겨울에서 봄으로 넘어갈 때나 가을에서 겨울로 넘어가는 환절기에는 몸에 이상을 호소하는 사람들이 많습니다.여느 때보다 병원을 찾는 이들도 많다고 합니다. 계절이 바뀌면서 체내 호르몬 분비의 변화 뿐만 아니라 흔히 생체리듬이라고 하는 생체시계의 변화 때문이기도 합니다. 이런 생체시계의 변화로 인한 후유증은 긴 휴가를 보내고 일상으로 복귀할 때도 마찬가지로 나타난다. 이 때문에 지난달 초 긴 추석 연휴 끝에 연휴 후유증으로 출근과 등교를 어려워 하는 사람들이 많이 눈에 띄기도 했다. 실제로 사람들은 태어날 때부터 누가 가르쳐 주지 않아도 날이 밝으면 잠에서 깨고 어두워지면 잠자리에 듭니다. 또 일정시간이 되면 배가 고파지는 것도 생체시계의 일종인 소위 ‘배꼽시계’가 작동해 소화효소를 배출하기 때문입니다. 사람을 비롯한 생명체들은 지구 자전으로 낮과 밤이 주기적으로 변하는 것에 맞춰 24~25시간을 주기로 일정하게 움직이는 신체리듬을 갖고 있습니다. 이 신체리듬을 ‘생체시계’(biological clock)나 ‘일주기 리듬’(Circadian Rhythm)이라고 부르는데 약 25억년 전 지구에 나타난 시아노박테리아도 24시간 주기의 생체시계를 갖고 있었다고 합니다. 지난달 2일 올해 첫 노벨상 수상자 발표인 노벨생리의학상은 초파리를 이용해 일주기 리듬을 제어하는 유전자를 분리하고 생체 시계의 작동 메커니즘을 밝혀낸 제프리 홀 미국 메인대 교수, 마이클 로스바시 브랜다이스대 교수, 마이클 영 록펠러대 교수에게 돌아갔습니다. 과학계에서 이들의 발견은 기존 생체시계에 대한 개념을 완전히 바꾼 일종의 ‘패러다임 쉬프트’로 받아들여졌습니다. 이들은 생체시계 작동에 필수적인 ‘피리어드’ 유전자를 활성화시키는데 필요한 단백질을 발견하고 빛이 생체시계와 일치하도록 만드는데 필요한 단백질들까지 발견했기 때문입니다. 피리어드 유전자가 만들어 내는 단백질 농도가 24시간 주기로 놀랄만큼 정확하게 변화함으로써 인간의 행동, 호르몬의 혈중농도, 수면, 체온, 대사 등 필수기능을 조절한다는 것입니다. 외부환경과 체내 생체시계가 일시적으로 차이를 보일 때는 시차부적응 현상 같은 단기적 증상이 나타나지만 계속 문제가 될 경우 면역계의 균형이 무너져 각종 알레르기나 자가면역질환 같은 난치성 만성질환에 시달릴 수 있게 된다고 합니다. 생체시계 교란으로 인해 면역체계가 완전히 무너질 경우 만성염증은 물론 심할 경우 패혈증으로 이어져 사망에 이르는 경우도 있다고 하네요. 그런데 의학 분야 국제학술지 ‘사이언스 중개의학’ 8일자(현지시간)에는 영국 분자생물학연구소, 케임브리지대 의대 애든브룩스 병원, 맨체스터대 부속 사우스맨체스터 아너러리 대학병원 공동연구진이 수행한 생체시계와 관련한 재미있는 연구결과가 또 하나 실렸습니다.그동안 생물학자와 신경과학자들은 생체시계가 시각 신호를 전달받고 처리하는 시신경교차상핵이라는 시상하부의 영역에만 있다고 생각해 왔습니다. 그런데 신체 다른 각 부위의 세포에도 생체시계 조절기가 있다는 것이 밝혀졌다고 합니다. 연구팀은 상처 치유에 필수적인 섬유아세포라는 피부세포를 연구했는데 이 세포들도 생체시계를 갖고 자기조절력을 발휘한다는 것을 밝혀냈습니다. 연구팀은 섬유아세포를 성장시킨 피부세포를 실험접시에 놓고 8시간 간격으로 상처를 낸 다음 치유되는 과정을 살펴봤습니다. 생체시계 작동 시간이 다른 때를 잡아 상처를 내고 치료 속도와 과정을 살핀 것입니다. 그 결과 낮에 입은 상처가 밤에 난 상처보다 빨리 치유된다는 사실을 알게 된 것이지요. 실험접시의 실험에서 벗어나 실제 생쥐에게 서로 다른 생체시계 시간에 상처를 내고 치유과정을 살펴본 결과도 마찬가지였다고 합니다. 상처 치유를 위한 단백질이 낮시간에 더 활발히 작동한다는 것입니다. 상처치유 단백질도 밤 시간에는 잠이 든다는 얘기로 볼 수 있습니다. 연구진은 국제화상상해 데이터베이스를 조사한 결과 야간 화상환자가 낮 화상환자보다 치유기간이 평균 11일 이상 더 오래걸린다는 사실도 확인했습니다. 존 오닐 분자생물학연구소 박사는 “이번 연구를 통해 상처 발생시간이 치유속도에도 관여한다는 사실을 알게 됐다”며 “추가적이고 좀 더 명확히 통제된 임상시험을 해봐야겠지만 이 연구결과 대로라면 개인의 일주기 리듬에 맞춰 수술을 하는 것이 회복기간도 줄이고 회복속도를 높일 수 있음을 알 수 있다”고 말했습니다. 이 연구를 보고 갑자기 궁금증이 생기네요. 타인에게 입은 마음의 상처도 밤에 받은 것보다 낮에 받은 것이 더 빨리 잊혀지고 치유될까요. edmondy@seoul.co.kr

유전자를 편집할 수 있는 유전자 가위 기술과 줄기세포는 첨단 생물학 기술 중 하나로 손꼽히고 있다. 최근 일본 연구팀이 생쥐의 배아줄기세포를 이용해 신장조직 일부를 만드는데 성공해 주목받고 있다.구마모토대 발생의학연구소 니시나카무라 류이치 교수팀은 쥐의 배아줄기세포로 소변을 모으는 역할을 하는 집합관을 포함한 신장 조직 일부를 만드는데 성공하고 연구결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 스템셀’ 10일자에 발표했다. 이번 연구결과는 신장병 환자를 치료하는 재생의료 분야는 물론 장기재생 가능성을 보여준 것으로 평가받고 있다. 신장은 혈액 속 노폐물을 걸러 소변을 만드는 기본 단위인 네프론(Nephron)이 100만개 정도 모여있다. 네프론은 머리카락 굵기인 지름 0.1~0.2㎜의 소기관이다. 연구팀은 이전에도 쥐의 배아줄기세포와 사람의 역분화줄기세포(iPSC)로 네프론을 만드는데 성공했지만 소변을 모아 요도로 흘려보내는 집합관과 네프론을 이어 붙이는데는 실패했다. 연구팀은 이번에는 쥐의 배아줄기세포만으로 소변을 배출하는 집합관을 만드는데 필요한 기본단위인 ‘요관아’(尿管芽) 세포를 만드는데 성공했다. 또 요관아를 배앵해 집합관으로 성장시키는 방법도 만들어 냈다. 연구팀은 네프론과 요관아 세포를 섞고 쥐의 배아줄기세포에서 추출해 낸 세포결합 기능을 더해 1주일 동안 배양하며 관찰했다. 그 결과 네프론과 집합관이 연결된 직경 1㎜ 크기의 원반형 쥐 태아의 신장조직이 만들어지는 것을 관찰했다. 니시나카무라 교수는 “이번 연구에 따라 인공투석을 받는 중증 신장병 환자의 치료에 응용할 수 있을 것으로 기대한다”며 “신장기증자를 구하기 어려운 상황에서 실험실에서 생쥐를 이용해 신장을 만들 수 있는 만큼 많은 환자를 구할 수 있게 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“한 잔의 술에 시름을 잊고~”시름을 잊게 하기 위해 낮 술 한 잔을 기울이는 이들을 종종 볼 수 있다. 그런데 시름을 잊으려는 한 잔 술이 잦다보면 뇌에서 더이상 새로운 신경세포를 만들어 내지 못해 판단력 등 뇌기능을 떨어뜨릴 수 있다는 연구결과가 나왔다. 미국 텍사스대 의대 신경과학 및 세포생물학과 연구진은 잦은 음주가 새로운 신경세포를 만들어 내는 뇌의 성체 줄기세포 성장을 차단하고 사멸시켜 판단력이나 기억력 같은 뇌기능을 저하시킨다는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구는 생물학 분야 국제학술지 ‘스템 셀 리포츠’ 최신호에 발표됐다. 연구팀은 생쥐를 이용해 실험한 결과 알코올에 자주 노출된 쥐들은 뇌실의 밑부분인 뇌실하대(subventricular zone)의 성체줄기세포가 크게 망가진다는 사실을 확인했다. 뇌실하대는 동물의 뇌에는 종양과 신경퇴행질환으로부터 뇌를 보호하기 위해 새로운 뇌세포가 만들어지는 2개의 뇌 영역 중 하나다. 특히 암컷 생쥐가 수컷 생쥐보다 음주로 인한 뇌줄기세포 파괴가 심한 것으로 조사됐다. 암컷 생쥐들은 수컷 생쥐보다 심하게 술에 취한 행동을 보였고 뇌실하대 부분의 줄기세포 숫자도 훨씬 많이 줄어든 것을 연구팀은 확인했다. 연구팀은 “그동안 뇌의 신경세포 수는 출생 초기에 고정되기 때문에 알코올에 의해 뇌 손상을 치료하는 최선의 방법은 남은 신경세포를 보호하는 것 밖에 없다고 생각해왔다”며 “성인의 뇌에는 줄기세포가 있어서 새로운 신경세포를 만들어 내지만 알코올로 인해 뇌 줄기세포 자체가 파괴되면 뇌손상을 보호할 수 있는 방법이 없다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

생명체의 멸종을 막연하게만 생각했던 사람들에게 그 심각성을 일깨워주는 짧은 글과 사진 한 장이 화제가 되고 있다. 케냐 울페제타 자연보호구역에 사는 북부흰코뿔소 ‘수단’은 전 세계에서 단 한 마리만 남은 수컷 북부흰코뿔소로, 올해 44살이다. 암컷 북부흰코뿔소 2마리와 함께 살고 있지만 새끼를 낳지 못해 멸종 직전에 놓여있다. 최근 공개된 이미지는 미국의 생물학자인 다니엘 슈나이더가 케냐를 방문한 뒤 수단의 사진을 찍어 SNS에 올린 것으로, 슈나이더는 “멸종이 어떤 모습인지 알고 싶다면 지구상에 마지막으로 남은 이 수컷 북부흰코뿔소를 보면 된다”고 적었다. 사진 속 수단은 보호구역 내 우리에서 힘없이 주저앉아있는 모습이다. 이 게시물은 3만 6000회 이상 리트윗 되면서 전 세계의 관심을 사로잡았다. 그동안 케냐 정부는 전 세계에 단 3마리 남은 북부흰코뿔소의 개체를 늘리기 위해 다양한 시도를 했지만 실패를 거듭했다. 44살인 수단마저 숨지면 이 종은 지구상에서 완전히 사라지기 때문에, 암컷 ‘파투’와 파투의 딸 ‘나진’이 인공수정을 통해 새끼를 낳게 하려고 노력했지만 성공하지 못했다. 수단의 나이가 너무 많이 생식능력이 저하됐기 때문이다. 울페제타 자연보호구역 측은 북부흰코뿔소 멸종을 막기 위한 방법을 연구하는데 드는 비용을 모금하고 있다. 여기에는 북부흰코뿔소의 사촌 격인 남부흰코뿔소 암컷의 자궁을 이용하는 체외수정 및 대리모 비용 및 이 방법이 실패했을 때 다른 방법을 찾기 위한 연구비용이 포함돼 있다. 한편 현재 수단은 울페제타 자연보호구역에서 24시간 밀착 보호를 받고 있다. 북부흰코뿔소의 기대수명은 40~50세로 알려져 있다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

환경부 국립생물자원관은 8일 한·라오스 생물자원 공동연구 7주년을 맞아 라오스 생물표본 3301점을 라오스 산림청에 기증한다고 밝혔다. 이를 보관할 생물표본실 개관식도 9일 라오스의 수도 비엔티안에 위치한 라오스국립대에서 연다. 특히 생물표본실 개관에 맞춰 라오스의 주요 생물자원 469종의 특징·생태정보을 담은 생물도감을 전달한다. 생물도감은 라오스 최초로 제작된 것으로 한·라오스 생물학자 36명이 참여했다.기증된 표본은 생물자원관이 2010년부터 라오스 포카오카이와 포사보스 보호지역에서 발굴한 식물·균류·곤충·조류·파충류·포유류 등 2470종이며 같은 표본이 생물자원관에도 수장된다. 기념행사 일환으로 한·라오스 공동연구 성과를 발표하는 세미나가 열려 라오스 생물자원 활용 방향 등을 논의할 예정이다. 생물자원관은 2007년부터 지구 생물다양성 보전과 해외 유용소재 발굴을 위해 생물자원이 풍부하지만 보전 인력과 기술이 부족한 국가들과 공동연구를 수행하고 있다. 라오스·캄보디아·미얀마·베트남·몽골·탄자니아·미크로네시아 등 생물다양성 부국 7개국이다. 협력국 사전 승인을 얻어 합법적으로 해외 생물자원에 접근하고, 공동조사를 통해 밝혀진 정보를 공유하고 있다. 더욱이 발굴한 생물표본을 보관할 시설이 없는 국가에는 표본실 설치뿐 아니라 도감 제작, 생물자원의 효능을 밝혀 협력국과 공동으로 특허 출원하는 등 협력을 확대하고 있다. 백운석 생물자원관장은 “국내 바이오업계의 생물소재 중국 의존도를 줄이는 것이 관건”이라며 “2014년 나고야의정서 발효로 까다로운 해외 생물자원에 대한 접근 경로를 다변화하기 위해 국제 협력을 강화할 계획”이라고 말했다. 세종 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr

7일 러시아 모스크바에 있는 한 연구시설에서 남성 3명과 여성 3명으로 이뤄진 참가자들이 폐쇄 공간에 갇혀 생활하는 실험이 시작됐다. 17일간의 유인 달 탐사를 가정한 이번 실험에 앞서 참가자 대표 마크 세로프는 “모든 임무를 완수하겠다”는 각오를 남기고 다른 참가자 5명과 함께 웃으며 모의 우주선 시설로 들어갔다. 국제 과학연구 프로젝트 ‘시리우스’(SIRIUS·Scientific International Research In a Unique terrestrial Station)에서 시행하는 이번 실험은 첫 번째 폐쇄 공간 실험으로, 앞으로 5년에 걸쳐 실험 기간은 단계적으로 늘어나 최장 365일까지 모의 실험 기간이 연장된다. 러시아 연방 국립과학센터(SSCRF) 산하 의생물학연구소(IBMP)가 미국항공우주국(NASA)과 함께 진행하는 이번 실험은 인간이 우주선을 타고 달까지 비행한 뒤 그 주위를 한 바퀴 돌고 다시 지구로 귀환하는데 필요한 조건을 재현한다. 프로젝트 총책임자인 러시아의 생물학자 올레크 오를로프 박사는 “모의실험은 우주선 개발과 함께 진행될 예정”이라고 밝혔다. 그는 “2020년대 중반까지 실제 달 탐사를 시행한다는 계획에 따라 준비해 나갈 예정”이라면서도 “실험의 또 다른 목적 중 하나는 장기간 우주 임무에 가장 적합한 성 비율을 조사하는 것”이라고 밝혔다. 참가자들 대부분은 러시아의 훈련받은 연구원들과 우주 비행사들이지만, 독일인도 1명 포함됐다. 프로젝트 심리학자 바딤 구시친 박사는 “러시아는 물론 옛소련 시절까지 우주선에 여성 승무원이 2명 이상 참여한 사례는 역사상 처음 있는 일”이라고 설명했다. 참가자들은 임무를 수행하기 위해 어떤 일이라도 하겠다고 약속한 뒤 용적 250㎥의 모듈 속에 갇혔다. 이번 실험에서는 폐쇄 공간에 놓인 상태가 인간의 몸과 마음에 어떤 영향을 주는지 살피게 된다. 한편 러시아는 지금까지 지상에서 폐쇄 공간 실험을 여러 차례 진행했다. 1967년에는 용적 24㎥의 금속 상자 안에 남성 3명을 1년 동안 가뒀고, 2010년에는 화성까지 비행을 가정해 다국적 남성 참가자 6명이 외부와 단절된 모듈에서 520일을 보냈다. 이 실험은 2011년 11월 종료됐다. 사진=AFP 연합뉴스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

순서 지켜야 쾌감 느끼는 실험 쥐들 차례 대기 규칙 설정·수행예수나 부처처럼 성인이 아니고 공자나 맹자처럼 드높은 이상을 가진 사상가도 아닌 보통 사람들은 코앞의 이익 때문에 멀리까지 못 보는 경우가 많습니다. 흔히 ‘나만 아니면 돼’ 또는 ‘나만이어야 해’라는 마음속 깊은 곳에 자리잡은 이기심 때문에 단기적 이익에 매달리는 경우가 많습니다. 영화나 소설에서도 눈앞의 이익을 쫓다가 목숨을 잃거나 다치는 장면이 자주 등장합니다. 관객들은 그런 장면을 접할 때마다 안타까워하면서도 대놓고 비난하지 못합니다. 바로 누구나 내면에 그런 본성이 잠자고 있기 때문이 아닌가 싶습니다. 사실 인간을 비롯한 많은 생물체들이 지구라는 공간에서 북적거리며 살다 보니 한정된 자원을 놓고 다른 개체들과 갈등 상황에 놓이는 것은 당연한 일입니다. 개인 간 분쟁뿐만 아니라 국가나 민족 간 전쟁도 쌓여 있던 갈등이 폭발하면서 발생하는 것입니다. 다양한 분야의 학자들은 한정된 자원을 놓고 서로 이득이 되고 갈등을 피할 수 있는 방법을 이야기하고 있습니다. 그중 진화생물학에서는 갈등 상황에서는 상호 간 타협 가능한 규칙을 만들어 질서를 지키도록 한다면 서로의 이익을 늘릴 수 있다고 설명하고 있습니다. 영국의 진화생물학자이자 수리생물학자인 존 메이너드 스미스가 ‘부르주아 전략’이라고 부른 이 개념은 자원 독점을 위해 무조건 싸우거나 회피하는 것보다는 두 전략을 적절히 혼합한 전략이 생존에 도움이 된다는 어찌 보면 ‘뻔한’ 소리입니다. 그렇지만 놀랍게도 생물학자들은 나비나 실잠자리, 거미류 등이 실제로 부르주아 전략을 활용한다는 사실을 발견했습니다. 최근 국내 연구진은 대표적인 실험동물인 생쥐들도 이런 전략적 행동을 한다는 사실을 처음으로 확인했다고 합니다. 기초과학연구원(IBS) 인지 및 사회성연구단 신희섭 단장팀은 생쥐들이 눈앞에 놓인 당장의 이익을 참고 규칙을 지킴으로써 장기적 이익을 얻으려는 전략적 행동을 구사한다는 것을 관찰하고 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 8일자로 발표했습니다. 연구팀은 한 쌍의 생쥐에게 뇌의 쾌락중추를 자극하는 헤드셋을 씌운 뒤 3칸으로 나누어진 상자에 넣었습니다. 실험을 시작할 때 생쥐들은 상자의 가운데 구역에 있다가 좌우 양쪽구역(보상구역) 중 불이 켜진 곳으로 들어가면 쾌감을 느끼도록 했습니다. 조명이 켜진 쪽으로 들어가면 쾌감을 느끼도록 했지만 한 번에 두 마리가 동시에 들어가면 자극이 꺼지도록 장치를 했습니다. 연구팀은 생쥐들이 반복 학습을 통해 쾌감을 얻기 위해서는 보상구역에 들어가야 하고 동시에 들어가면 안 된다는 것을 인식하도록 만들었습니다. 그 결과 동료 생쥐가 보상구역에서 쾌감을 느끼고 있을 때 다른 생쥐는 같은 구역으로 진입하지 않는다는 사실을 확인했습니다. 다른 쪽 보상구역에서 불이 켜지기를 기다렸다가 들어가는 것이었습니다. 같은 보상구역에 들어가 상대의 보상 기회를 방해하지 않고 기다리다가 자신의 차례를 기다리는 일종의 사회적 행동규칙을 만들어 수행한 것입니다. 더군다나 연구팀은 생쥐가 규칙을 지키는 것은 몸무게나 크기 같은 외형이나 생쥐 간 친밀도, 학습능력, 습관적인 방향 선호도 같은 개인적 성향과도 무관하다는 것도 확인했습니다. 눈앞의 이익 때문에 ‘나 하나쯤이야’ 하는 생각으로 규칙을 무시하는 사람들이 점점 늘고 있습니다. 이런 상황에서 개체의 단기적 이익을 포기하고 규칙을 지키며 집단의 이익을 도모하는 생쥐의 행동은 ‘각자도생’이라는 구호를 앞세우고 노골적인 경쟁을 부추겨 ‘헬조선’이라는 말이 일상화된 한국 사회에 시사하는 바가 큰 것 같습니다. edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 사람의 지방세포에서 뽑은 줄기세포를 이용해 조현병 같은 신경정신질환을 진단하고 치료할 수 있는 기술을 개발했다.장미숙 서울대학교 치의학대학원 교수팀은 유전자 편집 없이 저분자 화합물을 이용해 사람의 지방세포에서 줄기세포를 추출해 신경세포로 분화시키는데 성공했다고 7일 밝혔다. 이번 연구성과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호에 실렸다. 많은 과학자들이 줄기세포를 이용해 각종 질병을 치료하는 방법을 연구하고 있지만 줄기세포를 환자에게 이식할 경우 돌연변이가 발생해 암으로 변하는 등 문제가 있어 실제 임상 적용에는 한계에 부딪쳐 있다. 성체줄기세포의 경우 암 발생 우려가 적고 환자 스스로의 줄기세포를 사용할 수 있다는 장점은 있지만 배아줄기세포나 유도만능줄기세포에 비해 다른 세포로 분화되는 능력이 떨어진다는 단점이 있다. 성체줄기세포 중 사람의 지방줄기세포는 증식이 쉽고 암 발생 가능성이 안전성면에서도 탁월하지만 다른 세포로 분화되는 분화능에 대한 연구가 많지 않다. 연구팀은 유전자 변형 없이 분자생물학과 전기생리학적 방법으로 지방줄기세포를 신경줄기세포, 신경세포, 가바성 신경세포 등 다양하게 분화시키는데 성공했다. 특히 유전자 변형 없이 지방줄기세포를 여러 종류의 세포로 분화시킴에 따라 종양 발생의 우려없이 신경계 질환과 통증 치료에 도움이 될 것으로 전망되고 있다. 장미숙 교수는 “이번 연구를 통해 환자 스스로의 지방줄기세포에서 비롯된 신경줄기세포나 신경세포를 이용할 수 있기 때문에 조현병이나 우울증 같은 신경정신질환을 미리 예측하는 진단이나 치료에도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

고대 지구를 주름잡던 최상위 포식자 '티라노사우루스 렉스'(Tyrannosaurus rex·이하 티렉스)의 팔이 예상 외로 강한 공격력을 가졌다는 흥미로운 연구결과가 나왔다. 최근 미국 하와이대학 연구팀은 티렉스의 팔이 먹이를 도륙낼 만큼 강하다는 논문을 시애틀에서 열린 미 지질학회 연례 콘퍼런스에서 발표했다. 이번 연구는 그간의 인식과는 정반대에 있다. 티렉스는 강력한 힘을 가진 턱과 이빨, 튼튼한 다리와 꼬리 등으로 무장한 지구 역사상 가장 사나운 포식자로 꼽힌다. 그러나 티렉스는 무시무시한 덩치와는 어울리지 않는 '짧고 귀여운' 앞발을 가지고 있어 '놀림감'이 되기도 했다. 　 연구팀이 주목한 것은 약 1m에 달하는 앞발의 뼈와 관절구조로, 이는 먹이를 갈기갈기 상처를 낼 만큼 강력하다는 분석이다. 연구를 이끈 스티븐 스탠리 박사는 "티렉스의 앞발이 그간 과소평가된 측면이 있다"면서 "생각 외로 앞발 역시 가공할 위력을 지닌 무기"라고 평가했다. 이어 "티렉스가 먹잇감을 물었을 때 커다란 발톱이 있는 앞발로 사정없이 공격했을 것"이라면서 "티렉스가 앞발을 반복해서 휘두르면 몇 초 안에 먹잇감에는 길이 1m 이상, 깊이 수㎝의 상처를 입었을 것"이라고 추측했다. 그러나 이같은 주장에 대한 반박도 많다. 영국 브리스톨 대학 고생물학자 제이콥 빈터 박사는 "티렉스의 앞발이 무기로 쓰였다는 연구 결과는 비논리적"이라면서 "앞발은 아마도 교미시 파트너를 잡는 등의 부수적인 목적으로 활용됐을 것"이라고 주장했다. 　 　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

한국인의 식생활이 동물성 지방을 많이 섭취하고 야채 같은 섬유소 섭취가 부족하면서 대장암 발병률이 점점 높아지고 있다. 실제로 세계보건기구(WHO)에 따르면 한국 대장암 환자수는 인구 10만명당 45명으로 아시아 평균인 13.7명보다 3배나 더 많다.대장암은 암이 진행됨에 따라 주변에 있는 장기로 전이될 가능성이 높아 초기에 발견하지 않는다면 다른 암에 비해 생존율이 높지 않다. 대장암의 발병원인은 환경적 요인과 유전적 요인이 복합적으로 작용하는 것으로 알려져 있지만 정확한 발병원인을 알 수 없기 때문에 표적 치료가 쉽지 않다. 국내 연구진이 대장암 발병 과정에서 생기는 유전자간 네트워킹 과정을 밝혀내 새로운 개념의 항암제를 개발하는데 도움이 될 것으로 예상된다. 카이스트 바이오 및 뇌공학과 조광현 교수팀은 대장암을 유발시키는 돌연변이 유전자와 돌연변이 유전자가 암으로 진행되는 과정을 밝혀내는데 성공하고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 최신호에 발표했다. 돌연변이 유전자는 해당 유전자의 기능에만 영향을 미치는 것이 아니라 그 유전자와 상호작용하는 다른 유전자에도 영햐을 미친다. 이런 유전자 네트워크를 무시하고 특정 유전자만 치료하거나 고치는 치료는 일부에만 효과가 있거나 약물 내성을 일으키기 쉽다. 연구팀은 대장암 환자의 대규모 유전체 데이터를 이용해 유전자 상호작용 네트워크에서 나타나는 다중 돌연변이가 미치는 영향에 대한 수학 모델을 만들었다. 이번에 활용한 유전체 데이터는 국제암유전체컨소시엄이 갖고 있는 빅데이터를 활용했다.연구팀은 이 빅데이터를 이용해 대규모 컴퓨터 시뮬레이션 분석으로 암 발생 과정에서 나타나는 전이현상을 밝혀내 돌연변이 유전자간 상호관계를 최초로 규명하는데 성공했다. 이번에 개발한 수학모델을 활용하면 암 환자에게 흔히 발생하는 유전자 돌연변이의 영향을 가장 효과적으로 막을 수 있는 새로운 항암 표적 약물을 개발하는 것은 물론 다른 부위로 어떻게 전이되는지에 대해서도 예측이 가능할 것으로 보인다. 조광현 교수는 “지금까지는 돌연변이 유전자들이 어떻게 암을 유발시키는지에 대해 정확히 알려진 바가 없다”며 “이번 연구는 시스템 생물학 기법으로 암세포 발달 과정에서 나타나는 유전자 네트워크 원리를 최초로 밝혀내 새로운 차원의 항암제를 개발하는데 도움을 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우리는 시계를 보고 시간을 안다. 시계의 핵심부품은 1초에 3만 2768번 진동하는 광물인 ‘석영’이나 시간당 2만 8800번 진동하는 ‘기계식 동력장치’다. 이 부품들이 단위 시간에 정확히 진동하는 특성을 이용해 시간을 측정한다. 일정한 시간마다 반복하는 현상이 있다면 어떤 것이라도 시계로서 기능할 수 있다. 우리의 선조 장영실이 물시계를 발명한 원리도 그와 같다. 그렇다면 생물에도 일정한 간격으로 반복하는 생체시계가 있는 것은 아닐까. 올해 노벨 생리의학상은 생체시계의 분자적 원리를 밝힌 3명의 미국인 과학자 제프리 홀, 마이클 로스배시, 마이클 영 교수가 받았다. 생체시계는 무엇이고 그 메커니즘은 무엇이길래 전 세계 과학계가 주목하는 것일까. 하루 24시간 주기로 반복하는 리듬을 ‘일주기 리듬’이라고 한다. 이 리듬을 총지휘하는 생체시계는 우리 뇌 안에 있다. 시상하부의 ‘시교차 상핵’에 있는 1만여개 세포는 뇌의 다양한 부위에 신호를 보내 일주기 리듬을 관장한다. 세포 핵에 존재하는 생체시계 관련 유전자를 해독해 단백질로 발현하면 그 단백질이 다시 핵으로 들어가서 스스로 단백질 발현을 막는 ‘음성되먹임’ 현상이 나타난다. 다양한 유전자의 복잡한 상호작용으로 24시간 주기로 단백질의 증가와 감소를 반복하는 리듬이 나타난다. 미시적인 분자생물학적 변화가 생물의 거시적 활동을 조절한다는 것이 놀라울 따름이다. 일주기 리듬의 존재를 처음 증명한 시기는 18세기다. 프랑스 과학자 장자크 도르투드메랑은 ‘미모사’라는 식물 특성에 착안해 ‘내인성 리듬’의 존재를 증명했다. 미모사는 낮에 잎을 활짝 폈다가 밤이 되면 잎을 모으고 늘어뜨린다. 빛이 없는 캄캄한 상자에 미모사를 두자 낮과 밤 시간을 구별해 잎을 활짝 펴고 접는 패턴을 유지했다. 미모사 잎의 변화는 외부 빛에 대한 반응이 아니라 식물 내부에서 스스로 돌아가는 생체시계에 의한 것임을 보여 준다. 사람은 어떨까. 1965년 독일 막스플랑크 연구소의 생리학자 위르겐 아쇼프 교수는 시간과 관련한 모든 단서를 차단한 지하 벙커에 실험실을 만들고 그 안에서 3~4주간 생활할 자원자를 모았다. 그 결과 25.9시간 주기로 수면과 각성이 일어나는 것을 발견했다. 30년 뒤 하버드의대 찰스 차이슬러 교수는 실험을 더 정교하게 설계해 24시간 11분 주기로 하루가 반복된다는 것을 확인했다. 일주기 리듬의 교란은 각종 암 , 비만, 고혈압, 당뇨 등 여러 질병과 연관돼 있다. 또 일주기 리듬은 사람마다 다양한 특성을 지닌다. 일찍 자고 일찍 일어나는 사람이 있고 늦게 자고 늦게 일어나는 사람도 있다. 따라서 어떤 사람의 건강상태를 이해할 때 일주기 리듬의 특성을 이해하는 것이 중요하다는 주장이 늘고 있다. 미국 노스웨스턴대의 프레드 튜렉 교수는 올해 미국 수면학회 연례회의에서 “인체 유전자의 10~30%가 일주기 리듬과 관련돼 있다. 많은 질환들이 일주기 리듬과 연관돼 있지만 의학적 치료에는 포함돼 있지 않다”고 역설했다. 똑같은 신체적 조건이어도 일주기 리듬은 다를 수 있다. 이것을 어떻게 개인화해 의학에 적용할지에 대한 고민은 일주기 리듬 연구자뿐만 아니라 모든 의학 연구자의 숙제다. 유전자나 신체적 특성과 더불어 일주기 리듬이라는 요소는 맞춤형 의학에서 매우 중요한 개인 특성 중 하나다. 일주기 리듬과 수면의학을 정밀의학에 융합해 진정한 맞춤형 의학이 이뤄지길 기대해 본다.

하와이 섬 일대의 산호초를 위협하는 백화현상이 얼마나 심각한지를 알려주는 연구결과가 공개됐다. 미국 국립해양대기청(NOAA)의 최근 발표에 따르면 하와이제도에서 가장 큰 섬인 빅 아일랜드의 산호 56%가 이미 백화현상으로 빛을 잃었다. 백화현상은 산호의 외골격이 하얗게 변하는 것을 뜻한다. 수온 상승으로 산호의 겉껍질에 붙어살던 조류들이 떠나거나 죽으면서 산호의 석회질 껍질이 드러나는 현상이다. 즉 산호와 공생관계인 조류가 죽으면 수온 상승이나 수질 오염 등으로 죽게 되면 산호도 더 이상 생존할 수 없게 된다. 빛을 잃은 산호가 발견되고 있는 곳은 빅 아일랜드 한 곳만이 아니다. 하와이제도에서 3번째로 큰 북부의 섬인 오아후섬에서는 32%가, 2번째로 큰 마우이섬의 서쪽에 있는 웨스트마우이에서는 44%의 산호가 이미 백화현상을 보이고 있다. 하와이 해양생물학연구소(HIMB)의 쿠레이 로저스 박사는 “2014~2015년에 하와이를 덮친 폭염으로 수온이 상승하면서 산호에게 에너지가 되어 주던 조류가 다량 죽어나갔다. 이것이 근래에 하와이 섬 전체의 산호초에 백화현상을 일으키는 원인이 됐다”고 분석했다. 전문가들은 수온이 다시 낮아지면 이미 백화현상을 보인 산호도 다시 살아날 가능성이 있지만, 문제는 하와이를 포함한 지구 전체의 기온이 꾸준히 상승세를 보이고 있다는 사실이다. 하와이 산호가 빛을 잃게 하는 또 다른 원인으로는 화학적 선블록(자외선 차단제)이 꼽힌다. 지난 2월 하와이 주 의회는 옥시벤존이나 옥티녹세이트 등의 함유된 자외선 차단제를 산호초 탈색의 주범으로 지목하고, 하와이 주 전역의 해변에서 화학적 자외선 차단제 파내와 사용을 금지하는 법안을 내놓았다. 실제로 하와이 주 육지·천연자원국(DLNR)의 조사에 따르면 하와이 일부 바다에서 옥시벤존 농도는 산호초 안전치의 30배를 웃돌았다. 전문가들은 하와이 산호초의 백화현상이 갈수록 심각해질 것으로 예상된다며 대책이 시급하다고 입을 모았다. 사진=포토리아 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

화장품 매장의 테스터나 지인의 화장품을 쓰는 행동은 절대 좋은 생각이 아니라고 영국의 한 미생물학자가 경고하고 나섰다. 왜냐하면 헤르페스균이나 살모넬라균 등 세균에 감염될 위험이 있기 때문이다. 영국 일간 데일리메일은 4일(이하 현지시간) 영국의 미생물학자로 버밍엄에 있는 애스턴대학에서 의생명과학과 강사를 맡고 있는 암린 바시르 박사가 지난 2일 더컨버세이션(The Conversation)에 밝힌 위와 같은 주장을 소개했다. 더컨버세이션은 대학교수나 연구원들의 글만으로 기사를 생산해 기성 언론의 대안으로도 주목받고 있다. 바시르 박사는 “대부분 사람은 낯선 사람과 절대 칫솔을 함께 쓰려하지 않지만, 그런데도 메이크업 테스터는 기꺼이 사용하려 한다”면서 “사람들은 모두 서로 다른 세균을 지니고 있는데 화장품 테스터 1개당 30~40명의 사람들이 사용해 헤르페스균 등 세균에 감염될 위험이 커진다”고 말했다. 실제로 미국 캘리포니아주(州)에 사는 한 여성은 2015년 10월 한 화장품 매장을 방문해 테스터를 사용한 뒤 단순헤르페스 바이러스에 감염됐다고 주장하며 한 화장품 회사를 고소했다. 입술에 발진을 일으키는 단순헤르페스 바이러스는 3분의 2 이상의 미국인이 지니고 있는 것으로 알려졌다. 이에 대해 “충분히 가능한 일”이라고 동의한 바시르 박사는 “입술과 입 주위에 수포를 일으키는 헤르페스는 열흘까지 지속될 수 있다. 입술과 그 주변을 건드리는 립스틱과 메이크업 브러쉬는 다른 사람들에게 충분히 감염을 확산할 수 있다”고 설명했다. 헤르페스는 생존 가능성이 약한 편이어서 일반적으로 체외로 나오면 10초밖에 살지 못한다. 하지만 땀과 같이 따뜻하고 습한 환경에서는 오래 살아남을 수 있다. 또한 플라스틱이나 크롬, 또는 물에서 2~4시간 동안 생존할 수 있어 바이러스가 퍼질 방법은 많다. 지난해 나온 한 연구에서는 화장품 제품 4분의 3에서 포도상구균이 발견됐다. 이는 피부에 직접 해롭지 않을 수 있지만, 화장품 공유를 통해 치명적인 슈퍼박테리아 ‘메티실린 내성 황색 포도상 구균’(MRSA)으로 바뀌어 옮길 우려가 있다. 또 바시르 박사는 눈 화장에 대해 “여러 연구에 따르면, 아이라이너와 마스카라 브러쉬의 43%에서 오염 물질이 발견됐다”면서 “나 역시 마스카라를 공유하거나 오래된 마스카라를 사용한 뒤 결막염에 걸린 환자들을 많이 알고 있다”고 말했다. 따라서 메이크업 브러쉬 역시 공유하면 세균 감염 위험에 노출될 수 있다. 황색포도상구균과 대장균, 그리고 연쇄상구균 등에 감염될 수 있으며 세균성 피부 발진을 일으킬 수도 있다. 끝으로 바시르 박사는 “이 모든 두려운 이야기가 우리에게 말하는 한 가지는 화장품 매장에 있는 테스터는 물론 친구들의 화장품 역시 공유하지 말아야 한다는 점”이라고 설명했다. 사진=ⓒ JackF / Fotolia 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

몽골 고비 사막에서 세계 최대급 익룡 화석이 발견됐다. 날개를 폈을 때 그 폭은 11m로 추정되고 있는데 이는 소형 비행기와 거의 같은 크기로 과거 유럽과 북미에서 발견된 세계 최대 익룡들과 맞먹는다. 새롭게 발견된 익룡은 7000만 년 전쯤인 백악기 후기 온화한 내륙에서 살았다. 당시 고비사막은 오늘날만큼 사막화가 진행되지 않았지만 건조하긴 했었다. 그 무렵 지상에는 공룡들이 번성했기에 어린 공룡들은 이 거대한 육식 익룡에게 좋은 사냥감이었다. 특히 이 익룡은 날개를 앞다리처럼 접어서 디딘 상태로 자유자재로 지상을 누빌 수 있었는데 사냥감을 뒤에서 습격해 잡아먹었으리라 추정된다. 이런 대형 익룡을 아즈다르키드(Azhdarchid)로 분류하고 있는데 이들은 여전히 수수께끼에 휩싸여 있지만, 지구상에 존재했던 익룡 중에서도 가장 큰 종으로 여겨진다. 국제 연구팀은 이번 익룡을 지금까지 알려진 세계 최대 익룡 2종과 비교 분석했다. 한 종은 1970년대 미국 텍사스주(州)에서 발견된 ‘케찰코아틀루스’(Quetzalcoatlus)이며, 다른 한 종은 1990년대 루마니아에서 발견된 ‘하체고프테릭스’(Hatzegopteryx)다. 참고로 하체고프테릭스는 아즈다르키드 중에서도 체형이 다부지고 짧은 목이 특징이다. 이들 익룡 역시 날개 길이는 10~11m로 추정, 지상에 서면 높이는 5.5m로 오늘날 대형 수컷 기린과 거의 같은 높이였다고 한다. 그런데 신종 익룡은 이들보다 더 클 가능성이 있다고 영국 포츠머스대학의 익룡 전문가 마크 위톤 박사는 말했다. 위톤 박사는 이번 연구에 참여하지는 않았다. 물론 이번 화석은 아직 완전한 형태를 찾지 못해 연구팀은 아직 신종이라고 확정하지 않았지만 이 지역에서 이 정도 크기의 익룡이 발견된 사례는 이번이 처음이다. 따라서 연구팀은 논문에 “단편적이지만 화석은 매우 큰 개체로 보인다. 이에 따라 거대 익룡의 분포 지역은 아시아까지 확대했다”고 분석했다. 신종 화석은 2006년 고비 사막 서쪽 이른바 ‘화석의 보고’로 알려진 구이린 자프에서 출토됐다. 발굴 조사팀 일원으로 몽골 과학원 소속 부베이 마인바야가 척추 일부를 발견해 이번 연구에 주저자로 참여한 일본 도쿄대학의 쯔히지 다까노부 박사후연구원에게 보여줬다. 쯔히지 연구원은 “곧바로 익룡임을 알았지만 그 크기에 놀라지 않을 수 없었다”면서 “그대로 발굴 현장으로 돌아가 다른 부분도 함께 발굴했다”고 설명했다. 화석은 손상이 심해 처음부터 분석이 어려웠다. 연구팀은 퍼즐 맞추기를 하듯 몇 년 동안 간신히 아즈다르키드의 척추 특징을 지닌 뼈를 몇 군데 복원하는 데 성공했다. 이에 대해 쯔히지 연구원은 “너무 기뻤다”고 회상했다. 이번 연구를 검토한 위톤 박사는 “매우 큰 척추뼈다. 비슷한 크기로는 루마니아에서 발견됐던 화석뿐”이라면서 “세계 최대 익룡의 근연종이 틀림없다. 아시아에서 이 정도 개체가 발견됐다는 보고는 지금까지 없었다”고 설명했다. 또 그는 이번 익룡의 목뼈 굵기에도 주목했다. 목이 길었던 것으로 알려진 대형 익룡 ‘아라마보우기아니아’(Aramabourgiania)의 목뼈 폭은 5㎝ 정도에 불과하지만 신종의 같은 뼈는 20㎝에 달한다. 이에 대해 위톤 박사는 “그렇다고 해서 이번 익룡이 완전히 새로운 크기의 대형 익룡으로 밝혀지면 그것으로 또 다른 문제가 된다”면서 “목뼈를 몸통과 비교해 단지 목만 큰지 아니면 몸통 전체가 큰지 확인해야 한다”고 지적했다. 그렇지만 위톤 박사는 목이 굵은 몽골과 루마니아의 익룡이 전체적으로 큰 몸통을 지니고 있었다고 해도 날개 길이는 역시 10~11m라고 추정한다. 왜냐하면 이 크기는 비행 가능한 최대 한도에 가깝기 때문이다. 위톤 박사는 “꽤 힘이 세고 사나운 포식자로서 인간 정도 크기의 사냥감을 잡아먹었을 것”이라면서 “부리로 집을 수 있다면 지상에 있는 모든 것을 사냥했을 것”이라고 말했다. 하지만 고비 사막의 익룡은 백악기 후기 루마니아에 살았던 하체고프테릭스처럼 먹이사슬 정점에 서지는 못했다. 왜냐하면 당시 고비 사막에는 티라노사우루스 렉스의 근연종으로 체중이 적어도 5.5t이나 나가는 타르보사우루스도 서식했기 때문이다. 다행히 익룡은 하늘로 날아오를 수 있어 타르보사우루스의 식사가 되는 일은 없었을 것이라고 전문가는 생각한다. 위톤 박사는 “물론 잡기 쉬운 먹잇감이 있었다. 매복했다고 해도 몸이 큰 익룡이 그만큼 빠르게 습격하기 어려웠을 것”이라고 말했다. 이번 연구성과는 ‘척추고생물학 저널’(Journal of Vertebrate Paleontology) 최신호에 실렸다. 사진=Mark Witton and Darren Naish - Witton MP, Naish D(CC BY 3.0), mrganso/pixabay(Creative Commons CC0) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

