루시 모드 몽고메리의 ‘빨간 머리 앤’ 주인공 앤을 떠올리면 빨간 머리와 주근깨가 떠오른다. 신기하게도 우리가 아는 빨간 머리의 주인공들은 모두 주근깨가 있다. 빨간 머리와 주근깨는 한 세트로 나타나는 걸까.유전학에는 가장 기본인 ‘분리의 법칙’과 ‘독립의 법칙’이 있다. 독립의 법칙은 서로 다른 유전자의 관계에 대한 것이다. 예를 들어 “A형 혈액형은 모두 Rh+이다”라는 주장이 타당성이 있는지를 판별하려면 독립의 법칙이 필요하다. ABO 혈액형을 결정하는 유전자는 9번 염색체에 있고, Rh 혈액형을 결정하는 유전자는 1번 염색체에 있다. A형 유전자 그리고 Rh+와 Rh- 유전자 모두를 부모로부터 물려받은 사람이 자식에게 혈액형 유전자를 물려줄 때를 가정해 보자. 9번 염색체는 A형 유전자를, 1번 염색체는 Rh+를 자손에게 물려줄 수도 있지만 A형 유전자와 Rh- 유전자를 자손에게 줄 수도 있다. ABO 혈액형 유전자와 Rh 유전자는 서로 상관하지 않고 독립적으로 자손에게 전달될 수 있다는 말이다. 멘델은 완두콩 실험으로 이를 증명했다. 현재까지 사람의 유전자는 약 2만 1000개가 발견됐다. 염색체 종류는 23가지, 남성 Y염색체까지 포함하면 24가지이니까 염색체 하나당 대략 1000개의 유전자가 자리잡고 있다. 이렇게 같은 염색체에 자리잡고 있는 유전자들은 서로 ‘연관’돼 있다. 이렇게 연관된 유전자들도 ‘독립’적일까? 청각 장애 유전자와 알츠하이머 발병 유전자는 모두 1번 염색체에 있다. 아버지로부터 물려받은 1번 염색체에 청각 장애 유전자와 알츠하이머 발병 유전자가 있고 어머니로부터 물려받은 1번 염색체에는 청각 정상 유전자와 알츠하이머 정상 유전자가 있다고 가정해 보자. 자손에게 전달될 생식세포를 만들 때 아버지와 어머니로부터 받은 이 두 염색체는 나란히 배열되는데 이때 염색체 일부가 ‘교환’된다. 1번 유전자 안에서 청각 관련 유전자와 알츠하이머 관련 유전자는 서로 매우 멀리 떨어져 위치하기 때문에 교환이 일어나게 되는데, 이를 ‘교차’라고 한다. 그래서 청각 장애 유전자와 알츠하이머 정상 유전자가 연결된 염색체가 생길 수 있다. 청각 정상 유전자와 알츠하이머 발병 유전자가 연결된 염색체가 생길 수도 있다. 그러니까 연관된 유전자들끼리도 독립적일 수 있다. 그러면 서로 독립적이지 않은 두 유전자는 없는 것일까? 후각수용체 유전자와 면역세포 다양성 관련 유전자처럼 헤어지지 않고 같이 작동하는 경우도 있다. 빨간 머리 앤이 주근깨 얼굴에 빨간 머리를 하고 있는 것도 마찬가지 이유에서이다. 주근깨 유전자와 머리 색 발현 유전자가 4번 염색체상에 매우 가깝게 위치하기 때문에 나타나는 현상이다. 이처럼 두 유전자가 가까이 연관돼 있다면 이 둘 사이에는 교차가 일어나기 어려워서 거의 항상 같이 자손에게 전달된다. 어떤 한 유전자가 다른 유전자의 운명을 결정할 수도 있다. 유전자 사이의 상호작용은 매우 다양하고 복잡하다. 우리의 생명이 유지되는 이유이다. 한국이 반만년 역사를 가질 수 있는 것도 우리 국민 각자가 자신의 역할에 충실하면서 유연하고 다양한 관계를 맺어 왔기 때문이라는 생각이 든다. 우리는 마음에 안 드는 일이 생길 때 대통령이나 책임자만 바뀌면 해결될 것처럼 생각한다. 그러나 우리들 각자가 바른 생각을 가지고 바르게 행동한다면 지금보다 건강하고 살맛 나는 세상이 펼쳐질 것 같다. 마치 우리 몸의 유전자들이 그런 것처럼.

러시아 시베리아에서 발견된 새끼 동굴사자 두 마리에 대한 연구결과가 발표됐다 동굴사자는 빙하시대로 불리는 홍적세(Pleistocene) 말기 당시, 동시베리아 인근에 광범위하게 서식했지만 현재는 멸종된 동물이다. 연구에 활용된 것은 각각 2017년, 2018년 시베리아 북극 지대에서 미라 상태로 발견된 것으로, 새끼 상태에서 죽은 것으로 추측돼 왔다. 스톡홀름 고유전학 연구소 측은 당초 암컷과 수컷의 두 동굴사자의 발견 위치가 근접한 것으로 보아, 이 둘이 남매일 것이라고 추정했었다. 그러나 수년간의 분석 결과, 암컷 동굴사자의 생존시기는 2만 8000년 전 전인 반면, 수컷 동굴사자는 4만 년 전으로 거슬러 올라간다는 사실이 확인됐다.다만 공통점은 두 새끼 동굴사자 모두 태어난 지 1~2개월 만에 죽었다는 사실이다. 또 컴퓨터 단층 촬영 결과, 동일하게 두개골 손상 및 갈비뼈 탈구 등이 발견됐다. 연구진은 이중 암컷 동굴사자가 연약한 신체 조직과 장기 기관 및 털과 수염까지 완벽하게 보존돼 있어 연구가치가 매우 높은 것으로 평가했다. 연구를 이끈 로베 달렌 스톡홀름 고유전학 연구소 교수는 “암컷 새끼 동굴사자는 현재까지 발견된 빙하기 동물 중 가장 완벽하게 보존된 동물일 것”이라면서 “심지어 수염까지도 고스란히 남아있었다”고 설명했다.이어 “보존 상태로 보아 죽은 지 얼마 되지 않아 바로 묻혔을 것”이라면서 “이는 동물이 산사태 등으로 빠르게 흘러내리는 진흙더미나 동토 틈에 떨어져 죽었을 가능성을 시사한다”고 덧붙였다. 한편 거대한 고양이과 동물에 해당하는 동굴사자는 지금의 사자와 다르게 적은 수가 함께 다니거나 홀로 생활했으며, 매머드 새끼나 사슴, 영양 등을 잡아먹고 살았을 것으로 추정된다. 멸종 원인에 대해서는 다양한 설이 존재하는데, 기후가 따뜻해지고 인류와 생활 터전을 공유하면서 멸종했다는 설과, 기후변화로 인해 먹이사슬이 붕괴하면서 멸종했다는 설 등이 존재한다.　 자세한 연구결과는 국제학술지 쿼터너리 최신호에 실렸다.

DGIST 뇌·인지과학전공 고재원 교수, 엄지원 교수 공동연구팀이 뇌 신경회로 내 억제성 시냅스 신경전달을 조절해 불안장애를 교정할 수 있는 신규 후보표적을 발견했다. 이번 연구 성과는 불안장애를 수반하는 뇌 정신질환인 우울증이나 외상 후 스트레스 장애(PTSD) 등 신규 치료제 개발을 위한 새로운 연구 방향을 제시할 것으로 기대된다. 고재원?엄지원 교수 공동연구팀은 지난 2016년 억제성 시냅스 단백질인 IQSEC3를 최초 발굴했다. 또한 지난해에는 IQSEC3가 기억, 학습 등 뇌의 고등기능을 매개하는 부위인 해마 치아이랑(hippocampal dentate gyrus)의 신경회로 활성과 소마토스타틴(somatostatin) 펩타이드 양을 조절해, 억제성 시냅스 발달을 조절하는 핵심 인자임을 규명한 바 있다. 이러한 연구결과를 바탕으로 이번 연구에서는 IQSEC3 단백질이 외부자극에 반응해 억제성 시냅스 발달을 매개하는 핵심 전사인자인 Npas4 단백질의 하위 인자로 작동하면서, 뇌의 해마영역 내 소마토스타틴을 분비하는 특정 억제성 신경세포의 시냅스 신경전달을 조절함을 증명했다. 또 연구팀은 화학유전학(chemogenetics) 기법을 통해 상위 인자인 Npas4와 하위인자인 IQSEC3의 작동경로가 뇌 속 억제성 신경세포 활성을 관장해 불안 행동을 조절함을 규명했다. 특히 IQSEC3 단백질이 신경세포들의 활성을 억제하는 신경전달물질인 가바(GABA)의 분비를 촉진하여 해마 내 네트워크 활성 조절을 통한 특정 행동을 제어하는 신규 메커니즘을 제시했다. 고 교수는 “엄지원 교수팀과의 지속적인 공동연구를 통해 IQSEC3 단백질이 뇌 억제성 신경회로 활성을 조절하는 일관된 단서들을 꾸준히 확보하고 있다”라며, “본 연구는 IQSEC3이 흥분성-억제성 균형을 유지하는 핵심 인자로서 작동하는 새로운 규칙을 규명해, 불안장애 등 뇌정신질환의 치료제 개발에 도움을 줄 수 있을 것”으로 소감을 밝혔다. 이번 연구성과는 DGIST 뇌·인지과학전공 김승준, 박동석, 김진후 석박사통합과정생이 공동 제1저자로 참여했으며, 국제학술지 ‘셀 리포트(Cell Reports)’에 20일자 온라인 게재됐다. 아울러 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 ‘뇌과학원천기술개발사업’, ‘중견연구사업’, 그리고 대구경북과학기술원의 ‘미래선도형특성화연구’의 지원을 받아 수행됐다.

시험을 앞두고 벼락치기로 열심히 외운 문제가 나왔는데도 기억이 나지 않아 시험을 망친 기억이 누구나 한 번쯤은 있을 것이다. 열심히 공부하고 외웠는데도 기억이 나지 않는 경우가 있는가 하면 잊혀진 줄만 알았던 기억이 갑자기 떠오른 경우도 있다. 국내 연구진이 이런 독특한 기억 형성에 대한 원리를 밝혀내 주목받고 있다. 카이스트 생명과학과 연구팀은 수많은 뇌신경세포(뉴런)와 이들 사이의 시냅스 연결로 구성된 복잡한 신경망에서 기억을 형성하는 뉴런이 선택되는 원리를 규명했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 1949년 캐나다 신경심리학자 도널드 헤브는 두 뉴런이 시간상 동시에 활성화되면 뉴런간 시냅스연결이 강화되는 시냅스 가소성이 생길 것이라는 아이디어를 제시했고 이후 실험을 통해 학습, 경험 등으로 특정 시냅스가 장기강화(LTP)가 일어난다는 것이 증명됐다. 수업을 들은 직후 배운 것을 한 번 훑어보는 것만으로도 기억이 오래 지속될 수 있기 때문에 학습에서 복습이 강조되는 것이다. LTP가 기억의 핵심이라는 것은 알려져 있지만 LPT가 기억을 인코딩하는 뉴런을 어떻게 정하는지 아직까지 규명되지 않았다. 실제 경험과 학습은 기억이라는 형태로 뇌에 저장돼 필요할 때 불러오게 되는데 이 같은 기억은 뇌 전체 중에 극히 적은 수의 뉴런들에 인코딩되고 저장된다고 알려져 있다. 그런데 기억 담당 뉴런이 정해져 있는 것인지, 아니면 특정 과정에 의해 선택되는지는 불확실했다. 연구팀은 광유전학 기술을 이용한 생쥐 실험으로 이 같은 비밀을 파헤쳤다. 연구팀은 생쥐의 뇌 편도체 부위 중 자연적 학습조건에서는 LPT가 생기지 않는 시냅스를 자극하거나 차단함으로써 기억을 인코딩하는 뉴런이 달라지는지를 본 것이다.연구팀은 생쥐에게 기억과 관련없는 시냅스를 미리 자극해 LTP가 형성되기 쉽게 만든 뒤 공포체험을 시키면 공포기억이 원래 기억에 관여하는 시냅스가 아닌 자극된 시냅스에 장기기억이 만들어진다는 것을 확인했다. 또 공포기억이 형성된 뒤 광유전학 기술로 해당 시냅스 연결을 약하게 만들면 기억이 형성되지 않는다는 것을 확인했다. 연구팀에 따르면 시냅스 강도를 인위적으로 조작하면 기억이 새겨지는 뉴런이 바뀔 수 있다는 것이다. 한진희 카이스트 생명과학과 교수는 “이번 연구는 LTP에 의해 뉴런들 사이에서 새로운 연결패턴이 만들어지고 경험이나 학습에 연관된 특이적 세포집합체가 뇌에 새롭게 만들어짐을 보여줌으로써 기억형성원리를 규명한 것”이라며 “기억이 뇌에 어떻게 형성되는지를 알려줌으로써 치매는 물론 조현병 같은 기억형성 관련 질환을 치료하는 단초를 제공할 수 있을 것”이라고 설명했다.

DGIST 장경인 교수팀이 한국뇌연구원 라종철 교수팀과 한국생산기술연구원의 금호현 박사팀과 공동으로 반도체 및 소자 제작을 위한 새로운 전사인쇄 공법을 최초 개발했다. 최근 웨어러블 디바이스나 곡면 디스플레이 기술 등이 발전하면서 고도화된 반도체 소자 제작기법이 요구되는 추세다. 이에 더욱 정확하고 신속한 전사인쇄 공법의 개발 필요성이 대두되고 있다. 전사인쇄는 서로 다른 기판에서 제작된 소자들을 새로운 기판으로 옮겨 통합시키는 반도체 제작의 필수 공정인데, 복잡한 전자 소자를 제작 시 광범위하게 사용된다. 종래 사용된 습식 전사 인쇄 공법은 기판 위에 소자를 제작 후 부식액을 이용해 아래층을 녹여 없앤 후 새로운 기판으로 옮기는 방법이다. 하지만 기판의 층 면적이 큰 경우, 녹이는 데 시간이 오래 소모되는 점과 소자 모양의 왜곡 가능성 등 대량생산의 한계가 있었다. 이를 대체하기 위해 개발된 최근의 건식 전사 인쇄 기법들은 기존 습식 공법보다 좋은 성능을 가진다. 하지만 공정의 범용성 부족, 고가의 장비 필요, 대량생산의 어려움 등 여전히 많은 한계점이 있는 실정이다. 이에 DGIST 장경인 교수 연구팀은 인접한 두 물질이 온도 상승에 따른 부피 변화 값의 차이를 나타내는 열팽창 계수를 이용해, 소자를 안정적이고 신속히 기판에서 분리하는 새로운 건식 전사인쇄 공법을 개발했다. 연구팀은 열팽창 계수 차이가 큰 금(Au)과 규소(Si) 또는 구리(Cu)와 규소(Si)를 얇은 박막형태로 서로 겹치게 제작했다. 이들을 높은 온도로 가열함에 따라 두 물질 사이 경계면에 강한 힘이 집중되며 균열이 발생했고, 이를 통해 소자를 기판에서 분리시키는 데 성공했다. 연구팀은 물리적 모델링과 시뮬레이션을 통해 무선 통신 시스템부터 복잡한 구조인 심혈관 센서, 가스 센서, 광유전학 소자 등에 광범위하게 적용될 수 있음을 추가 입증했다. 특히 기존 습식 전사인쇄방식에 비해 1만 배 이상 소모시간이 단축되고 정밀한 전사 인쇄가 가능하다는 점이 장점이다. 장 교수는 “기존의 습식 전사인쇄 기술로는 불가능했던 바이오센서나 반도체 소자 제작처럼 정밀하고 대량 생산이 필요한 산업에 적용 가능하며, 연구실 단위의 소규모 시설에서도 빠르고 안정적인 고정밀 소자 제작이 가능하다.”면서, “앞으로 더 많은 분야에서 적용될 수 있도록 해당 기술을 더욱 발전시키겠다”고 밝혔다. 이번 연구는 DGIST 로봇공학전공 하정대 석박사통합과정생이 제1저자로 참여했으며, 국제학술지 사이언스의 자매지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’ 7월 9일자 온라인 게재됐다.

지난해 대유행을 시작한 코로나19의 전 세계 사망자 수가 지난 7일 400만명을 넘어섰다. 누적 환자는 1억 8500만여명(worldometers.info)이다. 하지만 2019년까지만 해도 전염병으로 인한 사망 원인 1위는 결핵이었다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 결핵 사망자 수는 140만명, 신규 발병자는 1000만명이었다. 결핵은 언제 시작돼서 어떤 방식으로 인류를 괴롭히기 시작했을까. 오랫동안 생물학자들은 그 유래를 안다고 생각해 왔다. 약 1만년 전 이후 인류가 가축을 키우면서 사람에게 옮겨 왔다는 것이다. 인간에게 결핵을 일으키는 균은 미코박테리움(Mycobacterium) 속(屬)의 튜버쿨로시스(tuberculosis) 종(種)이다. 이 속은 오소리에서 바다표범에 이르는 수많은 동물에게 병을 일으킨다. 소에서 흔히 발견되는 결핵균(Mycobacterium bovis)은 사람도 감염시킬 수 있다. BCG 백신도 이 균의 독성을 제거해 만든 것이다. 가축 유래설의 기반이기도 하다. 하지만 오늘날 연구자들이 대체로 합의하는 바에 따르면 결핵의 기원은 가축이 아니다. 생각보다 훨씬 더 오래전부터 우리의 조상을 괴롭히고 있었다. 유전학과 고병리학의 발달로 고대 DNA와 현대 DNA를 비교 분석할 수 있게 된 덕분에 드러난 사실이다. 초기의 호모에렉투스에서 기원해 현생인류인 호모사피엔스가 아프리카로부터 세계 곳곳으로 퍼져 나가면서 균 자체도 함께 진화했다. 오늘날 인간 결핵균은 지역에 따라 각기 다른 일곱 가지 계통에 속한다. 스위스 바젤대학의 세바스티앙 가뉴가 2013년 발표한 연구에 따르면 가장 오랜 계통은 아프리카 동부나 서부를 기원으로 한다. 분석에 따르면 이 균의 새로운 계통은 약 6만 7000년 전 출현한 것으로 추정된다. 인간에게 결핵을 일으킬 수 있는 미코박테리움 259종의 유전체 전체를 들여다본 결과다. 새로운 계통이 진화한 것은 현생인류가 세계 곳곳의 각기 다른 환경에 적응하면서부터다. 이들 균이 번창한 것은 농경과 목축 이후이지만 이것이 원인은 아니다. 농업혁명으로 인구가 폭발적으로 늘어나고 한 곳에 빽빽하게 모여 살게 된 결과다. 흥미로운 사실은 미국 대륙에 이 균을 처음 퍼뜨린 것은 가축도 사람도 아닌 것으로 추정된다는 점이다. 2014년 독일 튀빙겐대학 연구팀이 네이처에 발표한 논문을 보자. 이들은 페루에서 발견된 1000년 전 유골 3구의 결핵균 유전체를 분석해 이를 현대의 균주와 비교했다. 분자유전학적 검토 결과 미국 대륙에 퍼진 여러 결핵 균주는 6000년 전 이후에 공통 조상으로부터 분화했다는 계산이 나왔다. 이것이 사실이라면 신세계로 결핵이 전파된 것은 러시아 극동 지역과 알래스카를 연결하는 육지 다리가 사라진 지 오랜 세월이 흐른 다음이라는 말이다. 미국 대륙에 인류가 첫발을 디딘 것은 이 육교를 통해서였다. 연구자들이 밝혀낸 바에 따르면 1000년 전 페루의 유골에서 발견된 균주는 오늘날 인류를 감염시키는 결핵균 어떤 종류와도 달랐다. 이와 가장 비슷한 유형은 해표와 바다사자에서 발견된다. 즉 인간이 아니라 바다 포유류가 이 병을 신대륙으로 옮겼다는 의미다. WHO에 따르면 전체 결핵 환자는 해마다 2% 줄지만 약이 듣지 않는 내성균을 가진 환자는 늘고 있다. 2019년엔 그 전해보다 10% 늘어난 20만여명이었다. 더 큰 문제는 세계 인구 4명 가운데 한 명꼴인 18억명이 보균자(잠복결핵)라는 점이다. 환자가 되는 비율은 평생 5~10%다. 이런 가능성은 에이즈 18배, 영양실조 3배, 알코올 중독 3.3배, 흡연 1.6배로 커진다. 소의 결핵균으로 만든 BCG 백신으로 일부 예방이 가능하지만 효과가 없는 지역이 많다. WHO는 이미 1990년대 초반 세계 결핵 위기를 선포했으며, 2035년까지 새로운 백신을 개발한다는 목표 아래 힘을 쏟고 있다. 진화 과정에서의 변이가 다양한 탓에 BCG 접종이 효과가 없는 지역이 많은 까닭이다. 이 글은 지난달 영국 과학잡지 뉴사이언티스트의 기사 ‘인류의 치명적인 질병, 결핵의 놀라운 고대 기원’과 지난해 이탈리아 피사대학 연구팀이 발표한 논문 ‘인간 결핵의 기원에 대한 고병리학적 증거: 리뷰’ 등을 참고했다.

중국 법의학 연구진이 시신 신원확인 등에 이용할 수 있도록 한국인과 일본인, 중국 한족 간 유전학적인 차이점을 분석했다는 연구 결과를 내놨다. 홍콩 사우스차이나모닝포스트는 3일 중국 최고 법의학 연구기관인 공안부 물증감정센터 소속 연구진이 한·중·일의 유전한적 차이에 대한 내용을 ‘헤레디타스(베이징)’ 저널에 발표했다고 보도했다. 민족간 유전적 차이는 유전자 염기서열의 변이에 코드화돼 있으며, 경찰의 시신 신원확인을 돕기 위해 출신을 추적하는 데 이를 이용할 수 있다는 게 법의학자 리차이샤 등 연구진의 설명이다. 연구진은 “한국인·일본인과 중국 한족 간 유전적 관계는 한족과 중국 소수민족 간 관계보다 가깝다”면서 “이번 연구결과는 중국 북방의 한족과 한국인·일본인은 조상이 동일하지만 이후 독립적으로 진화해왔을 가능성을 시사한다”고 설명했다. 연구진은 3000여 년 전 창장(양쯔강) 하류의 부족이 한반도로 넘어갔고 한반도에서 다시 일본으로 이동이 있던 것으로 추정했다. 연구진은 이번 연구를 위해 수백 개의 샘플을 분석한 끝에 49개의 유전자 염기서열 변이를 추려냈다고 설명했다. 연구진은 샘플이 심각하게 훼손된 상태에서도 99% 이상의 정확도를 보일 수 있다고 자신했다. 그러나 이번 연구 결과를 신중하게 다뤄야 한다는 경계론도 있다. 익명의 한 학자는 SCMP 인터뷰에서 “데이터베이스의 편향 위험을 없애야 한다”면서 “결과의 해석·적용은 법의학 분야 내에서 엄격히 이뤄져야 한다”고 말했다. 이어 “작은 차이를 분열·충돌을 조장하기 위한 차별이나 민족주의, 생물학 무기 또는 다른 목적에 이용해서는 안 된다”고 강조했다.

충남 부여군 응평리의 도굴되지 않은 백제 귀족 무덤에서 인골과 금동 귀걸이 등이 나왔다. 국립부여문화재연구소는 백제 사비기(538~660) 고분이 많이 있어 사비도성의 동쪽 외곽 거점지역으로 추정되는 응원리 일원에서 도굴 흔적이 없는 백제 굴식 돌방무덤(횡혈식 석실묘)를 발견해 긴급 발굴조사를 한 결과 인골(두개골) 2점, 금동제 귀걸이 1개, 관고리 등 목관 재료를 확인했다고 2일 밝혔다. 고분은 경지 정리 과정에서 천장의 돌이 일부 훼손되면서 모습이 드러났다. 무덤방은 길이 220㎝, 너비 110㎝, 높이 115㎝로 단면이 육각형인 백제 사비기의 전형적 석실묘다. 금동제 귀걸이는 무덤 주인의 위계와 신분을 추정할 수 있는 중요한 자료로, 귀족무덤으로 추정되는 부여 능안골고분군, 염창리고분군 등지에서도 나왔다. 무덤길 토층에서 두 차례 흙을 파낸 흔적으로 미뤄 당시 매장풍습인 추가장(追加葬)이 이뤄졌을 것으로 추정된다. 한 명을 먼저 매장하고 뒤이어 다른 한 명의 시신을 안치하는 방식이다.연구소는 “고고학, 법의인류학, 유전학, 생화학 등 관련 전문가와 함께 인골 연구를 진행해 피장자의 성별, 나이, 사망 시점 등을 분석한 뒤 장기적으로 백제 시대 사람의 모습을 복원하겠다”고 밝혔다. 아울러 목관 복원과 백제 장례 풍속 연구도 이어갈 계획이다.

우성과 열성은 무엇일까. 키가 크면 우성일까? 지능지수가 높으면 우성일까? 힘이 더 세면 우성일까? 사람들은 흔히 ‘우수한 것’을 우성이라 착각하지만 우수한 것이 우성은 아니다. 유전학에서 우성은 양친에게서 물려받은 두 유전자 중 하나만 있어도, 그것이 무엇이든 그 특징이 나타나는 것을 의미한다. 예를 들어 양친으로부터 다지증 유전자와 정상 유전자를 물려받은 사람은 다지증을 나타내기 때문에 다지증 유전자가 우성이다. 멘델이 유전 현상에서 우성과 열성을 발견한 것은 생물학에서 매우 중요하다. 멘델은 흰색 유전자만 둘을 가진 흰색 순종 꽃과 보라색 유전자만 둘 가진 보라색 순종 꽃을 교배하면 그 자손들은 모두 보라색 꽃만 나오는 현상을 관찰했다. 이처럼 자손들에게 두 가지 유전자 특징 중 어느 하나만 나타나는 것을 완전 우성이라 불렀다. 반면 흰색 꽃은 흰색끼리 교배할 때만 나타나므로 열성이라 했다. 멘델은 보라색 순종과 흰색 순종을 교배해 얻은 1대 잡종 자손이 보라색 꽃만 나타나는 결과를 보고 흰색 유전자가 없어졌을지 모른다고 생각했다. 이를 조사하기 위해 1대 잡종 자손끼리 교배한 결과, 2대 자손들의 꽃은 보라색 꽃과 흰색 꽃이 3대1 비율로 나타났다. 멘델은 흰색 유전자가 없어지지 않았다는 사실을 발견했다. 그러니까 보라색 꽃을 가진 1대 잡종 자손들은 보라색과 흰색 유전자를 모두 지니지만 겉으로 보라색만 표현된 것이다. 멘델은 자신의 실험 결과로부터 보라색 꽃을 나타내는 개체에는 보라색 유전자만 갖는 순종과 보라색과 흰색 유전자 모두를 갖는 잡종이 다 포함된다고 추론했다. 그렇다면 겉으로는 똑같은 보라색 꽃이 순종인지 잡종인지 어떻게 알 수 있을까. 멘델은 보라색 유전자만 가진 보라색 꽃과 흰색 유전자만 가진 흰색 꽃을 교배하면 자손 모두 보라색을 나타내지만, 보라색과 흰색 유전자를 가진 잡종 보라색 꽃과 흰색 꽃을 교배하면 자손이 보라색과 흰색 꽃이 반반 출현할 것이라 예상했다. 멘델의 예상은 맞아떨어졌다.멘델이 일곱 형질에서 우성과 열성이 뚜렷이 구분되는 완두를 실험재료로 사용함으로써 우성과 열성 현상을 발견한 것에 대해 생물학자들은 어느 정도 운이 따랐다고 이야기한다. 빨간 꽃 금어초와 흰색 꽃 금어초를 교배하면 자손은 모두 분홍 꽃이 나온다. 만약 금어초를 멘델이 실험 재료로 선택했다면 우성과 열성 개념을 생각해 내는 것이 가능했을까 하는 의문이 든다. 이렇게 대립되는 두 특징이 공존하면 우성 공존이라고 한다. 불완전 우성과 우성 공존은 유전자형과 표현형이 일치한다. 우성 종류가 다양한 이유는 서로 다른 유전자가 합성한 단백질 사이의 상호작용 양상 때문이다. 그리고 다양한 우성과 열성의 관계를 나타내는 예는 많다. 예컨대 ABO 혈액형에서 A와 B는 O에 대해서 완전우성, A와 B는 우성 공존 관계이다. 우성의 종류는 헛갈릴 수도 있다. 굳이 구분해 보면 가로 무늬 셔츠와 세로 무늬 셔츠 사이에서 태어난 자손의 무늬가 가로거나 세로이면 완전우성, 사선이면 불완전 우성, 체크면 우성 공존이라 할 수 있다. 멘델이 철저한 준비를 하지 않았다면 유전학에서 우열 현상은 발견되지 않았을 것이다. 요즘 노력하지 않고 일확천금을 꿈꾸는 젊은이들이 너무 많아진 것 같다. 우리 사회가 그런 풍토를 조성하고 있는 것 같아 답답하다. 성실한 노력 끝에 행운이 찾아온다는 평범한 진리가 다시금 아쉬워진다.

쿠바 수도인 아바나에 있는 쿠바국립동물원에서 야생에 존재하지 않는 희귀한 백호 새끼 한 마리가 일반 공개됐다. 이 나라에서 백호의 탄생은 처음이다. AFP통신 등 외신에 따르면, 쿠바 동물원에서는 지난 3월 벵골호랑이 암컷 피오나와 수컷 가필드 사이에서 백호 야넥을 비롯해 새끼 4마리가 태어났다. 야넥 외에 암컷 2마리에게는 멜리사와 가비, 나머지 수컷 1마리에게는 미겔이라는 이름이 붙여졌다.이들 새끼 호랑이는 몸무게 8~11㎏으로 성장했다. 동물원 측이 매일 고기를 새끼들에게 2㎏씩 나눠주고 있기 때문이다. 물론 출산하고 양육하느라 고생하고 있는 어미 피오나에게는 고기를 10㎏씩 제공하고 있는 것으로 전해졌다. 덕분에 새끼 호랑이들을 일반인들에게 공개할 수 있게 돼 특설 수영장 등에서 노는 모습이 선보여졌다.이에 대해 담당 사육사 앙헬 코르데로는 “새끼 호랑이들은 이제 어미의 행동을 흉내낼 정도로 성장했다”면서 “서로 놀이 삼아 살짝 물거나 할퀴는 전형적인 공격 행동을 보이고 있다”고 설명했다. 이어 “쿠바에서 백호가 태어난 사례는 이번이 처음이라 매우 기쁘다”고 말했다.쿠바에서는 새끼 호랑이가 태어난 사례도 20여 년 만에 처음이라 백호를 비롯한 새끼들의 모습을 보기 위해 관람객이 몰리고 있는 것으로 전해졌다. 특히 백호는 야생에서 존재가 확인되지 않았고 동물원과 같은 사육 시설에서만 몇십 마리가 존재한다고 세계자연보호기금(WWF)은 설명한다. 고양잇과동물을 보호하고 연구하는 미국 미네소타주 비영리 단체 ‘와일드캣 생크추어리’도 백호는 부모로부터 열성 유전자를 물려받은 호랑이로 알비노(선천성색소결핍증) 등 다른 형질이 나타난 사례는 아니라고 말한다.WWF가 유전학적 이상(genetic anomaly)이라고 묘사하는 백호는 종종 기형 등의 유전적 문제를 안고 있다. 하지만 이들 백호는 희소성이 커 더 많은 방문객을 끌어들여 일부 동물원에서는 백호끼리 번식시킨다고 와일드캣 생크추어리는 홈페이지를 통해 지적하고 있다. WWF에 따르면, 야생 호랑이는 전 세계적으로 약 3900마리가 남아있지만, 이 종이 야생에서 살아갈 수 있도록 미래를 보장하려면 훨씬 더 많은 노력이 필요하다. 동남아시아의 여러 지역을 포함한 일부 지역에서는 호랑이가 여전히 멸종 위기에 처해 있고 개체 수가 감소하고 있다고 WWF는 지적하고 있다. 사진=AFP 연합뉴스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

미국에서 반은 암컷, 반은 수컷인 꽃게가 잡혔다. 1일(현지시간) 체서피크베이매거진은 미국 동부 연안에서 희귀한 ‘좌우 암수 한 몸’ 블루 크랩이 낚였다고 전했다. 현지에서 40년간 꽃게잡이를 한 어부 제리 스미스는 얼마 전 메릴랜드주와 버지니아주에 걸쳐있는 체서피크 만(灣)에서 희귀 체서피크 블루 크랩(학명 Callinectes sapidus, 이하 블루 크랩)을 잡았다. 길이 4.5인치로 3년된 블루크랩은 암컷도 아닌 것이 그렇다고 수컷도 아닌 개체였다. 블루 크랩은 다른 꽃게류처럼 배 모양으로 암컷과 수컷 구별이 가능하다. 수컷은 배가 폭이 좁은 길쭉한 T자형이며, 알을 베는 암컷은 넓은 U자형이다. 스미스가 잡아 현지 박물관에 기증한 블루 크랩의 배 모양은 T자와 U자형이 반씩 섞인 형태다. 다리 색깔도 눈에 띈다. 여느 수컷처럼 다리는 파란데, 집게발은 암컷처럼 붉다. 이렇게 개체 하나에 암컷과 수컷의 외형이 뒤섞여 있는 현상을 자웅 모자이크(또는 암수 모자이크, gynandromorph)라 한다. 생물학적 용어로는 중성 혹은 간성이라 일컫는 자웅 모자이크는 1914년 초파리 유전학 연구자 토마스 헌트 모건 교수가 처음 발견했다. 자웅 모자이크는 초파리나 나비 등 곤충과 바닷가재, 새우 등 갑각류에서 주로 관찰된다. 새 중에서는 닭, 콩새, 금화조, 홍관조 등에서 이런 현상이 보고돼 있다. 발생 확률은 수만 분의 1에서 수십만 분의 1로 알려져 있다. 지난해 10월 피츠버그 외곽 자연보호구역에서 발견된 붉은가슴콩새(장미가슴밀화부리) 역시 자웅 모자이크였다. 몸의 반쪽은 세포까지 암컷이고 나머지 반은 수컷이었다. 자웅 모자이크는 암수 한 몸인 생물을 뜻하는 ‘자웅동체’와는 전혀 다른 개념이다. 암컷과 수컷의 생식기를 모두 가지고 있어 단독으로 번식이 가능한 자웅동체와 달리 자웅모자이크는 번식이 불가능하다. 자웅 모자이크가 나타나는 원인을 한 가지로 단정 짓기는 힘들지만, 보통 성별을 결정짓는 성염색체가 제대로 분리되지 않아서 발생하는 것으로 알려져 있다. 박물관 관계자는 “블루 크랩이 아직 알 형태였을 때 세포 이상이 발생한 것 같다”면서 “수온이나 암컷 호르몬 수치가 영향을 끼쳤을 것”이라고 설명했다. 체서피크 만에서 자웅모자이크 블루 크랩이 잡힌 건 2005년 이후 15년여 만이다. 미국 최대 체서피크 만은 블루 크랩 주요 생산지다. 이곳에서 잡힌 블루 크랩은 미국에서도 최상급으로 꼽힌다. 지난달 21일 한미정상담 오찬 당시 조 바이든 미국 대통령이 문재인 대통령에게 대접한 ‘메릴랜드 크랩 케이크’도 체서피크 블루 크랩이 주재료였다.　권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

미국의 한 국립연구소가 코로나19 기원과 관련해 ‘중국 우한 연구소 유출설’에 대해 가능성이 있다는 결론을 지난해 내린 것으로 드러났다고 월스트리트저널(WSJ)이 보도했다. WSJ은 7일(현지시간) 여러 익명 소식통을 인용해 미 정부 산하 연구소인 캘리포니아 로런스 리버모어 국립연구소 보고서에 이런 내용이 담겼다고 전했다. 보도에 따르면 도널드 트럼프 전 대통령 당시인 지난해 국립연구소는 코로나19 바이러스가 우한 연구소에서 유출됐다는 가설에 대해 그럴 가능성이 있다고 결론 내렸으며, 추가 조사를 할 만한 사안이라고 보고서에 적시했다. WSJ는 해당 연구를 잘 아는 소식통을 인용해 보고서가 로런스 리버모어 내 정보기관인 ‘Z’ 부서에서 작성됐다고 전했다. 미국의 3대 핵무기 개발 국립연구소인 로런스 리버모어는 생물학 분야에서도 전문성을 지니고 있는데, 이들은 코로나19 바이러스의 유전학적 분석을 통해 이러한 평가를 끌어냈다고 전했다. WSJ는 이 보고서가 중국의 우한 바이러스연구소에서 코로나19 바이러스가 유출됐다는 가설을 진지하게 규명하려 한 미국 정부의 첫번째 노력 중 하나라고 전했다. 이같은 보도는 조 바이든 행정부가 들어선 뒤로 미국에서 최근 코로나19의 우한 유출설이 새삼 확산하는 가운데 나왔다. 지난달 WSJ이 비공개 정부 보고서를 인용해 우한바이러스연구소 연구원들이 첫 발병 보고 직전 병원 치료가 필요할 정도로 아팠다고 보도하고, 바이든 대통령의 정보기관 재조사 지시까지 나오면서 미국 내 분위기가 달라졌다. 바이든 대통령은 정보기관 재조사를 통해 보고서를 발표하겠다고 천명했다. 이날 WSJ 보도에서는 국립연구소가 자체 연구에 착수한 시점이 지난해 5월이며, 트럼프 전 대통령 임기 말까지 수개월에 걸쳐 코로나19 기원을 연구한 것으로 드러났다. 연구 당시 미 국무부 또한 이를 인지했으며, 현재 바이든 대통령 지시로 정보기관 검토가 진행 중인 가운데 미 의회에서도 이를 주목하고 있다고 WSJ은 전했다. 미 국무부 조사에 관여한 전직 관리는 “이 연구가 높은 평가를 받는 국립연구소에서 나온 것이었고, 바이러스가 동물을 통해 인간에게 전파됐다는 당시 주류 견해와 달랐기 때문에 중요했다”고 WSJ에 말했다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

2차 세계대전 막바지인 1944년 10월 루스벨트 대통령은 당시 대통령 과학기술정책실장이었던 바니바 부시에게 ▲전쟁 중 연구되고 개발된 과학지식이 전쟁 후 어떻게 빠르게 확산될 수 있는가 ▲계속적인 질병 퇴치를 위해 의학연구 프로그램이 어떻게 설계될 수 있는가 ▲공공과 민간 연구기관을 연방정부가 어떻게 지원할 수 있는가 ▲미래 우수 연구인력 확보를 위해 과학적 재능이 있는 젊은이들의 효율적 지원 프로그램은 어떻게 제안될 수 있는가 등 4개의 질문을 던졌다. 바니바 부시는 1945년 ‘과학-끝없는 프런티어’(Science-The Endless Frontier)라는 보고서로 이에 답했다. 이 보고서는 미국 국립과학재단(National Science Foundation) 설립의 기반이 됐었으며, 현재까지도 미국 과학기술 정책의 기조 역할을 하고 있다. 조 바이든 미국 대통령은 대선 후보 때도 대공황과 2차 대전을 극복한 루스벨트 대통령을 본받겠다고 했으며, 바이든 인수위는 “과학이야말로 새 행정부의 모든 업무에서 최전선에 위치할 것”이라고 과학기술의 중요성을 강조한 바 있다. 바이든 대통령은 저명한 유전학자인 에릭 랜더 매사추세츠공대(MIT) 교수를 장관급으로 격상된 백악관 과학기술정책실장으로 임명하며 다섯 가지 질문을 던졌다. ▲팬데믹으로부터 무엇을 배울 수 있는가 ▲기후변화를 해결할 수 있는 강력한 과학기술의 해결책은 무엇일까 ▲중국과의 경쟁에서 미국은 어떻게 미래 산업의 세계 리더가 될까 ▲과학기술의 열매를 어떻게 전체 미국인들과 공유할 것인가 ▲미국 과학기술의 장기적 건강은 어떻게 보장할 수 있을까 등이다. 지난달 문재인 대통령이 바이든 대통령과 처음으로 정상회담을 하고 공동성명을 발표했다. 공동성명은 한미동맹의 새로운 장을 열며 전 세계적 비확산과 원자력 안전, 핵 안보, 안전 조치가 보장된 원자력 기술 사용 등에 대해 긴밀히 협력하고 해외 원전시장 내 협력을 발전시키고 미사일 지침을 종료하기로 했다. 또 더 나은 미래를 향한 포괄적 협력을 위해 기후, 코로나 백신 협력과 반도체, 배터리, 수소차 등을 포함한 신흥 기술, 인적 교류에서 새로운 유대를 형성할 것을 약속했다. 이번 공동성명에서 보여 준 것처럼 세계 최강국과의 정상외교에서도 과학기술 관련 이슈들이 큰 비중을 차지하는 시대가 됐다. 이번 한미 정상회담의 결과를 접하면서 과학기술을 국정의 중심에 놓고 있는 바이든 대통령이 에릭 랜드에게 한 질문을 우리나라에 맞게 고쳐 보았다. ▲코로나19 팬데믹으로부터 얻은 교훈을 살릴 수 있을까 ▲기후변화 등의 문제를 어떻게 대처할 것인가 ▲미중 경쟁 구도에서 우리는 어떻게 대처할 것인가 ▲과학기술의 열매를 어떻게 전 국민이 공유할 수 있게 할 것인가 ▲한국 과학기술의 장기적인 건강을 어떻게 보장할 수 있을 것인가. 국가 연구개발비 100조원 시대가 열렸다. 과학기술은 더욱 빠르게 진화하고 있으며 국가 경영에서 차지하는 과학기술의 비중도 점점 커지고 있다. 내년이면 새로운 정부가 들어설 것이다. 차기 대통령의 과학기술에 대한 새로운 철학과 리더십이 기대되며 몇 가지 바람을 적어 본다. 첫째, 과학기술이 국정 운영의 중심에 서야 한다. 이제 과학기술은 경제발전 수단으로만 봐선 안 되며 교육, 노동, 윤리, 문화 등 모든 분야와 함께 고민해야 한다. 둘째, 과학기술의 정치화를 철저히 막아야 한다. 전문가의 의견이 존중돼야 하며 일부 집단의 목소리에 휘둘려서는 안 된다. 적어도 과학기술 분야만에서라도 이념과 진영을 배척해야 한다. 셋째, 과학기술행정의 관료화를 타파하고 자율성과 창의성이 보장되는 과학기술 연구개발 시스템을 새로 구축해야 한다. 넷째, 정권을 넘어 나라를 생각하는 장기적인 정책 추진 시스템을 마련해야 성과를 창출할 수 있다. 최근 각광받는 로봇, 인공지능, 자율주행차, 드론, 3D 프린팅, 바이오 기술 등은 하루아침에 탄생한 것이 아니다. 오랜 기간의 기초연구와 선행 투자가 뒷받침됐기 때문에 이제야 빛을 보는 것이다. 과학자들 또한 정치권력으로부터 자유로워함은 물론이다. 다음 정부에서는 국정의 중심에서 생동하는 과학기술 리더십을 보고 싶다.

미국에서 반은 암컷, 반은 수컷인 꽃게가 잡혔다. 1일(현지시간) 체서피크베이매거진은 미국 동부 연안에서 희귀한 ‘좌우 암수 한 몸’ 블루 크랩이 낚였다고 전했다. 현지에서 40년간 꽃게잡이를 한 어부 제리 스미스는 얼마 전 메릴랜드주와 버지니아주에 걸쳐있는 체서피크 만(灣)에서 희귀 체서피크 블루 크랩(학명 Callinectes sapidus, 이하 블루 크랩)을 잡았다. 길이 4.5인치로 3년된 블루크랩은 암컷도 아닌 것이 그렇다고 수컷도 아닌 개체였다.블루 크랩은 다른 꽃게류처럼 배 모양으로 암컷과 수컷 구별이 가능하다. 수컷은 배가 폭이 좁은 길쭉한 T자형이며, 알을 베는 암컷은 넓은 U자형이다. 스미스가 잡아 현지 박물관에 기증한 블루 크랩의 배 모양은 T자와 U자형이 반씩 섞인 형태다. 다리 색깔도 눈에 띈다. 여느 수컷처럼 다리는 파란데, 집게발은 암컷처럼 붉다. 이렇게 개체 하나에 암컷과 수컷의 외형이 뒤섞여 있는 현상을 자웅 모자이크(또는 암수 모자이크, gynandromorph)라 한다. 생물학적 용어로는 중성 혹은 간성이라 일컫는 자웅 모자이크는 1914년 초파리 유전학 연구자 토마스 헌트 모건 교수가 처음 발견했다.자웅 모자이크는 초파리나 나비 등 곤충과 바닷가재, 새우 등 갑각류에서 주로 관찰된다. 새 중에서는 닭, 콩새, 금화조, 홍관조 등에서 이런 현상이 보고돼 있다. 발생 확률은 수만 분의 1에서 수십만 분의 1로 알려져 있다. 지난해 10월 피츠버그 외곽 자연보호구역에서 발견된 붉은가슴콩새(장미가슴밀화부리) 역시 자웅 모자이크였다. 몸의 반쪽은 세포까지 암컷이고 나머지 반은 수컷이었다. 자웅 모자이크는 암수 한 몸인 생물을 뜻하는 ‘자웅동체’와는 전혀 다른 개념이다. 암컷과 수컷의 생식기를 모두 가지고 있어 단독으로 번식이 가능한 자웅동체와 달리 자웅모자이크는 번식이 불가능하다.자웅 모자이크가 나타나는 원인을 한 가지로 단정 짓기는 힘들지만, 보통 성별을 결정짓는 성염색체가 제대로 분리되지 않아서 발생하는 것으로 알려져 있다. 박물관 관계자는 “블루 크랩이 아직 알 형태였을 때 세포 이상이 발생한 것 같다”면서 “수온이나 암컷 호르몬 수치가 영향을 끼쳤을 것”이라고 설명했다. 체서피크 만에서 자웅모자이크 블루 크랩이 잡힌 건 2005년 이후 15년여 만이다. 미국 최대 체서피크 만은 블루 크랩 주요 생산지다. 이곳에서 잡힌 블루 크랩은 미국에서도 최상급으로 꼽힌다. 지난달 21일 한미정상담 오찬 당시 조 바이든 미국 대통령이 문재인 대통령에게 대접한 ‘메릴랜드 크랩 케이크’도 체서피크 블루 크랩이 주재료였다.　권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

엄마들은 자식을 위해 위험한 상황에 과감하게 몸을 던지는 경우가 많습니다. 진화생물학자 리처드 도킨스 교수는 저서 ‘이기적 유전자’에서 부모가 자신의 생명을 잃을 수 있는 위험한 상황에서도 자식을 구하는 데 망설이지 않는 것은 자신의 유전자를 오랫동안 이어질 수 있도록 하는 최선의 방법이기 때문이라고 해석하고 있습니다. 이런 진화론적 설명 말고는 부모의 희생에 대해 명확히 설명해 주는 연구는 없었습니다. 그런데 엄마가 아이를 구하기 위해 위험을 무릅쓰는 이유를 뇌과학과 유전학적 측면에서 분석한 재미있는 연구 결과가 나왔습니다. ●뇌 속 특정단백질 ‘칼시토닌 수용체’ 때문 일본 이화학연구소(리켄) 뇌과학센터, 리켄 생물시스템동역학연구센터, 뇌회로·행동생리학연구실, 행동유전학연구실, 센슈대 자연과학연구소, 국립 수의·생명과학대 동물과학과, 도쿄대 의대, 농업생명과학대학원, 도쿄대 고등과학연구소, 후쿠시마의대 공동연구팀은 엄마가 아이를 위해 위험을 감수하는 행동을 하는 이유는 뇌 속 특정 단백질 때문이라고 밝혔습니다. 이 같은 연구 결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 6월 2일자에 실렸습니다. 연구팀은 시상 아래쪽, 입천장 바로 위쪽에 존재하는 ‘시상하부’, 그중 ‘중심 내측전시각중추영역’(cMPOA)에 주목했습니다. 아몬드 크기 정도로 작지만 먹고 마시는 행위, 체온 조절, 호르몬 분비, 감정 조절 등에 관여하는 자율신경계 중요 부위로 알려져 있습니다. 연구팀은 생쥐 실험을 통해 cMPOA에 있는 7종의 주요 뇌신경세포(뉴런) 중 양육과 관련된 20개의 후보 단백질을 찾아냈습니다. 그중 칼시토닌 수용체라는 단백질이 양육 행동의 핵심이라는 사실을 밝혀냈습니다. 칼시토닌은 혈액 속 칼슘량을 조절하는 갑상선 호르몬인데 칼시토닌 수용체는 칼시토닌을 받아들이고 결합하는 단백질을 말합니다. 연구팀에 따르면 칼시토닌 수용체를 갖고 있는 cMPOA의 뉴런 숫자는 새끼를 낳은 경험이 있는 암컷 생쥐가 짝짓기를 하지 않은 암수 생쥐나 짝짓기를 한 수컷 생쥐들보다 훨씬 많습니다. 또 출산 경험이 있는 암컷 생쥐는 칼시토닌 수용체 cMPOA 뉴런의 활성화 정도가 높고 다른 뇌 부위와의 연결성도 활발하다고 연구팀은 밝혔습니다. 연구팀은 출산 경험이 있는 암컷 생쥐에게 칼시토닌 수용체 cMPOA 뉴런의 활성을 낮추거나 차단하자 양육에 관심을 보이지 않고 새끼들을 방치하는 것으로 나타났습니다. ●cMPOA 뉴런 차단한 암컷 생쥐, 새끼 방치 또 연구팀은 생쥐들이 공포감을 느끼는 높이에 새끼들을 올려놓고 어미 생쥐의 행동 관찰실험도 했습니다. 실험 결과 칼시토닌 수용체를 가진 cMPOA 뉴런 활성도를 낮춘 어미 생쥐들은 고소공포증 때문에 새끼를 구하려 하지 않았지만 정상적인 어미 생쥐들은 새끼들을 찾아 나서는 것으로 확인됐습니다. 자식에 대한 사랑이나 희생 같은 단어들로 표현되는 양육 행위의 이면이 궁금하기도 하지만 이런 과학연구 결과들을 보면 도킨스 교수가 이야기한 것처럼 ‘유전자의 조종’이나 ‘양육 기계’로 설계된 것 같다는 생각이 들어 씁쓸한 기분이 드는 것도 사실입니다. 그렇지만 수많은 도덕적, 윤리적 행위들의 과학적 배경을 알게 됐다고 해서 그것들의 가치가 폄하되거나 인간으로서 존엄성이 사라지는 것은 결코 아닐 것입니다. edmondy@seoul.co.kr

귀소본능이 강한 비둘기는 오래전부터 연락을 주고받는 데 활용됐다. 제2차 세계대전 때까지도 통신병 역할을 톡톡히 해냈다. 인류가 우주로 눈을 돌리기 시작한 이후 개와 원숭이 등 동물은 실험을 위해 사람보다 먼저 우주에 올라가기도 했다. 코로나19 상황에서는 백신과 치료제 개발 과정에서 생쥐, 원숭이 등 동물이 실험 대상으로 이용되고 있다. 이렇듯 동물을 빼놓고 인류의 과학기술 발전은 생각할 수 없다. 이런 가운데 미국 콜로라도주립대 생의과학과, 국립야생동식물연구센터, 모넬 케미컬센서 연구센터 공동연구팀은 족제비과에 속하는 ‘페럿’을 이용해 저병원성 조류인플루엔자를 탐지할 수 있는 방법을 개발했다. 이 같은 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 5월 27일자에 실렸다. 한국에서 조류인플루엔자는 매년 가을부터 이듬해 봄까지 바이러스에 감염된 조류의 분비물을 통해 주로 확산된다. 미국에서도 매년 조류인플루엔자 발병으로 매년 49억 달러(약 5조 5000억원)의 직간접적 피해가 발생하고, 5000만 마리에 가까운 가금류들이 살처분되는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 생후 15주 된 수컷 페럿 6마리에게 건강한 청둥오리의 배설물과 조류인플루엔자에 걸린 청둥오리의 배설물의 냄새를 구분하고, 오리의 거주 상태와 먹이, 검체 채취일에 따라 달라지는 냄새를 구분할 수 있도록 훈련시켰다. 이렇게 훈련된 페럿들은 조류인플루엔자에 걸린 청둥오리의 배설물을 매우 정확하게 구분해 내고, 또 다른 조류 감염병인 뉴캐슬병 바이러스나 전염성후두기관염 바이러스에 걸린 조류의 배설물과도 구별할 수 있는 것으로 확인됐다. 콜로라도주립대 글렌 골든 박사는 “이번 연구는 동물을 이용해 감염병 여부를 구분할 수 있도록 한 것으로 같은 원리를 응용해 사람들의 질병조기진단에도 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다.또 아이다호대 생명과학과, 생명정보·진화학연구소, 물리학과, 미네소타대 식물·미생물학과, 미생물·식물유전학연구소, 하버드대 생체·진화생물학과, 일리노이대 미생물학과, 라이스대 생명과학과, 항공우주국(NASA) 에임스연구센터 우주생명과학연구부 공동연구팀은 박테리아를 이용해 독성 화학물질인 포름알데히드를 신속하게 검출할 수 있는 기술을 개발하고 미국공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘플로스 생물학’ 5월 27일자에 발표했다. 포름알데히드는 메탄올이 산화되면서 만들어지는 톡 쏘는 냄새의 무색기체다. 이것을 37% 농도의 수용액으로 만든 것이 방부제나 살균제로 쓰이는 포르말린이다. 포름알데히드는 탄소가 포함된 물질이 불완전연소될 때 나오거나 산불, 담배연기, 자동차 매연 등에도 포함돼 있다. 포름알데히드에 노출되면 눈, 코, 목에 자극이 생기고 호흡기 장애가 발생한다. 심할 경우 독성 폐공기증으로 사망에 이르는 경우도 있다.연구팀은 메탄과 메탄올을 영양분으로 사용하는 ‘메틸로트로프’와 ‘메틸로루브룸’이라는 미생물을 이용해 포름알데히드 감지센서를 만들었다. 연구팀은 이들 미생물의 성장과 밀접한 관련이 있는 ‘EfgA’라는 단백질 성분이 포름알데히드에 민감하게 반응한다는 점에 착안했다. 독성화학물질인 포름알데히드 농도가 일정 이상이 되면 EfgA가 반응해 미생물 증식을 멈추고 신호를 보내도록 한 것이다. 연구를 이끈 아이다호대 크리스토퍼 막스 교수(미생물생리학)는 “이번에 개발한 미생물 센서 기술은 기존의 전자센서들에 비해 제조가 쉽고 검출 정확도도 높아 제약을 비롯한 다양한 화학산업 분야에서 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2년 전 갈라파고스의 외곽 섬에서 113년 만에 발견돼 화제를 모았던 거북이 유전자 검사를 통해 자신의 정체성을 되찾았다. 26일(현지시간) AFP통신에 따르면, 에콰도르 환경부는 성명을 통해 2019년 갈라파고스 제도 페르난디나 섬에서 발견된 암컷 땅거북은 미국 예일대의 유전자 분석 검사를 통해 ‘페르난디나 자이언트 거북’이라는 종이 확실한 것으로 확인됐다고 밝혔다. 이날 구스타보 마리케 환경부 장관은 같은 성명에서 “이 거북은 100년도 전에 멸종한 것으로 여겨졌다. 그 존재를 우리가 다시 확인한 것”이라고 밝혔다.‘첼로노이디스 판타스티쿠스’(Chelonoidis phantasticus)라는 학명을 지닌 이 거북은 한 세기 이상이 지나서 다시 발견된 이후 인근 산타크루즈 섬에 있는 전문 사육 시설로 보내져 전문가들에 의해 극진한 대접을 받으며 건강하게 지내고 있지만, 유적적인 확인이 필요했다. 이에 따라 에콰도르 당국으로부터 의뢰를 받은 미국의 유전학자들은 해당 거북으로부터 추출한 DNA를 1906년 미국 캘리포니아과학원의 탐사 조사 중 수집된 수컷 개체의 표본과 비교 분석을 통해 페르난디나 섬 고유종임을 확인한 것이다. 페르난디나 땅거북으로도 불리는 이들 거북은 에콰도르 해안에서 1000㎞ 떨어진 갈라파고스 제도에서 지금까지 발견된 총 15종가량의 땅거북 아종 중 멸종한 것으로 알려졌던 4종 중 하나다. 현재 갈라파고스 제도에는 12종의 2만~2만5000마리의 땅거북이 살고 있는 것으로 여겨진다. 이에 대해 갈라파고스 국립공원의 대니 루에다 원장은 같은 성명에서 “이번 확인으로 이 거북이 ‘외로운 조지’와 비슷한 운명이 되는 것을 피하기 위해 우리는 복원 계획을 다시 준비할 것”이라고 말했다.외로운 조지는 핀타섬 땅거북(학명 Chelonoidis abingdonii)이라는 아종으로, 갈라파고스 제도의 상징 같은 존재였지만, 대를 잇지 못하고 2012년 세상을 떠났다. 외로운 조지가 숨질 당시 정확한 나이는 밝혀지지 않았지만 당시 전문가들은 100살은 넘을 것으로 추정했다. 사진=AFP 연합뉴스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

아이의 키가 얼마나 클지, 건강하게 오래 살 수 있을지 궁금하다면 엄마를 보면 알 수 있다는 재미있는 연구결과가 나왔다. 영국 케임브리지대 미토콘드리아 생물학연구부, 공중보건·1차의료학과, 임상신경과학과, 옥스포드 노보노디스크 연구센터, 스페인 국립연구회 생물학연구센터 공동연구팀은 미토콘드리아 속 유전자가 키, 수명과 같은 신체적 특징 뿐만 아니라 당뇨, 다발성 경화증 등 질병 유발에도 중요한 역할을 한다고 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 유전학’ 5월 18일자에 실렸다. 세포 소기관인 미토콘드리아는 세포들이 기능할 수 있도록 에너지를 공급하기 때문에 ‘세포 공장’이라고 불린다. 미토콘드리아는 세포핵 유전자(DNA)와 다른 독자적인 DNA를 갖고 있는데 모체에서만 유전된다는 특징이 있다. 연구팀은 생명유지에 중요한 역할을 하는 미토콘드리아가 단순히 미토콘드리아 DNA 이상으로 인한 질병 유전에만 영향을 미친다는 점에 의문을 품고 연구를 시작했다. 연구팀은 대규모 생물·의학데이터베이스 ‘영국 바이오뱅크’에 등록된 사람들 중 40~69세의 50만 2682명을 대상으로 미토콘드리아 DNA와 키, 몸무게, 체질량지수 같은 신체지수, 흡연, 음주, 수면시간, 식사패턴 등 생활습관, 각종 건강지표를 비교했다.분석 결과, 미토콘드리아 DNA는 키, 수명 같은 신체·건강 특징 뿐만 아니라 성인 당뇨로 알려진 제2형 당뇨병, 다발성 경화증, 간 및 신장기능, 안검하수, 철분 결핍으로 인한 빈혈, 혈액 지표 등 다양한 질병 발생 가능성에도 영향을 미친다는 사실이 확인됐다. 연구팀은 미토콘드리아 DNA가 단순히 유전병 뿐만 아니라 다양한 신체적 특징과 건강에 영향을 미칠 수 있는 이유는 미토콘드리아가 세포 에너지를 생산하기 때문이라고 설명했다. 연구를 이끈 케임브리지대 미토콘드리아 생물학연구부 패트릭 치너리 교수는 “이번 연구는 인간 게놈의 0.1% 정도에 불과한 미토콘드리아 DNA가 유전병 이외 일반적인 질병과 각종 신체적 특징의 유전에 중요한 역할을 한다는 사실을 처음으로 밝혀냈다는데 의미가 있다”라며 “유전병 이외의 질병에 대한 새로운 치료전략을 마련하는데 도움을 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

19세기까지는 유전에 관한 엉터리 설명들이 유행했다. 정자 속 유전자가 자손에게 전달되고 어머니는 단순히 정자를 키우는 역할만 한다고 생각했다. 정자 속에 이미 자손이 만들어져 있다는 주장이다. 또 아버지와 어머니의 유전적 특징이 섞여서 그 중간이 자손에게 나타난다는 주장도 있었다.어려서부터 과학에 관심이 많았던 멘델은 수도원 교사로 활동하던 중 수도원장의 권유로 빈 대학에서 석사 과정을 밟았다. 이때 배운 물리학 덕분에 멘델은 수많은 자연현상에는 법칙이 있고 아무리 복잡한 자연현상이라도 작게 나누어 살펴보면 쉽게 그 법칙을 알 수 있으며, 실험을 잘 계획하면 자연법칙을 알게 되는 데에 유리하고, 확률과 통계를 사용해 실험 결과를 정리할 수 있음을 알았다. 멘델은 수도원 정원에 있는 길이 30m, 폭 6m 남짓의 텃밭에서 완두콩으로 8년간 유전학 실험을 수행하면서 수많은 생물학자들에게 과학적 방법론의 모범을 보였고 올바른 유전법칙을 찾아냈다. 첫째, 탁월한 실험 재료를 선택했다. 멘델이 선택한 완두는 한 세대 기간이 짧고, 교배한 하나의 개체에서 얻는 자손 수가 많다. 그래서 비교적 짧은 시간 내에 여러 세대를 살펴볼 수 있고 통계 자료를 만들 수 있다. 완두는 다양한 변종이 있어서 유전 현상들을 비교 분석하는 데 도움이 된다. 실험 재료를 선택할 때 이 기준은 아직도 통용된다. 둘째, 세심한 관찰력이다. 멘델은 관찰을 통해 완두의 꽃 색깔, 씨의 색깔과 모양, 콩깍지 모양과 색깔, 꽃의 위치, 키 등 유전 현상마다 서로 대립되는 두 가지 특징이 있다는 것을 알게 됐다. 셋째, 유전학 실험 방법이 모범적이다. 멘델은 보라색과 흰색 꽃과 같은 두 가지 특징이 어떻게 자손에게 전달되는지 보려고 했다. 이를 위해서는 보라색 꽃과 흰색 꽃을 교배시키는 실험을 해야 하므로 한쪽의 꽃가루를 다른 쪽의 암술에 묻혀야 한다. 그런데 완두는 꽃 하나에 꽃가루를 만드는 수술과 밑씨를 지닌 암술이 함께 있어서 보라색 유전물질이 있는 꽃가루가 같은 꽃의 암술에 결합할 수 있다. 그래서 멘델은 성숙하기 전에 보라색 꽃의 수술을 제거하고 흰색 꽃 수술에서 만든 꽃가루를 붓에 묻혀 수술이 없는 보라색 꽃의 암술머리로 옮겼다. 이렇게 함으로써 정확하게 흰색 꽃과 보라색 꽃의 교배에 의한 자손을 얻을 수가 있었다. 이 실험법은 아직도 식물 유전학자들이 사용하고 있다. 넷째, 끈질긴 시도와 분석 능력이다. 멘델은 실험과 관찰을 첫 번째 자손 세대에서 그치지 않고 2대, 3대를 대상으로 수행했고 드물게는 자손 4대, 5대까지도 관찰했고 그 결과를 양적으로 분석했다. 그 결과 열성 유전자가 사라지지 않고 우성 유전자에 의해 가려진다는 사실을 알게 됐다. 다섯째, 실험 결과에 근거해 추론하는 능력이다. 실험 결과를 바탕으로 완두의 여러 유전 현상을 담당하는 실체(유전자)가 있고 이것들이 자손으로 전달된다고 판단했다. 이를 통해 멘델은 앞에서 언급한 두 엉터리 유전법칙을 논박한 셈이다. 학문적 배경, 연구 준비, 성실한 실험, 추론 능력을 활용한 덕분에 멘델은 유전 기본 법칙을 발견했다. 현대인들은 스스로 과학적 사고를 한다고 생각하고 있다. 그러나 코로나19 백신과 관련해 영국에서만 2000만명 이상이 접종한 아스트라제네카 백신을 독극물처럼 취급하는 일부 언론기사와 수많은 댓글을 보면서 21세기를 살아가는 우리들의 과학적 사고 능력에 대해 짙은 아쉬움이 남는다.

1986년 4월 26일 새벽 1시 24분, 구 소련 우크라이나와 벨라루스 국경과 가까운 체르노빌 북서쪽 18㎞ 원전지구에서 거대한 폭발음이 들렸다. 곤히 잠든 사람들의 잠을 깨울 정도로 지축을 뒤흔드는 굉음이었다. 20세기 최악의 원전 사고로 기록된 ‘체르노빌 원전폭발 사고’의 시작이었다. 최근 방영되고 있는 미드 ‘체르노빌’에서는 당시 폭발 장면을 생생하게 묘사하고 있어 지금 보더라도 얼마나 충격적인 사고였는지 알 수 있다. 1971년 착공돼 1978년 5월부터 상용운전을 시작한 체르노빌 원전의 공식 명칭은 ‘블라드미르 일리치 레닌 공산주의 기념 체르노빌 원자력 발전소’로 흑연감속 비등경수 압력관형 원자로였다. 체르노빌 원전은 감속재로 흑연을 사용하고 원료는 농축우라늄이 아닌 천연우라늄을 사용했다. 또 압력관 갯수만 늘리면 원자로를 크게 만들 수도 있고 운전 중에도 연료교체가 가능하기 때문에 가동이 쉽다는 장점이 있다. 문제는 경수용 원자로나 중수용 원자로에 비해 안정성이 떨어진다는 것이다. 이 때문에 당시 체르노빌 원전의 부소장 아나톨리 다틀로프 수석엔지니어는 ‘원자로의 가동이 중단될 경우 대형사고를 막기 위한 냉각펌프를 작동하는데 필요한 전력을 제 시간에 공급할 수 있을까’라는 문제를 해결하기 위한 실험을 기획했다. 실험 도중 안전장치에 공급되는 전력까지 차단되면서 원자로의 출력이 갑자기 높아지기 시작했다. 원자로 안에 들어있는 냉각수가 한꺼번에 끓어올라 압력이 높아지면서 1차 폭발이 발생했고, 수증기와 감소재인 흑연이 반응하면서 수소가 만들어져 2차 수소 폭발이 발생했다. 반응로 뚜껑과 원자로 콘크리트 천장까지 날려보낼 정도의 강력한 2차 폭발로 인해 대량의 방사성 물질이 대기 중으로 누출됐다. 그 결과 20만 명 이상이 방사선에 피폭됐고 그 중 2만5000여명이 사망했다. 방사성 물질의 위험성이 사라지기까지는 900년 이상이 걸릴 것이라는 예상이 나오고 있다.●방사능 피폭 유전 가능성은 낮아 세계적인 과학저널 ‘사이언스’는 지난 23일자로 체르노빌 원전폭발 사고 35년을 맞아 원전 폭발로 인한 방사능 노출이 인체에 미치는 영향을 분석한 논문을 게재했다. 이들 논문은 방사능 노출로 인한 유전자 변형이 유전돼 영향을 미치는지와 방사능 피폭과 암 발생의 연관성을 분석한 것이다. 우선 미국 국립암연구소(NCI) 암 역학 및 유전학부, 프레더릭 국립암연구소(FNLCR) 암 유전자연구실, 뉴욕 자연사박물관 비교유전학연구소, 하버드-MIT 브로드연구소, 매사추세츠 종합병원, 하버드대 의대, 대만 생물다양성연구센터, 브라질 상파울로대 의대 영상의학과, 일본 방사능영향연구재단, 러시아 연방 의학 및 생물물리학연구센터 6개국 13개 연구기관이 참여한 연구팀은 방사능 피폭이 많은 수의 인체 유전자 돌연변이를 유발시키지만 유전 가능성은 생각만큼 높지 않다고 25일 밝혔다. 연구팀은 체르노빌 원전사고 이듬해인 1987년부터 2002년에 태어난 130명과 그들의 부모 105쌍의 유전체 전장 분석을 실시했다. 조사 대상이 됐던 부모들은 최소한 둘 중 한 명이 사고발생 직후 원전처리에 투입이 됐거나 사고 현장에 가까운 곳에 살았던 이들이다. 이들은 방사능 낙진으로 오염된 목초를 먹은 젖소에게서 나온 우유를 섭취하는 등 이온화된 방사선에 장시간 노출된 것으로 평가됐다. 연구팀은 ‘데 보노 돌연변이’로 알려진 특정 유형의 유전자 변이에 주목했다. 데 보노 돌연변이는 정자나 난자 등 생식세포에서 무작위로 발생하는 유전적 변이로 자손들에게 옮겨질 수 있는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 분석 결과 다양한 선량의 방사능에 노출된 부모에게서 태어난 자녀들의 데 보노 돌연변이 숫자나 유형이 증가했다는 증거를 찾아내지 못했다고 밝혔다. 방사능 노출 부모에게서 태어난 자녀들의 데 보노 돌연변이 숫자는 일반인들에게서 나타나는 데 보노 돌연변이 숫자와 큰 차이를 보이지 않는다는 설명이다.●방사능 피폭, 갑상선암 발병확률 높여 또 NCI 방사능역학부와 유전적 민감성실험실, 생물통계학분석부, 하버드-MIT 브로드연구소, FNLCR 암유전자연구실, 노스캐롤라이나 채플힐대 통합암센터, 국립어린이병원, 우크라이나 국립의과학아카데미, 영국 채링크로스병원, 일본 방사선영향연구재단 등 4개국 20개 연구기관이 참여한 공동연구팀은 유전적 영향이 아닌 방사능에 직접 노출됐을 경우 유전자 변형과 암 발생 영향에 대한 분석을 실시했다. 연구팀은 방사능의 유전적 영향이 크지 않다면 실제 피폭됐을 경우 건강에 미치는 영향을 파악하려고 했다. 이에 연구팀은 1986년 사고 당시 원전 방사능에 피폭된 359명의 아동, 청소년과 태어나지는 않았지만 태아 상태에서 피폭돼 사고 이후 9개월 이내에 태어난 81명을 대상으로 차세대 염기서열기법으로 유전자 변이를 분석했다. 이온화 방사선 또는 전리 방사선에서 나오는 에너지는 DNA의 화학결합을 깨뜨려 다양한 형태의 손상을 유발시킨다. 연구팀은 특히 원전 사고시 특히 많이 발생하는 요오드 동위원소인 ‘I-135’의 영향을 분석했다. 요오드 135는 유전자 변형과 DNA 파괴로 갑상선 암을 유발시키는 원인으로 지목받고 있다. 그 결과 나이가 어릴수록 방사선 피폭으로 인한 유전자 손상과 변이가 더 많이 발생하는 것으로 나타났다. 암, 특히 갑상선 암을 유발시킬 수 있는 돌연변이가 피폭되지 않은 아이들에 비해 95% 이상 더 많은 것으로 조사됐다.두 연구를 모두 주도한 스티븐 차녹 NCI 암 역학·유전학부장은 “최근 급속하게 발달한 유전체 분석기술 덕분에 방사능 노출에 따른 인체의 영향을 좀 더 자세히 파악할 수 있게 됐다”고 말했다. 차녹 박사는 “방사능 피폭이 유전될 확률은 낮다는 것은 다행스러운 결과이기는 하지만 그동안 알려진 바와 같이 피폭이 종양 발생 가능성을 높인다는 것은 매우 우려스러운 부분”이라고 강조했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr