태아가 엄마 뱃속에서 태반과 양수에 의해 보호받는 것처럼 갓 태어난 별도가스와 먼지에 둘러싸여 있다. 물론 별은 가스 덩어리가 뭉쳐서 탄생하기 때문에 그런 것이지만 안쪽 깊숙이 존재하기 때문에 의사가 태아 상태를 확인하려 초음파를 사용하는 것처럼 천문학자들도 아기별의 상태를 보려면 특별한 장비가 필요하다. 칠레 고산 지대에 있는 거대 전파 망원경인 ‘아타카마 대형 밀리미터/서브밀리미터 집합체’(ALMA·Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)가 바로 그런 장비로, 이름처럼 일반 광학 망원경으로 볼 수 없는 긴 파장의 빛을 사용한다. 파장이 길면 먼지나 가스를 통과하는 데 유리하기 때문에 이렇게 가스 속에 들어 있는 아기별을 볼 때 안성맞춤이다. 과학지들은 ALMA를 이용해 여러 개의 아기별과 그 주변의 먼지 고리인 원시 행성계 원반을 관찰해왔다. 원시 행성계 원반은 지구 같은 행성이 태어나는 장소라, 과학자들 주요 관측 목표다. 하지만 원시 행성계 원반에서 막 태어난 행성을 바라보는 일은 ALMA 같은 대형 전파 망원경으로도 쉽지 않다. 애당초 행성이 먼 거리에서 관측하기에는 너무 작고 어둡기도 하지만, 아직도 먼지와 가스로 가려 있어 보기가 더 어렵기 때문이다. 호주 모나시대학의 크리스토프 핀트 교수 연구팀은 7년 전부터 아기 행성을 관측하는 ‘exoALMA’ 프로젝트를 추진해 왔다. 최근 연구팀은 발상의 전환을 통해 아기별을 관찰하는 데 성공했다. 태아의 모습을 직접 눈으로 보지 않고도 반사된 초음파로 얼굴까지 생생하게 볼 수 있는 것처럼 주변 가스의 형태와 움직임을 통해 아기 행성의 모습을 포착한 것이다. 최근 연구팀은 아기 행성들의 모습을 공개했는데, 마치 아기를 감싸는 포대기 같은 소용돌이 같은 먼지와 가스 구름 한복판에서 생성된 원시 행성의 모습을 확인할 수 있었다. 연구팀은 관측 결과를 토대로 원시 행성이 천문학적 기준으로 매우 짧은 시간인 수백만 년 이내로 생성된다는 사실을 발견했다. 태양계 행성 역시 비교적 짧은 시간에 형성되었을 가능성이 높은 셈이다. 현재 지구와 달의 생성을 설명하는 가장 유력한 가설인 충돌설은, 원시 지구가 화성 정도의 다른 원시 행성과 충돌한 후 지구와 달이 생겼다는 이론이다. 원시 행성 자체는 비교적 빠르게 형성되지만, 이들 가운데 일부는 다른 행성과 충돌하거나 혹은 다른 행성의 중력 간섭으로 궤도가 변해 위치를 이동하는 등 수천만년에 걸쳐 많은 변화가 일어난 후 행성계가 안정되는 것으로 추정된다. 과학자들은 ALMA나 다른 고성능 망원경을 통해 다양한 단계에 있는 행성계와 별을 관측하고 이를 토대로 하나씩 퍼즐을 맞춰가며 행성이 어떻게 형성되는지 밝혀냈다. 언젠가 ALMA보다 더 강력한 망원경이 나오면 아기 행성 그 자체를 포착하는 날도 올 것으로 기대하고 있다.

기온이 오르면 폐쇄성수면무호흡증(OSA) 증상이 더 심각해질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. OSA는 잠잘 때 기도가 좁아져 공기가 원활히 흐르지 못해 코를 골거나 숨을 멈추게 되는 질환이다. 호주 플린더스대학교의 바스티앙 르샤 박사 연구팀은 18일(현지 시각) 미국 샌프란시스코에서 열린 미국호흡기학회 국제학술대회 자리에서 이같이 밝혔다. 연구팀은 전 세계 11만 6000여명의 환자를 대상으로 침대 매트리스 밑에 센서를 달아 수면 데이터를 수집했다. 이를 통해 환자 한 사람당 약 500회에 걸쳐 수면 과정을 측정했다. 이어 연구팀은 수집한 환자 수면 데이터를 기후 모델에서 추출한 24시간 주변 온도 데이터와 비교 분석했다. 그 결과 기온이 높을수록 코골이·무호흡 증상 발생 확률이 약 45% 증가하는 것으로 드러났다. 이런 현상은 호주·미국에 사는 사람보다 유럽에 거주하는 사람에게서 더욱 두드러지게 나타났다. 코골이가 심할수록 평소에 피로감을 느낄 확률도 더 높았다. 결과를 받아 든 연구팀은 지구온난화로 인한 OSA 환자 증가가 미치는 사회·경제적 부담을 추산하기 위해 추가 연구를 진행했다. 이를 위해 연구팀은 치료비 지출, 생산성 저하, 장애보정생존연수 등의 지표를 모델화해 OSA에 따른 사회 부담을 계산했다. 장애보정생존연수는 질병을 가지고 살아가는 기간(장애생활연수)과 질병 탓에 손실된 수명(손실수명연수)을 더한 값이다. 연구 결과 지구 평균 기온이 2℃ 오르면 대부분의 국가에서 OSA로 인한 사회적 부담이 2100년까지 1.5~3.0배 증가할 것으로 추정됐다. 또한 연구팀은 2000년 이후 지금까지 기후 변화로 인해 OSA로 인한 부담이 50~100% 증가한 것으로 봤다. 연구팀은 기후 변화에 따라 OSA로 인한 사회적 피해가 클 것으로 예상되는 만큼 보건·경제 대책이 시급히 마련돼야 한다고 강조했다. 르샤 박사는 “OSA에 대한 진단 및 치료 방안을 확보해 사회적 부담을 줄여야 한다”고 말했다. 본격적으로 여름이 다가오는 만큼 개인의 관심과 건강 관리도 필요하다. 기온이 올라가면 코골이를 일으키는 상기도 점막이 더 쉽게 막힐 수 있기 때문이다. OSA 환자들은 야간 취침 시 실내 온도를 수면에 적당한 18~22℃ 사이로 유지하되, 에어컨 바람이 몸에 직접 향하지 않도록 해야 한다. 습도 역시 50~60%로 맞추고, 바람이 잘 통하는 옷을 입어 숙면을 위한 환경을 조성하는 것이 좋다.

산업화 이전과 비교해 지구 평균 기온 1.5도 상승에 대한 경고음은 계속 울리고 있지만, 세계 각국의 대응은 지지부진하다. 특히 온실가스 배출량이 많은 국가 중에는 오히려 온난화 억제와 반대 방향으로 가는 행보까지 보인다. 이런 가운데, 오스트리아 인스부르크대 대기·빙권 과학과, 국제 응용 시스템분석 연구소(IIASA), 영국 브리스톨대 지리과학부, 미국 카네기 멜런대 도시·환경 공학과, 미국항공우주국(NASA) 고다드 우주비행센터, 모건주립대, 스위스 베른대 기후·환경 물리학과, 기후변화 연구센터, 지리학 연구소, 독일 베를린 훔볼트대 공동 연구팀은 지구 온난화가 지금 당장 멈추더라도, 다시 회복되기까지는 수 세기가 걸릴 것이라고 20일 밝혔다. 특히 전 세계 고산 지역 빙하의 원상 복구는 쉽지 않을 것이라는 경고다. 이 연구 결과는 기후학 분야 국제 학술지 ‘네이처 기후 변화’ 5월 19일 자에 실렸다. 현재 상승하는 전 세계 기온은 파리협정에서 규정한 1.5도를 넘어설 것이 명백하다. 지난해는 인류 역사상 가장 더운 해였으며, 1.5도를 이미 초과했다는 연구도 속속 보고된 한 해였다. 과학자들은 지구가 더 이상 더워지지 않고 기온이 떨어진다면 산악 빙하는 다시 회복되는지에 관해 주목했다. 연구팀은 지구가 일시적으로 1.5도를 넘어 2150년 전 세계 평균기온이 3.0도 상승한 뒤 2300년까지 1.5도로 다시 떨어져 안정화되는 이른바 ‘초과’ 시나리오에서 2500년까지 극 지역을 제외한 전 세계 빙하 변화를 처음 시뮬레이션했다. 이 시나리오에는 탄소 포집 같은 ‘네거티브 배출 기술’(negative emission technologies)이 임계 온난화 한계를 초과한 이후 온실가스 배출이 0이 되는 ‘지연된 넷 제로’ 미래를 반영한다. 그 결과, 기온이 1.5도 상승이 억제되는 상황과 비교했을 보다 2200년까지 빙하 질량의 16%, 2500년까지는 11% 더 줄어들 것으로 확인됐다. 이는 1.5도로 억제했을 때도 발생하는 빙하 손실량 35%에 더해지는 것이다. 문제는 이렇게 녹아 내린 빙하수는 바다로 흘러들어 해수면 상승을 가중해 해안선은 지금과 전혀 다른 모습을 보일 것으로 연구팀은 예측했다. 연구를 이끈 파비엔 마우시엔 영국 브리스톨대 교수(고산 빙하학)는 “현재 세계 각국이 시행하고 있는 기후정책들을 보면 지구 평균기온 상승을 3도에 가까운 경로로 이끌고 있다”라며 “1.5도를 일시적으로라도 초과하면 빙하 손실은 수 세기 동안 이어질 것이며, 기온이 더 안전한 수준으로 돌아오더라도, 산악 빙하 손실의 상당 부분을 되돌리기는 쉽지 않다는 것을 이번 연구는 보여준다”고 말했다.

수억원에 달하는 초고속 펄스 레이저 대신 레이저 포인터와 같은 일반 광원으로도 생체조직 내부를 뚜렷하게 촬영할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 19일 울산과학기술원(UNIST)에 따르면 바이오메디컬공학과 박정훈·주진명 교수팀이 특수 나노 입자를 이용해 일반 연속파(CW) 레이저만으로 생체조직 내부를 3차원으로 촬영할 수 있는 비선형 형광 현미경 기술을 개발했다. 이 기술은 초고속 레이저 없이도 비슷한 해상도와 깊이 침투력을 갖췄고, 주변 조직 손상 없이 병변 부위만 선택적으로 자극하는 광역학 치료에도 활용될 수 있다. 생체조직은 빛이 잘 산란돼 뚜렷한 내부 이미지를 얻기 어렵다. 이런 이유로 초점 부근에서만 형광을 발생시켜 산란에 의한 배경 잡음을 걸러내는 다광자 현미경과 같은 특수 관찰 기술로 생체조직을 촬영한다. 하지만, 다광자 현미경 관찰은 고가의 펨토초 펄스 레이저를 광원으로 쓰기 때문에, 일반 병원이나 실험실에서는 사용하기 어려웠다. 이에 공동 연구팀은 ‘상향변환 나노입자(UCNPs)’를 이용해 이 같은 펨토초 펄스 레이저 없이도 초점에서만 형광을 유도할 수 있는 기술을 개발했다. 나노입자를 혈류를 통해 생체 부위에 주입한 뒤 일반 연속파 레이저를 쏘면 나노입자가 레이저 속 광자를 하나씩 흡수해 에너지를 축적하고 이를 자외선 또는 청색광 형광으로 방출하는 방식이다. 개발된 기술은 광역학(PDT) 치료에서 병변 외의 조직이 손상되는 부작용을 줄일 수도 있다. 광역학 치료는 빛을 병변에 침투시켜 파괴하는 방식인데, 이 과정에서 빛이 통과하는 경로의 정상 조직까지 함께 손상되는 문제가 있었다. 초점 부근에서만 형광을 발생하는 원리를 이용하면 병변 부위만 선택적으로 자극하고 주변 조직에는 영향을 주지 않는 정밀 광자극 치료를 할 수 있다. 연구팀은 실제 ‘상향변환 나노입자’가 방출하는 자외선을 이용해 자외선 반응성 물질을 특정 깊이에서만 활성화하는 실험에도 성공했다. 공동 연구팀은 “값비싼 초고속 레이저 없이도 고해상도 생체 이미징과 정밀 광치료가 동시에 가능한 기술”이라며 “MRI 같은 기존 진단 장비와 병행하면 의료 현장에서 뇌혈류 흐름이나 국소적 대사 반응 등을 정밀하게 추적하는 데도 도움이 될 것”이라고 말했다. 연구 수행은 과학기술정보통신부 한국연구재단과 정보통신기획평가원, 치매극복기술개발사업단, 범부처재생의료기술개발사업단, 포스코 청암재단 등의 지원을 받았으며, 그 결과는 재료과학 분야 세계적 권위지인 ‘어드밴스드 머티리얼스’의 표지 논문으로 선정돼 지난 12일 출판됐다.

국내 남성 암 발병률 2위인 전립선암 진단에 혈액 검사보다는 타액 검사가 더 정확하고 효과적일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 영국 런던 암연구소(ICR)의 로스 일스 교수 연구팀은 국제 학술지 ‘뉴잉글랜드 의학저널’(NEJM)에 지난달 10일 발표한 논문을 통해 이같이 밝혔다. 연구팀은 55~69세의 남성 6000여명의 타액을 채취해 생식세포 DNA를 추출했다. 이를 바탕으로 전립선암 발병과 관련 있는 130가지 변이 유전자를 평가해 ‘다유전성위험점수’(PRS)를 매겼다. PRS는 전립선암 발병 위험성을 수치로 나타낸 것이다. 평가 결과 PRS 상위 10%에 해당한 남성 745명은 자기공명영상(MRI) 촬영 등 추가 검사를 받았는데, 이 가운데 187명이 전립선암에 걸린 것으로 드러났다. 103명은 치료가 필요할 정도의 고위험군이었다. 확인 결과 고위험군 환자 중 72%(74명)는 혈액 검사 등 기존 검사 방식으로는 암이 발견하기 어려웠다. 전립선은 남성의 방광 아래에 위치한 생식 기관으로, 정액을 생성하고 정자에 영양분을 공급하는 역할을 맡는다. 전립선암은 일반적으로 혈중 전립선특이항원(PSA) 검사를 통해 진단한다. PSA는 전립선 상피세포에서 생성되기에 전립선에서만 발견된다. 혈액 검사에서 혈중 PSA 수치가 높게 나온 남성은 추가 검사를 통해 전립선암을 조기에 진단받을 수 있다. 그러나 혈중 PSA 검사는 위양성률이 높아 한계가 있다는 지적을 받아 왔다. 지난 2012년 미국암학회(ACS)의 연구 결과에 따르면, 혈중 PSA 검사는 60% 이상의 높은 위양성률을 보인 것으로 나타났다. 위양성률은 질환이 없는 사람을 환자라고 잘못 진단하는 비율을 뜻한다. 타액 검사는 집에서도 비교적 간편하게 진행할 수 있다는 장점이 있다. 이번 연구는 타액 검사만으로도 전립선암 유병 가능성을 정확히 판별할 수 있다는 점을 확인했다는 데 의미가 있다. 연구진은 “타액 검사를 통해 임상적으로 유의미한 질환(전립선암)을 발견한 비율은 기존의 혈중 PSA 검사보다 높았다”며 “타액 검사의 장점과 위험성을 연구해 향후 불필요한 검사·치료로 인한 불편을 줄일 수 있을 것”이라고 강조했다. 연구진은 그러면서도 “타액 검사가 실제 암 환자들을 구해낼 수 있는지 입증할 시간이 필요하다”며 “일상에 적용되기까지는 더 걸릴 것”이라고 내다봤다. 국가암정보센터에 따르면 2022년 기준 우리나라 남성에게 발병한 암 중 전립선암은 14.1%를 차지했다. 폐암(14.7%)에 이은 2위다. 18일(현지 시각)에는 조 바이든 전 미국 대통령이 전립선암 진단을 받았다는 사실이 전해지며 관심을 받았다.

미국 항공우주국(NASA)은 화성에서 생명체의 흔적을 찾기 위해 1970년대에 화성 탐사선 바이킹 1·2호를 발사했다. 바이킹호는 화성 표면에 착륙해 다양한 자료를 지구로 보내왔다. 주변 지형보다 색깔이 더 어둡고, 경사진 지형을 따라 수백 m에 걸쳐 뻗어 있는 마치 강줄기 같은 흔적이 촬영된 이미지도 전송됐다. 관련해서 여전히 논란이 되고 있지만, 이 줄무늬가 액체의 흐름이며, 화성에 거주할 수 있는 환경이 존재할 강력한 증거로 받아들이기도 했다. 이런 가운데, 미국 브라운대와 스위스 베른대 공동 연구팀이 그동안 화성에 여전히 물이 흐르고 있다는 증거로 알려진 단서가 사실은 착각일 수 있다는 분석 결과를 내놨다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 5월 19일 자에 실렸다. 반복 경사선(RSL)으로 불리는 줄무늬는 행성 과학자들 사이에서 논쟁의 대상이 됐다. 화성의 표면은 건조하고 표면 온도는 영하의 상태이기 때문에 표면에 물이 흐르는 흔적이 생길 수 없으며, 암석 낙하나 사막의 모래바람 같은 돌풍으로 인해 줄무늬가 생길 수 있으며, 화성 궤도에서 찍으면 액체처럼 보일 수 있다는 것이다. 다른 한편에서는 지하의 얼음, 지하 대수층이나 비정상적으로 습한 공기에서 비롯된 소량의 물이 염분과 섞여 얼어붙은 화성 표면에 흐름을 만들어 낼 수 있다고 반박하기도 한다. 이에 연구팀은 다양한 경계면 줄무늬 관측 데이터로 인공지능 기계학습 알고리듬을 훈련했다. 이를 사용해 8만 6000개 이상의 고해상도 위성 이미지를 스캔한 뒤, 50만 개 이상의 줄무늬 특징을 포함한 화성 전역 경사면 줄무늬 지도를 만들었다. 전역 지도를 온도, 풍속, 수분, 암석 붕괴 활동 등 다른 데이터베이스와 목록과 비교했다. 이런 지리 통계학적 분석 결과, 경사면 줄무늬와 RSL이 액체나 서리의 존재를 암시하는 요인들인 특정 경사 방향, 높은 표면 온도 변동, 높은 습도와 관련이 없는 것으로 나타났다. 대신 건조한 날씨를 보여주는 평균 이상의 풍속, 먼지 퇴적물이 있는 장소에서 줄무늬 흔적이 형성될 가능성이 더 높은 것으로 확인됐다. 연구팀에 따르면 줄무늬는 가파른 경사면에서 얇은 먼지층이 갑자기 미끄러지면서 형성될 가능성이 가장 높다. 또, 경사면 줄무늬는 충돌 분화구 근처에서 흔하게 나타나는 데, 이곳에서는 충격파가 표면 먼지를 흔들어 떨어뜨릴 수 있다는 설명이다. 또 RSL은 먼지 회오리바람이나 암석 낙하가 빈번한 장소에서 더 자주 발견된다는 것이다. 이런 사실을 종합해보면 경사면 줄무늬와 RSL이 화성에 물이 존재하고, 거주 가능한 환경이라는 기존 가설에 강력한 의문을 제기한다. 연구를 이끈 발렌틴 비켈 스위스 베른대 박사(행성 지리학)는 “화성 연구의 주요 초점은 표면에 액체 상태의 물이 존재할 가능성”이라며 “이번 연구는 화성 표면은 건조할 뿐, 물이 존재한다는 것을 보여주지 않고 있다”라고 말했다. 비켈 박사는 “이번 연구는 미래 화성 탐사에 중요한 함의를 갖는데, 우주선을 보내 탐사하기 전에 화성과 관련해 알려진 일부 가설을 배제할 수 있도록 해준다는 것”이라고 덧붙였다.

사람과 마찬가지로 세균도 선호하는 거주 환경이 있다. 하지만 남이 가지 않는 길을 가는 미생물도 있다. 보통 생물은 살 수 없는 뜨거운 온천이나 강력한 방사선 환경에서도 살아가는 극한 환경 미생물(extremophiles)이다. 미국항공우주국(NASA)의 과학자들은 오래전부터 이런 미생물에 주목해 왔다. 화성이나 태양계의 다른 극한 환경에서 생명체가 살고 있다면 바로 이들과 가장 비슷한 형태일 가능성이 크기 때문이다. 하지만 사실 극한 환경 미생물은 NASA 과학자들에게 골치 아픈 존재이기도 하다. 작은 먼지 하나가 치명적인 결함을 유발할 수 있는 우주선 조립 과정에서 없애야만 하는 대상이라는 이유에서다. 더구나 이 미생물이 화성이나 태양계 다른 천체를 지구 미생물로 오염시킬 수도 있어 설령 우주선에 문제가 없더라도 철저한 살균 소독이 필요하다. 따라서 다른 천체에 착륙하는 탐사선과 로버는 약품과 방사선을 이용해 철저히 소독한다. 하지만 과학자들은 이처럼 소독한 NASA의 클린룸(무균실)에서 새로운 미생물을 찾아내고 있다. 사우디아라비아 킹압둘라과학기술대(KAUST)의 알렉산더 로사도 교수와 주니아 슐츠 박사후연구원이 이끄는 국제 연구팀은 NASA의 피닉스 우주선 조립 무균실에서 26종에 이르는 새로운 세균을 확인했다고 보고했다. 이 세균들이 인체에 해로운 세균들은 아니지만, 화성 유인 탐사 같은 장거리 유인 우주 임무에서 우주 비행사가 실제로 마주칠 가능성이 가장 높은 세균이기 때문에 면밀한 검토가 필요하다. 또 이들이 화성에서 우연히 정착해 살 수 있는지도 검증해야 한다. 만약 그렇다면 유인 임무 시 더 철저한 격리와 소독이 필요하다. 하지만 이 극한 환경 미생물을 꼭 나쁘게만 바라볼 필요는 없다. 이런 미생물은 독특한 대사 과정 및 유전자를 지닌 경우가 많아 의약품 개발이나 음식 보존 혹은 다른 생명 공학 부분에서 응용 가능성이 높다. 예를 들어 이 미생물들이 방사선에 견디는 비결을 알아내면 방사능 유출 사고에서 사용할 수 있는 신약을 개발할 수 있다. 이는 높은 방사선 환경에서 임무를 수행해야 하는 우주 비행사에게도 도움이 된다. 극단적 환경에서 살아가는 미생물은 당장에는 골치 아픈 존재이지만, 어쩌면 인류에게 유용한 기술을 전달해줄 조력자인지도 모른다.

지구 역사상 가장 큰 동물인 대왕고래 (흰긴수염고래)는 사실 고래 중에서 가장 작는 먹이를 사냥한다. 대왕고래의 주식은 남극 크릴 같이 작은 갑각류나 플랑크톤이다. 크기는 작아도 숫자가 워낙 많아 대왕고래 같은 큰 동물도 배불리 먹일 수 있기 때문이다. 우리에게는 크릴새우라는 명칭으로 더 친숙한 남극 크릴 (Antarctic krill 학명 Euphausia superba)은 사실 새우 같은 십각목이 아니라 난바다 곤쟁이목이라는 다른 부류의 갑각류다. 물론 외형은 마치 투명한 새우처럼 생겨서 새우라는 명칭이 크게 이질감 없이 느껴지는 종이기도 하다. 남극 크릴은 몸길이 6cm 이하, 몸무게 2g 이하의 작은 갑각류이지만, 바다를 뿌옇게 만들 정도로 개체 수가 많아 바닷물과 함께 삼키면 대왕고래도 충분히 먹을 양이 나온다. 물론 대왕고래 이외에도 펭귄이나 다른 해양 생물도 크릴을 주식으로 먹고 살기 때문에 남극 앞바다 해양 생태계에서 없어서는 안 될 중요한 생물체라고 할 수 있다. 그런데 사실 크릴이라고 해서 아무 대책 없이 잡아 먹히기만 하는 것은 아니다. 크릴 역시 생존을 위해 바다 위아래로 꾸준히 움직인다. 크릴 역시 육식 동물로 작은 식물성 플랑크톤 등을 먹으며 살아가는데, 그렇다고 대낮에 얕은 바다에서 플랑크톤을 잡다가는 대왕고래의 한 끼 식사가 될 가능성이 높으므로 일단 깊은 바다로 피했다가 밤에 사냥을 하는 것이다. 독일 율리우스-막시밀리안 뷔르츠부르크 대학 (JMU))의 루카스 휘페가 이끄는 독일, 영국 연구팀은 남극 크릴이 캄캄한 깊은 바다에서도 시각을 알아내는 비결을 알기 위해 남극해에서 크릴을 잡아 실험실에서 연구했다. 연구팀은 크릴이 며칠 동안 캄캄한 환경에 있더라도 낮과 밤 시간대에 맞춰 아래위로 이동하는 성질이 있다는 사실을 알아냈다. 이는 일부 동물에서 볼 수 있는 생체 시계가 남극 크릴에도 있다는 뜻이다. 이번 연구에서는 생체 시계의 원리는 규명하지 못했지만, 적어도 몇일 정도는 외부 자극 없이도 낮과 밤 시간대를 구분할 수 있는 비교적 정교한 생체 시계가 있다는 증거는 확인할 수 있었다. 남극 크릴은 해양 생태계의 먹이 피라미드에서 중요한 역할을 담당할 뿐 아니라 지구의 탄소 순환에도 중요한 역할을 담당한다고 알려져 있다. 그러나 최근 지구 온난화와 환경 오염으로 미래가 불투명한 상황이다. 이들을 효과적으로 보호하기 위해서는 우선 이들의 생태를 알아내는 것이 우선이다. 과학자들은 크릴의 생체 시계가 번식과 생존에 미치는 영향을 알아내기 위해 연구를 계속해나갈 예정이다.

지구 역사상 가장 큰 동물인 대왕고래 (흰긴수염고래)는 사실 고래 중에서 가장 작는 먹이를 사냥한다. 대왕고래의 주식은 남극 크릴 같이 작은 갑각류나 플랑크톤이다. 크기는 작아도 숫자가 워낙 많아 대왕고래 같은 큰 동물도 배불리 먹일 수 있기 때문이다. 우리에게는 크릴새우라는 명칭으로 더 친숙한 남극 크릴 (Antarctic krill 학명 Euphausia superba)은 사실 새우 같은 십각목이 아니라 난바다 곤쟁이목이라는 다른 부류의 갑각류다. 물론 외형은 마치 투명한 새우처럼 생겨서 새우라는 명칭이 크게 이질감 없이 느껴지는 종이기도 하다. 남극 크릴은 몸길이 6cm 이하, 몸무게 2g 이하의 작은 갑각류이지만, 바다를 뿌옇게 만들 정도로 개체 수가 많아 바닷물과 함께 삼키면 대왕고래도 충분히 먹을 양이 나온다. 물론 대왕고래 이외에도 펭귄이나 다른 해양 생물도 크릴을 주식으로 먹고 살기 때문에 남극 앞바다 해양 생태계에서 없어서는 안 될 중요한 생물체라고 할 수 있다. 그런데 사실 크릴이라고 해서 아무 대책 없이 잡아 먹히기만 하는 것은 아니다. 크릴 역시 생존을 위해 바다 위아래로 꾸준히 움직인다. 크릴 역시 육식 동물로 작은 식물성 플랑크톤 등을 먹으며 살아가는데, 그렇다고 대낮에 얕은 바다에서 플랑크톤을 잡다가는 대왕고래의 한 끼 식사가 될 가능성이 높으므로 일단 깊은 바다로 피했다가 밤에 사냥을 하는 것이다. 독일 율리우스-막시밀리안 뷔르츠부르크 대학 (JMU))의 루카스 휘페가 이끄는 독일, 영국 연구팀은 남극 크릴이 캄캄한 깊은 바다에서도 시각을 알아내는 비결을 알기 위해 남극해에서 크릴을 잡아 실험실에서 연구했다. 연구팀은 크릴이 며칠 동안 캄캄한 환경에 있더라도 낮과 밤 시간대에 맞춰 아래위로 이동하는 성질이 있다는 사실을 알아냈다. 이는 일부 동물에서 볼 수 있는 생체 시계가 남극 크릴에도 있다는 뜻이다. 이번 연구에서는 생체 시계의 원리는 규명하지 못했지만, 적어도 몇일 정도는 외부 자극 없이도 낮과 밤 시간대를 구분할 수 있는 비교적 정교한 생체 시계가 있다는 증거는 확인할 수 있었다. 남극 크릴은 해양 생태계의 먹이 피라미드에서 중요한 역할을 담당할 뿐 아니라 지구의 탄소 순환에도 중요한 역할을 담당한다고 알려져 있다. 그러나 최근 지구 온난화와 환경 오염으로 미래가 불투명한 상황이다. 이들을 효과적으로 보호하기 위해서는 우선 이들의 생태를 알아내는 것이 우선이다. 과학자들은 크릴의 생체 시계가 번식과 생존에 미치는 영향을 알아내기 위해 연구를 계속해나갈 예정이다.

올 초 넷플릭스에서 웹툰을 원작으로 한 드라마 ‘중증외상센터’가 인기를 끌었다. 생사를 다투는 응급환자를 치료하는 의사들의 고군분투를 극적으로 그린 드라마로 국내외 시청자로부터 좋은 평가를 받았다. 그런데, 야생에 있는 동물들은 응급 상황에 맞닥뜨리면 어떻게 할까. 그냥 죽음을 기다릴 수밖에 없을까. 그런데, 놀랍게도 유인원인 침팬지들은 사람처럼 응급치료한다는 재미있는 연구 결과가 나왔다. 영국, 포르투갈, 독일, 우간다, 일본, 스리랑카, 스위스, 모잠비크 8개국 공동 연구팀은 침팬지들이 약용 잎을 이용해 자기 부상뿐만 아니라 다른 침팬지까지 돌봐준다는 사실을 확인했다고 18일 밝혔다. 영국 옥스퍼드대, 세인트 앤드류스대, 포르투갈 알가르브대, 독일 노이브란덴부르크 응용과학대, 베른하르트 노흐트 열대의학 연구소, 막스 플랑크 동물 행동 연구소, 우간다 부동고 보존지역, 일본 나가사키대, 스리랑카 스리자예와르데네푸라대, 스위스 뇌샤텔대, 취리히대, 모잠비크 고롱고사 자연공원 연구진이 참여했다. 이 연구 결과는 생물학 분야 국제 학술지 ‘최신 생태·진화학’(Frontiers in Ecology and Evolution) 5월 14일 자에 실렸다. 연구팀은 우간다 부동고 숲에 있는 손소와 와이비라 두 침팬지 공동체를 4개월 동안 관찰했다. 다른 침팬지들과 마찬가지로 침팬지 공동체 구성원들은 싸우고, 사고를 당하거나, 인간이 설치한 올가미로 인해 다치기 쉽다. 실제로 손소 공동체의 약 40%는 올가미로 인해 상처를 입었다. 또, 온라인 누리집 ‘유인원 사전’(Great Ape Dictionary) 데이터베이스의 비디오, 수십 년에 걸친 관찰 데이터를 포함한 기록부, 그리고 침팬지가 질병이나 부상을 치료하는 모습을 목격한 다른 과학자의 설문 조사도 활용했다. 그 결과, 연구팀은 침팬지가 상처 치료에 사용한 식물을 모두 식별했고, 그중 일부는 상처 치유에 도움을 주는 화학적 특성을 갖고 있거나 전통 의학에서도 사용되는 것으로 알려진 것들이다. 직접 관찰한 결과 손소 공동체에서 12건의 부상이 확인됐고, 이는 공동체 내 갈등으로 인해 발생한 것으로 조사됐다. 와이비라 공동체에서는 침팬지 5마리가 부상을 입었는데, 암컷 한 마리는 올가미에, 수컷 네 마리는 싸움으로 인해 다쳤다. 또 연구팀은 41건의 돌봄 사례도 발견했다. 돌봄 행동은 상처를 치료하는 행위도 포함됐는데, 침팬지의 상처 치료에는 상처를 직접 핥아 이물질을 제거하고 타액에 포함된 항균 물질을 바르는 것, 손가락을 핥은 뒤 상처를 누르는 것, 잎으로 상처를 두드리는 것, 식물 재료를 씹어 상처에 직접 바르는 것 등이 있다. 치료 받은 침팬지는 상처에서 모두 회복됐지만, 부상에 대해 아무 조치를 취하지 않았다면 목숨을 잃을 수도 있었다고 연구팀은 보고했다. 짝짓기 후 잎으로 생식기를 닦는 것이나 배변 후 잎으로 항문을 닦는 등 감염 예방에 도움이 되는 위생 행동도 관찰됐다. 연구팀에 따르면 침팬지가 다른 개체의 필요나 고통을 인식하고, 직접적인 유전적 이점이 없더라도 이를 완화하기 위해 의도적 행위를 하는 것으로 해석했다. 또 올가미로 인한 부상이나 싸움으로 인한 부상은 방치할 경우 사망 위험이 커지는 만큼 이를 해소하기 위해 병원 응급실에서 하는 것처럼 응급 치료를 하는 것으로 보인다는 것이다. 연구를 이끈 엘로디 프레이만 옥스포드대 박사는 “이번 연구는 침팬지 간의 의료 행위가 우리가 생각했던 것보다 훨씬 광범위하며, 가까운 친척에 대한 돌봄에 국한되지 않다는 것을 보여준다”라며 “인류의 조상이 상처를 치료하고 약을 사용하기 시작한 방식에 통찰을 얻음으로써 인간 의학 및 의료 시스템의 진화적 뿌리를 밝히는 데 도움이 된다”고 말했다.

1959년 미국에서 처음 출시된 바비는 날씬한 미인형 인형으로 지금까지도 아이들에게 인기를 끈다. 외모가 탁월하고 인형 같다는 것을 표현할 때 ‘바비인형 같다’며 비유되기도 한다. 그렇지만, 전형적인 금발 미인에 마른 체형이라서 아이들에게 인종과 체형에 대해 잘못된 인식을 심어줄 수 있다는 우려도 있는 것이 사실이다. 그런데, 최근 바비의 발끝으로 서 있는 자세 비율이 시간에 따라 어떻게 변했는지 분석함으로써 사회적 변화를 파악할 수 있는 재미있는 연구 결과가 나왔다. 호주 모나시대, 남호주대, 영국 런던 퀸 메리대 스포츠·운동 의학 연구센터는 호주 멜버른의 개인 바비 인형 소장자와 함께 바비 인형의 상징적 발끝 자세를 가진 비율이 시간이 지남에 따라 감소했다고 17일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 5월 15일 자에 실렸다. 마텔사는 1959년 바비를 처음 출시한 뒤 여성의 직업, 권한, 신체 형태에 대한 사회적 변화를 반영하는 다양한 버전의 인형을 내놨다. 바비를 대표하는 자세는 하이힐을 신었을 때처럼 뒤꿈치가 땅에 닿지 않고 발끝으로 선 ‘에퀴누스’ 자세다. 이전까지 바비에 관한 연구는 주로 신체 형태를 평가했지만, 바비의 상징적인 발끝 자세에 초점을 맞춘 연구는 거의 없었다. 연구팀은 마텔이 다양한 직업, 민족, 장애가 있는 바비까지 출시하고 있는데, 바비의 발 자세는 어떻게 변화됐는지 주목했다. 연구팀은 바비 인형의 특성을 분류하기 위한 FEET라는 분석 시스템을 개발했다. FEET는 발 자세(Foot posture), 다양성과 포용성(Equity), 직업(Employment), 제조 시기(Time period of manufacture)를 의미한다. 연구팀은 FEET를 사용하여 1959년부터 2024년 6월까지 제작된 2750종의 바비 인형 버전을 분석했다. 분석 결과, 발끝 자세를 가진 바비의 비율은 시간이 지남에 따라 감소한 것으로 나타났다. 첫 출시부터 10년 동안은 발끝으로 선 바비가 100%였지만, 2020년부터 2024년 6월까지 출시된 종류의 바비에서는 40%로 감소했다. 특히 ‘직업’ 버전의 바비는 평평하게 서 있는 경우가 훨씬 높았고, 패션 중심의 바비는 발끝 자세를 가지는 경향이 높았다. 또 인종과 발끝 자세와는 강한 통계적 연관성이 있었지만, 다양성과 포용성 측면에서 장애가 있는 바비와 평평한 자세는 연관성이 덜한 것으로 나타났다. 연구를 이끈 실리 윌리엄스 호주 모나시대 교수(1차 의료·족부 의학)는 “이번 연구에 따르면 노동 시장의 역할과 변화, 관련 법률의 변화가 바비의 발 자세에도 반영됐음을 알 수 있다”라며 “바비가 직업 활동과 신체 활동에 적극 참여할 수 있도록 그에 맞는 발 자세와 신발을 선택하고 있다”라고 말했다. 윌리엄스 교수는 “과거에는 무조건 하이힐에 맞춘 여성적 스타일에 집중했다면, 최근 바비 모델을 보면 자기 하는 일에 따라 신발을 선택하게 돼 있는데 이는 기능을 위해서는 플랫슈즈를, 패션을 위해서는 하이힐을 선택하는 것처럼 사람들이 실제로 신발을 착용하는 방식을 반영한다”고 덧붙였다.

상명대학교(총장 홍성태)는 디자인대학 스페이스디자인전공 석사과정 한소원 학생이 SCIE급 국제저명학술지인 Energy, Solar energy, Building Simulation에 건물에너지 저감 관련 연구논문 3편을 연이어 게재했다고 16일 밝혔다. 한 학생이 제1 저자로 참여하고 상명대 이행우 교수가 공동 연구 한 논문 ‘투명 태양광 패널의 적용방법에 따른 광선반 에너지저감 및 채광성능 분석’(Evaluation of energy performance and daylight utilization in light shelves integrated with transparent solar panels)은 창문 상단에 투명 태양광패널(TSP)과 광선반을 결합해 에너지 효율성 평가 실시 결과 기존 광선반 대비 35.7%, 단결정 태양광패널 대비 12.7%의 에너지 저감 효과를 보임을 증명했다. ‘서울 지역을 기준으로 한 투과율에 따른 투명 태양전지의 효과성 검증’(Verification of the effectiveness of transparent photovoltaics according to the transmittance level in Seoul, South Korea) 논문도 태양에너지 기술 분야 대표 학술지인 솔라에너지(Solar energy)에 게재가 확정됐다. 이 논문은 한소원 학생이 제1저자로 참여하고 국민대 서장후 교수와 상명대 이행우 교수가 공동으로 연구하였다. 그가 제1저자로 참여한 연구논문 ‘내부형 광선반을 활용한 주간조명 성능 향상 효과’(Effectiveness of internal light shelves to improve daylighting)는 내부형 광선반 채광 성능에 미치는 천장높이 영향을 평가했다. 상명대 스페이스디자인전공 이행우 교수는 “연구팀에 합류한 3년이라는 길지 않은 기간에 크게 성장한 모습을 보인 한소원 학생이 국제적인 수준의 연구에 매진하여 좋은 성과를 보여준 점에 진심으로 감사한다”고 말했다.

회색 콘크리트로 가득한 도시 생활하다가 잘 가꿔진 녹지 공간을 접하면 답답한 가슴이 뻥 뚫리는 느낌을 받는다. 넓은 공간이 아니더라도 잘 조성된 공원이나 연못 앞 정자를 보더라도 편안한 느낌을 받게 된다. 이유는 뭘까. 일본 나가사키대, 신슈대, 교토대, 교토예술대, 중국 쑤저우 과학기술대, 미국 캘리포니아 샌디에이고대(UCSD), 피츠버그대 공동 연구팀은 잘 설계되고, 관리된 정원을 보면 마음이 편안해지는데, 이는 정원을 다른 방식으로 바라보기 때문이라고 16일 밝혔다. 연구팀에 따르면 잘 설계된 정원에서는 시선이 더 빠르고 자주 이동하면서, 이완 효과를 일으키기 때문이다. 이 연구 결과는 뇌 신경과학 분야 국제 학술지 ‘최신 신경과학’ (Frontiers in Neuroscience) 5월 15일 자에 실렸다. 연구팀은 자연을 접하면 사람의 마음이 편안해지는 이유는 뭔지 알아보기 위해 일본의 오래된 도시인 교토에 있는 무린안 정원과 덜 관리된 대학 내 정원을 비교했다. 무린안 정원은 빗물과 호수를 끌어다 연못을 만들고, 주변을 거닐 수 있도록 만든 일본식 정원이다. 연구팀은 학생 16명이 두 정원을 각각 7분 동안 산책하도록 하면서, 안구 움직임, 산책 전후의 심박수, 산책 전후 기분을 조사했다. 분석 결과, 빠른 시선 이동과 심박수 감소, 기분 개선 사이에 상관관계가 있다는 사실이 확인됐다. 잘 꾸며진 정원을 관찰할 때는 덜 정돈된 정원을 볼 때보다 스트레스 감소 효과가 나타나는데, 이는 주로 관찰자의 시선이 빈번하고 빠르게 수평 이동하는 것과 관계가 있는 것으로 조사됐다. 연구팀에 따르면 잘 관리된 정원에서 관찰자의 시선 고정점은 시야 전체를 걸쳐 더 넓게 분포했다. 이는 잘 관리된 나무와 흠 없는 바닥까지 더 많은 매력을 찾기 위한 행동이라는 것이다. 관람객에게 비슷한 효과를 주기 위해서는 디자인 요소의 배치가 중요하다고 연구팀은 설명했다. 실제로 실험에 이용된 두 정원 모두 물, 돌, 나무, 다리가 포함됐지만, 무린안 정원은 관찰자 시선이 수평으로 배열된 요소를 따라 움직이지만, 대학 내 정원은 흥미로운 대상이 시야 중앙에 있을 뿐이다. 특정 요소 하나가 눈을 사로잡는 것이 아니라 다양한 세부 사항이 시선을 끌어 스트레스를 완화하는 효과를 갖게 된다. 연구를 이끈 칼 헤럽 피츠버그대 교수(퇴행성 뇌 질환·생화학)는 “이번 연구는 신경퇴행성 질환을 앓고 있는 사람들에게 도움을 줄 수 있을 것”이라며 “잘 설계되고 관리되는 자연은 다양한 감정을 경험할 수 있게 해주고, 긴장을 완화하는 효과가 있는 만큼 각종 뇌 질환 치료의 보조 수단으로 활용될 수도 있다”라고 말했다.

‘건강한 육체에 건강한 정신이 깃든다’는 말이 있지만 아동 청소년의 신체 활동은 전 세계적으로 감소하는 추세다. 반면 아동, 청소년의 정신 건강 관련 유병률은 급격히 늘고 있다. 전문가들은 스트레스에 대한 취약성 증가가 원인이라고 지적한다. 이런 가운데, 스웨덴 린셰핑대, 린셰핑 대학병원, 카롤린스카 연구소 공동 연구팀은 유아기에 신체활동, 특히 단체 운동에 참여하는 것은 아동·청소년기에 발생할 수 있는 정신 건강 장애를 예방할 수 있다고 16일 밝혔다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘영국 스포츠 의학회지’ 5월 13일 자에 실렸다. 신체 활동은 스트레스에 대한 회복력을 키우고 아동기 정신 건강 문제 위험을 낮추는 데 결정적 역할을 하는 것으로 알려졌지만, 신체 활동이 가장 유익할 수 있는 시점은 명확하지 않다. 연구팀은 이를 확인하기 위해 스웨덴 남동부에서 1997년 10월 1일부터 1999년 10월 1일 사이에 태어난 1만 7055가정을 조사한 ABIS(All Babies in Southeast Sweden) 연구를 활용했다. 부모들은 아이들이 5살, 8살, 11살일 때 신체 활동 수준, 야외에서 보낸 시간, 집단 체육 활동 여부를 보고했다. 또 아이들의 정신 건강 상태는 18세까지 추적됐다. 전체 아이 중 1353명이 아동기에 적어도 한 가지의 정신 건강 문제를 진단받았으며, 4%는 세 가지 이상의 정신 건강 진단을 받았다. 분석 결과, 전체 조사 대상 아이들의 신체 활동 수준은 5~11세에 하루 평균 4시간 조금 넘는 수준에서 이후에는 2.5시간으로 줄었다. 11세에 하루 신체 활동 시간이 1시간 늘어날 때마다 18세 이전에 정신 질환 진단 받을 위험은 12% 낮아지는 것으로 밝혀졌다. 특정 정신 질환 발병률을 하루 신체 활동 수준과 비교했을 때, 신체활동 시간이 긴 11세 여자아이의 우울증 위험은 그렇지 않은 아이보다 18%, 남자아이는 29% 낮았다. 이와 함께 11살에 단체 운동에 참여하는 것은 그렇지 않은 아이와 비교해 정신질환 발병률이 남자아이는 23%, 여자아이는 12%로 크게 낮아지는 것으로 조사됐다. 특히 단체 운동 참여는 남자아이 우울증 위험을 35% 낮추고, 여자아이는 11% 낮추는 것으로 조사됐다. 또 불안 위험은 여자아이는 14%, 남자아이는 21% 낮추는 것과 관련이 있었다. 신체 활동은 각종 중독 위험도 크게 낮추는 것으로 확인됐다. 연구팀 관계자는 “이번 연구 결과는 사춘기 초기 직전과 초기에 신체 활동이 회복력과 정신적 강인함을 발달시키는 데 중요한 역할을 한다는 사실을 확인했으며, 가장 중요한 시기는 10~12세로 조사됐다”라며 “아동과 청소년의 정신 장애 유병률이 전 세계적으로 급격히 증가한 점을 고려할 때, 단체 스포츠를 통해 신체 활동을 촉진하는 것의 중요하다는 것을 알 수 있다”고 말했다.

국내 연구진이 신·변종 바이러스와 새로운 팬데믹을 일으킬 미지의 감염병 ‘X’에 대응할 수 있는 실험모델을 구축했다. 기초과학연구원(IBS) 한국바이러스기초연구소와 유전체 교정 연구단을 중심으로 성균관대, 충북대, 연세대 카이스트, 포스텍 연구진이 참여한 공동 연구팀은 한국에 서식하는 박쥐에서 유래한 장기 오가노이드(장기 유사체)를 만들어 바이러스 감염 특성과 면역 반응을 분석할 수 있는 새로운 연구 플랫폼을 개발했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘사이언스’ 5월 16일 자에 실렸다. 감염병의 4분의3은 동물에서 유래하는데, 특히 박쥐는 사스, 메르스, 코로나19, 에볼라, 니파 등 다수의 고위험 인수공통 바이러스의 숙주로 알려져 있다. 이 때문에 박쥐에서 비롯된 신변종 바이러스가 코로나19처럼 팬데믹을 일으킬 고위험 감염병의 잠재적 위협 인자로 지목되고 있다. 기존에 구축된 박쥐 관련 생체 모델은 대부분 열대 과일박쥐 일부 종에서 얻은 단일 장기 조직 오가노이드에 한정돼 있어, 다양한 박쥐 종과 조직 특성을 반영한 생체 모델은 사실상 없었다고 해도 과언이 아니다. 이에 연구팀은 한국을 비롯해 동북아시아와 유럽에 널리 서식하는 식충성 박쥐인 애기박쥐과, 관박쥐과 박쥐 5종으로부터 기도, 폐, 신장, 소장의 다조직 오가노이드 생체 모델을 구축하는 데 성공했다. 연구진은 새로 구축한 박쥐 오가노이드를 활용해 코로나19, 메르스, 인플루엔자, 한타 등 박쥐 유래 인수공통 바이러스의 특이적 감염 양상과 증식 특성을 규명했다. 이런 고위험 바이러스들은 특정 박쥐 종과 장기에서만 감염되거나 증식하는 경향을 보였는데, 특히 한타바이러스는 박쥐 신장 오가노이드에서 효과적으로 증식되는 것을 확인했다. 이는 박쥐 신장 오가노이드가 한타바이러스의 감염 특성을 정밀하게 분석할 수 있는 새로운 감염 모델로 활용될 수 있음을 보여준 것이다. 또, 박쥐 오가노이드에 다양한 인수공통 바이러스를 감염시켜, 박쥐의 종과 장기, 바이러스 종류에 따라 나타나는 선천성 면역 반응을 정량적으로 측정했다. 그 결과, 동일한 바이러스라도 박쥐의 종이나 감염된 장기에 따라 면역 반응 강도와 양상이 다르다는 사실을 확인했다. 박쥐가 다양한 바이러스에 대한 방어 메커니즘을 유연하게 조절할 수 있어 ‘바이러스 저수지’가 되는 생물학적 배경을 이해하는 데 중요한 단서를 찾은 것이다. 또 연구팀은 야생 박쥐 분변 표본에서 포유류 오르토레오바이러스(MRV)와 파라믹소바이러스(Paramyxovirus) 계열의 샤브 유사(ShaV-like) 바이러스 두 종류의 변종 바이러스를 찾아내고 이를 배양해 분리했다. 이와 함께 기존 3차원 박쥐 오가노이드를 2차원 배양 방식으로 개량해, 고속 항바이러스제 스크리닝에 적합한 실험 플랫폼으로 확장했다. 연구팀은 이 플랫폼을 활용해 분리한 박쥐 유래 변종 바이러스에 렘데시비르같은 항바이러스제의 효과를 정량적으로 분석했다. 그 결과, 기존 세포주 시스템보다 감염 억제 효과를 더 민감하고 정확하게 반영하는 것을 발견했다. 최영기 한국바이러스기초연구소 소장은 “이번에 구축한 세계 최대 규모의 박쥐 오가노이드는 글로벌 감염병 연구자들에게 표준화된 박쥐 모델을 제공하는 바이오뱅크 자원으로서 의미가 있다”며 “박쥐 유래 신·변종 바이러스 감시 및 신종 팬데믹을 대비할 수 있는 핵심 플랫폼이 될 것”이라고 말했다.

화성을 탐사 중인 미 항공우주국(NASA)의 탐사 로버 ‘퍼서비어런스’(Perseverance)가 지상에서 처음으로 화성의 오로라를 포착했다. 15일(현지시간) AP통신 등 외신은 퍼서비어런스가 사상 처음으로 가시광 영역으로 화성의 오로라를 감지했다고 보도했다. 이는 지구에서처럼 화성 땅에서도 인간의 눈으로 오로라를 볼 수 있다는 의미다. 화성 하늘에 환상적인 오로라가 펼쳐진 것은 지난해 3월 18일이다. 3일 전 태양에서 강력한 태양 플레어가 발생해 화성에서도 오로라가 발생할 것으로 예측되자 연구팀은 퍼서비어런스의 카메라를 하늘로 향하게 해 이를 포착하는 데 성공했다. 퍼서비어런스 프로젝트에 참여 중인 노르웨이 오슬로 대학 대기물리학자 엘리스 라이트 크누센은 “지구가 아닌 다른 행성 표면에서 오로라가 관측된 것은 이번이 처음”이라면서 “어릴 때부터 오로라가 머리 위에 펼쳐지는 것을 경험했지만 다른 행성에서 처음으로 오로라를 본 것은 다른 의미”라며 놀라워했다. 과학자들은 화성에서도 지구와 비슷한 초록빛 오로라가 관측될 것으로 추측해왔다. 화성 대기에도 산소 원자가 존재하고 태양에서 온 고에너지 입자가 산소 원자와 충돌하면서 초록빛이 나타날 것으로 예상됐기 때문이다. 지금까지 화성에서 오로라가 관측된 바 있으나 이는 궤도에서 또한 자외선 영역으로만 감지됐다. 이처럼 지구와 화성은 물론 목성과 토성 등 다른 태양계 행성에서도 오로라는 발생한다. 지구의 오로라는 태양 표면 폭발로 우주공간으로부터 날아온 전기 입자가 지구자기(地球磁氣) 변화로 고도 100~500㎞ 상공에서 대기 중 산소 분자와 충돌해서 생기는 방전현상이다. 목성 역시 태양에서 방출하는 고에너지 입자의 영향을 받아 같은 현상이 발생하는데, 특히 목성의 강력한 자기장이 위성 이오의 거대한 화산에서 방출하는 입자를 포집해 더욱 밝게 빛난다. 한편 퍼서비어런스는 2020년 7월 30일 미국 플로리다주 케이프커내버럴 공군기지에서 아틀라스-5 로켓에 실려 발사됐다. 이후 204일 동안 약 4억 6800만㎞를 비행한 퍼서비어런스는 이듬해인 2021년 2월 18일 화성의 고대 삼각주로 추정되는 예제로 크레이터에 안착해 지난해까지 바닥을 샅샅이 훑어왔다. 이어 퍼서비어런스는 고도가 305m 정도인 크레이터 정상에 오른 후 현재는 위치 헤즐 힐(Witch Hazel Hill)로 불리는 지역의 아래쪽 경사면을 탐사하고 있다.

장시간 근무와 야근 근무는 심혈관 질환, 대사 장애, 정신 건강에 악영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 실제로 국제노동기구(ILO)는 과로로 인해 직간접적으로 매년 전 세계 80만 명 이상이 사망하는 것으로 추정한다. 국내에서는 기업들을 중심으로 ‘일할 수 있는 자유’를 주장하며 주 52시간 근무제를 철폐할 것을 요구하고 있다. 이런 상황에서 연세대, 중앙대, 부산대 공동 연구팀은 긴 근무 시간이 뇌 구조를 변화시킬 수 있으며, 특히 감정 조절과 작업 기억과 문제 해결과 같은 집행 기능과 관련된 영역에 영향을 미칠 수 있다고 15일 밝혔다. 연구팀은 과로가 신경 적응적 변화를 유도해 인지 및 감정 건강에 영향을 미친다는 사실을 밝힌 것이다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘직업 및 환경 의학’ 5월 13일 자에 실렸다. 과로가 행동이나 정신에 미치는 영향은 잘 알려졌지만, 그와 관련한 신경학적 메커니즘과 해부학적 변화는 아직 명확하지 않다. 이에 연구팀은 주당 52시간 이상 장시간 근무가 일상화된 의료 종사자들을 대상으로 특정 뇌 영역에 과로가 미치는 영향을 비교하기 위해 뇌 구조적 부피 분석을 했다. 연구팀은 가천 지역 직업 코흐트 연구(GROCS) 자료와 근무 조건이 뇌 구조에 미치는 영향 조사 프로젝트에서 얻어진 MRI 데이터를 활용했다. 연구팀은 GROCS 참여자에게 추가로 MRI 스캔을 한 뒤, 이미지 품질이 낮거나 데이터가 빠진 경우를 제외하고 110명을 표본으로 분석했다. 이 중 32명은 과도한 주간 근무에 시달리고 있었으며, 78명은 표준 근무 시간을 지키고 있는 것으로 확인됐다. 장시간 근무자는 표준 시간 근무자보다 더 젊었고, 근무 경력도 짧은 것으로 나타났다. 분석 결과, 주당 52시간 이상 근무한 사람은 매주 표준 근무 시간을 지킨 사람들보다 집행 기능과 감정 조절과 관련된 놔 영역에서 유의미한 차이를 보였다. 긴 근무 시간을 소화한 사람은 중간 전두회(middle frontal gyrus) 부피가 표준 근무 시간을 지킨 사람들보다 19% 증가한 것으로 확인됐다. 이 부위는 주의, 작업 기억, 언어 관련 처리 등 전두엽에서 다양한 인지 기능에 핵심 역할을 한다. 또 장시간 근무자는 주의, 계획, 의사결정에 관여하는 상위 전두회(superior frontal gyrus)와 신체 감각, 운동, 자율신경 피드백을 통합해 감정 처리, 자기 인식, 사회적 맥락 이해에 관여하는 섬엽(insula)을 포함한 17개 영역이 커진 것으로 나타났다. 연구팀 관계자는 “이번 연구는 파일럿 성격으로 수행됐지만, 과로와 뇌 건강 간의 관계를 이해하는 데는 충분히 의미 있다”며 “이번 연구 결과는 장시간 노동으로 인한 과로를 직업 건강 문제로 다루는 것이 중요하며, 과도한 근무 시간 완화를 위한 정책의 필요성을 부각한다”고 말했다.

화성을 탐사 중인 미 항공우주국(NASA)의 탐사 로버 ‘퍼서비어런스’(Perseverance)가 지상에서 처음으로 화성의 오로라를 포착했다. 15일(현지시간) AP통신 등 외신은 퍼서비어런스가 사상 처음으로 가시광 영역으로 화성의 오로라를 감지했다고 보도했다. 이는 지구에서처럼 화성 땅에서도 인간의 눈으로 오로라를 볼 수 있다는 의미다. 화성 하늘에 환상적인 오로라가 펼쳐진 것은 지난해 3월 18일이다. 3일 전 태양에서 강력한 태양 플레어가 발생해 화성에서도 오로라가 발생할 것으로 예측되자 연구팀은 퍼서비어런스의 카메라를 하늘로 향하게 해 이를 포착하는 데 성공했다. 퍼서비어런스 프로젝트에 참여 중인 노르웨이 오슬로 대학 대기물리학자 엘리스 라이트 크누센은 “지구가 아닌 다른 행성 표면에서 오로라가 관측된 것은 이번이 처음”이라면서 “어릴 때부터 오로라가 머리 위에 펼쳐지는 것을 경험했지만 다른 행성에서 처음으로 오로라를 본 것은 다른 의미”라며 놀라워했다. 과학자들은 화성에서도 지구와 비슷한 초록빛 오로라가 관측될 것으로 추측해왔다. 화성 대기에도 산소 원자가 존재하고 태양에서 온 고에너지 입자가 산소 원자와 충돌하면서 초록빛이 나타날 것으로 예상됐기 때문이다. 지금까지 화성에서 오로라가 관측된 바 있으나 이는 궤도에서 또한 자외선 영역으로만 감지됐다. 이처럼 지구와 화성은 물론 목성과 토성 등 다른 태양계 행성에서도 오로라는 발생한다. 지구의 오로라는 태양 표면 폭발로 우주공간으로부터 날아온 전기 입자가 지구자기(地球磁氣) 변화로 고도 100~500㎞ 상공에서 대기 중 산소 분자와 충돌해서 생기는 방전현상이다. 목성 역시 태양에서 방출하는 고에너지 입자의 영향을 받아 같은 현상이 발생하는데, 특히 목성의 강력한 자기장이 위성 이오의 거대한 화산에서 방출하는 입자를 포집해 더욱 밝게 빛난다. 한편 퍼서비어런스는 2020년 7월 30일 미국 플로리다주 케이프커내버럴 공군기지에서 아틀라스-5 로켓에 실려 발사됐다. 이후 204일 동안 약 4억 6800만㎞를 비행한 퍼서비어런스는 이듬해인 2021년 2월 18일 화성의 고대 삼각주로 추정되는 예제로 크레이터에 안착해 지난해까지 바닥을 샅샅이 훑어왔다. 이어 퍼서비어런스는 고도가 305m 정도인 크레이터 정상에 오른 후 현재는 위치 헤즐 힐(Witch Hazel Hill)로 불리는 지역의 아래쪽 경사면을 탐사하고 있다.

시조새로 알려진 ‘아르카이옵테릭스’(Archaeopteryx)는 지금까지 알려진 가장 오래된 조류로, 찰스 다윈의 ‘종의 기원’이 출간된 지 2년 뒤인 1861년에 그 화석이 발견됐다. 시조새 화석은 자연선택을 통한 진화라는 가장 확실한 증거로 받아들여졌다. 미국 시카고 필즈 자연사박물관, 시카고대 진화 생물학 연구실, 존스 홉킨스대 의대 기능성 해부학 및 진화 연구센터, 이스라엘 텔아비브대 동물학부, 슈타인하트 자연사박물관, 중국 척추 고생물학·고인류학 연구소 공동 연구팀은 자외선과 컴퓨터 단층촬영(CT) 기술로 시조새가 특수한 안쪽 2차 깃털을 갖고 있었다는 사실을 새로 밝혀냈다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 5월 15일 자에 실렸다. 이번 분석에 활용된 화석은 다른 시조새 화석들과 마찬가지로 1억 5000만년 전 중생대 쥐라기 말에 형성된 독일 졸른호펜 석회암 지층에서 발견됐다. 1990년쯤 발굴돼 개인이 소장하고 있다가 2022년 시카고 필즈 자연사박물관이 인수했다. 전 세계에 있는 시조새 화석 중 14번째 표본이자, 크기는 현대 비둘기 정도로 가장 작은 것이다. 연구팀이 암석에서 화석만 따로 분리해 내기 위해 CT 스캔으로 시조새의 3차원 이미지를 분석한 결과 시조새 화석은 암석 표면 아래 3.2㎜ 깊이에 묻혀 있었다. 또 자외선 분석을 통해 발가락과 발바닥 비늘 같은 연한 조직까지 그대로 남아 있는 것이 확인됐다. 조사 결과 시조새의 양쪽 날개에는 특수한 안쪽 2차 깃털인 ‘터셜 깃털’이 있는 것으로 밝혀졌다. 시조새는 깃털을 가진 최초의 공룡도 아니고 날개를 가진 최초의 공룡도 아니지만, 깃털을 사용해 비행했던 가장 오래된 공룡으로 알려졌다. 시조새를 제외하고 날개를 가진 공룡 중에서는 터셜 깃털을 가진 것은 아직 발견되지 않았다. 시조새는 매우 긴 날개뼈를 갖고 있는데, 여기에 1차 깃털과 터셜 깃털이 있어 양력을 형성할 수 있는 완벽한 공기역학적 구조를 가진 것으로 이번에 새로 확인됐다. 또 머리뼈와 척추 사이에는 한 쌍의 ‘프로아틀라스’라는 뼈가 있는 것이 관찰됐고 알려진 것과 달리 머리뼈는 덜 단단하고, 꼬리는 더 긴 것으로 나타났다. 연조직 분석 결과 날개에 붙은 작은 손가락뼈는 사람처럼 자유롭게 움직일 수 있었으며, 발바닥 모양은 지상을 걸을 때도 문제없을 정도였던 것으로 분석됐다. 이는 시조새가 지상에서 많은 시간을 보냈고, 원숭이처럼 나무를 오를 수도 있었으며, 나무 위에 집을 짓고 생활했을 것이라는 증거라고 연구팀은 설명했다. 이번 연구를 주도한 징마이 오코너 필즈 자연사박물관 박사는 “이번에 밝혀진 사실을 포함해 시조새 연구로 현대 조류의 진화와 생태학적 비밀을 풀어낼 수 있을 것”이라고 말했다.

알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 따르면 블랙홀이나 중성자별 같은 두 개의 거대한 천체가 상호작용하면 중력파를 방출한다. 일반 상대성 이론은 우주를 시간과 공간으로 이뤄진 그물로 보고, 질량을 가진 물체가 시공간 그물을 휘게 만들어서 중력이 생긴다고 말한다. 물체가 가속운동이나 회전운동을 하면 시공간의 그물이 출렁이면서 변화가 파도처럼 퍼져 나가는데, 이것이 중력파다. 중력파는 특수 관측소에 있는 탐지기 길이의 미세한 변화를 통해 측정된다. 현재 사용되는 수치 모델로는 중력파 해석 시간이 오래 걸리고, 그만큼 계산 비용도 많이 든다는 단점이 있다. 이런 상황에서 독일 베를린 훔볼트대 물리학 연구소, 막스 플랑크 중력 물리학 연구소, 본대학 이론물리학 연구센터, 수학 연구센터, 뮌헨 기술대 자연과학부, 영국 런던퀸메리대 물리·천문학과 공동 연구팀은 상호 작용하는 두 개의 블랙홀이나 블랙홀과 중성자별에 의해 생성되는 중력파를 높은 정밀도로 예측할 수 있는 방법을 개발했다. 이번 연구를 통해 보다 정확하게 중력파를 예측하고 모형화할 수 있을 것으로 기대된다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 5월 15일 자에 실렸다. 연구팀은 섭동이론을 사용해 이체(2-body) 문제에 접근했다. 섭동이론은 수학과 물리학에서 풀 수 없는 문제의 해를 매우 작은 매개변수들의 테일러급수로 나타내거나 양자역학에서 양자 상태의 시간 변화를 생성하는 연산자인 해밀토니안에 작은 항이 더해져 에너지 준위 등이 바뀌는 정도를 다룰 때 사용한다. 간단히 말하자면 해석하기 복잡한 물리 시스템을 기본 시스템과 작은 교란(섭동)으로 나눠 분석함으로써 문제를 근사적으로 해결하는 방법이다. 연구팀은 이를 활용해 블랙홀 두 개 또는 블랙홀과 중성자별이 서로 스쳐 갈 때 어떤 일이 일어나는지 분석했다. 연구팀은 양자장 이론에서 활용되는 최첨단 기술을 사용해 산란각도, 방출 에너지, 반동과 같은 관측할 수 있는 양에 대해 5차 포스트 민코프스키(5PM) 차수 계산을 수행했다. 계산 결과 방출 에너지와 반동에서 끈 이론과 대수기하학에 뿌리를 둔 순수 기하학적 구조인 ‘칼라비야유 3차 다양체’가 나타났다. 칼라비야유 다양체는 도넛 모양 공간의 6차원 형태로 알려진 수학적 구조다. 순수 수학적으로 발명된 구조가 실제 측정 가능한 천체물리 현상을 설명하는 데 관련성을 갖는다는 것이 증명된 것이다. 이를 통해 거대 천체 2개의 상호작용으로 만들어진 중력파에 대한 매우 정밀한 예측치를 계산할 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 이번 연구로 확인한 계산의 정밀도는 고속 산란 궤적을 가진 타원형 결합 시스템에서 신호를 포착하는 데 유용하다. 기존에 느리게 움직이는 블랙홀에 대한 가정은 고속 산란 궤적에서는 적용할 수 없기 때문에 새로운 계산법이 필요했다. 연구팀에 따르면 이번 연구 결과는 중력파 물리학 분야를 발전시킬 뿐만 아니라 추상적 수학과 관측할 수 있는 실제 우주의 틈을 메우게 해 줄 것으로 기대된다. 연구를 이끈 얀 플레프카 훔볼트대 교수(양자장·끈 이론)는 “두 개의 거대 천체가 상호작용하는 물리적 과정은 개념적으로는 단순하지만, 수학적·계산적 정밀도는 엄청나다”며 “이번 연구 결과는 레이저 간섭계 중력파 관측소(LIGO)나 유럽의 아인슈타인 망원경, 우주 기반 레이저 간섭계 우주 안테나(LISA) 등이 내놓을 미래 중력파 실험 관측 결과를 빠르고 정확하게 해석하는 데 상당한 도움이 될 것”이라고 말했다.