세계에서 가장 크고 깊은 담수호인 바이칼호에 잇단 이상현상이 나타나고 있다. 바이칼호는 3600종이 넘는 동식물 등이 서식하는 청정 생태계의 보고다. 러시아 현지에서는 ‘바이칼호의 수질을 체크하기 위해 측정기를 집어넣으면 그것 만큼 바이칼호가 오염된다’고 말할 정도로 대표적 청정지역이다. 하지만 최근 호수의 조류가 확산되거나 고유 어종이 대폭 감소될 뿐 아니라 희귀물범이 떼죽음을 당하고 있는 등 원인을 알 수 없는 일이 계속 벌어지고 있어 논란이 되고 있다. 최근 러시아 어업기구는 바이칼호의 생태를 집중점검했고, 그 결과 바이칼호에서 수백 년 동안 서식해온 고유의 어류인 ‘오물’(omul)이 눈에 띄게 줄었음을 확인했다. 이와 함께 부패된 조류와 죽은 해면으로 뒤덮인 호수의 면적 또한 매우 넓어졌다. 오물은 최근 15년 동안 2500만t에서 1000만t으로 절반 이상 감소했다. 뿐만 아니라 호수 전체에 가뭄이 들면서 수위도 급격히 낮아지고 있다. 러시아 정부는 일단 오물을 비롯한 일부 어류의 포획을 금지하는 등 비상대책을 내논 상태다. 또한 지난달 31일에는 바이칼호에서 사는 희귀물범 132마리가 무더기로 숨진 채 발견되기도 했다. 러시아에서는 ‘네르파’(Nerpa)라 부르는 바이칼 물범(Baikal seal)으로서 세계에서 유일하게 민물에 사는 물범이다. 바이칼 물범은 세계자연보전연맹(IUCN)이 지정한 멸종위기종이다. 다른 물범에 비해 덩치가 작고 강아지를 닮은 귀여운 외모로 많은 사진작가 및 애호가들의 사랑을 듬뿍 받고 있다. 러시아 환경 당국은 “현재 바이칼호 수질 조사와 물범 사체 샘플을 조직 검사하는 중으로 정확한 사인을 밝히기 위해 노력하고 있다”고 밝혔다. 이어 “바이칼 물범은 멸종위기종으로 지정된 뒤 개체수 관리를 위해 최근 13만 마리까지 늘어난 상태”라고 덧붙였다. 현지언론은 바이칼 물범의 집단사인의 원인으로 풍토병, 먹이 감소, 해캄속(屬)인 녹조류 증가 등을 유력하게 꼽고 있다. 결국 오물의 개체 감소와 물범의 죽음, 녹조류의 증가 등이 서로 원인과 결과가 되면서 악순환을 이어갔다는 결론에 닿는다. 이때문에 이 모든 바이칼호 생태계 파괴현상의 배경에는 결국 기후변화의 문제가 자리잡고 있다는 지적이 제기되고 있다. 한 생물학자는 “바이칼호 물의 양은 날씨와 매우 밀접한 연관이 있다”면서 “가뭄이 들면 강 수위가 얕아지고 영양분이 줄어들며, 표면 수온이 높아지기 마련인데, 오물은 더운 물에서 잘 서식하지 못한다”고 설명했다. 바이칼 호는 2500만 년의 역사를 가진 세계에서 가장 오래된 호수다. 평균 수심 700m, 최대 수심 1700m로 세계에서 가장 깊은 호수이기도 하며 저수량 2만 2000㎦로 러시아 전체 담수량의 90%를 차지한다. 또 식물 1080여 종, 동물 1550여 종의 풍부한 생태계를 자랑한다. 이중 80%가 바이칼 물범처럼 고유종이라는 점에서 높은 생태학적 가치를 인정받았다. 이러한 생태학적 가치 및 특이한 지형 덕분에 유네스코 세계문화유산으로 등재됐다. 현지 전문가들은 바이칼 호가 알 수 없는 원인으로 점차 파괴되어 가고 있다고 판단한 가운데, 러시아 어업기구는 “바이칼 호의 오염이 되돌릴 수 없는 결과를 낳을 것으로 우려된다”고 밝혔다. 박록삼 기자 youngtan@seoul.co.kr

몽골 고비 사막에서 세계 최대급 익룡 화석이 발견됐다. 날개를 폈을 때 그 폭은 11m로 추정되고 있는데 이는 소형 비행기와 거의 같은 크기로 과거 유럽과 북미에서 발견된 세계 최대 익룡들과 맞먹는다. 새롭게 발견된 익룡은 7000만 년 전쯤인 백악기 후기 온화한 내륙에서 살았다. 당시 고비사막은 오늘날만큼 사막화가 진행되지 않았지만 건조하긴 했었다. 그 무렵 지상에는 공룡들이 번성했기에 어린 공룡들은 이 거대한 육식 익룡에게 좋은 사냥감이었다. 특히 이 익룡은 날개를 앞다리처럼 접어서 디딘 상태로 자유자재로 지상을 누빌 수 있었는데 사냥감을 뒤에서 습격해 잡아먹었으리라 추정된다. 이런 대형 익룡을 아즈다르키드(Azhdarchid)로 분류하고 있는데 이들은 여전히 수수께끼에 휩싸여 있지만, 지구상에 존재했던 익룡 중에서도 가장 큰 종으로 여겨진다. 국제 연구팀은 이번 익룡을 지금까지 알려진 세계 최대 익룡 2종과 비교 분석했다. 한 종은 1970년대 미국 텍사스주(州)에서 발견된 ‘케찰코아틀루스’(Quetzalcoatlus)이며, 다른 한 종은 1990년대 루마니아에서 발견된 ‘하체고프테릭스’(Hatzegopteryx)다. 참고로 하체고프테릭스는 아즈다르키드 중에서도 체형이 다부지고 짧은 목이 특징이다. 이들 익룡 역시 날개 길이는 10~11m로 추정, 지상에 서면 높이는 5.5m로 오늘날 대형 수컷 기린과 거의 같은 높이였다고 한다. 그런데 신종 익룡은 이들보다 더 클 가능성이 있다고 영국 포츠머스대학의 익룡 전문가 마크 위톤 박사는 말했다. 위톤 박사는 이번 연구에 참여하지는 않았다. 물론 이번 화석은 아직 완전한 형태를 찾지 못해 연구팀은 아직 신종이라고 확정하지 않았지만 이 지역에서 이 정도 크기의 익룡이 발견된 사례는 이번이 처음이다. 따라서 연구팀은 논문에 “단편적이지만 화석은 매우 큰 개체로 보인다. 이에 따라 거대 익룡의 분포 지역은 아시아까지 확대했다”고 분석했다. 신종 화석은 2006년 고비 사막 서쪽 이른바 ‘화석의 보고’로 알려진 구이린 자프에서 출토됐다. 발굴 조사팀 일원으로 몽골 과학원 소속 부베이 마인바야가 척추 일부를 발견해 이번 연구에 주저자로 참여한 일본 도쿄대학의 쯔히지 다까노부 박사후연구원에게 보여줬다. 쯔히지 연구원은 “곧바로 익룡임을 알았지만 그 크기에 놀라지 않을 수 없었다”면서 “그대로 발굴 현장으로 돌아가 다른 부분도 함께 발굴했다”고 설명했다. 화석은 손상이 심해 처음부터 분석이 어려웠다. 연구팀은 퍼즐 맞추기를 하듯 몇 년 동안 간신히 아즈다르키드의 척추 특징을 지닌 뼈를 몇 군데 복원하는 데 성공했다. 이에 대해 쯔히지 연구원은 “너무 기뻤다”고 회상했다. 이번 연구를 검토한 위톤 박사는 “매우 큰 척추뼈다. 비슷한 크기로는 루마니아에서 발견됐던 화석뿐”이라면서 “세계 최대 익룡의 근연종이 틀림없다. 아시아에서 이 정도 개체가 발견됐다는 보고는 지금까지 없었다”고 설명했다. 또 그는 이번 익룡의 목뼈 굵기에도 주목했다. 목이 길었던 것으로 알려진 대형 익룡 ‘아라마보우기아니아’(Aramabourgiania)의 목뼈 폭은 5㎝ 정도에 불과하지만 신종의 같은 뼈는 20㎝에 달한다. 이에 대해 위톤 박사는 “그렇다고 해서 이번 익룡이 완전히 새로운 크기의 대형 익룡으로 밝혀지면 그것으로 또 다른 문제가 된다”면서 “목뼈를 몸통과 비교해 단지 목만 큰지 아니면 몸통 전체가 큰지 확인해야 한다”고 지적했다. 그렇지만 위톤 박사는 목이 굵은 몽골과 루마니아의 익룡이 전체적으로 큰 몸통을 지니고 있었다고 해도 날개 길이는 역시 10~11m라고 추정한다. 왜냐하면 이 크기는 비행 가능한 최대 한도에 가깝기 때문이다. 위톤 박사는 “꽤 힘이 세고 사나운 포식자로서 인간 정도 크기의 사냥감을 잡아먹었을 것”이라면서 “부리로 집을 수 있다면 지상에 있는 모든 것을 사냥했을 것”이라고 말했다. 하지만 고비 사막의 익룡은 백악기 후기 루마니아에 살았던 하체고프테릭스처럼 먹이사슬 정점에 서지는 못했다. 왜냐하면 당시 고비 사막에는 티라노사우루스 렉스의 근연종으로 체중이 적어도 5.5t이나 나가는 타르보사우루스도 서식했기 때문이다. 다행히 익룡은 하늘로 날아오를 수 있어 타르보사우루스의 식사가 되는 일은 없었을 것이라고 전문가는 생각한다. 위톤 박사는 “물론 잡기 쉬운 먹잇감이 있었다. 매복했다고 해도 몸이 큰 익룡이 그만큼 빠르게 습격하기 어려웠을 것”이라고 말했다. 이번 연구성과는 ‘척추고생물학 저널’(Journal of Vertebrate Paleontology) 최신호에 실렸다. 사진=mrganso/pixabay(Creative Commons CC0) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

한번 감염되면 100% 고사하는 소나무재선충병 방제 실패 및 방제 약제의 위해성 논란이 제기된 가운데 매개충을 공격하는 천적 4종이 발견돼 친환경 방제에 대한 관심이 높아지고 있다. 재선충은 크기가 1㎜ 안팎의 실 같은 선충으로 솔수염(북방수염)하늘소의 몸에 기생하다 나무에 침투해 수분과 양분의 이동통로를 막아 나무를 고사시킨다. 피해수종은 소나무류와 잣나무 등이며 치료약이 없다. 2일 산림청 국립수목원에 따르면 중북부 지역에서 재선충병을 옮기는 북방수염하늘소의 애벌레를 공격하는 기생벌을 확인했다. 기생천적은 가시고치벌(사진)과 개미침벌, 미확인 고치벌, 미기록 금좀벌이다. 이들은 북방수염하늘소의 어린 애벌레(1-2령충)에 기생하면서 체액을 빨아먹는 것으로 나타났다.특히 지난해 진주·거제 등 남쪽 지방의 솔수염하늘소 애벌레에 기생하는 것으로 확인됐던 가시고치벌은 북방수염하늘소에도 기생하는데다 매우 높은 야외기생율(최대 59%)을 보여 생물학적 방제원으로 활용가능성이 높은 것으로 평가됐다. 야외기생율은 기생벌 100마리 중 59마리가 숙주를 죽이고 밖으로 탈출했다는 의미다. 국립산림과학원이 2006년 매개충 천적으로 개미침벌을 발굴해 실내사육기술 개발까지 성공하였으나 숙주곤충이 광범위해 기생효율이 높지 않아 활용하지 못하고 있다. 국립수목원은 피해가 큰 재선충병 방제는 복합적이고 다양한 방법이 필요한데 천적을 활용함으로써 발생률 및 확산 속도를 늦출 수 있을 것으로 기대했다. 곤충연구실 김일권 박사는 “가시고치벌은 전국적으로 분포해 친환경 방제 가능성이 매우 높다”면서 “인공사육을 통해 개체수를 늘리는 등 실용화 연구에 나설 계획”이라고 말했다. 대전 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr

국내 연구진이 가짜 세포를 이용해 환자의 현재 상태를 정확히 파악해 맞춤형 진료가 가능하도록 하는 기술을 개발해 주목받고 있다.카이스트 생명화학공학과 이상엽 특훈교수팀은 환자의 세포 대사 특성을 정확히 예측할 수 있는 ‘인체 가상세포’ 시스템을 만들었다고 2일 밝혔다. 이번 연구성과는 미국 국립과학원에서 펴내는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘PNAS’ 최신호에 발표됐다. 인체 가상세포는 세포 안에서 일어나는 각종 화학적, 생물학적 반응을 컴퓨터상에 만들어 낸 다음 환자에게서 나타날 수 있는 세포 반응을 예측하는 기술이다. 환자 개개인별로 나타나는 질병의 특성과 항암치료 같은 치료약물의 표적을 예측하기 위한 시뮬레이션에 활용되는 등 임상에 적용 가능성이 커지고 있는 연구 분야다. 문제는 기존에 나온 가상세포들은 인체 유전자 특성에 대한 정보가 정확히 반영되지 않는 등 불명확한 정보를 사용하기 때문에 시뮬레이션의 정확도도 떨어져 임상에 사용하기 어렵다는 것이다. 인체 유전자의 경우 선택적 이어맞추기라는 과정을 통해 하나의 유전자라도 서로 다른 기능을 갖는 단백질(단백질 이소형)을 만들어 내는데 기존의 가상세포들은 이런 유전자 특성을 반영하지 못하고 있다.연구팀은 기존 가상세포에 반영됐던 생물학 정보들을 표준화하고 선택적 이어맞추기를 통한 단백질 이소형처럼 반영되지 않았던 정보를 업데이트 했다. 이 과정에서 다양한 단백질 이소형이 만들어 내는 세포 대사 정보를 자동적으로 반영할 수 있도록 하는 ‘겟프라 프레임워크’라는 방법론을 개발해 인체 가상세포 완성도를 높이는데 활용했다. 연구팀은 이렇게 만들어진 인체 가상세포 시스템과 암 환자 446명의 생물학적 데이터를 이용해 446개의 환자 맞춤형 가상세포를 만들었다. 이렇게 만들어진 환자 맞춤형 가상세포는 환자 개개인의 암세포 특성과 치료 방법을 정확하게 예측한 것으로 나타났다. 이번 연구 1저자로 참여한 김현욱 박사는 “이번 연구로 정교한 환자 개별 맞춤형 가상세포를 구축해 시뮬레이션하는 것이 가능해졌다”며 “4차 산업혁명 시대의 정밀의료를 선도할 수 있는 기반기술이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

일본의 한 까마귀 언어 연구자가 15년간의 연구 끝에 2000여개의 까마귀 울음소리와 행동을 비교 분석해 40개의 언어를 파악하는데 성공했다.1일 일본 공영방송 NHK보도에 따르면 일본 국립종합연구대학원대학 쓰카하라 나오키 조교는 15년간 2000여개의 까마귀 울음소리를 수집해 범죄수사에 사용하는 목소리 지문(성문) 분석과 행동 관찰을 통해 까마귀들이 사용하는 주요 언어 40개를 찾아내는데 성공했다. 쓰카하라 조교는 까마귀가 ‘까~까~까~’하고 우는 것은 먹이를 발견해 동료들에게 알리기 위한 것으로 “먹이가 여기 있다”는 의미라고 설명했다. 또 ‘깍깍깍’하고 울 때는 매나 독수리 같은 천적이 가까이 왔을 때 동료들에게 알리기 위한 것으로 “위험하다”는 뜻이다. 집으로 돌아갈 때는 ‘콰~콰~’(안전하다)라고 운다. 까마귀는 새로운 동료를 만나거나 친구를 만나면 ‘안녕’이라는 인사도 건낸다고 설명했다. 까마귀는 일반인들의 생각과는 달리 영리하고 기억력이 좋은 새로 일본에서는 길조로 알려져 있지만 농작물을 해치고 도시에서는 쓰레기 봉투를 헤집는 등 골칫거리로 전락했다. 이 때문에 까마귀로 골머리를 앓던 지자체들이 쓰카하라 조교에게 까마귀어를 이용해 까마귀를 피해를 주지 않는 장소로 이동시키는 실험을 지원하기도 했다. 실제로 일본 도호쿠지방 야마가타현의 현청소재지인 야마가타 시청 앞 가로수에 있는 까마귀 둥지를 향해 참매 소리와 함께 ‘위험하다’는 까마귀 언어를 흘려보내고 조금 떨어져 있는 건물에서는 ‘안전하다’는 까마귀언어를 흘려보내는 실험을 한 것이다. 그 결과 까마귀 떼가 시청앞 가로수에서 건너편 건물로 이동하는데 성공했다.쓰카하라 조교는 드론으로 공중에서 까마귀 언어를 이용해 깊은 산으로 유도하는 실험을 했지만 실패했다. 까마귀들이 생전 본 적 없는 드론에 놀랐기 때문으로 분석되고 있다. 쓰카하라 조교는 “드론 몸체를 검게 칠하거나 까마귀 날개를 다는 식으로 까마귀와 비슷하게 만들어 경계를 풀게 만들 필요가 있을 것”이라며 “이번 연구는 인간에게 무해하지만 쓸모없는 생물을 없애는게 아니라 해가 되지 않는 곳으로 유도할 수 있음을 보여주기 위한 것”이라고 설명했다. 한편 생물학을 전공한 쓰카하라 조교는 지도교수에게서 ‘까마귀 울음소리 분석’이라는 연구주제를 받아 15년째 연구를 지속해 오고 있다. NHK에 따르면 쓰카하라 조교는 먹고 자는 시간 빼고는 온통 까마귀 연구에만 집중하다보니까 꿈 속에서 나타나는 것은 물론 까마귀 울음소리가 환청으로 들리는 지경에 이르기까지 했다고 한다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

美 명문대들 사용권 놓고 소송전 버클리팀 먼저 특허 출원했지만 브로드硏, 신속심사로 인정받아 눈에 보이지 않는 작은 가위에 대한 특허권을 둘러싸고 미국과 유럽에서 또 한번의 큰 전쟁이 벌어질 것으로 보인다. 생물의 유전정보를 담은 DNA를 자르고 편집하는 유전자 가위는 생물학 분야에서 가장 주목받는 혁신 기술이다. 현재 가장 많이 활용되고 연구되는 3세대 유전자 가위 기술 ‘크리스퍼-캐스9 유전자가위’는 DNA를 자르는 절단효소(단백질)와 크리스퍼RNA(crRNA)를 붙여 만든다. 문제 되는 DNA를 찾아가는 길잡이 역할을 하는 RNA만 바꾸면 원하는 DNA 염기서열을 잘라낼 수 있기 때문에 앞 세대의 유전자 가위 기술보다 더 정교하고 활용 범위도 넓다는 장점이 있다.기초과학연구원(IBS) 유전체교정연구단 김진수 단장은 지난해 절단 효소인 캐스9 단백질 대신 Cpf1이라는 물질을 사용하면 더 작은 표적의 위치까지 정확하게 찾아간다는 사실을 증명했다. 유전자 가위를 좀 더 정교하고 활용도가 높게 만들기 위한 시도들이 미국과 유럽 등 선진국을 중심으로 다각도로 연구되고 있다. 연구가 활발한 만큼 지적소유권을 둘러싼 분쟁도 가열되고 있는 분위기다. 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 10월 26일자 분석보도에 따르면 미국 매사추세츠공대(MIT)와 하버드대가 공동설립한 브로드연구소와 캘리포니아 버클리대(UC버클리)의 미국 내 특허권을 둘러싼 2차전이 본격화되고 있다.특허분쟁 1라운드는 ‘진핵세포에서 크리스퍼-캐스9 사용권’을 포함하는 특허권을 둘러싼 브로드연구소와 UC버클리의 격돌에서 미국 연방특허청이 지난 2월 브로드연구소의 손을 들어주면서 일단락되는 듯싶었다. 그러나 UC버클리팀은 곧바로 “특허심판소의 법률적 해석에 근본적 오류가 있다”며 연방순회항소법정에 항소장을 제출했다. 버클리팀은 2013년 3월 자신들이 먼저 특허를 출원했지만 브로드연구소가 뒤늦게 특허를 출원하고도 ‘신속심사’라는 제도를 선택해 특허권을 인정받았다는 것이다. 이에 대해 브로드연구소팀은 “버클리팀의 발명이 실제로 쓰이려면 복잡한 조작이 필요하다”며 버클리팀의 연구를 폄하하기도 했다. 내년 초에 진행될 것으로 보이는 특허분쟁 2라운드는 브로드연구소가 특허권을 방어하기 위해 지난 25일 법원에 답변서를 제출하면서 본격화되는 분위기다. 특허분쟁 2차전의 쟁점은 ‘동식물에서 크리스퍼-캐스9 유전자 가위를 사용할 수 있는 지적소유권’으로 여기에는 사람에게서 나타나는 유전질환을 치료하는 기술까지 포함된다. 최근 유전자 가위를 이용한 유전질환 치료와 관련해 중국에서는 이미 임상시험에 들어간 것으로 알려지면서 이번 특허 분쟁은 수익성과 직결되기 때문에 양측 모두 물러설 수 없는 싸움을 한다는 분위기다. 브로드연구소는 미국 내 특허권을 지키기 위해 지난 25일 항소법원에 답변서를 제출했지만 유럽에서도 특허권을 방어하기 위한 전쟁이 지속되고 있다. 현재 브로드연구소는 유럽에서 10개의 특허를 갖고 있지만 8개의 특허권을 상실할 위기에 처해 있다. 유럽 특허청은 브로드연구소가 특허신청서에서 발명자 한 명을 제외시켰다는 이유로 지난 4월 “브로드연구소가 최초로 취득한 특허 출원일을 취소한다”는 예비판결을 내렸다. 내년 1월 중순 변론기일을 거쳐 유럽 특허청의 결정이 확정되면 브로드연구소는 UC버클리와의 특허 전쟁에서 불리하게 된다. 브로드-UC버클리의 특허 전쟁 이외에도 현재 전 세계적으로 1880가지 이상의 크리스퍼 유전자 가위 관련 특허가 있고 매달 100여건의 특허가 새로 출원되는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 크리스퍼-캐스9 유전자 가위의 상업화에 앞서 특허전부터 통과해야 한다는 말이 나오고 있다. 이처럼 유전자 가위를 두고 불꽃 튀는 특허권 경쟁을 벌이고 있는 세계적 분위기와는 달리 한국은 생명윤리법 때문에 유전자 가위를 이용한 임상연구의 길이 막혀 있다. IBS 김진수 단장은 “2012년 처음 세상에 모습을 드러낸 유전자 가위는 기존의 생명공학의 한계를 뛰어넘는 기술로 인류를 각종 유전질환에서 해방시켜 줄 수 있을 것”이라며 “생명과 관련돼 있기 때문에 규제가 필요한 것은 사실이지만 적어도 기초적인 배아 연구는 허용할 필요가 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr