인류의 오랜 꿈은 늙지 않고 건강하게 오래 사는 것이다. 그렇지만 필멸의 존재인 인간은 속도는 다르지만 누구나 생로병사를 겪지 않을 수 없다. 최근 과학기술의 발달로 노화의 속도를 늦춰 건강하게 오래 살 수 있는 방법들이 연구되고 있다. 이런 가운데 중국 허베이 중국과학기술대 제1부설병원, 안후이 의대 제2부설병원 공동 연구팀은 세포가 갑작스러운 물리적 스트레스를 받을 때 핵이 파괴되는 것을 빠르게 막아주는 메커니즘을 활성화한다고 7일 밝혔다. 외부 충격에서 세포를 보호해주는 일종의 ‘안전벨트’는 노화나 세포 사멸의 주요 원인인 DNA 손상을 예방하는 치료법 개발에 도움이 될 것으로 보인다. 이 연구는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘생물물리학 저널’ 6월 4일 자에 실렸다. 상피 세포는 피부 가장 바깥쪽과 내부 장기의 표면을 구성하고 있다. 이 세포들은 나트륨이나 다른 이온 농도가 갑자기 변할 때 발생하는 삼투 스트레스나 늘어남 같은 기계적 스트레스에 끊임없이 노출된다. 예를 들어 인간의 자세 변화는 피부 상피 세포를 최대 25%까지 늘리고 사람이 물을 마시게 되면 내장 상피 세포는 삼투압이 20배 증가하게 된다. 이런 외부 스트레스는 세포핵을 파열시켜 DNA 가닥을 끊어버릴 수도 있다. 앞선 연구들은 세포 내 단백질의 일종인 액틴이 핵 위에 모자 모양의 구조를 형성해 세포가 스트레스를 받을 때 안전모 역할을 한다는 것을 밝혀냈다. 하지만 이 구조는 수 시간에 걸쳐 서서히 형성되기 때문에 갑작스러운 환경 변화 스트레스에 대해서는 어떤 방어 메커니즘을 갖고 있는지 명확히 알려지지 않았다. 이에 연구팀은 상피 세포를 다량의 물에 갑자기 노출시켜 급격한 저장성 충격을 가한 다음 관찰했다. 그 결과 세포 안팎의 이온 농도 차이로 인해 균형을 맞추려고 물이 세포 안으로 빠르게 밀려들어갔으며 몇 분 내에 액틴으로 구성된 고리 모양의 구조가 핵 주변에 빠르게 형성되는 것이 관찰됐다. 이후 세포가 삼투압에 적응하면 이 구조는 30분 후에 사라졌다. 또 연구팀은 물리적 압력을 모방하기 위해 세포에 기계적 압력을 가했는데 역시 동일한 구조가 형성되는 것이 관찰됐다. 그렇지만 힘을 천천히 또는 부드럽게 가했을 때는 고리가 나타나지 않았다. 생쥐의 배아 세포에도 같은 실험을 했는데 외부 스트레스가 가해질 경우 액틴 고리가 형성되는 것을 확인했다. 연구팀은 액틴 고리가 자동차 안전벨트처럼 급성 스트레스가 가해질 때만 작동한다고 설명했다. 추가 실험에서 액틴 고리는 핵을 가두고 안정화시켜 핵을 보호하는 것으로 확인됐다. 연구팀은 액틴 고리 형성을 차단할 경우 외부 충격으로 세포가 파열돼 DNA 가닥이 손상되고 세포 사멸도 일어나는 것을 확인했다. 노화된 세포에서는 내부 액틴 수치가 낮아지는 경향이 있어 외부 충격에 제대로 대응하지 못한다고 연구팀은 덧붙였다. 연구를 이끈 장 홍위안 중국과기대 교수는 “많은 노화 연구가 DNA 손상이 발생한 후 활성화되는 생물학적 경로에 초점을 맞춰왔지만 이번 연구는 세포가 처음부터 물리적으로 자신을 보호하는 방법에 대한 새로운 메커니즘을 밝혀냈다”며 “추가 연구를 통해 세포 내 액틴 역학을 조절해 DNA 손상을 예방하고 세포 노화를 늦출 수 있는지 탐구할 예정”이라고 설명했다.

올해 66세인 배우 이미숙이 나이를 잊은 듯한 활력과 맑은 피부를 유지하는 비결로 ‘이너뷰티(Inner Beauty)’를 강조하며 자신만의 건강 루틴을 소개했다. 이미숙은 최근 자신의 유튜브 채널 ‘숙스러운 미숙씨’에 올린 초여름 힐링 브이로그 영상에서 지인들과 함께 고압산소케어 센터를 찾았다. 그는 “진짜 관리는 몸속 컨디션 케어다. 체내가 중요하다”며 “사는 것 자체가 목적이 아니라 건강하게 사는 것이 중요하다”고 강조했다. 한 시간 캡슐 형태의 기기 안에서 휴식을 취한 그는 “눈이 맑아지고 인큐베이터 안에서 새롭게 태어난 느낌”이라며 “피부 톤이 맑아지는 것은 확실하고, 마치 3~4시간 푹 자고 일어난 것 같은 상쾌함이 있다”고 만족감을 드러냈다. 겉이 아닌 속을 채운다… ‘고압산소케어’의 원리영상에 소개된 ‘고압산소케어(의료용 고압산소요법·HBOT)’는 일반 대기압보다 높은 2기압 정도의 특수 챔버 안에서 100%에 가까운 고농도 산소를 흡입하는 관리법이다. 이 요법은 체내 산소포화도를 높여 미세한 말초혈관까지 산소를 원활하게 전달하며, 신진대사를 활성화하고 자체 회복력을 증진하는 데 도움을 준다. 실제로 미국 메이저리그(MLB)와 유럽 프로축구 등 세계적인 스포츠 리그에서는 이미 선수들의 피로 회복을 위해 이 시스템을 적극적으로 활용하고 있다. 최근 미국 메이저리그 구단인 필라델피아 필리스는 선수들의 회복 및 퍼포먼스 관리를 위해 의료용 고압산소요법(HBOT)을 공식 도입했다고 밝혔다. 세포 시계 거꾸로 돌리고 ‘좀비 세포’ 청소… 과학이 밝힌 안티에이징고압산소요법이 단순한 피로 회복을 넘어 노화를 근본적으로 늦출 수 있다는 연구 결과도 주목받고 있다. 2020년 노화 관련 국제 학술지 ‘에이징(Aging)’에 발표된 이스라엘 연구팀의 임상시험에 따르면 64세 이상 고령층에 고압산소요법을 적용한 결과 노화를 억제하는 두 가지 핵심 변화가 확인됐다. 우선 ‘세포의 노화 시계’로 불리는 텔로미어(Telomere)의 길이가 20% 이상 연장됐다. 세포가 분열할수록 텔로미어가 짧아지며 노화가 진행되는데 이 길이가 다시 늘어난 것이다. 또한 주변 세포에 염증을 일으켜 노화를 가속하는 노화 세포 역시 37% 유의미하게 감소했다. 고농도 산소가 유익한 세포 재생 스위치를 켜 노화를 막는 데 도움을 준다는 것이 연구팀의 설명이다. 건강하게 나이 드는 ‘웰에이징’, 꾸준한 생활 습관이 동반돼야다만 아무리 과학적으로 입증된 케어 요법이라도 단일 방법에만 의존하는 것은 지양해야 한다. 노화는 식습관, 규칙적인 운동, 수면의 질 등 다양한 요소가 복합적으로 작용하기 때문이다. 영상 속 이미숙의 웰에이징은 특별한 케어에만 그치지 않았다. 센터를 나선 그는 지인들과 인근 공원을 찾아 맨발로 황톳길을 걷고 배드민턴을 치며 소박한 일상의 여유를 즐겼다. 고압산소케어로 신체 컨디션을 관리하는 동시에, 자연 속 야외 활동으로 꾸준히 활력을 더하는 모습이 그가 실천하는 웰에이징의 핵심이다.

독감에 걸리면 타미플루라는 치료제를 처방받는다. 그런데 타미플루와 같은 인플루엔자 치료제가 인지 기능 저하를 막는 데도 도움이 될 수 있다는 흥미로운 연구 결과가 나왔다. 미국 노스웨스턴대 연구팀은 특정 계열의 인플루엔자 치료제가 만성 바이러스 감염을 앓고 있는 사람들의 인지 기능 저하와 조기 노화를 줄일 수 있다고 밝혔다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘메드’ 6월 6일 자에 실렸다. 인간 면역결핍 바이러스(HIV) 감염자는 항레트로바이러스 치료를 받더라도 최소 4분의 1은 기억력이나 사고력에 심각한 문제를 겪는다. 이런 인지 저하 증상의 원인은 그동안 명확히 밝혀지지 않았다. 이에 연구팀은 에이즈 임상시험 그룹에 등록된 HIV 감염자 100명 이상의 혈액 표본을 분석했다. 또 HIV에 감염시킨 생쥐를 대상으로도 실험했다. 그 결과 타미플루와 다른 실험용 약물을 혼합한 인플루엔자 치료제가 당 분자를 보존하고 뇌를 보호한다는 사실을 확인했다. HIV 환자는 체내에서 염증을 억제하는 역할을 하는 보호성 당 분자인 ‘글라이칸’이 분해되며 염증이 만성화하면서 면역 체계를 자극해 장기간 과잉 반응을 유도해 생물학적 노화를 가속화할 수 있다는 것이다. 연구팀은 생쥐에게 독감 치료제를 투여하고 관찰한 결과 당 분자 보존이 염증을 줄이고 생물학적 노화를 늦추며 기억력을 보호한다는 사실을 입증했다. 실험에 사용된 독감 치료제는 시알산분해효소 억제제 계열로 오셀타미비르로 알려진 타미플루가 포함됐다. 이 약물들은 바이러스 확산을 돕는 바이러스 효소를 차단해 독감을 치료한다. 이번 연구에서는 보호성 당 분자를 보호하는 체내 다른 효소들을 차단하는 방식으로 독감 치료제를 활용했다. 연구팀에 따르면 당 분해 현상은 여성에게 더욱 두드러지게 나타났다. 남성은 노화와 함께 당 변화가 점진적이고 꾸준하게 발생했지만 여성은 초기에는 분해 속도가 느리다가 폐경기를 전후해 급격히 빠르게 분해된다는 것이다. 연구를 이끈 모하메드 압델-모센 노스웨스턴대 의대 교수는 “이번 연구 결과는 당장 인지 기능 저하를 막기 위해 독감 치료제를 복용해야 한다고 말하는 것은 아니지만 HIV 감염자가 겪는 인지 문제에 대한 잠재적 치료법이 될 수 있을 뿐만 아니라 치매와 같은 노화로 인한 퇴행성 질환에도 도움이 될 것으로 기대된다”고 설명했다.

들소, 물소, 소는 전 세계 생태계와 인류의 농경사(史)에서 빼놓을 수 없는 동물이다. 그런데 잘 보존된 초기 화석이 드물어 이런 소과(科) 동물들이 어떻게 진화했는지, 가장 가까운 친족 집단과는 어떤 관계인지는 명확히 밝혀지지 않고 있었다. 이런 가운데 독일 라이프니츠 진화·생물다양성 과학 연구소 산하 자연사박물관, 스페인 바르셀로나 자치대, 카탈루냐 인류 고생태학 및 사회 진화 연구소, 로비라 이 비르길리대, 이탈리아 피렌체대 지구과학과 공동 연구팀은 약 440만 년 전 형성된 스페인 북동부의 ‘캄 델스 니노츠’ 화석 산지에서 발굴한 거의 완전한 골격의 소과 동물 화석을 분석한 결과 500㎏에 이르는 거대한 소과에 속하는 동물이 유럽 지역을 차지하고 있었다는 것을 확인했다고 5일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 6월 4일 자에 실렸다. 연구팀은 최소 14개체에 이르는 방대한 화석을 검토한 결과, ‘파라보스 티그네레시’라는 종이라는 것을 확인했다. 이는 플라이오세 초기 유럽에 살았던 물소를 닮은 다섯 종(種) 중 하나로 그동안은 ‘알레피스’라는 다른 속(屬)에 분류돼 있었다. 1991년 프랑스 바오 유적에서 발굴한 화석 일부를 토대로 연구해 ‘알레피스 티그네레시’로 이름 붙여졌지만 이번에 잘 보존된 화석으로 정밀 분석한 결과 ‘파라보스’의 특징을 더 많이 공유한다는 사실을 확인하고 재분류해야 한다고 연구팀은 주장했다. 연구팀은 뿔심의 크기와 단면 형태, 위·아래 어금니와 작은 어금니 비율, 뒤통수뼈와 바닥뒤통수뼈 형태, 팔다리뼈 비율 등을 측정해 유라시아와 아프리카에 서식했던 소과 동물과 정밀 비교했다. 그 결과 티그네레시 뿔은 앞쪽에 뚜렷한 용골(모서리 능선) 하나와 뒤쪽에 약한 용골 둘을 지닌 삼각형 단면을 보였다. 이는 곧고 매끄러운 뿔을 가진 원시적인 ‘파라보스 코르디에리’와 조금 더 진화해 나선형으로 꼬이고 깊은 골이 팬 뿔을 가진 ‘알레피스 리릭스’의 중간 형태라는 설명이다. 이빨도 알레피스처럼 크고 기저 기둥이 발달해 있어 파라보스 코르디에리와는 구별됐다. 연구팀은 이런 중간적 특징을 근거로 소족의 줄기 집단에서 갈라져 나온 한 계통이거나 마이오세의 트라고포르타키니가 늦게까지 살아남아 소족과 비슷한 모습으로 수렴 진화한 계통일 수 있다는 두 가지 시나리오를 제시했다. 트라고포르타키니는 신생대 마이오세 후기에 처음 등장해 플라이오세 초기까지 번성했던 것으로 추정되는 소과 동물이다. 연구팀이 치아와 골격 11개 변수로 추정한 파라보스 티그네레시의 평균 몸무게는 419±31㎏. 가장 무거운 개체는 약 480㎏, 가장 가벼운 개체는 약 378㎏이었다. 그러나 현생 소과 동물과는 달리 암수의 몸집 차이는 거의 없는 것으로 분석됐다. 연구팀에 따르면 400만 년 전을 전후한 유럽에서 몸무게 400㎏을 넘는 대형 소과 동물이 여러 계통에서 동시에 등장하기 시작했다. 파라보스 티그네레시, 알레피스 리릭스(약 421㎏), 그레베노보스 안티쿠스(약 398㎏) 등이 대표적이고 이 흐름은 플라이스토세 렙토보스를 거쳐 최초의 들소로 이어졌다. 대형화의 원인은 아직 분명치 않지만 연구진은 유라시아 대륙을 장기간 지배한 한랭·건조화 추세가 식생 변화를 통해 간접적으로 작용했을 가능성을 제시했다. 연구를 이끈 레오나르도 소벨리 라이프니츠 자연사박물관 박사는 “캄 델스 니노츠의 소과 화석들은 유럽 플라이오세 화석 가운데 가장 정교한 것으로 그 덕분에 유럽 대륙에 처음 출현한 대형 소과 동물의 모습을 한층 잘 이해하게 됐다”며 “이번 연구는 유럽 플라이오세 초기를 ‘대형 소과 동물의 시대’가 열린 출발점으로 지목할 수 있게 됐다”고 설명했다.

정신 없는 일상을 사는 현대인에게 동시에 여러 가지 일을 수행하는 ‘멀티태스킹’은 어쩌면 필수일지 모른다. 그렇지만 과학자들은 인간이 진정한 의미의 멀티태스킹은 못한다고 봤다. 두 가지 이상의 일을 동시에 하는 것처럼 보이더라도 실제로는 뇌가 두 과제 사이를 빠르게 오가며 번갈아 처리한다는 것이다. 그런데 미국 조지타운대 의대, 카네기 멜론대, 존스홉킨스 응용물리학 연구실, 리하이대 공동 연구팀은 이런 과학계 통념을 뒤집는 연구 결과를 5일 밝혔다. 이 연구 결과는 ‘인지 신경과학 저널’ 6월 4일자에 실렸다. 연구팀에 따르면 충분한 훈련을 거치면 뇌가 스스로 배선을 다시 깔아 학습한 과제를 무의식적으로 자동 처리하는 회로로 옮겨 놓고 그 덕분에 다른 일을 위한 뇌의 여유 공간이 생기면서 멀티태스킹이 가능해진다. 연구팀은 뇌가 새로운 과제를 배우는 단계에서 출발해 충분한 경험이 쌓인 뒤에는 그 과제를 무의식적으로 수행하는 단계로 넘어가는 일종의 뇌의 자동화 메커니즘에 관심을 갖고 있었다. 대표적인 사례가 운전이다. 운전을 처음 배울 때나 면허를 따고 도로에 막 나갔을 때는 온 신경을 운전에만 집중해야 한다. 그렇지만 여러 해 동안 운전을 하다보면 대부분 사람은 운전을 하는 동안 대화를 나누거나 음악을 듣거나 어떤 문제를 골똘히 생각할 수도 있게 된다. 지금까지 학습에 관한 연구 대부분은 초기 단계에 초점이 맞춰져 있을 뿐 장기적으로 뇌에서 무슨 일이 일어나는지에는 소홀했다. 연구팀은 남녀 실험참가자들에게 컴퓨터 그래픽으로 미세하게 변형시킨 자동차 이미지를 두 범주로 분류하게 하는 실험을 했다. 참가자들은 미묘한 차이를 포착해 이미지를 구분하는 것인데 휴대전화 앱을 이용해 게임처럼 이미지를 분류하도록 했다. 연구팀은 5~10주 동안 3만 회 이상 시행하도록 했고 분류 작업을 완료하기 전후에 기능성 자기공명영상(fMRI)과 뇌파(EEG) 검사로 뇌를 촬영했다. 분석 결과, 참가자들은 이미지 분류를 처음 막 익혔을 때는 과제를 수행할 때 전전두엽 피질이 활성화됐다. 이 뇌부위는 실행 기능과 사고를 담당하면서 일반적으로 한 번에 한 가지 과제만 처리할 수 있는 것으로 알려졌다. 그런데 같은 분류 과제를 몇 주에 걸쳐 반복 연습한 참가자들의 뇌를 다시 촬용했을 때는 측두엽 피질이 활성화되는 것으로 나타났다. 측두엽은 기억의 부호화와 복잡한 사물의 인식에 관여하는 영역이다. 연구팀에 따르면 충분한 훈련이 측두엽에 이전에는 존재하지 않던 범주 선택성 영역을 사실상 새로 형성한 것이다. 수년간 훈련받고 일한 영상의학과 전문의가 엑스레이 사진에서 찍힌 종양 덩어리를 양성인지 악성인지 거의 자동적으로 정확히 분류해내는 것이 대표적 사례다. 연구팀은 충분한 훈련을 거친 뒤 자동차 범주를 구분할 때 전전두엽 피질을 거치지 않고 측두엽이 활성화되면서 곧바로 뇌 출력 영역으로 연결됐다고 설명했다. 충분한 훈련과 경험이 뇌 회로를 새로 형성해 전두엽 병목을 우회하게 만들면서 전전두엽 피질은 하고 싶은 다른 무엇을 위해 비워진 상태로 남게 되고 그만큼 처리 용량이 늘어난다는 것이다. 학습된 행동은 의식적 사고나 실행 기능이 접근하기 어려운 뇌 회로로 옮겨간다는 점을 보여준 이번 연구는 강박적 행동을 이해하는 데도 도움이 된다. 또 인간이 지속적 학습을 할 수 있는 이유에 대해서도 알려준다. 사람은 학습한 기술을 측두엽으로 옮겨 전전두엽 공간을 비워 두면 뇌는 기존 정보를 새로운 것을 배우기 위한 주춧돌로 쓸 수 있게 되는데 인공지능 모델에서는 이런 능력이 없다고 연구팀은 지적했다. 연구를 이끈 막시밀리안 리젠후버 조지타운대 의대 교수(신경과학)는 “이번 연구는 뇌가 어떻게 학습하는지를 이해하는 데 한걸음 더 나아갔다는 점에서 의미가 크다”며 “멀티태스킹을 학습할 수 있다는 점뿐만 아니라 이전에 배운 것을 토대로 새로운 것을 쌓아 올리는 인공지능 개발에도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다.

햄·소시지·베이컨 같은 가공육을 하루에 한 번만 더 먹어도 암에 걸릴 위험이 크게 올라간다는 연구 결과가 나왔다. 특히 위암과 식도암 위험이 높아지는 것으로 나타나 평소 식습관 관리에 주의가 요구된다. 미국 폭스뉴스는 3일(현지시간) 유럽 암 및 영양 전향적 조사(EPIC) 연구진이 유럽 전역에 걸쳐 45만 112명의 건강과 식단을 평균 14년 동안 추적 조사한 결과를 인용해 이같이 보도했다. 이 연구에는 남성 13만 1426명, 여성 31만 8686명이 참여했다. 추적 기간 동안 876명이 위암 진단을 받았고 215명은 식도 선암 진단을 받았다. 식도 선암은 입과 위를 잇는 통로인 식도에 발생하는 암이다. 연구팀이 생활 습관 등 변수를 보정해 분석한 결과 가공육을 하루 30g 더 섭취할 때마다 위암 발병 위험은 9%, 식도 선암 위험은 13% 상승했다. 30g은 대략 슬라이스 햄 한 장(약 28g) 정도의 양이다. 닭고기나 칠면조 같은 흰 살 육류도 하루 20g 더 섭취하면 위암 위험이 12% 높아지는 것으로 나타났다. 성별에 따른 차이도 눈에 띈다. 남성은 가공육 섭취가 위암과 뚜렷한 연관성을 보였지만 여성은 가공육과 흰 살 육류 모두 위암 위험을 높이는 것으로 분석됐다. 세계보건기구(WHO) 산하 국제암연구소는 이미 가공육을 인체 발암물질로 분류한 바 있다. 기존에는 주로 대장암과의 연관성이 강조됐으나 이번 연구를 통해 위암·식도암과의 밀접한 관계까지 밝혀졌다. 다만 이번 연구는 참가자의 기억에 의존해 식단 정보를 수집한 만큼 정확도에 한계가 있다. 또한 위 감염증 다른 요인이 식습관과 복합적으로 작용했을 가능성도 있어 향후 추가적인 연구가 필요할 것으로 보인다.

‘쾅! 쾅! 쾅!’ 비명과 함께 하늘에서 날아든 주먹만 한 얼음 덩어리들이 자동차 유리를 와장창 깨부순다. 순식간에 구멍이 뚫린 지붕들, 한 해 농사를 망치고 밭에 주저앉아 통곡하는 농민들. ‘괴물 우박’의 공포는 이제 더 이상 다른 나라 이야기가 아니다. 기후변화로 인해 지구온난화가 지속될 경우 세기말에는 파괴력이 큰 ‘대형 우박’이 훨씬 빈번해져 전 세계 우박 피해 규모가 최대 42%까지 급증할 수 있다는 경고가 나왔다. 중국 베이징대 연구팀은 지난달 27일 국제 학술지 ‘네이처’(Nature)에 올린 논문을 통해 기후 변화가 우박 형성과 낙하에 미치는 메커니즘을 시뮬레이션한 결과 이같이 나타났다고 밝혔다. 이번 조사 결과는 미국 미주리주 스프링필드시를 강타한 우박 폭풍 이후 몇 주 만에 나온 것으로 알려졌다. 당시 우박은 야구공이나 자몽 크기에 달했으며, 건물에 피해를 주고 차량을 파손시키는 등 주민들에게 피해를 줬다. 연구팀은 온실가스 배출 시나리오에 따라 21세기 후반 글로벌 우박 유도 피해 잠재력이 역사적 시기 대비 36.5%에서 최대 42.1%까지 증가할 것으로 예측했다. 소형 우박은 비로, 대형 우박은 더 거대하게 연구팀은 2014년부터 2021년까지 전 세계에서 발생한 1만 4000건 이상의 실제 우박 폭풍 데이터를 고해상도 컴퓨터 모델에 적용했다. 대기 온도가 상승하면 두 가지 상반된 현상이 동시에 일어난다. 첫째, 따뜻해진 공기는 더 많은 수증기를 머금을 수 있어 우박이 자랄 수 있는 원료가 풍부해진다. 둘째, 지표면 가까운 곳에 우박을 녹일 수 있는 두꺼운 온난 대기층이 형성된다. 이에 따라 크기가 작은 우박은 땅에 떨어지기 전 온난층에서 완전히 녹아 빗방울로 변한다. 반면, 강한 상승 기류를 타고 크게 발달한 대형 우박은 미처 다 녹지 못한 채 지상으로 떨어지게 된다. 결과적으로 전체 우박 발생 빈도는 줄어들 수 있지만, 한번 떨어질 때의 크기는 훨씬 커져 파괴력이 배가된다는 것이 연구팀의 설명이다. 특히 지름 30㎜ 이상의 대형 우박 발생 빈도는 전 세계적으로 37.9%에서 51.8%까지 급증할 것으로 전망됐다. 고위도 지역 위험성 고조…남아시아 농가도 ‘비상’ 특히 이 같은 위협은 고위도(적도에서 먼 지역) 지역에 집중될 것으로 분석됐다. 극지방의 급격한 기온 상승이 폭풍우 구름 내의 상승 기류를 강화하고, 이 강력한 바람이 우박을 상공에 더 오래 머물게 해 크기를 키우기 때문이다. 반면 열대 및 아열대 지역의 우박 위험은 다소 감소할 것으로 예상됐다. 지역별로는 남아시아와 인도 북부 지역의 타격이 클 것으로 보인다. 이들 지역은 이미 몬순 전 기후에 우박을 동반한 폭풍우를 겪고 있어 대형 우박이 증가할 경우 농작물과 가축에 막대한 피해가 우려된다. 프랑스 국립과학연구원 기후학자 다비드 파란다는 “이번 연구는 물리학 법칙과 기후 모델을 효과적으로 결합해 기후변화와 우박 위협의 관계를 진전시켰다”고 평가했다. 연구를 이끈 베이징대 장칭훙 교수는 “지구온난화를 제어하지 못하면 대형 우박은 도시의 차량, 태양광 패널, 지붕 등 인프라와 농업에 치명적인 재앙이 될 것”이라고 경고했다. 한국도 안전지대 아니다…우박 피해 잇따라 우박 피해는 국내에서도 나타나고 있다. 농협중앙회는 지난 4월 발생한 우박·저온 피해로 어려움을 겪고 있는 농가의 영농 회복을 지원하기 위해 총 2억 4000만원 규모의 영농자재를 긴급 지원했다고 밝혔다. 지난 4월 전국 곳곳에서는 갑작스러운 우박과 이상 저온 현상으로 농작물 피해가 잇따랐다. 특히 대표적인 배 주산지인 전남 나주 지역은 착과 불량에 따른 생산량 감소와 상품성 저하 우려가 커지면서 농가들의 경영 부담이 가중되고 있다. 인간이 저지른 환경 오염은 지구 온난화를 불렀고 이는 결국 인간의 생명을 위협하는 기후 위기라는 거대한 부메랑으로 돌아왔습니다. 더 이상 기후 위기는 남 일이 아닌, 현재 우리가 직면한 뼈 아픈 현실입니다. [지금, 지구]는 지금 지구 곳곳에서 일어나고 있는 기후 위기 소식을 전해드립니다.

몇 분만 없어도 살 수 없지만, 우리가 평소에 고마움을 느끼지 못하는 귀중한 존재가 바로 산소다. 지구가 수많은 생물의 보금자리가 된 것도 사실 산소 덕분이다. 지금보다 산소 농도가 낮았던 초기 지구에는 세균이나 고세균밖에 없었지만, 덩치가 큰 진핵세포가 생겨나고 진핵세포가 모여 다세포 생물을 이룰 수 있게 된 건 큰 에너지를 공급할 수 있는 산소 덕분이기 때문이다. 과학자들은 지구 대기와 바다의 산소 농도가 크게 세 차례에 걸쳐 지금처럼 높아졌다는 점을 밝혀냈다. 처음 산소 농도가 의미 있게 상승한 것은 약 24억~20억 년 전의 대산소화 사건(GOE)이었다. 이 시기 단순한 세균에서 진핵생물이 등장한 주요 이유도 산소 덕분으로 생각된다. 이어진 10억 년간의 정체기인 ‘지루한 10억 년’을 지나 5억 4000만 년 전 신원생대 산소화 사건(NOE)을 통해 다시 산소 농도가 높아지는데, 이후 다세포 생물의 진화를 촉진한 사전 준비 작업으로 여겨진다. 이어 4억 5000만~2억 5000만 년 전 고생대 산소화 사건(POE)을 거쳐 현재의 산소 수준에 도달했는데, 덕분에 육지까지 복잡한 다세포 생물이 진출할 수 있었다. 하지만 과학자들은 왜 이렇게 여러 단계에 걸쳐 산소 농도가 상승했는지 설명하는 데 어려움을 겪었다. 광합성 생물의 등장으로 인한 산소 농도 증가와 이후 더 복잡한 식물의 등장, 화산 활동 등 여러 요인이 부분적으로 이 과정을 설명할 순 있지만, 모든 의문점을 해소하진 못했다. 중국 청두 공대 웨이 쉬와 동료 과학자들은 미국 국립과학원회보(PNAS)에 게재된 최신 연구를 통해, 지구 대기 산소량의 증가를 주도한 핵심 요인이 지각판의 섭입 방식 변화, 특히 ‘저온 섭입’(cold subduction)의 증가에 있다는 가설을 제시했다. 섭입은 차가운 해양 지각판이 지구 맨틀 속으로 가라앉는 지질학적 과정으로, 대륙의 이동이나 화산, 지진 활동을 설명하는 중요한 과정이다. 연구팀에 따르면 지질 시대 중 특정 시기에 이 저온 섭입이 활발해지면서 유기 탄소와 황철석(pyrite)이 맨틀 내부로 더 효율적으로 운반됐다. 탄소와 황철석은 산소와 쉽게 반응하는 ‘환원성 물질’로, 이들이 지표면에 남아 있으면 대기 중의 산소와 결합하여 소모된다. 다시 말해 이러한 물질들이 맨틀 깊숙이 가라앉음으로써 대기 중 산소를 흡수하는 역할이 감소했고, 결과적으로 대기 중 산소가 축적됐다는 것이다. 연구팀은 지난 40억 년간 전 세계에 분포된 암석의 변성 온도와 압력 비율(T/P 비율)을 분석하여 지각 섭입의 역사적 변화를 재구성했다. 그 결과, 저온 섭입의 특징적인 패턴이 세 차례의 산소 증가 시기들과 대체로 일치함을 발견했다. 연구팀의 COPSE 생지화학적 모델 역시 저온 섭입 가설의 타당성을 입증했다. 이 가설이 옳다면 우리가 숨 쉬는 산소는 뜻밖에도 과학 교과서에서 지진 및 화산 활동의 원인이라고 배우는 해양 지각의 섭입 덕분에 지금처럼 높아진 셈이다. 우리에게 엄청난 피해를 주지만 동시에 생명을 주기도 하는 지구 지질 활동의 놀라운 두 얼굴이 아닐 수 없다.

2300만 년 전부터 500만 년 전까지 유인원들은 열대 우림 환경에서 부드러운 과일과 연한 나뭇잎을 주로 섭취했다. 하지만 인류의 조상이 본격적으로 고기를 먹기 시작한 것은 250만 년 전부터 176만 년 전으로 추정된다. 부드러운 식물 중심의 식단에서 질긴 고기 중심의 식사를 하기 시작할 때 인류의 턱과 치아에는 문제가 없었을까. 미국 위스콘신 매디슨대 물리학과, 화학·재료과학·지구과학과, 로런스 버클리 국립 연구소 화학연구부, 하버드대 인간 진화 생물학과, 오하이오 주립대 인류학과, 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 지구·행성과학과, 영국 켄트대 자연과학부, 케냐 나이로비 국립 박물관, 프랑스 파리 시테대 국립 자연사박물관 공동 연구팀은 지난 200만 년 동안 인간의 식단이 육류와 농산물 위주로 변하면서 치아의 사기질(법랑질) 구조가 나노 단위에서부터 변했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 6월 4일 자에 실렸다. 치아의 가장 바깥층을 둘러싸고 있는 눈에 보이는 하얗고 단단한 부분인 법랑질의 두께와 형태는 식단 변화와 함께 진화한 것으로 알려져 있다. 법랑질은 50~70㎚(나노미터)의 하이드록시아파타이트라는 광물의 긴 나노결정으로 구성돼 있다. 이 결정들은 다양한 방향성을 갖고 있다. 식단이나 법랑질의 복원력이 어떤 연관성을 갖고 진화해왔는지에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았다. 이에 대해 연구팀은 1800만 년 전 영장류의 치아 화석과 고대 인류, 현대인의 치아까지 방대한 시간적 스펙트럼의 표본을 분석했다. 이들의 법랑질 화석을 얇은 절편으로 만들어 고해상도 싱크로트론 방사광 X선을 이용해 ‘편광 의존 결상 대조 매핑 기법’이라는 첨단 분광 현미경 기술로 살펴봤다. 그 결과, 176만 년 동안 호모 속(屬)의 진화 과정에서 육류와 농산물이 더 일반적인 주식이 되면서 법랑질 나노결정의 방향성 어긋남 현상이 증가한 것이 확인됐다. 이런 변화는 1만 2000년 전 유럽에서 곡물 기반 농업이 확산하며 식단이 바뀌었을 때 두드러지게 나타났다. 충치와 흔히 덧니로 알려진 치아 밀집(dental crowding)의 증가가 산업화된 식단의 결과로 알려져 있지만 연구팀의 분석에 따르면 산업혁명 이후 추가적 방향성 어긋남 현상이 발생했다는 증거는 찾지 못했다. 또 인간이 아닌 유인원과 원숭이의 치아도 분석한 결과 주로 과일을 섭취하는 종은 방향성 어긋남이 낮았지만 씨앗처럼 단단한 음식을 섭취하는 종은 어긋남이 큰 것으로 확인됐다. 법랑질 나노결정의 방향성 어긋남은 육류나 씨앗처럼 질기거나 단단한 음식에 대한 치아 복원력에 기여할 수 있다는 사실도 밝혀냈다. 연구를 이끈 푸파 길버트 위스콘신 매디슨대 교수는 “이번 연구 결과는 육식과 씨앗처럼 단단하고 질긴 음식을 먹을 때 치아가 깨지는 것을 막아주는 파괴 인성((fracture toughness)이 식단 변화에 맞춰 나노스케일 차원에서 진화했다는 것을 보여준다”고 밝혔다. 길버트 교수는 “이번 연구는 단순히 생물학적 발견에 그치지 않고 강하면서도 충격을 잘 흡수해서 깨지지 않는 이상적 구조를 보여줌으로써 이를 응용하면 항공우주 소재, 초고강도 방탄복, 부서지지 않는 인공치아나 임플란트 등 차세대 생체 모방 소재를 설계하는 데 도움을 줄 것”이라고 덧붙였다.

한양대학교 ERICA 방진호 교수 연구팀이 차세대 배터리 소재로 주목받는 ‘미드 니켈 양극재’의 용량과 안정성을 동시에 높일 수 있는 전구체 설계 원천 기술을 개발했다고 4일 밝혔다. 최근 배터리 시장은 니켈과 코발트의 높은 가격 문제를 해결하기 위해 경제적인 미드 니켈 양극재에 주목하고 있다. 이에 연구팀은 한계 용량을 끌어올리기 위해 ‘리튬 과잉’ 설계 전략을 도입했으나, 충·방전 시 발생하는 산소 방출과 전압 강하가 상용화의 걸림돌이었다. 방 교수팀은 배터리 합성 초기 단계인 전구체의 건조 환경이 최종 성능을 결정짓는 핵심 변수임을 세계 최초로 규명하며 이 문제를 해결했다. 연구 결과에 따르면 산소가 있는 대기에서 건조된 전구체는 핵심 성분이 표면에만 집중돼 성능 붕괴를 일으켰다. 반면 무산소 환경에서 건조된 전구체는 내부 구조가 균일하게 유지돼 산소 가역성을 높이고 계면 부반응을 억제했다. 실제 배터리 성능 평가에서도 무산소 환경에서 합성된 양극재는 장기 충·방전 후에도 뛰어난 용량 유지율과 안정성을 입증했다. 방 교수는 “전구체의 망간 산화 상태 제어라는 새로운 엔지니어링 원칙을 확립했다”며 “향후 차세대 고용량 배터리 전반에 범용적으로 적용될 수 있는 강력한 소재 설계 기반이 될 것”이라고 밝혔다.

학창 시절을 생각해보면 좋아하는 선생님이 가르치는 과목에는 관심도 많았고 성적도 좋았지만, 싫어하는 선생님의 과목은 집중도 안 되고 당연히 성적이 떨어졌던 기억이 있을 것이다. 그런데 교실에서 학생과 교사가 주고 받는 감정이 학생의 성취도에 영향을 미칠 가능성이 크다는 연구 결과가 나와 눈길을 끈다. 독일 루트비히 막시밀리안대 실험심리학과, 라이프니츠 과학·수학 교육 연구소, 국제 학생평가 연구센터(ZIB), 베를린 훔볼트대 교육과학 연구소 공동 연구팀은 교사가 즐거움을 느낄 때는 더 높은 수준의 수업을 제공해 학생의 자신감과 흥미, 학업 성취도를 끌어올리는 반면 교사가 우울감이나 분노를 느낄 때는 수업 질이 떨어지고 결국 학생의 성취도 하락으로 이어진다고 3일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국 심리학회에서 발행하는 국제 학술지 ‘교육 심리학 저널’ 6월 1일 자에 실렸다. 연구팀은 OECD가 진행한 ‘글로벌 교수 통찰’(GTI)라는 교실 관찰 기반 연구 데이터를 바탕으로 분석했다. GTI는 칠레, 중국, 콜롬비아, 독일, 일본, 멕시코, 스페인, 영국 8개국 수학 교사 679명과 학생 1만 7500명을 대상으로 2차 방정식 수업을 동영상 촬영해 관찰 점수와 설문, 시험 결과를 조사한 것이다. 학생들이 동일한 수학 단원을 학습한 것을 비교했기 때문에 서로 다른 나라의 교실 환경을 공정하게 비교할 수 있다는 장점이 있다. 교사들은 수업 시간과 수업 전후의 즐거움과 분노 수준을 보고했고 학생들은 수업의 질을 평가하고 해당 과목에 대한 자신감과 흥미에 대한 설문에 응답하는 한편 성취도 평가에 참여했다. 연구팀은 수업의 질을 이루는 세 가지 핵심 요소인 △학급 운영 △지지적 교사-학생 관계 △학생의 비판적 사고를 이끄는 인지적 활성화에 주목했다. 분석 결과, 행복감이 큰 교사일수록 학급 및 수업 운영 효과가 높았고 학생들과 지지적 관계를 맺고 인지적으로도 학생의 참여를 끌어내는 교수 전략을 더 많이 쓰는 것으로 나타났다. 이는 학생의 자기 능력에 대한 더 높은 자신감, 더 큰 학습 흥미, 학습 성취도 향상과 연관되는 것으로 확인됐다. 반면 분노를 많이 느낀 교사는 세 영역 모두에서 점수가 낮았고 최종적으로 낮은 학생 성취도로 이어지는 것으로 조사됐다. 연구팀에 따르면 문화적, 경제적, 언어적 차이에도 불구하고 교사의 감정과 수업의 질, 학생 성취와 연관된 메커니즘이 전 세계적으로 비슷하게 나타났다. 화가 난 교사는 학급을 효과적으로 운영하기 힘들고 이는 학생의 성취도를 낮추며 그 결과 교사는 더욱 좌절하고 실패했다고 느끼는 악순환으로 이어진다. 반면 즐거운 교사는 효과적 수업을 진행하고 학생의 성취도를 높이는 선순환 과정을 형성하게 된다. 연구를 이끈 마리나 엘레나 파이퍼 루트비히 막시밀리안대 교수는 “너무 당연한 것이겠지만 가르치는 일은 지적인 활동일 뿐만 아니라 감정적 활동이기 때문에 교사가 어떻게 느끼는지가 학생 성취로 이어질 수밖에 없다”며 “교사의 정서적 안녕을 지원하는 것이 교육 시스템 개선의 핵심이라는 점을 이해해야 한다”고 설명했다. 파이퍼 교수는 “교사의 감정은 단지 교육 과정의 부산물이 아니라 교육 과정에 적극적으로 기여하는 요소라는 점”이라며 “교사의 정서적 안녕을 지원하는 것은 ‘해도 그만 안해도 그만’ 또는 ‘있으면 좋지만 없어도 문제 없는 것’이 아니라 학생의 지적, 정서적 성공에 결정적으로 중요하다”고 덧붙였다.

원광전력㈜(대표 전연수)가 한국건설기술연구원(KICT) 주관의 ‘노후 공장 그린 리모델링을 위한 저비용·경량화 프리패브 BIPV(Building Integrated Photovoltaic·건물 일체형 태양광) 지붕 유닛 시스템 개발’ 과제에 위탁연구개발기관으로 참여한다고 3일 밝혔다. 이번 연구는 노후 산업 시설물의 구조적 한계를 극복하고 에너지 효율을 극대화하는 데 목적을 두고 있다. 기존 태양광 설비는 노후 건축물 적용 시 하중 문제에 따른 별도의 구조 보강 비용 발생과 시공 기간 장기화라는 고질적인 문턱이 존재해 왔다. 이에 연구팀은 공장에서 사전 제작한(Prefab) 경량·모듈형 지붕 유닛을 현장에서 즉시 설치하는 혁신적 공법을 도입한다. 이를 통해 시공의 경제성을 확보하고 설치 부담을 획기적으로 낮춘다는 복안이다. 참여 기관들은 향후 지붕 유닛의 최적화된 경량 설계 및 저비용 구조화, 프리패브 제작 기술 표준화, 현장 설치 공법 고도화 등 실증 및 성능 검증 전반에 걸쳐 긴밀한 공동 연구를 수행할 예정이다. 전연수 원광전력 대표는 “건물일체형 태양광(BIPV) 분야의 기술역량을 확보하고, 노후 산업시설의 친환경 에너지 전환과 탄소중립 실현에 기여할 수 있도록 연구개발에 적극 참여하겠다”고 말했다.

부산대학교 연구팀이 양자컴퓨터를 신약 개발에 활용할 수 있는 모델을 개발해 국제 양자 경연대회에서 우승을 차지했다. 부산대는 황원주 정보컴퓨터공학부 교수를 주축으로 한 양자 인공지능(AI) 연구팀인 ‘팀 PNU’가 지난달 27일 덴마크 코펜하겐에서 열린 ‘퀀텀 이노베이션 챌린지 2025’에서 최종 우승했다고 2일 밝혔다. 이 대회는 글로벌 제약기업인 노보 노디스크 등이 주관하는 국제 경진대회다. 제약·바이오 분야의 난제를 양자기술로 해결하는 아이디어를 발굴하기 위해 마련됐다. 연구팀은 양자 컴퓨팅 기반 신경망 AI가 약물 농도와 생리적 반응 사이의 복잡한 관계를 스스로 학습하고, 환자에게 가장 안전하고 효과적인 약물 투여량을 예측하는 모델을 제시했다. 이 모델은 연구 완성도와 양자컴퓨팅 활용 가능성, 신약 후보물질 선정과 임상시험 등 제약·바이오 분야 적용 가능성 등에서 높은 평가를 받았다. 부산시는 덴마크 이노베이션 센터와 협력해 이 연구를 지원했다. 부산대 관계자는 “양자 AI 기술을 활용한 신약 개발, 정밀 의료, 최적화 문제 해결 등 다양한 응용 분야로 연구를 확대하겠다”고 말했다.

학창 시절 세계사 수업에서 인류 4대 문명은 강을 중심으로 형성됐다는 것을 배운 적이 있을 것이다. 4대 문명이라고 하면 나일강을 중심으로 한 이집트 문명, 인더스강을 중심으로 한 인도 문명, 황허강의 중국 문명, 그리고 티그리스·유프라테스강을 중심으로 한 메소포타미아 문명이다. ‘강 사이의 땅’이라는 뜻을 가진 메소포타미아는 비옥한 토지와 관개가 가능해 초기 문명 형성의 핵심적 기반이 됐다. 미국 에너지기업 셰브론 국제 탐사·생산부, 셰브론 기술센터, 텍사스 오스틴대 지구과학부, 유타 주립대 환경·사회학과, 영국 옥스퍼드대 지구과학과, 호주 웨스턴 오스트레일리아대 지구과학부 공동 연구팀은 동지중해로 흘러갔던 강 두 개가 합쳐져 현대 유프라테스강을 형성했다는 것을 밝혀냈다. 이 연구 결과는 지구과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 지오사이언스’ 6월 2일 자에 실렸다. 유프라테스강은 약 200만 년 전 신생대 4기인 홍적세의 초기 인류 조상 흔적부터 기원전 3500년경 세계에서 가장 오래된 것으로 알려진 도시들의 탄생에 이르기까지 인류 역사와 오랫동안 밀접하게 얽혀 있다. 튀르키예에서 페르시아만까지 약 3000㎞에 걸쳐 뻗어 있는 유프라테스강의 초기 형성 과정에 대해서는 명확히 밝혀져 있지 않았다. 유프라테스강의 기원과 진화 과정을 이해하는 것은 서아시아 하천 시스템의 시공간적 진화와 범람원에서 번성했던 인류 사회의 발달 과정을 추적하는데 중요해 많은 고고학자와 지질학자들이 관심을 두고 있었다. 연구팀은 매몰된 퇴적물의 지진파 영상, 고대 퇴적물 지도, 하천 퇴적물 이동 모델 등을 분석했다. 그 결과, 고(古) 카라수와 고 무라트라는 두 개의 독립된 강이 현재 튀르키예와 시리아 영토를 가로질러 약 540만 년 전 ‘메시니아 염분 위기’ 동안 부분적으로 건조해진 지중해 분지로 흘러들었다는 사실을 확인했다. 메시니아 염분 위기(MSC)는 약 597만 년 전부터 533만 년 전 사이에 발생한 지질학적 사건이다. 이 시기에 동지중해가 부분적으로 건조해지면서 100만㎢ 이상의 증발암(evaporites)과 관련된 퇴적물이 축적되는 한편 대규모의 지역적 하천 하방침식을 촉발했다. 연구팀에 따르면 MSC 이후 발생한 지각 변동으로 고 무라트강이 페르시아만을 향해 남동쪽으로 방향을 바꿨고 얼마 후 고 카라수강이 이에 합류했다. 이런 물길 전환이 결과적으로 단일 하천 시스템을 만들었고 이는 약 160만 년 전 현재처럼 페르시아만으로 흘러드는 유프라테스강으로 진화했다. 연구를 이끈 앤드루 매도프 셰브론 수석 지질학자는 “이번 연구 결과는 지역의 지각 변동이 두 물길의 방향을 바꾸었고 결과적으로 비옥한 초승달 지대의 발달로 이어졌을 가능성을 보여준다”며 “더 많은 현장 관측과 개선된 연대 측정법을 활용한 추가 연구로 고대 역사를 검증하고 더 정교화할 계획”이라고 밝혔다.

팔굽혀펴기 능력이 중년 남성의 심장 건강을 가늠하는 강력한 지표가 될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 팔굽혀펴기를 40개 이상 할 수 있는 사람은 10개 미만인 사람보다 심혈관 질환 발생 위험이 96% 낮다는 분석이다. 데일리메일은 최근 미 하버드대 연구팀이 중년 남성 1100명을 10년간 추적 관찰한 결과를 인용해 이같이 보도했다. 연구팀은 실험 시작 시점에 참가자들이 지칠 때까지 팔굽혀펴기를 수행하도록 한 뒤 10년 동안 관상동맥 질환이나 심부전 등 심혈관 관련 질환 발생 여부를 추적했다. 분석 결과 팔굽혀펴기 수행 능력과 심혈관 질환 발생 위험 사이에는 뚜렷한 상관관계가 확인됐다. 팔굽혀펴기를 11개 이상 할 수 있는 사람은 10개 이하인 사람보다 심혈관 질환 위험이 64% 낮았다. 21개 이상 할 수 있는 경우 위험도는 75%까지 줄어들었으며 40개 이상을 기록한 그룹에서는 위험도가 무려 96% 낮게 나타났다. 연구팀은 팔굽혀펴기가 단순한 상체 근력 운동을 넘어 심혈관계의 지속적인 활동 능력을 반영하는 지표라고 설명했다. 팔굽혀펴기를 많이 할 수 있는 사람일수록 체질량지수(BMI)가 낮고 혈압이 안정적이며 평소 활동량이 많은 경향이 있어 심장 건강에 유리한 조건을 갖추고 있다는 분석이다. 특히 러닝머신 달리기와 비교했을 때 팔굽혀펴기가 심혈관 질환 발생 여부를 더 정확히 예측하는 것으로 나타났다. 다만 이번 연구에는 한계도 있다. 참가자의 직업은 연구 시작 시점에 모두 소방관이었다. 직업 특성상 평균적인 사람보다 체력 수준이 높은 편이다. 또한 남성만을 대상으로 진행된 연구이므로 여성에게도 동일하게 적용되는지는 확인되지 않았다. 연구팀은 “팔굽혀펴기 능력은 중년 남성의 신체 기능 상태를 가늠하는 유용하고 간편한 척도가 될 수 있다”고 밝혔다.

최근 과학자들은 수많은 외계 행성을 발견했다. 그 가운데 일부는 표면에 액체 상태의 물이 있을 수 있는 표면 온도를 지니고 있고 지구와 비슷한 암석 행성으로 추정된다. 따라서 우주 어딘가에 제2의 지구가 존재하고 이곳에 생명체가 살고 있을지 모른다는 기대가 커지고 있다. 하지만 과학자들은 제2의 지구에 가능성에 대해서 신중하게 접근하고 있다. 모항성으로부터 적절한 거리에 위치하고 질량이 지구와 비슷하다고 해서 무조건 생명체가 서식할 수 있는 행성이라는 보장은 없기 때문이다. 태양계 내 금성이 대표적인 사례다. 과거 과학자들은 금성의 두꺼운 대기 아래 열대 우림과 비슷한 환경이 있을 것으로 예상하기도 했으나, 실제 탐사 결과 확인된 것은 생명체가 살아남기 불가능한 고온 고압의 지옥 같은 환경이었다. 최근 비엔나에서 열린 유럽 지구과학 연합(EGU) 총회에서 스위스 취리히 연방 공과대학(ETH Zurich)의 션 조던 박사후 연구원을 비롯한 연구팀은 우주에 지구처럼 바다를 가진 거주 가능 행성보다 지옥처럼 뜨거운 금성형 행성이 약 두 배 더 흔할 수 있다는 결과를 발표했다. 연구팀은 지구화학 모델을 통해 행성의 초기 진화를 시뮬레이션한 결과 이런 결과를 얻었다. 연구팀의 시뮬레이션은 행성이 형성되는 초기 단계인 마그마 오션(용암 바다) 단계에서 금성처럼 이산화탄소가 지배적인 대기가 쉽게 형성된다는 점을 보여준다. 쉽게 말해 금성 같은 대기를 지닌 행성이 더 쉽게 생긴다는 것으로 금성이 ‘어느 날 갑자기’ 잘못된 방향으로 흘러간 것이 아니라, 오히려 지구가 예외적인 방향으로 진화했다는 이야기다. 물론 행성 생성 초기에는 지구도 예외가 아니어서 산소나 질소보다 이산화탄소가 풍부한 대기를 가지고 있었을 것으로 여겨진다. 지금처럼 이산화탄소가 적고 산소와 질소로 이뤄진 대기는 한참 후에 등장한 것으로 복잡한 대기 진화의 결과로 생성된 것이다. 과학자들은 이 복잡한 진화 과정에 대해서 많은 사실을 알아냈지만, 이런 대기 진화 과정이 일어나는 것보다는 초기 조건을 그대로 유지해 금성 같은 환경이 되는 경우가 더 쉬울 수밖에 없다. 따라서 우주에는 수많은 외계 행성이 있고 그 가운데는 지구와 조건이 비슷한 행성도 많지만, 상당수는 지구보다 금성을 닮았다는 연구팀의 주장은 나름 타당성이 있어 보인다. 하지만 시뮬레이션과 추정만으로 결론을 내리기 힘든 만큼 과학자들은 직접 외계 행성의 대기를 관측해 이 질문에 대한 답을 얻고 싶어 한다. 연구팀은 앞으로 차세대 우주 망원경과 금성 탐사 미션들이 궤도에 오르면, 수십 년에 걸쳐 은하가 더 많은 ‘살아남기 힘든 암석 행성’을 만들었는지, 아니면 장기적으로 거주 가능한 ‘지구 2.0’을 만들었는지에 대한 명확한 답을 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있다.

날씨가 더워지면 파리와 모기가 기승을 부린다. 파리 중에는 모기처럼 척추동물의 피를 빨아먹는 흡혈성 종(種)이 있다. 외국 사례들만 주로 알고 있지만 국내에서도 사람이나 가축을 공격해 피해를 주는 종들이 있다. 한국에서 오래전부터 서식해 온 자생종인 먹파리와 흡혈 곤충 중 가장 작은 등애모기가 있으며 가축의 피를 빨아 직접적인 스트레스를 유발하고 가축 질병을 매개하는 침집파리 등이 대표적이다. 영국 웨일스 에버리스트위스대, 이탈리아 피렌체대 공동 연구팀은 흡혈성 기생 파리 중 일부는 숙주를 찾아 정착한 뒤 비행 능력은 물론 시각 민감도까지 잃는다고 밝혔다. 이는 생활 방식의 변환이 곤충의 감각 우선순위에도 변화를 일으킨다는 것을 의미한다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘실험생물학 저널’ 6월 1일 자에 실렸다. 사슴파리는 유라시아, 아프리카, 미주 등 전 세계 대부분 지역에 분포하는 흡혈파리다. 주된 숙주는 사슴이지만 드물게 사람이나 다른 포유류에 달라붙기도 한다. 사슴파리는 독특하게 숙주에 내려앉고 나면 날개를 떼어내고 남은 생애 동안 털 속을 기어 다니며 피를 빨아 먹는 것으로 알려졌다. 연구팀은 사슴파리를 생활사의 여러 단계별로 분석했다. 연구팀은 숙주를 찾아 날아다니다 비행 중에 포획된 날개 달린 성충과 기생 생활로 전환한 뒤 사슴에게서 채집한 날개 없는 성충을 비교했다. 특히 연구팀은 시각 민감도를 좌우하는 유전자 ‘옵신’에 주목했다. 곤충이 날개를 떼어내기 전과 후의 옵신 활성을 비교해 파리의 감각 체계가 갑작스러운 생활 방식 전환에 어떻게 반응하는지 알아봤다. 연구 결과, ‘숙주에 정착’이라는 극적 생활 방식의 전환이 곤충의 감각 우선순위에 일어나는 변화를 동반하는 것으로 나타났다. 사슴파리는 영구적 기생 생활에 더 적합한 기능에 에너지를 아껴 쓰기 위해 시각에 쓰이던 자원을 다른 곳으로 돌린다는 말이다. 시각은 동물의 행동에서 매우 중요한 역할을 하지만 동시에 에너지 소모가 큰 기능이다. 진화는 동물의 생활 방식에 효율적으로 들어맞는 감각 체계를 선호하기 때문에 어떤 흡혈파리는 시각에 크게 의존하는 반면 어떤 종은 숙주에 영구히 붙어 살며 시각이 거의 필요하지 않다. 연구팀에 따르면 사슴파리의 시각 체계는 체체파리와 매우 비슷하다. 체체파리는 아프리카에서 포유류 숙주에 붙어 수면증을 유발하는 것으로 잘 알려져 있다. 사슴파리는 날개를 잃고 외부기생충이 되고 나면 옵신 유전자의 활성이 이전의 절반 수준으로 줄어든다. 이는 사슴파리가 시각을 완전히 잃는다는 의미가 아니라 소화나 번식 같은 기능에 쓸 에너지를 아끼기 위해 시각을 희생해 시각 민감도가 낮아진다는 말이다. 연구를 이끈 로저 상테르 영국 에버리스트위스대 교수(동물학)는 “이번 연구 결과는 기생생물이 중대한 생활 방식 변화를 겪는 동안 자신의 감각 체계를 어떻게 정교하게 조정하는지에 대한 새로운 통찰을 제공한다”며 “흡혈파리들이 감각을 어떻게 조절하는지에 대한 이해가 깊어지면 더 효과적인 감시와 방제 전략을 마련하는 데 도움이 될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

국내 연구진이 빠르게 움직이는 로봇이나 야간 자율주행차의 눈 역할을 하는 ‘이벤트 카메라’를 일반 카메라처럼 쉽고 정확하게 보정할 수 있는 기술을 개발했다. 울산과학기술원(UNIST) 인공지능대학원 주경돈 교수팀은 일반 카메라 보정에 쓰이는 체커보드(격자판)를 활용해 이벤트 카메라의 렌즈 왜곡을 바로잡는 컴퓨터 비전 보정 기술을 개발했다고 1일 밝혔다. 이벤트 카메라는 화면 전체가 아닌 밝기가 변하는 부분만 신호(이벤트)로 기록하는 고성능 카메라다. 하지만 보정의 기준점이 되는 체커보드의 꼭짓점에서는 밝기 변화가 상쇄돼 이벤트가 거의 기록되지 않는 탓에 그동안 표준적인 보정 기법을 적용하기 어려웠다. 연구팀은 꼭짓점을 직접 찾는 대신, 선 형태의 경계에서 이벤트 정보가 뚜렷하게 나타난다는 점에 착안했다. 먼저 격자 선을 찾은 뒤, 선들이 만나는 주변에서 이벤트가 가장 적은 지점을 꼭짓점으로 판별하는 수학적 접근법을 썼다. 여기에 카메라가 움직일 때 잔상 때문에 격자 선이 번져 보이는 현상도 해결했다. 픽셀마다 제각각 기록된 이벤트 데이터를 하나의 기준 시점에 맞춰 정렬함으로써 흐릿했던 격자 선을 또렷하게 만들었다. 영상 변환 과정을 거치지 않고 이벤트 신호 자체에서 기준점을 직접 찾아내 보정 정확도를 극대화한 것이 핵심이다. 이 기술은 로봇이나 가상·증강현실(VR·AR) 기기의 위치 추정에 쓰이는 사각형 표식인 ‘에이프릴태그’ 인식에도 적용 가능하다. 실험 결과 이벤트 데이터만으로 표식의 형태와 번호를 정확히 판별했으며, 일부가 가려진 상황에서도 표식을 찾아냈다. 주 교수는 “정확한 카메라 보정은 다양한 비전 기술의 출발점”이라며 “이번 연구가 실제 환경에서 동작하는 로봇, 자율주행, AR·VR 시스템의 기반이 될 것”이라고 기대를 밝혔다. 한편 이번 연구(제1저자 류태훈 연구원)는 오는 3일 미국 덴버에서 열리는 컴퓨터 비전 분야 최상위 국제 학회인 ‘CVPR 2026’의 하이라이트 논문으로 선정됐다.

1862년, 찰스 다윈은 마다가스카르 섬에서 자생하는 별난초(Angraecum sesquipedale)를 관찰한 후 한 가지 예측을 내놓았다. 이 꽃의 꽃관(nectar spur)이 매우 긴 점을 고려할 때, 그 깊숙한 곳의 꿀에 닿을 수 있는 30cm 길이의 주둥이를 가진 곤충이 존재할 것이라고 본 것이다. 다윈은 긴 꽃관을 지닌 꽃이 혼자 진화할 수 없고 반드시 꽃가루를 옮겨 주는 곤충과 함께 진화할 수밖에 없다고 판단했다. 하지만 마다가스카르 숲속 어딘가에 주둥이가 30cm나 되는 미지의 곤충이 존재할 것이라는 주장은 당시에는 터무니없는 상상으로 여겨졌다. 실제로 이런 나방이 발견되면서 다윈의 예측이 옳았다는 것이 증명된 것은 그가 세상을 떠난 후인 1903년이었다. 이 나방은 그의 이름을 기려 다윈 박각시나방(학명 Xanthopan praedicta)으로 불린다. 다윈 핀치가 먹이에 따른 생물의 다양한 진화를 보여주는 사례라면 다윈 박각시나방은 생물이 함께 진화해 나가는 공진화(co-evolution)의 대표적 사례로 거론된다. 동시에 이는 진화적 군비 경쟁의 사례이기도 하다. 우선 꽃이 꽃가루를 많이 옮기게 하려고 깊은 곳에 꿀을 숨기면 나방이 더 깊은 곳의 꿀을 먹으려고 주둥이를 길게 진화시키고 다시 식물이 꽃관을 길게 만드는 식의 과정이 반복됐기 때문이다. 이제는 둘 다 너무 길어져 서로 없이는 살 수 없는 극단적인 의존 관계가 됐다. 이는 유명한 사례이지만, 정작 나방의 주둥이 진화 과정에 대해서는 알려진 바가 적었다. 최근 플로리다 박물관의 맥과이어 나비 및 생물다양성 센터 소장이자 연구의 주도자인 아키토 카와하라(Akito Kawahara) 교수와 크리스티안 코치(Christian Couch) 박사가 이끄는 연구팀은 박각시나방의 주둥이 진화 과정을 상세히 연구했다. 연구팀은 전 세계 1600여 종의 박각시나방 중 약 20%에 해당하는 300개 이상의 표본을 선정했다. 이어 이 나방들의 DNA 염기서열을 분석하여 유전 계통도를 구축한 후, 박물관에 보관된 표본의 말려 있는 주둥이를 용액에 담가 펴고 자로 측정하는 과정을 통해 데이터를 수집했다. 연구팀은 나방 혀 길이가 1.27cm 미만인 종은 성충이 되어 먹이를 섭취하지 않는 ‘비섭취종’으로 분류했다. 꿀을 섭취하기에는 주둥이의 길이가 짧기 때문이다. 그 결과, 초기 박각시나방과 가장 가까운 친척인 야생 누에나방과(Saturniidae)의 대부분의 종이 성충이 되면 먹이를 먹지 않고 짝짓기와 산란 후 죽는다는 사실이 확인됐다. 이는 애벌레 시기에 축적한 에너지로만 생존하는 전략이다. 그러나 약 4400만 년 전, 박각시나방 계통에서 성충이 먹이를 섭취하기 시작하는 변화가 나타났다. 먹이를 먹을 수 있게 된 성충은 생존 기간이 늘어나 짝짓기 기회를 늘리고 더 많은 알을 낳을 수 있는 진화적 이점을 얻었다. 이 특징은 빠르게 확산됐지만, 진화는 단순한 직선 경로가 아니었다. 많은 종이 먹이를 먹지 않는 상태에서 먹이를 먹는 상태로, 다시 먹이를 먹지 않는 상태로 여러 차례 전환했다. 환경에 따라 변화를 거듭한 셈인데, 이러한 전환은 진화적 시간 척도에서 보면 매우 짧은 500만 년 만에 일어나기도 했다. 나방이 긴 주둥이를 얻거나 잃는 구체적인 원인은 아직 완전히 규명되지 않았으나, 연구팀은 빠른 전환의 메커니즘에 대한 단서를 발견했다. 긴 주둥이를 가진 박각시나방은 입안의 복잡한 근육을 이용해 주둥이를 펴고 꿀을 빨아먹는다. 흥미롭게도 먹이를 먹지 않는 종들도 기능적인 입 부분이 없더라도 이 근육 구조를 그대로 유지하고 있는 것으로 나타났다. 이는 환경이 변해 다시 긴 주둥이가 필요할 때, 이미 갖춰진 해부학적 기반 덕분에 진화가 매우 빠르게 일어날 수 있게 해주는 ‘진화적 준비 상태’를 제공한다. 덕분에 다윈 박각시나방처럼 주둥이가 짧은 조상에서 극단적인 길이를 지닌 후손이 등장할 수 있는 셈이다. 연구팀은 박각시나방이 단순히 긴 혀를 가진 종과 짧은 혀를 가진 종으로 나뉘는 것이 아니라, 환경 압력에 따라 먹이 섭취 전략을 유연하게 바꾸며 진화해 왔음을 확인했다. 열대 지역에 서식하는 종들은 특정 식물과의 밀접한 관계를 유지하며 긴 혀를 진화시켰지만, 온대 지역이나 다른 환경에서는 먹이를 먹지 않는 일반주의자 전략을 택하기도 했다. 박각시나방은 공진화나 진화적 군비 경쟁 못지않게 진화의 다양성을 보여주는 사례인 셈이다. 이런 다양한 적응 능력이야말로 이 세상의 수많은 생물종이 진화를 통해 나타났다는 다윈의 주장을 뒷받침하는 것이기도 하다.

미국 항공우주국(NASA)의 유인 달 탐사 계획인 아르테미스 프로그램의 일환으로 아르테미스 2호가 지난 4월 발사돼 달 궤도를 돌고 성공적으로 귀환했다. 아르테미스 프로그램의 핵심 목표는 달 표면에 우주비행사가 상주할 수 있는 기지 건설이다. 미래 달 기지 운용의 성패는 우주비행사들 간, 그리고 달이란 환경과 이들이 어떻게 상호작용하는가에 달렸다. 이에 미국 조지 메이슨대 컴퓨터·데이터 과학과 연구팀은 아르테미스 임무 수립과 위험 평가를 돕기 위해 달 기지 운용 중 발생하는 인지적, 정서적, 사회적, 환경적 요인들의 상호작용을 시뮬레이션할 수 있는 새로운 모델을 개발했다고 31일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 5월 28일 자에 실렸다. 연구팀은 달 표면의 물리적 특성과 환경적 난제들, 과거 유인 우주 임무와 지구의 극한 환경에서 활동한 팀을 대상으로 한 연구들에서 밝혀진 팀 역학과 심리 상태 등을 바탕으로 복잡계 과학, 우주 인간 요소 연구, 계산 사회과학을 통합해 새로운 시뮬레이션 모델을 만들었다. 시뮬레이션에서 가상의 우주비행사들은 각기 다른 전문 분야, 성격적 특성, 신체 건강 상태 등을 무작위로 부여받는다. 가상 우주인들은 우주 환경에 반응하며 시간이 지남에 따라 적응하고 반복적 업무 수행을 통해 효율이 높아지고 기술 수준도 향상되도록 했다. 또 예정된 임무 이외에도 장비 고장, 달 지진, 강력한 방사선 폭풍 같은 예상치 못한 돌발 상황에도 직면하도록 했다. 이와 함께 우주비행사와 달 탐사 로버 간 상호작용도 포함했다. 연구팀이 수만 건의 시뮬레이션을 실행하고 그 결과를 분석했다. 연구 결과에 따르면 승무원 수를 늘리면 전문 기술 수준 향상이라는 항목의 최적화에 도움이 되고 팀워크를 강화하는 성격적 궁합이 맞는 조합이 나올 가능성도 높아지는 것으로 확인됐다. 반면 임무 기간이 길어지거나 우주 비행사 교체 인원이 없는 경우는 심리적 스트레스가 증가해 임무 수행 성과가 떨어지는 것으로 조사됐다. 연구팀에 따르면 이번 시뮬레이션 결과를 바탕으로 한 우주 임무팀 역학의 시뮬레이션이 미래 달 탐사에서 임무 성공을 최적화하기 위한 계획 수립에 도움을 줄 수 있다. 연구를 이끈 윌리엄 케네디 교수는 “인류가 달에 거주지를 조성하겠다는 계획을 갖고 있는 이상 우주에서 인간의 행동을 이해하는 것은 공학적 시스템을 이해하는 것만큼 중요하다”며 “이번에 만든 예측 모델은 행위자 기반 모델을 바탕으로 우주비행사, 팀, 우주의 극한 조건 사이의 복잡한 상호작용을 시뮬레이션함으로써 미래 달 임무의 효과성과 지속 가능성을 높이는 방법을 찾는 데 도움을 줄 것”이라고 설명했다. 케네디 교수는 “추가 연구를 통해 장기 우주 임무가 신체에 미치는 생리적 영향과 지구와의 통신 지연 문제 등을 포함시켜 시뮬레이션을 더욱 고도화할 계획”이라고 덧붙였다.