 서양인들의 경우 눈썹 윗 부분이 융기된 형태를 여전히 갖고 있다. 이런 부분은 현생인류종이 다른 인류종들과도 활발한 교류를 가졌다는 것을 보여주는 사례라고 연구팀은 설명했다. 로드리고 라크루즈 뉴욕대 치의대 교수는 “인간을 포함한 모든 생물체는 과거의 산물”이라며 “이번 연구는 얼굴 뼈대의 주요 특징을 분석하면 현대 인류로 진화하는 과정에서 빠진 부분을 설명하는 데 도움을 줄 수 있다는 것을 보여줬다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

과학자들이 마침내 우주의 시발점인 대폭발 즉 빅뱅 당시 형성된 분자를 발견해냈다고 미국 CNN 등 주요외신이 17일(현지시간) 일제히 보도했다. 지금으로부터 약 138억 년 전, 빅뱅이 일어나며 초기 우주가 만들어질 때 그 여파에 의한 화학 반응으로 최초의 분자가 만들어졌다. 이런 분자는 현재 우리가 아는 모든 물질을 만드는 데 결정적인 역할을 했다.　‘수소 이온화 헬륨’(HeH＋·Helium hydride ion)이라는 이 분자는 지난 몇 년간 우주 최초의 분자로 추정돼 왔다. 하지만 지금까지 과학자들은 그 존재에 관한 어떤 증거도 발견하지 못했었다.빅뱅 이후 형성된 ‘HeH+’은 수소 이온과 헬륨으로 이뤄진 화합물로 가장 강력한 산 중 하나다. 이 산성 물질이 나중에 수소 분자와 헬륨 원자로 분해됐다는 것이다. 수소와 헬륨은 현재 우주에서 가장 많은 원소로 각각 1, 2위를 차지한다. 과학자들은 1925년 한 실험실에서 HeH+ 분자를 만들어냈고 덕분에 지난 몇십 년 동안 우주에서 이를 찾는 연구가 진행돼 왔다. 연구에 참여한 독일 막스플랑크 전파천문학연구소의 천문학자 롤프 귀스턴 박사는 성명에서 “우주의 화학물질은 HeH+에서 시작됐다. 성간 우주 공간에서 이 물질의 존재에 관한 결정적 증거가 없다는 점은 오랫동안 천문학계의 딜레마였다”고 말했다. 1970년대 말 우주화학 모델을 통해 HeH+ 분자의 발견 가능성이 제기됐다. 이는 과학자들에게 HeH+ 분자가 태양과 같은 별이 초신성 폭발 전 마지막 단계에서 방출한 혼돈 상태의 ‘행성상 성운’에 존재할 수 있다는 생각을 하게 했다. HeH+ 분자는 온도 10만 ℃ 이상인 별의 방사선이 행성상 성운을 이온화할 때 형성된다. 하지만 가장 강력한 파장으로도 HeH+ 분자의 징후를 감지하는 것은 어려웠다. 지구 대기가 불투명한 탓에 지상의 망원경들로 어려웠기 때문이다.이에 따라 연구진은 보잉 747SP를 개조해 2.5m 구경의 적외선 망원경을 탑재한 미국항공우주국(NASA)의 성층권 관측 망원경인 소피아(SOFIA·Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy)를 사용했다. 소피아에 탑재된 그레이트(GREAT·German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies)라는 이름의 고해상도 원적외선 분광기가 행성상 성운 NGC 7027에서 HeH+ 분자를 검출하는 데 성공한 것이다. 이에 대해 연구에 참여한 미국 존스홉킨스대학의 데이비드 뉴펠드 물리천문학부 교수는 “HeH+ 분자의 발견은 분자를 형성하려고 하는 자연의 성향을 극적이고 아름답게 보여주는 것”이라고 말했다. 자세한 연구 성과는 세계적인 학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호(17일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

신경을 곤두세우게 만드는 사회생활 속의 인간관계, 며칠 전부터 이유없이 머리를 조여오는 편두통, 이른 아침부터 복잡한 버스와 지하철…. 사회가 복잡해지면서 일상에서 스트레스를 일으키는 신체 내외적 요인들은 넘쳐난다. 스트레스가 개인의 역치를 넘어갈 경우 우울증이나 불안증, 타인에 대한 공격성 등 다양한 문제를 일으킨다. 그런데 최근 스트레스에 따라 몸의 반응을 조절하는 물질을 실시간 추적할 수 있는 기술을 나와 주목받고 있다. 카이스트 생명과학과와 미국 뉴욕대 의대 공동연구팀은 스트레스에 따라 몸의 반응을 조절하는 일명 ‘스트레스 세포’(CRF세포)의 새로운 역할과 이를 실시간으로 추적할 수 있는 기술을 개발했다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 뇌·신경과학 분야 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스’ 4월호에 실렸다. 동물은 천적을 만나거나 위험한 상황이 되면 긴장하고 대응을 생각하느라 긴장상태에 빠지게 된다. 또 좋아하는 음식이나 상황을 맞으면 자연스럽게 다가서는 반응을 보인다. 이런 본능적 행동은 특정 자극을 부정적, 긍정적으로 판단하는 두뇌에 의해 결정된다. 이런 역할은 시상하부-뇌하수체-부신으로 이어지는 축에서 담당한다. 이 축을 조절하는 것은 부신피질 자극 호르몬 방출인자(CRF)로 스트레스 조절인자로도 불린다. 이전에는 CRF세포가 활성화되면 부정적 감정이 커진다고 알려져 있었지만 측정이 어렵고 실제로 어떻게 반응하는지가 정확히 알려져 있지 않았다. 연구팀은 시상하부 영역의 CRF세포의 활성도를 실시간으로 측정할 수 있는 파이버포토메트리라는 기술을 이용해 다양한 자극에 노출된 생쥐의 뇌를 측정했다. 그 결과 물에 빠지거나 독수리가 날아오는 시각적 자극, 천적의 냄새 등에 노출시키면 CRF가 빠르게 활성화되고 좋아하는 음식이나 암컷 쥐가 가까이오면 CRF 활성도가 낮아지는 것을 관찰할 수 있었다. 연구팀은 이번 연구가 빛을 이용해 특정 세포의 활성을 조절할 수 있는 광유전학의 하나인 칼슘이미징 기술을 활용함으로써 CRF 측정의 한계를 넘어선 것이라고 평가했다. 또 지금까지 CRF의 기능이 호르몬 방출을 통해 시상하부-뇌하수체-부신 축을 조절한다는 정도로만 알려져 있었지만 이번 연구로 다양한 감각적 자극에 대한 적절한 행동 반응을 조절하는 역할을 한다는 것을 알게 됐다. 서성배 카이스트 교수는 “우울증, 불안증, 외상후 스트레스장애(PTSD) 등 정신장애는 스트레스와 관련이 깊은 만큼 CRF 세포 활성도를 실시간 측정할 수 있게 됨에 따라 관련 질환들의 새로운 치료법도 찾아낼 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

인식·지각 등 고차원적 기능은 못 살려 ‘몸과 분리된 뇌’ 등 윤리적인 논란도“창조주여, 제가 부탁했습니까? 진흙에서 저를 빚어 사람으로 만들어 달라고? 제가 애원했습니까? 어둠에서 절 끌어내 달라고?” 200여년 전인 1818년 영국 작가 메리 셸리(1797~1851)가 쓴 괴기소설 ‘프랑켄슈타인-근대의 프로메테우스’ 서문에 실린 ‘실낙원’의 한 구절이다. 무생물에 생명을 부여할 수 있는 방법을 알아낸 스위스 과학자 빅터 프랑켄슈타인 박사는 시체를 이용해 8피트(약 244㎝)의 인조인간을 만들어 생명을 불어넣는다. 이렇게 만들어진 괴물은 인간 이상의 힘을 발휘하고 자신과 똑같은 형태의 신부까지 요구했다. 그렇지만 새로운 인종이 나와 인간을 멸망시킬까 두려웠던 프랑켄슈타인 박사는 괴물의 요구를 거부했다가 살해당한다. 셸리는 소설을 쓰면서 영국 화학자 험프리 데이비의 전기분해 기술, 찰스 다윈의 할아버지 에라스무스 다윈이 수행한 자연발생 실험 같은 당대 최고 수준의 과학기술을 활용했지만 사람과 똑같은 형태와 기능을 갖춘 인조인간을 만든다는 생각은 공상에 불과했다. 그런데 최근 생물학과 생체공학 기술이 발달하면서 ‘프랑켄슈타인’ 몬스터 기술이 현실화되는 것 아니냐는 지적이 나오고 있다. 이 같은 상황에서 미국 예일대 의대, 코네티컷 재향군인의료시스템 재활연구센터, 보스턴대 의대, 피츠버그대 신경학과, 이탈리아 파비아대 생물학·생명공학과 공동연구팀은 죽은 지 몇 시간이 지난 돼지의 뇌를 다시 살려내는 실험 일부를 성공하고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 18일자에 발표했다. 이번 연구 결과는 완벽하지는 않지만 죽은 생명체의 뇌 기능 일부를 다시 회복시켰다는 점에서 전 세계 과학계와 윤리학계에 충격을 안겨 주고 있다.연구팀은 보통 동물실험을 할 때 사용하는 실험용 무균돼지가 아닌 식재료 가공시설에서 얻은 생후 6~8개월 된 집돼지의 뇌 32개를 가지고 실험했다. 실험에 사용된 돼지의 뇌는 죽은 뒤 4시간이 지난 것들이었다. 보통 포유류의 뇌는 산소 공급에 매우 민감하기 때문에 짧은 시간 동안만 혈류가 중단되더라도 산소와 에너지 공급이 끊겨 회복 불가능한 뇌 손상을 일으키는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 분리된 돼지의 뇌를 자체 개발한 ‘브레인 엑스’라는 장치에 넣은 다음 보호제와 안정제 등을 섞은 특수 용액을 혈액 대신 뇌 혈관에 주입해 영양과 산소를 공급하며 뇌 변화를 관찰했다. 그 결과 뇌세포 구조, 뇌혈관 구조가 정상적으로 회복되고 신경과 세포를 파괴하는 염증 반응이 줄어드는 한편 시냅스에서 자발적인 움직임을 보이는 것이 관찰됐다. 그렇지만 인식과 지각 같은 고차원적 뇌 기능을 위해 필요한 전기적 활동은 관찰되지 않았다고 연구팀은 설명했다. 이번 연구는 2013년 미국 버락 오바마 정부가 3조 5000억원을 투자해 진행 중인 뇌연구 프로젝트인 ‘브레인 이니셔티브’의 지원을 받아 진행됐다. 연구를 주도한 네나드 세스탄 예일대 의대(신경과학) 교수는 “이번 연구는 아직 초보적인 수준이지만 혈관의 촘촘한 연결 네트워크를 통해 뇌에 보호제를 공급하면 심각한 외상후 생존율을 높이고 신경학적 결손을 줄여 뇌사의 가능성을 획기적으로 줄일 수 있음을 보여 준 것”이라고 설명했다. 이번 연구 결과에 대해 생명윤리학자인 현인수 미국 케이스웨스턴리저브대 의대 교수는 “죽은 돼지의 뇌를 사실상 살려낸 이번 연구는 포유류의 뇌에 혈액 공급이 중단되면 몇 분 안에 사망한다는 기존의 생각을 뒤집는 것”이라며 “몸과 분리됐지만 살아 있는 뇌를 인격체로 보아야 하는지, 이런 연구에 대한 가이드라인을 어떻게 설정해야 하는지 등 논란거리들을 남겼다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

영국 해양생물협회 시타델연구소, 플리머스대 생물학·해양과학부 공동연구팀은 1957~2016년의 해양 플라스틱 발생 관련 데이터를 분석한 결과 1990년대 이후 바다에 유입된 플라스틱의 양이 급격히 증가했다는 사실을 밝혀내고 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 17일자에 발표했다. 연구팀은 연구용 선박이나 상선에 매달아 플랑크톤을 연속적으로 채집할 수 있는 장비인 ‘연속 플랑크톤 기록계’(CPR)를 이용해 1957년부터 북대서양과 인접해역 650만 해리에서 수집된 자료를 정밀 분석했다. 그 결과 1950년대부터 CPR에 플라스틱이 얽혀 들기 시작했으며 1990년대를 기점으로 공해상에서 플라스틱의 양이 급격히 늘어난 것이 확인됐다. 대양으로 흘러든 플라스틱은 그물을 포함해 대부분 어업과 관련된 것들로 조사됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

법무부 산하 검찰과거사위원회가 검찰 출신 전관 변호사들의 ‘몰래 변론’이 광범위하게 퍼져 있다는 사실을 확인하고 몰래 변론에 연루된 검사에 대한 감찰과 징계를 강화하라고 권고했다. 과거사위는 17일 선임계 미제출 변론 사건에 대해 조사한 결과를 발표했다. 몰래 변론은 검사 출신 전관 변호사들이 선임계를 제출하지 않은 채 수사나 내사 중인 형사 사건을 무마하는 조건으로 거액의 수임료를 받는 관행을 말한다. 2015년 ‘정운호 게이트’가 터지면서 검사장 출신 홍만표 변호사가 변호사법 위반 혐의로 기소됐지만 수사무마 청탁은 무죄가 선고됐다. 이번 조사 결과 검찰은 정운호 전 네이처리퍼블릭 대표의 혐의 중 처벌이 가벼운 상습도박으로만 구속기소하고, 처벌이 무거운 업무상 횡령은 기소·불기소 등 아무런 처분을 하지 않았다. 이후 홍 변호사가 수사를 받게 되자 정 대표는 횡령으로 추가 기소됐다. 과거사위는 “홍 변호사의 사건 무마 시도가 검찰권 행사 왜곡에 직접적인 영향을 미쳤다는 증거는 발견하지 못했으나, 검찰이 정 대표를 처벌이 가벼운 상습도박으로만 기소하고 무거운 업무상횡령 처분을 누락한 것은 명백한 과오”라고 밝혔다. 정 대표는 2015년 상습도박으로 검찰 내사를 받자 사건 무마를 기대하고 홍 변호사를 선임했다. 홍 변호사도 ‘수사·지휘검사들과 연고가 있어 영향력 행사가 가능하다’는 점을 과시해 사건을 맡았다. 홍 변호사는 각각 수억원에 달하는 착수금과 성공보수 약정을 맺은 뒤 선임계를 제출하지 않고 사건을 지휘하는 최윤수 서울중앙지검 3차장검사를 직접 만나 수사 상황을 파악했다. 또 2015년 8월부터 2개월간 3차례 통화를 하고, 문자메시지 15건을 주고받았다. 홍 변호사는 정 대표에게 “추가 수사 진행하지 않는 것으로 이야기 되었어”라는 내용의 문자메시지를 보내기도 했다. 이민영 기자 min@seoul.co.kr

바다 최강의 포식자인 범고래와 백상아리 중 과연 누가 진정한 '주인'인지 보여주는 흥미로운 연구결과가 나왔다. 최근 미국 몬터레이 만 수족관 연구소 측은 범고래가 백상아리의 먹이사냥에 어떤 영향을 미치는지 분석한 연구결과를 ‘네이처'(Nature)의 학술자매지인 ‘사이언티픽 리포트'(Scientific Reports) 최신호에 발표했다. 이 연구는 그 주제만큼이나 결과 역시 흥미를 끈다. 결론부터 요약하면 백상아리는 먹잇감이 많은 지역에 있더라고 범고래가 나타나면 순식간에 사라진다. 곧 최강의 포식자인 백상아리에게도 범고래는 공포의 대상인 셈. 연구팀의 분석방법은 이렇다. 먼저 연구팀은 샌프란시스코 근처 파랄론 제도 인근 바다에 나타나는 해양생물을 조사대상으로 삼았다. 이어 연구팀은 지난 2006년~2013년 사이 전자테그를 단 165마리 백상아리의 움직임과 범고래, 물개 등의 자료를 수집해 비교 분석했다. 그 결과를 보면 흥미롭다. 백상아리는 범고래가 주위에 나타나는 것을 인지하면 곧바로 자리를 비우고 다른 곳으로 이동했다. 심지어 범고래가 잠시 지나가는 상황이라도 백상아리는 1년 내 같은 자리로 돌아오지 않았다. 특히 범고래의 등장으로 가장 혜택받은 해양동물은 역설적으로 코끼리 바다표범으로 드러났다. 코끼리 바다표범은 범고래와 백상아리가 가장 선호하는 먹잇감 중 하나다. 범고래가 등장하면서 상어가 물러가자 코끼리 바다표범이 4~7배 정도 공격을 덜 받게된 것이다. 연구를 이끈 살바로드 요르겐센 연구원은 "범고래가 나타나면 한마리의 상어도 보이지 않아 그들 만의 사냥잔치도 끝난다"면서 "어쩌면 두 포식자 사이에 진짜 승자는 코끼리 바다표범일 수 있다"고 설명했다. 다만 요르겐센 연구원은 "실제로 범고래가 백상아리를 사냥하거나 괴롭혔는지는 결론을 내리지 못했다"면서 "이 연구는 최상위 포식자들 사이의 상호작용이 먹이사슬에 어떤 영향을 미치는 지 보여준다"고 덧붙였다. 　 　　 한편 범고래는 특유의 외모 때문에 인기가 높지만 사실 세계의 바다를 지배하는 최상위 포식자다. 사나운 백상아리를 두 동강 낼 정도의 힘을 가진 범고래는 물개나 펭귄은 물론 동족인 돌고래까지 잡아먹을 정도. 이 때문에 붙은 영어권 이름은 킬러 고래(Killer Whale)다. 특히 범고래는 지능도 매우 높아 무결점의 포식자로 통하며 사냥할 때는 무자비하지만 가족사랑만큼은 끔찍하다.　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

국내 연구진이 DNA 손상을 자동 인식하고 복구시켜 질병을 피할 수 있는 물질과 메커니즘을 밝혀냈다. 성균관대 의대, 아주대 의대 공동연구팀은 생체 내 유전자 손상을 인식하고 복구할 수 있는 조절시스템을 발견했다고 16일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 실렸다. 유전자는 다양한 환경적 요인과 생체 내부 요인 때문에 항상 손상될 위험에 노출돼 있다. 그런데 다행히 생체 내 DNA가 손상되면 이를 인식하고 복구하는 시스템이 존재한다. 손상된 유전자를 복구하지 못할 경우 암이나 각종 질병이 발생할 수 있다. 이 때문에 이 같은 메커니즘을 분자 수준에서 밝혀낸 스웨덴의 토마스 린달, 미국의 폴 모드리치, 터키 아지즈 산자르 3명은 2015년에 노벨화화학상을 공동 수상하기도 했다. 연구팀은 DNA 이중나선이 끊어졌을 때 이를 인지하고 복구시키는 ‘펠리노1’ 단백질의 작용을 밝혀냈다. 기존에는 펠리노1이 단순히 면역반응과 암 발생에 있어서 중요한 역할을 한다고만 알려져 있었는데 이번 연구를 통해 유전자 복구 과정에서 핵심적이라는 사실을 밝혀낸 것이다. 연구팀에 따르면 DNA가 손상되면 펠리노1이 손상부위로 이동하고 ATM-MRN이라는 단백질 복합체와 상호작용해 활성화돼 유전자를 복구시킨다는 것이다. 이창우 성균관대 의대 교수는 “이번 연구결과는 DNA 손상과 직접 관련된 유전질환과 면역질환은 물론 암, 대사질환 등 다양한 질병의 원인을 새로운 관점에서 이해하고 신개념 치료제를 개발하는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 물을 손쉽게 분해해 미래 에너지원으로 주목받는 수소와 산소를 동시에 만들 수 있는 촉매를 개발했다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부 박혜성, 김건태, 곽상규 교수 공동연구팀은 전이금속칼로겐화합물과 페로브스카이트산화물을 결합해 수소와 산소로 쉽게 생산할 수 있는 수전해 촉매를 개발했다고 14일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 12일자에 실렸다. 수전해 기술은 물에 전기를 흘려 수소와 산소로 분해하는 것으로 물 분해 반응을 돕는 촉매가 필요하다. 기존에는 백금이나 이리듐 같은 귀금속으로 만든 촉매를 사용하기 때문에 가격이 비싸고 안정성도 낮아 상용화가 쉽지 않았다. 연구팀은 몰리브덴다이셀레나이드라는 전이금속칼로겐화합물과 란탄스트론튬코발트산화물이라는 페로브스카이트산화물을 용기에 넣고 쇠구술을 굴리는 간단한 방법으로 저렴하게 촉매를 사용했다. 귀금속 촉매는 수소와 산소발생 중 하나만 가능했지만 이번에 개발한 촉매는 수소와 산소발생 모두 가능하다는 장점이 있다. 특히 가로, 세로 각각 1㎝ 면적에 100㎃(밀리암페어)의 전류를 흘려도 전극 손상없이 1000시간 이상 안정적으로 작동하는 것이 확인됐다. 기존 촉매들은 같은 면적에 50㎃의 전류만 흘러도 전극이 금새 손상됐다. 김건태 교수는 “수전해 촉매를 상용화 하기 위해서는 간단하게 합성하고 대량생산을 하고 재현할 수 있으며 저비용, 고성능, 고안정성이라는 다양한 특징을 수반행 하는데 이번에 개발한 촉매는 이런 조건을 만족시킬 것”이라며 “이번 연구에서 개발한 촉매설계 방법은 다양한 화합물을 이용할 수 있기 때문에 잠재력이 풍부하다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

파리 자연사박물관 연구팀은 10일(현지시간) 과학 전문 학술지 네이처를 통해 필리핀 루손섬의 칼라오 동굴에서 새로운 인류의 종을 발견했다고 발표했다. 연구팀은 치아 7개, 두개골 2개, 발뼈 3개, 허벅지뼈 1개 등을 분석한 결과 “다른 종에서 발견된 것과 다른 조합의 특징을 갖고 있다”면서“새로운 종에 ‘호모 루조넨시스’라고 이름 붙였다”고 밝혔다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

필리핀 북부에서 약 5만~6만 7000여년 전 살았던 것으로 추정되는 새로운 인류 종(種)의 유골이 발견됐다. 이 신종 인류는 300만년 전 아프리카에 살았던 최초의 인류인 오스트랄로피테쿠스와 유사하며, 인류의 진화가 생각보다 복잡하게 이뤄졌다는 증거로 볼 수 있다. 10일(현지시간) 가디언 등에 따르면 파리 자연사박물관 연구팀은 최근 과학 전문 학술지 네이처를 통해 필리핀 루손섬의 칼라오 동굴에서 발굴한 7개의 치아, 2개의 두개골, 그리고 3개의 발뼈, 1개의 허벅지뼈 등 13개의 유골을 분석한 결과를 발표했다. 연구팀은 보고서를 통해 “유골은 다른 종에서 발견되는 것과 다른 조합의 특징을 갖고 있다”면서 “우리가 ‘호모 루조넨시스’라고 이름 붙인 새로운 종이 발견됐음을 보증한다”고 밝혔다. 연구팀은 루조넨시스가 121㎝ 남짓한 작은 키를 가졌을 것으로 추측했다. 또 호모 루조넨시스는 손가락과 발 뼈가 굽어 있는 특징을 가졌으며, 이는 200~300만년 전 아프리카에서만 살았던 것으로 알려져 있는 오스트랄로피테쿠스의 특징과 매우 흡사하다고 설명했다. 원시 인류의 특징을 가진 호모 루조넨시스가 발견되면서 모든 인류가 아프리카에서부터 전세계로 퍼진 호모 에렉투스의 ‘후손’이라는 기존의 진화 시나리오는 새로운 도전을 받게 됐다. 파리 자연사박물관 플로랑 데트루아 박사는 가디언과의 인터뷰에서 “이제 우리는 인류진화의 역사가 훨씬 더 복잡하다는 것을 알게됐다”면서 “현생 인류로 알려진 호모 사피엔스와 동시에 몇개의 서로 다른 종이 존재했고, 이종교배를 했다가 멸종되기도 했다는 점에서 호모 사피엔스는 지구 상에서 결코 혼자가 아니었다”고 설명했다. 영국 런던 자연사박물관 크리스 스트링어 교수는 BBC와의 인터뷰에서 “지난 2004년 호모 플로레시엔시스에 관한 놀라운 연구 결과가 발표된 이후, 나는 플로레스 섬에서 일어난 인류 진화의 실험이 해당 지역의 다른 많은 섬에서도 반복해서 나타날 수있다고 말해왔다”고 말했다. 그는 그러면서 “이런 예측이 플로레스섬으로부터 거의 3000km 떨어진 루손 섬에서 확인됐다”고 평가했다. 하종훈 기자 artg@seoul.co.kr

산과 들이 형형색색 단장을 하고 산들바람이 얼굴을 스치는 봄이 찾아왔다. 봄이 되면 겨우내 움츠렸던 몸을 펴고 기지개를 켜고 새로운 마음가짐을 갖게 된다. 4월은 이 모든 생명체의 핵심인 DNA에게도 특별한 달이다. 봄기운이 완연한 이달 25일은 ‘DNA의 날’로 많은 의생명 과학자들이 DNA에 대해 다시 생각해 보고 대중에게도 이를 알리는 날로 정해져 있다. DNA의 구조는 1953년 제임스 왓슨, 프랜시스 크릭, 모리스 윌킨스, 로절린드 프랭클린에 의해 밝혀졌고 이들의 발견은 4월 25일 과학저널 ‘네이처’에 실리게 됐다. 인간게놈 프로젝트를 주관한 미국 국립보건원(NIH) 인간유전체연구소는 2003년 인간게놈 프로젝트가 완성된 것과 DNA 발견을 축하하자는 취지로 4월 25일을 ‘DNA의 날’로 정했다. 2003년에만 기념하려고 기획했던 것이 이후 지속적인 행사 덕분에 전 세계적으로 ‘DNA의 날’로 인식됐다.필자는 2003년 인간유전체연구소에서 근무하면서 DNA의 날 행사를 직접 체험했다. 당시 인간유전체연구소에 근무하는 연구자들은 전화로 일반인들의 궁금증에 답해 주고 학생들을 연구소에 초청해 딸기에서 하얀 실타래 같은 DNA가 추출되는 것을 보여 주기도 했다. 행사가 진행되는 동안 많은 초등학생들은 생명과학, 특히 DNA에 대한 관심을 보였고 이런 경험은 미래의 과학자로 가는 밑거름이 되지 않았을까 싶다. 얼마 전 울산대공원을 산책하던 중 화학체험관이 설치된 것을 보았다. 슬쩍 들어가 보니 많은 초등학생들이 부모의 손을 잡고 와서 화학 반응의 경이로움을 지켜보고 있었다. 서울국립과학관을 찾았다가 한 화학 선생님이 마술과 같이 물 색깔을 변화시키는 것을 보며 신기해했던 필자의 초등학교 시절을 생각나게 했다. 주전자에 담겨 있던 무색의 물을 컵에 따르자마자 빨간색으로 변하던 것을 지켜보면서 ‘와’ 하는 탄성을 내던 순간이 떠올랐던 것이다. 아마 이때쯤부터 과학자가 되겠다는 생각을 하게 된 것 같다. 최근 대한민국 교육은 오직 안정된 직업군으로 가는 길만을 유도하고 있다는 생각이 든다. 최근 방영된 드라마 ‘스카이 캐슬’이 그랬고 많은 기사들이 그러한 경향을 보여 준다. 필자가 자라던 시절에는 많은 학생들이 즐겨 읽던 책들이 주로 과학자, 공학자들의 전기였던 것을 생각하면 너무나 많은 변화가 있었던 것 같다. 이런 풍토를 비판만 하고 있을 수는 없고 과학기술인들이 일반인들과 자라나는 학생들에게 과학이 얼마나 재미있고 흥미로운 것인가를 알려주어야 할 것 같다. 4월의 봄기운을 받아 생명현상의 경이로움을 체험하고 더불어 DNA의 날을 맞아 자라나는 새싹들에게 DNA를 연구해 미래를 바꾸는 과학자가 되려는 마음이 생기도록 과학 관련 연구소, 과학관들에서 많은 행사를 하고 선진국들처럼 뉴스로 자세히 알려주면 어떨까 하는 생각이 든다. 필자가 근무하는 기초과학연구원(IBS) 대전 본원에서는 일반 대중들을 위해 다양한 전시를 하고 있다. 50년 전 아폴로 우주선의 달 착륙으로 많은 미국 학생들이 과학을 자신의 미래직업으로 삼은 것처럼 우리도 과학과 기술의 발전을 널리 홍보해 이를 자라나는 학생들이 보고 들으며 자신의 미래상으로 그리는 그런 대한민국을 생각해 본다.

동남아시아나 아프리카, 중남미 지역을 여행할 때는 반드시 말라리아 예방약을 먹거나 주사를 맞는다. 모기에게 물려 나타나는 말라리아는 오한과 발열 등의 증상을 동반하는 급성 전염병의 일종이다. 한국을 비롯한 온대지역에서도 토착 말라리아를 옮기는 모기가 있기는 하지만 모든 모기가 말라리아를 옮기는 것은 아니다. 실제로 국제 공동연구진이 특정 모기들이 말라리아의 원인이 되는 말라리아원충을 인간에게 잘 전파한다는 사실을 밝혀냈다. 독일 막스플랑크 감염생물학연구소, 말리 국립과학기술대, 프랑스 몽펠리에대, 스트라스부르대, 이탈리아 페루자대 의대, 케냐 국제생리학및생태학센터, 카메룬 말라리아연구소, 영국 임페리얼 칼리지 런던대 생명과학과 공동연구팀은 말라리아 원충이라는 기생충을 특히 잘 전달하는 모기 종이 따로 있다는 사실을 최근 확인했다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 미생물학’ 1일자에 실렸다. 연구팀은 앞서 실험실에서 키운 모기에게서 ‘TEP1’이라는 유전자를 발견하고 이 유전자가 말라리아 원충을 전파하는 능력을 좌우한다는 사실을 밝혀냈다. 문제는 최근까지 자연상태의 모기에게서도 이 유전자가 있는지는 확인되지 않았다. 이에 연구팀은 모든 모기에게서 이 유전자가 존재하는지 확인하기 위해 말리, 부르키나파소, 케냐, 카메룬 등 아프리카 지역에서 수 천 마리의 모기를 4년 동안 채집해 분석했다. 그 결과 TEP1 유전자가 자연상태의 모기에도 존재한다는 사실을 발견했다. 말라리아를 옮기는 모기는 얼룩날개 모기로 알려진 아노펠레스 종으로 알려져 있는데 연구팀은 TEP1 저항성 유전자가 아노펠레스 감비아가 아닌 아노펠레스 콜루찌 종에서만 발견됐다는 사실을 새로 확인했다. 가까운 모기 종임에도 한 종에서만 발견됐다는 것이다.또 연구팀은 계량경제학에서 주가를 예측하는 방법을 응용해 모기종에 따른 말라리아 전파의 정도를 확인했다. 채집한 모기들의 종별 군집과 비율차이와 말라리아 전파 정도를 비교한 것이다. 그 결과 아노펠레스 감비아가 늘어나면 말라리아 전파 가능성이 커지고 아노펠레스 콜루찌가 많아지면 말라리아 전파 가능성이 낮아진다는 것을 확인했다. 지금까지는 두 종 모두 말라리아 원충을 옮기는 것으로 알려져 왔었다. 이처럼 연구팀은 말라리아를 옮기는 모기 군집을 발견해 냄으로써 모기 군집의 인위적 조절을 통해 전염병 확산을 막을 수 있을 것이라고 보고 있다. 엘레나 레바쉬나 독일 막스플랑크 감염생물학연구소 박사는 “과학자들은 특정 모기 군집에 원하는 유전자를 주입해 개체수를 줄이는 방법을 개발해 갖고 있는 만큼 남은 것은 어떤 모기 종을 대상으로 하느냐에 달려 있다”라면서 “자칫 개체 조절 대상 모기종을 잘못 결정한다면 오히려 말라리아를 더 많이 확산시킬 위험이 커지는 만큼 이번 연구는 타겟을 정확히 설정할 수 있도록 돕는다는 차원에서 중요한 연구”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

세포간 경쟁관계에서 피부 노화 나타나 나이 들면 COL17A1 단백질 점점 감소 이 때 ‘Y-27632’ ‘아포시닌’이 탄력 유지“얼마나 슬픈 일인가! 난 점차 늙고 끔찍하고 흉해지겠지. 내가 언제나 젊고 이 그림이 대신 나이를 먹을 수 있다면! 그것을 위해서라면 세상에 내가 바치지 못할게 뭐가 있을까. 내 영혼이라도 기꺼이 내어줄 것이야.” 아일랜드의 유미주의 작가 오스카 와일드가 쓴 장편소설 ‘도리언 그레이의 초상’은 자신의 초상화에 매료돼 영원한 젊음을 유지하고 그림이 대신 늙어가도록 영혼을 파는 주인공이 등장한다. 소설 속 주인공뿐만 아니라 ‘불로불사’(不老不死)를 꿈꾸며 불로초를 찾도록 한 진시황의 이야기도 유한한 삶을 사는 인간이 꿈꾸는 ‘불로장생’의 열망을 보여주는 대표적 사례이다. 과학기술과 의학의 급속한 발전으로 최근에는 ‘불로불사’까지는 아니더라도 건강하게 오래 살 수 있는 방법들이 속속 나오고 있다. 유전자 편집을 통해 노화세포가 스스로 제거되도록 하거나 3D 프린팅 기술을 이용해 노화된 신체조직을 교체한다든지 젊은 피를 수혈받는 등의 방법은 노화에 대응하기 위한 대표적인 연구결과물이다. 일본 도쿄대 의대 줄기세포생물학과, 의학·치의과학센터, 피부과학과, 프랑스 스트라스부르대 유전학 및 분자생물학과 공동연구팀은 생쥐를 이용해 피부 노화는 세포 간 경쟁관계에서 나타나는 현상이라는 사실을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 4일자에 발표했다.노화된 피부는 두께가 얇아지고 약해지면서 상처가 날 경우 치유되는 시간이 오래 걸린다. 이는 피부 각질세포나 멜라닌 세포처럼 피부 탄력을 유지하는 세포들의 숫자가 현저하게 줄어들기 때문이다. 또 탄력 있는 젊은 피부는 피부 내 정상 줄기세포들이 손상되거나 늙은 줄기세포를 밀어내는 일종의 ‘경쟁’을 통해 유지되는 것으로 알려져 있다. 그렇지만 이런 세포 간 경쟁이 피부 노화를 어떻게 유발시키는지에 대한 명확한 작동 메커니즘은 아직 밝혀지지 않은 상태였다. 이에 연구팀은 생후 7주 된 어린 생쥐부터 30개월 된 늙은 생쥐까지를 대상으로 생쥐 꼬리 피부의 노화를 정밀 분석했다. 생쥐 꼬리는 사람의 피부세포와 비슷한 구조와 형태를 갖고 있는 것으로 알려져 있다. 분석 결과 ‘COL17A1’이라는 특정 콜라겐 단백질이 피부 세포들의 경쟁을 촉진시킨다는 사실을 밝혀냈다. 젊을 때는 피부 내에 COL17A1 농도가 높아 세포 경쟁을 촉발시켜 손상되거나 문제 있는 세포들을 제거함으로써 탄력 있는 피부를 유지하는 것이다. 그렇지만 나이가 들면 자외선이나 각종 유해환경에 노출되는 시간이 축적돼 피부 내 COL17A1 단백질이 점점 줄어든다는 사실을 확인했다. 나이가 들면서 세포 경쟁이 줄면서 손상되거나 문제 있는 세포를 제거하지 못해 피부 노화 현상이 나타난다는 설명이다. 연구팀은 ‘Y-27632’와 ‘아포시닌’이라는 물질이 COL17A1 단백질 감소를 막아 생쥐의 상처 치유를 촉진시키고 피부의 탄력을 유지시킨다는 사실도 밝혀냈다. 노화 연구자들은 이번 연구결과를 반기면서도 “이번 연구를 포함해 지금까지 나온 대부분의 노화 연구들은 노화의 속도를 늦추거나 막으면 노화 관련 질병도 사라질 것이라는 전제에서 진행되고 있는데 이는 나이와 관련된 또 다른 생물학적 조건들을 고려하지 않고 있다는 것이 가장 큰 맹점”이라며 “진정한 노화 연구가 되기 위해서는 고령화로 인해 복합적으로 나타날 수 있는 질환의 가능성과 그에 대한 예방, 건강수명 연장에 따른 사회적, 제도적 대응까지 함께 이뤄져야 한다”고 지적했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

이산화탄소와 함께 지구온난화 주범으로 ‘메탄’이 꼽힌다. 이 때문에 소의 트림이나 방귀가 지구온난화를 일으킨다는 연구결과가 나오기까지 하고 있다. 이렇게 대기 중에 있는 메탄가스 이외에도 땅 밑에 매장돼 있는 메탄도 상당히 많아 지구상에서 가장 풍부한 가스 자원으로 꼽히기도 한다. 국내 연구진이 이런 메탄을 원유를 대체할 수 있는 유용한 물질인 메탄올로 전환시킬 수 있는 기술을 개발해 화제다. 고려대 화공생명공학과 이지원 교수팀은 메탄가스로부터 메탄올을 손쉽게 생산할 수 있는 인공 효소 나노입자를 개발했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘네이처 촉매반응’ 2일자에 실렸다. 현재 다양한 생활용품이나 산업용 소재를 만들 때 활용되는 탄화수소물은 원유를 원료로 생산되고 있다. 이들 대부분은 메탄올에서도 생산할 수 있기 때문에 고갈 가능성이 큰 원유를 대체할 수 있는 탄화수소 제조 원료로 메탄올에 대한 관심은 높아지고 있다. 문제는 메탄올을 생산하기 위해서 메탄가스를 이용하는 경우가 많은데 이 때 활용되는 화학적 산화공정은 에너지 소비량이 많고 환경오염 물질도 많이 유발되는데 반해 메탄올로 반응 전환율은 낮다는 단점이 있다. 이 때문에 많은 생물화학공학자들은 메탄산화세균을 이용한 메탄올 생산 바이오공정을 개발하려는 시도를 많이 하고 있다. 문제는 메탄산화세균의 고농도 배양은 물론 대량 생산이 쉽지 않아 이를 활용해 메탄올 전환 성공사례는 아직 보고되지 않고 있다. 연구팀은 유전공학 기술로 메탄산화효소의 핵심 활성 부위만 활용해 자연 상태의 메탄산화효소와 거의 같은 수준의 활성을 갖는 효소 나노입자를 개발하는데 성공했다. 이번에 개발한 효소 나노입자는 짧은 시간에 고농도로 쉽게 배양되는 대장균을 이용해 대량생산이 가능할 뿐만 아니라 다공성 하이드로겔과 결합시켜 장시간 반복적으로 재사용도 가능하다는 장점이 있다. 이지원 교수는 “이번 연구는 문제점이 많은 기존 화학적 메탄 산화공정을 고효율의 바이오공정으로 대체할 수 있도록 했다”라며 “이번에 개발한 효소나노입자 기술을 확장하면 메탄올 생산 뿐만 아니라 여러 화학물질을 생산하는 물질을 개발할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr