카이스트 생명과학과 이승재 교수와 포스텍 생명과학과 김경태 교수 공동연구팀은 1㎜ 크기의 ‘예쁜꼬마선충’에서 수명 연장을 돕는 장수 유도 단백질 ‘VRK1’의 작동 원리를 밝혀내고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 7월 2일자에 발표했다. 동물 세포에는 에너지가 항상 일정 수준으로 유지될 수 있도록 모니터링하는 ‘AMPK’라는 효소단백질이 있다. 생쥐, 초파리, 예쁜꼬마선충 등에서 AMPK는 수명 연장을 촉진하는 것으로 알려져 있지만 정확한 작동 원리는 밝혀지지 않았다. 연구팀은 VRK1 단백질이 AMPK를 조절해 세포 공장이라고 알려진 미토콘드리아의 전자전달계 기능을 감소시켜 수명을 늘리는 것으로 확인했다. 연구팀은 AMPK를 활용해 대사질환을 치료하고 노화 속도를 늦추는 데 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

부엌에 서기가 두려울 정도로 숨막히는 더위가 성큼 다가왔다. 얼굴을 벌겋게 달구는 가스 불의 열기, 금세 상해버리는 음식 쓰레기의 역한 냄새, 감염병으로 가뜩이나 신경 쓰이는 식기 위생 등 한여름 주방에는 걱정할 것이 한두 가지가 아니다. 하지만 끝을 알 수 없는 코로나19 확산세로 집 안에서 음식을 해 먹고 치워야 하는 숙명이 지속되게 되면서 무더위 속 주방에서의 고역을 덜어 줄 똑똑한 소형 주방가전들이 최근 주목받고 있다.●‘멀티쿠커’ 밥하기 귀찮은 1인 가구에 딱! 늘어난 집콕 생활로 요리를 즐기는 이들과 효율적인 주방가전 활용을 원하는 1인 가구 사이에서는 요즘 다채로운 활용도를 자랑하는 ‘멀티쿠커’가 입소문을 타고 있다. 멀티쿠커는 다양한 음식 조리가 가능하고 불 앞을 지키고 서서 음식을 저을 필요 없이 원하는 요리에 맞춰 버튼 하나만 누르면 알아서 조리를 완성해 주기 때문에 가사 노동을 줄여 주는 주방가전으로 수요가 늘고 있다. 죽이나 카레 등 눌어붙지 않게 계속 저어 줘야 하는 역할을 내부에 설치된 로봇 팔이 대신해 주는 ‘로봇쿠커’도 등장하면서 한층 편의성이 높아졌다. 업계에서는 멀티쿠커 수요가 지난해 150만대 시장(업계 추정치)으로, 각 가정에 널리 보편화된 ‘에어프라이어’를 이을 것으로 보고 최근 여러 업체에서 앞다퉈 제품을 시장에 내놓고 있다. 멀티쿠커가 주방가전으로 유명한 독일에서는 4조원 규모의 시장으로 성장하고 북미 지역에서는 소형 가전 가운데 점유율 80%(2018년 기준)로 1위인 점 등 해외시장에서 인기를 끌고 있는 특장점이 국내 소비자들에게도 통할 것으로 보고 있다.지난달 처음 ‘멀티쿠커’를 출시한 휴롬 관계자는 “최근 감염병 확산, 때 이른 폭염 등으로 집에서 시간을 많이 보내며 직접 음식을 만들어 먹는 소비자들이 늘면서 색다른 요리를 하고 싶어 하는 수요가 많아졌고 코로나19로 면역력에 대한 관심이 높아지면서 건강에 좋은 찜 요리 등을 하려는 경향이 늘어나면서 멀티쿠커에 대한 소비자들의 관심이 높아졌다”고 했다. 멀티쿠커는 삼계탕이나 갈비찜, 해신탕 등 불 앞에서 오래 끓여야 하는 음식들을 불의 세기, 물의 양, 시간 등을 조절할 필요 없이 버튼 하나만 눌러 두면 조리를 해 준다. 휴롬이 최근 출시한 ‘휴롬 스팀팟’의 경우 120도 고압의 슈퍼스팀으로 장어찜과 수육은 8분, 문어숙회는 10분, 삼계탕은 60분에 완성한다. 예열 없이 10초 만에 위에서 아래로 분사되는 스팀이 활발한 대류 현상을 일으켜 조리시간을 줄이고 식재료를 골고루 익혀 준다는 설명이다. 실제 이용해 본 소비자들 사이에서는 “여름에 더운 가스 불 앞에서 요리하기 힘들었는데 김치찜을 알아서 요리해 주니 만족스럽다”, “생선 조림, 찜을 건강하게 먹고 싶은데 용기 안에 던져 놓고 돌리면 일품요리가 되니 간단하고 편리하다”는 평이 나왔다. ●타거나 눌어붙을 걱정 없이 알아서 조리쿠첸의 ‘로봇쿠커’는 내부에 양방향으로 360도 자동으로 저어 주는 기능을 갖추고 있어 요리가 타거나 눌어붙을 걱정 없이 재료만 넣으면 간편하게 조리해 준다. 특히 볶음 요리에 최적화된 ‘로봇쿠커 더 웍’은 최대 230도 고온으로 재료를 볶아 영양 손실을 최소화하면서 불맛까지 낼 수 있고 화력, 시간, 젓는 방향 등을 설정할 수 있다. 불 조절은 1단부터 15단까지 가능하다. 불족발, 닭갈비, 제육볶음 등 25개의 자동 레시피가 내장돼 있고 재료 손질이 필요 없는 밀키트를 활용하면 더욱 편리하게 요리할 수 있다.신일전자는 지난해 4월 최대 라면 2인분을 조리할 수 있는 콤팩트한 크기(1.2ℓ 용량)의 멀티쿠커를 시장에 내놨는데 지난 1년간 판매량이 전년 동기보다 40% 이상 증가했다. 신일전자 관계자는 “최근 1인 가구가 많아지면서 공간을 효율적으로 쓰고 싶어 하는 수요가 늘고 있고 특히 젊은층들이 한 제품이 다양한 능력을 발휘하는 ‘컨버전스 가전’에 주목해 멀티쿠커를 소셜네트워크서비스(SNS)에 소개하고 있다”며 “최근에는 캠핑장에도 전기 시설이 갖춰지면서 캠핑장에 멀티쿠커를 가져가 다양한 요리를 즐기는 소비자들도 있다”고 했다. 코렐의 ‘인스턴트팟 듀오 플러스’는 압력, 슬로쿡, 찜기, 보온, 밥, 볶음, 요거트 등 14가지 기능으로 다양한 요리가 가능하다. 고압을 이용해 기존 요리 시간보다 최대 70% 빠르게 조리할 수 있다는 게 특징이다. ●음식물 쓰레기 그때그때 분쇄… 악취 싹 위생에 대한 경각심이 높아지면서 최근에는 도마나 식기를 살균하고 음식물 쓰레기도 건조, 분쇄해 깔끔하게 처리하는 주방가전들도 소비자들의 눈에 들고 있다. 건조, 분쇄 과정을 통해 음식물 쓰레기 양을 최대 90% 줄어든 한 줌의 가루로 만들어 주는 스마트카라의 음식물처리기는 이달 판매량이 지난해 6월과 비교해 1년 만에 300% 늘었다. 스마트카라 관계자는 “여름철에는 음식물이 빠르게 부패되고 초파리 등으로 인한 고충이 심해지는 만큼 판매량이 다른 계절보다 높다”며 “최근에는 코로나19 이슈로 집밥이나 배달음식 선호가 많아져 그만큼 집 안에서 배출해야 하는 음식물 쓰레기 양이 증가하면서 지난해보다 판매량이 대폭 늘어났다”고 했다.바이러스로부터 가족의 건강을 지켜 주는 살균 가전도 다양한 용도로 등장하고 있다. 파세코는 최근 공기 중에 부유하는 미세 비말을 빨아들여 자외선 발광다이오드(UV LED)로 살균해 주는 모기포충기, 살균용 자외선 UV LED와 65도의 열풍으로 대장균, 녹농균, 황색포도상구균 등의 번식을 막는 ‘도마살균기’를 선보이고 있다. 정서린 기자 rin@seoul.co.kr

수면 부족은 졸음과 피로 그리고 집중력 저하 등을 일으키는데 이런 상태가 장기화하면 결국 죽음에 이를 수 있다고 알려져있다. 최근 미국 하버드의대 연구진은 수면 부족이 이처럼 지속하면 죽음으로 이어지는 메커니즘(기전)을 알아냈다고 밝혔다. 수면은 살아있는 동물에게 있어 매우 중요한 요소이지만, ‘동물은 왜 잠을 자야 하는가?’라는 질문은 아직 풀리지 않았다. 하지만 1989년 미국 시카고 기반 연구자들이 발표한 한 연구에서는 강제로 불면 상태를 유지하던 쥐들이 모두 죽음에 이르렀기에 동물은 잠들지 않는 상태가 계속되면 결국 죽는다는 것이 확인됐다. 하버드의대 연구진은 이처럼 수면과 죽음 사이의 관계를 풀어내기 위해 뇌 신경세포인 뉴런을 열에 민감하도록 유전자를 조작한 과일 초파리들을 따뜻한 방에서 사육함으로써 이들을 잠들지 못하게 하는 불면 실험을 진행했다. 이 실험에서 노랑초파리들의 불면 상태가 열흘 이상 지속하면 폐사율이 급격히 상승해 보통 40일의 수명을 지닌 이들 초파리는 20일 만에 100% 죽는 것으로 확인됐다. 즉 이들 초피리에게서도 잠이 들지 않는 상태가 계속되면 죽는 것이 확인된 것이다. 이들 연구자는 불면 상태가 지속된 초파리들의 체내를 샅샅이 살폈다. 그 결과, 장내에서 활성산소종(ROS)으로 불리는 산소분자에 대한 반응성이 높은 분자군이 축적되는 것으로 나타났다.연구진이 함께 공개한 사진은 왼쪽부터 순서대로 불면 1일차, 7일차, 10일차의 장내 모습을 보여주는 데 활성산소종이 축적돼 있는 부분은 색이 칠해져 있다. 불면 상태가 계속되면 활성산소종의 농도가 장내에서 높아진다는 것을 시각적으로 보여주는 것이다. 또한 이번 실험에서는 불면 상태에서 활성산소종이 축적되는 부위가 장에 한정된다는 것도 확인됐다.공개된 또 다른 사진은 초파리의 뇌와 근육, 지방체 그리고 정소에서 평소 상태(이미지 상단)와 불면 상태(이미지 하단)에 변화가 없고 불면 상태가 지속해도 활성산소종이 축적되지 않는다는 것을 보여준다. 이에 따라 연구자들은 이런 현상이 초파리 이외의 동물에서도 발생하는지를 알아내기 위해 쥐를 이용한 추가 실험을 진행했다. 그 결과, 5일 동안 불면 상태가 지속된 쥐들의 소장과 대장에서는 활성산소종이 축적된 것으로 나타났다. 이에 대해 이들 연구자는 다른 동물을 대상으로 실험을 진행해도 수면 부족으로 인해 활성산소종이 장에 축적되는 현상은 달라지지 않을 것이라고 말했다. 이들은 또 불면 상태에 따라 생성되는 장내 활성산소종이 죽음의 원인임을 입증하기 위해 초파리에게 항산화물질을 함유한 음식을 먹여 장내 활성산소종을 중화하는 실험을 진행했다. 여기서도 항산화물질이 투여된 초파리는 불면증이 이어져도 평소 상태와 같은 활동을 계속하고 통제군과 같은 수명을 보인 것으로 나타났다. 아울러 장내에서 항산화 효소를 과잉 생성하도록 유전자를 조작한 초파리는 불면증이 지속해도 일반적인 초파리와 같은 수명을 보였다. 이 때문에 이들 연구자는 장내 활성산소종이 수명에 핵심적인 역할을 하고 있다고 결론지었다. 자세한 연구 성과는 세계적 의학지 셀(Cell) 최신호(6월4일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

초파리는 여러모로 신기한 곤충이다. 작은 크기에도 불구하고 과일 썩는 냄새를 기막히게 잘 포착하고 인간에게 쉽게 잡히지 않을 만큼 비행 능력도 뛰어나다. 과학자에게 초파리의 뛰어난 감각 기관과 생각보다 복잡한 행동을 할 수 있는 작은 뇌는 흥미로운 연구 대상이다. 쥐 같은 다른 실험동물보다 단순한 뇌를 지니고 있지만, 크기에 비해 복잡한 행동이 가능해 뇌의 기능을 연구하는데 제격이기 때문이다. 호주 맥쿼리 대학 연구팀은 호주에 서식하는 퀸즐랜드 초파리(Queensland Fruit Fly, 학명·Bactrocera tryoni)이 뛰어난 후각을 이용해서 천적을 피할 수 있는지 연구했다. 퀸즐랜드 초파리는 실험용으로 자주 사용되는 초파리(학명’Drosophila melanogaster)의 먼 친척으로 호주에서는 과일의 해충이다. 연구팀은 자연 상태의 천적인 거미 3종과 개미 1종, 그리고 천적 관계가 아닌 다른 곤충의 냄새를 자극으로 주고 퀸즐랜드 초파리의 행동을 관찰했다. 초파리의 행동은 단순 움직임, 먹이 찾기, 짝짓기, 알 낳기 등 네 가지 형태로 나눠 그 활동 정도를 세부적으로 기록했다. 연구 결과 흥미롭게도 퀸즐랜드 초파리가 천적의 종류에 따라 다르게 행동한다는 사실이 밝혀졌다. 예를 들어 밤에 주로 사냥하는 천적의 냄새가 나면 퀸즐랜드 초파리는 움직임을 줄여 천적에 포착될 가능성을 줄인 반면 낮에 주로 사냥하는 천적을 만나면 빠르게 움직여 자리를 피했다. 어떤 형태의 천적이든 냄새가 나면 퀸즐랜드 초파리는 먹이 구하기, 짝짓기, 알 낳기를 모두 중단하고 생존을 모색했다. 이 연구에서 가장 흥미로운 사실은 실험에 사용된 퀸즐랜드 초파리가 모두 실험실 환경에서 키운 것으로 자연 상태에서 천적과 마주친 적이 없었다는 것이다. 따라서 퀸즐랜드 초파리의 행동은 학습이 아니라 유전자에 의한 것으로 추정된다. 퀸즐랜드 초파리 입장에서는 본능으로 각인된 천적에 대한 두려움인 셈이다. 연구팀은 유전자가 행동을 조절하는 상세한 기전은 밝히지 못했지만, 학습이 아닌 유전자로 천적에 대한 행동을 조절하는 것은 매우 타당한 생존 전략이다. 물론 초파리도 학습은 가능하지만, 짧은 수명을 지닌 작은 곤충이 부모나 동료로부터 생존 기술을 배우는 일은 불가능하다. 그렇다고 천적에 잡혀보면서 시행착오를 통해 어떻게 하면 피할 수 있는지 배울 수도 없는 노릇이다. 이 연구는 작은 뇌를 지닌 초파리에게도 천적에 맞춰 대응할 수 있는 자신만의 방법이 있다는 사실을 보여준다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

레이저를 쐬면 공중으로 떠올라 움직이는 극소형의 비행체가 가까운 미래에 이웃 행성인 화성에서 생명체 흔적을 찾는 임무를 지원할 것으로 보인다. 미국 펜실베이니아대 연구진은 핀포인트 레이저를 조사해 열을 가하면 공중 부양해 움직이는 극히 작은 비행체를 만들어냈다.‘나노카드보드’(nanocardboard)라고 이름 붙여진 이 비행체는 이들 연구자가 종이 골판지의 주름진 빈 공간인 골에서 영감을 얻어 두께 몇십 ㎚(나노미터)의 산화알루미늄 필름판을 이용해 샌드위치 구조로 높이 몇십 ㎛(미크론미터)의 공간이 나열돼 있는 구조로 만든 것이다. 이런 골판지 형태의 구조 설계는 재질의 강도를 높이고 충격을 완화하는 효과를 보는 동시에 그 내부가 비어 있어 무게를 줄여준다. 따라서 나노카드보드 비행체 한 대의 중량은 초파리의 몸무게와 비슷한 0.33㎎ 정도에 불과하다. 특히 이런 일련의 빈 공간은 열을 받으면 기체 자체가 공중으로 떠오르도록 하는 데 이는 화성 탐사로봇에서 핀포인트 레이저를 쏴서 맞추면 된다. 그러고 나면 나노카드보드가 가열돼 화성의 대기와 온도 차이가 생기고 골 공간에서 달궈진 기체가 뿜어져 나와 기체를 땅에서 밀어내 공중으로 띄우는 것이다. 게다가 나노카드보드의 어느 부분을 가열하느냐에 따라 이들 공간에서 나오는 기류가 달라져 이동 방향을 제어할 수 있다.이들 연구자는 자신들이 개발한 나노카드보드 편대가 7월 17일부터 8월 5일 사이 발사되는 아틀라스 V 로켓에 실려 내년 2월 중순 화성에 도착할 예정인 화성탐사 로버 ‘퍼서비어런스’(옛 마스 2020)의 임무를 지원하는 데 도움이 될 것이라 생각한다. 이때 퍼서비어런스는 탐사로버로 가기 어려운 지형을 대신 탐사할 탐사선인 마스 헬리콥터를 실어갈 예정이지만, 만일 해당 기체가 제대로 작동하지 않으면 다른 선택지가 필요할 수도 있다. 이에 대해 이번 연구를 주도한 이고르 바게이틴 펜실베이니아대 교수(기계공학·응용역학)는 “마스 헬리콥터는 매우 흥미진진하지만, 단 한 대의 복잡한 기계다. 만일 잘못되면 고칠 방법이 없어 실험은 끝난다”면서 “우리는 한 가지 수단에 모든 것을 걸지 않는 완전히 다른 접근법을 제안한다”고 말했다. 또 “우리 비행체는 센서를 운반하는 것 외에 단순 착륙으로 수동적으로 먼지나 모래를 부착한 뒤 다시 탐사 로버로 날아가므로 멀리까지 이동할 필요가 없다”고 설명했다. 또 나노카드보드는 크기와 중량이 비교할 수 없을 만큼 작기에 퍼서비어런스에 셀 수 없을 정도로 많이 탑재할 수도 있다. 게다가 화성의 희박한 대기와 낮은 중력은 이들 비행체가 자체 중량의 10배에 달하는 센서나 표본을 실을 수 있도록 한다. 따라서 이들 연구자는 화성에서 생명체의 주요 특징인 물이나 메탄을 탐지하기 위해 탑재할 화학 센서를 현재 수준보다 소형화하는 방법을 연구하고 있다. 자세한 연구성과는 재료과학 분야의 세계적 학술지 ‘어드밴스드 머터리얼즈’(Advanced Materials) 21일자에 실렸다. 사진=이고르 바게이틴 펜실베이니아대 교수팀 제공 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

잠자리에 들어서도 스마트폰을 만지작대다가 밤잠을 제대로 못 이루고 아침에 피곤하다는 이들이 많다. 이처럼 늦게 자고 수면시간이 불규칙할 수록 비만 위험이 늘어난다는 연구결과가 나왔다. 더군다나 살이 찌면 쉽게 잠을 못 이루고 깊이 잠들지 못해 비만 위험에 그대로 노출되는 등 악순환이 계속된다는 것이다. 미국 네바다대 생물학과, 펜실베니아대 의대 신경과 공동연구팀은 늦게 자고 수면시간이 불규칙할수록 비만 위험이 높아지며 살이 찔수록 잠자는 시간이 줄고 불규칙해지는 악순환이 이어진다고 26일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘플로스 생물학’ 최신호(22일자)에 실렸다. 6시간 미만의 수면시간을 갖는 사람은 비만이나 당뇨에 걸릴 가능성이 높다는 것은 잘 알려져 있다. 실제로 사람과 생쥐, 초파리 등을 이용해 수면이 비만에 미치는 영향에 대해서 일부 알려져 있다. 그렇지만 수면과 식욕과 관계는 명확히 밝혀지지 않은 상태다. 이에 연구팀은 1㎜ 크기의 예쁜꼬마선충이라는 동물을 이용해 실험을 실시했다. 예쁜꼬마선충은 배양하기 쉽고 발생단계가 비교적 단순하기 때문에 세포분화과정을 연구하는데 많이 활용되는 동물이다. 또 신경세포도 302개 정도에 불과하다. 연구팀은 유전자 편집을 통해 예쁜꼬마선충의 수면을 조절하는 신경세포가 활동을 멈추도록 했다. 그 결과 먹고 숨쉬고 짝짓기 등의 기본 기능은 유지하면서도 잠만 못 자는 것으로 확인됐으며 생명체를 움직이기 위한 생체 화학에너지인 APT의 수치가 떨어지는 것이 관찰됐다. 또 연구팀은 예쁜꼬마선충에게서 KIN-29 유전자를 제거하면 잠을 자지 않는 것으로 관찰됐으며 ATP 수치가 정상이더라도 과도한 지방을 축적한다는 것을 확인했다. 지방 분해 메커니즘을 작동시키는 KIN-29 유전자가 수면과도 밀접한 관계를 갖고 있음을 보여준다는 것이다. 연구팀은 이번 연구결과가 수면과 지방 축적 사이에 신경학적으로 밀접한 관계가 있음을 보여주는 것이며 잠을 못 자 비만하게 되는 것 뿐만 아니라 비만해지면서 수면 관련 신경세포가 교란돼 잠을 못 이루게 될 가능성도 있다고 설명했다. 알렉산더 반데르 린덴 네바다대 교수(신경과학)는 “이번 연구는 수면조절과 관련해 뇌와 신체 장기를 연결하는 복잡한 상호작용이 있음을 보여주고 있다”라며 “좀 더 효과적인 수면장애 치료방법을 찾는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

날씨가 따뜻해지는 봄이 되면 춘곤증 때문에 꾸벅꾸벅 조는 사람들이 늘어난다. 추운 겨울이 끝나고 날씨가 포근해지면서 나타나는 현상이라고 알려져 있지만 어떤 메커니즘으로 잠이 쏟아지는지는 밝혀내지 못했다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부 연구팀은 기온의 변화에 따라 신경전달물질의 신호 체계가 바뀌면서 수면 패턴도 달라진다는 사실을 확인했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘커뮤니케이션즈 바이올로지’에 실렸다. 전 생애에 있어서 3분의 1 시간을 보낸다는 잠은 환경의 영향을 많이 받는다. 밝기와 습도, 소음 같은 외부 환경 뿐만 아니라 영양 상태 같은 신체적 조건에 따라서도 수면 시간과 질은 달라지게 된다. 기온 역시 수면에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나로 꼽힌다. 봄이나 가을처럼 이전 계절과 달리 기온이 크게 변동하는 환절기에는 졸음이 쏟아지거나 무더운 여름철이 되면 낮 동안 나른하고 밤에는 잠을 못 이루는 열대야 수면 패턴도 기온 때문에 수면이 영향을 받는 현상이다. 연구팀은 사람처럼 기온에 따라 수면패턴에 영향을 받는 초파리를 대상으로 실험을 실시했다. 연구팀은 칼륨 이온 통로 단백질 중 하나인 셰이커 유전자에 돌연변이를 일으킨 형질전환 초파리를 활용해 무더운 여름과 비슷한 환경을 만든 뒤 수면 패턴을 관찰했다. 셰이커 유전자가 만드는 단백질은 뇌 속 칼륨이온이 지나는 통로를 만드는데 이 단백질이 결핍되면 신경세포를 과도하게 활성화시켜 수면을 억제하게 된다. 이 때문에 셰이커 유전자에 돌연변이가 생기면 다른 초파리에 비해 잠을 덜 자게 된다. 실험 결과 기온이 높아지면 억제성 신경전달물질 ‘가바’(GABA)를 만들어내는 신경세포와 수면을 촉진하는 신경세포(dFSB)들을 연결해주는 시냅스가 사라져 수면패턴이 달라진다는 것을 확인했다. 가바를 전달해 수면을 억제하기 어려워지므로 더 잘 자게 된다는 설명이다. 또 연구팀은 살아있는 초파리 뇌의 칼슘이온 이미징 기법을 이용해 관찰한 결과 수면촉진 신경세포를 조절하는 신호가 기온 변화에 따라 달라진다는 것도 확인했다. 21도보다 낮은 기온에서는 가바가, 29도 이상의 높은 온도에서는 도파민이 수면촉진 신경세포의 활동을 제어한다는 것이 관찰됐다. 임정훈 UNIST 교수는 “이번 연구는 기온이라는 환경요인이 수면이라는 행동을 어떻게 이끌어내는지 신경유전학적으로 설명했다는데 의미가 크다”라며 “춘곤증이나 여름철 열대야 현상 등으로 인한 수면패턴의 변화를 이해하고 발생할 수 있는 수면장애를 해소할 실마리가 될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

밤낮 길이 변화 줘 공포 기억만 없애 외상후스트레스장애 치료법 기대충격적인 사고나 자연재해, 전쟁 등을 겪은 사람들에게는 사고 당시의 충격과 공포감이 뇌에 새겨져 외상후스트레스장애(PTSD)를 앓게 된다. PTSD 환자들은 공포기억이 수시로 떠오르면서 일상생활에 어려움을 겪는 경우가 많다. 과학자들이 밤낮의 길이를 바꿔 공포기억만 콕 집어 지울 수 있는 방법을 찾아냈다. 사카이 다카오미 일본 도쿄도립대 생명과학과 교수가 이끄는 국립유전학연구소, 도호쿠대 생명과학부, 미국 아이오와대 의대 마취·약리학과 공동연구팀은 충격적인 사건이 뇌에 깊이 새겨지는 과정을 밝혀내고 밤낮의 길이, 흔히 일주기라고 부르는 것을 변화시키면 충격적 기억을 지울 수 있다고 16일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 뉴로사이언스’ 13일자에 실렸다. 연구팀은 수컷 초파리를 이미 짝짓기를 마친 암컷 초파리에게 지속적으로 노출시켜 의도적으로 짝짓기에 실패하도록 해 일종의 PTSD를 일으켰다. 연구팀은 충격기억이 심어진 수컷 초파리를 두 그룹으로 나눈 다음 한 그룹은 빛에 노출되는 시간을 줄여 밤시간을 길게 하고 나머지 집단에게는 정상적인 일주기에 맞춰 생활하도록 한 다음 다시 암컷 초파리와 짝짓기를 시도하도록 했다. 그 결과 밤시간을 길게 한 집단의 수컷 초파리들은 암컷 초파리와 짝짓기를 시도했지만 밤낮 길이를 변화시키지 않은 그룹의 수컷 초파리들은 여전히 암컷 초파리들과 짝짓기를 시도하지 않은 것으로 확인됐다. 연구팀은 사람의 대뇌처럼 곤충의 중추신경계라고 할 수 있는 유병체에서 빛과 일주기 조절에 관여하는 것으로 알려진 PDF단백질이 장기기억 유지에 영향을 미친다는 사실도 밝혀냈다. 빛에 노출되는 시간을 줄이면 충격적인 사건에 대한 장기기억을 형성하는 단백질 생성을 억제하게 된다는 설명이다. 사카이 교수는 “트라우마를 남기는 충격적 기억은 잊기가 쉽지 않을 뿐만 아니라 삶의 질까지 심각하게 손상시킬 수 있다”며 “이번 연구는 외부 환경적 요인을 변화시킴으로써 외상후스트레스장애를 겪는 사람들을 도와줄 수 있는 새로운 방법을 제시했다는 데 의미가 크다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

충격적인 사고나 자연재해, 전쟁 등을 겪은 사람들에게는 사고 당시의 충격과 공포감이 뇌에 새겨져 외상후스트레스장애(PTSD)를 앓게 된다. PTSD 환자들은 공포기억이 수시로 떠오르면서 일상생활에 어려움을 겪는 경우가 많다. 과학자들이 밤낮의 길이를 바꿔 공포기억만 콕 집어 지울 수 있는 방법을 찾아냈다. 일본 도쿄도립대 생명과학과, 국립유전학연구소, 도호쿠대 생명과학부, 미국 아이오와대 의대 마취·약리학과 공동연구팀은 충격적인 사건이 뇌에 깊이 새겨지는 과정을 밝혀내고 밤낮의 길이, 흔히 일주기라고 부르는 것을 변화시키면 충격적 기억을 지울 수 있다고 16일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 뉴로사이언스’ 13일자에 실렸다. 연구팀은 수컷 초파리를 이미 짝짓기를 마친 암컷 초파리에게 지속적으로 노출시켜 의도적으로 짝짓기에 실패하도록 해 일종의 PTSD를 일으켰다. 연구팀은 충격 기억이 심어진 수컷 초파리를 두 그룹으로 나눈 다음 한 그룹은 빛에 노출되는 시간을 줄여 밤시간을 길게 하고 나머지 집단에게는 정상적인 일주기에 맞춰 생활하도록 한 다음 다시 암컷 초파리와 짝짓기를 시도하도록 했다. 그 결과 밤시간을 길게 한 집단의 수컷 초파리들은 암컷 초파리와 짝짓기를 시도했지만 밤낮 길이를 변화시키지 않은 그룹의 수컷 초파리들은 여전히 암컷 초파리들과 짝짓기를 시도하지 않은 것으로 확인됐다. 연구팀은 사람의 대뇌처럼 곤충의 중추신경계라고 할 수 있는 유병체에서 빛과 일주기 조절에 관여하는 것으로 알려진 PDF단백질이 장기기억 유지에 영향을 미친다는 사실도 밝혀냈다. 빛에 노출되는 시간을 줄이면 충격적인 사건에 대한 장기기억을 형성하는 단백질 생성을 억제하게 된다는 설명이다. 사카이 타카오미 교수(세포유전학)는 “트라우마를 남기는 충격적 기억은 잊기가 쉽지 않을 뿐만 아니라 삶의 질까지 심각하게 손상시킬 수 있다”라며 “이번 연구는 외부 환경적 요인을 변화시킴으로써 외상후스트레스장애를 겪는 사람들을 도와줄 수 있는 새로운 방법을 제시했다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

루돌프 코는 정말 놀라운 코(고윤주 지음, 궁리 펴냄) 15년간 3000여명의 어린이를 진단하고 치료해 온 고윤주 루돌프어린이사회성발달연구소 소장이 말하는 ‘자폐 스펙트럼 장애’. 뉴턴과 아인슈타인 모차르트, 앤디 워홀, 스티브 잡스, 안데르센 등의 위인들도 자폐적 기질을 가지고 있었다. 다만 이들은 관계 맺기에 어려움을 겪었을 뿐 남들과 다른 발상에 몰두해 각 분야 최고가 됐다. 368쪽. 2만원.일본 작가들 눈에 비친 3·1 독립운동(세리카와 데쓰요 지음·옮김, 지식산업사 펴냄) 3·1운동 전후 조선인의 삶을 그려 낸 일본 작가들의 작품집. 한국문학을 연구해 세종대·인하대 등에서 교수로 재직했던 저자가 일본 작가들의 작품을 엄선해 해방 전후로 나눠 소개했다. 일본 작가들 눈에 비친 식민지 조선은 서정적인 풍경 속 제국주의가 표방한 근대 문명화가 무색하게 지독한 가난이 주를 이루는 곳이었다. 476쪽. 1만 8000원.선택된 자연(김우재 지음, 김영사 펴냄) 초파리 유전학자가 들려주는 26종 모델생물 이야기. 모델생물이란 초파리, 효모, 쥐처럼 생물학 현상을 연구하기 위해 특별히 선택된 생물이다. 저자는 이들의 특징, 이들을 통한 놀라운 과학적 발견과 생물학의 흐름, 선택의 주체인 과학자의 삶을 조화롭게 엮어 풀어냈다. 284쪽. 1만 4800원.왜 일본은 한국을 정복하고 싶어 하는가(하종문 지음, 메디치미디어 펴냄) 제국의 탄생에서부터 극우파의 부활까지 일본의 생래적 특성을 그렸다. 한신대 일본학과 교수로 일본 근현대사를 연구해 온 저자는 일본의 내우외환을 잠재우는 사상이었던 ‘정한론’이 채택된 과정부터 한중일 외교사 150년을 톺아보며 한반도 미래 전략을 제시한다. 344쪽. 1만 8000원.쓰고 싸우고 살아남다(장영은 지음, 민음사 펴냄) 오는 8일 ‘세계 여성의 날’을 맞아 글쓰기로 새로운 세상을 꿈꾼 여성 25명의 이야기가 출간됐다. 마르그리트 뒤라스, 버지니아 울프, 박경리, 수전 손택 등은 여성의 글은 허영에 들뜬 취미에 불과하다는 편견에 맞서 전 생애를 통해 투사로서의 글쓰기를 행해 왔다. 문학에 한정하지 않고, 미술·학술 분야에 이르기까지 다양한 여성 작가를 조명했다. 256쪽. 1만 5000원.완전히 새로운 공룡의 역사(스티브 브루사테 지음, 양병찬 옮김, 웅진지식하우스 펴냄) 전 세대를 아우르는 과학 교양서를 표방한 공룡 역사서. 스코틀랜드 에든버러대학의 젊은 공룡학자인 저자는 공룡의 흥망성쇠를 폴란드의 채석장, 브라질의 오지, 미국의 평원을 누비며 만난 화석을 통해 조망한다. 452쪽. 2만원.

2015년부터 중단된 국산 감의 베트남 수출이 5년만에 재개된다. 이에따라 매년 감소세를 보이던 국산 감 수출에 탄력이 붙을 전망이다. 농림축산식품부는 8일 베트남 정부와 한국산 감의 베트남 수출을 위한 검역요건에 합의해 올해 생산되는 감부터 베트남 수출이 가능하게 됐다고 밝혔다. 베트남 정부는 올해 이후 생산된 감에 대한 검역조건과는 별도로 지난해 생산된 감에 한해 한국 검역기관이 발급한 검역증명서를 첨부하면 올해 1월 1일부터 수입할 수 있도록 허용했다. 국산 감은 한국 검역기관이 발급한 검역증명서를 토대로 2015년 이전까지 매년 250t쯤 베트남에 수출됐다. 하지만 베트남 측이 2007년 병해충위험분석 제도를 도입, 시행하면서 2015년부터 수출이 중단됐다. 병해충위험분석 제도는 품목별 국제기준 등에 따른 위험평가 실시 후 그 결과에 따라 새로운 검역요건을 부과하고, 이행 조건부로 수입을 허용하는 제도다. 농식품부 검역본부는 국산 감의 베트남 수출에 제한이 없도록 2008년 베트남 측에 위험분석에 필요한 자료를 제공하고, 감 생산농가에 부담이 되는 검역요건 최소화를 위한 협상을 진행했다. 이번 합의로 2020년부터 생산된 국산 감을 베트남에 수출하려는 농가는 검역본부가 시행하는 ‘수출검역요령’에 따라 식물검역관의 관리를 받아야 한다. 수출 희망 농가는 검역본부에 수출 과수원 및 선과장을 사전에 등록하고 관리를 받아야 하며, 재배 중에는 베트남 측 우려 병해충 발생 방지를 위한 방제 및 식물검역관의 병해충 발생여부 확인 등을 위한 재배지 검역 실시, 선과작업 후 최종 수출검역을 통과해야 한다. 특히 재배 중 벗초파리, 복숭아순나방, 감꼭지나방 등 3종의 해충이 발생한 과수원에서 생산된 감은 수출 전 저온처리나 약제소독을 반드시 거쳐야 한다. 국산 감은 지난해(11월 기준) 말레이시아, 싱가포르, 필리핀 등 국가에 모두 4425t 규모 644만 4000달러 어치가 수출된 바 있다. 하지만 이는 2017년(814만 7000달러), 2018년(760만 3000 달러)에 비하면 줄어든 규모다. 농식품부 관계자는 “이번 합의를 계기로 우수한 품질의 감 생산과 수출 확대에 기여할 수 있을 것으로 전망된다”고 말했다. 세종 하종훈 기자 artg@seoul.co.kr

스위스 로잔연방공과대(EPFL) 시스템생물학·유전학연구실, 연방 바이오인포매틱스 연구소, 로잔대 복잡계유전학연구그룹 공동연구팀은 ‘세포 속 공장’이라고 불리는 미토콘드리아의 DNA가 생명체의 신진대사 특성을 결정짓는 중요한 요소라고 11일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 메타볼리즘’ 10일자에 실렸다. DNA가 생물체의 외형을 결정짓는 중요한 요소라는 것은 알려져 있었지만 미토콘드리아 DNA 역할에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았었다. 이에 연구팀은 초파리의 미토콘드리아 DNA 염기서열 분석을 실시한 결과 다양한 질병과 특성이 미토콘드리아 DNA의 미세한 변화에 따라 달라지는 것을 확인했다. 연구팀은 실제로 초파리의 미토콘드리아 게놈 일부를 교체해 이전보다 음식을 많이 섭취하거나 다른 식습관을 갖도록 하는 데 성공했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

논란의 여지가 있는 항노화 보충제인 ‘NAD+’가 중년의 나이에 노인처럼 되는 질병인 베르너 증후군이 있는 환자의 세포 노화를 늦춰 수명을 늘릴 수 있을지도 모른다고 일부 과학자가 주장하고 나섰다. 덴마크 코펜하겐대 건강노화센터의 빌헬름 보어 교수가 이끄는 국제 연구진은 베르너 증후군 환자의 수명을 잠재적으로 늘릴 수 있는 새로운 방법을 발견했다고 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications) 최신호에 발표했다. 연구진은 연구에서 베르너 증후군 환자의 혈액 표본 검사와 초파리와 회충을 사용한 동물 모델 실험을 통해 NAD+의 정기적인 투여가 신체 노화 과정을 지연하는 데 도움이 될 수 있다는 것을 보여줬다. NAD+는 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드(NAD·Nicotinamide Adenine Dinucleotide)라는 이름의 분자가 체내에서 많아지도록 고안한 보충제다. 지금까지 많은 과학자가 이를 투여하는 동물 실험을 통해 새로운 세포의 생성이 촉진돼 노화가 지연되는 증거를 발견했다고 주장해 왔지만, 비평가들은 증거가 여전히 빈약하다고 말해 10년 넘게 논란이 진행 중이다. 이에 대해 연구진은 “연구는 체내에서 노화한 세포가 스스로 죽기 전에 세포 속에 있던 손상된 미토콘드리아가 먼저 제거되는 정화 과정인 미토파지(Mitophagy)의 이해를 목표로 삼은 것”이라고 설명했다. 연구 논문에 따르면, 연구진은 혈액 검사와 동물 모델 실험 모두에서 미토파지에 결함이 있는 것을 확인했다. 이에 따라 연구진이 동물 모델 실험에서 NAD+를 투여하는 추가 실험을 진행한 결과, 미토파지가 제대로 이뤄지는 것으로 나타났다. 이에 대해 보어 교수는 “우리는 이 연구에서 베르너 증후군이 정화 과정의 오류 때문에 나타나는 것임을 처음으로 보여줬다”면서 “동물 모델에서는 NAD+를 투여해 정화 과정을 개선하면 수명 연장과 노화 지연을 볼 수 있었다”고 밝히면서도 “이 연구로도 베르너 증후군의 정확한 원인은 알아내지 못했다”고 말하며 아쉬워했다. 이제 연구진은 베르너 증후군이 가장 많은 일본에서 현지 임상의들과 함께 환자들을 대상으로 임상시험을 시행할 계획이다. 이들은 이 연구가 환자들이 더 오래 살고 더 높은 삶의 질을 갖도록 선행 연구와 같은 결과가 나오길 간절히 희망한다고 밝혔다. 한편 베르너 증후군은 유전자 이상으로 발생하는 유전병으로 빠르게 노화가 일어나 성인조로증이라고도 부른다. 사춘기 전까지 정상적으로 성장하지만, 사춘기가 시작되면서 급격히 노화가 시작돼 40세에 이르면 몇십 년 정도 더 늙어 보이게 된다. 성장이 빠르게 일어나는 10대에 성장이 일어나지 않아 작은 키를 갖는다. 20대나 30대가 되면 머리카락이 희거나 빠지며, 쉰 목소리가 나고, 피부가 두꺼워지며, 백내장이 생긴다. 암이나 심장질환 등으로 인해 40대 후반이나 50대 초반까지밖에 살지 못한다. 사진=123rf 연구 논문=https://www.nature.com/articles/s41467-019-13172-8 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

공포영화나 스릴러영화를 보면 예상치 못한 상황에 맞닥뜨렸을 때 등장인물들이 순간적으로 ‘얼어붙는’ 장면들이 나오곤 한다. 일상생활에서도 갑자기 놀라운 상황에 접하면 자신도 모르게 몸이 움츠러들고 움직일 수 없게 된다. 미국 컬럼비아대 분자생물물리학과, 생화학과, 신경과학과, 스위스 로잔연방공과대(EPFL) 뇌연구소, 생체공학연구소 공동연구팀은 위험 상황에 놓였을 때 순간적으로 몸을 얼어붙게 만드는 신체 반사작용이 다름 아닌 행복 호르몬 ‘세로토닌’ 때문이라는 사실을 밝혀내고 생명과학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 11월 28일자에 발표했다. ‘놀라 얼어붙는 반응’은 사람을 포함한 포유류는 물론 파리, 물고기까지 거의 모든 동물에게서 관찰되지만 정확한 메커니즘이 밝혀지지 않아 생물학계의 수수께끼 중 하나로 남아 있었다. 연구팀은 초파리들을 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 세로토닌이 분비되지 않도록 만들었다. 세로토닌은 뇌의 시상하부 중추에 있는 신경전달물질로 ‘행복 호르몬’으로 잘 알려져 있다. 연구팀은 초파리들이 날지 않고 걷도록 한 다음 걸음걸이를 분석할 수 있는 실험 장치인 ‘플라이워커’에 넣어 실내를 갑자기 어둡게 만들거나 소형 모터로 심한 흔들림을 느끼도록 한 다음 반응을 관찰했다. 그 결과 세로토닌이 분비되지 않는 초파리들에게서는 갑작스러운 상황이 발생해도 멈추지 않고 계속 움직이는 것이 관찰됐다. 그러나 일반 초파리들에게서는 깜짝 놀라서 잠깐 멈춘 다음 정전 상황일 때는 조심해서 천천히 걷고 지진 상황에서는 이전보다 더 빨리 움직이는 것이 확인됐다. 연구팀은 세로토닌이 일종의 비상 브레이크처럼 작동해 갑작스러운 변화에 대한 정보를 수집하고 어떻게 대응해야 할지 결정할 수 있게 해주는 역할을 한다고 설명했다. 리처드 만 컬럼비아대 교수(시스템 생물학)는 “이번 연구는 기억과 정서, 기분 조절에 주로 관여하는 것으로 알려진 신경전달물질인 세로토닌이 감각 정보를 처리해 운동반응을 유도하는 데도 중요한 역할을 한다는 것을 처음 밝혀냈다는 점에서 의미가 크다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2009년 미국 애플사에서 ‘아이폰 3GS’를 처음 내놓으면서 휴대전화 시장은 스마트폰 중심으로 재편됐다. 현재 전세계 성인 대부분이 스마트폰 1대씩은 갖고 있는 것으로 알려져 있을 정도로 등장 10년 만에 스마트폰 없는 세상은 상상할 수 없게 됐다. 스마트폰 이전의 휴대전화는 전화와 문자메시지 사용이 주요 기능이었지만 스마트폰 시대에서는 전화는 부수적인 기능으로 밀려나고 다양한 컨텐츠를 언제 어디서나 사용할 수 있도록 하는 단말기 개념이 강해졌다. 이 때문에 스마트폰으로 인한 각종 정신적, 신체적 건강 문제도 제기되고 있는 상황이다. 대표적인 것이 스마트폰 중독 증상일 것이다. 그런데 보건과학자들이 스마트폰 화면에서 나오는 블루라이트가 노화도 촉진시킬 수 있다는 연구결과를 내놔 주목받고 있다. 미국 오레곤주립대 통합생물학과, 오레곤보건과학대 산업보건과학연구소, 폴란드 바르사바대 동물생리학과 공동연구팀은 스마트폰, 컴퓨터, TV 화면에서 발생하는 블루라이트에 장시간 노출될 경우 시신경은 물론 뇌와 피부 세포에 심각한 손상을 일으킨다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 네이처 출판그룹에서 발행하는 보건학 분야 국제학술지 ‘노화와 질병 메커니즘’ 18일자에 실렸다. 블루라이트는 우리 눈에 파란색으로 보이는 빛으로 380~500㎚(나노미터) 파장을 갖는 가시광선 영역으로 빨간색이나 노란색 같은 다른 가시광선들에 비해 파장은 짧고 에너지는 크다는 특징이 있다. 물체를 선명하게 볼 수 있게 해주는 대신 블루라이트에 오래 노출되면 불면증을 유발할 수 있고 시력손상 등의 건강상 문제가 발생할 수 있다는 주장은 꾸준히 나오고 있다. 연구팀은 질병이나 노화연구에 많이 사용하는 초파리를 이용해 스마트폰과 컴퓨터에서 나오는 블루라이트 파장대의 빛에 매일 노출될 경우 세포와 생체 변화를 관찰했다. 연구팀은 초파리를 두 그룹으로 나눠 한 그룹은 매일 12시간씩 블루라이트 파장대 빛에 노출시키고 나머지 초파리들은 블루라이트 파장이 걸러진 빛에 노출되도록 했다.그 결과 매일 12시간씩 블루라이트에 노출된 파리들은 그렇지 않은 파리들에 비해 같은 시기에 태어났음에도 불구하고 수명이 절반에 가까운 42%나 짧은 것으로 나타났다. 또 블루라이트에 지속적으로 노출된 초파리들은 망막 세포와 뇌 신경세포인 뉴런에 손상을 입어 벽을 쉽게 기어오르지 못하는 등 이동능력이 눈에 띄게 저하되는 것도 관찰됐다. 실험에 사용한 일부 초파리들은 태어날 때부터 눈이 발달되지 않은 상태였는데 이들도 블루라이트에 지속적으로 노출되면 뇌 손상과 운동장애 증상을 보이는 한편 수명이 짧아진 것을 연구팀은 관찰했다. 예드비가 기볼도비치 오레곤주립대 교수(통합유전학)는 “빛은 뇌파 활동, 호르몬 생성, 수면 패턴은 물론 세포 재생 같은 인체 순환리듬에 중요한 역할을 하는데 블루라이트 같은 인공광에 대한 노출이 증가하면 이런 생리적 메커니즘 전체가 무너지게 된다”라며 “이번 연구를 통해 인공광이 노화를 가속화시킨다는 사실을 밝혀낸 것은 매우 놀라운 일이며 생체에 영향을 덜 미치는 인공광 개발을 촉진시킬 것으로 기대한다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

영국의 시인 겸 화가인 윌리엄 블레이크는 ‘부지런한 꿀벌은 슬퍼할 시간도 없다’는 말을 남겼다. 게으르고 나태함을 경계하라는 의미이지만 요즘 같은 시대에서 자신의 감정을 숨겨야 할 정도로 부지런함을 보이는 것은 일견 궁상으로 취급받기 십상이다. 그런데 과학자들은 이런 격언에서도 과학적 사실을 파헤쳐보고 싶어한다. 과연 일벌들은 슬퍼할 시간도 느끼지 못할 정도로 부지런할까. 이스라엘 헤브루대 생명과학연구소 생태·진화·행동학과 연구진은 실제로 번데기를 돌보는 일벌들은 다른 벌들보다 잠자는 시간이 훨씬 적다는 연구결과를 생물학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 3일자에 발표했다. 사람처럼 다른 동물들, 특히 벌이나 개미 같은 곤충들도 잠을 잘 때는 전형적인 수면 자세를 갖고 동작을 멈추고 소음이나 외부 자극에 대한 반응이 느려지게 된다. 또 잠을 충분히 자지 못할 경우는 건강상 문제가 발생하거나 활동 능력에 제약이 생기는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 꿀벌들이 계층별로 어떻게 잠을 자고 잠자는 시간은 어느 정도인지 파악하기 위해 서양뒤영벌 6개 집단을 플라스틱 뚜껑을 가진 가로, 세로, 높이 각각 30, 23, 20㎝ 크기의 나무 상자에 만든 벌집에 각각 넣었다. 연구팀은 또 벌들이 활동하기 좋은 27~29도, 습도 40~60%로 환경을 조성했다. 연구팀은 6개 벌통에 24시간 중 조명을 비춰주는 시간을 각기 다르게 하면서 7일 동안 비디오 녹화, 행동분석, 수면부족 실험, 반응 속도평가 등을 실시했다.분석 결과 꽃가루 같은 식량을 구해오는 일벌들은 수면주기가 일정하고 정확한 생체시계를 갖고 있었지만 애벌레들을 돌보는 간호 일벌들은 잠을 거의 자지 않고 24시간 내내 깨어있는 것으로 확인됐다. 연구팀은 번데기에서 만들어지는 특정한 물질이 간호 일벌들의 잠을 줄이는데 도움을 주는 것으로 추정했다. 연구팀에 따르면 특정 철새들이 계절 변화에 맞춰 이동 중에는 잠을 적게 자거나 몇몇 수컷 새들이나 초파리들은 짝짓기 기간 동안에는 잠을 덜 자는 것으로 알려져 있지만 이처럼 특정 임무 때문에 잠을 줄이는 경우는 찾아보기 어렵다. 가이 블로흐 헤브루대 생물학과 교수는 “주기적으로 먹이를 줄 필요가 없는 번데기 상태의 새끼를 돌보는 간호 일벌들이 수면을 포기한다는 것은 정말 놀라운 일”이라며 “추가 연구를 통해 벌들이 거의 잠들지 않으면서도 건강이나 인지능력이 손상되지 않을 수 있는 메커니즘이나 원인을 밝혀낼 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

우리에게 친숙한 정자(sperm)의 형태는 꼬리가 긴 올챙이 같은 모습이다. 하지만 자연계에는 상상을 초월하는 독특한 형태의 정자를 지닌 동물도 흔하다. 모자 같은 구조물이 있는 정자를 지닌 쥐나 자신의 몸길이보다 더 긴 정자를 지닌 초파리가 그런 경우다. 과학자들은 20세기 초반에 명금류(songbird, 참새목에 속하는 조류)의 정자를 관찰하고 이들이 독특한 나선 형태의 정자를 지녔다는 사실을 발견했다. 다만 모든 명금류의 나선 정자가 다 같은 형태는 아니고 종에 따라 꼬인 정도가 각기 다 달랐다. 오슬로 대학의 한나 니보르그 쇠스타드 박사는 36종의 조류 정자를 연구해 나선 형태의 정자를 만드는 이유와 꼬인 정도를 결정하는 요소를 연구했다. 쇠스타드 박사에 의하면 정자를 나선형으로 만들어서 얻을 수 있는 이점은 바로 속도다. 점성이 높은 환경에서 나선형의 정자는 직선 형태의 정자에 비해 훨씬 빨리 이동할 수 있다. 물론 점성이 낮은 환경이라면 물속을 이동하는 것과 비슷해서 올챙이 같은 형태가 유리하지만, 끈적거리고 잡아당기는 힘이 큰 환경이라면 드릴처럼 파고드는 형태가 더 유리한 것이다. 하지만 세상에서 공짜는 없게 마련이라서 나선형의 정자 역시 만만치 않은 대가를 지불한다. 연구팀은 꼬인 정도가 심한 나선형 정자일수록 손상을 쉽게 받는다는 사실을 발견했다. 여기에는 단순히 물리적 손상만이 아니라 산화 손상(oxidative damage) 등 다른 기전이 관여하는 것으로 보인다. 나선형에 따른 손상 위험성 증가는 다른 동물에서 나선형 정자를 쉽게 볼 수 없는 이유를 설명해준다. 정자의 진화는 과학자들에게 매우 흥미로운 주제다. 수정을 위해서 단 하나의 정자만 있으면 되는데 왜 그렇게 많은 정자가 생성되는지, 그리고 온갖 독특한 형태의 정자가 어떻게 진화했는지 아직 모르는 부분이 많다. 다만 이 모두가 더 많은 후손을 남기기 위한 치열한 경쟁의 결과라는 점은 분명하다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

곤충은 지구상에서 가장 성공한 동물군 가운데 하나다. 곤충의 성공 비결은 여러가지이지만, 그중 작은 크기에도 뛰어난 감각 기관을 빼놓을 수 없을 것이다. 모기의 경우 시력이나 청력은 좋지 않지만 사람이나 다른 동물의 체온, 냄새, 이산화탄소를 감지해 먼 거리에서도 정확하게 목표를 찾고 피를 빨아먹는다. 과학자들은 어떻게 이런 일이 가능한지 연구해왔다. 순수 학문적 연구는 물론 모기를 비롯한 해충 구제에도 도움이 되기 때문이다. 미국 브랜다이스 대학 연구팀은 동물 실험에 흔히 사용되는 초파리를 대상으로 곤충의 온도 감지 능력을 연구했다. 초파리 하면 먼 거리에서도 과일 섞는 냄새를 파악하고 날아오는 성가신 작은 파리로 생각하지만, 사실 이들은 온도 감지 능력도 탁월하다. 따라서 뜨거운 여름에도 최적의 생존 장소를 찾을 수 있다. 온도와 습도가 적당하고 음식물 쓰레기도 넘치는 인간의 거주지는 이들에게 가장 좋은 보금자리 중 하나다. 이전 연구를 통해 과학자들은 곤충에 온랭세포(Hot and Cold Cell)라는 특수한 온도 감지 신경세포가 있다는 사실을 밝혀냈다. 이 세포는 온도계와 비슷한 방식으로 곤충에 필요한 적정 온도를 감지하는 것으로 생각됐다. 연구팀은 이 가설에 의문을 품고 온랭세포의 민감도와 감지 방식을 연구했다. 초파리의 경우 더듬이의 끝부분에 각각 6쌍의 온랭세포가 있으며 이 신경세포가 흥분하면 정보가 뇌로 전달된다. 연구팀은 이 세포가 온도가 몇 도인지 감지하는 것이 아니라 사실은 온도의 변화를 감지한다는 사실을 발견했다. 놀라운 사실은 1초에 수백 분의 1도에 불과한 온도 변화를 감지할 수 있다는 것이다. 극단적으로 민감한 온도 변화 감지 능력 때문에 초파리는 자신이 있는 장소가 뜨거워지는지 차가워지는지를 짧은 시간에 판단할 수 있으며 실수로 뜨거운 음식이나 냄비에 앉는 일을 방지할 수 있다. 여름철 초파리는 흔히 보는 불청객이지만, 이들이 뜨거운 조리 기구나 음식에 죽는 일은 좀처럼 보기 어려운 이유가 여기 있었던 것이다. 다만 이번 연구가 곤충의 온도 감지 능력에 대한 모든 사실을 밝혀냈다고 할 수는 없다. 열을 감지하는 세포는 한 종류가 아닐 수도 있으며 곤충에 따라 감지 방식도 제각기 다를 수 있다. 앞으로 후속 연구를 통해 과학자들은 곤충의 감각 능력과 그 원리를 밝혀낼 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

철새가 계절마다 움직이고 작은 개미가 벌판에서 자기 위치를 파악해 먹이를 들고 집을 찾아가는 것이나 꿀벌이 멀리 떨어진 꽃밭까지 가서 꿀을 딴 뒤 제 집을 찾아가는 것은 모두 지구자기장을 감지하는 자기감각 덕분이다. 세균부터 포유류까지 약 50여종이 자기감각을 갖고 있는 것으로 알려져 있으며 이런 자기감각은 시각, 후각, 미각, 촉각, 청각 5감과 함께 ‘제6의 감각’인 육감으로 받아들여지고 있다. 국내 연구진이 사람에게도 지구자기장을 느낄 수 있는 육감을 갖고 있다는 사실을 실험적으로 확인해 주목받고 있다. 경북대 생물교육학과 채권석 교수, 한경대 전기전자공학과 김수찬 교수 공동연구팀은 인간에게도 자기감각이 존재한다는 사실을 실험적으로 규명했다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과에 따르면 사람에게서 자기감각을 느끼는 신체 부위는 눈이며 자기감각은 특히 공복 상태에 있는 남성들에게서 민감하게 나타났다. 이번 연구결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 ‘플로스 원’ 최신호에 실렸다. 동식물에 대한 자기감각 연구는 1970년대 초반부터 시작돼 철새, 바다거북, 연어 같은 장거리 이동동물은 물론 꿀벌, 파리, 개미 같은 단거리 이동동물도 자기감각을 통해 자신의 위치와 이동방향을 알 수 있다는 것이 밝혀졌다. 식물에서는 애기장대와 일부 콩과 식물들이 자기감각을 통해 발아를 촉진시킨다는 사실이 밝혀지기도 했다.사람에 대한 자기감각 연구는 1980년대 영국 맨체스터대 연구팀이 실시한 ‘맨체스터 실험’부터 시작됐다. 당시 연구팀은 안대를 한 대학생들을 버스에 태우고 이리저리 움직이며 50㎞를 이동한 뒤 학교 방향을 가리키도록 한 실험을 통해 인간의 자기감각 능력을 주장했지만 이후 다른 연구팀들에게서 재현되지 않아 실패로 기록됐다. 국내 연구팀은 사람의 암세포, 쥐의 간세포 같은 동물세포와 초파리 실험을 통해 ‘인간은 지구자기를 감각할 수 있으며 이 같은 자기감각은 생존과 관련 있을 것’이라는 가설을 세우고 실험을 시작했다. 연구팀은 20~33세의 건강한 성인 남녀 각각 20명씩을 대상으로 눈을 감고 귀마개를 착용한 상태에서 실험용 회전의자에 앉도록 한 뒤 지구자기장의 북쪽 방향(자북)을 찾는 실험을 20회씩 실시했다. 자북방향은 특수 장비를 이용해 계속 변하도록 했다. 실험은 평소와 같이 식사를 한 상태와 18시간 금식한 상태로 나뉘어 실시됐다. 실험 대상자들을 굶긴 것은 생존과 직결된 상황으로 인체가 인식하도록 해 모든 감각이 예민해지도록 만들기 위한 것이다. 그 결과 금식을 한 뒤 실험했을 때 남성들의 경우 자북 기준으로 10도 안팎의 오차를 보이며 찾아냈지만 여성들은 자북 방향과 오차가 100~180도까지 나는 등 편차가 크게 나타나 자북방향을 제대로 찾지 못하는 것으로 조사됐다.그렇지만 남성실험자들 역시 안대를 써 눈으로 들어가는 빛을 완전히 차단하거나 500~800㎚(나노미터) 파장의 파란색 빛을 차단하는 경우 자북을 찾지 못하는 것으로 나타났다. 이에 대해 연구팀은 “인간, 특히 남성에게서 개인간 편차는 크지만 자기감각이 존재하며 파란색 빛에 의존적이라는 사실에 비춰볼 때 파란색 계열의 빛을 감지하는 시각 단백질인 크립토크롬 단백질이 자기감각 수용체일 가능성이 높다”고 설명했다. 채권석 교수는 “남성이 자북방향을 비교적 정확하게 찾는 것은 인간이 진화하는 과정에서 수렵을 담당하면서 먹잇감을 찾아 헤메면서 발달된 것이라고 추정할 수 있다”며 “인간의 자기감각은 지금까지 알려지지 않은 만큼 추가 실험을 통해 정확한 수용체와 작용 메커니즘을 규명하는 것이 필요하다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

1980년대에 학창 시절을 보낸 남학생들이라면 ‘책받침 여신’을 기억하실 겁니다. 피비 케이츠(1963년생), 브룩 실즈(1965년생), 소피 마르소(1966년생)를 두고 하는 말입니다. 각각 귀여움과 섹시미, 청순미를 대표하는 이른바 미녀 삼총사였습니다. 남학생들은 자신이 좋아하는 배우의 사진을 코팅해 책받침으로 갖고 다니거나 책상 앞에 커다란 브로마이드를 붙여 두고 자기만의 판타지에 빠지기도 했습니다. 지금은 예순을 바라보는 나이라 한물갔다고들 하지만 여전히 옛 흔적들이 남아 있습니다. 영화나 드라마를 볼 때 어릴 적 봤던 배우들이 나이 먹어 가는 모습과 맡은 배역, 연기의 변화를 감상하는 것은 또 하나의 관람 포인트입니다. 물론 십수년이 흘렀는데도 외모가 그대로인 배우들을 보노라면 부러움과 함께 질투가 나는 것은 어쩔 수 없는 일이지만 말입니다. 사실 인류는 지구상에 등장한 이후 영원한 젊음과 죽지 않는 ‘영생불사’라는 이룰 수 없는 꿈을 꿔 왔습니다. 그런데 20세기 들어 과학기술, 특히 생물학과 화학이 급속도로 발달하면서 꿈이 현실과 가까워지고 있는 것처럼 보이기도 합니다. 오스트리아, 프랑스, 독일, 미국, 스위스, 스웨덴 등 6개국 18개 대학과 연구기관으로 구성된 국제공동연구팀은 단세포생물인 효모는 물론 벌레와 인간세포까지 대부분의 생물종에서 외부로부터 세포를 보호하고 노화를 지연시켜 주는 천연화합물을 발견하고 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 20일자에 발표했습니다. 연구팀은 항염증작용이 탁월한 식물로 알려진 명일엽(신선초) 추출물로 효모와 벌레, 초파리의 노화방지 효과를 실험했습니다. 그 결과 명일엽 추출물을 주입한 효모의 생존기간이 길어지고 벌레와 초파리, 세포의 노화 속도가 느려진다는 것을 발견했습니다. 이런 효과는 명일엽에 포함된 ‘4-4´ 디메톡시 칼콘’(DMC)라는 플라보노이드 성분 때문이라고 연구팀은 밝혔습니다. DMC 성분이 심장세포를 강화해 협심증으로 알려진 심근허혈 증상을 막고 ‘자가포식’(오토파지) 시스템에도 영향을 미친다는 것입니다. 자가포식은 손상된 단백질과 세포 기관을 제거하고 분해해 다른 곳에 재활용할 수 있도록 돕는 일종의 세포 청소부 역할입니다. DMC가 자가포식 시스템을 활성화해 노화 속도를 늦출 수 있다는 것이지요. 이번 연구 결과를 보고는 명일엽이 노화 방지에 효과가 있다고 생각할 수도 있을 것입니다. 그렇지만 이번 연구의 핵심은 ‘명일엽에서 추출한 DMC 성분이 자가포식 시스템을 활성화하는 데 도움이 됐다’, ‘세포 보호와 노화 방지에 있어서 자가포식 시스템의 정상화가 중요하다’는 것입니다. 노화를 늦추고 언제까지나 인생을 즐기고 싶은 것은 사람이 갖고 있는 원초적 욕망입니다. 대중매체들에서는 ‘방부제 미모’, ‘뱀파이어급 동안’ 같은 수식어까지 동원하면서 ‘젊음’이 유일한 선인 것처럼 이야기하고 있습니다. 한때 유명세를 떨쳤던 연예인들이 가는 세월을 원망하며 의학기술을 동원했다가 부자연스러운 모습 때문에 도리어 팬들로부터 외면을 받는 경우를 종종 볼 수 있습니다. 원인은 바로 ‘젊음만이 좋은 것’이란 집착 때문일 것입니다. 과학기술이 아무리 발달해도 인간은 필멸의 존재입니다. 그렇다면 개인적으로나 사회적으로 늙어가는 것을 자연스럽게 받아들이고 아름답게 늙는 법을 익히는 게 중요하지 않을까요. 그것이 세대 갈등도 줄이는 또 하나의 방법이 될 수 있지 않을까요. edmondy@seoul.co.kr