단국대학교는 이남규 교수(의생명공학부·공동1저 및 공동교신)가 매사추세츠대 의과대학 박성진 박사·김도훈 교수와 공동으로 셀레늄의 항산화 효과의 새 작용기전을 밝혔다고 8일 밝혔다. 단순히 세포보호 역할 단백질을 만드는 것 이상으로, 우리 몸을 지키는 중요한 역할을 한다는 것을 입증한 것이다. 셀레늄은 필수영양소이자 대표적인 항산화 물질 가운데 하나로 셀레노단백질 형성에 필요한 것으로 알려져 있다. 셀레노단백질은 항산화 기능과 갑상선 대사, 감염, 면역시스템 강화 등에도 중요 역할을 한다. 셀레노단백질 중 글루타치온 퍼옥시다제4(Gutathione peroxidase 4) 단백질은 활성산소에 과산화지질 생성을 방지해 세포 사멸 메커니즘인 페롭토시스(Ferroptosis)로부터 세포 보호 역할도 한다. 연구팀은 셀레늄이 셀레노단백질을 생성하는 효과 외에도 셀레늄 중간 대사 과정에서 생성된 물질인 셀론화수소가 코엔자임Q10의 환원을 촉진해 페롭토시스로부터 세포를 보호하는 역할을 한다는 사실을 새롭게 밝혔다. 이남규 교수는 “이번 연구는 질병 진행이나 치료 과정 중 페롭토시스(세포사멸)가 일어나는 암, 퇴행성 뇌 질환, 뇌졸중, 간 섬유증 등 세포 사멸 관련 질병의 예방 및 치료에 활용 가능성을 제시할 수 있다”고 설명했다. 논문은 내분비학 및 대사 분야 상위 3%인 국제 학술지 ‘Nature Metabolism(2022년 IF=20.8) 2024년 2월에 온라인 게재됐다. 논문명은 ‘셀레늄: 세포 보호의 새로운 이해와 페롭토시스 억제 메커니즘의 발견’(‘Selenium reduction of ubiquinone via SQOR suppresses ferroptosis)이다.

스피노사우루스는 ‘가시도마뱀’이라는 뜻을 가진 중생대 백악기에 살았던 육식 공룡이다. 공룡 하면 흔히 떠올리는 티라노사우루스 렉스보다 앞선 세대로 몸집은 12~17m, 12~20t으로 티라노사우루스(12.4m, 4.5~7t)보다 훨씬 컸다. 가장 큰 특징은 별명처럼 등 위로 부채모양의 돛을 갖고 있다는 점이다. 고생물학자들은 스피노사우루스가 해양 생물들을 잡아먹었다는 데는 동의하지만, 정확히 어떻게 먹이를 사냥했는지는 여전히 결론을 내리지 못하고 있다. 일부 연구자들은 해안에서 사냥했을 것이라고 주장하고, 일부는 얕은 곳에서 헤엄치거나 수영했다고 주장하는 식이다. 이런 상황에서 미국 시카고대 유기체 생물학·해부학과, 진화생물학과, 플로리다대 생리과학과, 웨스트 체스터대 생물학과, 스페인 국립통신교육대(UNED) 진화생물학 연구그룹, 캐나다 고생물학 왕립 티렐 박물관 공동 연구팀은 ‘계통 발생적 유연 판별 분석’(pFDA)이라는 새로운 통계 기법을 사용한 결과, 스피노사우루스는 수륙 양용함처럼 수면 위로 수영하면서 간혹 잠수하면서 수생 생물들을 잡아먹었을 것이라고 8일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 ‘플로스 원’ 3월 7일 자에 실렸다. 스피노사우루스는 지구상 가장 큰 포식자이면서, 물에 가장 잘 적응한 동물이었다. 잠수함 같은 수중 동물이었을지, 해안 근처 수면을 수영하면서 먹이를 낚아채는 반(半)수생 동물이었을지 몇 년 동안 논란이 이어졌다. 연구팀은 이런 논란들을 해결하기 위해 몇 가지 실험법을 제시했다. 뼈의 얇은 절편을 디지털화하는 방법, 허벅지와 갈비뼈 중 어디에서 시료 절편을 만들어야 할지, 한 개체 이상 뼈를 포함할지 등 골밀도 분석을 할 때 여러 가지를 고려해야 한다고 지적했다. 매너티 같은 현대 수생 포유류는 스쿠버 다이버가 잠수할 때 허리에 차는 웨이트 벨트처럼 물속에 머무는 데 도움이 되도록 뼈가 두껍고 밀도가 높다. 코끼리나 공룡 같은 대형 육상 동물도 몸무게를 지탱하기 위해 뼈 조직이 치밀하다. 반면 조류는 날기 쉽게 폐나 뼈 안쪽에 기공이 많다. 스피노사우루스도 현대 조류와 비슷한 뼈 구조를 가져 물에 잠기는 것을 방지하는 구명조끼와 같은 역할을 했다고 연구팀은 밝혔다.이에 연구팀은 스피노사우루스의 생존 양식을 밝혀내기 위해 계통 발생적 유연 판별 분석(pFDA)을 했다. pFDA는 생활 방식이 잘 알려진 종을 대상으로 분류 알고리즘을 훈련해 새로운 종의 행동이나 형태 등을 추정할 수 있는 접근법으로 인공지능 기계학습과 비슷하다. 그 결과, 시료의 부족으로 정확한 결론을 내리기는 쉽지 않아 여러 생활양식 가설에 대해 열려 있는 상태로 나타났다. 그렇지만, 물속에서 움직이며 먹이 사냥을 하지 않았음은 확실하다고 연구팀은 밝혔다. 연구팀에 따르면 다른 육식 공룡과 달리 물 근처에 살면서 수생 생물을 먹었다는 것은 확실하다. 바다사자처럼 빠르게 헤엄치며 물고기를 쫓았을지, 연어를 잡는 거대한 불곰처럼 물가에 매복해 있다가 발톱으로 물고기를 잡았을지, 물가에 있다가 물고기를 잡을 때만 잠깐 잠수하며 사냥했을지는 알 수 없다는 것이다. 2014년 스피노사우루스 화석을 처음 발견하고 이번 연구를 이끈 폴 세레노 시카고대 교수(유기 고생물학·해부학)는 “골밀도 계산에 사용된 시료의 양이 충분치 않아 명확히 결론 내기는 쉽지 않다”라고 아쉬워했다. 그렇지만 세레노 교수는 “이번 연구를 통해 물속에서 잠수함처럼 움직이면서 수생 생물을 먹어 치웠을 것이라는 가설이 틀렸음은 확실하다”고 덧붙였다.

19세기 이후 약 200년 사이에 인간은 이전과 완전히 다른 지구를 만들었다. 오존층은 파괴되고, 미세 플라스틱은 육, 해, 공을 오염시키며, 지구 온난화로 극한 기후가 일상화되고 있다. 이제는 지구의 담수 분포까지도 인간으로 인해 변하고 있다는 연구 결과가 나왔다. 핀란드 알토대를 중심으로 한 국제 연구팀은 담수 자원의 생태·기후 시스템을 조절하는 능력이 잃을 위험에 처했다고 8일 밝혔다. 산업화 이전과 이후로 구분해 지구 물순환 변화를 평가한 연구는 이번이 처음이다. 이 연구 결과는 환경 분야 국제 학술지 ‘네이처 워터’ 3월 4일 자에 실렸다. 연구팀은 담수 순환에 대한 인간의 모든 주요 영향을 결합한 수문학적 모델의 데이터를 사용해 가로, 세로 각각 50㎞의 공간 해상도로 월별 하천 흐름과 토양 수분을 계산했다. 연구팀은 산업화 이전 시대(1661~1860년), 산업화 시대(1861~2005년)로 나눠 비교했다. 분석 결과, 하천의 흐름과 토양 수분의 편차가 커진 것으로 확인됐다. 즉, 예외적으로 건조하거나 습한 조건의 빈도가 증가했다는 설명이다. 산업화 이전 시기보다 20세기 초부터 훨씬 더 넓은 지역에서 건조하고, 습한 편차가 계속 발생하고 있다. 이런 극한 토지 면적은 산업화 이전 조건과 비교해 거의 두 배로 증가했다. 연구팀에 따르면 예외적인 상황이 이전보다 훨씬 더 빈번하고 광범위하게 발생하고 있다. 구체적으로 따지면 열대 및 아열대 지역에서는 예외적으로 건조한 하천과 토양 수분 상태가 더 빈번해졌고, 아한대와 온대 지역에서는 습한 조건이 늘었다. 이런 패턴은 기후 변화로 인한 물 가용성의 변화와 일치한다. 연구팀에 따르면 이런 현상들은 댐 건설, 대규모 관개, 지구 온난화 등 인간의 압력으로 인해 발생한 것으로 담수 자원의 주요 생태 및 기후 과정 조절 능력이 위험에 처할 정도가 됐다. 연구를 이끈 마티 쿠무 알토대 교수(수자원·환경공학)는 “하천 흐름과 토양 수분의 변화에 대한 포괄적 관점을 통해 담수 순환의 변화 원인과 결과를 더 잘 이해할 수 있게 됐다”라며 “지구 생명에 필수적인 담수 시스템에 대한 인간의 영향을 줄이는 것이 최우선 과제”라고 말했다.

지난 1월 미국의 일론 머스크가 만든 뇌신경과학 기업 뉴럴링크가 뇌와 컴퓨터를 연결할 수 있는 BCI 칩을 인간에게 이식하는 데 성공했다고 발표했다. 이처럼 뇌에 칩을 심어 뇌신경질환을 치료하려는 다양한 시도들이 많다. 문제는 칩을 심을 때나 칩을 이용한 뒤 다시 제거하기 위한 수술을 해야하기 때문에 감염 위험이 있다는 것이다. 이에 연세대 전기전자공학과, 고려대 의대, 부산대 전기전자공학부 공동 연구팀은 뇌 질환 치료와 모니터링을 동시에 수행하고 사용 후에는 체내에서 완전히 분해되는 다기능성 완전 생분해성 뇌신경 광전자 임플란트 시스템을 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 3월 6일 자에 실렸다. 기존에 뇌파를 측정하거나 뇌 상태를 모니터링하기 위한 뇌신경 임플란트 장치는 무기 물질로 만들어지기 때문에 아무리 조심한다고 하더라도 뇌 조직 손상과 염증 반응을 피할 수 없다. 게다가 뇌에 이식된 장치 수명이 끝나면 제거를 위한 추가 수술이 필요해 환자에게 2차 감염으로 인한 합병증을 일으킬 수도 있다. 이 때문에 최근에는 환자에게 덜 영향을 미치는 생분해성 뇌신경 임플란트 장치가 개발되고 있지만, 하나의 기능만 수행하도록 설계돼 통합 시스템을 구축하기는 어려움이 있다. 이에 연구팀은 전기적 인터페이스는 단결정 실리콘을 기반으로 한 고전도, 생분해성 전극으로 만들고, 광(光) 인터페이스는 부드러운 생분해성 고분자인 폴리락틱-co-글리콜산(PLGA) 공중합체를 기반으로 했다. 이번에 개발된 다기능 광전자 장치는 생분해성 유기 및 무기 물질로만 구성돼 인체에 해가 없고 유연하다는 특징을 갖고 있다. 이 때문에 이식 중 조직 손상 및 염증 반응은 적고, 사용 후에는 가수분해를 통해 체내에서 무해한 물질로 분해돼 사라지게 된다. 연구팀은 이번 장치를 생쥐의 뇌에 이식해 실험한 결과 대뇌 피질에 광 자극을 주는 동시에 뇌파 모니터링을 동시에 수행할 수 있다는 것을 확인했다. 연구를 이끈 유기준 연세대 교수는 “이번에 개발된 장치는 질병을 감지하고 치료한 뒤 체내에서 흡수돼 2차로 머리를 여는 수술이 필요하지 않아 2차 감염 위험과 의료 비용을 줄일 수 있다는 장점이 있다”라고 말했다. 유 교수는 “뇌과학은 물론 신경회로 연구, 난치성 뇌 질환 치료에도 도움을 줄 것으로 본다”고 덧붙였다.

문화는 한 사회의 개체가 습득하는 모든 능력과 습관을 포함하는 복합적 총체로 사회적으로 학습돼 시간이 지나도 지속된다. 지금까지 문화는 인간 고유의 것으로 알려졌다. 그런데 대표적인 사회적 동물인 꿀벌, 인간과 가장 가까운 유인원인 침팬지도 사람과 마찬가지로 문화 전파가 가능하다는 새로운 사실이 밝혀졌다. 영국 퀸메리대 생명과학·행동과학부, 셰필드대 생명과학부, 신경과학연구소, 미국 예일대 심리학과 공동 연구팀은 꿀벌도 사람과 마찬가지로 자기가 배운 새로운 행동을 다른 꿀벌에게 전파한다는 연구 결과를 과학 저널 ‘네이처’ 3월 7일자에 발표했다. 꿀벌은 사회적 학습을 통해 끈 당기기, 공 굴리기 같은 평소 하지 않는 행동을 습득할 수 있는 것으로 알려진 대표적인 곤충이다. 연구팀은 꿀벌이 군집 내 다른 꿀벌로부터 복잡한 행동을 배울 수 있는지 조사하기 위한 실험을 설계했다. 실험 상자는 꿀벌이 장애물을 피한 뒤 뚜껑을 밀어 열어야 달콤한 꿀물을 얻을 수 있는 2단계 퍼즐로 구성됐다. 훈련받지 않은 꿀벌들은 여러 번 시도했지만 상자를 완벽하게 벗어나지 못했다. 이에 연구팀은 꿀벌 몇 마리를 골라 훈련해 과제를 완수하도록 했다. 훈련 성공까지는 약 이틀이 걸렸으며 1단계인 장애물 회피 과정 통과를 위해서도 보상이 필요했다. 이후 훈련받지 않은 꿀벌과 훈련받은 꿀벌을 한 곳에 넣고 관찰했다. 그 결과, 훈련받지 않은 꿀벌은 훈련받은 꿀벌에게 통과 기술을 배워 보상 없이 1단계를 통과하고 2단계까지 통과하는 것이 관찰됐다.그런가 하면 네덜란드 위트레흐트대, 독일 막스플랑크 진화인류학 연구소, 벨기에 앤트워프 왕립 동물학회, 영국 세인트앤드루스대 공동 연구팀은 침팬지들이 서로를 관찰함으로써 새로운 기술을 배울 수 있다고 밝혔다. 이 역시 누적적 문화 진화가 인간 고유의 것이 아닐 수 있다는 점을 의미한다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 인간 행동’ 3월 7일자에 게재됐다. 침팬지 문화를 설명하기 위한 이론으로 ‘잠재적 해결 영역’(ZLS) 가설이 있다. ZLS는 한 집단의 여러 개체가 독립적으로 비슷한 문화적 행동을 재창조하면서 하나의 문화로 발전한다는 것이다. 견과류 깨기 같은 문화적 행동을 개별적으로 개발해 발전시키는 것에서 관찰된다. 연구팀은 잠비아에 있는 침팬지 66마리를 두 집단으로 나눠 ZLS 가설을 검증했다. 침팬지에게 먹이 보상을 얻기 위한 3단계 퍼즐 상자를 풀도록 했다. 숲에서 나무 공을 가져와서, 상자 안의 서랍을 당겨 열어 놓고, 공을 넣어야 한다. 처음 3개월 동안 침팬지들은 상자를 여는 데 필요한 기술을 발달하지 못했다. 그다음 연구팀은 각 그룹에서 침팬지 한 마리에게 3단계 퍼즐을 풀도록 훈련한 뒤 그룹으로 되돌려 보내 3개월 동안 다시 관찰했다. 그 결과 두 그룹 모두에서 14마리의 침팬지가 상자 여는 능력을 습득한 것을 확인했다. 행동 생태학 분야 세계적 석학으로 이번 꿀벌 연구를 이끈 라르스 치트카 퀸메리대 교수는 “지금까지 인간에게만 있는 것으로 여겨졌던 복잡한 수준의 행동을 꿀벌도 사회적 방법으로 학습할 수 있다는 증거”라고 말했다. 치트카 교수는 “동물들도 인간처럼 사회적 학습은 물론 문화 전파까지 가능하다는 것을 보여주는 이번 연구들은 시사점이 크다”고 덧붙였다.

프랑스 몽펠리에대, 고등사범학교 공동 연구팀은 설탕, 흰 밀가루 같은 정제 탄수화물을 많이 먹는 사람은 이성에게 매력이 떨어져 보인다고 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 3월 7일자에 실렸다. 탄수화물은 인체에 에너지를 공급하는 핵심 영양소다. 그렇지만 설탕, 흰 밀가루처럼 섬유질을 제거한 정제 탄수화물은 체내에서 빠르게 소화되고 흡수되기 때문에 비만, 제2형 당뇨, 심혈관 질환을 유발하는 것으로 알려져 있다. 빵, 과자, 면은 정제 탄수화물로 만들어진 경우가 많다. 연구팀은 정제 탄수화물을 많이 섭취하면 외모 같은 비의학적 특성에도 영향을 미칠 수 있다는 이전 연구를 확인하기 위해 프랑스 성인 남녀 104명을 두 집단으로 나눠 실험했다. 연구팀은 한 집단에는 정제 탄수화물로 구성된 고혈당 아침 식사를 주고, 다른 집단에는 통곡물 같은 비정제 탄수화물이 포함된 저혈당 아침 식사를 제공했다. 아침 식사를 하고 2시간이 지난 뒤 사진을 찍어 또 다른 이성 실험 대상자들에게 사진을 보여 주면서 매력도를 평가하도록 했다. 그 결과 고혈당 아침 식사를 한 남성과 여성 모두 저혈당 아침 식사를 한 사람들보다 얼굴 매력도가 낮게 평가됐다. 특히 정제 탄수화물을 만성적으로 섭취한 사람은 매력도가 더 낮은 것으로 나타났다. 연구를 이끈 클레어 버티케(인간진화생물학) 몽펠리에대 박사는 “사회적 상호작용의 중요 요소인 얼굴의 매력이 정제 탄수화물 섭취에 상당한 영향을 받는다는 점을 확인한 연구”라고 밝혔다.

지난 5일은 개구리가 겨울잠에서 깰 정도로 봄기운이 완연하다는 경칩이었습니다. 그래도 앞으로 몇 차례 더 꽃샘추위가 찾아오겠지요. 아침, 저녁과 달리 낮에는 비교적 포근해 운동하는 사람들이 점점 늘어나는 것이 눈에 보입니다. 호주 시드니대, 브라질 상파울루연방대 의대, 칠레 자치대, 산티아고대, 스페인 카디스대, 덴마크 남덴마크대, 미국 하버드대 의대, 브리검 여성병원 공동 연구팀은 좌식 생활을 오래 하더라도 하루 9000~1만 보만 걸으면 심혈관 질환(CVD)과 사망 위험을 확 줄일 수 있다고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 영국 의학회에서 발행하는 국제 학술지 ‘영국 스포츠 의학’ 3월 6일자에 실렸습니다. 연구팀은 전 세계 최대 의생명과학 빅데이터인 영국 바이오뱅크에 등록된 7만 2174명을 대상으로 약 7년 동안 하루 걸음 수와 앉아서 보내는 시간, 사망 원인, CVD 발병률을 추적 분석했습니다. 연구팀에 따르면 하루 10.5시간 넘게 앉아서 보내는 사람의 경우 각종 사망 위험과 CVD 발병률을 낮추기 위해 필요한 걸음 수는 하루 9000~1만보입니다. 이는 사망 위험을 39%, CVD 발병을 21% 낮추는 것으로 조사됐습니다. 하루 1만보를 못 채우더라도 실망할 필요는 없습니다. 하루 4000~4500보만 걷더라도 절반 수준의 효과를 얻을 수 있다고 하니 말입니다. 그런가 하면, 이탈리아 라퀼라대, 마우리치오 부팔리니 병원, 피사대 의대, 영국 임페리얼칼리지 런던, 채링 크로스병원, 독일 마르틴루터대 공동 연구팀은 신체 활동 수준이 권장 지침에 못 미치더라도 여가 시간을 가진다면 뇌졸중 위험을 크게 낮출 수 있다고 합니다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘신경학, 신경외과학 및 정신의학’ 3월 6일자에 게재됐습니다. 연구팀은 낮은 수준의 신체 활동으로도 CVD 발병을 예방할 수 있는지 알아보기 위해 메타 분석했습니다. 메타 분석은 특정 주제에 관한 여러 연구 결과를 하나로 통합하기 위해 개별 연구 결과를 수집해 통계적으로 재분석하는 방법입니다. 연구팀은 평균 10.5년 동안 건강을 추적 관찰한 15개의 연구를 분석했습니다. 이들 연구에 포함된 성인은 75만 2050명이었습니다. 분석 결과 평소 충분한 신체 활동을 하지 않더라도 여가 시간을 갖고 저강도의 신체 활동만으로 뇌졸중 위험을 상당히 낮추는 것으로 나타났습니다. 여가 시간을 갖는 사람은 그렇지 않은 사람보다 뇌졸중 위험이 18% 줄었고 여가 중 중간 강도의 신체 활동을 하는 사람은 29%까지 낮아지는 것으로 확인됐습니다. 0교시 등교가 사라지고 주5일, 주 52시간 근무제가 시행되면서 개선됐다지만 우리 사회에서는 여전히 ‘노오력’을 강조하며 휴식 따위는 없음을 강조합니다. 시도 때도 없이 울리는 메시지와 이메일 알림음도 현대인의 정신적·신체적 건강을 해치는 요인입니다. 휴식 시간 없이 ‘열심히’만 조장하는 풍토가 계속된다면 건강한 창조적·혁신적 사회가 되기보다는 건강하지 않은 비능률적·권위적 사회가 될 겁니다.

인간 뇌 구조와 기능을 모방한 원리로 전력 소모를 최소화하면서도 초고속으로 거대언어모델(LLM)을 처리할 수 있는 인공지능(AI) 반도체를 국내 연구진이 세계 최초로 개발했다. 엔비디아 그래픽처리장치(GPU) A100의 41분의1 크기에 전력은 625분의1만 소모하면서 GPT 2 구동에 성공했다. 격화하는 세계 AI 반도체 전쟁에서 승기를 쥘 수 있는 실마리를 제공한 연구성과로 평가된다. 한국과학기술원(카이스트) PIM반도체 연구센터와 인공지능반도체대학원 유회준 교수 연구팀은 이 같은 초저전력 반도체 ‘상보형 트랜스포머’를 삼성전자 28㎚(나노미터) 공정을 통해 개발했다고 6일 과학기술정보통신부가 밝혔다. 연구팀은 그동안 다량의 GPU와 250W(와트)의 전력 소모를 통해 구동되던 GPT 2를 가로·세로 4.5㎜ 크기의 AI 반도체 한 개로 400㎽(밀리와트) 전력만 소모하면서 0.4초 만에 처리했다. 이번 연구 결과는 지난달 19∼23일 미국 샌프란시스코에서 열린 국제고체회로설계학회(ISSCC)에서 발표·시연됐다. 상보형 트랜스포머란 뇌의 뉴런이 정보를 처리하는 방식을 모사한 ‘스파이킹 뉴럴 네트워크’(SNN)와 여러 신경망 층으로 이뤄져 복잡한 패턴을 인식하고 학습하는 AI 모델인 ‘심층인공신경망’(DNN)을 선택적으로 사용할 수 있도록 한 기술이다. 생각할 것이 많을 때는 에너지 소모가 많고, 생각할 것이 적을 때는 에너지 소모가 적은 사람의 뇌 작동 원리를 AI반도체 형태로 구현했다. 입력값 크기가 클 때는 DNN을, 입력값이 작을 때는 SNN을 사용해 전력 소모를 최소화했다. 유회준 교수는 “뉴로모픽(뇌 기능 모사 기술) 컴퓨팅은 IBM, 인텔 같은 회사들도 의미 있게 구현하지 못한 기술로, 초저전력 뉴로모픽 가속기(상보형 트랜스포머)로 LLM을 구동한 것은 저희가 세계 최초라고 자부한다”고 말했다. 다만 당장 상용화로 이어질 수 있는 단계는 아니다. 연구팀은 향후 해당 기술을 LLM뿐 아니라 다양한 응용 분야로 확장해 연구하고, 상용화 관련 문제점들을 파악해 개선한다는 계획이다.

반려견과 산책 중이던 남성이 우연히 7000만 년 전 공룡 화석을 발견했다. 특히 이 남성은 화석을 보호하기 위해 무려 2년 간이나 비밀리에 발굴 작업을 한 것으로 알려졌다. 지난 4일(현지시간) 미국 워싱턴포스트 등 외신은 프랑스 남부 몽투리에의 절벽 가장자리에서 거의 온전한 상태의 티타노사우루스(Titanosaur) 화석이 발견됐다고 보도했다. 공룡 중 최대 덩치를 자랑하며 목이 긴 것으로 유명한 티타노사우루스의 화석은 2년 전인 지난 2022년 우연히 발견됐다. 평소 고생물학을 독학할 정도로 관심이 많았던 데미안 보셰토(25)는 “개를 산책시키던 중 절벽 끝에 산사태로 인해 뼈같은 것이 드러난 것이 보였다”면서 “곧바로 인근 도시 크루지에 있는 고고학 및 고생물학 학회에 연락했다”고 밝혔다. 조사결과 드러난 뼈의 정체는 바로 공룡 화석이었다. 그리고 발견자인 보셰토와 고생물학회 연구자들은 현장 훼손을 우려해 언론에 알리지않고 무려 2년 간이나 비밀리에 발굴 작업을 이어갔다. 최근 발굴이 완료된 가운데 드러난 공룡의 정체는 티타노사우루스였다. 백악기 시기 남미 지역에 주로 살았던 초식 공룡인 티타노사우루스는 공룡 중 최대 덩치를 자랑하며 종에 따라 몸길이 30m, 무게 50t을 훌쩍 넘어서기도 한다. 이번 발굴을 통해 연구팀은 약 70%의 몸을 온전히 복원하는데 성공했으며 그 길이는 9m로 확인됐다.특히 이번 공룡 화석 발굴과 복원에는 발견자인 보셰토의 공이 가장 컸다. 최초 발견자인 그는 이후 아예 다니던 직장도 그만두고 발굴 작업에 참여했으며 고생물학 석사과정과 더불어 크루지 박물관 자원봉사도 나섰다. 크루지 박물관장 프란시스 파게스는 “이번 발견은 프랑스와 유럽의 백악기 후기 공룡과 생태계를 이해하는데 큰 도움을 줄 것”이라면서 “화석에 대한 연구가 완료되면 이곳 박물관으로 옮겨와 대중에게 전시될 것”이라고 밝혔다.

물은 생명 현상에 필요한 기본 물질이다. 지구 생명체는 물속에서 태어났고 사실 오랜 세월 물 밖으로 나가지 않았다. 설령 육지로 나갔다고 해도 인간과 다른 생명체의 몸은 상당 부분 물로 되어 있다. 생명체는 물에서 태어나고 물과 함께 살아가는 존재다. 따라서 과학자들은 지구의 물이 어디에서 기원했는지를 오랜 시간 연구해 왔다. 지구와 태양계에 존재하는 물은 원시 태양 주변의 가스와 먼지가 모인 원반인 원시 행성계 원반에서 수소와 산소 원자가 만나 생성된 것으로 추정되지만, 정확한 과정에 대해서는 모르는 부분이 많다. 웨스턴 온타리오 대학 엘스 피터스와 잔 카미, 그리고 파리-사클레이 대학의 마리온 자네즈가 이끄는 국제 과학자팀은 제임스 웹 우주 망원경의 강력한 성능을 이용해 원시 태양과 비슷한 아기 별 주변에서 많은 양의 물이 생성되고 파괴되는 과정을 포착했다. 지구에서 비교적 가까운 거리에 있는 가스 성운인 오리온 성운은 수많은 아기 별이 태어나고 있어 이전부터 과학자들의 집중 관측 대상이었다. 최근 과학자들은 아기 별 주변의 원시 행성계 원반 중 하나인 d203-506에 주목했다. 연구팀은 제임스 웹 우주 망원경의 적외선 관측 데이터를 분석해 d203-506에서 물이 자외선을 받아 분해될 때 나오는 하이드록실기(-OH)의 존재와 그 양을 측정했다. 그 결과 d203-506 원시 행성계 원반에서는 매달 지구의 바다만큼의 물이 분해되는 것으로 나타났다. 하지만 과학자들은 수소와 산소가 결합해 동시에 그만큼의 물이 다시 생기는 순환 사이클이 있는 것으로 보고 있다. 우선 원시 행성계 원반 중 별에서 먼 차가운 곳에서 산소와 수소가 결합해 물 분자가 생긴다. 이 물이 중력에 이끌려 별에서 가까운 섭씨 100~500도 사이의 뜨거운 위치로 오면 원시 별의 강력한 자외선에 의해 물 분자가 분해된다. 분해된 원자들은 다시 차가운 곳으로 이동한다. 언뜻 보기에는 우리와 관계없는 먼 우주의 일 같지만, 오래전 지구의 물도 이런 과정을 거쳐 순환되었을 가능성이 높다. 우리 몸에 있는 물도 예외가 아니다. 이들이 원시 행성계 원반에서 만나 순환하지 않았다면 지금의 우리는 없었을 것이다.

피부는 외부 유해 물질로부터 인체를 보호하는 장벽 역할을 한다. 그런 피부가 손상되면 중증 환자들에게는 패혈증 같은 심각한 질환으로 연결될 수 있다. 특히 당뇨 환자는 혈액 순환과 상처 치유 과정에 일반인과 달라 만성상처가 쉽게 생긴다. 국내 연구진이 상처 발생과 치료 과정을 실시간으로 모니터링해 다른 중증 질환으로 이어지는 것을 사전에 막을 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 카이스트 전기및전자공학부, 중앙대 공동 연구팀은 당뇨 환자의 만성상처 부위 치유 과정을 실시간으로 추적해 치료 시기를 효과적으로 모니터링할 수 있는 무선 시스템을 개발했다고 5일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의공학 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 헬스케어 머티리얼즈’에 실렸다. 만성상처로 인한 피부 재생을 위해 미국의 경우 매년 수백억 달러의 의료비가 지출되고 있다. 또 상처 치유를 촉진하기 여러 방법이 있지만, 환자별 상처 상태에 따라 맞춤 관리도 필요하다. 이에 연구팀은 상처 부위와 건강한 주변 피부 사이의 온도 차를 이용해 상처 내 발열 반응을 추적할 수 있도록 했다. 열 전송 특성을 측정해 피부 표면 근처 수분 변화를 관찰하면 흉터 조직의 형성 과정을 파악할 수 있다는 것이다. 연구팀은 당뇨를 유발한 생쥐를 이용해 만성 상처 치유가 지연되는 과정에서 실험을 진행했고, 수집된 데이터로 상처 치유 과정과 흉터 조직 형성을 정확히 추적할 수 있음을 확인했다. 연구팀이 개발한 시스템은 상처 치유 후 기기를 제거하는 과정에서 발생할 수 있는 조직 손상을 줄이기 위해 체내에서 자연 분해되는 생분해성 센서 모듈을 사용했다. 생분해성 재료를 활용했기 때문에 사용 후 제거할 필요가 없으므로 상처 부위 내부에서도 계속 모니터링할 수 있다는 장점도 있다. 연구팀은 추가 연구를 통해 이번 장치를 항균 특성을 가진 재료와 통합해 염증 반응, 박테리아 감염, 기타 병변을 관측하고 예방하는 기술로 확장할 계획이라고 밝혔다. 연구를 이끈 권경하 카이스트 교수는 “이번 개발한 장치로 상처 부위를 지속해 모니터링할 수 있기 때문에 의료 전문가들이 당뇨 환자의 상처 상태를 더 정확하게 파악하고 적절한 치료를 적시에 제공할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

미국 항공우주국인 나사(NASA)는 2006년 1월 인류 최초로 명왕성을 탐사하기 위해 탐사선 뉴 허라이즌스(New Horizons)호를 발사했다. 뉴허라이즌스는 9년 반에 걸친 긴 여행 끝에 2015년 7월 명왕성과 그 위성을 관측해 지구로 전송했다. 덕분에 과학자들은 태양계 끝에 있는 작은 얼음 천체인 명왕성이 생각보다 복잡한 지형을 지닌 미스터리 얼음 천체라는 사실을 확인했다. 하지만 뉴 허라이즌스의 임무는 여기서 끝나지 않았다. 뉴허라이즌스는 2019년 태양계 외곽의 얼음 소행성인 ‘486958 아로코트’를 관측했다. 이 소행성은 본래 임무에 없던 목표였으나 우연히 뉴 허라이즌스호의 비행경로에 가까이 있는 것이 발견되어 임무에 추가됐다. 덕분에 과학자들은 지금까지 인류가 탐사선을 보낸 천체 중 가장 멀리 떨어진 천체이자 ‘카이퍼 벨트’(Kuiper Belt) 천체를 직접 탐사할 수 있는 기회를 얻었다. 카이퍼 벨트는 태양계에서 해왕성 궤도 밖에 있는 얼음 천체들의 모임으로 대략 30~50AU(1AU는 지구~태양 거리인 1.5억㎞) 정도에 분포하는 것으로 추정된다. 단주기 혜성(2~200년의 공전 주기를 갖는 혜성)은 주로 이곳에서 기원하는 것으로 알려져 있다. 하지만 태양에서 멀리 떨어진 작은 천체들의 모임이다 보니 아직 밝혀내지 못한 부분이 더 많다. 콜로라도 대학의 알렉스 도너가 이끄는 연구팀은 뉴 허라이즌스호가 보낸 데이터를 분석해서 카이퍼 벨트의 실제 크기가 예상보다 훨씬 크다는 증거를 발견했다. 연구팀은 뉴허라이즌스호에 탑재된 ‘베네타 버니 스튜던트 먼지 측정기’(Venetia Burney Student Dust Counter·VBSDC)를 이용해 카이퍼 벨트의 크기를 짐작할 수 있는 단서를 발견했다. 이 장치는 우주에 있는 매우 미세한 먼지의 밀도를 측정한다. 물론 이것만으로 카이퍼 벨트 천체의 존재를 직접 증명할 순 없지만, 중요한 단서를 얻을 순 있다. 카이퍼 벨트의 얼음 소행성들이 서로 충돌할 경우 주변으로 먼지를 날릴 수밖에 없기 때문이다. 일정 농도 이상의 우주 먼지는 카이퍼 벨트가 여전히 끝나지 않았다는 것을 의미한다. 따라서 태양에서 점점 멀어지는 뉴 허라이즌스호가 지나간 비행경로의 먼지 밀도를 측정하면 카이퍼 벨트의 크기를 간접적으로 측정할 수 있다. 연구 결과 카이퍼 벨트의 크기는 예상보다 더 커서 80AU 거리까지 펼쳐진 것으로 나타났다. 대부분의 소행성이 서로 수백만㎞ 이상 떨어져 있고 대개 지름 수십㎞ 이하의 작은 소행이라 지구에서 직접 관측은 어렵지만, 작은 얼음 천체들이 태양계 외곽에 예상보다 더 많이 존재하는 셈이다. 뉴허라이즌스호의 원자력 전지는 2040년까지는 작동할 것으로 예상되기 때문에 앞으로 데이터를 분석하면 카이퍼 벨트의 정확한 크기를 알 수 있을 것으로 기대된다. 명왕성 탐사와 실질적으로 마지막 소행성인 아로코트 탐사 이후에도 탐사 임무를 계속하는 뉴허라이즌스호가 어떤 새로운 사실을 밝혀낼지 궁금하다.

남아메리카 아마존 열대우림에서 세계에서 가장 큰 뱀인 아나콘다의 새로운 종이 발견됐다. 29일(현지시간) CNN, 로이터통신 등 외신에 따르면 호주 퀸즐랜드대학 연구팀은 길이 6.3m에 달하는 녹색 아나콘다를 에콰도르 아마존에서 발견했다고 밝혔다. 연구팀은 이 아나콘다의 존재를 잘 아는 와오라니 부족의 도움을 받아 약 10일간의 추적 끝에 발견했다고 전했다. 해당 아나콘다를 발견한 현장에서는 길이 7.5m, 무게 약 500㎏에 달하는 또 다른 개체도 포착됐다는 목격담도 전해졌다고 CNN은 전했다. 연구팀은 에콰도르 동부 야수니 지역에서 벌어지는 석유 유출 사태가 환경에 어떤 피해를 주는지 살펴보기 위해 아나콘다를 지표 생물로 삼았다가 새로운 발견을 한 것으로 전해졌다. 그동안 야생 녹색 아나콘다는 학명 ‘에우넥테스 무리누스’로 알려진 단 1종만 있는 것으로 여겨졌지만, 연구팀이 이번에 발견한 아나콘다는 새로 확인된 종으로 학명은 ‘에우넥테스 아키야마’라고 붙여졌다. 퀸즐랜드대의 이번 연구 결과는 과학 저널 ‘다이버시티’에 실렸다. 연구에 함께 참여한 네덜란드 생물학자 프레이크 봉크는 앞서 길이 약 6.1ｍ, 무게 약 200㎏에 달하는 에우넥테스 아키야마 종의 녹색 아나콘다와 나란히 헤엄을 치는 영상을 공개하기도 했다. 연구팀은 두 종의 녹색 아나콘다는 생긴 것은 거의 똑같지만, 서로 다른 유전자의 비중이 5.5%에 이르는 만큼 사실상 다른 종이라고 주장했다. 아나콘다 전문가인 브라이언 프라이 호주 퀸즐랜드대 생물학 교수는 “사람과 침팬지의 유전자 차이가 약 2%밖에 되지 않는다는 점을 고려하면 이 두 종의 유전자 차이는 믿을 수 없을 정도로 큰 것”이라고 설명했다. 이 두 종 아나콘다는 약 1000만년 전에 서로 분화한 이후 급격한 유전자 차이가 벌어진 것으로 연구진은 추정했다.

인류가 태양계 바깥에서 첫 외계행성을 발견한 것은 1995년 페가수스자리 51번 별 주위를 도는 ‘페가수스 51-b’였다. 그로부터 30년이 채 안된 2023년 8월 기준으로 무려 5500개의 외계행성 발견을 기록했으며, 현재도 꾸준히 발견되고 있다. 과학자들은 우리은하 내에 외계행성이 수십억 개는 될 것으로 예측한다. 그런데 인류 최초로 외계행성에 대한 질문을 던진 사람은 지금으로부터 700년 전 독일 신학자인 알베르투스 마그누스(1193~1280)였다. 가톨릭 주교로서 철학자이자 자연과학자이기도 한 그는 당시의 철학, 신학, 자연과학 등 전 분야에 걸쳐 방대한 저술을 한 학자로서, 보편적 박사(普遍的博士)라 불리었다. 요즘 말로는 ‘통섭(統攝)’이라 할 만한 사람으로, 이렇게 말했다. “이런 세상이 하나만 있는 것일까, 아니면 여러 개 있는 걸까? 이것은 인간이 물을 수 있는 가장 고상하고 놀라운 질문 중의 하나다. 이것은 인간 정신이 진심으로 이해하고자 하는 질문이다.” 이 놀라운 발상에서 나온 질문은 700년이 지난 후에야 그 답을 얻게 되었다. 페가수스자리 51번 별 옆에서 마침내 ‘다른 세계’를 발견해낸 것이다. 인류는 수천 년 전부터 ‘다른 세계’의 존재를 궁금해했다. 소크라테스 이전의 고대 그리스 철학자들도 지구 외에 다른 세계가 있는지에 대해 사색했다. 소크라테스와 동시대인인 원자론자 데모크리토스는 우리와 같은 세계가 무한히 많을 뿐 아니라, 세계는 무한히 확장되고 있으며, 우리보다 태양과 달이 더 많은 세계도 있고 그렇지 않은 세계도 있다라고 장담했다. 2400년 전 고대인의 예언은 지금 다 사실로 판명되었다. 놀라운 예지가 아닐 수 없다. 외부 세계에 대한 논의는 중세와 근세에 이르도록 철학자와 신학자들 사이에 끊이지 않고 이어져왔다. 기독교 안에서도 의견은 둘로 나뉘었다. 하나는 <성서>에 다른 세상 얘기가 없으니 다른 세계는 존재하지 않을 것이라는 파와, 신은 전지하고 무한하니 무한히 많은 세계를 창조하셨을 거라고 믿는 파였다. 그러나 관측 수단이라고는 ‘맨눈’밖에 없던 그 시대로서는 이를 판정할 방법이 없었다. 코페르니쿠스가 지동설을 주장한 <천구의 회전에 관하여>가 나온 것이 1543년이니까, 그 전까지 인류는 지구가 우주의 중심에 굳건히 자리잡고 있다고 믿었던 만큼 대부분의 사람들은 세계는 하나뿐이라고 생각했음에 틀림없다. 인류가 본격적으로 우주를 들여다보기시작한 것은 1610년부터였다. 갓 발명된 망원경으로 달을 본 갈릴레오는 달 역시 지구처럼 산과 계곡이 있는 ‘다른 세계’임을 알았으며, 천상의 물질인 에테르로 이루어진 완벽한 존재라는 아리스토텔레스의 말은 거짓으로 드러났다. 뿐더러 천구를 가르는 은하수는 무수한 별들의 집합체라는 사실도 알아냈다.1995년 ‘첫 외계행성’ 발견에 노벨물리학상 이처럼 광활한 공간을 꿰뚫는 도구 없이는 천상의 세계를 들여다볼 수 있는 방법은 없다. 천문학자들이 강력한 도구로 무장하고 외계행성이란 성배 찾기에 도전하기 시작한 것은 1980년대부터였다. 세계 여러 곳의 연구팀들이 성배 찾기에 나섰지만, 정작 성배를 먼저 손에 쥔 사람은 아웃사이더인 스위스 제네바 대학의 미셸 마요르와 박사과정생 디디에 쿠엘로였다. 그들은 1994년 4월 망원경으로 페가수스자리 51을 집중적으로 관측한 끝에 별이 흔들리는 것을 포착했다. 이런 현상이 나타나는 이유는 행성이 크지는 않지만 별 주위를 돌면서 자신의 중력을 행사하기 때문이다. 별의 미세한 움직임은 별빛을 분석하면 측정할 수 있고, 이로부터 행성의 질량과 크기, 궤도를 알아낼 수 있다. 두 사람은 정밀한 관측 끝에 페가수스 51번 별 주변에서 목성 크기에 질량은 목성의 반 정도 되는 첫 외계행성을 발견하기에 이르렀다. 이 첫 발견은 이후 천문학자들이 수많은 외계행성을 발견하는 데 도화선이 되었다. 첫 외계행성 발견이라는 성배를 거머쥔 미셸 마요르와 디디에 쿠엘로는 2019년 노벨물리학상을 공동 수상했다.최초의 외계행성이 발견된 페가수스자리 51번 별(영문 약자: 51 Peg)은 페가수스자리 방향으로 약 50광년 떨어진 곳의 준거성으로, 고유명칭은 헬베티우스(Helvetios)이며, 겉보기등급은 5.49로 관측에 적합한 환경에서 맨눈으로 볼 수 있다. 그 주위를 도는 행성 페가수스자리 51-b는 디미디움(Dimidium)이라는 공식명칭을 갖고 있는데, 모항성에 매우 바싹 붙어서 돌고 있어 행성의 표면 온도가 섭씨1000도 이상으로 달구어져 있다. 또한 가까운 거리 때문에 4일에 한 번 공전하며, 공전 속도는 초속 136km로, 지구(초속 30km)와 비교하면 4배 이상 빠르다. 이로써 태양 이외의 별들도 행성을 거느리고 있다는 사실, 이 우주에는 지구뿐 아니라 다른 세계도 존재한다는 사실이 명백하게 밝혀진 것이다. 페가수스자리 51번 별은 인류의 오랜 궁금증을 풀어준 최초의 별로 오늘도 밤하늘에서 반짝이고 있다.

개인, 분배 공정해야 공동체 협조동기부여할 새로운 이론 만들어사람마다 가용 자원·능력 달라안정성 초점 맞추면 균등 분배효율성 따지면 숙련자 더 줘야 “모든 것은 숫자로 돼 있습니다.” 2000년대 초 방영했던 미드 ‘넘버스’가 시작할 때 나오는 문구처럼 수학자들은 우리 주변의 많은 것들이 숫자로 이뤄져 있으며 수로 해석될 수 있다고 생각한다. 아무리 복잡한 상황이나 자연 현상도 수식으로 비교적 간단하게 표현할 수 있다는 말이다. 수와 양에 관해 다루는 수학은 철학, 천문학과 함께 인류 역사상 가장 오래된 학문이다. 수학자들은 수학이 자연과 우주의 숨겨진 법칙을 찾는 것뿐만 아니라 인간관계나 사회, 정치 등에서 나타나는 다양한 문제에 대한 해법을 알려 주는 실질적 학문이라고 강조한다. 게임 이론이 대표적이다. 게임 이론은 군사학에서 시작해 경제학, 경영학, 정치학, 심리학까지 다양한 분야에서 사용되는 수학 이론이다. 한 사람의 행위가 다른 사람의 행위에 미치는 상호의존적·전략적 상황에서 의사 결정이 어떻게 이뤄지는가를 주로 연구한다. 오스트리아 과학기술연구원(ISTA), 호주 퀸즐랜드대 경제학부, 독일 막스 플랑크 진화생물학 연구소, 프랑스 툴루즈 고등연구원 공동 연구팀은 서로 다른 특성을 가진 개인들이 협력할 때 필요한 요소를 파악할 수 있는 새로운 게임 이론을 만들었다고 28일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 2월 27일자에 실렸다. 인류의 공존은 협력에 달려 있지만 개인마다 협업하는 동기와 이유가 달라서 ‘공유지의 비극’ 같은 상황이 발생한다. 이웃끼리 진입로를 공유하는 단독주택 단지를 생각해 보자. 폭설로 진입로 전체가 눈으로 덮이면 제설 작업을 해야 한다. 거주자 모두가 제설에 나선다면 도로는 순식간에 치워지겠지만 한두 명이 춥다는 이유로 빠지기 시작하고 결국 아무도 제설 작업을 하지 않는다면 도로에는 계속 눈이 남아 있게 된다. 어떻게 해야 이 딜레마를 극복하고 공동의 이익을 위해 협력할 수 있을까. 공공재 게임은 앞선 상황과 같은 사회적 딜레마를 모델링하는 방법으로 사용됐다. 이 게임에서 참가자는 전체 집단 이익을 위해 자신의 자원을 얼마나 내놓을 것인지 결정한다. 기존 연구에서는 모든 인간이 동질적이라 가정하고 있어 현실 세계를 반영하지 못하고 있다는 지적이 많았다. 이에 연구팀은 공공재 게임에서 중요한 것은 개인별 능력과 이를 바탕으로 한 실질적 기여도라고 강조했다. 눈 덮인 진입로 시나리오에서 보면 주민들은 가용 자원과 이를 사용할 수 있는 능력에서 모두 각각 다르다는 말이다. 이런 상황에서 또 하나 고려해야 할 문제는 불평등이라고 연구팀은 지적했다. 연구팀이 이번에 새로 개발한 모델에 따르면 다양한 능력을 갖춘 개인이 협력을 지속하기 위해서는 자원을 균등하게 분배하는 것이 전제되어야 한다. 그렇지만 균등 분배만으로는 전체적 후생이 극대화되지 않는 것으로 나타났다. 공공선을 늘리기 위해서는 숙련된 개인에게 자원이 조금 더 배분되어야 하므로 결과적으로는 약간 불균등한 분배가 이뤄지게 된다. 연구팀은 이에 대해 모두가 참여해 작업을 완수하는 안정성에 초점을 맞춘다면 자원을 균등하게 배분하는 것이 필요하지만, 효율성을 목표로 한다면 기꺼이 참여하려는 사람이나 능력이 있는 사람들에게 조금 더 배분하는 것이 필요하다고 본다. 연구팀에 따르면 협력의 효율성과 안정성은 사회마다 차이를 보이겠지만 여기에는 상호성, 도덕성, 윤리적 문제 등 다양한 요소가 개입되는 것으로 계산됐다. 연구를 이끈 크리시넨두 차터지 ISTA 교수(진화 게임 이론)는 “이번 연구에서 개발한 새로운 공공재 게임 이론은 환경 정책이나 기후 변화 대응은 물론 새로운 경제체제와 정책을 만드는 데 도움을 줄 것으로 기대한다”고 말했다.

미국 위치토 주립대와 조지아대 인류학과 연구팀은 온난화로 인한 해수면 상승과 허리케인 같은 열대 저기압의 잦은 발생으로 고고학 유적지들이 위협받는다고 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 2월 29일자에 실렸다. 연구팀은 미국 기상청에서 개발한 허리케인 범람·침수(SLOSH) 모델로 조지아주 저지대 평야에 있는 유적지에 미칠 위험성을 평가했다. 분석 결과 현재 해수면 높이를 기준으로 허리케인 카테고리 5 수준의 폭풍 해일이 발생할 경우 4200개 이상 유적지가 침수 위험에 처할 가능성이 높은 것으로 나타났다. 이는 단순 해수면 상승만을 고려한 이전 모델의 추정치보다 10배를 훌쩍 넘는 수치다. 연구를 이끈 매슈 하우랜드 위치토 주립대 교수(디지털 고고학)는 “이번 연구는 잦아지는 기상 이변 때문에 해안과 가까운 고고학적 유적들이 손상될 위험이 크다는 것을 보여 준다”고 말했다. 하우랜드 교수는 “지금까지 고고학계에서는 유적지 손상이 해수면 상승 때문에 생길 것으로 생각했지만, 앞으로는 기후 변화로 인한 급작스러운 기상 이변까지도 신경 써야 할 것”이라고 덧붙였다.

인간 행동이 유전자의 영향을 받는지, 환경에 더 좌우되는지는 철학, 심리학, 생물학 등 다양한 분야에서 중요한 연구 주제였습니다. 공부를 잘하는 데 지능지수처럼 유전적 영향이 큰지, 노력과 환경의 영향을 더 많이 받는지에 대한 논쟁과 결을 같이합니다. 유전 결정론은 인간 행동이 유전자와 유전적 요소에 의해 결정된다는 관점입니다. DNA에 내장된 정보가 성격, 지능, 성향, 질병에 대한 취약성까지 결정한다는 것이지요. 반면 환경 결정론은 한 개인이 자라면서 겪는 사회적, 문화적, 경제적 요건이 인간 행동에 더 큰 영향을 미친다는 것입니다. 과거와 달리 요즘은 행동을 유발하는 데 유전적 요인과 환경적 영향이 복잡하게 상호작용한다는 연구 결과들이 속속 발표되고 있습니다. 최근에는 뇌에서 행동을 조절하는 유전자 또한 상황에 따라 반응하는 조절 네트워크 내에서 작동한다는 사실이 밝혀지기도 했습니다. 미국 일리노이대 어바나샴페인 캠퍼스의 게놈 생물학 연구소, 곤충학과, 작물과학과, 럿거스대 사회학과 공동 연구팀도 인간 행동의 원인을 좀더 정확히 알기 위해서는 환경적 영향 분석을 유전자 연구에 통합하는 방법 개발이 필요하다는 진단을 내놨습니다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 2월 28일자에 실렸습니다. 게놈 분석 기술의 발전은 행동은 물론 유전자 발현까지도 유전과 환경 모두에서 영향을 받는다는 점을 잘 보여 주고 있습니다. 사실 무수히 많은 형질이 어떤 유전자와 관련돼 있는지 실험적으로 규명하는 것은 쉽지 않습니다. 그나마 최근에는 전장 유전체 연관분석(GWAS) 기술 덕분에 생물체 형질과 관련 있는 유전자 위치를 유전체 전반에 걸쳐 확인하고 탐지할 수 있습니다. 그렇지만 환경 변수를 통제하기가 어려운 인간은 GWAS만으로 유전과 환경의 상호 관계를 쉽게 밝혀 낼 수 없습니다. 이에 연구팀은 초파리의 공격성에 관한 연구를 통해 유전자·환경 상호작용의 복잡한 본질을 폭넓게 이해하기 위해 환경 데이터를 통합한 확장 GWAS 구축이 필요하다고 제안했습니다. 또 동물 연구에서 얻은 통찰력을 인간 연구에 더 적극적으로 적용해야 한다고도 지적했습니다. 동물 실험은 유전자와 환경이 어떤 방식으로 뇌 유전자 조절 네트워크를 구축하고 그에 따른 행동을 유발하는지 보여 줄 수 있다는 말입니다. 인간 행동과 관련한 유전자·환경 상호작용의 복잡성과 그 이면을 이해하기 위해서는 자연과학자인 생물학자와 인문·사회과학의 다학제 간 협력이 중요하다고 연구팀은 밝혔습니다. 행동에 대한 유전적 영향과 환경적 영향을 연결하는 분자 메커니즘을 밝혀 내기 위해서는 뇌 오가노이드(인공 장기)와 새로운 형태의 뇌 영상 기술도 필요하다고 강조했습니다. 진 로빈슨 일리노이대 어바나샴페인 교수(곤충 사회행동학)는 “행동의 원인 연구는 건강과 질병에 있어 유전과 환경의 관계를 더 잘 이해하는 데 도움이 된다”며 “우생학이나 인종 차별 같은 유전학의 결정론적 사고와 관련된 위험도 줄일 수 있는 만큼 좀더 정밀한 연구법이 필요하다”고 말했습니다.

죽은 새끼를 끌어올리는 돌고래 한마리가 또 발견돼 안타까움을 더하고 있다. 다큐제주·제주대학교 돌고래연구팀은 28일 낮 12시 57분쯤 대정읍 일과리 앞바다에서 죽은 새끼를 끌어올리는 남방큰돌고래 한마리의 모습을 포착했다고 밝혔다. 오승목 다큐제주 감독은 “남방큰돌고래는 태어난 지 하루이틀 정도 밖에 지나지 않은 새끼로 추정된다. 어미가 본능적으로 새끼를 살리기 위해 숨을 쉴 수 있도록 들어올리는 행위를 반복하고 있다”면서 “새끼가 그 과정에서 숨을 쉬는 행위를 못했거나 태어나자 마자 질식사했을 가능성도 있다”고 말했다. 이어 “육지동물은 새끼가 죽으면 어미가 그 곁을 떠나지 않고 지키지만 수중 포유동물인 돌고래는 끊임없이 움직이면서 추모를 하게 되는데 바로 그 과정인 것 같다”면서 “새끼가 부패할 때까지 추모하다 놓아주게 된다”고 설명했다. 결국 ”어미가 죽음을 부정하다가 시간이 흐르면 직감적으로 놓아줄 수 밖에 없는 상황에 놓이게 될 것”이라고 덧붙였다. 김병엽 제주대 해양과학대 교수는 “크기로 봐선 갓 태어난 것 같다”면서도 “혹시 미숙아로 태어났을 가능성도 있으며 어미가 외적인 스트레스 요인으로 뱃속에서 죽어서 태어났을 수도 있다”고 추정했다. 그는 “최근 돌고래 관광 선박들이 돌고래 가까이에 접근해 돌고래들에게 스트레스를 줄 경우, 특히 임신한 돌고래인 경우 외적인 스트레스로 유산되는 경우도 있다”고 전했다. 이어 “어미는 새끼를 등에 업고 오랜시간 장례 의식을 치른다”면서 “주둥이로 새끼를 들어올릴 때 호흡여부를 진동으로 감지하기 때문에 새끼가 죽었다는 것을 직감했을 것으로 보인다”고 안타까워했다. 앞서 지난해 3월, 5월에 이어 8월 15일에는 대정읍 무릉리 인근 해상에서 죽은 새끼 돌고래를 등에 업고 다니는 어미 남방큰돌고래를 발견하는 등 과거에도 여러 차례 죽은 돌고래를 며칠 간 수면 위로 끌어올리거나, 등에 업은 어미 남방큰돌고래들이 관찰된 바 있다. 당시 관광선박 4척이 하루종일 돌고래를 따라다녀 어미 돌고래가 새끼를 힘겹게 업고 다니는 영상이 포착돼 비난을 샀다. 한편 돌고래연구팀은 29일 다시 대정읍 일과리 일대에서 어미돌고래를 드론 등으로 관찰할 예정이다.

지구의 육지와 바다 그리고 하늘에서 가장 큰 동물은 모두 척추동물이다. 종류로 말하자면 곤충이 가장 많고 숫자로 따지면 박테리아가 압도적으로 많겠지만, 큰 동물은 대부분 척추동물에 속한다. 척추동물은 이름처럼 튼튼한 등뼈와 다른 뼈대가 존재하기 때문에 몸집을 크게 키울 수 있다. 지구 역사상 가장 큰 동물 역시 척추동물인 몸길이 33m에 무게 179톤인 대왕고래(흰긴수염고래)다. 대왕고래의 크기가 워낙 압도적으로 크기 때문에 과학자들은 지구에서 가장 큰 동물이 대왕고래라고 자신있게 말할 수 있다. 하지만 가장 작은 척추동물이 누구인지 자신있게 말하기는 어렵다. 개구리만 해도 손톱 위에 여유 있게 올려 놓을 수 있는 작은 종들이 많기 때문이다. 이들 가운데 누가 가장 작은지 확인하기 위해서는 성체를 기준으로 여러 마리를 측정해 평균값을 제시할 수 있어야 하는데, 대부분 개체수가 많지 않은 희귀종이라 현실적으로 어렵다. 브라질 산타크루즈 주립대학 과학자들은 과거 가장 작은 척추동물의 후보였던 브라질 벼룩 두꺼비 (Brazilian flea toad, 학명 Brachycephalus pulex)의 정확한 크기를 측정했다. 2011년 브라질의 바히야에서 발견된 브라질 벼룩 두꺼비는 사실 개구리로 손톱 위에 두 마리도 여유 있게 올라갈 정도로 작은 척추동물이다. 하지만 1-2마리 정도 표본으로는 성체의 일반적인 크기라고 주장할 수 없기 때문에 연구팀은 46마리의 성체를 잡아 크기를 측정했다.이렇게 작은 동물인 경우 사실 다 자란 성체인지 아직 덜 자란 새끼인지 구분하기가 쉽지 않다. 따라서 연구팀은 번식을 할 수 있을 정도의 성숙도를 지닌 개체를 성체로 구분하고 암수의 크기를 측정했다. 그 결과 브라질 벼룩 두꺼비 수컷의 평균 몸길이는 7㎜를 약간 넘는 수준에 불과했다. 암컷은 알을 낳기 때문에 이보다는 조금 크지만 그래봐야 몸길이가 수컷보다 평균 1㎜ 더 긴 수준에 불과했다. 가장 작은 성체의 몸길이는 6.45㎜였다. 연구팀은 이 결과를 토대로 브라질 벼룩 두꺼비가 지금까지 보고된 가장 작은 척추동물이라고 주장했다. 물론 연구팀은 더 작은 척추동물이 존재할 가능성을 배제하지는 않았다. 아직 발견되지 않은 미지의 종이 이보다 더 작을 수도 있고, 이미 보고된 종 가운데서도 여러 개체를 포획해 크기를 재면 평균 크기가 이보다 더 작게 나올 수 있기 때문이다. 하지만 연구팀은 척추동물의 크기가 무한정 작아질 수 없다고 설명했다. 브라질 벼룩 두꺼비를 비롯한 초미니 양서류들은 발가락의 숫자가 적거나 시력이 별로 좋지 않은 특징을 지니고 있다. 감각 기관이나 장기가 필요한 최소한의 세포 숫자를 채우기 힘들 정도로 작아져서 제 기능을 못 한다는 이야기다. 이는 결국 생존에 불리한 요소로 작용한다. 따라서 곤충처럼 아예 몸 구조를 더 단순하게 바꾸지 않는다면 브라질 벼룩 두꺼비가 척추동물이 작아질 수 있는 한계에 근접한 크기로 볼 수 있다. 아무리 극단적으로 진화한 생물이라도 한계는 있게 마련이다. 고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

쥐라기 시대 먹이를 안고 그대로 죽는 이른바 ‘뱀파이어 오징어’(vampire squid)의 화석이 발견됐다. 최근 룩셈부르크 국립박물관 등 공동연구팀은 지난해 발굴된 화석을 분석한 결과 신종 뱀파이어 오징어로 확인됐다는 연구결과를 ‘스위스 고생물학저널’ 최신호에 발표했다. 지난해 5월 룩셈부르크 남동부 바샤라지에서 처음 화석으로 발굴된 뱀파이어 오징어는 약 2억 100만~1억 7400만 년 전 쥐라기 초기에 살았던 것으로 추정된다. 연구를 이끈 벤 투이 박사는 “뱀파이어 오징어는 두족류에 속하며 겉보기에는 오징어와 비슷하지만 팔이 10개 아닌 8개로 문어와 더 가깝다”면서 “이번 화석 발견을 통해 이 오징어 역시 선사시대 해양공동체의 주요 일원임이 확인됐다”고 밝혔다.놀라운 것은 쥐라기 시대에 죽어 화석이 됐지만 여전히 몸 구조를 세밀하게 보여줄 정도의 보존 상태가 매우 양호하다는 점이다. 특히 오징어 입 주위에 작은 두 마리의 물고기도 함께 보존돼, 최후의 만찬을 즐기다 죽었음을 보여준다. 연구팀은 이 오징어를 ‘시모니테우티스 미첼리’(Simoniteuthis michaelyi)라는 새 학명으로 명명했다. 투이 박사는 “이 오징어는 유럽 본토 중심부에 위치한 섬 해안을 따라 얕은 바다에 살았을 것으로 보이는데 산소가 거의없는 물 등 환경 조건 덕에 사체가 다른 ‘청소부’에게 찢겨지지 않고 온전하게 보존됐다”면서 “이번 화석은 특히 고대 포식자와 먹이의 상호작용을 직접적으로 보여준다는 점에서 쥐라기 해양생물에 대한 더 많은 정보를 준다”고 설명했다.한편 영어로 ‘뱀파이어 오징어’로 불리는 이 오징어는 공포영화에 등장할 것처럼 으스스한 이름을 갖고있지만 사실 흡혈과는 아무 상관이 없다. 통칭 뿐 아니라 학명으로도 ‘지옥에서 온 흡혈귀 오징어’(Vampyroteuthis infernalis)라는 뜻이 붙은 이유는 심해에 살면서 박쥐같은 기괴한 모습을 하고있기 때문이다. 여기에 빛 한줄기 거의 없는 심해에 적응하기 위해 뱀파이어 오징어는 푸른 빛의 큰 눈과 포식자를 만나면 긴 다리와 몸을 동그랗게 말아 안팎을 뒤집는 기술을 가졌다. 또하나 뱀파이어 오징어는 오징어라는 이름이 붙어있기는 하지만 사실 오징어와 문어의 중간으로 오히려 문어의 특성에 더 가깝기도 하다.