배우 최민식의 출연으로 화제를 모으고 있는 영화 ‘루시’(뤽 베송 감독)의 근간이 되는 과학적 주제가 있다. 바로 인간은 뇌의 10% 밖에 사용할 수 없다는 것. 영화 속 신경학자로 출연하는 모건 프리먼은 “대부분의 인간은 뇌의 10% 밖에 사용하지 못한다” 면서 “만약 100%를 사용할 수 있다면 무슨 일이 일어날 지 상상해 보라”고 말한다. 영화 속 주인공 루시(스칼렛 요한슨 분)는 약물의 영향으로 뇌의 100%를 사용하게 돼 ‘초능력’을 얻게된다. 약간의 과학적 아이템이 들어간 이 영화에는 그러나 결정적인 허구가 있다. 최근 과학 지식을 재미있게 설명해주는 유명 유튜브 채널 ‘ASAP사이언스’에 이에대한 주제를 다룬 영상이 올라왔다. 채널의 운영자 미첼 모피트는 “인간이 뇌의 10% 밖에 못쓴다는 이야기는 말도 안되는 허구”라면서 “발달된 뇌 스캔 기술을 통해 알 수 있듯 우리의 뇌 전체는 동시에 활동하고 있다”고 밝혔다. 이어 “SF영화나 소설을 통해 잘못된 믿음이 세간에 널리 퍼졌다”고 덧붙였다. 실제로 영화 루시와 리미트리스(2011 개봉)에서는 뇌의 100% 활용을 그럴듯 하게 담고있다. 특히 루시에서는 보다 구체적으로 22%는 신체의 완벽한 통제, 62%는 타인의 행동을 컨트롤 한다고 주장한다. 모피트의 이같은 주장은 신경학자들에게는 일반적인 이야기다. 영국 케임브리지 대학 신경학 교수 바바라 사하키안 교수는 “우리가 뇌의 일부만 사용한다는 것은 말도 안되는 이야기” 라면서 “신경세포인 뉴런은 항상 끊임없이 활동하며 뇌의 다른 부분 역시 보고 듣고 움직이고 말하는 역할을 수행한다”고 설명했다. 미국 프린스턴 대학 신경학자 샘 왕 교수도 “사람이 뇌의 10%만 사용한다는 신화는 자기 개발과 관련이 있다” 면서 “마인드를 확장한다는 비즈니스와 맞물려 많은 사람들이 믿게된 것”이라고 주장했다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

인류가 식욕을 자유자재로 ‘콘트롤’할 날이 멀지 않은 듯하다. 미국 칼텍(캘리포니아공과대) 연구진이 감정이나 섭식 등 행동 조절에 관여하는 뇌 영역인 편도체를 자극하는 것으로 식욕 억제가 가능함을 확인했다고 27일(현지시간) 발표했다. 동물은 에너지 소비가 강한 상황에서 다양한 대사 신호를 뇌에 수렴해 공복감을 느낀다. 시상하부라는 뇌 영역에 존재하는 이런 신경군은 굶주림이란 신호에 따라 활성화되고 음식물 섭취를 증가하는 일련의 행동을 불러일으킨다. 하지만 음식 소비를 중단하거나 과식을 막을 수 있는 조절 방법에 대해서는 지금까지 거의 알려지지 않았다. 연구에 참여한 데이비드 앤더슨 교수에 따르면 연구진이 쥐의 편도체에 있는 일부 뉴런 집단이 그 쥐가 먹이(자당)나 퀴닌(키니네 혹은 금계랍·식욕 억제를 위해 쓰던 쓴 물질)을 섭취한 뒤 더욱 활성화하는 것을 발견했다. 이 신경은 피케이시델타(PKC-δ)라는 단백질을 발현하는 특징을 갖고 있다. 연구진은 이 신경 영역에 레이저빔을 사용해 즉시 음식 소비를 멈출 수 있다는 것을 실험을 통해 확인했다. 즉 이 신경을 인위적으로 활성화시키면 섭식 행동을 막을 수 있고, 반대로 비활성화시키면 음식 섭취를 늘릴 수 있다는 것이다. 또 연구진은 이 신경이 음식물 섭취와 이를 억제하는 약에 의해 활성화되는 것으로 알려진 일부 뇌 영역과도 연관돼 있음을 확인했다. 이 연구는 이런 신경이 섭식 행동의 억제를 제어하는 시스템에서 중심역할을 하고 있으며, 앞으로 섭식 관련 질환을 치료하는데 활용될 수 있음을 나타내고 있다. 이번 연구결과는 학술지 ‘네이처 뉴로사이언스’(Nature Neuroscience) 온라인판 27일 자로 게재됐다. 사진=포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

배우 최민식의 출연으로 화제를 모으고 있는 영화 ‘루시’(뤽 베송 감독)의 근간이 되는 과학적 주제가 있다. 바로 인간은 뇌의 10% 밖에 사용할 수 없다는 것. 영화 속 신경학자로 출연하는 모건 프리먼은 “대부분의 인간은 뇌의 10% 밖에 사용하지 못한다” 면서 “만약 100%를 사용할 수 있다면 무슨 일이 일어날 지 상상해 보라”고 말한다. 영화 속 주인공 루시(스칼렛 요한슨 분)는 약물의 영향으로 뇌의 100%를 사용하게 돼 ‘초능력’을 얻게된다. 약간의 과학적 아이템이 들어간 이 영화에는 그러나 결정적인 허구가 있다. 최근 과학 지식을 재미있게 설명해주는 유명 유튜브 채널 ‘ASAP사이언스’에 이에대한 주제를 다룬 영상이 올라왔다. 채널의 운영자 미첼 모피트는 “인간이 뇌의 10% 밖에 못쓴다는 이야기는 말도 안되는 허구”라면서 “발달된 뇌 스캔 기술을 통해 알 수 있듯 우리의 뇌 전체는 동시에 활동하고 있다”고 밝혔다. 이어 “SF영화나 소설을 통해 잘못된 믿음이 세간에 널리 퍼졌다”고 덧붙였다. 실제로 영화 루시와 리미트리스(2011 개봉)에서는 뇌의 100% 활용을 그럴듯 하게 담고있다. 특히 루시에서는 보다 구체적으로 22%는 신체의 완벽한 통제, 62%는 타인의 행동을 컨트롤 한다고 주장한다. 모피트의 이같은 주장은 신경학자들에게는 일반적인 이야기다. 영국 케임브리지 대학 신경학 교수 바바라 사하키안 교수는 “우리가 뇌의 일부만 사용한다는 것은 말도 안되는 이야기” 라면서 “신경세포인 뉴런은 항상 끊임없이 활동하며 뇌의 다른 부분 역시 보고 듣고 움직이고 말하는 역할을 수행한다”고 설명했다. 미국 프린스턴 대학 신경학자 샘 왕 교수도 “사람이 뇌의 10%만 사용한다는 신화는 자기 개발과 관련이 있다” 면서 “마인드를 확장한다는 비즈니스와 맞물려 많은 사람들이 믿게된 것”이라고 주장했다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

패스트푸드나 인스턴트식품 등 정크 푸드가 후각에 영향을 준다는 연구결과가 나와 주목을 받고 있다. 미국 플로리다주립대학 연구팀은 쥐 수 마리를 두 그룹으로 나눈 뒤, A그룹에는 6개월 이상 고지방 식단을 제공하고 B그룹에는 고른 영양소를 포함한 식단을 제공했다. 6개월간의 실험 기간 동안 두 그룹 모두에게 특정한 냄새가 나면 보상으로 물을 제공하는 행동을 반복해 ‘특정냄새-물 보상’의 순서를 학습하게 했다. 그 결과 고지방 식단을 섭취한 쥐들이 ‘냄새-보상’의 관계를 인지하는데 걸리는 시간은 일반 음식을 섭취한 쥐 그룹보다 매우 느렸다. 또 고지방 음식을 섭취한 쥐 그룹은 새로운 냄새를 인지하는데 상당한 시간이 소요됐다. 이후 고지방 식단 쥐들에게 정크 푸드가 아닌 정상적인 식단을 제공하자 몸무게가 줄어들고 혈당이 낮아지긴 했지만, 떨어진 후각 능력은 회복되지 않았다. 뿐만 아니라 이들 쥐의 신경세포(뉴런)의 단 50%만이 냄새를 해석하는데 사용되는 것으로 밝혀졌다. 연구를 이끈 플로리다주립대학의 니콜라스 티보 교수와 데브라 앤 파돌 교수는 인간의 후각기능은 음식을 선택하는데 주로 쓰이는데, 만약 후각능력이 정크 푸드 등 나쁜 음식으로 방해를 받으면 결국 악순환이 이어지고 불량한 섭식행동의 연속으로 이어질 수 있다고 강조했다. 하지만 비만 또는 정크 푸드가 어떤 방식으로 신체 기능에 영향을 미치는지에 대해서는 아직 밝혀진 바가 없다. 연구팀은 정크 푸드 등 고지방 음식 뿐만 아니라 고당도 음식 역시 후각에 비슷한 부정적인 영향을 끼칠 것으로 보고 추가 적인 연구를 실시하고 있다. 이번 연구결과는 권위있는 국제학술지인 ‘신경과학저널’(Journal of Neuroscience)에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

우린 보통 개가 고양이보다 똑똑하다고 생각한다. 이는 보통 개가 고양이보다 훈련을 잘 받으며 마약 탐지나 맹인 안내 등 다양한 면에서 능력을 발휘하는 모습을 보며 느끼왔던 것. 하지만 실제로는 고양이가 개보다 똑똑할 수도 있다는 주장이 학자들을 중심으로 나오고 있다고 미국의 과학전문 라이브사이언스닷컴이 20일(현지시간) 밝혔다. 우선 단순히 개와 고양이의 지능은 이들의 뇌 구조를 분석하는 것으로 확인할 수 있다. 크기를 보면, 고양이의 뇌는 체질량의 약 0.9%, 개의 뇌는 체질량의 1.2%를 차지하므로 개의 뇌가 더 큰 것을 알 수 있다. 하지만 이런 뇌의 크기가 지능의 핵심은 아니라고 일부 학자는 말한다. 우리 인간을 비롯한 동물의 뇌에서는 기억과 인지를 관장하는 영역인 대뇌피질이 있다. 고양이의 대뇌피질에는 뉴런이란 신경세포가 3억 개가 있으며 개의 대뇌피질에는 그 절반 수준인 1억 6000개가 있다. 따라서 고양이가 개보다 똑똑할 수 있다는 것. 또한 지난 수년간 개의 지능을 확인하기 위해 진행된 다양한 연구를 통해서 개와 고양이의 지능을 가늠해 볼 수 있다. 예를 들어, 개는 추상적 사고의 증거가 되는 사물을 구분하는 능력과 타인을 이해하는 능력인 마음 이론을 어느 정도 갖추고 있지만, 고양이는 인지에 관한 연구를 진행하는 것 자체에 어려움이 있어 연구결과가 부족하다. 2009년 이탈리아의 과학자들은 고양이가 숫자를 셀 수 있는지 확인하기 위한 연구를 진행했다. 이들 연구팀은 이전 연구를 통해 물고기가 숫자를 셀 수 있다는 것을 밝혀낸 바 있다. 비교 심리학자인 크리스티앙 아그릴로 파두아대학 교수는 “당신 역시 고양이보다 물고기를 가지고 연구하는 것이 수월하다고 생각할 것”이라고 밝혔다. 즉 고양이가 세상에서 가장 비협조적인 연구 대상이라는 것. 이는 고양이가 숫자를 셀 수 있지만, 본질적으로 이와 같은 능력을 중요하게 여기지 않는다는 것을 말한다. 또 다른 연구에서도 고양이는 개처럼 훈련을 통해 제스처를 이해하는 데 많은 어려움이 있는 것으로 나타났다. 이는 고양이가 타인의 마음을 이해하는 마음 이론이 거의 발달하지 않았다는 것. 이 연구에서는 고양이가 개와 마찬가지로 음식을 얻기 위한 간단한 퍼즐을 풀 수 있는 것으로 확인됐지만, 만일 풀지 못하더라도 혼자서 계속 시도하는 것으로 나타났다. 반면 개는 사람을 바라보며 도움을 청한다고 연구팀은 설명했다. 이에 대해 이 매체는 단지 개는 고양이보다 사회적 기술이 뛰어날 뿐이지 더 똑똑하다는 것을 입증한 것은 아니라고 결론지었다. 사진=포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

자신이 3~4살 때 있었던 일을 기억하는 사람은 매우 드물다. 대부분의 사람들이 어린 시절을 기억하지 못하는 가장 큰 이유는 다름 아닌 ‘새 뇌세포’ 때문이라는 주장이 나왔다. 뉴사이언티스트 등 과학전문매체의 보도에 따르면, 일명 아동기기억상실(Childghood Amnesia)라 부르는 이 현상은 새로운 뇌세포가 발달하면서 기억을 받아들이는 기존 뇌세포의 특정 부위가 손상돼 지난 기억들을 ‘잊는’ 것으로 나타났다. 어린 시절에는 뇌가 발달하면서 무수히 많은 뉴런이 탄생하고 결합하는데, 이러한 과정이 당시를 오래 기억하는 행위를 방해한다는 것. 여기에는 학습과 기억 능력을 담당하는 대뇌 측두엽의 해마(Hippocampi)가 중요한 키워드로 작용한다. 해마는 출생 이후 몇 년 동안 가장 활발하게 활동하고, 이후에는 서서히 활동양이 줄어든다. 캐나다 토론토에 있는 세계적인 수준의 아동전문 의료기관인 식 칠드런(Hospital for Sick Children) 연구팀이 쥐를 이용해 실험한 결과, 성체 쥐의 해마를 인위적으로 성장시켰더니 마치 아이들처럼 기억력이 낮아지는 현상을 발견했다. 전문가들은 유아기의 기억이 사라지는 것은 뇌성장의 증거로 볼 수 있으며, 아이들이 종종 생일파티 등의 즐거운 기억을 몇 주나 몇 달 만에 잊어버리는 것 역시 뇌 성장의 과정 중 하나라고 설명했다. 영국 런던 시티대학의 마크 호위 박사는 “아동기기억상실에는 성장과정에서 뇌의 다양한 영역 사이의 연결성이 변경되는 등 다양한 원인이 있을 수 있다”고 덧붙였다. 사진=포토리아 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

‘회춘의 열쇠’ 미국 의학자들이 실험을 통해 회춘의 열쇠를 찾았다는 소식이 전해졌다. 4일(현지시각) 세계적 저널 ‘사이언스’(Science)와 ‘네이처 메디신’(Nature Medicine) 최신호에 회춘의 열쇠와 관련한 연구 3건이 동시에 발표됐다. 보도에 따르면 캘리포니아대(UC) 샌프란시스코 의대 연구진은 인간의 20대에 해당하는 쥐의 피를 뽑아 60대 쥐에게 반복 투여했다. 그 결과 60대 쥐의 기억력이 그렇지 않은 쥐보다 주위 사물을 더 잘 기억해냈다고 보도했다. 이에 대해 연구진은 “젊은 피를 받은 늙은 쥐는 기억을 관장하는 뇌의 해마에서 뉴런 연결이 다시 발달하기 시작했다”며 회춘의 열쇠를 설명했다. 또 다른 회춘의 열쇠 연구에서 하버드 의대 연구진은 젊은 쥐의 피에서 단백질 ‘GDF11’을 찾아 이를 늙은 쥐에게 투여했다. 이후 단백질을 받은 늙은 쥐는 운동 능력이 향상되고 뇌 속 혈관도 늘어났다는 것. 이 GDF11 단백질은 인간에게도 존재하는 것으로 알려졌다. 그러나 인간의 GDF11 단백질이 쥐의 것과 같은 역할을 하는지는 추가 연구가 필요하다고 전했다. 이를 인간에게도 적용되면 치매 등 노화로 인한 질병에 새 치료법이 생길 것으로 보인다고 외신은 전했다. 네티즌들은 “회춘의 열쇠 대박이다”, “회춘의 열쇠 정말일까”, “회춘의 열쇠, 젊은 피 수혈이었군”, “회춘의 열쇠, 김희선은 알고 있었다” 등의 반응을 보였다. 사진 = SBS 캡처(회춘의 열쇠) 연예팀 seoulen@seoul.co.kr

세계적 저널 ‘사이언스’(Science)와 ‘네이처 메디신’(Nature Medicine) 최신호에 회춘과 관련한 연구가 발표됐다. 캘리포니아대(UC) 샌프란시스코 의대 연구진은 인간의 20대에 해당하는 쥐의 피를 뽑아 60대 쥐에게 반복 투여했다. 그 결과 60대 쥐의 기억력이 그렇지 않은 쥐보다 주위 사물을 더 잘 기억해냈다고 보도했다. 이에 대해 연구진은 “젊은 피를 받은 늙은 쥐는 기억을 관장하는 뇌의 해마에서 뉴런 연결이 다시 발달하기 시작했다”고 설명했다. 또 연구에서 하버드 의대 연구진은 젊은 쥐의 피에서 단백질 ‘GDF11’을 찾아 이를 늙은 쥐에게 투여했다. 이후 단백질을 받은 늙은 쥐는 운동 능력이 향상되고 뇌 속 혈관도 늘어났다. 이 GDF11 단백질은 인간에게도 존재하는 것으로 알려졌다. 그러나 인간의 GDF11 단백질이 쥐의 것과 같은 역할을 하는지는 추가 연구가 필요하다. 연예팀 seoulen@seoul.co.kr

치매는 한 사람의 삶을 통째로 지워버릴 뿐 아니라 치료와 관리에 막대한 사회적 비용을 감당해야 해 ‘재앙’으로까지 인식되고 있다. 이런 치매의 예방과 치료에 대한 관심이 갈수록 커지고 있는 가운데 알츠하이머성 치매의 예방은 물론 치료까지 가능한 약제가 피험자에게 투여돼 주목되고 있다. 특히 이번 임상시험은 세계 최초로 줄기세포를 이용해 치매 정복에 도전하는 것이어서 미국과 유럽 등 세계 의약계 및 학계가 큰 관심을 보이고 있다. 메디포스트(대표 양윤선)는 줄기세포를 이용한 알츠하이머성 치매 치료제 ‘뉴로스템(NEUROSTEM)-AD’의 제1·2a상 임상시험에서 치매를 앓고 있는 피험자에 대한 투여가 성공적으로 이뤄졌다고 28일 밝혔다. 의료진에 따르면, 뉴로스템- AD의 피험자 투여는 지난 15일 삼성서울병원에서 신경과 나덕렬 교수팀 주관으로 이뤄졌으며, 초기 관찰기간인 2주가 경과하는 동안 부작용 등 특이사항은 발견되지 않았다. 의료진은 향후 약 2년에 걸쳐 40명의 치매 환자를 대상으로 임상시험을 진행해 뉴로스템-AD의 치료 및 예방 효과를 중점적으로 검증하게 된다. 의료진은 이미 시행된 제1상 임상시험에서 외과적인 수술 방식으로 뇌의 병변 부위에 1회 약물을 투여한 것과 달리 이번에는 뇌에 삽입된 ‘오마야 리저버’라는 특수관을 통해 뇌척수액에 3회 반복 투여하는 방식으로 이뤄진다. 이 환자에게는 15일 처음 약제가 투여됐으며, 오는 5월과 6월에도 추가로 투여되게 된다. 의료진이 투여한 뉴로스템-AD는 제대혈(탯줄 혈액)에서 추출한 간엽줄기세포를 원료로 개발됐다. 뉴로스템-AD는 이전에 이뤄진 동물실험에서 신경세포인 뉴런에 독성을 유발하는 아밀로이드 베타 단백질을 줄이고, 뇌신경세포의 사멸을 억제하는 작용이 확인됐다. 또 뇌 속 신경전구세포를 일반 신경세포로 분화할 수 있게 도움으로써 치매의 원인물질을 감소시킬 뿐 아니라 신경 재생을 도와 치매의 근본적인 치료는 물론 예방도 가능할 것으로 기대된다고 의료진은 밝혔다. 메디포스트 관계자는 “2012년 세계 최초로 동종 줄기세포 치료제(카티스템)’ 개발에 성공한 노하우가 있고, 이미 뉴로스템-AD의 전임상과 임상 1상을 성공적으로 완료했기 때문에 이번 임상시험에서도 좋은 결과가 있을 것으로 기대하고 있다”고 말했다. 노화와 함께 진행되는 알츠하이머성 치매는 학습·기억력·판단력과 언어·감정조절이 불가능해져 정상적인 삶을 유지할 수 없게 만드는 심각한 질환이다. 우리나라에서는 최근 5년 동안 치매 환자 수가 3배 가까이 증가해 현재 60만 명에 이르고 있으며, 이 중 70% 이상이 알츠하이머성 치매를 앓고 있는 것으로 조사됐다. 심재억 의학전문기자 jeshim@seoul.co.kr

마음의 그림자/로저 펜로즈 지음/노태복 옮김/승산/728쪽/2만 8000원 인간의 두뇌와 의식, 즉 마음의 연관성을 찾으려는 노력은 전방위로 뻗쳐 있다. 과학과 인문학은 물론 종교에서도 마음의 생성과 작용은 큰 관심의 영역이다. 그럼에도 사람 마음의 실체를 찾는 성과는 미미하다. 실제로 20세기를 마감하면서 전 세계의 내로라하는 물리학자들을 대상으로 ‘아직도 해결되지 않은 문제’를 물은 결과 가장 많은 답을 얻은 10개의 문제 중 하나가 바로 ‘의식의 비밀’이었다고 한다. 의식, 다시 말하면 사람의 마음은 여전히 과학의 영역 바깥에 머물고 있는 셈이다. ‘마음의 그림자’는 그 ‘수수께끼’의 영역인 사람 마음을 본격적으로 파헤친 대작이다. 저자는 월스트리트 저널로부터 ‘생존해 있는 가장 위대한 수리물리학자 중 한 사람’이라는 극찬을 받은 영국 출신의 석학 로저 펜로즈. 1998년 출간돼 세계적인 베스트셀러가 된 ‘황제의 새 마음’의 저자이다. 이 책은 얼핏 보면 ‘황제’의 후속편쯤에 해당한다. 전작의 내용에 대한 숱한 논란과 이의제기에 정색하고 설명하며 사람 마음의 본질을 훑어낸다. 전작과 마찬가지로 이 책의 기저는 아주 명쾌하다. 인간의 두뇌가 물리학 법칙에 따라 기계적으로 작용한다는 기존의 고전물리학과 양자역학의 대척점에 서 있다. ‘기계장치는 마음을 생성할 수 없다’고 딱 잘라 말하지만 과학과 신비주의의 어느 한쪽에 치우치지 않는 이론 전개가 돋보인다. 저자는 일단 ‘양자영학의 시대’인 지금 사람의 생각과 인식에 큰 영향을 끼치는 양자역학의 발전에 큰 기대를 건다. 특히 모든 활동을 지배하는 컴퓨터의 영역에 양자역학이 깊숙이 관여하는 흐름에 주목한다. 그러면서도 컴퓨터가 인간의 마음까지 온전하게 구현할 수 있다는 인공지능(AI) 학자들의 견해엔 분명하게 반대한다. 특히 ‘인간의 의식이란 모두 두뇌의 컴퓨팅(computing)작용의 결과’라는 기계론적 의견을 반박한다. 튜불린과 미세소관, 뉴런과 시냅스 활동을 면밀히 보여 주면서 인간 두뇌의 의식 패턴과 컴퓨팅 활동을 비교 분석하는 부분은 아주 흥미롭다. ‘인간의 의식적 사고는 단순한 컴퓨팅으론 흉내조차 낼 수 없는 요소를 갖춰야 한다.’ 이 결론까지 이해하려면 상당한 수준의 수학과 물리학이 필요하겠지만 적어도 ‘인간은 대체 무엇인가’라는 궁극적인 의문쯤은 갖게 된다. “지금 당장은 인간 의식을 과학적으로 설명하기 어렵더라도 정신적 현상을 이해하는 과학적 방법이 분명 존재하며 그 길은 물리적 실재 자체의 속성을 더 깊이 이해하는 데서 출발한다”는 외침이 설득력 있게 다가온다. 김성호 선임기자 kimus@seoul.co.kr

“‘커넥톰’은 뇌 신경망의 설계도이자 인간 정신의 지도입니다. 게놈 프로젝트 이후 인류 최대의 과제인 커넥톰이 완성되면 뇌와 의식에 감춰진 수수께끼도 풀리게 됩니다.” 재미 물리학자인 승현준(47) 미국 매사추세츠공대(MIT) 교수가 자신의 저서 ‘커넥톰, 뇌의 지도’(김영사) 국내 출간에 즈음해 한국을 찾았다. 15일 서울 중구 정동에서 열린 기자간담회에서 승 교수는 “최근 미국과 유럽연합(EU) 간 뇌 연구 경쟁은 20세기 미국·소련 간 우주 개발 경쟁 못지않게 치열하다”고 운을 뗐다. 하버드대에서 24세에 이론물리학 박사학위를 받은 뒤 벨연구소 연구원을 지낸 승 교수는 2010년 TED 강연에 ‘커넥톰’이란 생소한 개념을 소개해 세계적으로 주목받았다. 지금은 세계 최고 의학연구기관인 하워드휴즈 의학연구소에서 관련 연구를 진행 중이다. 지난해 4월 버락 오바마 미 대통령이 발표한 ‘뇌 이니셔티브’ 프로젝트에도 참여하고 있다. 그는 선진국 정부들은 이 연구에 적극적으로 후원하고 있다고 강조했다. “미국과 유럽은 인간 뇌 속 100억개 이상 신경세포들의 연결망인 커넥톰을 밝히는 프로젝트에 장기적으로 수조원을 지원하기로 했다”는 주장이다. “이 연구가 주목받는 이유는 치매, 뇌졸중, 파킨슨병, 우울증 같은 정신질환의 해법이 커넥톰이란 지도 안에 담겨 있기 때문이죠. 뇌 속 뉴런들은 그 연결 형태에 따라 우리의 지각이나 생각에 영향을 끼치고, 연결 체계가 경험에 따라 변형돼 우리가 학습하고 기억하도록 도와줍니다.” 커넥톰 이론이 장기적인 연구 성과를 내지 못할 것이라는 일각의 비판에 대해서는 “대중 강연을 많이 한 탓에 지난 2년간 이렇다 할 성과를 내지 못했지만 인간 망막의 작동 원리를 설명하는 데까지는 연구가 진척됐다”며 자신감을 보였다. 오상도 기자 sdoh@seoul.co.kr

장난감 찰흙의 일종으로 전 세계 어린이들의 사랑을 받고 있는 실리퍼티(silly putty)와 같은 성분의 화합물로 배양한 줄기세포가 치매 등의 뇌신경 질환 치료에 효과가 있다는 주장이 제기돼 관심이 집중되고 있다. 최근 미국 미시건 대학교 앤아버 캠퍼스 연구진은 유기규소화합물인 폴리다이메틸실록산(PDMS)으로 배양한 줄기세포가 치매, 루게릭병 등 뇌신경질환 치료제로 큰 효과가 있다는 연구결과를 발표했다. 연구진은 폴리다이메틸실록산(PDMS)으로 인간줄기배아세포를 23일간 배양한 결과, 기존보다 4배 순수하고 10배나 커진 특수 줄기세포를 얻을 수 있었다. 해당 세포는 뇌간과 척수에 있는 하운동신경원세포, 대뇌피질·상운동신경계에 영향을 줘 현재 완치가 어려운 ‘근위축성측색경화증(루게릭병)’ 등의 운동신경원 질환(Motor Neurone Disease)과 치매와 같은 뇌신경질환 질환 치료에 큰 효과를 줄 것으로 기대된다. 연구를 주도 중인 미시건 대학 신경 뉴런 질환 전문가 지안핑 푸 박사와 메디컬 스쿨 에바 펠드먼 교수는 “기계적 환경 신호를 이용해 미세한 줄기세포 표면을 가공하는 방법으로 실험을 진행 중”이라고 전했다. 이들은 차기 신경 질환 치료제 개발을 위한 모델링 구축과 ‘세포 대체 요법’을 개발하는데 총 역량을 기울일 예정이다. 한편 해당 연구결과는 국제과학학술지인 ‘네이처 머터리얼스(Nature Materials)’에 최근 발표됐다. 자료사진=포토리아 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

헤딩하는 동작이 많은 축구선수들이 알츠하이머(치매)에 걸릴 확률이 높다는 연구결과가 나왔다. 그간 스포츠와 치매의 연관관계가 연구된 바는 있었지만 정확한 과학적 근거가 밝혀지지는 않았다. 영국 케임브리지대학 연구팀은 레이저 이미지를 통해 ‘타우’(tau)라는 단백질을 조사했다. ‘타우’는 알츠하이머에 주로 관여하는 단백질인데, 이것이 운동 중 머리를 다치면서 뉴런이 손상되는 것과 관련이 있다는 것. 연구팀에 따르면 타우 단백질은 본래 건강한 뇌세포에 존재하지만, 기능이 저하된 타우 단백질 덩어리가 생기면 뇌의 활동을 방해해 알츠하이머로 연결된다. 또 뇌세포 외부에서 타우 단백질이 침입할 경우 뇌세포가 이를 흡수하여 삼키는데, 이 과정에서 일종의 응고된 덩어리가 생기고 이것이 정상적인 타우 단백질의 활동을 방해한다는 것. 특히 머리에 충격이 자주 가해지는 축구선수나 권투선수의 경우, 이러한 응고된 덩어리들이 많이 생길 수 있어 알츠하이머 발병 가능성이 높아진다고 설명했다. 연구를 이끈 클레멘스 카민스키 교수는 “우리는 알츠하이머로 사망한 환자들의 뇌를 관찰함으로서 알츠하이머 ‘분자 단계’를 설명하는 초기 단계에 있다”면서 “이번 연구는 타우 단백질 흡수가 알츠하이머 발병에 어떻게 작용하는지를 보여준다”고 말했다. 이어 “이번 연구는 알츠하이머와 운동선수의 머리 부상의 연결 관계를 보여주는 작은 퍼즐”이라면서 “이것이 반드시 필연적인 관계는 아니며 가능성이 있다는 것”이라고 덧붙였다. 한편 이번 연구는 미국 미식축구선수들이 일반인에 비해 신경변성 질병에 걸릴 확률이 3배 가까이 된다는 기존의 연구결과와 연관돼 있다. 실제로 올초 미국의 프로미식축구리그(NFL)는 우울증과 치매 등에 걸린 은퇴선수 4500명에게 고액의 배상금을 지불하기도 했는데, 이들 대다수의 발병 원인은 머리의 강한 충격이었다. 이 연구결과는 생리화학 (Journal of Biological Chemistry) 저널 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

임신 중 운동이 아이의 두뇌 발달을 향상시킨다는 연구 결과가 나왔다. 캐나다 몬트리올대학 연구진이 11일 미국 샌디에이고에서 개최한 ‘뉴로사이언스 2013’ 회의에서 임신 중기(15~28주)인 여성이 1주일에 3번, 하루 20분씩 약간 숨이 가빠질 정도로 중간 강도의 운동을 하면 추후 태어난 아이의 두뇌 발달이 향상된다고 발표했다고 캐나다와 미국 등 언론이 일제히 보도했다. 이 회의는 국제 신경과학회(SFN)가 개최하는 세계 최대 학술대회로 매년 세계 90개국에서 4만 2000여 명이 참가하는 것으로 알려졌다. 연구진은 과거 타 연구진이 발표한 동물 실험에 착안 실제 산모와 아이를 비교한 실험을 통해 임산부가 운동하면 태어난 아이가 그렇지 않은 아이보다 6~8개월 정도 두뇌 발달이 빠른 것을 발견했다. 연구진은 교육 수준과 사회·경제적 지위, 건강 습관이 같은 여성 18명을 뽑아 무작위로 그룹을 나눠 일정한 양의 운동을 하거나 하지 않도록 했다. 새로 태어난 아이는 생후 8~12일을 기점으로 기억과 관련한 뉴런 활동을 측정 받았다. 이는 아이가 어머니 무릎에서 잠든 뒤 전극을 이용한 뇌전도(EEG) 검사로 이뤄졌다. 이후 연구진은 참가자들의 아이가 첫 번째 생일을 맞을 때까지 인지·운동·언어 발달에 관한 각종 실험을 시행한 것으로 전해졌다. 연구를 이끈 데이브 엘렘버그 몬트리올대학 교수는 “임신 기간에 건강한 습관과 함께 간단한 운동을 하는 것이 아이의 미래를 바꾸게 될 것”이라고 말했다. 사진=몬트리올 대학 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

뇌의 특정 영역을 미세한 전기로 자극하면 범죄율을 감소시킬 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 스위스 취리히대학 연구진이 인간의 뇌에서 사회적 규범에 관여하는 부위를 찾아냈으며 이 부위를 제어할 수 있는 방법도 알아냈다고 7일(현지시간) 의학 전문지 사이크센트럴이 보도했다. 연구진은 뇌 제어 법으로 ‘경두개 직류자극’(tDCS)이라는 전기치료법을 사용했다. 이는 두피에 부착한 전극을 통해 고통이 없는 미세한 전류를 흘려 특정 뇌 영역에 있는 신경 세포(뉴런)를 자극하는 방법이다. 이를 통해 잠재적으로 상습적인 범죄를 막을 수도 있다고 연구진은 제안하고 있다. 이번 연구에 참여한 세계적인 경제학자 에른스트 페르 취리히대학 경제학과 교수는 “사람들이 사회적 규범에 따르는 여부는 본인의 상식이나 신념이라기보다 뇌 기능의 영향이 큰 것으로 밝혀졌다”고 말했다. 즉 선악을 판단하는 매커니즘을 근본적으로 재검토할 필요가 있다는 것이다. 연구진은 이번 결과를 얻기 위해 지원자 62명을 대상으로 ‘공정성 규범’에 관한 실험을 시행했다. 첫 번째 실험에서 참가자들은 다른 사람은 알 수 없는 액수의 돈을 받은 뒤 그 일부를 익명의 참가자와 공유하라는 제안을 받았다. 서양 문화에서 공정성 규범은 두 참가자가 공평하게 분배해야 하지만 이들은 자신의 이익을 위해 가능한 많은 돈을 자신의 몫으로 남겼다. 이어진 두 번째 실험에서 참가자들은 똑같은 방식으로 돈을 받았지만 익명의 참가자와 공평하게 분배하지 않으면 일종의 제재 혹은 처벌을 받게 될 것이라는 공지를 받았고, 결정에 앞서 전기 자극을 받게 됐다. 그 결과, 자극을 활성화한 참가자들의 경우에는 공평하게 분배했지만, 자극을 억제한 참가자들의 경우에는 공평하게 분배하지 않았다. 연구를 이끈 크리스찬 러프 교수는 “이번 결과는 인간의 행동에 관한 사회적 및 진화적 요인이 뇌 자극에 따라 통제할 수 있는 특정한 신경 매카니즘에 달려 있다는 것을 보여준다”고 말했다. 한편 연구 결과는 사이언스지 온라인판 10월 2일 자로 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

잠자는 동안 음악을 들으면 기억력이 좋아진다는 연구 결과가 나왔다. 단, 이는 우리 뇌가 꿈을 꾸지 않을 정도로 숙면(서파수면)할 때 발생하는 완만한 뇌파와 거의 일치하는 음악을 듣게 될 때라고 한다. 12일(현지시간) 영국 데일리메일에 따르면 독일 튀빙겐대학 얀 보른 박사 연구팀이 11명의 참가자를 대상으로 수일간 수면할 때 일정한 소리를 들려주는 실험을 진행한 결과, 크고 완만한 뇌파와 일치하는 음악을 들려줬을 때 기억력이 상승했다. 이에 대해 보른 박사는 “지능 향상에는 낮은 강도의 청각적인 자극이 좋으며 이는 치료법으로 사용되는 전기자극보다 실용적이고 윤리적이다.”고 밝혔다. 하지만 뇌파의 진동 폭과 맞지 않는 음악이라면 효과가 없으므로 곡 선택에 신중을 기할 필요가 있다고 한다. 한편 이번 연구 결과는 ‘뉴런’(Neuron) 저널 최근호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

아프리카 초원의 사자는 늘어지게 낮잠만 자거나 점잔을 빼면서 걷지만 먹이사슬의 정점에 있는 땅 위의 가장 강력한 맹수다. 하지만 사자의 사냥은 4차례 중 3차례는 실패한다. 사자를 피해 도망가는 얼룩말이나 가젤은 필사적으로 흩어지고, 대부분 어리거나 노쇠한 약자만 사자의 먹잇감이 된다. 바다의 포식자인 백상아리는 영화 ‘죠스’의 배경음악처럼 유유자적하게 헤엄치다가 톱과 같은 이빨 300개로 먹이를 잔혹하게 물어뜯어 찢어내지만 이 역시 사냥 성공률이 50%를 넘지 않는다. 육지와 바다의 왕조차도 먹잇감들의 필사적인 생존의 몸부림 앞에서는 자주 굶주림을 달래야 할 처지에 놓이는 것이다. 가냘픈 몸매에 우스꽝스럽게 생긴 얼굴, 여성들이 가슴에 달고 다니는 브로치의 단골 모양으로 주목받는 잠자리는 흔히 나비나 무당벌레와 같이 묶여서 ‘사람들이 가장 좋아하는 곤충’으로 꼽힌다. 하지만 잠자리는 ‘동물의 왕국’에서 가장 효율적인 사냥을 하는 ‘게걸스러운 포식자’다. 잠자리의 사냥 성공률은 무려 95%가 넘는다. 식물을 먹이로 하지 않는 이상 어떤 동물도 근접조차 할 수 없는 수치다. 이 때문에 과학자들은 잠자리를 ‘자연이 낳은 드론(무인폭격기)’이라고 부른다. 곤충학자인 마이클 메이 미국 럿거스대 교수는 뉴욕타임스와의 인터뷰에서 “잠자리는 먹잇감을 가지고 놀거나 괴롭히지 않고 공중에서 단번에 잡아 으깬 다음 우걱우걱 씹어 먹는다”고 묘사했다. 잠자리의 식욕은 바닥이 보이지 않을 정도다. 스테이시 콤스 하버드대 교수는 최근 발표한 논문에서 “잠자리 생태를 연구하는 과정에서 잠자리 한 마리가 30마리의 파리를 순서대로 먹어치우는 장면을 목격했다”면서 “계속해서 먹이를 끊임없이 먹는 것이 즐거워 보였다”고 설명했다. 이어 “파리가 더 있었다면 계속 먹었을 것”이라고 덧붙였다. 생태학자와 생물학자들은 잠자리가 사냥에 성공할 수 있는 원인과 끊임없는 탐욕의 원천에 대한 연구를 진행하고 있다. 최근 발표된 연구성과들은 잠자리의 ‘뇌’, ‘눈’, ‘날개 시스템’ 등에 집중되고 있다. 일부 연구팀은 잠자리의 신경구조가 특정 사안에 대한 집중도에서 사람의 집중력을 뛰어넘는다는 연구결과를 내놓고 있다. 잠자리의 집중력은 마치 친구와 대화에 열중한 사람이 주변 배경 따위에는 신경도 쓰지 않게 되는 상황과 비슷하다는 것이다. 로버트 올베그 미국 유니언칼리지 교수는 최근 미 국립과학원 회보에 “잠자리가 사냥 과정에서 보이는 집중력과 사냥방식은 나이 든 선원의 경험에 비교할 수 있다”고 발표했다. 경험 많은 선원들은 배를 조종하면서 동시에 다른 각도에서 다가오는 배와의 거리를 예측할 수 있다. 만약 그대로 갈 경우 충돌한다고 여겨질 경우 속도를 늦추거나 빠르게 하고, 아니면 뱃머리를 돌리는 방식으로 충돌을 피한다. 잠자리 역시 비슷한 예측을 할 수 있다. 잠자리는 먹이에 다가가는 각도 어느 지점에서 먹이와 만나게 될지를 정확하게 알고 있다. 논문에 함께 참여한 곤살레스 벨리도 우즈홀 해양연구소 연구원은 “가까이 갈수록 잠자리의 망막에 맺히는 먹이의 크기는 커지지만 초점과 목표지점은 변하지 않으며, 그 결과 잠자리는 성공적으로 먹이를 공중에서 낚아챌 수 있다”고 설명했다. 연구진은 잠자리의 사냥과 사자의 사냥이 성공률에서 큰 차이를 보이는 이유도 밝혀냈다. 이런 사냥법은 잠자리가 뛰어난 비행술을 가지고 있기 때문에 가능한 일이기도 하다. 과학자들은 잠자리의 머리와 가슴의 날개 부분을 연결해 날갯짓을 지시하는 16개의 뉴런(신경세포)을 찾아내 연구하고 있다. 잠자리는 가냘픈 날개를 흔들어서 공중을 맴돌거나 수직 낙하하는 것은 물론 뒤로 날면서도 위아래를 자유롭게 움직이고 같은 자리에서 360도 회전할 수도 있다. 나는 속도 역시 시간당 48㎞로 곤충 중에서 가장 빠른 수준이다. 잠자리의 먹이가 되는 곤충들은 일반적으로 가슴에서 뻗어나온 날개를 가슴 전체로 움직이는 간단한 방법으로 날갯짓한다. 반면 잠자리가 갖고 있는 네 개의 투명한 날개는 아주 유연하고, 각기 다른 근육으로 세밀하게 따로따로 움직이기 때문에 최고의 비행술을 선보일 수 있다. ‘사냥꾼 잠자리’의 다음 무기는 완벽한 눈이다. 머리의 대부분을 차지하는 잠자리의 거대한 눈은 곤충 세계에서 가장 뛰어난 시력을 자랑한다. 양쪽 눈을 합쳐 약 3만 픽셀 카메라에 해당하는 성능이다. 특히 원형에 가까운 잠자리의 눈은 날아가면서 앞의 물체를 보는 동시에 자신이 지나쳐온 뒤쪽의 물체도 살필 수 있다. ‘현대 생물학’ 최신호에 실린 연구결과에 따르면 잠자리의 눈은 수많은 곤충 떼 속에서 자신이 타깃으로 정한 먹잇감을 정확히 찾아내 동시에 두 마리를 망막 속에 담아 사냥이 끝날 때까지 지속적으로 관찰할 수 있는 것으로 나타났다. 잠자리의 눈과 집중력, 날갯짓에 대한 연구비 대부분은 미 국방부 예산으로 지원된다. 헬리콥터가 ‘잠자리 비행기’로 불리거나 일부 헬리콥터의 조종석이 잠자리 머리 모양을 본뜬 것에서 알 수 있듯이, 잠자리는 이미 수많은 군용무기의 모티브가 됐고, 현재도 연구가 진행되고 있다. 하지만 완벽한 사냥꾼에게도 약점은 있다. 잠자리는 청각과 후각이 거의 없다. 작은 안테나가 이를 맡고 있지만, 이는 사실상 번식을 위해 성호르몬을 감지하는 역할만 한다. 잠자리는 생존조건이 까다로운 곤충이기도 하다. 전 세계적으로 약 7000종의 잠자리가 보고되고 있는데, 이는 딱정벌레나 나비가 수십만종에 이르는 것과 비교할 때 종 다양성이 확보되지 않은 것으로 평가된다. 박건형 기자 kitsch@seoul.co.kr

여성이 남성보다 뇌의 활용능력이 훨씬 뛰어나며, 그 이유는 여성이 더 작은 크기의 뇌를 가졌기 때문이라는 연구결과가 나왔다. 영국 일간지 텔레그래프 등 해외 언론의 3일자 보도에 따르면, 미국 로스앤젤레스대학 연구팀은 18~27세 남성 45명, 여성 59명을 대상으로 기억력, 학습능력, 공간지각능력 등의 테스트를 실시했다. 그 결과 여성들은 변화를 감지하거나 이성적인 추론에 훨씬 뛰어나며, 특히 숫자연산 등 복잡한 업무를 처리할 때 사용하는 에너지나 뉴런이 남성보다 적게 활용하면서도 높은 효율을 낸다는 사실이 밝혀졌다. 반면 남성들은 시각과 청각, 촉각 등 감각을 이용해 공간을 파악하는 공간지각능력 부분이 여성보다 뛰어난 것으로 조사됐다. 연구팀은 “뇌의 크기가 지능 또는 효율적인 일처리와 비례하는 것은 아니며, 남성보다 뇌 크기가 평균 8% 작은 여성이 뇌를 더 효율적으로 활용하는 것으로 나타났다.”고 설명했다. 이어 “남성은 여성보다 더 큰 뇌와 더 많은 뇌세포를 가졌다. 하지만 여성들은 학습과 기억력, 감정 등과 관련이 있는 대뇌 측두엽의 해마(Hippocampus)기능이 훨씬 높아 효율적인 뇌 활용이 가능하다.”고 덧붙였다. 영국 케임브리지대학 인지신경과학과 교수인 트리버 로빈스 역시 “뇌의 크기는 업무 수행능력과 상관이 없다.”면서 “작은 사이즈의 뇌는 신경세포 또는 더욱 활발한 신호 교환을 가능케 함으로서 더욱 효과적인 업무처리를 가능케 한다.”고 설명했다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

곤충인 잠자리도 사냥할 때만큼은 인간과 같은 영장류에게서만 나타나는 선택적 주의를 하는 것으로 나타났다고 지난달 28일(현지시간) 라이브사이언스닷컴이 보도했다. 호주 애들레이드대학 신경과학센터 연구진은 사람 머리카락 굵기의 1500분의 1 정도인 나노 수준의 유리 탐사봉으로 잠자리의 신경 활동을 측정해 이 같은 사실을 발견했다고 ‘커런트 바이올로지’(Current Biology) 저널에 발표했다. 선택적 주의는 여러 대상 혹은 한 대상의 여러 속성 중 어느 하나에만 주의를 주는 것으로, 인간과 같은 영장류가 아닌 무척추동물에게서 이런 기능에 관여하는 뇌세포가 발견되기는 이번이 처음이다. 연구를 이끈 스티븐 위더만 박사는 “수많은 관중들 사이에서 시속 200km 이상으로 날아오는 작은 공을 선택하는 테니스 선수를 상상해보라.”면서 “당신이 그 공을 치기 위해선 선택적 주의가 필요하다.”고 설명했다. 하지만 뇌가 여러 정보 중에서 꼭 필요한 것만을 골라내는 것에 대해서는 거의 알려진 바가 없다. 연구진은 이를 밝혀내기 위해 단순하고 접근이 쉬운 곤충의 시각을 오랫동안 연구해 왔는데 이 중 잠자리가 이 같은 능력을 가졌다는 사실을 발견했다. 위더만 박사는 “잠자리는 떼지어 날아가는 수많은 작은 곤충 중에서 단 하나의 목표물만을 선택해야만 하는데 일단 목표를 고르면 뉴런 활동이 다른 곤충들은 걸러내 버려 그 사냥 성공률은 97%에 달한다.”고 설명했다. 함께 연구에 참여한 데이비드 오캐롤 박사는 “3억 2500만년전 진화한 곤충인 잠자리가 이처럼 놀라운 공중 사냥 기술을 갖고 있을 것으로는 상상하지 못했지만 이들의 뇌는 영장류의 뇌와 비슷한 작용을 한다.”고 말했다. 한편 연구진은 “이번 결과가 지능형 로봇의 시각 모델 등에 이용할 수 있다.”면서 “세상의 모든 신경과학자들과 기술자들에게 영감을 줄 것”이라고 기대했다. 사진=잠자리를 손에 든 데이비드 오캐롤 박사 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

중남미 코스타리카의 열대우림 속에 사는 거미 ‘아네로시무스’는 이상하고 변덕스러운 행동으로 유명하다. 애써 지은 거미줄을 버리고 전혀 다른 거미줄을 치기 시작하는데, 이 거미줄은 자신을 위한 것이 아니라 자신의 몸 속에 살고 있는 기생 말벌을 위한 것이다. 말벌의 유충이 뱃속에서 부화하면 거미는 죽고, 유충들은 그 몸 속에서 거미줄의 보호를 받으면서 성충이 될 때까지 지낸다. 아네로시무스의 기괴한 행동은 스스로 의지가 아닌 몸 속 말벌에 의해 마치 ‘좀비’처럼 이뤄지는 것이다. ‘죽어도 죽지 못하는 존재’. 공포 영화의 기괴한 모습으로 알려져 있는 좀비는 자연에서 어렵지 않게 찾을 수 있다. 바이러스, 진균류, 원생동물, 벌, 촌충 등 수많은 생물이 기생을 통해 숙주의 뇌를 조종해 자신이 원하는 것을 얻어낸다. 국제저널 ‘실험생물학 저널’은 최신 호에서 주요 이슈로 ‘좀비 동물’을 다루며 “생물학계는 이제 기생동물을 찾는 데 그치지 않고 이들이 어떻게 다른 동물의 체내에 침입해 뇌를 장악하고, 명령을 내릴 수 있는지를 밝혀내는 단계에 이르렀다.”고 밝혔다. ●감염된 거미는 말벌 유충 위한 거미줄 만들어 아네로시무스는 새로운 거미줄을 완벽하게 말벌 유충의 생활에 적합하도록 짓는다. 일반적인 거미줄은 얇고 복잡하게 얽혀 있으면서도 동심원 형태의 규칙성을 갖지만 말벌용 거미줄은 비를 막을 수 있도록 특정 부분을 덧댄 것처럼 두껍게 만들어진다. 나중에 말벌 유충은 이 부분으로 기어가 비를 피하는 동시에 거미줄에 걸린 벌레를 통해 영양분을 쉽게 공급받을 수 있다. 이처럼 거미를 조종하기 위해 말벌은 독특한 단백질을 생산해 숲속 곳곳에 뿌린다. 이 단백질은 숲 속 어디에나 폭넓게 퍼져 있는 바큘로바이러스와 함께 작용해 거미를 감염시켜 번식을 위한 ‘좀비’로 만든다. 사람이 이 바이러스를 먹고 말벌의 좀비가 되지 않을까 걱정할 필요는 없다. 이 바이러스는 거미와 집시나방 등 일부 곤충류에만 작용한다. 집시나방의 경우 나뭇잎 등에 묻어 있는 바큘로바이러스에 감염되면 바이러스는 집시나방의 세포를 파고 들어가 ‘높이 올라가라.’는 명령을 내린다. 집시나방이 나무 꼭대기로 올라가 죽으면 사체는 분해돼 아래쪽으로 뿌려지면서 확산되어 훨씬 더 많은 생물을 바큘로바이러스에 감염시킨다. 집시나방에게 이 같은 명령을 내리는 유전자가 ‘egt’다. egt는 보통 효소 형태로 벌레 내부에서 활성화돼 집시나방의 호르몬을 파괴함으로써 생식이나 탈피 등 일체 체내 활동을 하지 못하게 만든다. 집시나방을 바이러스를 위해서 살아가는 ‘좀비’ 상태로 만드는 것이다. 데이비드 휴스 펜실베이니아 주립대 교수는 “일반적인 집시나방은 밤에 나와 먹이를 구한 뒤 나무 아래쪽에 지어놓은 집에 숨는다.”면서 “하지만 egt의 영향을 받은 집시나방은 먹이를 구하는 활동 자체를 멈추지 않고 끊임없이 헤매다가 나무 꼭대기로 올라 간다.”고 설명했다. 이어 “마치 환상을 보는 것처럼 먹고 또 먹는다.”고 덧붙였다. 숙주의 뇌 속 신경 전달물질 자체를 개조하는 기생동물들도 있다. 흡충(가시머리벌레)이 대표적이다. 흡충은 연못 등에 사는 ‘옆새우’에 기생한다. 옆새우는 일반적으로 진흙 속에서 사는데, 흡충에 감염되면 옆새우는 미친 듯이 헤엄을 쳐서 연못 가장자리의 나무줄기나 바위 위로 몸을 던진다. 나무줄기나 바위 위로 드러난 새우는 새의 먹이가 되고, 이를 통해 흡충은 자신의 후손을 광범위하게 퍼뜨릴 수 있게 된다. 사이먼 헬루이 웨슬리대 교수는 “가시머리벌레가 옆새우에 침입하면 새우의 면역시스템이 여기에 강력하게 저항하며 화학물질을 분비하게 된다.”면서 “가시머리벌레는 면역시스템과 싸우지 않고 최대한 빨리 새우의 뇌로 침입해 세로토닌이 과다 분비되도록 해 면역시스템 자체를 붕괴시킨다.”고 설명했다. 세로토닌은 뇌의 핵심 신경 전달물질이지만 과도하게 분비될 경우 시신경에 문제를 일으킨다. 진흙 속에서 사는 옆새우 신경에 문제가 생기면서 옆새우는 반대로 햇빛을 자신이 사는 암흑으로 인식하고 찾아 헤매게 돼 결국 물 밖으로 뛰어나가게 되는 것이다. ●사람을 좀비로 만드는 방법은 없어 과학자들은 실험실 수준에서 수백~수천개의 뉴런을 가진 무척추동물의 신경을 조종할 수 있는 수준에 이르렀다. 하지만 사람을 비롯한 척추동물의 경우 수백만~수천만개의 뉴런을 갖고 있다. 특히 각각의 뉴런이 어떤 형태로 연관을 짓고 어떤 역할을 하는지조차 분명하게 밝혀지지 않았다. 현 단계에서는 사람을 좀비로 만들 수 있는 방법은 개발할 수 없다는 것이다. 물론 좀비와 같은 이상행동을 보이는 척추동물도 있다. 이들은 대부분 원형세포 형태의 기생충에 감염된 경우다. 세포내에서 증식하는 기생세포인 톡소플라스마는 포유류와 조류에 널리 기생하는데 포식자로 숙주를 옮기는 특성이 있다. 흔히 고양이에서 톡소플라스마 감염이 많이 발견된다. 감염된 새나 쥐 같은 작은 포유류를 고양이가 잡아 먹는 먹이사슬을 통해서다. 톡스플라스마에 감염된 쥐는 고양이에 대한 선천적인 두려움을 상실해 더 쉽게 잡아 먹힌다. 이는 톡소플라스마가 숙주 몸 속에서 신경 전달물질인 도파민 생산을 가속화하는 역할을 하기 때문이다. 도파민이 과다분비된 숙주는 호기심이 더 많아지고, 두려움을 느끼지 않게 된다. ●톡소플라스마 감염땐 정신분열증 유발도 톡소플라스마는 쥐 등 일부 수컷 동물에서는 남성호르몬인 테스토스테론 과다분비도 일으킨다. 테스토스테론이 과다분비된 수컷 동물은 암컷을 찾아 번식에 몰두하게 된다. 암컷도 또다른 숙주가 되는 것이다. 모두 기생동물들이 자신의 생존이나 번식을 위해 숙주를 조종하고 있는 사례들이다. 사람도 톡소플라스마의 영향을 받는다. 감염된 고양이를 만지거나 감염된 동물의 고기를 먹고 사람이 감염된 사례가 종종 보고된다. 일부 환자들은 성격이 변하거나, 정신분열증을 일으키는 등 톡소플라스마에 의해 뇌를 지배당하기도 한다. 과학자들은 이 같은 기생동물에서 새로운 치료제의 아이디어를 얻기 위해 애쓰고 있다. 도파민이나 세르토닌을 과다분비시키는 기생동물의 방식은 인류가 개발해 온 각종 의약품과는 접근 자체가 다르다. 아다모 교수는 “일반적인 의약품은 한 종류의 분자나 유전자를 공략하도록 개발되지만 기생동물은 숙주를 치밀하고 다양한 방식으로 점령한다.”면서 “이는 신약 개발을 연구하는 학자들에게는 아주 신기하고도 놀라운 현상”이라고 강조했다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr