AI 딥러닝 통해 유형별 서열 분석자르지 않고도 유전자 조절 가능특정 세포서만 효과적으로 작용유전자 치료제 개발 신기원 기대 올해 노벨과학상을 한 단어로 설명해 보라고 하면 단연 ‘인공지능’(AI)이다. 노벨물리학상은 AI 기계학습의 기초를 마련한 학자들에게, 노벨화학상은 AI로 새로운 단백질을 찾고 단백질의 3차원 구조를 예측하는 방법을 찾아낸 연구자들에게 돌아갔다. 실제로 최근에는 많은 연구 현장에서 AI를 사용하고 있다. 미국 의생명과학 연구기관 잭슨연구소(JAX), 매사추세츠공과대(MIT)-하버드대 브로드연구소, 예일대 공동 연구팀은 AI로 다양한 세포 유형에서 유전자 발현을 정밀하게 조절할 수 있는 수천 개의 새로운 DNA 스위치를 설계했다. 이번에 만든 DNA 스위치는 특정 조직에서 유전자를 원하는 대로 활성화하거나 억제할 수 있게 해 유전자 치료나 생명공학 분야의 혁신을 이끌 것으로 전망된다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 10월 24일자에 실렸다. 최근 과학자들은 크리스퍼 같은 유전자 편집 기술을 이용해 생체 세포 내 유전자를 바꿀 수 있는 방법을 개발했다. 그렇지만 특정 세포 유형이나 조직에서만 유전자를 조절하는 것은 여전히 어려운 문제로 남아 있었다. 한 유기체 내 모든 세포에는 같은 유전자가 포함돼 있지만 특정 기능을 할 때 모든 유전자가 필요한 것은 아니다. 이는 DNA 스위치인 ‘시스조절인자’(CREs) 때문이다. CREs는 전사인자와 결합해 유전자 발현을 조절하는 유전체 서열 부위로 세포 특이적 활성을 갖고 있어 유전자 치료제 개발을 위한 표적으로 주목받고 있다. 사람에게 수천 개의 서로 다른 CREs가 존재한다는 것은 파악했지만 CREs의 작동 방식을 정확하게 이해하지는 못했다. 이에 연구팀은 AI 딥러닝으로 혈액, 간, 뇌 세 가지 유형 세포에서 모든 DNA 서열을 분석하고 조합해 새로운 합성 CREs를 만드는 데 성공했다. 이 과정에서 연구팀은 DNA 내 CREs 서열이 RNA 생성량에 영향을 미칠 수 있다는 사실도 확인했다. 연구팀은 이를 바탕으로 원하는 CREs를 효과적으로 설계할 수 있는 ‘DNA 활성화 계산 최적화’(CODA)라는 AI 플랫폼을 만들었다. CODA를 활용하면 혈액 세포에서는 활성화하지만 뇌나 간 등 다른 부위의 세포에서는 억제되는 CREs를 만들 수 있다. 연구팀은 AI로 설계한 합성 CREs를 생체 세포에 추가해 원하는 세포 유형에서는 잘 활성화되는 대신 다른 세포에서는 활성화되지 않는지를 실험했다. 그 결과 합성 CREs가 자연 CREs보다 훨씬 효과적으로 작동하는 것이 관찰됐다. 또 CODA로 설계한 합성 CREs를 이용해 제브러피시와 생쥐 실험을 한 결과, 부작용 없이 효과적으로 원하는 생체 특성을 얻는 데 성공했다. 실제로 합성 CREs를 통해 제브러피시의 간에서는 형광 단백질을 활성화하지만 다른 세포에서는 활성화하지 않도록 했다. 연구를 이끈 라이언 튜헤이 JAX 교수는 “이번 기술은 신체의 나머지 부분에 영향을 미치지 않고 원하는 조직에서 유전자 발현을 높이거나 낮출 수 있게 해 준다”며 “기초 연구뿐 아니라 유전자 치료의 신기원을 열어 줄 것”이라고 말했다.

한없이 더울 것만 같던 여름이 가고 가을이 깊어지면서 거리의 나무들도 울긋불긋 옷을 갈아입고 있습니다. 가을이 되면 우울감과 함께 극심한 피로감을 느끼며 수면 장애를 겪는 이들도 늘어납니다. 평소와 똑같이 생활하고 스트레스가 더 심해진 것 같지도 않은데 날씨가 선선해지고 계절이 바뀌면서 갑자기 밤잠을 이루기 힘들어지곤 합니다. 밤이 길어지고 일조량이 줄어들어 멜라토닌 분비가 늘어나면서 나타나는 ‘계절성 불면증’ 때문입니다. 이상하게 생각될 수 있겠지만 갑자기 잠이 많아지는 것도 불면증이랍니다. 어쨌든 ‘시간이 약’이라며 불면증을 방치할 경우 다양한 질환의 원인이 될 수 있기 때문에 주의해야 합니다. 미국 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 연구팀은 수면의 질이 좋지 않아 잠드는 데 시간이 오래 걸리거나, 깊이 잠들지 못하는 사람은 중년 후기부터 뇌 건강이 급격히 악화할 수 있다고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 신경과학 분야 국제 학술지 ‘신경학’ 10월 24일자에 실렸습니다. 연구팀은 평균 연령 40세인 건강한 성인 남녀 589명을 대상으로 수면과 뇌 건강의 관계를 장기 추적 조사했습니다. 실험 참가자들은 5년 간격으로 수면 시간, 깊이 잠드는 정도, 잠드는 데 걸리는 시간, 잠에서 깨는 횟수, 아침에 일어나는 시간, 낮에 졸림 정도 등 수면의 질과 관련한 여섯 가지 특성을 묻는 설문지를 작성했습니다. 연구팀은 설문 조사의 나쁜 수면 특성 답변 개수에 따라 실험 참가자들을 세 그룹으로 나눴습니다. 첫 번째 그룹은 나쁜 수면 특성이 0~1개 있는 사람, 중간 그룹은 2~3개, 높은 집단은 4개 이상 답한 사람으로 구분했습니다. 그리고 15년 뒤 기능성자기공명영상(fMRI)으로 뇌를 찍었습니다. 연구팀은 설문 조사와 fMRI 결과를 종합해 인공지능(AI) 기계학습으로 참가자별 뇌 나이를 계산했습니다. 그 결과 중간 그룹은 낮은 집단에 비해 평균 1.6세 뇌 나이가 더 많았고, 높은 그룹은 평균 2.6세 더 많은 것으로 나타났습니다. 특히 잠들기 어려워하고, 깊이 잠들지 못하며, 이른 아침에 깨는 것이 다른 요인보다 뇌 노화에 더 큰 영향을 미치는 것으로 조사됐습니다. 불면증은 신체적 피로감과 함께 우울감까지 동반해 삶의 질을 악화하고, 장기적으로는 뇌 건강에도 악영향을 미치는 만큼 서둘러 치료하는 것이 좋을 듯싶습니다.

美연구팀 “낙태권 폐기 후 영아사망률 증가”텍사스 여성, 기형아 진단 받고도 결국 출산“딸이 보라색으로 변해가” 4시간 만에 사망전문가 “치명적인 선천적 기형아 임신 증가” 미국 연방 대법원이 연방 차원의 낙태(임신중절)권을 보장한 ‘로 대 웨이드’ 판결을 폐기한 이후 1년 반 동안 예상보다 수백명 많은 영아가 사망했으며, 사망한 영아의 대다수는 선천적 이상 또는 결함을 가지고 있었다고 지난 21일(현지시간) CNN이 보도했다. 보도에 따르면 이날 미국의사협회지(JAMA)에 게재된 오하이오주립대 공중보건대학 부학장인 마리아 갈로 교수가 이끈 연구팀의 관련 논문에는 낙태권 폐기 판결 이후 18개월 동안의 영아 사망률을 이전의 추세와 비교한 내용이 담겼다. 연구팀은 판결 이후 몇달간 영아 사망률이 평소보다 높았다고 밝혔다. 2022년 10월, 지난해 3월과 4월의 영아 사망률은 평소보다 약 7% 높았다. 이 기간 매월 247명의 영아가 추가로 사망했다. 논문의 제1 저자인 대학의 역학 조교수 파르바티 싱 박사는 “이것은 빙산의 일각”이라며 “사망률은 모든 건강 상태의 궁극적인 결과이며, 근원적인 질병과 어려움을 보여주는 지표일 수 있다”고 말했다. CNN은 지난 7월 텍사스주 보건서비스부에 요청해 입수한 영아 사망률 데이터를 공개하면서 2022년 텍사스에서 전년 대비 11.5% 증가한 227명의 영아가 사망했다고 전했다. 특히 심각한 유전 및 선천적 결함으로 인한 영아 사망률은 같은 기간 21.6%나 급증했다. 텍사스주는 2021년 임신 6주 이상 임신부의 낙태를 금지했다. 이듬해 연방 대법원이 낙태권을 폐기하자 산모의 생명을 보호하기 위한 낙태를 제외한 모든 낙태를 금지했다. 사만다 카시아노라는 이름의 여성은 임신 20주차에 병원에서 태아가 뇌와 두개골 발달이 미흡한 희귀병을 앓고 있다는 진단을 받았다. 태아는 죽은 채로 태어나거나 출생 직후 사망할 것이라는 설명도 덧붙었다. 그럼에도 텍사스에 거주하던 카시아노는 낙태가 합법인 다른 주로 수술을 받으러 갈 여유가 없었다. 결국 지난 3월 카시아노는 출산을 했고, 세상에 나온 딸은 4시간 동안 숨을 헐떡이다가 사망했다. 텍사스주를 상대로 소송을 제기한 카시아노는 “딸이 분홍색에서 빨간색으로, 다시 보라색으로 변해가는 것을 지켜봐야 했다”며 법정에서 증언했다. 그는 소송을 제기한 이유에 대해 “낙태를 할 수 있었다면 딸은 고통받지 않았을 것이기에 소송은 큰 의미가 있다”고 CNN에 말했다. 또 다른 연구에서는 낙태가 금지된 주에서 출산율이 증가하는 현상 중 일부는 치명적인 선천적 기형을 가진 태아를 임산한 여성이 증가하고 있는 것과 관련 있다는 분석이 나왔다. 캘리포니아대 샌프란시스코 산부인과의 우시마 우파디아이 부교수는 “임신을 원했든 원치 않았든 사람들이 낙태 서비스를 받을 수 있었다면 낙태로 끝났을 임신이 (기형아 임신의) 상당수를 차지한다는 것을 알고 있다”고 말했다. 전문가들은 낙태 금지가 의료 서비스에 대한 접근성에도 광범위하게 영향을 미칠 수 있으며, 이는 산모와 아기 모두의 위험을 증가시킬 수 있다고 말한다고 CNN은 전했다.

서울 노원구가 자전거 친화 도시를 선포하고 네덜란드, 프랑스 전문가와 함께 국제 심포지엄을 개최한다고 22일 밝혔다. 노원구 관계자는 “자전거 친화 도시는 탄소 중립이라는 시대의 요구에 동참하기 위한 정책 중 하나”라며 “이번 국제 심포지엄과 선포식을 통해 자전거 이용 활성화를 위한 환경 개선과 주민 참여 독려를 위한 여러 방안이 논의될 예정”이라고 설명했다. 오는 31일 열리는 선포식에서는 자전거 친화 도시로 도약하기 위한 10대 비전을 소개하고 실현 방향을 제시한다. 국제 심포지엄에서는 자전거 정책의 국제 동향과 사례를 논의한다. 네덜란드 자전거 친선협회 국제협력 담당이자 세계적 자전거 전문가인 크리스 브런틀렛이 발제자로 참여하고 ‘파리 15분 도시’ 컨셉트를 고안한 카를로스 모레노 파리 제1대학 교수 연구팀에서 활동하는 한승훈 연구원이 프랑스 정책을 소개한다. 노원구는 2026년 4월 완공을 목표로 서울시 최초 자전거 문화센터를 조성하고 있다. 오승록 노원구청장은 “자전거는 수송 분야에서 탄소 중립 실천을 위한 핵심 수단”이라며 “자전거 이용을 활성화하고, 탄소 중립을 실현할 수 있는 현실적인 대안 마련을 위해 최선을 다하겠다”고 말했다.

지상 최강의 육식 공룡 티라노사우루스와 세 개의 뿔과 방패 갗은 프릴을 지닌 트리케라톱스, 그리고 역사상 가장 큰 날짐승으로 날개 너비가 10m가 넘는 익룡인 케찰코아틀루스에게는 한 가지 공통점이 있다. 바로 백악기 말 미국 북부에 있는 헬 크릭 지층에서 발견됐다는 것이다. 미국 다코다, 몬태나, 와이오밍 주에 걸친 헬 크릭 지층은 6800만 년 전에서 6600만 년 전 중생대 마지막 순간을 생태계를 보여주는 수많은 화석이 발견된 장소다. 역사상 가장 완벽한 티라노사우루스 렉스의 골격인 수(Sue) 역시 이곳에서 발굴됐다. 하지만 과학자들은 티라노사우루스처럼 유명한 공룡에만 관심을 쏟는 것은 아니다. 현재 아프리카 사바나의 생태계가 코끼리나 사자처럼 크고 멋진 동물들로만 이뤄지지 않은 것처럼 백악기 말 생태계 역시 작지만, 먹이 사슬에서 중요한 역할을 하는 작은 동물들이 많았다. 예를 들면 작은 설치류와 이를 잡아먹는 매나 올빼미 같은 맹금류도 중요한 존재다. 시카고 대학 및 필드 자연사 박물관의 알렉스 클락이 이끄는 연구팀은 헬 크릭 지층에서 발견된 원시 조류의 다리뼈를 분석해 이미 이 시기에도 작은 동물을 잡아먹는 맹금류 같은 원시 조류가 있었다는 사실을 발견했다. 이 3개의 다리뼈들은 티라노사우루스나 케찰코아틀루스가 살았던 6800만 년 전 지층에서 발견됐다. 과학자들은 다리뼈에서 한 가지 중요한 특징을 발견했다. 그것은 이 다리의 주인공이 현재의 맹금류처럼 강한 다리 힘을 지녔다는 것이다. 이런 다리 힘은 작은 동물을 사냥할 때 매우 유용하다. 그리고 다리로 물건을 쥔 상태에서 몸통에 최대한 붙일 수 있는 특징도 발견했는데, 이 역시 먹이를 쥔 상태에서 공기 저항을 줄이기 위한 맹금류의 비행 자세와 유사하다. 하지만 그렇다고 해서 이 뼈의 주인공이 현재 맹금류의 조상은 아니다. 이들은 에난티오르니테스(enantiornithines)라는 멸종 조류로 백악기 말에 티라노사우루스 같은 다른 공룡과 함께 멸종했다. 비슷한 발 구조는 수렴진화에 의한 것으로 보인다. 연구팀은 세 다리뼈 중 보존 상태가 좋은 두 개가 신종이라는 점을 확인하고 하나는 찰스 다윈의 이름을 딴 아비사우루스 다위니(Avisaurus darwini)로 명명하고 다른 하나는 이 화석이 발견된 몬태나 주 아칼라카의 이름을 딴 마그누사비스 아칼라케니스(Magnusavis ekalakaenis)라고 명명했다. 날개 너비가 10m가 넘는 거대 익룡이 날아다니던 시절, 이들은 별로 눈에 띄는 존재는 아니었을 것이다. 하지만 현재의 맹금류처럼 설치류나 작은 동물의 개체 수를 조절해 생태계에서 중요한 역할을 담당했다. 거대한 공룡과 익룡이 존재할 수 있었던 것은 결국 이런 모든 구성원이 만든 풍요로운 생태계 덕분이었을 것이다.

서울 노원구가 자전거 친화 도시를 선포하고 네덜란드, 프랑스 전문가와 함께 국제 심포지엄을 개최한다고 22일 밝혔다. 노원구 관계자는 “자전거 친화 도시는 탄소 중립이라는 시대의 요구에 동참하기 위한 정책 중 하나”라며 “이번 국제 심포지엄과 선포식을 통해 자전거 이용 활성화를 위한 환경 개선과 주민 참여 독려를 위한 여러 방안이 논의될 예정”이라고 설명했다. 오는 31일 열리는 선포식에서는 자전거 친화 도시로 도약하기 위한 10대 비전을 소개하고 실현 방향을 제시한다. 국제 심포지엄에서는 자전거 정책의 국제 동향과 사례를 논의한다. 네덜란드 자전거 친선협회 국제협력 담당이자 세계적 자전거 전문가인 크리스 브런틀렛이 발제자로 참여하고 ‘파리 15분 도시’ 컨셉트를 고안한 카를로스 모레노 파리 제1대학 교수 연구팀에서 활동하는 한승훈 연구원이 프랑스 정책을 소개한다. 노원구는 2026년 4월 완공을 목표로 서울시 최초 자전거 문화센터를 조성하고 있다. 오승록 노원구청장은 “자전거는 수송 분야에서 탄소 중립 실천을 위한 핵심 수단”이라며 “자전거 이용을 활성화하고, 탄소 중립을 실현할 수 있는 현실적인 대안 마련을 위해 최선을 다하겠다”고 말했다.

수십억 년 전, 지구에 생명체가 등장하기 훨씬 이전에는 소행성이나 운석, 혜성 같은 천체가 자주 충돌했다. 중생대 백악기 말 지구를 지배하고 있던 공룡들이 순식간에 사라진 것도 지름 10㎞ 정도의 소행성 충돌 때문이라는 것이 정설이다. 그런데 최근 약 32억 6000만년 전 현재 에베레스트산 4개 크기의 소행성이 지구와 충돌하면서 지구 환경을 획기적으로 바꿨다는 연구 결과가 나와 눈길을 끈다. 미국 하버드대 지구·행성과학과, 스탠퍼드대 지구·행성과학과, 해양학과, 스위스 취리히 연방 공과대(ETH) 지구과학과 공동 연구팀은 32억 6000만년 전 ‘S2’라는 천체가 단세포 박테리아와 고세균만 존재했던 지구와 충돌하면서 생명의 진화를 촉발했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 10월 22일 자에 실렸다. 연구팀은 에베레스트산 네 개 크기의 운석이 날아들어 지금까지 가장 큰 지상 운석 충돌 지역으로 알려진 남아프리카 바버튼 녹암지대(Barber ton Greenstone Belt)에서 ㎝ 간격으로 암석 표본을 수집한 다음, 퇴적학, 지구화학, 탄소 동위원소 조성을 분석했다. 실제로 S2 충돌은 공룡을 멸종시킨 소행성보다 최대 200배 더 크고, 초속 20㎞로 날아와 지구와 충돌하면서 엄청난 양의 에너지를 방출하고 수천 m 높이의 쓰나미를 유발했으며 지구 전체에 규모 10.8 지진을 일으킨 것으로 알려져 있다. 충돌로 인한 열은 해수면을 끓어오르게 했고, 대기 역시 뜨겁게 가열됐으며, 두꺼운 먼지구름이 발생해 광합성을 중단시킨 것이라고 과학자들은 본다. 분석 결과, 충돌 이후 박테리아는 빠르게 살아났고, 인(P), 철(Fe) 성분을 먹고 사는 단세포 유기체의 개체수가 급증한 것으로 확인됐다. 철 성분은 쓰나미 현상으로 깊은 바다에서 얕은 물로 휩쓸려 올라왔고, 인은 우주 천체에서 직접 전달됐으며 육지에서 풍화와 침식 증가로 공급된 것으로 분석됐다. 연구팀에 따르면 철 대사 박테리아는 짧은 기간이었지만 충돌 직후 번성했는데, 지구 초기 생명 번성을 알려주는 중요한 퍼즐 조각이다. 연구를 이끈 나드야 드라본 하버드대 교수(고지구생태학)는 “바버튼 녹암지대에는 S2를 포함해 최소 8개의 천체 충돌 사건에 대한 증거가 있다”라며 “S2를 비롯한 운석 충돌은 대멸종을 일으키지만, 또 다른 측면에서 본다면 생명에 대한 긍정적 측면을 갖고 있다”라고 말했다. 드라본 교수는 “천체 충돌은 최초의 바다 등장, 대륙의 등장, 판 구조, 생명 진화를 가속한 것으로 보인다”라며 “초기 생명체에 운석의 충돌이 생명이 번성할 수 있게 했을 것”이라고 덧붙였다.

지상 최강의 육식 공룡 티라노사우루스와 세 개의 뿔과 방패 갗은 프릴을 지닌 트리케라톱스, 그리고 역사상 가장 큰 날짐승으로 날개 너비가 10m가 넘는 익룡인 케찰코아틀루스에게는 한 가지 공통점이 있다. 바로 백악기 말 미국 북부에 있는 헬 크릭 지층에서 발견됐다는 것이다. 미국 다코다, 몬태나, 와이오밍 주에 걸친 헬 크릭 지층은 6800만 년 전에서 6600만 년 전 중생대 마지막 순간을 생태계를 보여주는 수많은 화석이 발견된 장소다. 역사상 가장 완벽한 티라노사우루스 렉스의 골격인 수(Sue) 역시 이곳에서 발굴됐다. 하지만 과학자들은 티라노사우루스처럼 유명한 공룡에만 관심을 쏟는 것은 아니다. 현재 아프리카 사바나의 생태계가 코끼리나 사자처럼 크고 멋진 동물들로만 이뤄지지 않은 것처럼 백악기 말 생태계 역시 작지만, 먹이 사슬에서 중요한 역할을 하는 작은 동물들이 많았다. 예를 들면 작은 설치류와 이를 잡아먹는 매나 올빼미 같은 맹금류도 중요한 존재다. 시카고 대학 및 필드 자연사 박물관의 알렉스 클락이 이끄는 연구팀은 헬 크릭 지층에서 발견된 원시 조류의 다리뼈를 분석해 이미 이 시기에도 작은 동물을 잡아먹는 맹금류 같은 원시 조류가 있었다는 사실을 발견했다. 이 3개의 다리뼈들은 티라노사우루스나 케찰코아틀루스가 살았던 6800만 년 전 지층에서 발견됐다. 과학자들은 다리뼈에서 한 가지 중요한 특징을 발견했다. 그것은 이 다리의 주인공이 현재의 맹금류처럼 강한 다리 힘을 지녔다는 것이다. 이런 다리 힘은 작은 동물을 사냥할 때 매우 유용하다. 그리고 다리로 물건을 쥔 상태에서 몸통에 최대한 붙일 수 있는 특징도 발견했는데, 이 역시 먹이를 쥔 상태에서 공기 저항을 줄이기 위한 맹금류의 비행 자세와 유사하다. 하지만 그렇다고 해서 이 뼈의 주인공이 현재 맹금류의 조상은 아니다. 이들은 에난티오르니테스(enantiornithines)라는 멸종 조류로 백악기 말에 티라노사우루스 같은 다른 공룡과 함께 멸종했다. 비슷한 발 구조는 수렴진화에 의한 것으로 보인다. 연구팀은 세 다리뼈 중 보존 상태가 좋은 두 개가 신종이라는 점을 확인하고 하나는 찰스 다윈의 이름을 딴 아비사우루스 다위니(Avisaurus darwini)로 명명하고 다른 하나는 이 화석이 발견된 몬태나 주 아칼라카의 이름을 딴 마그누사비스 아칼라케니스(Magnusavis ekalakaenis)라고 명명했다. 날개 너비가 10m가 넘는 거대 익룡이 날아다니던 시절, 이들은 별로 눈에 띄는 존재는 아니었을 것이다. 하지만 현재의 맹금류처럼 설치류나 작은 동물의 개체 수를 조절해 생태계에서 중요한 역할을 담당했다. 거대한 공룡과 익룡이 존재할 수 있었던 것은 결국 이런 모든 구성원이 만든 풍요로운 생태계 덕분이었을 것이다.

국내 연구진이 불안애착 성향의 사람을 위한 감정 관리 디바이스(장치)를 개발했다. 22일 울산과학기술원(UNIST)에 따르면 김차중 디자인학과 교수팀이 불안애착 성향이 있는 사람이 질문에 답하고 글을 쓰도록 해 우울감을 덜어줄 수 있는 디바이스를 개발했다. 이 디바이스는 사용자가 부정적 감정을 느낄 때 이를 즉시 인식하고 긍정적인 사고로 전환하도록 돕는 역할을 한다. 연구팀은 불안애착 성향이 있는 이들이 어떤 상황에서 부정적 감정을 느끼는지 조사했다. 다이어리 작성과 그룹 인터뷰를 통해 부정적 감정을 유발하는 9가지 상황을 파악했다. 그중 성취 부족, 자기 비하, 미래 걱정 등 디자인으로 해결할 수 있는 세 가지를 선택해 워크숍을 열어 해결책을 모색했다. 여러 아이디어 중 질문이 인쇄되고 펜으로 답변하는 디바이스를 최종 선정했다. 이 디바이스는 부정적 감정을 인식해 긍정적 사고를 유도하고, 문제를 성찰하도록 돕는다. 사용자가 이 장치에서 ‘성취 부족’ 관련 감정을 느낀다고 선택하면 이 장치에서 관련 질문을 하고, 답을 글로 쓸 수 있도록 메모지를 출력해 제공한다. 사용자는 이 메모지에 글을 쓰는 과정에서 부정적 감정을 덜어내게 된다. 연구팀은 이 디바이스를 불안애착 성향을 가진 사람들 집에 설치해 실험을 진행했고, 그 결과 부정적 감정이 유의미하게 감소했다고 밝혔다. 부정적 감정의 원인을 이해하고, 긍정적인 생각을 채택하면서 감정을 관리할 수 있다. 연구팀 조사결과, 한 참가자는 “나쁜 하루였지만 좋은 순간을 떠올리며 기분이 나아졌다”고 말했다. 또 다른 참가자는 “약점이 아닌 강점에 집중하게 되었다”며 긍정적인 변화를 언급했다. 김차중 교수는 “불안애착 성향을 가진 사람들이 부정적 감정을 스스로 완화할 수 있는 새로운 방법을 제시했다”며 “전문가 심리상담을 대체할 가능성을 보여줬다”고 강조했다. 이 연구는 한국연구재단 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 국제 디자인 학술지 ‘International Journal of Design’에 지난 8월 31일 온라인 게재됐다.

수술 직후 음악을 들으면 환자의 통증이 감소하는 등 회복 속도가 더 빨라질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 캘리포니아주 캘리포니아 노스스테이트 대학교(CNU) 엘도 프레자 교수팀은 지난 18일(현지시간) 샌프란시스코에서 열린 ‘미국 외과 의사협회(ACS) 임상 학술 대회’에서 수술 후 회복과 음악의 관계에 관한 기존 논문 35편을 분석해 이러한 결과를 얻었다고 밝혔다. 연구팀은 이 연구에서 수술과 음악에 관한 연구 논문 3736편 가운데 통증·불안 같은 환자 상태는 물론 음악 청취 여부, 심박수, 마약성 진통제 사용량 등의 정보가 모두 담긴 35편을 선별해 분석했다. 그 결과 수술 후 헤드폰이나 스피커를 통해 음악을 듣는 행위가 환자의 회복에 큰 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 음악을 들은 환자는 수술 다음 날 스스로 밝힌 통증 수준이 음악을 듣지 않은 환자보다 유의미하게 감소한 것으로 나타났다. 음악을 들은 환자들은 숫자 평가 척도에서 통증 수준이 19% 감소했다. 통증 수준을 최대 10㎝ 길이의 선으로 표시하는 시각적 아날로그 척도에서는 통증이 약 7% 감소한 것으로 나타났다. 80점 척도로 평가한 환자의 불안 수준도 음악을 들은 환자가 듣지 않은 환자보다 3% 이상(약 2.5점) 낮았다. 수술 후 첫날 마약성 진통제 사용량은 음악을 들은 환자의 경우 평균 0.758㎎으로, 음악을 듣지 않은 환자(평균 1.654㎎)의 절반 이하로 줄었다. 심박수도 음악을 들은 환자가 듣지 않은 환자에 비해 분당 약 4.5회 적었다. 프레자 교수는 “음악은 위안을 주고 친숙한 공간에 있는 듯한 느낌을 주기 때문에 수술 후 음악이 다양한 방식으로 환자에게 도움이 될 수 있다”고 전했다.

순천향대(총장 김승우)는 순천향의생명연구원 심재원 교수 연구팀이 자가포식(autophagy) 현상이 WNT 신호전달체계 제어로 사람 신경세포 분화 과정 조절을 통해 특정 뇌신경 발생 질환의 발병 과정을 규명했다고 21일 밝혔다. 자가포식조절 이상은 다양한 신경 질환과 관련이 있다. 비키 증후군(Vici syndrome)은 자가포식 기전과 관련된 유전자의 돌연변이로 인해 발생하는 희소 질환으로, 뇌 신경계에 소두증(microcephaly)을 유발하는 것으로 알려져 있다. 이러한 질환 양상을 통해 자가포식 기전의 변화가 뇌신경 발달에 영향을 미칠 수 있음을 확인할 수 있지만, 그 기전은 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 심 교수 연구팀은 한양대 의과대학 이상훈 교수, 장미윤 교수 연구진과 공동으로 사람 전분화능 줄기세포로부터 신경세포를 분화시키는 과정을 사람 신경발생의 시험관 모델로 삼아, 자가포식이 신경발생 과정에서 수행하는 역할을 규명했다. WNT 신호체계는 세포 발생 과정에서 다양한 기능을 하며, 신경전구세포(neuronal progenitor)에서는 세포분열을 촉진하고 신경세포로의 분화를 억제하는 역할을 한다. WNT 신호체계의 매개체인 DVL2 단백질이 필요할 때 자가포식에 의해 조절되며, 신경세포 분화 시 자가포식에 의해 WNT 신호체계가 억제돼 신경분화가 정상적으로 진행된다는 사실을 규명한 것이다. 교신저자인 심재원 교수는 “이번 연구로 사람 전분화능 줄기세포를 이용한 질환 모델 연구를 자폐 스펙트럼 장애 등 뇌신경 발달 질환의 병리 기전 규명 및 치료법 개발로 확장하겠다”고 말했다. 이번 연구는 한국연구재단의 지역혁신 선도연구센터사업, 중견연구자 지원사업 및 범부처재생의료기술개발사업의 지원을 통해 수행됐다. 연구성과는 “자가포식의 WNT 신호전달체계 제어에 의한 신경세포 분화 조절 (Autophagy controls neuronal differentiation by regulating the WNT-DVL signaling pathway)” 제목으로 국제학술지 Autophagy (IF 14.6, CELL BIOLOGY 분야 rank 93.9%, 2023 JCR 기준) 10월 온라인 판에 게재됐다.

찰스 다윈이 제시한 자연선택 이론 중 중요한 요소가 다름 아닌 성 선택이다. 성 선택은 동물들이 생존하는데 불필요해 보이는 특징들을 발달시킨 것은 생존이 아닌 번식을 위해서라는 이론으로 성 선택은 성간 선택, 성내 선택 두 가지 메커니즘을 갖는다. 성내 선택은 짝짓기를 위해 다른 경쟁자를 제거하기 위해 수컷들끼리 싸움을 벌이는 것이며, 성간 선택은 암컷에 구애하기 위해 수컷들이 신체적 특징을 발달시키는 현상이다. 최근 동물행동학자들이 파리 간 벌어지는 재미있는 성내 선택 현상을 발견해 눈길을 끈다. 미국 메릴랜드대, 뉴욕 주립대(SUNY) 공동 연구팀은 못생긴 파리가 암컷에게 매력적으로 보이기 위해 더 난폭하고 공격적인 태도를 보인다고 밝혔다. 이 연구 결과는 생명 과학 분야 국제 학술지 ‘최신 동물행동학’ (Frontiers in Ethology) 10월 21일 자에 실렸다. 자루눈파리(stalk-eyed fly)는 눈이 길쭉한 눈자루 끝에 달려 있어 붙여진 이름으로, 눈이 긴 이유는 구애 행동을 위해서라고 알려져 있다. 눈자루는 머리 부분에 돌출해 끝 쪽에 겹눈을 달고 있는 막대 모양의 부분으로 시각 신경 다발이 들어있는 부분이다. 실제로 암컷 자루눈파리는 눈자루가 긴 수컷을 선호하는 경향이 있다. 그렇지만, 일부 수컷들은 짧은 눈자루를 갖게 하는 X염색체를 갖고 있다. 과학자들은 이런 변이가 성 선택에도 불구하고 왜 사라지지 않는지 의문을 갖고 있었다. 자루눈파리에는 두 가지 유형의 X 염색체가 있는데, 짧은 눈자루를 유발하는 X 염색체는 감수분열 조정자로 수컷 정자에서 과대 표현되는 대립 유전자를 갖고 있기 때문에 의외로 유전 가능성이 높다. 연구팀은 비슷한 길이의 눈자루를 가지고 있지만 유전적으로 다른 유형의 X 염색체를 가진 파리들을 대상으로 행동을 관찰했다. 그 결과, 눈자루의 길이가 눈에 띄게 차이가 날 경우는 싸움이 덜 발생하지만, 눈자루 크기가 비슷한 파리들끼리는 더 싸움이 자주 일어나는 것으로 확인됐다. 특히 짧은 눈자루를 유발하는 X 염색체를 가진 자루눈파리들이 평균적으로 몸집 크기는 더 작지만, 훨씬 공격적인 것으로 나타났다. 연구팀은 이를 통해 짧은 눈자루를 유발하는 X 염색체를 가진 수컷들이 성 선택 과정에서 멸종하지 않는 이유를 파악할 수 있었다. 긴 눈자루는 몸집이 더 크다는 것을 보이기 때문에 눈자루가 길수록 일반적으로는 수컷 경쟁에서 유리하다. 그렇지만 짧은 눈자루를 유발하는 X 염색체를 가진 수컷들은 다른 수컷의 위협을 정확히 평가하지 못하는 경향이 있어서 긴 눈자루를 가진 수컷과도 싸움을 쉽게 벌이는 것으로 추정했다. 물론 몸집 때문에 불리하지만 싸움에서 이기면 원하는 암컷과 짝짓기를 할 수 있게 되기 때문에 자연선택에서 사라지지 않고 남아있는 것으로 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 조세핀 라인하르트 SUNY 교수(집단 유전학)는 “이번 연구는 외모에서 뒤처지는 수컷이 다른 방식으로 매력을 발산함으로써 짝짓기에서 유리한 위치를 차지하려는 성향이 있음을 보여준다”라며 “일종의 이기적 유전자와 짝짓기 행동 사이의 연관성을 파악할 수 있게 해주는 연구 결과”라고 말했다.

과거 중국 기업의 백지수표 제안을 거절한 일화로 유명한 이기진 서강대 물리학과 교수가 피를 뽑지 않고 혈당을 측정할 수 있는 비채혈 혈당 측정 임상실험에 최초 성공했다. 이 교수는 걸그룹 2NE1 멤버 씨엘의 아버지이기도 하다. 20일 서강대학교에 따르면 이기진 교수와 지라이르(Zhirayr) 연구원이 ‘CCD 카메라’를 이용한 동물 실험에서 비채혈 혈당 측정에 성공했다. 현재 혈당 측정은 피를 뽑는 채혈을 거쳐야 한다. 채혈 측정법의 대안으로 레이저, 초음파, 삼투압, 마이크로파 등 다양한 방법이 제안됐지만, 정확도나 재현성에서 여러 한계가 있었다. 이 교수팀은 마이크로파를 이용한 CCD 카메라 센서로 채혈 없이 혈당 측정에 성공했다. CCD 카메라는 전하 결합 소자(CCD)를 이용해 영상을 전기 신호로 변환하는 카메라인데, 우리가 일상생활에서 흔히 사용하는 카메라와 같다. 기술 개발이 이어지면 스마트폰의 카메라로도 혈당 측정이 가능해질 수 있다. 이 교수팀은 쥐를 이용한 실험에서 정확도(MARD) 7.05%의 측정 신뢰도를 얻었다. MARD는 낮을수록 정확도가 높다는 의미인데, 보통 10% 이내인 경우 신뢰할 수 있다는 뜻이다. 서강대는 이번 실험을 통해 “디지털 CCD 카메라로 채혈하지 않고 이미지로 혈당 농도를 측정할 가능성을 열었다”고 설명했다. 다만 이 교수의 연구는 연구비가 부족해 중단 상태인 것으로 전해졌다. 서강대는 “연구팀은 인공지능(AI) 프로그램을 이용 후속 임상실험을 진행할 예정이었지만, 올해 과학기술정보통신부 중견 후속 과제에 지원했다가 탈락해 연구가 중단된 상태”라며 “이미 마이크로파 비채혈 혈당 측정 기술에 대한 원천기술 및 특허를 확보한 기술로 임상 후속연구가 필요한 연구지만 중단됐다”고 밝혔다. 연구 결과는 지난달 28일 세계적인 학술지 ‘IEEE Access’에 게재됐다. 이기진 교수는 중국의 화웨이 기업에서 기술이전을 위해 백지수표를 제시했지만, 국내 개발을 위해 거절한 일화로 화제가 된 바 있다. 그는 지난 2021년 5월 tvN ‘유 퀴즈 온 더 블럭’에 출연해 “약 20년 전에 알프스에서 열린 학회에 참석했는데, 어떤 나이 드신 분이 피를 뽑고 고통스러워하는 광경을 봤다”며 연구를 시작하게 된 계기를 밝혔다. 당뇨병 환자들은 하루 5~10회 피를 뽑고 혈당을 측정해야 하는 고통을 받고 있다. 방송에서 이 교수는 “지난해(2020년) 중국의 한 대기업에서 ‘이 연구를 해봐라, 돈은 마음대로 주겠다’고 연락이 왔다”며 “제안받을 땐 연구비가 다 떨어진 상태였다”고 화웨이에서 백지수표를 제시한 일화를 전했다. 다만 그는 “세상에는 해야 할 일이 있고 하지 말아야 할 일이 있다”며 이 제안을 거절했다. 이 교수는 “이 기술이 중국으로 가면 (그동안) 대한민국 정부로부터 연구비를 받고 연구한 결과가 쉽게 날아가 버리는 것”이라며 “과학자로서 양심”이라고 거절한 이유에 대해 말했다. 당시 딸 씨엘은 “정말 본인이 좋아야 하는 분이다. 그렇기 때문에 스트레스나 부담 이런 걸 잘 받으시지 않는다”며 “아빠가 부담을 느낀다는 건 정말 이 일에 대한 열정이 있다는 것”이라고 존경심을 드러내기도 했다.

여자들이 가장 싫어하는 이야기가 ‘군대’ 이야기와 ‘축구’ 이야기라는 농담이 있었다. 군대 이야기는 잘 모르겠지만, 요즘은 축구와 야구 등 과거 남성 관객이 주를 이뤘던 스포츠들에 여성 관객들도 늘어나는 추세이기 때문에 축구 이야기를 싫어하는 이들은 많이 줄어든 분위기다. 남성들이 일정 기간 모여 함께 숙식하며 공동생활을 하는 군대에서는 스트레스와 공격성이 높아질 가능성이 높다. 이를 해소하는 방편으로 축구 같은 스포츠를 하는 것이다. 스포츠는 집단 유대감과 협동성을 높이고 스트레스를 줄여주는 것으로 알려져 있다. 이런 상황에서 영국 옥스퍼드대 사회통합 연구센터, 그리니치대 생애주기 발달 연구소, 켄트대 사회정책·사회학·사회연구부 공동 연구팀은 축구가 집단 정체성을 촉진해 교도소 수감자들의 행동을 개선하고 석방 후 사회 재통합에 도움을 준다고 20일 밝혔다. 이번 연구 결과는 행동과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 인간 행동’ 10월 15일 자에 실렸다. 영국에서 시작돼 미국, 이탈리아, 호주, 남아프리카공화국에서 시행되고 있는 ‘트위닝 프로젝트’(Twinning Project)는 교도소 수감자들을 위한 축구 기반 재교육 프로그램으로, 정신적, 신체적 건강을 개선하기 위해 마련된 것이다. 영국의 경우 리버풀 FC, 맨체스터 유나이티드 FC, 첼시 FC 등 지역 전문 축구 클럽과 연결해 관계 구축과 자기 통제 기술을 습득하고 교도소 내 행동 개선과 석방 후 사회 통합 및 적응을 목표로 한 기준을 충족시키는 데 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 그렇지만 이 프로그램이 재소자들의 행동을 개선하고, 석방 후 범죄를 줄이며, 석방 후 고용 기회를 높이는지 명확히 과학적 방법으로 검증되지 않았다. 이에 연구팀은 영국 내 45개 교도소에 복역 중인 사람들의 행동을 분석했다. 연구팀은 트위닝 프로젝트에 참여한 676명과 참여하지 않은 1874명의 행동과 석방 후 행동을 장기 추적 조사했다. 분석 결과, 축구 프로젝트에 참여한 사람들은 그렇지 않은 사람들에 비해 사회적 유대감이 높아지고 공격성이 줄어들며, 행동 개선 효과도 있어 교도소 내 범죄를 줄이는 데도 도움이 된다는 사실이 확인됐다. 또 재소자 출신을 채용한 경험이 있는 1797명을 대상으로 ‘교도소를 다녀온 사람 채용에 대해 어떻게 생각하는가’를 묻는 말에 대해 트위닝 프로그램처럼 사회화 교육 프로그램을 이수한 사람을 고용할 의향이 더 큰 것으로 나타났다. 이와 함께 트위닝 프로그램에 참여했던 사람들이 석방 후 일자리에서 더 성실하고 문제를 일으키지 않는 것으로 조사됐다. 연구를 이끈 마르타 뉴선 그리니치대 교수는 “축구가 사회적 연결을 촉진하고 재활을 도우며 수감된 개인의 사회 재통합을 지원하는 기회가 될 수 있다”며 “다른 스포츠들의 효과에 관해서도 추가 연구를 진행할 계획”이라고 말했다.

척추동물이 하늘을 본격적으로 날아다닌 것은 중생대 첫 시기인 트라이아스기 (2억 5,190만 년 전부터 2억 130만 년 전까지)부터다. 이 시기 나무에서 생활하던 작은 파충류였던 익룡의 조상이 비행 능력을 획득해 하늘을 날아다니기 시작한 것이다. 중생대 마지막 시기인 백악기에 이르면 일부 익룡은 날개 너비가 10m가 넘는 역사상 가장 큰 날짐승으로 진화한다. 익룡의 가장 중요한 성공 비결은 물론 뛰어난 비행능력이다. 익룡이 멸종 후 6,600만 년 동안 신생대에 많은 새가 진화했지만, 크기 면에서 익룡을 뛰어넘는 날짐승이 없었다는 사실이 이 점을 입증한다. 하지만 영국 레스터 대학의 로버트 스미스와 동료들은 사람들이 간과하기 쉬운 또 다른 성공 비결을 밝혀냈다. 그것은 바로 걷기 능력이다. 이상한 이야기처럼 들릴 수도 있지만, 사실 걷기 능력은 현생 조류에서도 중요하다. 지상으로 내려와 먹이를 찾기 위해서는 두 발로 서서 몸을 지지하거나 걷는 능력이 필요하기 때문이다. 우리 주변에 흔한 참새나 비둘기만 보더라도 먹이를 먹기 위해 두발로 서거나 움직이는 능력의 중요성을 알 수 있다. 연구팀에 따르면 초기 익룡은 지상에서 두 발로 서거나 걷는 능력이 거의 없었다. 트라이아스기 초기 익룡은 나무와 나무 사이를 날아다녔기 때문에 나무껍질을 단단히 잡을 수 있는 갈고리 같은 발톱을 지니고 있었으며 이에 따라 몸집도 작을 수밖에 없었다. 하지만 중생대 두 번째 시기인 쥐라기에 이르면 익룡 중 일부의 다리, 날개, 꼬리 구조가 변하면서 익룡의 크기와 종류가 본격적으로 다양해지기 시작한다. 걷기에 유리한 다리를 지닌 익룡은 땅 위에서 먹이를 구하기 쉬워졌다. 그리고 육상 생활에 맞춰 날개 역시 다리 사이의 막이 사라지고 날개에 접어서 수납하기 쉬운 형태로 바뀐다. 다리의 진화 덕분에 익룡의 생태학적 다양성은 현생 조류와 비슷한 수준으로 높아졌다. 예를 들어 발라에노그나투스 매우세리 (Balaenognathus maeuseri, 사진)같은 익룡은 플라밍고처럼 긴 다리를 이용해 얕은 물가에서 플랑크톤이나 작은 수중생물을 걸러 먹었다. 이를 위해 발라에노그나투스는 500개의 이빨이 촘촘히 난 길쭉한 입을 진화시켜 먹이를 걸러 냈다. 반면 대형 익룡인 하체고프테릭스 (Hatzegopteryx)는 다른 포식자가 없는 섬에서 긴 주둥이와 큰 키를 이용해 핀셋처럼 작은 동물을 사냥해 최상위 포식지로 군림했다. 이들 역시 지상에서도 잘 걸을 수 있고 몸을 안정적으로 지지할 수 있는 다리의 덕을 봤다. 이들은 모두 익룡에서 다리 진화의 중요성을 보여주는 사례다. 이렇게 고도로 진화해 중생대 하늘과 땅, 바다 위를 누빈 익룡이지만, 6,600만 년 전 지구를 강타한 소행성 충돌은 이겨내지 못했다. 돌발적 사건으로 하늘의 지배자 자리를 내주고 사라졌지만, 익룡은 오늘도 우리의 궁금증과 흥미를 불러일으키고 있다.

지구에서 발견되는 운석 상당수는 화성과 목성 사이에 있는 소행성대의 소행성에서 날아든다. 미국 항공우주국(NASA)의 조사에 따르면 지금까지 발견된 운석은 약 5만개로, 이 중 99.8%가 소행성에서 왔다. 다양한 이유로 소행성에서 떨어져 나간 파편들이 우주를 떠돌다가 지구 중력에 이끌려 지구에 떨어지게 된 것이다. 그런데, 과학자들이 지구에 도달하는 가장 흔한 운석은 몇 가지 소행성 파괴로 인해 날아 온 것이며, 그것 중에는 비교적 최근에 발견한 것들도 상당수라는 사실을 밝혀냈다. 이 같은 사실은 과학 저널 ‘네이처’ 10월 17일 자에 2편의 논문으로 실렸다. 운석의 한 종류인 ‘O-콘드라이트’는 지구에 가장 많이 낙하하는 운석으로 약 80%를 차지한다. 시원적 석질운석(primitive stony meteorites)이라고도 불리는 이 운석은 약 4억 6600만 년 전 강력한 충돌 사건과 관련된 운석들도 많다. 앞선 연구들에 따르면 O-콘드라이트 운석은 지구화학적, 암석 화학적으로 H, L, LL 세 그룹으로 나뉜다. 지구 운석 중 약 70%는 H와 L 콘드라이트로 알려진 조성을 갖고 있다. 특히 L 콘드라이트 운석에 대한 ‘아르곤-아르곤 연대측정’을 한 결과, 약 4억 7000만 년 전에 초음속으로 충돌한 소행성 하나에서 부서져 나온 것으로 나타났다. 이에 유럽 남방 천문대(ESO), 미국 매사추세츠공과대(MIT), 노던 애리조나대, 애리조나대, 프랑스 엑스 마르세이유대, 소피아 앙티폴리스대, 체코 천문학 연구소, 영국 라이세스터대, 이스라엘 바이츠만 과학 연구소 소속 천문학자, 지질학자, 물리학자로 구성된 연구팀은 화성과 목성 사이 소행성대에 있는 소행성들의 분광학적 자료를 수집해 분석했다. 그 결과, ‘마살리아 족(族)’으로 불리는 소행성 집단이 지구에서 발견된 L 콘드라이트 운석의 조성과 유사하다는 것을 발견했다. 연구팀은 컴퓨터 가상 실험을 통해 약 4억 5000만년 전에 L 콘드라이트 소행성이 파괴되는 충돌 사건으로 마살리아 족이 형성되고, 이 중에서 파괴된 조각들이 운석으로 지구에 유입된 것으로 추정했다. 체코 카를로바대, 프랑스 엑스 마르세이유대, ESO, 미국 MIT, 사우스웨스트 연구소 소속 천문학자, 수학자, 물리학자, 지질학자로 구성된 또 다른 연구팀은 현재 지구로 떨어진 H와 L 콘드라이트 운석은 지질학적으로 비교적 최근에 발생한 충돌 사건으로 발생한 것들이라고 추정했다. 연구팀에 따르면 각각 580만 년, 760만 년, 4000만 년 전에 발생했으며, 지름 30㎞ 이상의 소행성이 파괴됐다. 좀 더 구체적으로 보면 상대적으로 젊은 코로니스족과 코로니스 족의 하위 소행성족인 카린족에서 발생한 충돌과 약 4000만 년 전 마살리아 족에서 두 번째 충돌 사건으로 생긴 것들이 현재 지구에 떨어지는 운석이라고 설명한다. 첫 번째 논문 연구를 이끈 마이클 마세트 ESO 수석 연구원은 “이번 발견은 지금까지 지구에 충돌한 가장 흔한 운석들이 어디에서 왔는지, 그리고 그런 충돌이 지구 역사에 어떤 영향을 미쳤는지 파악하는 데 도움을 줄 것”이라고 말했다.

코미디나 시트콤을 보다 보면 남자들끼리 서로 시비가 붙었을 때, 좀 더 약해 보이는 남자가 쪼르르 여자 뒤로 숨는 모습이 등장해 웃음을 자아낸다. 그런데, 이런 전략이 실제로 동물들에게서는 갈등을 피하는 수단으로 쓰이는 것으로 나타나 눈길을 끈다. 미국 델라웨어대 정신·뇌 과학과, 통합 신경과학 연구부, 데이터 과학 연구소, 프린스턴대 신경과학 연구소, 에모리대 생물학과, 에모리 국립 영장류센터 사회 신경과학연구부 공동 연구팀은 수컷 생쥐는 다른 수컷 생쥐에게 공격받을 때 암컷 생쥐를 이용해 공격자의 주의를 분산시키고 갈등을 피한다고 18일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 10월 16일 자에 실렸다. 연구팀은 수컷 생쥐 두 마리와 암컷 생쥐 2마리를 우리에 넣고 상호 작용하는 모습을 5시간 동안 관찰했다. ‘수컷 2-암컷 2’로 짝지은 여러 생쥐 집단을 관찰한 결과, 다른 많은 동물처럼 생쥐도 사회적 지위 또는 계층이 나뉘어져 있으며, 거의 모든 집단에서 수컷 한 마리는 다른 수컷에게 상당히 공격적인 것으로 나타났다. 연구팀은 단순한 관찰만으로는 생쥐 간 사회적 상호작용을 관찰하기 쉽지 않기 때문에 공격적 상호작용과 그에 따른 반응을 분석하기 위해 기계 학습 모델링도 사용했다. 연구팀은 3000건 이상의 수컷 생쥐 간 충돌을 관찰했고, 기계 학습 알고리즘은 공격받았을 때 가장 가능성 높은 반응과 이런 행동이 갈등을 해결했는지, 심화시켰는지 조사했다. 그 결과, 공격받은 수컷 생쥐는 암컷 생쥐 중 한 마리에게 달려가 공격을 피하는 것으로 나타났다. 이는 일종의 ‘미끼-전환 전술’의 일종이라고 연구팀은 설명했다. 공격적인 수컷 생쥐는 다른 생쥐를 쫓아가다가, 암컷 생쥐를 만나면 공격적인 상황을 멈춘다는 것이다. 다른 전술을 쓰는 수컷 생쥐도 있었지만 그럴 때는 잠시 공격을 피할 뿐, 결국에는 더 큰 싸움으로 확대되는 것으로 관찰됐다. 그렇지만 ‘미끼-전환 전술’을 사용하는 경우는 공격받은 수컷 생쥐는 공격자 생쥐가 암컷과 만나는 동안 멀리 떨어져 있을 수 있어 더 큰 싸움이 벌어지지 않는 것으로 나타났다. ‘미끼-전환 전술’이 갈등을 완화하는 효과적인 방법일 수 있지만, 공격받는 생쥐에게는 자기 암컷을 상대에게 넘겨준다는 단점이 있다고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 조슈아 노이누벨 델라웨어대 교수(뇌과학)는 “인공지능을 활용해 수컷 생쥐가 근처 암컷에게 의지해 상대의 공격을 분산하고 갈등을 완화한다는 사실을 새로 알게 됐다”고 말했다. 노이누벨 교수는 “이번 연구는 인공지능 기계학습이 동물 행동을 연구하는 데도 도움이 된다는 사실을 보여준다”며 “비슷한 방법으로 사회적 계층이 나뉘어 있는 다른 동물 종들도 공격과 갈등을 어떻게 해결하는지 연구할 계획”이라고 덧붙였다.

척추동물이 하늘을 본격적으로 날아다닌 것은 중생대 첫 시기인 트라이아스기 (2억 5,190만 년 전부터 2억 130만 년 전까지)부터다. 이 시기 나무에서 생활하던 작은 파충류였던 익룡의 조상이 비행 능력을 획득해 하늘을 날아다니기 시작한 것이다. 중생대 마지막 시기인 백악기에 이르면 일부 익룡은 날개 너비가 10m가 넘는 역사상 가장 큰 날짐승으로 진화한다. 익룡의 가장 중요한 성공 비결은 물론 뛰어난 비행능력이다. 익룡이 멸종 후 6,600만 년 동안 신생대에 많은 새가 진화했지만, 크기 면에서 익룡을 뛰어넘는 날짐승이 없었다는 사실이 이 점을 입증한다. 하지만 영국 레스터 대학의 로버트 스미스와 동료들은 사람들이 간과하기 쉬운 또 다른 성공 비결을 밝혀냈다. 그것은 바로 걷기 능력이다. 이상한 이야기처럼 들릴 수도 있지만, 사실 걷기 능력은 현생 조류에서도 중요하다. 지상으로 내려와 먹이를 찾기 위해서는 두 발로 서서 몸을 지지하거나 걷는 능력이 필요하기 때문이다. 우리 주변에 흔한 참새나 비둘기만 보더라도 먹이를 먹기 위해 두발로 서거나 움직이는 능력의 중요성을 알 수 있다. 연구팀에 따르면 초기 익룡은 지상에서 두 발로 서거나 걷는 능력이 거의 없었다. 트라이아스기 초기 익룡은 나무와 나무 사이를 날아다녔기 때문에 나무껍질을 단단히 잡을 수 있는 갈고리 같은 발톱을 지니고 있었으며 이에 따라 몸집도 작을 수밖에 없었다. 하지만 중생대 두 번째 시기인 쥐라기에 이르면 익룡 중 일부의 다리, 날개, 꼬리 구조가 변하면서 익룡의 크기와 종류가 본격적으로 다양해지기 시작한다. 걷기에 유리한 다리를 지닌 익룡은 땅 위에서 먹이를 구하기 쉬워졌다. 그리고 육상 생활에 맞춰 날개 역시 다리 사이의 막이 사라지고 날개에 접어서 수납하기 쉬운 형태로 바뀐다. 다리의 진화 덕분에 익룡의 생태학적 다양성은 현생 조류와 비슷한 수준으로 높아졌다. 예를 들어 발라에노그나투스 매우세리 (Balaenognathus maeuseri, 사진)같은 익룡은 플라밍고처럼 긴 다리를 이용해 얕은 물가에서 플랑크톤이나 작은 수중생물을 걸러 먹었다. 이를 위해 발라에노그나투스는 500개의 이빨이 촘촘히 난 길쭉한 입을 진화시켜 먹이를 걸러 냈다. 반면 대형 익룡인 하체고프테릭스 (Hatzegopteryx)는 다른 포식자가 없는 섬에서 긴 주둥이와 큰 키를 이용해 핀셋처럼 작은 동물을 사냥해 최상위 포식지로 군림했다. 이들 역시 지상에서도 잘 걸을 수 있고 몸을 안정적으로 지지할 수 있는 다리의 덕을 봤다. 이들은 모두 익룡에서 다리 진화의 중요성을 보여주는 사례다. 이렇게 고도로 진화해 중생대 하늘과 땅, 바다 위를 누빈 익룡이지만, 6,600만 년 전 지구를 강타한 소행성 충돌은 이겨내지 못했다. 돌발적 사건으로 하늘의 지배자 자리를 내주고 사라졌지만, 익룡은 오늘도 우리의 궁금증과 흥미를 불러일으키고 있다.

SF 영화나 드라마에서는 자연에서 얻는 소리를 이리저리 합성하거나 컴퓨터를 이용해 만든 독특한 음향으로 지구와는 전혀 다른 분위기를 만들어 사람들을 몰입하게 만든다. 그런데, 최근 생물학자들이 자연에서 SF 시리즈 ‘스타트렉’의 음향효과를 듣는 것처럼 느끼게 하는 이상하고 높은음의 휘파람 같은 울음소리를 내는 동물을 발견해 눈길을 끈다. 독일 브라운슈바이크 공과대, 다름슈타트 헤센 주립박물관, 덴마크 코펜하겐대, 덴마크 자연사박물관, 마다가스카르 이타시대 공동 연구팀은 생물의 보고로 불리는 마다가스카르의 열대 우림에서 SF 영화에나 등장할 법한 울음소리를 내는 청개구리 7종을 새로 발견했다고 18일 밝혔다. 스타트렉에서는 휘파람과 같은 음향 효과가 많이 쓰이는데, 이번에 새로 발견한 청개구리 종들도 비슷한 소리를 내서 연구팀은 스타트렉 속 등장인물 7명의 이름을 따 학명을 지었다. 이 연구 결과는 생명 과학 분야 국제 학술지 ‘척추 동물학’ (Vertebrate Zoology) 10월 15일 자에 실렸다. 마다가스카르는 가까운 아프리카에서도 찾아볼 수 없는 동식물이 풍부한 생물 다양성의 보물창고로 잘 알려져 있다. 열대 우림에서 새로운 종들이 항상 발견되고 있으며, 특히 개구리의 천국으로 불린다. 실제로 마다가스카르에는 전 세계 개구리 종의 약 9%가 서식하고 있는 것으로 추정된다. 흔히 사람들은 개구리가 ‘개굴개굴’ 운다고 생각하지만, 이번에 발견된 7종의 개구리는 청개구리 속 부오피스 종으로 밝혀졌다. 부오피스 종은 흔히 해골 개구리로 불린다. 이들은 다른 해골 개구리와도 다르게 새처럼 휘파람 소리를 내면서 의사소통을 하는 것으로 확인됐다. 연구팀의 분석에 따르면 이런 울음소리는 일명 ‘광고 호(呼)’(advertisement calls)로, 수컷 개구리가 암컷을 유혹하기 위해 내는 소리다. 이렇게 우는 종들은 마다가스카르의 산악 지역 중에서도 빠르게 흐르는 하천 주변에서 사는 것으로 확인됐다. 일반 개구리들처럼 울게 되면 시끄럽게 흐르는 물소리 때문에 소리가 묻혀 짝짓기에 실패할 수 있다는 설명이다. 스타트렉 팬들은 이번에 발견된 해골 개구리의 소리가 마치 ‘보트스완 휘슬’(갑판장 호루라기)나 인체 분석기로 쓰이는 ‘트라이코더’라는 장치의 소리를 연상할 수 있다. 연구팀은 유전 분석을 통해 이번에 발견된 7종의 해골 개구리들이 다른 해골 개구리들과 차이를 보인다는 사실도 발견했다. 이에 연구팀은 이 해골 개구리들에 스타트렉의 핵심 인물인 커크, 피카드, 시스코, 제인웨이, 아처, 번햄, 파이크의 이름을 붙여줬다. 독일 다름슈타트 헤센 박물관의 척추 동물학 선임 큐레이터인 욀른 쾰러 박사는 “개구리들의 외형은 지금까지 발견된 종들과 비슷하지만, 각각의 종은 고유한 일련의 높은 울음소리를 내 서로를 쉽게 구분할 수 있다”라고 말했다. 연구를 이끈 마크 쉐르츠 덴마크 코펜하겐대 교수는 “이번 연구는 마다가스카르가 여전히 생물 다양성을 자랑하는 장소라는 것을 알 수 있게 해준다”며 “이번 연구를 통해 생물 다양성 보전에 대한 인식을 높이고, 독특한 종과 그들의 서식지를 보존할 필요성을 재차 확인하게 됐다”라고 강조했다.

약 90년 전 멸종한 ‘태즈메이니아 호랑이’(thylacine)가 부활할 가능성이 현실화되고 있다. 최근 호주 멜버른 대학과 미국 생명공학 업체 ‘콜로설 바이오사이언스’는 태즈메이니아 호랑이 복원의 획기적인 진전을 이루었다고 발표했다. 이들 연구팀이 밝힌 획기적인 진전은 108년 된 태즈메이니아 호랑이 표본 샘플에서 DNA 염기서열을 추출했는데, 이것이 원래의 염기서열과 99.9% 동일하다는 주장이다. 또한 연구팀은 이 표본에서 더 취약한 RNA를 추출해 이를 통해 연구팀은 태즈메이니아 호랑이의 어떤 유전자가 특정 조직에서 발현되는지 확인할 수 있었다고 밝혔다. 콜로설 바이오사이언스의 CEO 벤 램은 “태즈메이니아 호랑이가 언제 복원될 지 구체적인 날짜를 정하지는 않았지만 우리 팀이 핵심 연구 분야에서 상당한 진전을 이뤘다”고 평가했다. 콜로설 바이오사이언스의 자문위원이자 멜버른 대학에서 게놈 복원을 이끌고있는 안드레 파스크 박사도 “이 뛰어난 샘플은 태즈메이니아 호랑이의 유전자 발현을 이해할 수 있는 훌륭한 기회를 제공했다”면서 “이를 이용하면 태즈메이니아 호랑이가 어떤 맛을 느끼고 어떤 냄새를 맡고 시력과 심지어 뇌가 어떻게 기능하는지까지 알아낼 수 있을 것”이라고 기대했다. 연구팀은 밝힌 훌륭한 샘플은 멜버른 대학에 오랜시간 방치돼 있던 태즈메이니아 호랑이 표본을 말한다. 이 표본은 110년 전 죽은 태즈메이니아 호랑이의 머리 가죽을 벗겨 에탄올에 담겨있었다. 다만 이렇게 멸종한 태즈메이니아 호랑이의 유전체를 완벽하게 재구성해도 세상에 태어나게 해야하는 또다른 과정은 남아있다. 이를 위해 연구팀은 태즈메이니아 호랑이와 유사한 DNA를 가진 생쥐를 닮은 유대류종 ‘두나트’에서 줄기세포를 채취하고 유전자 편집 기술을 사용한다는 계획이다. 곧 두나트 줄기세포를 태즈메이니아 호랑이 줄기세포로 변환하고 다시 이를 배아로 만들어 이후 암컷 두나트에 이식하면 태즈메이니아 호랑이 새끼가 태어날 수 있다는 복안이다. 그러나 유전자 편집을 통해 멸종 동물 복원을 한다는 점에서 이에대한 반대도 만만치 않으며, 일각에서는 그 돈으로 멸종 위기에 처한 동물의 서식지를 보존하는데 사용하는 것이 더 낫다고 주장하고 있다. 한편 1936년 태즈메이니아 호바트 동물원에 살던 마지막 한마리의 죽음으로 멸종된 태즈메이니아 호랑이는 400만 년 전 출현해 호주 전역에 서식했다. 흥미로운 점은 태즈메이니아 호랑이가 캥거루처럼 주머니에서 새끼를 키우는 유대류(有袋類)라는 사실이다. 호랑이라는 무서운 이름이 붙은 것은 허리에 호랑이같은 줄무늬가 있기 때문이다. 이후 태즈메이니아섬으로 이주한 태즈메이니아 호랑이는 이곳을 터전으로 삼아 번성했으나 비극은 인간이 나타나면서 시작됐다. 19세기 서구인들이 이 섬에 상륙하면서 양을 키우기 시작하자 이를 잡아먹을 수 있는 육식동물인 태즈메이니아 호랑이가 표적이 됐다. 결국 인간들은 닥치는 대로 태즈메이니아 호랑이를 사냥하기 시작했고 곧 씨가 말랐다. 이렇게 비운의 태즈메이니아 호랑이는 지구상에서 완전히 자취를 감춰 이제는 오래된 흑백 영상으로만 그 존재를 보고있다.