흑인 어머니와 백인 아버지 사이에서 파란 눈의 백인 아이가 태어날 확률은 얼마나 될까? 특히 두 명의 아이가 모두 백인이라면 더욱 놀라운 일이다. 영국 잉글랜드 버팅엄셔주 밀턴케인스 지역에 거주하는 흑인 아내 캐서린 하워스(35)와 백인 남편 리차드(37)는 지난해 3월 딸 소피아가 태어났을 때 무척 놀랐다. 소피아가 먼저 태어난 오빠처럼 하얬기 때문이다. 캐서린은 3년 전 아들 요나를 얻을 당시엔 자신이 희귀한 열성 백인 유전자를 가지고 있다고 믿었다. 그러나 둘째 아이도 완전히 백인일거라고는 생각하지 못했다. 남편 리차드 역시 둘째 아이는 첫째보다 어두운 피부색을 지니고 태어날 것이라 여겼다. 아들 요나가 태어났을때, 캐서린은 "유전학 전문가가 ‘100만분의 1의 확률을 가진 아기’라며 아프리카계통의 산모가 백인아이를 가지는 것은 정말 놀라운 일이라고 말했다"고 밝혔다. 그래서 간호사가 첫 아이를 잘못넘겨줬다고 생각하기도 했다. 이어 그녀는 "그러한 일이 다시 한번 일어날 가능성은 하늘의 별따기와 같다고 들었기에, 딸 소피아가 흰 피부에 파란 눈을 반짝이며 태어났을 때, 두 배의 충격을 받았다"고 설명했다. 두 번은 일어나지 않을 것이라고 확신했던 일이 눈 앞에 펼쳐졌기 때문이다. 캐서린은 나이지리아의 혈통을 가지고 있으며, 가족 중에도 백인유전자를 가진 이가 없다. 오래 전을 거슬러 올라가도 그녀의 가족은 모두 흑인이었다. 그럼에도 가족 중에 백인 유전자를 가진 누군가가 있을 것이라는 가설이 여전히 지배적이다. 분자유전학자 콜린 린치는 "사람들은 부부의 피부색이 섞인 아이를 가졌을거라고 상상할지 모르지만, 거기에는 100만분의 1의 확률로 백인 아이를 가질 수 있는 많은 유전자가 관련되어 있다"며 "여자의 먼 조상중에 백인 유전자가 있을 확률이 있고 '격세 유전'이라고 알려진 진화상의 회귀 때문일수도 있다"고 전했다. 이는 유전자의 재결합 기회나 태아의 유리한 환경상태 등에 의해 직접 조상인 부모보다 상당히 먼 조상에게서 유전될 수 있다는 의미이기도 하다. 이에 대해 남편 리차드는 "유전자 배열은 흥미로운 사실이지만, 아이들의 피부색은 중요하지 않다. 예쁜 아들과 딸 자체가 우리에겐 믿을 수 없는 행운이다. 아이들을 행복하고 건강하게 키우는 것이 가장 중요하다"고 말했다. 안정은 기자 netineri@seoul.co.kr

그녀는 제주 한림(翰林)에 산다. 그녀가 사는 집 마당엔 동백나무와 블루베리나무가 있다. 주먹만 한 열매를 단 하귤나무는 뒤란으로 가는 길목에 서 있다. 마루에 앉아 동백꽃과 담장 너머 마을을 한참 쳐다봤다. 육지에서 보지 못한 홑겹의 동백꽃이 바람에 흔들렸다. 공항에서 한림으로 올 때 갤 듯한 날씨는 어느새 흐릿해졌고 제법 바람도 불고 있었다. 5년 전 이선자(37)·윤민상(38) 부부는 이 집에 정착했다. 그녀는 충북 오창과학도시에서 신혼살림을 시작했다. 계획도시답게 오창은 잘 정리되어 있었고 호수가 있는 공원도 있었다. 녹지도 많은 편이었다. 하지만 인공적인 그 공간이 그녀에겐 답답했다. 2년에 한 번씩 이사를 해야 하는 전세살이도 힘들었다. 그녀는 자연과 더 가깝게 살고 싶었다. 그렇다고 꼭 농부가 되겠다는 마음은 아니었다. 귀농학교에 다니면서, 생명평화결사 운동을 하면서 농촌에서 사는 것이 꼭 농부로 살아야 하는 것은 아니라는 걸 배웠다. 농촌 마을의 구성원으로 사는 것만으로도 충분히 의미 있는 일이고, 생활 방식을 바꾼다면 적게 벌어도 풍요롭게 살 수 있을 거라는 확신이 있었다. 그녀는 자신의 신념을 믿고 제주도로 내려왔다. 하지만 제주 생활은 녹록지 않았다. 연고도 없고, 큰 자본도 없는 그녀에게 제주는 그저 낯선 땅에 불과했다. 돈벌이는 날품팔이일 뿐이었다. 살기 위해 닥치는 대로 일을 해야 했다. 태풍으로 양철지붕 반쪽이 날아갔다. 어마어마한 제주의 바람을 실감했다. 집안 여기저기서 출몰하는 지네도 낯설고 무서웠다. 기름값이 아까워 세 식구는 방 하나에서 먹고 놀고 잠을 자야만 했다. 그러나 무엇보다 그녀에게 힘들었던 것은 육아였다. 제주로 들어올 때엔 세 식구였지만 이듬해 쌍둥이가 태어났다. 세 명의 아이를 키워야 하는데 육아를 도와줄 사람이 아무도 없었다. 그녀는 바다 저편 섬에 와 있었던 것이다. ●첫해에 흙살림 회원에게서 귤밭 500평 임대 받아 그러던 중 흙살림 제주도지부 회원에게서 500평 규모의 귤밭을 임대받았다. 또 그 집에서 농업 인턴을 하면서 고정 수입도 생겼다. 그 후 그녀는 금악리 마을문고에서 저녁에 문고지기 아르바이트도 하고, 비상근직이지만 ‘제주 식생활 교육네트워크’ 사무국장으로도 일했다. 남편도 마을 정미소로, 콩나물 공장으로 일을 나갔다. 생활비도 벌어야 했지만 육아 시간도 확보해야 했다. 밤 시간과 새벽 시간을 나눠 가며 부부는 일과 육아에 매달렸다. 시간이 지나면서 농사는 점점 자리가 잡혀 갔다. 첫해에 500평이던 귤밭은 지난해 6500평으로 늘었다. 그사이 남편 윤씨가 후계농업인 교육을 받고 일부 자금을 융자받아 1000평 규모의 밭도 장만했다. 그녀가 엄마로부터 백과사전 한 질을 선물받은 것은 초등학교 4학년 때였다. ‘지구와 우주’를 읽던 밤 광활한 우주에서 자신이 얼마나 작은 존재인지 어렴풋이 알게 되었다. 그때 시작된 우주와 별에 대한 관심은 고등학교 때까지 이어졌다. 천문 동아리 활동도 하고, 천체에 관한 책도 읽으며 과학자가 되고 싶은 꿈을 키웠다. 그러다 서울대 농대에 들어가 생물학이나 유전학을 배우면서 미시적인 세계에 눈을 뜨게 되었고, 그 신비에 매료됐다. 대학 3학년, 농대 불교동아리 친구들과 인도로 성지순례 배낭 여행을 갔다. 여행 도중 친구가 발을 다쳐서 일주일 정도 한 마을의 스리랑카 절에 머물게 되었다. ‘불가촉천민’(인도의 최하층 신분)들이 사는 아주 가난한 마을이었다. 때아닌 혹한으로 마을에서는 매일 노인과 아이들이 몇 명씩 얼어 죽었다. 오직 살아남기 위해 하루하루를 사는 그들의 모습을 보면서 많은 생각을 했다. 당장 추위와 배고픔에 죽어 가는 사람들이 있는데, 좋은 직장을 구하기 위해 스펙을 쌓고, 돈을 많이 버는 것이 부질없어 보였다. 범지구적인 차원에서 보면 그런 삶은 어리석고, 한 생명으로써도 무의미하다고 생각했다. 그런 고민 속에서 농사의 가치를 다시 보게 되었다. ●스물세 살, 불교귀농학교 다니면서 본격 준비 스물세 살, 인드라망 불교귀농학교에 다니면서 본격적인 귀농을 준비했다. 현실적으로 당장 귀농이 어려웠는데 그때 ‘한살림’과 ‘흙살림’을 알게 되었다. 대학교 4학년 2학기 때부터 3일은 학교에 다니고 3일은 청주 흙살림으로 출근했다. 흙살림에서는 친환경 농산물 인증과 친환경 농업 교육, 친환경 농자재 영업관리 등의 일을 했다. 친환경 농산물 인증 일을 하면서 비무장지대(DMZ) 안의 벼농가들로부터 제주도 귤농장까지 전국의 농가들을 돌아다녔다. 현장을 둘러보고 농민들을 인터뷰하고 영농일지와 생산 계획서들을 검토하면서 농대 4년 동안 학교에서 배운 것과는 비교할 수 없을 만큼 많은 농업 지식을 쌓았다. 출산과 육아로 그만두기까지 5년 동안 흙살림에서의 경험은 농사를 시작한 제주 살이의 자양분이 되었다. 그녀가 흑보리밭 구경을 제안했다. 밭은 겨울 억새가 둘러싸인 언덕에 있었다. 검은 화산회토 사이로 초록빛 보리싹이 올라와 있었다. 자세히 봐야 보이는 실같이 가느다란 싹이었다. 흑보리 농사를 짓게 된 계기가 궁금했다. ●“손 덜 가며 직거래 가능한 작물로 흑보리 골라” “농사와 육아를 같이 하다 보니 이래저래 손이 덜 가면서 직거래를 통해 소득을 높일 수 있는 작물로 4년 전에 고른 것이 흑보리예요. 일반 보리보다 수확이 좀 적긴 하지만 맛이 좋아서 먹어 본 사람들은 거의 매년 재구매를 하거든요.” 2000평이라는 흑보리밭을 보면서 그 크기를 가늠하고 있었다. 서울에서 아파트 평수에만 익숙해 밭이나 논의 크기를 말하면 상상하기 어려웠다. 억새가 시작되는 밭의 끝지점을 보고 있을 때 그녀가 말을 잇는다. “농사라는 게 아주 창의적으로 내가 하고 싶은 걸 해 보고 성공시킬 수도 있지만 가장 기본은 주변의 농사를 따라 배우는 거지요. 제주에서도 우리 동네는 양채류와 보리, 콩 농사가 많아요. 반대편 구좌 쪽은 당근과 무를 주로 심고, 대정은 감자와 마늘. 이런 식으로 농사가 나뉘어요. 제주라고 해도 토질이나 기후조건이 서로 많이 다르니까요. 그래서 우리 동네에서 많이 하는 농사를 기준으로 생각을 시작할 수밖에 없었어요. 주변에서는 맥주보리를 많이 심어요. 그런데 맥주보리는 수매값이 너무 싸서 트랙터, 씨, 비료, 수확 비용 이런 거를 따지고 나면 몇 만평 하지 않는 이상 거의 남는 게 없어요. 조금이라도 소득을 높이기 위해 흑보리를 선택하게 된 거죠. 콩이나 보리 농사는 투자 비용이 많이 들지는 않으니까 크게 부담이 없어요. 대신 큰 돈도 못 벌지요.” 감귤농장은 지난해 6500평으로 늘었지만 수확량은 2015년 4000평 때보다도 줄었다. 택배로 보낸 게 1600박스다. 지난해 10월 태풍에 떨어진 것도 많고, 노린재의 피해도 큰 탓이다. 겨우내 귤을 먹고 싶은 사람들이 많아서 천혜향이나 한라봉 같은 다른 품종 귤들도 같이 하면 좋겠다고 했다. 하지만 그런 건 시설 투자를 많이 해야 한다. 그녀에겐 아직 그럴 여력이 없다. 또 귤시장 자체가 한·중 자유무역협정(FTA)이나 환태평양경제동반자협정(TPP) 같은 국제 무역 체제에 민감하게 영향을 받을 것 같아 섣부르게 투자하기란 쉽지 않는 일이다. ●“단순 가공·추가 비용 안 드는 귤칩도 택해” ‘요보록소보록’ 상표로 올해 새롭게 시작한 것이 귤칩이다. 귤칩은 품위를 맞추지 못한 귤을 가공해서 만든다. 귤잼, 귤주스, 귤정과도 시도해 봤지만 가공 과정이 복잡하고 병이나 설탕, 포장재 등 추가 비용이 들어서 포기했다. 귤칩은 단순 가공이면서 추가 비용도 들지 않고 직거래하기도 좋다. 8000평 규모의 농사와 흑보리, 콩농사, 귤칩까지 할 수 있었던 것은 이들과 함께 농사를 짓는 다른 가족이 있었기 때문이다. 이 두 집은 공식적으로는 아니지만 공동체 형태를 띠고 있다. 일당도 계산하고, 소득도 나눈다. 연매출은 4000만~5000만원에 불과하다. 아직 농사만으로 두 집이 먹고살 만큼 수익이 충분하지 않아서 품을 팔러 가야 한다. 그러나 농사를 매개로 한 공동체적 삶을 실험해 보는 것 자체가 의미 있다고 그녀는 생각한다. 귤 수입이 많으면 요보록소보록 농장 이름으로 목돈을 넣어 놓고 모든 영농자금 지출도 일원화하고 각자 기본소득 형태로 급여를 가져가는 실험을 해 보려고 한다. 이번 겨울엔 귤 판매 수익이 생각보다 적어 일단 그 실험은 어렵게 됐다. 기본소득은 귀농귀촌 적응을 위해서도, 농촌에서 안정된 생활을 위해서도 중요하다. 제주 생활이 안정되기까지 고정 수입을 가질 수 있었던 농업 인턴제도의 도움을 많이 받았던 그녀로서는 그런 신념이 더 확고해졌다. 네다섯 명이 함께 농사를 짓는 것이 그녀에게는 여러 가지로 좋은 모양이다. “그게 품앗이든 두레 형태든 함께 해 볼 수 있는 일이 많아요. 좀 더 큰 규모의 농사도 가능하고, 일도 더 재밌게 할 수 있어요. 혼자 땡볕에서 풀 깎고 약 치는 것과 두어 명이 같이 일하는 것은 효율 측면에서 달라요. 심적으로 의지되는 부분도 크고. 그런 면에서 서로 마음에 담아 두는 일을 만들지 않기 위해 많이 얘기하고 어떤 일이든 구체적으로 정해 놓으려고 해요. 일을 할 때 그 친구들의 상황과 마음을 배려하려는 노력을 하게 되어서 좋아요. 그럼으로써 함께하는 사람의 소중함을 배울 수 있으니까요.” 어릴 적 그녀가 되고 싶었던 몇몇 직업에는 분명 농부도 있었다고 한다. 이제 농부가 됐다. 대학 동기 중 농사짓는 사람은 그녀뿐이라고 한다. 친구들이 ‘행복해 보인다, 멋있다’고 말해 주면 우쭐하기도 하지만 한편으로 자신의 자리를 돌아보게도 된다. 다른 직업을 택할 걸 그랬나, 수백 번 생각해 봤다. 그래도 최선의 선택이었다는 결론에 이른다. 그리고 ‘아직은 잘 가고 있어’라고 스스로를 다독인다. “농부는 사람보다 자연에 가까운 사람이라고 생각해요. 농부가 좋은 것은 비록 몸은 고되지만, 마음은 어디 구속되어 있지 않고, 시간의 얽매임도 없고, 무엇보다 자기 주도적인 삶을 살 수 있는 거죠.” 한림, 그녀의 집 마당엔 아직도 동백꽃이 피어 있을 것이다. 그녀의 삶은 그 동백 꽃잎을 닮았다. 자신의 신념을 좇아 한 길을 걸어온 사람만이 가질 수 있는 빛깔이다. 순수하고 단단한 시간이 묻어 있다. 홑겹이지만 선명하고 붉다. ■글쓴이 소설가 강진 2007년 ‘현대문학’을 통해 단편소설 ‘건조주의보’로 등단. 소설집 ‘너는, 나의 꽃’, ‘피크’(공저), ‘캣캣캣’(공저) 등.

환경부 국립생태원은 5일 식물 ‘애기장대’에서 기후변화 위험요소에 대응하는 식물세포 신호전달 유전자 물질인 인산화 단백질 29종을 찾아냈다고 밝혔다. 이번 발견은 기후변화와 관련한 다양한 유용 유전자 확보와 식물의 기후변화 적응력 향상 완화 기반 마련을 위해 진행한 ‘기후변화에 의한 생물 적응 현상 연구’를 통해 이뤄졌다. 국립생태원 생태보전연구실 박형철 박사와 경상대 정우식 교수팀 공동연구진이 단백질을 분석한 결과 29종 가운데 7종은 최근 독일에서 밝혀낸 종이고, 22종은 이번에 세계에서 처음으로 발견된 것이다. 이들 22종의 단백질은 식물이 외부 상처 등 환경변화에 생명 보호를 위해 저항하는 방어반응이 작동할 때 인산화가 진행됐다. 이 같은 연구 결과 논문은 생명과학분야 국제학술지인 ‘플랜트 바이오 테크놀로지 리포트’ 2016년 12월호에 게재됐다. 연구진은 연구 내용을 구상나무 등 기후변화 취약종 적응과 보전을 위한 유전학적인 연구에 활용할 계획이다. 구상나무는 한라산과 지리산 등 일부 지역에만 서식하는 우리나라 특산종이나 기후변화의 영향으로 개체군이 축소되면서 세계자연보전연맹(IUCN)이 멸종위기종으로 등재했다. 세종 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr

GMO 사피엔스의 시대/폴 뇌플러 지음/김보은 옮김/반니/348쪽/1만 6000원 ‘유전자 변형을 뜻하는 GMO(Genetically Modified Organism)라는 약어가 콩이나 옥수수를 수식하는 시대는 이미 지나갔다, 이제 GMO가 인간을 수식하는 시대가 왔다’고 주장하는 책이다. 유전자 변형 인류, 즉 GMO사피엔스의 시대가 먼 미래의 일이 아니라는 것이다. 실제 지난 4월 멕시코에서 미국의 한 연구팀에 의해 세 부모의 유전적 형질을 물려받은 아이가 태어났다는 사실이 최근에야 뒤늦게 알려지기도 했다. 유전병의 비극을 피하기 위해서였다. 생물학자이자 과학작가인 저자는 현재 기술 수준이면 문서 편집하는 것처럼 손쉽게 유전자를 잘라 붙이는 일이 가능해졌다고 이야기한다. 머리를 염색하고, 코를 높이듯 인간이 인위적으로 인간을 창조할 수 있는 ‘맞춤 아기’ 시대가 개봉박두했다는 뜻이다. 저자는 유전자 변형 인간의 시대를 맞아 유전자 변형 기술에 대해 본격적으로 논의해야 한다고 주장하며 다양한 GMO 기술을 소개하고 거기에 담긴 과학적·사회적 본질을 짚는다. SF 영화 ‘블레이드 러너’나 ‘가타카’ 등을 보면 유전자 조작 인류의 시대를 암울하게 그리고 있다. 생명윤리적 이유에서든, 종교적 이유에서든, 과학적 이유에서든 인류는 대체로 GMO에 대한 두려움을 갖고 있다. 복제양 돌리가 성공적으로 태어날 때까지 400번의 실패가 거듭됐다. 맞춤형 아기에게 어떠한 일이 일어날지는 쉽게 예견할 수 없다. GMO사피엔스의 다음 세대에 예상치 못한 사태가 발생할 가능성도 배제할 수 없다. 그럼에도 저자는 과학자 입장에서 작금의 상황을 중립적으로 서술한다. 저자는 “우리 아이들이 완벽한 존재가 되는 환상을 위해 유전학과 분투하는 일은 역설적으로 아이들의 삶을 허무하게 만들고 다양성을 줄이는 결과를 초래한다”면서도 “변화에 마음을 열고, 지식과 열정으로 무장하며 생명공학 혁명이 인류에게 펼친 거대한 긍정적인 영향을 받아들여야 한다”고 말한다. 홍지민 기자 icarus@seoul.co.kr

위궤양, 위식도역류증 치료에 쓰이는 프로톤 펌프 억제제(PPI) 계열의 제산제를 장기 복용할 경우 정자의 수가 감소할 수 있다는 연구결과가 나왔다고 데일리메일이 31일(현지시간) 보도했다. 　네덜란드 에라스무스대학 메디컬센터 연구팀은 PPI 제산제(프레바시드, 프릴로섹 등)를 복용하는 20~30대 남성들을 대상으로 조사와 검사를 진행한 결과 PPI 제산제를 6개월 이상 복용한 남성은 정자가 상당히 줄어들 가능성이 다른 남성에 비해 3배 큰 것으로 나타났다고 밝혔다. 　PPI 제산제를 6개월 이상 복용한 남성은 운동성이 활발한 정자의 수도 적었다. 반면 복용 기간이 6개월 미만인 남성은 대부분 정자가 건강했다. 연구팀은 PPI 제산제가 장내 환경에 변화를 일으켜 건강한 정자의 형성에 중요한 영양소인 비타민B의 결핍을 가져오기 때문에 정자의 수가 감소할 수 있다고 설명했다. 　이에 대해 영국 킹스 칼리지 런던(KCL)의 팀 스펙터 유전학 교수는 PPI 제산제는 비타민B를 만드는 장내 세균총(미생물 집단)을 교란시킨다고 밝혔다. 　스펙터 교수는 PPI 제산제를 며칠 정도 복용하는 경우는 장내 세균총이 그에 적응하지만 오래 복용하면 장내 세균총의 균형을 무너뜨릴 수 있다고 덧붙였다. 　영국의 경우 PPI 제산제 처방이 작년 55만 건을 기록했다. PPI 제산제는 대부분 의사의 처방이 필요하지만, 약국에서 의사의 처방 없이 살 수 있는 종류도 있다. 　PPI 제산제는 한 번에 계속 복용할 수 있는 기간이 최장 4주이지만 몇 달, 심지어 몇 년씩 계속 복용하는 환자들도 적지 않다고 데일리메일은 전했다. 　박기석 기자 kisukpark@seoul.co.kr

우리는 모두 기억 속에서 살고 있다. 현재의 나를 과거의 시간과 이어 주는 것이 바로 기억이다. 기억이 없다면 우리는 단 하루도 제대로 살아갈 수가 없다. 그렇다면 기억은 우리의 뇌 어디쯤에 기록되고 저장되는 것일까. 또 이런 과정은 어떻게 일어나는 것일까. 영국 유니버시티칼리지런던(UCL)의 존 오키프 박사는 실험쥐가 특정 구역에 갈 때 ‘해마’라는 뇌 부위의 세포가 활발하게 활동하는 현상을 발견했다. 그는 이 세포를 ‘위치 세포’라고 명명했고, 공간 기억을 형성하는 주요 세포라는 사실을 규명한 공로로 2014년 노벨 생리의학상을 받았다. 최근 이 위치세포가 단순히 위치뿐만 아니라 맥락을 기억하는 데 중요한 역할을 한다는 사실도 밝혀졌다. 미국 매사추세츠공대(MIT)의 도네가와 스스무 교수는 ‘광유전학’이라는 뇌과학 방법론을 활용해 맥락기억에 대해 흥미로운 실험 결과를 발표했다. 먼저 A 장소를 기억하는 위치세포를 외부의 빛으로 활성화할 수 있도록 광유전학적으로 조작한 쥐를 B 장소로 옮겼다. 이곳에서 빛자극을 통해 A 장소 위치세포를 활성화시킴과 동시에 발판에 약 1초간 약한 전류를 흘려줘 깜짝 놀라게 했다. 이렇게 학습된 실험쥐는 놀랍게도 전류로 인해 놀랐던 곳을 A 장소로 잘못 기억해 A 장소를 회피하고 오히려 B 장소를 선호하는 모습을 보였다. 이 실험은 해마의 위치세포가 맥락을 기억하는 데에도 기여하며, 기억의 오류가 발생할 수 있음을 시사한다. 스스무 교수는 호주에서 있었던 한 사건을 이 실험과 비교해 설명했다. 한 여성이 집에서 텔레비전을 보다가 강도에게 성폭행을 당했다. 이 여성은 한 정신과 의사를 범인으로 지목했다. 하지만 재판 과정에서 그 정신과 의사는 피해 여성이 보고 있던 텔레비전에 생방송으로 출연 중이었던 것으로 밝혀졌다. 충격적인 사건과 동시에 발생한 다른 사건이 기억을 재생할 때 오류를 일으킨 것이다. 이 사건과 도네가와의 실험은 잘못 기억하는 것이 가능하다는 것을 보여 준다. 미국 LA캘리포니아대(UCLA)의 알치노 실바 교수는 기억이 저장될 때 뇌세포와 뇌세포를 연결하는 구조물인 특정 ‘시냅스’에 배정된다고 주장했다. 기억이 무작위로 저장되는 것이 아니라 사건의 사실·느낌·소회, 사물의 색깔·모양·재질·용도 등이 각각 다른 세포, 다른 시냅스에 저장된다는 것이다. 우리의 뇌 속에는 약 1000조 개의 시냅스가 존재한다고 한다. 천문학적인 숫자이지만 ‘한정된 시냅스가 우리 일생의 기억을 담아내기에는 부족하지 않을까’라는 생각이 들 수도 있다. 그러나 70년이라는 기간을 ‘초 단위’로 환산하면 약 22억 초이고 1초에 50만 개의 시냅스가 할당되는 셈이니 기억을 저장한 시냅스가 부족할 일은 없을 것 같다. 뇌과학자들은 놀라운 뇌의 잠재력에 주목하지만 한편으로는 우리의 기억이 완전하지 못하다는 사실에 더 놀라기도 한다. 하지만 분명한 것은 기억을 바탕으로 우리는 매 순간을 살아가고 있다는 점이다. 우리의 뇌는 새로운 시냅스를 만들어 내기도 하고 제거하기도 하면서 기억할 건 기억하고 잊을 건 잊으면서 하루하루 살아가도록 균형을 잡아 주고 있다. 치매, 우울증, 각종 중독이나 자폐증에 이르기까지 뇌 질병은 기억 기능의 문제와 깊숙이 연관돼 있음을 잊지 말아야 한다. 기억에 관한 연구로 노벨 생리의학상을 수상한 에릭 캔들은 이런 말을 남겼다. “삶은 모두 기억이다. 너무 빨리 지나가서 잡을 수 없는 현재의 한순간을 제외하면 말이다.”

개와 더불어 인간에게 가장 사랑받는 반려동물인 고양이는 어떻게 전세계로 퍼져 인류의 마음을 '정복'할 수 있었을까? 최근 프랑스 파리에 위치한 자크 모너 연구소가 고양이의 '전세계 정복 과정'을 밝힌 흥미로운 연구결과를 유명 학술지 네이처(Nature) 최신호에 발표했다. 아직도 가축화가 끝나지 않은 고양이는 그 성격만큼이나 아직도 비밀이 많은 알쏭달쏭한 동물이다. 대표적으로 야생성이 강한 고양이의 가축화 시기를 놓고도 다양한 이론들이 제기될 정도. 현재까지 학계에서 받아들이는 주류 연구결과는 약 4000년 전 고대 이집트인들이 고양이를 길들여 전세계로 수출했다는 것이다. 이번 프랑스 연구팀은 고양이가 전세계로 퍼져나간 기원을 밝히기 위해 유전자 분석을 시도했다. 그 방법은 이렇다. 연구팀은 전세계 각지에서 발굴된 1만 5000년 전 부터 18세기에 이르는 208마리의 고양이에게서 미토콘드리아 DNA 샘플을 수집해 분석했다. 미토콘드리아 DNA는 죽은 세포나 미량의 시료에서도 추출이 가능하며 모계로만 유전돼 가계도를 거슬러 올라가 볼 수 있다. 그 결과 고양이가 전세계로 퍼져나가게 된 것은 2단계 과정을 거쳐 이루어졌음을 알 수 있었다. 먼저 중동지역의 야생 고양이가 퍼져나가 지중해 동부 지역 농가에 자리를 잡았다. 쥐를 잡는데 능숙한 고양이와 식량을 지키기 원하는 인류의 이해가 서로 일치한 것. 이는 곧 고양이 가축화의 시작으로 개의 가축화 과정과도 비슷하다. 두 번 째 단계는 수천 년 후로 이집트산 고양이의 이동이다. 기원전 4세기~서기 4세기의 이집트 고양이 미토콘드리아 DNA는 서기 7~10세기 독일 바이킹 지역에서 발굴된 고양이에서도 확인됐다. 바다를 사이에 두고 멀리 떨어진 곳까지 고양이가 확산될 수 있었던 것은 바로 인류의 항해 덕으로 풀이된다. 연구를 이끈 진화유전학자 에바-마리아 게이글 박사는 "배 안의 식량을 지키기 위해 고양이가 타기 시작했고 이후 고양이는 유라시아, 아프리카 등지로 퍼져나간 것으로 보인다"면서 "더 많은 샘플과 핵 DNA 추출 등 추가적인 연구가 있어야 정확한 고양이의 기원을 알 수 있을 것"이라고 밝혔다. 　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

대한민국의학한림원(회장 정남식)은 ‘제14회 화이자 의학상’ 기초 의학상 수상자에 국현(왼쪽·48) 전남대 의대 약리학교실 교수, 임상의학상에 홍명기(가운데·54) 연세대 의대 내과학교실 교수가 선정됐다고 27일 밝혔다. 올해 새로 제정된 중개의학상은 남도현(52) 성균관대 의대 신경외과학교실 교수가 영예를 안았다. 국 교수는 영국 과학전문지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 발표한 논문을 통해 혈관의 석회화를 제어할 수 있는 새로운 치료방법을 제시했다. 국 교수는 지난 12년간 심혈관계 질환을 꾸준히 연구해오며 생물정보학웹사이트 브릭(BRIC)에서 ‘한국을 빛내는 사람들’에 5회 이상 소개되는 등 연구력을 인정받았다. 홍 교수는 미국의학협회저널(JAMA)을 통해 심장 질환의 하나인 관상동맥 질환 치료에 혈관내초음파(IVUS)를 활용했을 때 단순 혈관조영술 보다 치료성과가 우수하다는 연구결과를 발표했다. 최초로 관상동맥 협착 병변의 스텐트 삽입 시술에서 혈관내초음파 사용의 역할과 임상적 의의를 입증했다는 점을 높이 평가받았다. 또 남 교수는 영국의 유전학 전문지 ‘네이처 제네틱스’에 발표한 논문을 통해 악성뇌종양의 일종인 ‘교모세포종’의 표준치료 후 유전체 진화에 따른 치료내성을 규명해 암정밀 의료의 미래 중개연구 방향을 제시했다. 남 교수는 그 동안 208편의 논문과 43건의 임상시험, 103건의 특허를 출원 또는 등록한 바 있다. 화이자의학상 한학림원이 주관하고 한국화이자제약이 후원하는 의학상으로 의료계의 연구의욕을 고취하기 위해 1990년 제정됐다. 올해까지 총 30명의 수상자를 배출했다. 시상식은 오는 11월 2일 열리며 각 부문 수상자에게는 3000만원씩 총 9000만원의 상금과 상패가 수여된다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

개와 더불어 인간에게 가장 사랑받는 반려동물인 고양이는 어떻게 전세계로 퍼져 인류의 마음을 '정복'할 수 있었을까? 최근 프랑스 파리에 위치한 자크 모너 연구소가 고양이의 '전세계 정복 과정'을 밝힌 흥미로운 연구결과를 유명 학술지 네이처(Nature) 최신호에 발표했다. 아직도 가축화가 끝나지 않은 고양이는 그 성격만큼이나 아직도 비밀이 많은 알쏭달쏭한 동물이다. 대표적으로 야생성이 강한 고양이의 가축화 시기를 놓고도 다양한 이론들이 제기될 정도. 현재까지 학계에서 받아들이는 주류 연구결과는 약 4000년 전 고대 이집트인들이 고양이를 길들여 전세계로 수출했다는 것이다. 이번 프랑스 연구팀은 고양이가 전세계로 퍼져나간 기원을 밝히기 위해 유전자 분석을 시도했다. 그 방법은 이렇다. 연구팀은 전세계 각지에서 발굴된 1만 5000년 전 부터 18세기에 이르는 208마리의 고양이에게서 미토콘드리아 DNA 샘플을 수집해 분석했다. 미토콘드리아 DNA는 죽은 세포나 미량의 시료에서도 추출이 가능하며 모계로만 유전돼 가계도를 거슬러 올라가 볼 수 있다. 그 결과 고양이가 전세계로 퍼져나가게 된 것은 2단계 과정을 거쳐 이루어졌음을 알 수 있었다. 먼저 중동지역의 야생 고양이가 퍼져나가 지중해 동부 지역 농가에 자리를 잡았다. 쥐를 잡는데 능숙한 고양이와 식량을 지키기 원하는 인류의 이해가 서로 일치한 것. 이는 곧 고양이 가축화의 시작으로 개의 가축화 과정과도 비슷하다. 두 번 째 단계는 수천 년 후로 이집트산 고양이의 이동이다. 기원전 4세기~서기 4세기의 이집트 고양이 미토콘드리아 DNA는 서기 7~10세기 독일 바이킹 지역에서 발굴된 고양이에서도 확인됐다. 바다를 사이에 두고 멀리 떨어진 곳까지 고양이가 확산될 수 있었던 것은 바로 인류의 항해 덕으로 풀이된다. 연구를 이끈 진화유전학자 에바-마리아 게이글 박사는 "배 안의 식량을 지키기 위해 고양이가 타기 시작했고 이후 고양이는 유라시아, 아프리카 등지로 퍼져나간 것으로 보인다"면서 "더 많은 샘플과 핵 DNA 추출 등 추가적인 연구가 있어야 정확한 고양이의 기원을 알 수 있을 것"이라고 밝혔다. 　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

바이러스 단백질 ‘신사이틴’ 제거한 수컷 생쥐 작고 허약 프랑스 연구팀, 태반·면역세포·근육모세포 활성화 확인 가마솥 속에 있는 듯한 더위가 언제 있었냐는 듯 아침저녁 일교차도 크고 하늘도 훨씬 높아졌습니다. 확실히 가을입니다. 수확의 계절, 가을은 뭘 해도 좋은 때인 듯 싶습니다. ‘독서의 계절’이란 말처럼 시집이나 수필집을 집어드는 감성적인 사람도 있고 선선해진 날씨 덕분에 등산이나 배드민턴, 테니스, 근력운동 등을 시작한 이들도 있습니다. 운동하기 좋은 날씨를 맞았으니 오늘은 근육에 대해 이야기해 볼까 합니다. 생물학 분야의 오랜 수수께끼 중 하나가 바로 “포유류의 경우 왜 수컷들의 근육이 암컷보다 더 크고 쉽게 발달할까”라는 것입니다. 아직까지도 성공적인 해답을 찾지는 못한 상태입니다. 그런데 최근 프랑스 남(南)파리대, 파리6대학, 파리12대학, 국립과학연구센터(CNRS) 공동연구진이 ‘신사이틴’이라는 바이러스 단백질과 근육량의 상관관계를 밝혔습니다. 신사이틴이 수컷 생쥐의 근육량을 증가시키는 데 결정적인 영향을 미친다는 겁니다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관이 발행하는 분자유전학 분야 국제학술지 ‘플로스 제네틱스’ 최신호에 실렸습니다. 흔히 바이러스라고 하면 감기나 독감, 지카 등 각종 감염병을 유발하는 물질로만 알고 있습니다. 바이러스는 질병을 일으키기도 하지만 아직 규명되지 않은 다양한 방식으로 생명체에 영향을 미친다고 과학자들은 추정하고 있습니다. 사람의 경우 DNA를 구성하는 약 30억개의 염기쌍 중 8% 정도가 바이러스에서 유래됐습니다. 이 중 일부만 면역계와 발육 등에 영향력을 행사하고 있습니다. 그중 ‘신사이틴’이란 바이러스 단백질은 태반을 형성하는 데 도움을 주는 것으로 알려져 있습니다. 연구진은 생쥐를 이용해 유전자에서 신사이틴을 제거한 뒤 어떤 일이 일어나는지를 관찰했습니다. 신사이틴이 제거된 수컷 새끼들은 그렇지 않은 수컷들에 비해 작고 허약했으며 몸무게도 평균 18% 정도 가벼운 것으로 나타났습니다. 재미있는 것은 신사이틴이 암컷의 근육량에는 전혀 영향을 미치지 않았다는 것입니다. 연구진은 후속실험을 통해 신사이틴이 태반의 형성뿐만 아니라 면역세포와 근육모세포를 활성화시키는 데 영향을 준다는 사실을 알아냈습니다. 또 생쥐의 근육모세포가 근육세포로 변하는 과정에서 신사이틴을 차단하면 세포융합이 40% 이상 줄어든다는 것도 확인했습니다. 양과 개, 사람의 세포를 떼내 연구했을 때도 비슷한 결과를 얻었다고 합니다. 이 때문에 연구진은 “이번 연구는 신사이틴 같은 레트로바이러스의 외피 단백질이 태반 이외에도 중요한 역할을 수행한다는 것을 입증했다”고 주장합니다. 모든 과학자들이 이번 연구 결과에 동의하지는 않습니다. 일부에선 “신사이틴 하나만 근육 합성에 중요한 역할을 하는 것이 아니며 신사이틴이 유독 수컷에게서만 근육 성장을 촉진하는 이유도 아직 확실하지 않다”며 “생쥐에게 신사이틴을 물려준 바이러스와 인간에게 신사이틴을 전달한 바이러스는 근본적으로 다른 것으로 알려져 있으니 신사이틴이 인간 근육 발달 과정에서도 중요한 역할을 할 것이라고 단정하기는 어렵다”고 반박합니다. 물론 이 연구는 의미 있습니다. 3000만년 전 포유류의 몸속으로 침투한 바이러스가 남겨 놓은 단백질이 세포 형성에 관여한다니 정말 놀라운 일 아닌가요. 더군다나 바이러스 단백질들이 포유류의 유전자 곳곳에 숨어서 활동하고 있다고 하니 바이러스가 우리 몸속에 남겨 놓은 흔적이 또 무엇인지 새삼 궁금해집니다. edmondy@seoul.co.kr

가천대 길병원이 IBM의 인공지능 시스템 ‘왓슨’을 도입해 암 치료에 적용하기로 했다. IBM과 길병원은 국내 처음으로 ‘왓슨 포 온콜로지’ 도입 계약을 맺고 8일 서울 롯데호텔에서 공동 기자간담회를 열었다. IBM에 따르면 이 장비는 의료진이 근거에 입각한 치료를 할 수 있도록 지원하는 목적으로 개발됐다. 클라우드 기반의 플랫폼인 왓슨 포 온콜로지는 방대한 분량의 정형(structured) 및 비정형(unstructured) 데이터를 빠르게 분석해 의료진이 암 환자들에게 데이터에 근거한 개별화된 치료옵션을 제공할 수 있도록 지원한다는 게 IBM 측 설명이다. 실제로 지난 1년간 전 세계적으로 약 4만 4000건에 달하는 암 종양학 관련 논문이 의료학술지에 발표됐다. 단순 계산으로 하루 평균 122개의 새로운 논문이 발표되는 셈이다. 로버트메르켈 IBM 왓슨 헬스종양학 및 유전학 글로벌 총괄 사장은 “폭발적으로 증가하는 의료지식은 이제 인간의 능력으로 따라갈 수 있는 한계를 넘어서고 있다”고 설명했다. 이어 “왓슨 포 온콜로지는 300개 이상의 의학학술지, 200개 이상의 의학 교과서를 포함해 거의 1500만 페이지에 달하는 의료정보를 이미 학습했으므로 의료진이 진료에 집중할 수 있도록 도울 능력을 충분히 갖췄다”고 덧붙였다. 가천대 길병원은 왓슨 포 온콜로지를 유방암·폐암·대장암·직장암·위암 등 국내에서 많이 발병하고 있는 주요 암 치료에 10월 중순부터 본격적으로 활용할 예정이다. 이를 위해 IBM은 길병원과 함께 우리나라 의료 가이드라인 및 언어에 맞춘 현지화 작업을 진행하고 있다. 이언 가천대길병원 인공지능기반 정밀의료추진 사업단장은 “대학병원의 종양내과 의사는 하루에 100명 이상 환자를 진료하기도 한다”며 “왓슨 포 온콜로지가 의료진의 의사결정을 보다 효과적·효율적으로 내릴 수 있는 든든한 보조적인 역할을 할 것으로 기대한다”고 밝혔다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

어릴 적 조부님 따라 시골 묘사에 갔다가 인사드린 촌수가 먼 ‘아재’의 얼굴이 떠올랐다. 누런 피부색에 검은 머리칼, 광대뼈가 나온 넓적한 얼굴, 날카롭게 찢어진 눈매…. 지난주 러시아 바이칼호 여행 때 방문한 브리야트 민속마을 샤먼(제사 드리는 사람)의 모습이다. 말은 통하지 않았지만 그와 악수하고 서로 어깨동무를 한 채 사진까지 찍고 보니 돌아가신 ‘아재’가 환생한 것 같았다. 바이칼 원주민인 브리야트인들은 북방계 몽골리안으로 통칭된다. 어떤 인류학자는 한민족의 시원을 여기서 찾기도 하는데, 우리와 닮아도 너무 닮았다. 국내 유전학연구소가 몇 년 전 민족 간 유전적 거리를 조사한 결과 북방민족 가운데서도 한국인, 일본인, 브리야트족은 유전자 75%를 공유하고 있는 것으로 밝혀냈다. 밤낮의 온도 차가 극심한 시베리아의 건조한 초원을 달리면서 인고의 세월을 견뎌 낸 강인한 저 칭기즈칸의 후예들 …. 관광버스가 소 떼의 도로 횡단을 위해 잠시 정차한다, 몸집이 작은 몽고말을 타고 소 떼를 이끄는 깡마른 목동의 눈빛에서 유라시아 대륙을 휘젓던 그 선조들의 체취를 엿본다. 이경형 주필 khlee@seoul.co.kr

피부암 중 가장 높은 치사율과 전이율로 악명 높은 악성 흑색종이 다른 장기로 전이하는 구조를 해명했다고 이스라엘 텔아비브대 연구팀이 23일(현지시간) 발표했다. 이는 흑색종 치료에 대변혁을 가져올 수 있는 발견이라고 한다. 텔아비브대가 주도한 국제 연구팀은 모든 피부암 중에서도 가장 심각한 악성 흑색종이 이 암에 관련한 작은 물집(낭종 또는 수포)를 신체의 다른 부위로 보낼 수 있다는 것을 발견했다. 이후 연구팀은 흑색종 전이를 예방하는 물질을 개발하는 데 성공했다. 이 물질은 “미래의 치료제로 유망한 후보를 제공할 수 있다”고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 카밋 레비 박사(인간분자유전학·생화학부)는 “이번 연구는 완전한 치료법을 향한 중요한 단계다”면서 “이번 성과가 흑색종을 위협이 아닌, 쉽게 치료할 수 있는 질병으로 바꾸는 데 도움이 될 것으로 우리는 기대한다”고 말했다. 연구논문에서 레비 박사는 “흑색종의 위협은 피부에 나타나는 최초의 종양에 있는 것이 아니다”라면서 “오히려 (그 위협은) 전이에 있는데 즉, 뇌·폐·간·뼈 등의 중요 장기에 콜로니(증식 덩어리)를 형성하기 위해 이동하는 종양 세포가 위협적인 것”이라고 밝혔다. 이어 “우리는 흑색종이 어떻게 먼 장기로 전이하는지를 밝혀냈으며, 전이 단계에 이르기 전에 그 과정을 저지하는 방법도 발견했다”고 덧붙였다. 이번 연구는 텔아비브대 연구팀이 독일 등의 암 전문가들과 공동으로 시행한 것으로, 그 결과는 세계적 학술지 네이처 자매지인 ‘네이처 셀 바이올로지’(Nature Cell Biology) 최신호(22일자)에 실렸다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

과학자들이 쥐의 뇌에 특정 이미지를 인위적으로 이식하는 연구에 성공했다. 이제 인간의 마음과 기억, 행동을 마음대로 제어할 수 있는, 즉 ‘마인드 콘트롤’ 직전에 왔다는 전망이 제기되고 있다. 영국 일간 익스프레스 15일자 보도에 따르면, 미국 컬럼비아대 연구팀은 한 줄기의 레이저 빛으로 쥐의 뇌세포를 ‘재프로그래밍’함으로써 해당 쥐가 이전에 전혀 알지 못했던 이미지나 기억을 갖게 하는 데 성공했다. 이전 연구에서는 이 기술로 시각과 청각에 장애를 가진 쥐의 시력과 청력을 회복시킨 것은 물론 쥐의 특정 세포 덩어리를 자극해 이전에 보였던 비정상적이고 공격적인 행동 문제를 없앨 수 있었다. 특히 이 같은 연구는 광유전학 도구들을 사용함으로써 쥐의 두개골을 열어야 하는 위험을 감수하지 않고도 쥐의 뇌를 실험할 수 있었다는 것에 의의가 크다. 연구팀은 빛에 민감한 일부 단백질을 특정 세균 속에 집어넣어 목표가 되는 뇌 세포들에 침투시킨 뒤 레이저를 사용해 해당 뇌 세포를 활성화시킬 수 있었다. 이에 대해 연구를 이끈 루이스 카릴로-레이드 박사는 “이같이 살아있는 뇌의 활동을 쓰고 읽는 방법은 신경과학과 의학에 큰 영향을 미칠 것으로 여겨진다”고 말했다. 또한 이번 연구에 참여한 라파엘 여스트 교수는 이 연구는 뇌가 기존 생각보다 훨씬 더 많이 유연성이 있다는 것을 보여준다고 말했다. 그는 “난 항상 뇌가 가장 유연하지 못하다고 생각했지만, 이 결과를 보고 난 뒤 그게 아니라는 것을 알았다”면서 “우리는 끊임없이 배우고 변화하는 유연한 컴퓨터를 다루고 있는 셈”이라고 말했다. 이어 “만일 당신이 1년 전 내게 ‘우리가 1억 개의 뉴런을 가진 쥐의 뇌에서 20개의 뉴런을 자극해 그들의 행동을 바꿀 수 있다’고 말했다면 난 ‘방법은 없다’고 말했을 것”이라면서 “이는 해변에서 모래 세 알을 재구성하는 것과 같다”고 덧붙였다. 이제 연구팀은 이 연구가 성공적으로 적용할 수 있는 범위를 측정하기 위한 행동 연구를 진행한다. 이번 연구성과는 세계적 학술지 ‘사이언스’ 최신호(12일자)에 실렸다. 사진=ⓒ afxhome / Fotolia 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

뇌과학에 대한 관심이 어느 때보다 뜨겁다. 3년 전 미국 버락 오바마 대통령은 뇌연구 법안 ‘브레인 이니셔티브’를 발표해 뇌과학 연구 붐을 일으켰다. 우리나라도 지난 5월 미래창조과학부에서 ‘뇌연구 신흥강국 도약’을 목표로 향후 10년간 총 3400억원 규모의 신규 재정을 투입할 계획이라고 밝힌 바 있다. 뇌가 아직 미지의 영역이라는 점과 뇌과학의 발전을 통해 얻을 수 있는 잠재적 효과가 클 것이라는 기대감이 이런 흐름을 이끌어 가고 있다. 인류의 문명이 인간의 작은 뇌에서 비롯됐다는 것을 생각할 때 뇌과학의 발전이 가져올 사회·경제·군사·의학적 영향은 무궁무진하다고 할 것이다. DNA를 발견했던 프랜시스 크릭은 18세기 말 마치 예언처럼 이런 말을 남겼다. “현재 뇌과학이 당면한 중대한 문제는 뇌 안의 다른 세포에는 아무 영향을 주지 않으면서 한 종류의 세포만 조절할 수 있는 방법이 없다는 것이다.” 뇌 안에는 다양한 종류의 세포들이 얽혀 있어 한 종류의 세포만을 선택적으로 조절하는 것이 사실상 불가능했다. 그런데 ‘광유전학’의 등장으로 이런 문제가 조금씩 풀리고 미지의 영역이 서서히 밝혀지고 있다. 원래 인체에도 빛에 반응하는 세포가 존재한다. 눈에 있는 ‘원추세포’와 ‘간상세포’가 그렇다. 이들 세포가 빛에 반응하는 것은 ‘포톱신’이나 ‘로돕신’ 같은 광감수성 단백질 ‘옵신’이 존재하기 때문이다. 그럼 뇌세포를 선택적으로 조절하기 위해 이런 광수용체를 신경세포에 달아 주면 어떨까? 재미있는 아이디어이지만 인체에 존재하는 광수용체는 1000분의1초 단위의 정밀한 조절을 하기에는 다소 느리다. ‘필요는 발명의 어머니’라고 했지만 ‘발견의 어머니’이기도 한가 보다. 뜻밖에도 연못 안에 답이 있었다. 연못에 자라는 녹조류의 일종인 ‘클라미도모나스’에서 우연히 ‘채널로돕신’이라는 옵신이 발견됐다. 이것은 양이온 채널과 연결돼 있어 빛을 비추면 빠른 속도로 양이온 채널을 개방하는 성질을 갖고 있었다. 채널로돕신을 신경세포에 발현시킨 뒤 빛을 비추면 인위적으로 신경세포의 활성을 조절하는 게 가능해질 것이라는 생각에 이르렀다. 자, 이제 채널로돕신을 신경세포에 발현시키기만 하면 된다. 신경세포에 채널로돕신을 발현시키는 것은 ‘분자생물학’을 활용해 가능하게 됐다. 원하는 유전자를 세포에 발현시키기 위해 바이러스를 사용하는 방법은 이미 널리 사용되고 있었다. 병을 일으키지 않는 무해한 바이러스에 채널로돕신 유전자를 삽입한 뒤 바이러스를 동물의 뇌에 주입하면 바이러스의 습성에 따라 세포에 침투하면서 해당 유전자를 세포 안으로 들여보내게 된다. 이런 방법으로 채널로돕신 유전자가 세포 내로 들어가면 세포 스스로 채널로돕신을 생산하기 시작하고, 생산된 채널로돕신은 세포 표면에 위치하게 돼 빛만 비추면 반응할 준비가 되는 것이다. 하지만 모든 세포가 채널로돕신을 가지고 있다면 특정 세포 유형만을 조절하겠다는 당초 목표는 성취할 수 없게 된다. 따라서 분자생물학적 기법으로 채널로돕신이 특정 종류의 세포에서만 발현되도록 유전자를 설계하는 것이 필요하다. 이것이 광유전학의 기본 개념이다. 뇌과학의 관심이 고조되고 있다. 광유전학은 어쩌면 우리가 감당할 수 없는 강력한 뇌조절 기법일지도 모르겠다. 인류가 앞으로 뇌과학을 어떤 방향으로 이끌어 갈지 걱정과 기대가 함께 다가온다. 일단 조절 능력을 가지게 되면 ‘어떻게 조절해야 하는가’라는 매우 어려운 숙제가 시작되는 것이다. 뇌과학 기술의 개발뿐만 아니라 이러한 흐름에 대한 철학적, 윤리적 고민이 수반돼야 할 것이다. 하지만 이런 연구를 통해 질병의 기전을 이해하고, 질병으로 인한 고통을 덜고 좀더 건강한 삶을 영위하는 데 도움이 되는 뇌과학 기술은 계속 발전할 것이라고 기대해 본다.

과체중 또는 비만은 오랫동안 조기 사망이나 심장질환 등의 원인으로 지목돼왔다. 하지만 스웨덴 연구진이 반전의 연구결과를 내놓아 학계의 관심이 쏠리고 있다. 스웨덴 우메오대학 연구진은 1998~2003년까지 스웨덴 인구조사에 등록된 대상 중 체질량지수(BMI)가 정상보다 높은 쌍둥이 4046명을 대상으로 2013년까지 추적‧관찰했다. 조사 대상에 포함된 사람의 연령은 42~92세로, 평균연령은 57.5세였다. 연구진은 쌍둥이가 유전적으로 동일한 데이터를 가지고 있다는 점을 감안해, BMI를 기준으로 유전학적인 비만과 건강 간의 위험관계를 밝히기 위한 조사를 실시했다. BMI 범위는 국가별로 약간의 차이를 보이는데, 세계보건기구(WHO)의 서양인 기준으로 보면 BMI가 18.5~24.9kg/㎡이면 정상, 25~29.9kg/㎡이면 과체중, 30kg/㎡ 이상일 경우 비만이라고 보는 반면, 아시아-태평양 비만진단기준으로는 18.5~22.9kg/㎡이면 정상, 23~24.9kg/㎡이면 과체중, 25kg/㎡ 이상이면 비만이라고 간주한다. 연구진은 서양인 기준의 BMI를 적용해 조사대상과 특정 질환과의 관계를 분석한 결과, BMI가 과체중에 속하는 쌍둥이 중 5%(203명)에게서 심장마비가 나타났고, 13.6%(550명)가 연구기간 중 심장질환으로 사망했다. 반면 BMI가 정상에 속하는 23.9㎏/㎡ 이하의 쌍둥이의 경우, 심장마비가 나타난 사람은 5.2%(209명), 심장질환으로 인한 사망자는 15.6%(633명)로, 심장마비 위험 및 이로 인한 사망 위험은 과체중 대상군과 유사했다. 눈여겨 볼 대상군은 고도비만으로 간주되는 BMI 30㎏/㎡ 이상이다. 연구진은 BMI 30㎏/㎡의 쌍둥이의 경우 심장마비 위험이 높은 것은 사실이었지만 이로 인한 사망 위험은 증가하지 않았다고 밝혔다. 즉 비만이라고 해서 심장관련 질환으로 인한 사망률이 높아지고, 이로 인해 기대수명이 낮아지는 것은 아니라는 것. 다만 심장질환이 아닌 당뇨의 경우, 정상인 쌍둥이에게서는 224건이 나타난 반면, 과체중인 사람들에게서는 345건이 나타났다. 이는 비록 BMI-심장질환의 연관관계는 크지 않더라도, 당뇨로 인한 건강 악화 및 기대 수명 저하 등의 결과가 나타날 수 있다는 것을 의미한다고 연구진은 설명했다. 연구를 이끈 우메오대학의 피터 노드스톰 박사는 “당뇨병 발병 위험의 경우 비만 환자에게서 높게 나타난 것이 사실이다. 식습관 개선을 통해 체중 관리를 해야 한다”면서 “이번 연구결과는 비만이 심장질환으로 인해 조기사망에 이르게 하는 직접적인 원인이 아닐 수 있다는 것을 입증한 것일 뿐, 비만이 다양한 질환을 유발하는 질병인 것만은 확실하다”고 강조했다. 이번 연구결과는 미국의학협회 내과학회지(JAMA Internal Medicine) 1일자에 실렸다. 사진=ⓒmilatas / 포토리아 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

영화 ‘터미네이터’에서 아널드 슈워제네거가 연기한 로봇 ‘T800’은 금속 뼈대 위에 사람과 똑같은 형태의 인공 피부가 덮인 형태였다. 피부 속 인공 근육이 기계와 연결돼 있어 사람처럼 자연스럽게 움직이는 모습을 보인다. 한국과 미국 공동 연구진이 이렇게 생물체의 세포와 금속, 고분자 물질을 결합시켜 외부 전원이나 모터 없이도 움직일 수 있는 바이오 로봇을 세계 최초로 개발했다. 이번 기술을 활용하면 머지않아 사람과 비슷한 움직임을 보이는 로봇이나 실제 팔다리와 똑같은 형태의 의족·의수도 만들 수 있을 것으로 전망된다. 이런 성과는 미국 하버드대 위스 생물공학연구소 박성진 박사와 케빈 킷 파커 교수, 서강대 화공생명공학과 최정우 교수 등이 참여한 스탠퍼드대, 서강·하버드 질병바이오물리연구센터 국제공동연구진에 의해 이뤄졌다. 연구진은 생쥐의 심장세포를 이용해 동전 크기만 한 가오리 모양의 바이오 로봇을 개발하는 데 성공하면서 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 8일자 표지논문을 장식했다. 바이오 로봇은 생물체가 갖고 있는 세포나 근육 같은 부분과 기계가 부분적으로 결합된 로봇으로, 전 세계 많은 연구자들이 개발을 시도했지만 성공하지 못했다. 연구진은 고탄성 고분자물질 위에 금으로 만든 뼈대를 붙인 뒤 생쥐의 심장세포를 배양해 근육조직을 만들어 붙여 가오리 형태의 바이오 로봇을 만들었다. 가오리 로봇은 길이 16.3㎜, 무게 10㎎으로 동전만 한 크기다. 생쥐의 심장세포는 로봇에 이식되기 전에 광유전학 기술로 빛에 따라 수축, 이완할 수 있도록 유전자를 변형했다. 광유전학은 빛과 생명과학 기술을 이용해 신경세포나 근육의 활동을 조절하는 기술이다. 근육이 이식된 로봇은 빛의 강도에 따라 실제 가오리처럼 지느러미를 팔랑거리며 초당 2.5㎜의 속도로 움직인다. 실제 가오리 이동속도의 60~65% 수준에 해당한다. 또 가오리 로봇의 양쪽 지느러미에 비추는 빛의 양을 달리해 수축·이완 운동을 개별적으로 조절할 수도 있기 때문에 방향 전환도 가능하다. 일반 로봇은 전기나 모터 같은 동력원이 있어야 하는데 가오리 로봇은 빛만으로도 자유롭게 움직일 수 있는 것이다. 박성진 박사는 “이번 연구는 광유전학 기술, 생체조직과 기계장치를 결합해 내부 동력기관 없이 자유롭게 움직이는 바이오 로봇 개발에 처음 성공한 것”이라며 “인공지능 기술과 결합시킬 경우 인간과 유사한 로봇 개발로 이어지고, 광유전학 기술을 활용한 바이오 센서 개발에도 도움을 줄 수 있을 것으로 본다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

영화 ‘터미네이터’에서 아널드 슈워제네거가 연기한 로봇 ‘T800’은 금속 뼈대 위에 사람과 똑같은 형태의 인공 피부가 덮인 형태였다. 피부 속 인공 근육이 기계와 연결돼 있어 사람처럼 자연스럽게 움직이는 모습을 보인다. 한국과 미국 공동 연구진이 이렇게 생물체의 세포와 금속, 고분자 물질을 결합시켜 외부 전원이나 모터 없이도 움직일 수 있는 바이오 로봇을 세계 최초로 개발했다. 이번 기술을 활용하면 머지않아 사람과 비슷한 움직임을 보이는 로봇이나 실제 팔다리와 똑같은 형태의 의족·의수도 만들 수 있을 것으로 전망된다. 이런 성과는 미국 하버드대 위스 생물공학연구소 박성진 박사와 케빈 킷 파커 교수, 서강대 화공생명공학과 최정우 교수 등이 참여한 스탠퍼드대, 서강·하버드 질병바이오물리연구센터 국제공동연구진에 의해 이뤄졌다. 연구진은 생쥐의 심장세포를 이용해 동전 크기만 한 가오리 모양의 바이오 로봇을 개발하는 데 성공하면서 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 8일자 표지논문을 장식했다. 바이오 로봇은 생물체가 갖고 있는 세포나 근육 같은 부분과 기계가 부분적으로 결합된 로봇으로, 전 세계 많은 연구자들이 개발을 시도했지만 성공하지 못했다. 연구진은 고탄성 고분자물질 위에 금으로 만든 뼈대를 붙인 뒤 생쥐의 심장세포를 배양해 근육조직을 만들어 붙여 가오리 형태의 바이오 로봇을 만들었다. 가오리 로봇은 길이 16.3㎜, 무게 10㎎으로 동전만 한 크기다. 생쥐의 심장세포는 로봇에 이식되기 전에 광유전학 기술로 빛에 따라 수축, 이완할 수 있도록 유전자를 변형했다. 광유전학은 빛과 생명과학 기술을 이용해 신경세포나 근육의 활동을 조절하는 기술이다. 근육이 이식된 로봇은 빛의 강도에 따라 실제 가오리처럼 지느러미를 팔랑거리며 초당 2.5㎜의 속도로 움직인다. 실제 가오리 이동속도의 60~65% 수준에 해당한다. 또 가오리 로봇의 양쪽 지느러미에 비추는 빛의 양을 달리해 수축·이완 운동을 개별적으로 조절할 수도 있기 때문에 방향 전환도 가능하다. 일반 로봇은 전기나 모터 같은 동력원이 있어야 하는데 가오리 로봇은 빛만으로도 자유롭게 움직일 수 있는 것이다. 박성진 박사는 “이번 연구는 광유전학 기술, 생체조직과 기계장치를 결합해 내부 동력기관 없이 자유롭게 움직이는 바이오 로봇 개발에 처음 성공한 것”이라며 “인공지능 기술과 결합시킬 경우 인간과 유사한 로봇 개발로 이어지고, 광유전학 기술을 활용한 바이오 센서 개발에도 도움을 줄 수 있을 것으로 본다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

낯선 상황에 놓이거나 불안감이 고조되면 생존과 안전에 대한 위협을 느끼는 ‘공포’ 상태에 빠지게 된다. 과학자들에 따르면 이런 공포감은 사람뿐 아니라 모든 동식물이 느낀다. 그런데 사람을 포함한 포유류는 뇌의 측두엽 전방 안쪽에 있는 편도체가 손상되면 이른바 ‘겁을 상실한’ 상태가 돼 공포를 느끼지 못하게 된다.스웨덴 웁살라대 생태학·유전학과 오나 뢴스테트 교수팀은 바닷속 작은 플라스틱 알갱이들이 새끼 물고기(치어)들의 후각세포와 신경세포에 이상을 유발해 겁을 상실한 상태를 만든다는 연구 결과를 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 3일자에 발표했다. 또 연구진은 플라스틱 알갱이에 한번 맛을 들이기 시작한 치어들은 다른 먹이는 먹지 않고 플라스틱 조각과 가루만 먹으려 한다는 사실을 밝혀냈다. 플라스틱 조각이 치어들의 건강에 치명적인 영향을 미치는 ‘정크푸드’라는 것이다. 미국 조지아대와 캘리포니아 샌타바버라대(UC샌타바버라) 공동 연구진이 지난해 2월 사이언스에 발표한 논문에 따르면 전 세계적으로 석유화학용품 쓰레기 등 플라스틱류 물질들이 매년 400만t 가까이 바다로 흘러들어 가고 있다. 이렇게 흘러든 플라스틱들은 바다에서 잘게 쪼개져 치어들의 입속으로 들어가게 된다. 연구진은 유럽농어 새끼를 폴리스티렌 플라스틱 입자가 채워진 수조와 플라스틱 조각이 없는 수조로 나눠 키웠다. 플라스틱 입자가 채워진 수조에서 키워진 치어들은 먹이가 주어지더라도 플라스틱 조각을 먹는 것으로 나타났다. 특히 플라스틱 조각에 일단 맛을 들이면 치어들의 먹이인 플랑크톤은 입에도 대지 않아 플라스틱을 처음 먹기 시작한 뒤 2주 정도만 지나도 뱃속이 플라스틱으로 가득 채워지게 된다. 또 깨끗한 수조에서 사는 치어들의 96%는 정상적으로 성장했지만 플라스틱으로 채워진 수조에 있는 치어들은 대부분이 성장 속도가 매우 느리고 신경세포나 후각세포에 이상이 생겼다고 연구진은 밝혔다. 치어들은 바닷속 포식자들에게 손쉬운 표적이기 때문에 어린 새끼들일수록 포식자가 가까이 오면 재빨리 달아나게끔 멀리서도 포식자의 냄새를 쉽게 구분할 수 있도록 진화돼 왔다. 그런데 이번 연구로 플라스틱이 치어들의 신경세포에 이상을 유발함으로써 포식자들이 눈앞까지 오더라도 치어들이 피하려고 하지 않아 더 쉽게 잡아먹히게 된다는 것이 밝혀졌다. 연구진은 실제로 양쪽 수조에 포식자 물고기를 넣어 봤는데 폴리스티렌이 가득한 수조에서 자란 새끼들은 깨끗한 물에서 자란 새끼들보다 세 배 이상 많이 잡아먹힌다는 것을 발견했다. 뢴스테트 교수는 “사람들이 아무 생각 없이 바다에 버리는 각종 플라스틱 쓰레기 때문에 정상적으로 자랄 수 있는 새끼 물고기 숫자가 줄고 포식자 물고기들에게 잡아먹히는 물고기도 늘게 되면 포식자 물고기들이 먹을 수 있는 먹이 자체도 줄어드는 연쇄반응을 일으켜 결국 장기적으로는 전 세계 물고기들의 씨가 마를 수도 있다”고 우려했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

여러 파장 빛으로 뉴런 자극 손상없이 신경세포 활동 조절 “인간의 뇌는 우리가 알고 있는 우주에서 가장 복잡한 세계다. 그런 복잡함 때문에 단순한 모델은 비현실적인 것이 되고 정확한 모델은 이해할 수 없게 된다.”(미국 듀크대 인지과학자 스콧 휴텔) 과학의 발달로 가장 작은 미립자의 세계에서 끝을 상상할 수 없는 광대한 우주까지 비밀이 속속 풀리고 있지만 여전히 과학계에 미스터리로 남아 있는 부분이 있다. 바로 ‘뇌’다. 뇌의 각 부분이 어떤 일을 하는지, 기억은 어떻게 이뤄지는지, 뇌질환은 어떻게 발생하는지 등 뇌의 비밀을 풀어내려는 뇌 과학자들에게 빛을 이용해 신경세포를 선택적으로 작동시킬 수 있는 ‘광유전학’이라는 새로운 도구가 주어졌다. 광유전학(optpgenetics)은 빛(opto)과 유전학(genetics)을 결합한 용어로, 뇌 신경세포를 빛에 반응할 수 있도록 유전적으로 조작해 세포의 생리를 연구하는 학문이다. 신경세포 중에 빛에 반응할 수 있는 광반응성 단백질이 발견되면서 시작됐다. 광유전학이 주목받는 이유는 ‘100세 시대’라 불릴 정도로 인간의 수명이 늘어나면서 뇌질환, 신경질환을 앓는 사람들이 함께 늘고 그에 따른 사회적, 경제적 손실이 커지고 있기 때문이다. 더군다나 기존에는 뇌를 연구하거나 치료하기 위해서는 외과수술을 통해 뇌의 일부분에 손상을 주거나 뇌에 칩을 심어 전기적 자극을 주는 등의 침습적 방식밖에 없었다. 광유전학은 신경세포를 손상시키지 않고도 정교하게 뇌 기능을 알아낼 수 있을 뿐만 아니라 뇌 신경 활동을 조절할 수 있다는 장점까지 갖추고 있다. 신경세포인 뉴런은 컴퓨터처럼 전기신호로 정보를 주고받는다. 막전위(膜電位)라고 부르는 세포 안팎의 전압 차로 생긴 전류가 뉴런을 자극하면 이웃한 뉴런에 신경전달물질을 내뿜어 정보를 전달하는 방식이다. 뉴런에 인위적인 전기 자극을 준다면 뇌 신경 회로를 마음대로 조정할 수도 있게 된다는 말이다. 광유전학은 서로 다른 파장의 빛으로 여러 신경세포의 활동을 조정할 수 있다는 것을 전제로 하고 있다. 2005년 미국 스탠퍼드대 연구진이 녹조류에서 추출한 ‘채널로돕신’이라는 단백질을 포유류의 신경세포에 심은 뒤 빛을 쬐이자 뉴런이 활성화되는 것을 확인한 것이 광유전학 연구의 시작이었다. 이후 생물학자들은 초파리와 꼬마선충, 생쥐 등을 이용해 광유전학 연구를 진행했다. 초파리는 광유전학 초창기에 시도된 동물이다. 과학자들이 유전자를 변형시켜 초파리에게 빛으로 작동하는 이온채널 단백질이 나타나도록 한 뒤 355㎚(나노미터) 파장의 레이저를 쏘자 초파리의 활동이 과다하게 활발해졌다. 빛이 초파리의 중추신경에 발현된 이온채널을 활성화시켜 통제할 수 없을 정도의 엄청난 전기신호들을 발생시켰기 때문이다. 광유전학 연구에서 가장 많이 쓰이는 동물은 ‘예쁜꼬마선충’이다. 성충의 몸길이도 1㎜에 불과한 이 선형동물은 생체 구조가 단순하고 수명이 3주에 불과하지만 유전자 조작이 쉽고 포유동물과 유사한 유전자들을 갖추고 있어 신경과학이나 노화 연구에 많이 활용된다. 생물학자들은 광유전자인 채널로돕신을 꼬마선충의 촉각신경세포에서 발현시킨 뒤 빛을 쬐여 주면 다양한 행동을 조정할 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 이런 광유전학 기술을 이용하면 알츠하이머, 파킨슨 질환 같은 퇴행성 뇌질환, 우울증, 불면증, 강박증, 간질, 외상후스트레스장애(PTSD), 불안장애, 기억상실, 거식증 같은 정신질환의 원인과 치료법 개발, 암세포 및 암신호전달 연구 등에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 그렇지만 광유전학을 실제 사람의 치료에 적용하기 위해서는 빛에 반응하는 단백질이나 유전자를 원하는 신경세포까지 전달하는 기술과 두개골 속 깊숙한 곳에 위치한 신경세포를 빛으로 효과적으로 자극하는 방법을 찾아야 하는 두 가지의 숙제가 남아 있다. 이를 위해서는 뉴런과 뉴런이 어떻게 연결돼 있는지를 보여주는 정밀한 ‘뇌지도’가 필요하다. 한국과학기술연구원(KIST) 관계자는 “광유전학은 최근 뇌과학 분야에서 가장 빠르게 발전하고 있는 분야”라며 “광유전학 기술의 바탕이 되는 정밀한 뇌지도는 인간의 뇌 연구에 새로운 지평을 열어줄 수 있을 뿐만 아니라 새로운 형태의 인공지능과 로봇 시스템 개발에도 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr