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

네안데르탈인, 데니소바인과 현생인류, 외형변화 보이는 유전자 숫자나 특성 달라 “무언가를 길들이지 않고서는 그것을 잘 알 수 없지…친구를 가지고 싶다면 나를 길들여줘…길들인다는 게 뭐지?…네가 나에게 이 세상에서 단 하나뿐인 존재가 되는거지. 나도 너에게 세상에 하나뿐인 유일한 존재가 되는거야.” 프랑스의 작가 생텍쥐페리의 대표작 ‘어린왕자’에서 나오는 여우의 유명한 대사 중 하나이다. 길들인다거나 익숙해진다는 단어와 가장 가까운 생물학적 용어를 찾는다면 ‘가축화’(domesticated)라고 할 수 있을 것이다. 인간이 나무 위에서 내려와 걷기 시작하고 사회를 이루면서 개, 고양이, 양, 소, 말 등 다양한 야생 동물들을 길들여 가축화시켜왔다. 그런데 그런 길들이기, 가축화의 가장 오래된 대상은 다름 아닌 ‘인간’이었다는 것을 증명하는 연구결과가 나왔다. 이탈리아 밀라노대 종양학·혈액종양학과, 유럽종양연구소 줄기세포 후성유전학연구소, 임상보건의료과학연구재단(IRCCS) 산하 고통완화요양병원, 스페인 바르셀로나대, 바르셀로나 복잡계연구소, 칸타브리아대 의생명과학기술연구소, 카탈로니아고등과학연구소(ICREA), 신경유전학센터, 독일 쾰른대 분자의학센터(CMMC), 쾰른대병원 인간유전학연구소, 하이델베르크대병원 인간유전학연구소, 스위스 취리히연방공과대(ETH) 신경과학연구소 공동연구팀은 현생인류인 호모사피엔스가 네안데르탈인이나 데니소바인 같은 친척들과 유전학적으로 갈라진 뒤 공격성을 줄이는 방향으로 스스로를 가축화시켰다고 6일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 5일자에 실렸다. ‘현생인류가 이전 영장류 조상과 완전히 다른 것은 자기 길들이기(self-domestication) 때문’이라는 주장이 생물학계에서는 끊임없이 나왔었다. 자기길들이기, 또는 자기사육화는 인간이 스스로 동물적 본능을 억제하고 사회에 맞춰 가는 과정을 이야기한다. 현생인류가 인류의 조상들보다 덜 공격적이고 더 협동적이며 사회적이라는 것이 자기길들이기의 대표적 증거라는 설명이다. 가축화는 생물학적으로 나타나기도 하는데 반려견이나 고양이, 길들여진 여우 같은 경우는 이빨과 두개골이 작아지고 짧아진 꼬리, 접힌 귀 등의 신체적 변화와 함께 야생상태에 있는 것들보다 신경능줄기세포(neural crest stem cell)가 적다는 점이다. 사람도 진화과정을 거치면서 두개골이 작아지고 눈두덩이가 덜 튀어나오도록 변화됐다. 연구팀은 ‘BAZ1B’라는 유전자가 신경능줄기세포를 조절하는데 중요한 역할을 한다는 점에 착안해 연구를 실시했다. 여러 종류의 유전자가 자기길들이기에 관여했겠지만 외모 변화를 가져오는 대표적인 유전자 하나를 집중 분석한 것이다.일반적으로 사람들은 BAZ1B 유전자를 2개 갖고 있지만 윌리엄스-보이렌 증후군(WBS)을 갖고 있는 사람은 BAZ1B 유전가가 1개 밖에 없다. WBS를 앓는 사람들은 지적능력은 일반인과 큰 차이가 없지만 두개골이 작고, 얼굴도 작고 어리고 약해보이는 특징이 있으며 처음 보는 사람과도 오랫동안 눈을 마주치는 것을 피하지 않고 낯을 별로 가리지 않는 등 매우 사교적이고 상냥하다. 약간 지적 능력이 떨어지더라도 가벼운 학습장애나 불안증상만 보이는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 BAZ1B 유전자가 자기길들이기의 대표적인 특징인 외모 변화에 영향을 미치는지 확인하기 위해 11개의 신경능줄기세포를 배양했다. 4개는 일반인, 4개는 WBS 환자, 3개는 WBS와는 다르지만 다른 유전적 장애를 갖고 있는 환자의 것이었다. 이렇게 배양된 세포를 이용해 BAZ1B 활성도를 변화시킨 뒤 관찰했다. 그 결과 BAZ1B 활성 변화가 안면이나 두개골 발달에 관여하는 것으로 알려진 다른 수 백개의 유전자에 영향을 미친다는 사실을 확인했다. 연구팀은 또 현생인류와 2명의 네인데르탈인 유전자, 1명의 데니소바인 유전자를 이용해 BAZ1B 유전자 여부를 분석했다. 그 결과 현생인류는 네인데르탈인이나 데니소바인에 비해 BAZ1B 유전자나 이에 영향을 받는 유전자들이 적은 것으로 확인됐다. 이번 연구를 주도한 주세페 테스타 이탈리아 밀라노대 교수(분자생물학)는 “동물의 가축화와 인간의 자기가축화는 비슷해보이지만 전혀 다른 개념”이라며 “인류가 협동사회를 유지하면서 외부에 대응하기 위해서 사회를 와해시키는 공격성을 없애려는 방향으로 진화를 해왔지만 동물의 가축화에서 볼 수 있듯이 인간의 공격성을 완전히 없애지는 못한 것 같다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

한때 현생인류인 호모 사피엔스와 이에밀려 멸종한 네안데르탈인과 오랜시간 공존한 인류의 사촌뻘이 있다. 바로 데니소바인(Denisovan)이다. 시베리아와 동남아시아 지역 등지에 살았을 것으로 추정되는 데니소바인은 손가락뼈와 턱뼈, 치아 등만 남긴 채 3만년 전 멸종해 알려진 바가 많지 않다. 최근 이스라엘 예루살렘 히브리대학교 연구팀이 DNA 정보를 바탕으로 사상 처음으로 데니소바인의 얼굴을 복원해 관심을 끌고있다. 그림으로 드러난 데니소바인의 얼굴은 턱이 견고하고 낮은 이마에 큰 갈비뼈, 넓은 골반의 특징을 보여준다. 특히 데니소바인은 현생인류와 네안데르탈인의 얼굴보다 넓은 것이 특징이지만 얼굴의 돌출은 그 중간 정도다.연구를 이끈 리란 카르멜 박사는 "데니소바인은 물론 네안데르탈인, 침팬지 등의 DNA 데이터를 사용해 이들의 얼굴을 복원하는데 성공했다"면서 "여러가지 면에서 데니소바인은 네안데르탈인을 닮았지만 어떤 특징에서는 우리를 또 어떤 면에서는 독특했다"고 설명했다. 이어 "우리의 복원 방법이 85%의 정확도를 보였으며 향후 유사한 연구에 도움을 줄 것"이라고 내다봤다. 이제는 예상 그림으로나마 모습을 드러낸 데니소바인은 지난 2008년 시베리아 남부 데니소바 동굴에서 처음 뼈가 발견되면서 그 존재가 확인됐다. 약 8만 년 전 출현해 현생인류, 네안데르탈인과 오랜시간 공존했을 것으로 추정되며 서로 간의 교배가 있었는지 등의 여부는 인류의 진화사를 밝히는데 매우 중요하다. 명확한 멸종이유는 밝혀지지 않았으나 데니소바인은 오늘날의 일부 아시아인의 DNA 속에 남아있을 것으로 추정된다. 　 이번 연구결과는 유명 과학저널 셀 프레스(Cell Press) 최신호에 발표됐다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

佛연구팀, 환경·인구 조건으로 계산 ‘개체군 모델’ 개발“전쟁·기후 아닌 출산율 저하·영유아 사망이 원인일 수도”“이 우주에 인간만 있다면 이 얼마나 엄청난 공간 낭비인가.” 천문학자 칼 세이건은 19세기 살았던 영국의 비평가 토머스 칼라일이 ‘여러 세계들에 관하여’라는 글에 남긴 문장을 인용해 자신의 다큐멘터리이자 저서인 ‘코스모스’에서 이렇게 말했습니다. 수많은 SF에서 외계인을 찾아나서는 이야기가 나오고 실제 천문학계에서도 외계 행성과 외계 생명체의 존재를 찾아 나서는 것도 이런 이유 때문인지도 모릅니다. 지구상에는 수많은 생명체가 살고 있습니다. 우리 눈에는 똑같아 보이는 동식물이라도 서로 다른 종(種)으로 나뉘어 있습니다. 그런데 사람은 ‘호모 사피엔스’(현생인류)라는 하나의 종만 살아남아 있습니다. 지금으로부터 10만년 전까지만 해도 현생인류뿐만 아니라 네안데르탈인, 데니소바인 등 최소 6종의 인간이 살고 있었다는데 지금은 호모 사피엔스를 제외한 다른 종들이 모두 멸종한 이유는 뭘까요. 현생인류와의 전쟁에서 패배해 절멸했다는 주장도 있고 갑작스러운 기후변화에 적응하지 못해 사라졌다는 주장도 있습니다. 기록으로 남아 있지 않기 때문에 과학자들은 고고학적 유물과 고지구의 환경데이터 등을 바탕으로 타당한 설명을 찾아내기 위해 고군분투하고 있습니다. 프랑스 엑스마르세유대, 클로드 베르나르 리옹1대학의 진화생물학자, 생물통계학자, 고인류학자로 구성된 공동연구팀은 개체군 모델링이라는 수학적 기법을 통해 네안데르탈인 멸종에 대한 새로운 가설을 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 30일자에 발표했습니다. 연구팀은 다양한 환경조건과 인구통계학적 조건을 바탕으로 해 4000~1만년에 걸쳐 종이 사라질 수 있는 ‘네안데르탈인 개체군 모델’을 개발했습니다. 이 수학 모델은 이주, 출산율, 질병, 기후변화 등을 변수로 하고 인구가 5000명 이하로 떨어지면 멸종에 임박한 것이라고 정의했습니다. 분석 결과 20세 미만 네안데르탈인 여성의 출산율이 2.7% 감소됐을 경우 멸종까지 걸리는 시간은 1만년, 출산율이 8% 감소될 경우는 4000년 이내에 멸종이 일어나는 것으로 확인됐습니다. 네안데르탈인 집단의 생식력 감소에 1세 미만 영유아의 사망률이 높아지면 멸종까지 걸리는 시간은 더 짧아질 수 있는 것으로 나타났습니다. 안나 드조애니 엑스마르세유대 생물인류학 박사는 “이전에 가정했던 것처럼 현생인류와 전쟁이나 기후변화 같은 외적 요인이 아닌 출산율 감소나 영아사망률 증가 같은 집단 내부의 인구통계학적 변화가 네안데르탈인 멸종이라는 엄청난 결과를 가져왔을 수 있음을 보여 준 첫 번째 연구”라고 설명했습니다. 출산율은 집단의 문제이기도 하지만 개개인의 결정이 합쳐져 나타나는 지표입니다. 한국은 ‘하나만 낳아 잘 키우자’는 산아제한 정책을 30년 가까이 유지해 온 데다가 1990년대 말 금융위기 이후 나타난 불안정한 경제사회적 상황이 결합돼 단순한 정책적 지원으로만 저출산 문제를 개선하기는 쉽지 않을 것입니다. 먼 미래의 일이겠지만 결국 한국은 네안데르탈인들의 운명을 따르게 될까요. edmondy@seoul.co.kr

저산소 환경 적응 돕는 EPAS1 보유 호모사피엔스와 교배로 유전자 전수 히말라야 원주민 원활한 활동에 기반 20세기 초 북극점과 남극점이 미국과 노르웨이 탐험가들에게 차례로 정복됐다. 탐험가들이 다음으로 관심을 가진 곳은 세계에서 가장 높은 산(약 8848m)인 에베레스트였다. 특히 ‘해가 지지 않는 나라’ 영국은 북극점과 남극점 첫 정복을 다른 나라들에 빼앗기자 가장 높은 산 최초 정복으로 눈을 돌렸다. 1920년대부터 도전했지만 쉽게 열리지 않았던 최정상 정복은 1953년 존 헌트가 이끄는 9차 원정대에 의해 이뤄졌다. 에베레스트 정상에 첫 발을 내디딘 사람은 에드먼드 힐러리경과 셰르파 텐징 노르가이였다. 그 이후 셰르파는 히말라야 등반에는 없어서는 안 될 등산 안내자로 자리매김하게 됐다. 과학자들은 셰르파들이 고산 지역에서 쉽게 적응하게 된 이유를 찾아나섰지만 명쾌한 답을 내놓지는 못해 왔다. 그런데 다양한 국적의 인류학자와 생물학자들이 셰르파들의 고산 지역 생존 열쇠는 고(古)인류에게 물려받은 유전자 덕분이라는 사실을 밝혀냈다. 중국 과학원, 독일 막스플랑크 진화인류학연구소와 함께 덴마크, 대만, 미국, 영국, 오스트리아, 프랑스 8개국 14개 대학 및 연구기관이 참여한 국제공동연구팀은 티베트 고원에 있는 한 동굴에서 최초로 데니소바인의 턱뼈를 발견하고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 5월 2일자에 분석 결과를 발표했다.현존하는 인류는 호모사피엔스 1종뿐이지만 5만~6만년 전까지만 해도 유럽과 서아시아 지역에는 네안데르탈인, 시베리아와 동남아시아 지역에는 데니소바인 등 최소 3종의 인류(호미닌)가 함께 살았다. 그러다 네안데르탈인은 5만년 전부터, 데니소바인은 4만년 전부터 서서히 사라져 멸종했다. 인류 진화 연구에서 가장 앞선 막스플랑크 진화인류학연구소 연구팀은 약 10만년 전 네안데르탈인과 현생인류의 교배가 있었음을 2016년에 밝혀냈고, 지난해에는 약 39만년 전 네안데르탈인과 데니소바인 사이에서도 교배가 있었다는 증거를 찾아냈다. 이번에는 중국 과학원 고산생태학연구소와 함께 티베트 고원에서 16만년 전 살았던 데니소바인 턱뼈를 발견한 것이다. 이번 분석에 사용된 턱뼈는 1980년 티베트 불교 승려가 중국 란저우대 인류학과에 기증한 것으로 박물관에 보관돼 있다가 2016년이 돼서야 방사선 동위원소 연대 측정과 단백질 분석 등 본격적인 연구가 시작돼 이번에 데니소바인의 뼈로 확인된 것이다. 데니소바인은 2008년 러시아와 몽골 국경 근처 시베리아 남부 데니소바 동굴에서 처음 발견된 새끼손가락뼈를 DNA 분석으로 발견해 낸 인류다. 데니소바 동굴은 고도 700m에 위치했지만 이번에 새로 확인된 데니소바인은 중국 샤허현에 있는 고도 3280m의 바이시야 카르스트 동굴에서 발견됐다. 이번처럼 높은 고도에서 고인류 종의 흔적이 발견된 것은 처음이라고 연구팀은 밝혔다.연구팀은 단백질 분석을 통해 티베트 데니소바인이 시베리아 데니소바인과 유전적으로 매우 밀접한 것으로도 확인했다. 셰르파, 티베트인 같은 히말라야 고산 지역에 거주하는 현대인들의 게놈에는 저산소 환경에서 적응을 돕는 EPAS1이 발견됐는데, 이는 데니소바인에게서 유전된 것이라고 연구팀은 설명했다. 막스플랑크 진화인류학연구소 장 자크 후블랑 인류진화학 교수는 “이번 연구를 통해 데니소바인이 시베리아 지역에서 남하해 티베트 고원 지역에 자리잡은 다음 뒤늦게 이 지역으로 진출한 현생 인류인 호모사피엔스와의 교배를 통해 고산 지역의 저산소 환경에 적응할 수 있는 유전자를 남겼다고 봐야 할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

DNA 데이터 분석으로 40년 만에 연쇄살인범을 검거하고 특정 유전자 기능을 차단해 난치병을 치료하는 RNA 약물의 시판허가, 과학계 ‘미투 운동’ 등이 올해 가장 눈에 띈 과학계 이슈로 선정됐다. 세계적인 과학저널 ‘사이언스’는 편집자와 전문가들이 선정한 이슈와 독자들을 대상으로 한 온라인 투표를 통해 올해 과학계에서 주목받았던 ‘2018 과학 이슈’를 꼽아 21일 발표했다. 특히 눈길을 끄는 부분은 과학계에서도 공공연하게 벌어졌지만 잘 알려지지 않았던 성추행이나 성희롱 문제를 수면 위로 끌어올린 미투 운동이 포함됐다는 점이다. 최근에는 세계적으로 유명한 천체물리학자 닐 디그래스 타이슨 프린스턴대 교수가 성희롱 및 성폭력을 행사했다는 고발이 공개되면서 충격을 주기도 했다. 미투 운동 영향으로 미국 국립과학재단(NSF)은 지난 9월 소속 교수가 성희롱 및 성추행 혐의로 유죄 판결을 받으면 학교에서 반드시 이를 공개하라는 지침을 내리기도 했다. 공개 DNA 데이터베이스를 활용해 1970~1980년대 미국 캘리포니아주에서 발생한 ‘골든스테이트 연쇄살인사건’의 범인을 42년 만에 체포한 것도 중요한 과학계 소식으로 꼽혔다. 미국 공공 DNA 데이터베이스에는 100만명가량의 정보가 저장돼 있어 유럽계 미국인 60%의 유전자를 파악할 수 있다.미국 하버드대 의대 연구진이 제브라피시 배아에서 유전정보를 전달하는 역할을 하는 RNA 전사체 염기와 변화과정을 분석함으로써 배아세포가 어떻게 신체 각 부위로 발달하는지를 밝혀냈다. 과학계는 이 연구가 고등생물의 발달 과정을 이해하는 데 핵심적인 역할을 할 것이라고 평가하고 있다. 전문가들은 물론 사이언스 독자 모두 올해 가장 중요한 과학 뉴스로 선정했다. RNA는 특정 유전자 기능을 차단해 질병을 억제하는 ‘RNA간섭효과’를 갖고 있는데 지난 8월 미국 식품의약국(FDA)이 RNA간섭효과를 이용해 다발성신경증을 유발하는 희귀유전병을 치료할 수 있는 약물을 세계 최초로 시판 허가한 일도 세계 과학계가 주목한 이슈로 꼽혔다. 이 밖에 37억 광년 떨어진 우주에서 날아온 중성미자 포착, 네안데르탈인과 데니소바인의 이종교배 사실 규명, 세포 내 물방울의 역할 규명, 극미 유기화합물의 분자구조 파악 기술 개발, 그린란드 빙하에서 찾은 거대 운석 충돌 흔적 발견 등도 올해 과학계를 흥분시킨 뉴스로 선정됐다. 순위에는 들지 못했지만 브라질 국립박물관 전소, 크리스퍼 유전자 편집 아기 탄생도 주요 뉴스로 꼽혔다. 지난 9월 2일 200년 역사의 브라질 리우데자네이루 국립박물관이 전소되면서 유물 90%를 잃었다. 지난 11월 말에는 중국남방과기대의 허젠쿠이 교수가 크리스퍼 유전자 가위를 이용해 에이즈에 저항성이 강한 쌍둥이 아기를 탄생시켰다고 발표해 전 세계 과학계를 충격에 빠뜨리고 윤리 논란을 불러일으켰다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난달 말 세계 최초로 유전자 편집 아기를 탄생시켜 윤리적 비난을 받은 중국 과학자, 1970~80년대 미국 캘리포니아를 두려움에 떨게 만든 연쇄살인범을 검거하도록 한 데이터 과학자, 네안데르탈인 엄마와 데니소바인 아빠 사이에서 태어난 자손을 찾아낸 인류학자…. 세계적인 과학저널 ‘네이처’는 올해 전 세계 과학계를 뒤흔든 10명의 과학자를 선정해 19일 발표했다. 리치 모나스터스키 네이처 수석 편집장은 “이번에 선정된 인물들은 올해 가장 기억될만한 과학적 이야기꺼리를 만들어 냈을 뿐만 아니라 현재 우리가 어디에 있고, 어디로부터 출발했고, 어디로 가는지에 대한 어려운 질문을 만나도록 한 과학자들”이라고 강조했다.네이처는 약관에 불과한 중국과기대 출신 물리학자 위안 차오(Yuan Cao) 박사를 올해의 첫 번째 인물로 꼽았다. 네이처는 22살에 불과한 차오 박사가 꿈의 신소재 그래핀을 마음대로 조작할 수 있는 ‘그래핀 조련사’라고 소개했다. 그는 그래핀의 ‘마법 각도’를 개발해 냄으로써 저항 없이 그래핀의 전도도를 높일 수 있는 방법을 찾아냄으로써 새로운 물리학 분야를 개척했다고 평가받고 있다. 차오 박사의 연구는 보다 효율적인 에너지 사용과 전송에 도움을 줄 것으로 기대되고 있다.두 번째 올해의 인물로는 독일 막스플랑크 진화인류학및진화유전학연구소 비비안 슬론 박사가 꼽혔다. ‘인류의 역사학자’ 슬론 박사는 2012년 러시아 시베리아 알타이 산맥 데니소바 동굴에서 발굴한 소녀의 화석 유전자를 분석한 결과 네안데르탈인 엄마와 데니소바인 아빠 사이에서 태어난 이종교배 인류라는 사실을 밝혀냈다. 슬론 박사의 연구는 약 40만년 전 완전히 다른 종으로 분리된 것으로 알려진 네안데르탈인과 데니소바인이 서로 교류를 했다는 사실을 처음으로 밝혀낸 것이다.세 번째는 지난 11월 말 전 세계 과학계를 충격으로 빠뜨린 ‘유전자 편집 아기’를 탄생시킨 중국의 유전학자 허젠쿠이이다. 네이처는 그를 ‘크리스퍼 불한당’이라고 부르면서 유전자 편집기술로 넘지 말아야 할 선을 넘었다고 비판했다. 중국 선전 남방과기대 교수로 유전자 편집 연구를 해온 허젠쿠이는 홍콩에서 열린 국제학술회의에서 ‘유전자 편집으로 쌍둥이 여자아이 2명이 에이즈 유발 HIV 바이러스에 면역력을 갖도록 했다’고 발표해 전 세계를 충격에 빠지게 했다. 그의 발표 이후 과학계는 물론 중국 정부에서도 그의 연구를 비판하고 나서는 등 곤란에 빠진 상태다. 네이처는 그의 연구가 역설적으로 유전자 기술의 미래와 가야할 길에 대해 고민하게 만들었다고 평가했다.영국 임페리얼칼리지런던 소속 물리학자 제스 웨이드 박사는 과학계에서 여성의 위치를 재조명한 ‘다양성 챔피언’으로 소개되며 올해의 인물로 꼽혔다. 웨이드 박사는 남성보다 여성은 과학분야에서 활약이 덜하다는 편견을 깨기 위해서 온라인 백과사전 ‘위키피디아’에 여성과학자 페이지를 하루에 한 개씩 만들어 현재 400개에 이르는 여성과학자 페이지를 만들었다. 웨이드 박사는 여성 과학자 페이지 만들기라는 온라인 활동 뿐만 아니라 오프라인에서도 여성 과학자의 업적을 알리기 위한 노력을 이어나갈 계획이라고 네이처는 소개했다.‘지구 감시자’ 발레리 메송-델모트 프랑스 기후환경과학연구소 박사는 기후 변화에 관한 정부간 패널(IPCC) 부의장으로 기후변화의 물리적 과학분석을 담당하고 있다. IPCC 발족에 있어서도 핵심적인 역할을 한 메송-델모트 박사는 지난 10월 한국 송도에서 열린 IPCC 총회에서 지구온난화가 생태계를 변형시키고 많은 산호초를 파괴함으로써 인류의 생존과 지구환경에 치명적이라는 사실을 다시금 확인하도록 이끌었다.말레이시아 에너지, 과학, 기술, 환경 및 기후변화부(MESTECC) 장관 비 인 예오(Bee Yin Yeo)는 정치인으로는 유일하게 ‘환경을 위한 강력한 힘’이라는 표제로 ‘올해의 과학인물’로 선정됐다. 영국 케임브리지대 화학공학 석사출신인 비 인 예오 장관은 2010년부터 정치인으로 활동했다. 비 인 예오 장관은 지난 7월 초부터 MESTECC를 맡아 2030년까지 현재 2%에 불과한 신재생에너지 발전비율을 20%까지 높이겠다고 발표하고 전력시장과 발전비율 변화에 박차를 가하고 있다. 네이처는 비 인 예오 장관의 이런 행보에 대해 ‘환경의 미래를 생각하는 대범한 움직임’이라고 평가했다.네덜란드 라이덴천문관측소의 천문학자 안소니 브라운 박사는 ‘별 지도 작성자’로 올해의 과학인물로 선정됐다. 네이처는 지난 4월 25일 오전 10시(국제시)는 천문학자들에게 ‘크리스마스’ 같은 날이라고 소개하며 이날 유럽우주국(ESA)의 가이아 위성이 우리 은하계에 있는 별들을 관찰해 13억개에 이르는 별들의 밝기와 색깔, 밀도 등의 정보를 이용해 3차원 지도를 만들어 발표한 것이다. 브라운 박사는 이 가이아 프로젝트를 이끈 인물이다.1970~80년대 미국 캘리포니아주 일대에서 벌어진 40여건의 강간사건과 10여건의 살인을 저지른 ‘골든스테이트 킬러’ 사건은 영원한 미제사건으로 묻힐 뻔했다. 그렇지만 ‘DNA 탐정’ 바바라 레이-벤터(Barbara Rae-Venter)에 의해 42년만에 당시 경찰이었던 범인이 잡혔다. 북부 캘리포니아에 거주하는 레이-벤터는 은퇴한 특허변호사임에도 불구하고 오픈 데이터를 활용해 DNA를 정밀 분석해 범인을 찾아낼 수 있었다. DNA를 활용해 DNA대조라는 과학적 방법을 이용해 범인을 체포할 수 있도록 한 레이-벤터는 올해의 중요 과학 인물로 꼽히게 된 것이다.유럽연합(EU) 연구혁신총국장을 역임한 로버트 얀 스미츠(Robert-Jan Smits) 유럽정치전략센터(EPSC) 오픈액세스및혁신 수석어드바이저는 EU내 국가에서 공적자금으로 수행된 연구결과물은 2020년까지 모든 사람들이 자유롭게 이용할 수 있는 오픈액세스 학술지에 투고하거나 오픈액세스 플랫폼에 등록하도록 한 ‘플랜S’ 프로젝트를 이끌었다. 지금까지 네이처나 사이언스로 대표되는 폐쇄적인 학술지 시스템이 아닌 오픈액세스 기반 학술활동을 장려해 더 자유로운 연구활동이 이어질 것이라고 네이처는 전망하기도 했다.지난 6월 27일 일본 소행성 탐사선 ‘하야부사-2’가 지구에서 2억 8000만㎞ 떨어진 소행성 ‘류구’에 안착하는 프로젝트를 이끈 마코토 요시카와 일본항공우주개발기구(JAXA) 하야부사-2 프로젝트책임자가 ‘소행성 헌터’로서 올해의 과학계 인물로 선정됐다. 2014년 일본 가고시마현 다네가시마 우주센터에서 발사한지 3년 반만에 류구에 안착한 하야부사-2는 류구 표면의 지형과 화학성분, 중력장 등을 관찰해 지구를 향해 날아드는 소행성에 대한 정보를 알아낼 예정이다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

유골 화석, 빅데이터로 DNA 게놈 분석 혈연 관계·집단적 이동 등 고대사 파악 네안데르탈-데니소바인 혼혈 자녀 존재 유전자 1.7% 현 인류와 일치…교류 시사‘고고학자’라는 단어를 들으면 많은 사람들은 페도라 모자를 눌러쓰고 낡은 크로스백을 맨 채 유적을 찾아 유럽, 아프리카, 아시아 등 세계 전역을 종횡무진 누비는 영화 속 주인공 ‘인디아나 존스’를 떠올린다. 19~20세기 중반까지만 해도 고고학자들은 보물 사냥꾼인 인디아나 존스까지는 아니지만 유물을 찾기 위해 먼지를 뒤집어쓰고 몸을 움직이는 현장 작업자 같은 분위기였던 것이 사실이다. 그렇지만 최근 많은 고고학자들은 현장 작업도 하고 있지만 인공위성이나 컴퓨터 프로그램, 각종 실험기구에 둘러싸여 있는 과학자의 모습에 더 가깝다. 실제로 고고학계에서는 발굴된 유물의 DNA 분석을 통해 과거를 추적하는 ‘DNA 고고학’이라는 분야가 주목받고 있다. DNA 고고학은 유적지에서 발굴되는 유기체의 DNA를 분석해 과거 유전적 특징을 과학적으로 규명함으로써 혈연, 민족 간 유연관계, 집단이나 문화의 이동에 대한 고고학적 정보를 자연과학적으로 분석하는 분야다.DNA 고고학은 고고유전학(Archaeogenetics)이나 고유전학(Paleogenetics)이라는 이름으로 불리기도 하지만 엄격하게 구분하자면 고고유전학은 고고학적 해석을 위해 분자유전학적 기술을 접목시킨 것이고 고유전학은 유전학적 입장에서 생물의 진화와 과거 생물의 특징에 대한 연구다. DNA 고고학에서는 빅데이터 처리나 시뮬레이션 같은 첨단 과학기술도 자주 활용된다. 오래된 고대인의 뼈나 유품에서 미량의 DNA 조각을 채취해 분석할 경우 방대한 게놈 정보가 나온다. 방대한 데이터를 비교, 분석해 고인류의 복잡한 관계망을 파악할 수 있게 해 주는 알고리즘과 빅데이터 처리기술은 고고학에 새로운 장을 열어 줬다. 실제로 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 23일자에 실린 독일 막스플랑크 진화인류학연구소, 인류사연구소, 캐나다 토론토대, 러시아 국립과학아카데미 고고학 및 민족지학연구소, 국립노보시비르스크대, 영국 옥스퍼드대 국제공동연구팀의 연구결과만 봐도 DNA 고고학 연구가 얼마나 활발하게 이뤄지고 있는지 알 수 있다. 연구팀은 일반인들이 보기에는 작고 길쭉한 돌맹이처럼 보이는 크기 1~2㎝의 뼛조각들에서 DNA를 추출해 유전자 시퀀스를 분석했다. 그 결과 ‘데니소바 11’로 이름 붙여진 뼛조각의 주인은 네안데르탈인 엄마와 데니소바인 아빠 사이에서 태어난 딸로 사망 시 나이는 13살쯤이라는 사실이 밝혀졌다. 현생 인류는 호모사피엔스 1종만 존재하고 있지만 5만~6만년 전까지만 해도 유럽과 서아시아 지역에 살았던 네안데르탈인, 시베리아와 동남아시아 지역에 살았던 데니소바인 등 최소 3종의 인류(호미닌)가 함께 공존했다. 그러다 네안데르탈인은 5만년 전부터, 데니소바인은 4만년 전부터 서서히 사라져 멸종하게 됐다. 이 때문에 고인류학계에서는 각 인류 종간 분리시기와 교배 여부는 인류 진화를 설명하기 위한 중요한 연구 주제였다.2016년에 막스플랑크 진화인류학연구소 연구진은 시베리아 남부 알타이산맥 동굴에서 발굴한 네안데르탈인 화석 유전자를 분석한 결과 현생인류와 네안데르탈인의 교배가 최소 10만년 전에 이뤄졌다는 사실을 ‘네이처’에 발표하기도 했다. 연구팀은 네안데르탈인과 현생인류 사이에 교배가 있었다면 네안데르탈인과 동시대를 살았던 데니소바인과의 교배도 있었을 것이라는 가정에서 연구를 시작했다. 네안데르탈인과 데니소바인은 약 39만년 전 유전적으로 분리돼 다른 종이 됐다. 연구팀은 엄마 네안데르탈인 유전자를 분석해 러시아 데니소바 동굴 부근으로 이동한 초기 네안데르탈인보다 서유럽에 살고 있었던 후기 네안데르탈인 유전자와 더 가깝다는 사실도 밝혀냈다. 데니소바 11의 미토콘드리아 DNA를 분석한 결과 이 혼혈소녀는 현생인류와 1.7% 정도의 유전적 일치도를 갖고 있는 것으로도 나타났다. 데니소바 11이 태어나기 이전 데니소바인, 네안데르탈인과 현생인류의 조상 간 교류가 있었음을 짐작하게 하는 대목이다. 스반테 파에보 독일 막스플랑크연구소 박사는 “이번 단일 게놈분석만으로도 현생인류의 친척들 간 교류가 생각보다 더 잦았다는 것을 추정할 수 있다”며 “현생인류는 호모사피엔스의 단일 순수혈통이 아니라 인류의 다양한 친척종들과 교배해 유전자가 섞여 있는 종이라는 것을 알 수 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

시베리아의 한 동굴에서 4만 년 전 것으로 추정되는 고대 인류의 액세서리가 발견됐다고 시베리안타임즈 등 해외 언론이 8일 보도했다. 이 팔찌는 2008년 알타이산에서 발견됐는데, 최근에서의 역사적 가치를 고려해 대중에 사진이 공개됐다. 현지 연구진은 수 년 동안의 연구 끝에 이 팔찌가 수 만 년 전에도 매우 희귀한 액세서리였으며, 이를 착용하는 사람에게 있어 매우 크고 중요한 의미가 있었음을 알게 됐다고 전했다. 또한 당시 고대 선조가 매우 정교한 기술을 통해 이 팔찌를 제작했으며, 이는 4만 년 전 인류의 능력이 기존 연구보다 훨씬 뛰어났음을 입증한다고 덧붙였다. 이를 보존하고 있는 시베리아 역사문화박물관의 이리나 살니코바 관장은 “이 팔찌를 만든 데니소바인(Denisovan)은 호모 사피언스나 네안데르탈인보다 훨씬 뛰어난 기술을 가졌던 것으로 보인다”면서 “팔찌에 뚫은 구멍의 기술은 현대의 기술과 매우 유사하다”고 설명했다. 팔찌 중앙에는 무거운 무게의 펜던트도 견딜 수 있는 구멍이 뚫려 있으며, 운모(雲母)와 비슷한 조성된 규산염 광물인 ‘녹니석’으로 만들어졌다. 전문가들은 이 팔찌가 네안 데르탈인이나 현생 인류가 만들었을 것이라고 생각될 정도로 매우 정교하고 완벽하게 만들어져 있으며, 이는 당시 악마로부터 착용자를 보호하는 주술적 의미를 지녔을 것으로 보인다고 밝혔다. 러시아과학아카데미 소속 연구원 역시 “이 팔찌는 매우 놀라운 점이 많다. 태양빛니아 모닥불 빛에 비추면 짙은 녹색빛을 뿜어낸다”면서 “아마 고대 사람들은 매우 특별한 날에 이 팔찌를 착용했을 것”이라고 설명했다. 한편 세계에서 가장 오래된 것으로 추정되는 이 팔찌가 발견된 곳은 일명 ‘데니소바인 동굴’로도 유명하다. 2008년 시베리아 알타이 산맥에서 처음 모습을 드러낸 뒤, 4만 1000년 전의 손가락뼈와 어금니 화석, 액세서리 등이 발견됐다. 데니소바인은 8만 년 전부터 3~4만 년 전까지 시베리아와 우랄 알타이 산맥, 동남아시아 지역에서 생존했다고 추정된다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

인간이 동물보다 뛰어난 이유를 설명해주는 ‘인간 유전자’가 최초로 발견됐다고 사이언스닷컴 등 과학전문매체가 최근 보도했다. 독일 막스플랑크 연구소의 연구진에 따르면 침팬지나 고릴라 등의 유인원에 비해 인간의 언어나 행동 능력이 뛰어난 이유는 대뇌의 ‘신피질’때문이며, 신피질 생성에 가장 중요한 역할을 하는 것은 유전자 ‘ARHGAP11B’때문인 것으로 밝혀졌다. 신피질은 고등동물 특히 포유동물에게서만 볼 수 있는 대뇌 특정 부위로, 대뇌 피질 중 가장 최근에 진화한 부위로 알려져 있다. 젊은 사람의 신피질은 주름이 많고 두꺼운 반면 나이가 들면서 신피질의 주름이 줄어든다. 연구진은 인간의 뇌가 형성될 때 영향을 미치는 유전자와 쥐의 뇌가 형성될 때 영향을 미치는 유전자를 비교한 결과 쥐에게서는 찾을 수 없는 유전자 56개를 발견했으며, 이중 ‘ARHGAP11B’가 신피질 분포에 가장 큰 영향을 미친다는 것을 확인했다. 신피질은 포유동물에게서 주로 찾아볼 수 있지만, ‘ARHGAP11B’ 유전자는 인간을 제외한 어떤 동물에게서도 찾을 수 없었다. 결과적으로 이 유전자가 인간이 동물보다 뛰어난 지능을 갖는데 독보적인 역할을 하는 것으로 연구진은 보고 있다. 연구진은 이 유전자의 효능을 확인하기 위해 인간에게서 ‘ARHGAP11B’를 추출한 뒤 이를 쥐에게 삽입했다. 그 결과 쥐의 줄기세포 개수가 2배로 증가하고 뇌가 커졌으며, 신피질 활성화로 인해 뇌의 주름이 인간의 뇌 주름과 비슷한 형태로 진화하는 것을 확인했다. 연구진은 “‘ARHGAP11B’ 유전자는 현생 인류의 조상인 네안데르탈인, 데니소바인 등에서도 찾아볼 수 있다. 380만 년 전 오스트랄로피테쿠스의 뇌 용적은 30 입방인치에 불과했지만, 1800만 년 전 호모 에렉투스의 뇌 용량은 위의 두 배인 60 입방인치로 증가했다. 네안데르탈인과 데니소바인에 이르러서는 85 입방인치(1.4ℓ)로 늘어났다”고 설명했다. 이어 “이러한 변화는 인간에게서만 볼 수 있는 ‘ARHGAP11B’ 유전자의 영향이라고 볼 수 있다. 이 유전자는 신피질의 더 많은 주름을 발생시킴으로서 더 높은 지적수준을 가질 수 있게 했다”고 덧붙였다.　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

인간이 동물보다 뛰어난 이유를 설명해주는 ‘인간 유전자’가 최초로 발견됐다고 사이언스닷컴 등 과학전문매체가 최근 보도했다. 독일 막스플랑크 연구소의 연구진에 따르면 침팬지나 고릴라 등의 유인원에 비해 인간의 언어나 행동 능력이 뛰어난 이유는 대뇌의 ‘신피질’때문이며, 신피질 생성에 가장 중요한 역할을 하는 것은 유전자 ‘ARHGAP11B’때문인 것으로 밝혀졌다. 신피질은 고등동물 특히 포유동물에게서만 볼 수 있는 대뇌 특정 부위로, 대뇌 피질 중 가장 최근에 진화한 부위로 알려져 있다. 젊은 사람의 신피질은 주름이 많고 두꺼운 반면 나이가 들면서 신피질의 주름이 줄어든다. 연구진은 인간의 뇌가 형성될 때 영향을 미치는 유전자와 쥐의 뇌가 형성될 때 영향을 미치는 유전자를 비교한 결과 쥐에게서는 찾을 수 없는 유전자 56개를 발견했으며, 이중 ‘ARHGAP11B’가 신피질 분포에 가장 큰 영향을 미친다는 것을 확인했다. 신피질은 포유동물에게서 주로 찾아볼 수 있지만, ‘ARHGAP11B’ 유전자는 인간을 제외한 어떤 동물에게서도 찾을 수 없었다. 결과적으로 이 유전자가 인간이 동물보다 뛰어난 지능을 갖는데 독보적인 역할을 하는 것으로 연구진은 보고 있다. 연구진은 이 유전자의 효능을 확인하기 위해 인간에게서 ‘ARHGAP11B’를 추출한 뒤 이를 쥐에게 삽입했다. 그 결과 쥐의 줄기세포 개수가 2배로 증가하고 뇌가 커졌으며, 신피질 활성화로 인해 뇌의 주름이 인간의 뇌 주름과 비슷한 형태로 진화하는 것을 확인했다. 연구진은 “‘ARHGAP11B’ 유전자는 현생 인류의 조상인 네안데르탈인, 데니소바인 등에서도 찾아볼 수 있다. 380만 년 전 오스트랄로피테쿠스의 뇌 용적은 30 입방인치에 불과했지만, 1800만 년 전 호모 에렉투스의 뇌 용량은 위의 두 배인 60 입방인치로 증가했다. 네안데르탈인과 데니소바인에 이르러서는 85 입방인치(1.4ℓ)로 늘어났다”고 설명했다. 이어 “이러한 변화는 인간에게서만 볼 수 있는 ‘ARHGAP11B’ 유전자의 영향이라고 볼 수 있다. 이 유전자는 신피질의 더 많은 주름을 발생시킴으로서 더 높은 지적수준을 가질 수 있게 했다”고 덧붙였다.　 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지구상에서 가장 오래된 인류의 DNA가 발견돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 독일 막스 플랑크 진화인류학 연구소와 각국 전문가가 모인 국제 연구팀은 지난 20여 년 간 스페인 남부의 한 지하 동굴에서 발견한 대퇴골에서 40만 년 전 DNA를 발견하는데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 최신기술을 이용해 이 대퇴골에서 거의 완벽하게 보존된 미토콘드리아 DNA의 게놈을 재건했다. 그 결과 이 대퇴골의 주인이 40만 년 전 지구상을 걸어 다닌 고대 인류이며, 멸종 인류 중 하나인 네안데르탈인 또는 데니소바인(Denisovans)과 매우 비슷한 것으로 밝혀졌다. 이것은 지금까지 발견된 인류 DNA 중 가장 오래된 것이며, 이와 비슷한 시기의 DNA는 동물에서만 채취된 바 있다. 연구팀은 이 DNA를 네안데르탈인과 데니소바인, 현생 인류, 영장류 등의 미토콘드리아 DNA와 대조하는 작업을 했고, 그 결과 2008년 발견된 아시아의 데니소바인과 비슷한 DNA 염기서열을 가졌다는 사실을 알아냈다. 또 외형적으로는 네안데르탈인과 유사하지만 DNA는 데니소바인을 닮았다는 사실에서 미루어 봤을 때, 이들의 공통 조상과 연관이 있을 것으로 추측했다. 막스 플랑크 연구소 측은 “수 십만년 전 인류조상의 DNA에서 예상외의 사실을 알아냈다. 이로서 네안데르탈인과 데니소바인의 조상 역시 연구할 수 있는 가능성이 열렸다”고 설명했다. 이어 “이번 연구결과가 고대 인류의 기원과 진화의 복잡한 패턴을 연구하는데 큰 도움이 될 것”이라고 기대했다. 한편 막스 플랑크 연구소의 연구결과는 과학 전문지인 네이처 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

　밀레니엄을 맞았던 1999년말 이후 가장 시끄러웠던 종말론 논란을 무사히 지나 연말이 다가오고 있다. ‘종말의 날’, ‘휴거’, ‘둠즈데이’ 등 다양한 이름으로 불리지만, 이들 종말론의 공통점은 정작 그 날이 지나면 거짓말처럼 사람들의 머리 속에서 지워진다는 점이다. 이제 마야달력 따위의 소모적인 얘기는 잊어버리고, 올 한 해를 돌아볼 때가 됐다. 전세계 과학계의 양대 축을 이루고 있는 과학저널 ‘사이언스’와 ‘네이처’는 2012년 366일(2012년은 윤년)간 과학이 이뤄낸 성과들을 결산하면서 서로 다른 접근법을 택했다. ‘사이언스’는 10개의 과학적 돌파구를, ‘네이처’는 과학을 만들어낸 10명의 사람을 주제로 삼았다. 물론 과학은 ‘사람’의 영역이기에 두 저널이 다루는 내용이 완전히 다를 수는 없다. 　사이언스는 올해 최고의 과학성과로 ‘힉스 입자의 발견’을 올려놓았다. 굳이 사이언스를 거론하지 않더라도 힉스 입자가 올 과학계 최고의 이슈라는데 어느 누구도 이의를 제기하기 힘들다. 1960년대 피터 힉스 에든버러대 교수를 비롯한 여러 과학자들이 그 존재를 예측한 이후 물리학계는 ‘세상 만물에 질량을 부여한 신(神)의 입자’를 찾기 위해 노력해왔다. 10조원 이상이 투입된 유럽입자물리연구소(CERN)의 거대강입자가속기(LHC)가 올해 드디어 그 결과물을 내놓았다. 지난 7월 CERN은 “힉스로 추정되는 새로운 입자를 찾아냈다.”고 공식선언했다. CERN은 현재 이 입자가 힉스인지를 확인하는 작업을 진행 중이다. 당초 연말쯤 판명날 예정이었지만 이상징후들이 발견되면서 내년 3월로 발표가 미뤄진 상태다. 이 입자가 힉스든 아니든 인류가 지금까지 알려지지 않은 새로운 존재를 찾아낸 것은 부인할 수 없는 사실이다. 　힉스보다 더 오랜 기다림 끝에 올해 모습을 드러낸 물질도 있다. 1938년 이탈리아 물리학자 에토레 마요라나는 양자 이론을 토대로 ‘마요라나 페르미온’의 존재를 예측했다. 마요나라 페르미온은 세상을 구성하는 물질과 보이지 않는 영역을 차지하는 반물질의 경계에 서 있으며 우주 공간의 대부분을 차지하는 암흑물질의 주성분으로 추정된다. 올해 4월 네덜란드 델프트 대학 연구진이 특수 장치를 이용해 흔적을 찾아냈다. 과학자들은 마요나라 페르미온을 잡아둘 수 있으면 현재의 컴퓨터보다 수백~수만배 빠른 양자컴퓨터를 안정적으로 구현할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 　●생각만으로 로봇 팔 조종하는 기술 　‘진화’에 대한 오해 중 가장 흔한 것이 ‘진화에는 일정한 방향이 있다’고 생각하는 것이다. 이 때문에 늦게 생겨난 생물종일수록 고등동물이라는 착각에 빠지기 쉽다. 하지만 진화는 무수히 많은 가지를 뻗는 ‘생명의 나무’ 형태로 진행된다. 자연환경에 더 유리하게 적응한 동물이라도 사라질 수 있다는 것이다. 지난 9월 사이언스 표지를 장식한 ‘데니소바인의 게놈 해독’은 이같은 진화의 무방향성을 보여준다. 2008년 시베리아 남부 데니소바 동굴에서 발견된 데니소바인은 3만~5만년전 현생인류나 네안데르탈인과 같은 시대를 살았다. 학계에서는 이 당시에 최소한 4종 이상의 인류가 살았던 것으로 보고 있다. 독일 막스플랑크 연구진은 올해 데니소바인 소녀의 손가락 뼈와 어금니 화석을 통해 또다른 인류의 정체를 밝혀냈다. 분석결과 데니소바인은 약 80만년전 현생인류의 조상에서 갈라져 나왔고, 호주 인근 파푸아뉴기니에 사는 사람들이나 동남아시아인과 유전적으로 아주 비슷했다. 그렇다면 왜 데니소바인은 호모 사피엔스 대신 지구의 주인이 되지 못했을까. 연구진은 “현생인류는 전세계로 퍼져 나가면서 유전적 다양성을 확보해, 각 지역에 맞게 살아남을 능력을 확보했다.”면서 “하지만 데니소바인은 짧은 시간에 시베리아에서 동남아시아까지 이르는 넓은 지역으로 퍼져나가면서 다양성을 확보하지 못해 적응에 실패하고 멸종한 것으로 추정된다.”고 설명했다. 　인류의 영원한 꿈인 ‘사람을 대신하는 로봇’은 올해도 새로운 이정표를 세웠다. 지난 5월 미 브라운대 메디컬센터와 하버드 의대 연구진은 15년간 전신마비로 전혀 움직이지 못한 여성 환자가 생각만으로 로봇 팔을 조종하는 기술 시연에 성공했다. 이 여성은 로봇 팔이 테이블에 있는 커피잔을 들어서 입으로 가져오게 해 빨대로 커피를 마신 다음 다시 커피잔을 테이블에 가져다 놓게 했다. 그는 이 같은 작업을 6번 시도해 4번 성공했다. 어린이용 아스피린만한 센서 칩을 뇌에 이식한 덕분이다. 환자가 팔을 움직인다고 상상하면 칩은 뇌세포 수십 개의 전자 활동을 포착한 다음 컴퓨터에 신호를 보내고 컴퓨터는 이를 로봇 팔에 보내는 명령어로 전환한다. 아직까지 완벽하지는 않지만, 재활의학이나 로봇 분야에서 무한한 가능성을 입증한 것은 분명하다. 　유전자조작 기술도 주목받았다. 생물학자들은 유전자의 역할이나 변이를 밝히는 단계를 넘어 유전자를 직접 조작하거나 편집하는 수준에 이르렀다. ‘탈렌’(TALEN), ‘유전자 가위’ 등으로 불리는 이 기술들을 이용하면 단백질을 이용해 문제가 생긴 유전자의 일부분을 잘라내거나 이어붙이고, 위치를 바꿀 수 있다. 사람이나 동물의 질병 원인을 찾아 근본적으로 제거할 수 있고, 우수한 형질을 새롭게 심어넘을 수도 있는 ‘꿈의 기술’이라는 것이 사이언스의 평가다. 이 분야에서는 국내 연구진들도 세계 최고 수준을 인정받고 있다. 　●허리케인 샌디 예측한 고담의 수호자 　다시 힉스로 돌아가보자. ‘인류 역사상 최대 규모의 실험’으로 불리는 힉스 추적이 순탄했을리 없다. 유럽은 물론 세계 각국의 예산이 동원됐고, “왜 이런 실험에 돈을 대야 하느냐.”는 비판이 끊이지 않았다. 네이처가 올해 과학에서 주목받은 인물 중 첫 번째로 롤프 디터 호이어 CERN 소장을 꼽은 이유가 여기에 있다. 네이처는 호이어에게 ‘힉스 외교관’이라는 별칭을 붙였다. 호이어는 이론물리학자가 아니라 평생 가속기 설계에 매달려온 건축전문가다. 무엇보다 ‘달변가’다. 그는 CERN의 기자회견마다 등장해, 수많은 미사여부와 완벽한 비유로 사람들의 마음을 움직였다. CERN 연구에 참여하고 있는 박인규 서울시립대 교수는 “1만명이 넘는 사람들이 LHC실험에 참여했지만, 호이어가 없었다면 아예 실험진행이 불가능했을 것”이라고 평가했다. 　두 번째 인물은 올 10월 허리케인 ‘샌디’로 인한 미 동북부 지역의 피해를 12년 전에 미리 예측해 대비가 가능하도록 한 신시아 로젠츠베이그 박사가 꼽혔다. 네이처는 “로젠츠베이그는 허리케인으로 영화 베트맨 속 고담시가 될 뻔 했던 뉴욕의 수호자로 떠올랐다.”고 추어올렸다. ‘화성 습격’으로 불리는 미항공우주국(NASA)의 화성탐사선 ‘큐리오시티’ 프로젝트의 총괄책임자인 애덤 스텔츠너 박사는 정형적인 과학자의 틀을 깬다는 것이 무엇인지를 전세계에 보여줬다. 스텔츠너는 기존 방식으로는 큐리오시티가 화성 표면에 제대로 내릴 수 없다는 점을 해결하기 위해 낙하산을 이용한 획기적인 착륙법을 고안했다. 스텔츠너 덕분에 ‘25억달러짜리 위험한 도박’은 해피엔딩으로 끝을 맺었다. 전세계로 중계된 큐리오시티의 화성착륙은 마치 영화 속 장면처럼 호응을 얻었다. 큐리오시티는 현재 화성 표면을 분주하게 움직이며 새로운 샘플 분석 결과를 지구로 보내오고 있다. 이 밖에 암 줄기세포를 발견한 세드릭 블랑팽 벨기에 브뤼셀자유대 교수, 세계 최대 게놈 분석 기관인 베이징게놈연구소(BGI)를 이끄는 왕준 소장도 올해의 과학자로 선정됐다. 　과학계에 논란을 일으킨 사람들도 여럿 이름을 올렸다. 엘리자베스 아이런스 박사는 ‘과학계의 검은 이면’에 도전했다. 그는 2009년부터 실험을 통해 앞서 발표한 유명 연구들을 다시 실험해 실제로는 재연이 불가능한 조작된 결과들이라는 점을 만천하에 알렸다. 바이엘 등 거대 제약사의 연구는 물론 유전자 연구의 이정표로 꼽히는 연구들에서도 조작이 발견됐다. 네덜란드 에라스뮤스 의대의 론 푸시에 교수는 조류인플루엔자(AI) 바이러스가 인간 사이에도 감염될 수 있다는 것을 실험실에서 변종을 만들어 입증했다. 푸시에는 이후 “테러에 악용될 수 있다.”는 비판에 직면했고, 미국 정부가 논문 일부를 삭제하도록 요청하면서 ‘검열’ 논란에도 휘말렸다. 조 핸델스만 교수는 과학 분야 교수들이 여학생보다 남학생을 선호한다는 사실을 과학적으로 입증했다. 2009년 300여명의 희생자를 낸 대지진을 예측하지 못했다는 이유로 법원에서 금고 6년의 중형을 선고받은 베르나르도 데 베르나르디니스 박사는 올해 가장 황당한 사건의 주인공이 됐다. 박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

세계적인 학술지인 미국의 사이언스지(誌)가 ‘올해의 10대 과학 성과’를 선정해 21일 발표했다. 사이언스지는 가장 눈부신 업적을 ‘힉스 입자의 발견’으로 꼽았다. 흔히 ‘신의 입자’라고도 불리는 이 입자는 지난 1964년 피터 힉스 영국 에든버러대 교수가 처음 그 존재를 예측했지만, 이후 40여년이 지나도록 단 한 번도 관측되지 않았다. 하지만 지난 7월 CERN(유럽원자핵공동연구소)가 시행한 실험에서 유사한 입자가 관측돼 학계를 놀라게 했다. 하지만 아직까지 힉스 입자가 확실한 지를 두고 공표를 하지 못한 상황으로 알려졌다. 이 밖에도 사이언스지는 미항공우주국(NASA)의 화성탐사선인 ‘큐리오시티’의 발사와 물질과 반물질의 경계인 마요라나 페르미온 입자의 발견, 그리고 고대 인류인 데니소바인의 지놈(유전자) 완전 해독 등을 10대 성과로 선정했다. /인터넷뉴스팀

현존 인류와 멸종한 네안데르탈인과는 달리 지금껏 알려지지 않은 ‘제3의 인류’가 생존했을 가능성을 제기하는 연구결과가 나왔다. 독일 막스 플랑크연구소 연구진은 지난 2008년 러시아 시베리아 알타이산맥에 위치한 데니소바 동굴에서 발굴한 새끼손가락 화석의 DNA를 판독한 결과 현존 인류와 네안데르탈인의 DNA와 일치하지 않았다고 밝혔다. ‘제3의 인류’를 ‘데니소바인’으로 명명한 연구진은 이 같은 사실을 영국의 과학잡지 네이처 온라인판을 통해 24일 발표했다. 연구진은 또 47만년 전에 현존 인류와 네안데르탈인이 분리됐다는 이론보다 훨씬 앞선 104만년전에 공통의 인류조상에서 갈라졌다는 주장도 내놓았다. 새끼 손가락 화석은 4만 8000~3만년 전에 형성된 지층에서 발견됐다. 뼈는 5~7세 어린이의 것으로 추정되지만 성별은 특정되지 않았다. 연구진은 “미토콘드리아 DNA분석을 토대로 했다.”면서 “진행 중인 세포핵 DNA분석이 나오면 새로운 인류 여부를 확실히 할 수 있다.”며 “제3의 인류가 현존 인류와 네안데르탈인 중 어느 쪽에 가까운지, 네안데르탈인이나 현존 인류와 이종 간 교배가 이뤄졌는지를 밝혀 줄 것”이라고 설명했다. 다만 “제3의 인류가 현존 인류의 직접적인 조상은 아니다.”라고 강조했다. 앞서 2003년 인도네시아에서도 현존 인류와 다른 ‘호모 플로레시안’이 발견됐다. 나길회기자 kkirina@seoul.co.kr