인천국제공항은 세계에서 편리하기로 손꼽힌다. 휴식을 즐기기 위해 외국으로 떠나는 사람들에게 공항은 그저 비행기를 타는 곳이다. 입출국을 할 때 아무도 제지하지 않는다. 그런데 여행 목적이 명품 쇼핑이나 밀수일 경우에는 다르다. 생명체에서도 마찬가지이다. 물은 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 막을 통과해 이동한다. 물 분자는 워낙 작아 세포막을 이루는 기본 성분인 인지질 사이를 쉽게 통과할 수 있다. 사실 막을 통과하는 데에는 물보다 더 큰 산소, 이산화탄소, 메탄 등이 더 유리하다. 산소와 이산화탄소 등은 물에 잘 녹지 않는 소수성 분자들로 대부분 소수성 부위로 구성된 세포막을 아무런 방해 없이 통과한다. 그래서 호흡에 필요한 산소와 호흡 결과 생긴 이산화탄소는 우리 세포 안팎으로 자유롭게 이동할 수 있다. 반면 친수성 물질들은 인지질 막을 쉽게 통과하지 못한다. 포도당은 우리 세포에 매우 필요한 영양소이지만 물에 잘 녹는 친수성 분자여서 세포막을 통과하기 어렵다. 세포가 필요로 하는 많은 이온들도 당연히 친수성이라 세포막을 통과하지 못한다. 그런데 통과할 수 있다. 어떻게 이런 모순된 말이 있을까. 세포막에는 친수성 분자나 이온들이 통과할 수 있는 수송단백질이 있어서 세포들은 이들을 이동시킬 수 있다. 이렇듯 소수성이든 친수성이든 삼투 현상으로 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 물질을 수송하는 것들에는 에너지가 투입되지 않는다. 그래서 이를 수동수송이라 한다. 그런데 우리의 몸은 수동수송으로만 필요한 분자들을 얻을 수 없다. 농도에 역행해야만 하고 그래서 에너지를 투입하면서 수송해야 하는 분자와 이온들이 있다.과식을 하거나 피자, 치킨처럼 기름기가 많은 음식을 먹거나 카페인에 민감한 사람들의 경우는 커피를 마시면 어김없이 속쓰림을 경험하게 된다. 위벽 세포가 자극을 받아 위산을 과다 분비하기 때문이다. 위벽 세포의 입장에서 보면 세포 밖(위)은 이미 위산의 농도가 세포 안(위벽 세포 내부)보다 더 높음에도 불구하고 세포막을 통해 에너지를 투입하면서 위산을 위벽 세포 밖으로 분비하는 것이다. 이런 수송이 능동수송이다. 이때 사용하는 에너지는 생물 수업시간에 들어봤던 ATP이다. 우리 세포막에는 많은 나트륨-칼륨 펌프가 있는데 이 펌프 역시 ATP를 소모하면서 나트륨과 칼륨을 수송한다. 만약 이 펌프 기능이 잘못되면 고혈압, 심장 질환, 알츠하이머나 조울증 같은 신경 질환, 신장 기능 손상, 당뇨 등 대사 질환이 발생할 수 있다. 능동수송의 예는 다른 생물에서도 많이 볼 수 있다. 식물은 키가 자랄 때 세포의 수가 증가하는 것이 아니라 세포 자체가 커지는 경우가 있는데 이때도 수소이온을 농도가 더 높은 세포 밖으로 수송하는 과정을 필요로 한다. 이렇게 세포들은 대상에 따라 인지질 막을 통해나 수송단백질을 이용해 수동수송, 능동수송을 이용하는 등 다양한 방법으로 외부 환경에 따라 수송을 수행한다. 이러한 수송들은 세포막이 생물의 생존에 필요하게끔 진화한 결과물로 물질들의 출입을 정확하고 효과적으로 조절한다. 예전에 비해 편리해진 것이 공항뿐이 아니다. KTX 역도 참 편해졌다. 그런데 공교롭게도 이들 모두 수송을 담당하는 곳이다. 혹시 세포막을 벤치마킹해서 얻은 결과는 아닐까 하는 생각이 문득 들었다.

과학의 달인 4월에는 과학 관련 행사가 곳곳에서 펼쳐진다. 필자도 얼마 전 국립부산과학관에서 ‘천문학자와의 만남’을 가졌다. 주로 초등학교 이하 어린이와 부모가 참여했다. “달이 없으면 어떻게 돼요”, “별은 얼마나 멀어요”, “블랙홀에 들어가면 어떻게 돼요” 등 질문이 쏟아졌지만 절반 이상이 블랙홀 관련 내용이었다. 어린이들 질문에는 어떻게 쉽게 설명할 것인지가 가장 큰 문제다. 다섯 살쯤 돼 보이는 아이가 초롱초롱한 눈망울로 “우주는 어떻게 생겼어요”라고 물었다. 난감했다. “혹시 ‘억’이 뭔지 아니”라며 시간을 끌어 봤지만 당연히 “아니요”란 답이 돌아왔다. 킬로미터 같은 단위도 물론 모른다. 오래전 초등학교를 들어가기 전인 조카와의 기억이 떠올랐다. 우리는 지구에 살고, 지구는 태양 주위를 돌고 있고, 태양은 우리 은하의 1000억 개가 넘는 별 중 하나이며, 우리 은하와 같은 것이 우주에는 1000억 개 이상 모여 있다고 말할 때 조카의 멍한 표정에서 내 설명이 잘못됐음을 직감했다. 이해는 못 했지만 나중에 “지구가 태양 주위를 돌고 있대”라는 조카의 이야기를 듣고 꼭 이해가 필요한 것만은 아니라는 걸 느꼈다. 똑같은 답을 하기에는 아이가 더 어렸다. 우리가 바라보는 밤하늘이 우주다. 우리가 살아가는 공간이 우주다. 하늘에 떠 있는 달과 별과 은하가 있는 거대한 공간이 우주다. 그런데 다섯 살 아이가 공간이란 뜻을 알까. 무엇이든 물어보라고 해 놓고 한참을 얘기했지만 결국 아이가 원하는 답을 주지 못한 듯했다. 천문학은 어린아이에게 이해시키기가 참 어렵다. 망원경으로 달이나 토성을 한 번 보여주는 것 이상 좋은 게 없을 것이다. 공룡을 가장 많이 아는 나이가 다섯 살 무렵이며 그다음으로 고생물학 전공자가 조금 알고 자녀가 다섯 살인 부모가 아이보다는 못해도 거의 그 수준까지 안다는 재미난 그래프를 SNS에서 보았다. 천문학은 다섯 살 아이가 이해하기는 어렵지만 커가면서 더 많이 알아간다. 그래서 나는 다섯 살 아이보다는 아이가 천문학에 관한 호기심을 잃지 않도록 도와줄 부모에게 천문학 이야기를 더 많이 하려고 노력한다. 블랙홀에 관심을 갖기 시작한 다섯 살 아이의 부모라면 내 이야기에 더 관심을 가질 것이다. 그래도 여전히 다섯 살 아이에게 우주를 제대로 설명하지 못한 게 마음에 걸린다.

현존하는 지상 최강의 포식자인 북극곰이나 사자보다 더 큰 신종 포유동물의 화석이 새롭게 발견됐다. 지난 19일(현지시간) 영국 BBC 등 해외언론은 지금으로부터 약 2200만 년 전 동아프리카를 주름잡았던 신종(種) 거대 포유동물의 화석이 발견됐다고 보도했다. 스와힐리어로 '아프리카 큰 사자'라는 의미의 '심바쿠브와 쿠토카아프리카'(Simbakubwa kutokaafrika)로 명명된 이 동물은 코에서 엉덩이까지 길이가 2.5ｍ, 무게는 1500㎏에 달한다. 심바쿠브와는 약 900만 년 전 멸종한 '하이에노돈'(hyaenodonts)에 속하는 것으로 추정된다. 하이에노돈은 공룡이 멸종한 이후 지상을 주름잡았던 육상 포식자로, 흥미롭게도 오늘날 대형 고양잇과 동물이나 육식 포유류와는 밀접한 관계가 없다. 또한 하이에나를 연상시키는 이름도 그 치아구조가 비슷해서 생긴 이름이지 현존하는 하이에나하고도 관련은 없다.흥미로운 사실은 하나 더 있다. 심바쿠브와 화석이 발견된 곳이 케냐 국립박물관의 서랍에서였다는 사실. 보도에 따르면 이 화석은 지난 1970년 대 고대 유인원 화석을 찾는 과정에서 발견된 후 전문가들의 관심을 받지못해 서랍으로 직행했다. 그러나 2년 전 미국 오하이오대학 연구원들이 10㎝에 달하는 송곳니를 가진 이 화석에 관심을 가지면서 그 '정체'가 드러났다. 연구에 참여한 매튜 보스 박사는 "심바쿠브와는 북극곰보다도 덩치가 크고 거대한 이빨을 가진 초 육식동물"이라면서 "지구상의 마지막 남아있던 하이에노돈 중 하나였을 것"이라고 설명했다. 이어 "정확히 무엇이 이들을 멸종으로 몰고갔는지는 모르겠으나 지구 기후가 건조해지면서 생태계가 빠르게 변화한 것이 원인이었을 것"이라고 덧붙였다. 　 　 이번 연구결과는 ‘척추고생물학회지’(Journal of Vertebrate Paleontology) 18일 자에 발표됐다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

지난 17일, 서울 여의도의 한 호텔 스위트룸 풍경은 좀 독특했다. 1시간 단위로 기자들이 산문집 ‘여행의 이유’(문학동네)를 출간한 김영하(51) 작가를 인터뷰하기 위해 ‘배턴 터치’하며 드나들었다. 작가는 책에서 자신이 출연했던 TV프로그램 ‘알아두면 쓸데없는 신비한 잡학사전’(알쓸신잡)에 대해 ‘그래, 나는 여행을 하고 제작진은 프로그램을 만들고, 시청자는 그중 아주 일부를 보게 되겠지’(110쪽)라고 썼다. 그러나 다음날까지 이어진 인터뷰 행진에서 모든 걸 보는 사람은 김영하 한 사람이었으며, 기자들은 기사를 쓰고 독자들은 그중 아주 일부를 보게 될 거였다. 이 모든 걸 조감하는 자, ‘김영하’라는 여행은 이렇게 시작됐다. -예약 판매만으로도 베스트셀러에 올랐다. ‘책 안 읽는 시대’에 왜 사람들은 김영하의 책을 볼까? “20년 넘게 글을 써왔는데, 모든 것에는 모멘텀이 있는 것 같다. 처음에는 책이 그렇게 많이 팔리지 않는 작가였는데 꾸준히 판매량이 늘어나고 있다. 여행서 하면 강력한 일러스트며 화려한 편집을 떠올리는데 이 책은 전혀 그렇지 않다. 책의 콘셉트도 ‘메타 여행서’랄까, 여행기를 바로 적는 게 아니라 ‘여행이란 무엇이며 우리는 왜 이 힘든 일을 계속하는가’를 얘기한다. 그런 독특함 같은 것들이 밋밋한 표지와 제목으로 소구한 게 아닐까. 사후적으론 다 설명이 된다.(웃음) ●“왜 우리는 힘든 여행을 계속하는가” -‘알쓸신잡’에서 사람들은 오리배를 타고, 타국에서 묘지에 들르는 김영하식 여행법에 열광했다. 여행지를 고르는 기준이 뭔가? “불이 난 노트르담 성당 같은 곳도 입체적으로 관광할 수 있는 앱이 있는 시대에 사람들은 왜 여행을 할까. 시각 이상의 감각을 원하는 거다. 공감각 같은 것. 고딕 성당 안에 들어갔을 때의 신성함을 맛보고 싶은 거다. 그렇다면 촉각, 후각, 미각을 다 충족시키는, 좀더 여행이라는 것을 잘 느낄 수 있는 곳이 좋다고 생각한다. 그래서 오리배도 타는 거다.” -여행지에서 실패를 하면 ‘글로 쓰면 된다’고 썼다. 그러나 카드 할부로 여행 상품을 ‘지르고’, 그 돈을 갚기 위해 부지런히 일하며 그 순간만 고대하는 직장인들은 여행지에서의 실패를 극도로 피하게 된다. “분명히 사진은 있는데 기억이 안 나는 여행들이 있다. 너무나 매끄러웠던 여행은 기억이 안 난다. 대신 실패했던 여행, 뜻대로 잘 안 됐던 여행은 자꾸만 생각하게 된다. 잘 쓰여진 이야기랑 비슷하다. 소설이나 영화를 볼 때 우리는 주인공이 평탄한 인생을 사는 걸 보진 않는다. 마찬가지로 우리 삶도 하나의 이야기라고 하면 적절하게 예상치 못한 일을 겪어야 완벽해진다. 또 한편으로는 자기 자신에 대해서 새롭게 정의하게 된다. 여행을 가면 예상치 못한 상황 속에서 ‘노바디(Nobody)’가 되고 자기 자신에 대해 새롭게 알게 된다. 그래서 여행 다니다가 직업이 바뀌는 사람이 나오는 거다.” ●“실패했던 여행이 오래 기억에 남는 법” -어제가 세월호 5주기였다. 참사 당시 뉴욕타임스 국제판 칼럼에 ‘이 사건 이후의 대한민국은 그 이전과 완전히 다른 나라가 될 것이다’라고 썼다. 어떻게 달라졌나. “많이 달라졌다. 어제도 텔레비전을 보고 있었는데 ‘기억하겠다’는 말이 많이 나오더라. 일종의 ‘만트라’(불교의 진언 주문)가 된 거 같다. 세월호 이전의 대한민국은 뭘 기억하는 나라가 아니었다. 오래 슬퍼하면 ‘언제까지 질질 짜고 있을 거냐’고 하던 나라다. 그렇게 광주(5·18민주화운동)가 묻혔다. 9·11이 일어났을 때 미국에서는 초당적으로 협력해서 백서를 만들어냈다. 기억을 언어화한 거다. 세월호는 아직 그 단계에는 이르지 않았지만, 자유한국당조차도 (세월호 막말에) 윤리위를 열겠다고 말할 정도로 달라졌다. 기억이라는 것은 감상만으로 되는 게 아니다. 의지도 작용해야 한다.” ●“작가로서 변화하는 시대상 받아들여야” -다른 인터뷰에서 “동시대 사람들의 감정을 잘 느끼는 게 중요하다”고 했더라. 그러나 사람들이 김영하한테 원하는 건 한 발짝 앞선 감성이 아닐까. ‘나는 나를 파괴할 권리가 있다’에서처럼. “사람은 자신의 생물학적 한계에 따라 변화하는 모습을 받아들여야 한다고 생각한다. 작가도 어쩔 수 없는 ‘처지’라는 게 있다. 잃을 것이 없는 작가였을 때, 가진 것은 오직 패기밖에 없을 때 쓸 수 있는 소설이 있다. 그러나 나이가 들었고, 문학계나 우리 사회 안에서 충분히 인사이더가 됐다. 세상이 나에게 요구하는 것이 달라졌다. 책임, 윤리 같은 것들. 나도 이제 오십이 넘었다. ‘386’들이 크게 실수하는 게 아직도 그래도 되는 줄 알고 반항하다가 사고를 치는 것이다.” -문단에서 페미니즘 논의가 뜨겁다. 페미니즘에 입각해 작품을 다시 읽는 경향도 늘어났다. 작품을 쓸 때 이러한 담론을 의식하는지? “모든 걸 의식한다. 무중력 상태, 자유로운 상태에서 쓰는 작가는 아무도 없다. 100년 전 작가들도 독자들의 존엄성, 자아 존중감을 해칠 수 있는 것들은 쓰지 않았다. 그 어떤 제약도 없이 쓰여졌을 때 위대한 문학 작품이 나오는 것이 아니다. 충분히 여러 제약을 고려하면서도 작가는 그 안에서 예술성을 발휘할 수 있다. 시조는 세 줄 안에서 쓰여지지만, 그 형식이 작품의 창의성을 제약한다고 생각하지 않는다.” ●“유튜브는 NO… 올해 안에 장편 마무리” -앞으로의 집필 계획은. 여행 가서 쓸 것인가? “장편을 쓰려고 한다. (어디서 쓸지는) 비밀이다. 최대한 빨리 쓰려고 한다. 빠르면 올해 안에 내는 게 목표다.” -유튜브 채널을 만들 생각은? “없다. 공이 많이 들더라. 팟캐스트는 누가 안 보니까 파자마 걸치고 하면 되는데 유튜브는 각잡고 앉아서 해야 한다.” 이슬기 기자 seulgi@seoul.co.kr

미세먼지가 사회재난에 포함되는 위협하는 요인으로 대두되면서 일상에서 미세먼지를 측정할 수 있는 기술 개발이 활발한 것으로 나타났다. 21일 특허청에 따르면 2009년 10건이던 미세먼지 측정기술 관련 특허 출원이 지난해 129건으로 10년만에 13배 증가했다. 2018년 기준 미세먼지 측정기술과 관련한 특허 출원은 중소기업이 54건, 개인이 37건으로 전체 71%(91건)를 차지했다. 반면 정부출연연구기관은 12건, 학교 9건, 대기업 7건 등으로 부진했다. 외국기업 출원도 7건에 불과하다. 미세먼지 측정기술 관련 특허 출원이 증가한 것은 2013년 10월 세계보건기구(WHO)가 미세먼지를 1급 발암물질로 지정한 것이 계기가 됐다. 2014년 1월 중국 베이징의 미세먼지 농도가 993㎍/㎥를 기록했고 국내에서도 고농도 발생이 늘면서 날씨처럼 미세먼지 농도를 확인하는 것이 일상화됐다. 가술별로는 2013년까지 연평균 4건에 불과했던 ‘소형화’ 관련 기술이 2014년 이후 연평균 20건 이상으로 증가했다. 휴대용 미세먼지 측정기 시장이 커지고, 다양한 제품에 응용하기 위한 모듈화의 영향으로 해석된다. 최근 5년간 측정방식은 광산란 방식이 50% 이상을 차지했다. 산란광을 검출해 입자의 직경 및 개수를 측정하는 방식으로, 필터 포집에 의한 중량농도 및 베타선 흡수 방식보다 정확도는 떨어지나 별도 질량 측정이나 필터 교체가 필요없어 실시간 측정가능하고 소형화에 유리하다. 타 기술 또는 다양한 제품에 적용한 미세먼지 측정·응용기술이 대세다. 지난해 129건 중 79건을 차지한다. 최근 사용이 늘고 있는 공기 청정기와 에어컨을 비롯해 창문 및 공조 설비 제어 등에 미세먼지 측정기술이 도입되고, 옷보관 장치(공기분사)와 생물학적 실험 장치, 스마트 가로등(정보 및 광량 제어) 등으로 적용이 확대되고 있다. 김주대 계측분석심사팀장은 “정부의 미세먼지 정책과 시장 확대로 미세먼지 측정기술에 대한 특허출원은 증가가 예상된다”면서 “측정의 정확도 향상과 소형화에 이어 의료·바이오·가전 등에 특화된 측정 기술 개발이 증가할 전망”이라고 말했다. 대전 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr

산업 현장에서 주로 쓰이는 3D 프린터가 이제는 사람에게 필요한 장기를 '찍어내는' 영화같은 일이 현실이 되고있다. 최근 영국 텔레그래프 등 해외언론은 3D 프린터로 한 환자의 세포와 생물학적 물질들을 이용해서 만든 ‘3D 프린팅 심장’ 제작에 성공했다고 보도했다. 이스라엘 텔아비브 대학 연구팀이 3D 프린트로 만들어낸 이 심장은 체리만한 크기로 놀랍게도 인간 심장의 축소판이다. 세포, 혈관, 심실, 심방 등의 심장 전체가 성공적으로 디자인되고 인쇄됐기 때문이다. 그러나 아직까지는 크기가 작고, 심장의 세포가 수축하지만 펌프질은 하지 못해 실제 인간에게 이식하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하다. ‘21세기의 연금술’이라고 불리는 ‘3D 프린팅’은 설계도에 따라 고체 물질을 입체적으로 프린트하는 기술을 말한다. 최근에는 산업 현장을 넘어 바이오 분야에도 활용되고 있는데 우리나라를 비롯해 여러 연구팀이 귀, 근육 같은 인간 신체조직을 만들어내는데 성공했다.텔아비브 대학이 이번에 만든 심장은 머지않은 미래에 실제 인간에게 이식될 수도 있는 장기라는 점에서 의미가 크다. 특히 말기 심부전증 환자들을 치료할 수 있는 유일한 방법은 다른 사람의 심장을 이식하는 방법 외에는 없어 많은 환자들이 숨을 거두고 있다. 연구를 이끈 탈 드비르 생명공학과 교수는 "과거에는 심장 구조에 대한 3D 프린팅은 해냈지만 세포나 혈관까지 성공하지는 못했다"면서 "세포, 혈관, 심실로 가득찬 심장을 성공적으로 설계하고 인쇄한 것은 이번이 처음"이라고 설명했다. 이어 "앞으로 10년 뒤에는 세계 최고 수준의 병원에 장기 프린터가 생겨 이같은 일은 일상적으로 벌어질 것"이라고 내다봤다. 보도에 따르면 현재 연구팀은 내년까지 이 작은 심장을 동물에게 이식하는 실험을 준비하고 있다. 또 인간 크기의 심장을 생산할 수 있도록 인간 세포를 충분히 배양하는 방법을 연구 중이다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

아직 알려진 것이 별로 없는 미지의 시대에 살았던 공룡들의 화석이 대거 발견돼 관심이 쏠리고 있다. 17일(이하 현지시간) AFP통신 등에 따르면, 이날 아르헨티나 연구진은 최근 아르헨티나 북서부 산후안주(州)에서 약 2억2000만 년 된 공룡 화석을 대거 발견했다고 밝혔다. 이에 대해 연구에 참여한 산후안대학의 고생물학자 히카르두 마르티네스 박사는 “이들 화석은 약 2억2000만 년 된 것들로, 아직 우리가 거의 알지 못하는 시대에 속한다”고 설명했다. 이 시대는 중생대 트라이아스기 말기에 속하는 데 마르티네스 박사의 말처럼 다른 시기보다 발견되는 화석이 적다. 어쩌면 이보다 좀 더 나중인 약 2억500만 년 전 일어난 제4차 대멸종의 영향일지도 모른다.연구진은 지난해 9월 산후안주(州) 이치구알라스토 자연공원에서 약 10구의 화석을 발견했다. 이곳은 수도 부에노스아이레스에서 서쪽으로 약 1100㎞ 거리에 있다. 이에 대해 마르티네스 박사는 “그중 적어도 7, 8구는 포유류와 비슷한 초식성 파충류로 오늘날 황소 정도 크기인 ‘디키노돈트’에 속하므로, 이번 발견은 두 배로 중요하다”고 말했다. 또한 이번 발견에는 거대한 악어(크로커다일)의 조상일 가능성이 있는 파충류인 주룡류 신종 화석도 있는데 이에 대해 마르티네스 박사는 그야말로 미지의 영역이라고 말했다. 한편 아르헨티나에서는 지난 몇 년 동안 트라이아스기는 물론 쥐라기와 백악기에 속하는 공룡 화석이 대거 발견되고 있으며, 대부분이 북반구에서는 발견되지 않은 신종으로 알려졌다.사진=AFP 연합뉴스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

최근 들어 깨끗한 환경을 후손에게 물려주자는 차원에서 각종 환경규제가 강화되고 있는 분위기다. 이 같은 차원에서 더 깨끗한 물을 사용하고 보존하기 위한 수질개선 요구도 잇따라 나오고 있는 상황이다. 특히 하수나 폐수에 섞인 염료, 항생제 같은 물질들은 기존 수처리 방식으로는 분해하기 어려워 좀 더 효과적으로 분해하는 공정 개발이 필요하다. 한국과학기술연구원(KIST) 물질구조제어연구센터 김종식 박사팀은 일반적으로 사용하는 화학적, 생물학적 분해가 어려운 수용성 오염물들을 약한 전기를 흘려주는 것만으로도 효과적으로 제거할 수 있는 공정을 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 촉매화학 분야 국제학술지 ‘응용 촉매B:환경’ 최신호에 실렸다. 기존 수처리 공정은 오염물질을 물이나 이산화탄소로 바꿀 수 있는 강력한 분해제인 라디칼을 이용해 처리한다. 문제는 수처리에 사용되는 촉매 수명이 1회성이어서 라디칼을 형성하는 ‘라디칼 전구체’를 끊임없이 투입해야 한다는 단점이 있다. 연구팀이 이번에 개발한 새로운 수처리 공정과 촉매는 기존 공정에서 사용되는 촉매는 단순히 라디칼을 생산하는 것 이외에 생성된 라디컬을 촉매 표면에 고정시킨다는 특징이 있다. 이는 낮은 전압만 걸어주더라도 촉매표면에 붙은 라디칼들을 반영구적으로 고정시킬 수 있다는 의미이기도 하다. 실제로 이번 공정을 활용하면 기존 상용화된 공정과 비교해서 2배 이상 오염물 분해효율이 높은 것이 확인됐다. 김종식 박사는 “이번에 개발한 공정에서처럼 라디칼에 의한 표면활성화 메커니즘은 지금까지 보고된 적이 없는 새로운 수처리 기법”이라며 “촉매종류를 다변화시키고 전기공정을 개선함으로써 하수 및 폐수 처리장에 실제 사용될 수 있도록 할 것”이라고 말했다. 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

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

연구가치가 매우 높은 희귀한 아기 공룡 화석이 온라인 경매업체 ‘이베이'(eBay)에 매물로 나와 논란이 일고있다. 지난 15일(현지시간) 영국 더 타임스 등 해외언론은 6800만년 전 살았던 것으로 추정되는 공룡 화석이 이베이 경매에 올랐다고 보도했다. 무려 295만 달러(약 33억 5000만원)의 가격이 매겨진 이 공룡 화석은 한때 지구를 주름잡았던 최상위 포식자 ‘티라노사우루스 렉스’(Tyrannosaurus rex·이하 티렉스)다. 가공할만한 힘을 가진 턱과 이빨, 그리고 튼튼한 다리와 꼬리로 악명이 높은 티렉스의 화석은 연구가치는 물론 대중적인 인기도 가장 높다. 이번에 경매에 오른 티렉스 화석은 아기와 청소년 뻘 사이인 4살 정도로 추정되며 몸길이는 4.5m, 두개골 크기는 21인치로 성체와 비교해보면 확연히 작다. 다만 학자들 사이에서는 아기 티렉스인지 아니면 '난쟁이 폭군'이라 불리는 티렉스의 친척뻘인 나노티라누스(Nanotyrannus)인지에 대해서는 이견이 있다. 처음 이 화석이 발견된 곳은 공룡 화석 보고인 미국 몬타나 주의 개인 사유지로 발견자는 소위 '화석 사냥꾼'으로 활동하는 알란 데트리치다. 그는 지난 2013년 보존 상태가 양호한 이 화석을 발견해 ‘샘슨의 아들'(Son of Sampson)이라 명명했으며 2017년 말 이를 캔자스 대학 자연사박물관에 대여했다. 이후 화석은 고생물학자들과 일반 관람객들에게 큰 관심과 인기를 모았다.그러나 최근 이 화석이 온라인 경매에 오른 사실이 알려지면서 논란이 시작됐다. 미국 척추고생물학 학회는 공개서한을 통해 "아기 티렉스 화석처럼 매우 희귀하고 과학적으로 중요한 화석은 우리 인류의 자연 유산으로 거래 품목이 되서는 안된다"며 비판했다. 이번 경매로 가장 난처해진 곳은 캔자스 대학 자연사박물관이다. 특히 약 1년 간의 전시를 통해 오히려 화석의 몸값만 올려주는 역할만 했다는 비난도 받고있다. 박물관 측은 "이번 경매와 우리는 아무 관련이 없으며 화석을 구매할 거액의 예산도 없다"며 선을 그었다. 이에대해 논란의 중심에 선 발견자인 데트리치는 "박물관 측에 미리 알리지 않고 경매에 올린 것은 유감"이라면서도 "현행 법적으로 이 화석을 이베이든 어디든 파는 것에는 전혀 문제가 없다"고 밝혔다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미국의 상징이자 국조인 흰머리수리들이 ‘공동육아’에 나서 화제다. CNN 등 현지언론 보도에 따르면, 일리노이주(州) 북서부에 있는 어퍼미시시피강 국립야생동물·어류보호구역(Upper Mississippi River National Wildlife and Fish Refuge)에서 흰머리수리 수컷 두 마리와 암컷 한 마리가 한 둥지에서 올봄 부화한 새끼 세 마리를 함께 포육하고 있다. 현지 탐방서비스 관리자인 팸 스타인하우스는 이들 흰머리수리가 어떻게 한 둥지에서 살게 됐는지 그 뒷이야기를 공개했다. 지금으로부터 7년 전인 2012년 ‘밸러 1세’라는 이름의 수컷과 ‘호프’라는 이름의 암컷이 짝을 이뤘고 얼마 뒤 알 몇 개를 낳았다. 하지만 밸러 1세는 ‘좋은 아빠’가 아니었기에 둥지로 먹이를 가져오거나 둥지에 오는 일이 거의 없었다고 스타인하우스는 회상했다. 그러던 2013년 나중에 ‘밸러 2세’라는 이름을 붙인 잘생긴 수컷 한 마리가 둥지 영역에 나타났고 얼마 지나지 않아 호프는 밸러 1세를 버리고 이 젊은 개체와 만남을 가졌다. 하지만 밸러 1세는 호프에게 버림받았음에도 번식기 내내 둥지를 떠나지 않고 머물렀다. 그때부터 수컷 두 마리와 암컷 한 마리의 기묘한 동거가 시작됐던 것이다. 하지만 지난해 호프는 다른 흰머리수리들의 공격으로 둥지에서 사라졌다. 스타인하우스는 “오랫동안 호프는 둥지 근처에서 치열하게 싸웠는 데 그 뒤로 모습을 보이지 않았다”면서 “아마 심하게 다쳤을 가능성이 크다”고 말했다. 호프가 사라져 졸지에 단둘이 남게 된 밸러 1세와 밸러 2세는 어떻게 된 영문인지 서로 협력해 둥지에 있는 새끼 두 마리를 성심성의껏 보살펴 성공적으로 키워냈다. 놀랄 것도 없이 밸러 1세는 어른스러워져 더 책임감 있는 ‘아빠’가 됐다고 스타인하우스는 설명했다.그러던 그 해(2017년) 말 나중에 ‘스타’라는 이름을 붙인 암컷 한 마리가 나타났고 그 둥지에 알 3개를 낳았다. 거기서 올봄 새끼 세 마리가 부화했다는 것이다. 현지 관리자들이 둥지 근처에 설치한 영상에는 이들 흰머리수리가 함께 새끼들을 보살피는 모습이 담겼다. 이들은 너나 할 것 없이 순서대로 먹이나 둥지를 보수하기 위한 나뭇가지를 물어 날랐고 교대로 알을 품었다.또한 이들 흰머리수리는 새끼들이 부화한 뒤에도 먹이를 물어 나르며 똑같이 포육에 참여하고 있는 것으로 전해졌다. 스타인하우스는 “이들 흰머리수리는 모든 포육 과정에 관여했다. 모든 개체가 나뭇가지를 물어온다”면서 “수컷들이 나뭇가지를 자의적으로 놔두면 스타(암컷)가 다시 나뭇가지를 항상 자신이 생각해둔 곳으로 옮겼다”고 말했다. 또한 스타는 알을 품을 때 가장 많은 시간을 보냈지만, 피곤해서 일어나면 수컷들은 기꺼이 알 품기에 나섰다. 또한 둥지에는 항상 먹이로 가득 차 있어 새끼들이 먹을 것이 부족할 일은 절대로 없을 것이라고 스타인하우스는 설명했다. 흰머리수리는 둥지 영역에 관한 애착이 매우 크다고 알려졌다. 따라서 이들 흰머리수리는 앞으로도 아마 계속해서 함께 지낼 것이라고 스타인하우스는 덧붙였다.현재 부드러운 회색 솜털로 뒤덮인 이 작은 새끼 수리들은 아직 이름이 없지만, 먹이를 받아먹을 때 고개를 스스로 들 수 있을 만큼 성장했다. 이들은 불과 몇 주 뒤면 스스로 걸을 수 있고 거기서 다시 몇 주 뒤면 스스로 날 수 있을 것이다.한편 흰머리수리가 이처럼 세 마리가 함께 새끼들을 돌보는 사례는 이번이 처음은 아닌 모양이다. 미국 자연보호단체인 국립오듀본협회(National Audubon Society)에 따르면, 1977년 알래스카와 1983년 미네소타, 그리고 1992년 캘리포니아에서 각각 흰머리수리 세 마리가 함께 새끼들을 포육했다. 하지만 이들 흰머리수리가 모두 생물학적 부모인지 아니면 그중 한 마리는 그저 포육을 도와주는 ‘돌보미’인지 알 수 없다. 사진=AP 연합뉴스, 어퍼미시시피강 국립야생동물·어류보호구역 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

연구가치가 매우 높은 희귀한 아기 공룡 화석이 온라인 경매에 나와 논란이 일고있다. 지난 15일(현지시간) 영국 더 타임스 등 해외언론은 6800만년 전 살았던 것으로 추정되는 아기공룡 화석이 이베이 경매에 올랐다고 보도했다. 무려 295만 달러(약 33억 5000만원)의 가격이 매겨진 이 공룡 화석은 한때 지구를 주름잡았던 최상위 포식자 ‘티라노사우루스 렉스’(Tyrannosaurus rex·이하 티렉스)다. 가공할만한 힘을 가진 턱과 이빨, 그리고 튼튼한 다리와 꼬리로 악명이 높은 티렉스의 화석은 연구가치는 물론 대중적인 인기도 가장 높다. 이번에 경매에 오른 티렉스 화석은 아기와 청소년 뻘 사이인 4살 정도로 추정되며 몸길이는 4.5m, 두개골의 크기는 21인치다. 처음 이 화석이 발견된 곳은 공룡 화석의 보고인 미국 몬타나 주의 개인 사유지로 발견자는 소위 '화석 사냥꾼'으로 활동하는 알란 데트리치다.그는 지난 2013년 보존 상태가 양호한 이 화석을 발견했으며 2017년 말 이를 캔자스 대학 자연사박물관에 대여했다. 이후 화석은 고생물학자들과 일반 관람객들에게 큰 관심과 인기를 모았다. 그러나 최근 이 화석이 온라인 경매에 오른 사실이 알려지면서 논란이 시작됐다. 미국 척추고생물학 학회는 공개서한을 통해 "아기 티렉스 화석처럼 매우 희귀하고 과학적으로 중요한 화석은 우리 인류의 자연 유산으로 거래 품목이 되서는 안된다"며 비판했다. 이번 경매로 가장 난처해진 곳은 캔자스 대학 자연사박물관이다. 특히 약 1년 간의 전시를 통해 오히려 화석의 몸값만 올려주는 역할만 했다는 비난도 받고있다. 이에대해 박물관 측은 "이번 경매와 우리는 아무 관련이 없으며 화석을 구매할 거액의 예산도 없다"며 선을 그었다. 그러나 논란의 중심에 선 발견자인 데트리치는 "박물관 측에 미리 알리지 않고 경매에 올린 것은 유감"이라면서도 "현행 법적으로 이 화석을 이베이든 어디든 파는 것에는 전혀 문제가 없다"고 밝혔다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

헝가리 과학자들이 또 다른 화성운석에서 미생물의 ‘징후’를 발견했다고 밝혔다. 이는 화성 생명체가 존재했음을 시사하는 것이다. 헝가리과학원(HAS) 산하 천문·지구과학연구센터 등 연구진은 ‘앨런힐스 77005’(ALH-77005·Allan Hills A77005)로 명명된 한 화성운석에서 유기체가 남긴 것으로 추정되는 질감과 특성, 즉 생물학적 징후(biosignatures)를 발견했다고 밝혔다.헝가리 연구진은 일본국립극지연구소(NIPR)가 1977년 남극의 앨런힐스에서 발견해낸 이 운석의 질감 등을 살피기 위해 그 단면 표본을 광학현미경과 적외선 기술 등 다양한 첨단 영상 기술로 분석했다. 또 이들 연구자는 운석에 포함된 광물과 다른 물질을 조사하고 생명체에 필수적인 성분을 확인하기 위해 동위원소 실험을 진행했다. 이를 통해 운석 표본 내부에서 화석화한 화성 미생물에 의해 형성된 것으로 보이는 세포질의 미세섬유를 발견했다고 연구진은 밝혔다. 거기에는 미세한 필라멘트(실) 가닥들이 존재하는 데 이는 철의 녹을 먹어 생존하는 세균 즉 ‘철산화세균’의 존재를 가리킬 수 있다고 연구진은 결론지었다. 사실 이런 주장은 이번이 처음은 아니다. 지난 1996년 미국항공우주국(NASA)의 과학자들 역시 이번 운석보다 뒤늦은 1984년, 같은 장소인 앨런힐스에서 미국 연구자들이 발견한 화성운석 ‘앨런힐스 84001’(ALH-84001·Allan Hills 84001)에서 비슷한 생명체 징후를 발견했다고 사이언스(Science) 학술지에 발표한 바 있다. 당시 연구진은 그 증거로 운석은 생물학적 과정으로 발생하는 방향족 탄화수소(PAHs)를 함유하고 있고 탄소 내에서 자철광이 발견됐는데 이는 주자성 세균에 의해 형성될 수 있다. 그리고 지렁이처럼 생긴 크기 20~100㎚ 정도 되는 나노화석이 발견됐다는 점을 제시했다. 하지만 이런 주장은 대부분 반론됐다. 먼저 방향족 탄화수소는 이미 소행성이나 혜성, 운석, 그리고 우주공간에서도 풍부하게 존재하는 물질로 생물학적 과정이 아니어도 생성될 수 있다. 탄소의 결정구조와 자철광의 결정구조가 일치하는 점은 탄소가 결정을 이룬 뒤 만들어진 것으로, 생물에 의해 만들어지지 않았을 수도 있다. 또한 나노화석의 경우 유기체를 구성할 수 있는 최소 크기는 150㎚로 여겨지는데, 그보다 작으므로 생물이 아닌 것으로 여겨진다. 끝으로 나노화석에 대해서는 사망 후 세포가 줄어들었거나, 생물체 파편의 화석일 확률이 있다는 등 논란이 계속되고 있다. 한편 이번 연구 결과는 독일의 대표적인 학술 출판사 발터 데 그루이터가 출간하는 오픈엑세스(OA) 학술지 오픈 아스트로노미(Open Astronomy) 최신호에 실렸다. 사진=Open Astronomy 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

시드니 브레너는 1927년 남아프리카공화국에서 태어나 지난 4월 5일 92세로 싱가포르에서 영원히 잠들었다. DNA의 이중나선 구조를 밝힌 프랜시스 크릭 등과 함께 현대 생물학의 핵심인 ‘중심 원리’를 확립하는 데 큰 역할을 했다. 과학사적 공헌은 1960년대 ‘예쁜꼬마선충’이라는 1㎜밖에 되지 않는 작은 토양 선충류를 생물학 연구에 도입한 것이다. 작은 생물체를 이용해 유전 정보와 세포의 발달, 세포의 죽음이 어떻게 연관되었는지를 밝혀내 2002년 노벨 생리의학상을 수상했다. 브레너는 다음과 같은 기준에서 이 선충을 골랐다. 번식이 빨라 돌연변이를 많이 만들 수 있을 것, 유전체와 번식 체계가 간단할 것, 크기가 작아 전자현미경에서 한 마리를 통째로 관찰 가능할 것이었다. 그는 이 선충의 수많은 돌연변이를 만들었다. 돌연변이를 통해 유전자가 어떻게 조절하고 있는지를 그려냈다. 8000장의 전자현미경 사진을 분석해 작은 생물의 신경망이 몸 전체에 어떻게 구성돼 있는지를 알아냈다. 한 생명체의 유전자와 신경의 발생 과정과 구조가 최초로 밝혀졌다. 이후 다세포 생물로는 최초로 1998년 전유전체가 밝혀졌고, 이 정보를 이용해 유전자의 기능을 검사하는 수준으로 진화했다. 이 생물의 유전자는 인간의 유전자 수와 기능이 유사해 인간 유전자 연구에 도입하기가 수월했다. 생명의 비밀도 간직하고 있었다. 암컷이 없고 수컷과 자웅동체만이 존재하는 번식 체계를 통해 식물에서 가능했던 생태적 유전적 연구가 가능했다. 얼려도 죽지 않고, 우주왕복선 컬럼비아호가 폭발했을 때도 살아남아 그 자손들이 연구에 쓰이고 있다. 우리의 손가락은 발생 초기 오리발처럼 서로 붙어 있다가 그 사이의 세포가 죽으며 모양이 완성된다. 세포사 현상은 선충의 신경세포에서 처음 발견돼 노화와 관련된 여러 현상과 질병에 대한 해답을 얻고 있다. 생명과학에서 각광받는 ‘RNA 간섭’도 이 생물에서 원리가 최초로 밝혀졌다. 예쁜꼬마선충은 세계 약 300개 연구실에서 연구되고, 지금까지 6명의 노벨상 수상자를 만들어 냈다. 브레너가 결정적 공헌을 했지만 많은 이들의 지식 위에 또 다른 지식이 쌓이며 이뤄낸 것이다. ‘제대로 된 연구만큼 중요한 것이 제대로 된 대상 생물의 선택’이라는 브레너의 말을 되뇌며 우리도 세계에 내놓을 모델 생물을 만들어 내기를 기대해 본다.

세월호 5주기를 맞아 개봉한 영화 ‘생일’을 본 사람들은 자신도 모르게 흐르는 눈물을 주체할 수 없었다고 입을 모은다. 그러나 진상규명을 요구하며 단식을 하고 있는 유가족들 앞에서 갖가지 음식을 사들고 가서 먹어댄 사람들이나 여전히 교통사고 운운하면서 유가족들의 아픔을 공감하지 못하는 사람들도 있다. “아프냐, 나도 아프다”라는 문장으로 대변될 수 있는 타인의 감정에 대한 공감능력이 이렇게 차이를 보이는 이유는 뭘까. 최근 과학자들이 타인의 감정과 고통에 공명하는 뇌신경을 발견해 주목받고 있다. 네덜란드 왕립신경과학연구소 소셜브레인실험실, 라이덴대 심리학연구소 인지심리학실험실, 암스테르담대 심리학과 공동연구팀은 타인의 고통을 관찰할 때 스스로 고통을 경험할 때와 똑같은 세포를 활성화시킨다는 것을 규명했다고 15일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 11일자에 실렸다. 뇌과학이 발달하면서 감정에 대한 이해도 깊어지고 있다. 그렇지만 다른 사람이 슬퍼하는 것을 볼 때 함께 슬프고 친구가 손가락을 베는 것을 보면 움찔하는 느낌을 갖는 공감능력은 여전히 미지의 부분이다. 특히 대부분의 정신질환이 감정이입이나 공감 능력이 부족 때문에 나타나거나 질환이 발생할 경우 감정결핍이 결과로 나타나기도 해 이 부분에 대한 이해는 필수적이다. 연구팀은 생쥐를 이용해 공감능력을 처음 실험했다. 연구팀은 생쥐들에게 전기충격이나 날카로운 물질로 찔러 고통을 느끼도록 하면서 다른 생쥐들이 그 장면을 지켜보도록 하면서 쥐의 뇌 움직임과 행동을 관찰했다. 그 결과 쥐들은 공포감을 느끼면 얼어붙는 경우가 많은데 다른 생쥐의 고통스러움을 지켜본 생쥐들이 얼어붙는 모습이 관찰됐다. 가장 늦게 진화한 뇌 부위이자 감정을 관장하는 신피질 영역이 활성화되는 것을 확인했다. 다른 쥐가 고통스러워하는 것을 보면 신피질 부분의 뉴런이 활발히 움직인다는 것이다.연구팀은 약물을 주입해 신피질의 뉴런 활동을 억제한 뒤 똑같은 실험을 했다. 그러나 약물을 주입받은 생쥐는 타인의 고통을 보면서도 전혀 반응하지 않는 것이 확인됐다. 연구팀은 자신의 고통을 느끼고 타인의 고통을 볼 때 활성화되는 뉴런을 ‘공감 거울 뉴런’이라고 명명했다. 쥐의 뇌는 피질구조나 뉴런 형태가 인간의 뇌와 매우 유사해 쥐에게서 나타난 부분은 사람에게서도 똑같이 나타날 것이라고 연구팀은 설명했다. 크리스티앙 케이저스 왕립신경과학연구소 교수는 “이번에 발견한 공감 거울뉴런은 지금까지 해석되지 않았던 불가사의한 정신장애에 대해 어느 정도 설명해줄 뿐만 아니라 우리 진화와 깊이 관계가 있음을 보여준다”라며 “쥐 같은 동물들에게도 공감이라는 근본적 감정이 있는데 사람에게서는 왜 나타나지 않는 경우가 있는지에 대한 추가 연구를 진행할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

모든 생물은 에너지 없이는 살 수 없다. 광합성이나 다른 화학적 방법을 통해서 에너지를 확보하든 아니면 다른 생물이 확보한 에너지를 빼앗든 간에 살아가기 위해서는 에너지가 필요하다. 동물의 경우 대부분 남의 에너지를 뺏는 방식으로 진화했다. 움직일 수 있는 몸과 소화기관을 갖추고 다른 식물이나 동물을 잡아먹고 소화하는 것이 일반적인 동물의 삶이다. 하지만 항상 예외는 존재한다. 산호의 경우 촉수를 이용해서 먹이를 잡아먹는 동물이지만, 부족한 부분은 공생 미생물이 광합성을 통해 생성하는 에너지로 보충한다. 동물이지만 식물의 삶을 일부 공유하는 것이다. 독일 막스플랑크 해양 미생물학 연구소(Max Planck Institute for Marine Microbiology) 과학자들은 지중해에 있는 엘바섬 인근 해안에서 산호보다 더 극단적인 공생을 선택한 편형동물(flatworm)을 연구했다. 파라카테눌라(Paracatenula)는 일반 대중에게 매우 생소한 밀리미터 사이즈의 작은 편형동물이지만, 공생 미생물을 연구하는 과학자들에게는 매우 흥미로운 연구 대상이다. 이 벌레는 공생 미생물에 너무 의존한 나머지 아예 입과 소화기관이 모두 퇴화된 상태기 때문이다. 이 벌레가 살아가는 데 필요한 모든 영양소와 에너지는 공생 미생물인 칸디다투스 리에게리아(Candidatus Riegeria)로부터 얻으며 파라카테눌라 자체는 어떤 영양분도 직접 소화하지 못한다. 공생 미생물은 황화수소를 분해해 에너지를 얻으며 남는 에너지는 숙주에 제공한다. 그 대가로 파라카테눌라는 몸 전체에 있는 영양체(trophosome)에 이 미생물을 안전하게 보호하고 삶의 터전을 제공한다. 영양체는 일종의 과수원 같은 장소로 영양분을 섭취할 때는 아예 통째로 미생물과 함께 흡수한다. 연구팀은 파라카테눌라의 유전자를 분석해서 이와 같은 공생 관계가 숙주에 미친 영향을 조사했다. 연구팀에 따르면 파라카테눌라가 공생 미생물과 함께 살아온 시간은 무려 5억년으로 편형동물이 등장한 초기부터 쭉 같이 살았다. 그 결과 파라카테눌라는 아예 소화기관이나 소화 효소 등을 만드는 유전자가 모두 사라져 다른 편형동물이나 다세포 동물에 비해 상당히 짧은 DNA를 지니고 있다. 파라카테눌라는 지구상의 생물체가 얼마나 다양한 삶의 방식을 지니고 있는지 보여주는 좋은 사례다. 5억 년 간 이어진 공생 관계라면 사실상 한 몸이나 다를 바 없고 실제로 파라카테눌라는 몸의 대부분이 공생 미생물을 담는데 사용된다. 지금까지 그래왔듯이 앞으로도 이 공생 관계는 계속 유지될 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

주말에 아무 것도 하지 않고 방에서 뒹굴거리고 있으며 ‘청소라도 하라’는 핀잔을 듣거나 수업시간에 창 밖을 내다보고 있으면 선생님께 ‘수업에 집중하라’는 지적을 받는다. 2014년부터는 매년 ‘멍때리기 대회’라는 것도 열리고 있지만 사람들은 황당한 대회 정도로 받아들여지고 있다. 무언가에 집중하지 못하고 멍하고 있는 모습을 이상하다고 보는 시선이 많다. 그렇지만 이렇게 멍 때리며 의도적으로 생각을 차단하는 것이 창의성을 발휘하기 쉽게 만들 뿐만 아니라 새로운 것을 더 쉽게 배울 수 있게 해준다는 연구결과가 나왔다. 미국 국립신경장애·뇌졸중연구소(NINDS) 대뇌피질생리학 및 신경훈련부, 스위스 로잔연방공과대(EPFL) 신경과학센터, 이스라엘 텔아비브대 심리과학·신경과학과 공동연구팀은 새로운 것을 배울 때 잠깐씩 쉬면서 의도적으로 생각을 끊는 것이 새로운 분야나 기술을 더 쉽게 배울 수 있게 해준다고 14일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 최신호에 실렸다. 지금까지 일반적으로 새로운 것을 배우기 위해서는 ‘1만시간의 법칙’처럼 끊임없이 훈련해야 하며 훈련된 기억을 강화시키기 위해서는 충분한 수면과 같은 오랜 기간의 휴식이 필요하다고 알려져 있었다. 연구팀은 오른손잡이인 33명의 건강한 성인남녀에게 컴퓨터 화면에 일련의 숫자를 보여주고 10초 동안 왼손으로 가능한 많은 숫자를 타이핑하라고 요청했다. 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 짧은 쉬는 시간 없이 35번 이상 계속 연습하도록 하고 다른 그룹에게는 10초 동안 타이핑을 시킨 뒤 10초를 쉬도록 하고 35번 연습하도록 했다. 연구팀은 실험 과정 동안 뇌파를 측정해 뇌의 변화를 파악했다. 그 결과 11번째 시험까지 두 그룹 사이에서는 큰 차이가 나지 않고 오히려 쉬는 시간 없이 훈련한 그룹의 성과가 더 좋게 나타났지만 12번째부터는 잠깐씩의 휴식을 가진 그룹의 성과가 더 우수하게 나타났다. 두 번째 그룹(휴식을 가지면서 왼손을 사용한 그룹)은 하루가 지난 뒤에도 능숙하게 왼손을 사용하는 것이 관찰됐다. 실제로 학습 초기에 잠깐씩의 휴식과 짬을 가진 그룹에게서 전두엽과 두정엽을 연결하는 신경망이 활발히 움직여 뇌에 오랜 기억으로 남는 것으로 확인됐다. 연구를 주도한 레오나르도 코헨 NINDS 박사는 “새로운 분야를 공부하거나 기술을 배울 때 많은 사람들이 끊임없는 ‘훈련’과 ‘연습’이 필요하다고 생각하지만 새로운 것을 배울 때 앞서 배운 것을 뇌에 새겨넣을 수 있는 짬이 필요하다”라고 설명했다. 코헨 박사는 “피아노를 배우거나 새로운 기술을 습득할 때 뿐만 아니라 뇌졸중 환자의 재활치료를 할 때도 잠깐씩의 휴식이나 멍때리기는 중요한 역할을 한다는 것을 이번 연구를 통해 알 수 있다”고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

파킨슨병은 뇌 속 도파민 분비 신경세포가 점점 줄어들면서 나타나는 대표적인 퇴행성 뇌질환이다. 노년층에서는 치매만큼 발병률이 높은 질환으로 대표적인 증상이 자세가 불안정해지고 움직임이 느려지는 것이다. 심할 경우 걷는 것도 힘들어지면서 일상생활을 전혀 할 수 없게 되기도 한다. 지속적인 운동이 병의 진행을 막아 주지만 운동 반경이 줄어들면서 균형감을 잃어 쉽게 넘어지거나 장애물에 부딪혀 다치기 쉬워 많은 환자들이 바깥 운동을 피하는 경우가 많다. 이 때문에 운동량 감소와 증상 악화라는 악순환이 계속되는 것이다. 미국 유타대 보건대, 유타대병원과 학내 벤처기업 ‘모션캡처 코어’ 공동연구팀은 최근 주목받고 있는 가상현실(VR) 기술을 이용해 파킨슨병 환자들의 재활을 돕는 시스템을 개발했다고 11일 밝혔다. 이번 연구 결과는 지난 6~9일 미국 플로리다주 올랜도에서 열린 ‘전미 실험생물학회 2019 연례콘퍼런스’에서 발표됐다. ‘트레드포드’라고 불리는 시스템은 넘어지는 것을 방지하는 안전 장치와 VR 시스템, 다양한 굴곡을 만들어 내는 러닝머신으로 구성돼 있다. 환자들이 VR 헤드셋을 착용하고 러닝머신을 천천히 걸으면 다양한 환경이 눈앞에 펼쳐지며 특정 운동 미션을 수행하도록 돼 있다. 미션이 수행되면 다음 단계로 넘어가 좀더 어려운 미션을 수행하는 방식으로 구성돼 게임처럼 즐기면서 할 수 있다는 장점이 있다. 연구팀은 다양한 증상의 파킨슨병 환자 10명을 대상으로 6주 동안 일주일에 3번씩, 한 번에 30분씩 VR 재활 시스템을 사용하도록 했다. 그 결과 환자들의 근육 조절 능력과 균형 감각이 상당 부분 개선됐다. 특히 걸음걸이에 있어 중요한 발목과 엉덩이 부분의 움직임이 이전보다 자연스럽고 부드러워져 갑자기 나타난 물체에 대한 회피능력이 좋아지고 걷는 속도도 빨라졌다고 연구팀은 밝혔다. edmondy@seoul.co.kr