코로나19 감염 위험 때문에 실시됐던 사회적 거리두기가 사라졌지만, 이전과 달리 여럿이 같이 식사하는 것보다는 ‘혼밥’이 편하다는 사람들이 이전보다 늘었다. 그렇지만 간편하고 빠르게 먹을 수 있다고 해서 컵라면이나 패스트푸드를 즐겨 먹다간 치매에 걸릴 위험이 높아진다는 분석이 나왔다. 중국 텐진의대 공중보건학부, 텐진중의학대, 스웨덴 룬드대 임상의학과 공동 연구팀은 초가공 식품(ultra-processed food)을 많이 섭취하는 사람은 그렇지 않은 사람보다 알츠하이머 치매 발병위험이 높다고 31일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 의학 분야 국제학술지 ‘신경학’ 7월 28일자에 실렸다. 초가공식품은 가공 과정이 복잡하고 식품 첨가물이 많이 포함되고 설탕, 포화지방, 염분 함량이 높은 식품을 말한다. 청량음료, 달고 짠 과자류, 소시지, 가공햄, 인스턴트 컵라면 등이 이에 해당한다. 연구팀은 대표적인 의학 분야 빅데이터인 영국 바이오뱅크를 활용해 치매가 발병하지 않고 기억력에 문제를 겪지 않는 55세 이상 성인 남녀 7만 2083명을 무작위 추출한 뒤 10년 동안 추적조사를 실시했다. 특히 연구팀은 이들의 평소 식습관과 10년 뒤 치매 발병 여부를 비교 분석했다. 그 결과, 하루에 814g 이상 초가공식품을 섭취하는 사람은 하루 평균 225g 이하로 섭취하는 사람들에 비해 치매 발병률이 높은 것으로 조사됐다. 연구팀에 따르면 초가공 식품의 일일 섭취량이 10% 증가할 때마다 치매 위험은 25%씩 높아졌다. 초가공식품은 주로 음료 형태로 섭취하는 경우가 많은 것으로 나타났다. 그렇지만 하루 사과 반쪽, 통곡물 한 그릇, 옥수수 1개 등 하루에 과일과 채소를 규칙적으로 섭취하면 치매 위험이 낮아지는 것으로 조사됐다. 과일, 야채 섭취량 50g당 치매 발병 위험은 3%씩 줄어든다고 연구팀은 밝혔다. 연구를 이끈 후이핑 리 중국 텐진의대 교수는 “초가공 식품은 편리하고 입맛을 당기게 만들어주는 음식이기는 하지만 식단의 질을 떨어뜨리고 건강에 좋지 못한 영향을 미친다”며 “초가공식품이 좋지 않은 이유는 식품 첨가물들이 다량 포함돼 있어 포장이나 조리 과정에서 사고력이나 기억력에 부정적 영향을 미치는 분자로 바뀔 수 있기 때문”이라고 설명했다.그렇다면 치매 위험을 낮추는 방법은 없을까. 같은 날짜, 같은 학술지(신경학 7월 28일자)에는 치매 위험을 낮추는 건강한 생활방법도 실렸다. 중국 쓰촨대 부설 화서병원 정형외과, 의생명 빅데이터센터, 신장연구센터, 스웨덴 카롤린스카 연구소 환경의학연구부, 아이슬란드 아이슬란드의대 공동 연구팀은 가사활동, 규칙적인 운동, 친구와 가족과 정기적인 교류가 치매 위험을 낮춰준다고 밝혔다. 연구팀도 UK 바이오뱅크에서 치매가 없는 남녀 50만 1376명의 생활습관과 치매 발병 여부를 11년 간 추적 조사했다. 조사에 참여한 이들의 평균 연령은 56세였다. 연구팀은 계단오르기, 걷기, 달리기 같은 운동과 가사일, 직장까지 출퇴근 방법, 친구 및 가족과 만남 빈도 등에 주목했다. 그 결과, 규칙적인 운동을 하는 사람은 그렇지 않은 사람보다 치매 발병 위험이 35% 낮았고, 가사일 적극적으로 참여하는 사람은 21%, 타인과 교류가 활발한 사람은 15% 치매 위험이 낮은 것으로 확인됐다. 연구팀은 “이번 연구는 규칙적인 신체활동과 타인과의 규칙적이고 건강한 관계를 통해 정신을 자극시키는 것이 치매 위험을 낮추는데 도움이 된다는 것을 보여준다”고 말했다.

[기후변화스코프]“식량위기 해결책 없는 GMO 반대론자 입지가 좁아졌다” 과학기술연합대학원대학교(UST)의 생명공학 전공 석·박사 통합과정 재학생인 조승희씨가 제1저자, 조혜선 지도교수가 교신저자로 참여한 논문을 통해 식물 유전연구 모델 식물인 애기장대를 활용해 식물의 고온 스트레스 저항성에 관여하는 식물 유전자를 신규 발견하고, 이 유전자가 관여하는 단백질 생성 절차를 규명했다. 연구결과는 식물과학 분야 학술지인 더 플랜트 셀에 최근 게재됐다고 UST가 30일 밝혔다. 연구팀은 사이클로필린18-1 단백질의 스플라이싱 조절 기능이 식물의 고온 스트레스 저항성에 관여한다는 사실을 밝혔다. 스플라이싱이란 생명체 내 유전자로부터 단백질이 생성되는 절차인데, 비정상적인 고온의 스트레스 환경에선 생성이 원활하지 않음을 규명한 것이다. 이번 연구는 고온 저항성 식물 개발의 가능성을 제시했다는 평가를 받았다. 식물 개발, 즉 유전자변형식물(GMO) 개발 말이다.지구 식물 생태계를 급속도로 변화시키고 있는 기후위기가 GMO에 대한 정책들을 바꾸어내고 있다. 인체에 미칠 영향이 규명되지 않았다는 이유로 커지던 GMO에 대한 거부감을 누그러뜨릴 정도다. 변화는 GMO에 대한 거부감이 특히 강했던 유럽 지역에서마저 감지되고 있다. 식품회사 몬산토 등이 지원하는 GMO 홍보채널 중 하나인 ‘유전자 리터러시 프로젝트’는 최근 “GMO 반대론자들의 입지가 좁아졌다”고 선언하는 글을 홈페이지에 게재하며 크게 두 가지 이유를 들었다. 이종의 유전체를 결합시켜 ‘괴물 유전자’를 탄생시킨다는 인식에 갇혀있던 초기 GMO 산업과 다르게 최근에는 유전자 가위 기술을 활용해 유전체를 재배치하거나 환경 적응에 어려운 유전물질을 제거하는 방식으로 교정하는 GMO 산업이 발전하고 있다는 게 첫 번째 근거다. 유전자 가위 기술을 활용하며 GMO 산업에 대한 거부감이 줄었단 얘기다. 두 번째로 기후변화로 인해 기존 생태계 파괴가 빠르게 진행되고 있는 가운데 GMO 외 대안찾기가 어렵다는 현실론 때문에 GMO 반대론자의 입지가 좁아지고 있다는 설명이다. GMO에 대한 인식변화는 정치·정책 분야의 새로운 행동을 일으키고 있다. 이달 초인 지난 7일 유럽의회의 이탈리아 의원들 사이에서 폭염과 가뭄에 보다 잘 견디는 농작물 품종을 얻기 위해 유전자 변형 기술 사용에 대한 지지가 나온 게 대표적이다. 최근 폭염과 가뭄으로 인해 이탈리아 북부 5개 지역에 비상사태가 선포된 일과 무관치 않은 행보이지만, 이들의 주장은 GMO 규제를 강하게 실천해 온 EU의 입장과는 다른 움직임이다. EU는 1999년 이후 GMO 시장화 반대 행보를 걸으며 GMO 사용식품에 대해 표시의무를 강하게 유지해왔다. 이후 식품업계와 학계에서 부정적인 인식을 담은 GMO라는 표현을 자제하고 다른 용어를 쓰는 등의 노력이 진행되어왔다. 그러나 기후위기가 생태계 교란, 식량위기로 비화되는 국면에서 GMO 관련 인식 자체가 바뀌게 될 여지가 커지고 있다.

국내 연구진이 암세포가 스스로 죽게 만드는 자살유도물질의 효과를 더 강화해 암을 확실히 없앨 수 있는 방법을 개발했다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 연구팀은 세포 자살을 유도하는 ‘트레일’이라는 단백질의 생체 내 효과를 극대화할 수 있는 단백질 나노 복합체를 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구 결과는 약리학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 컨트롤드 릴리즈’에 실렸다. 암조직을 없애기 위해서는 외과수술 이외에 화학항암요법, 방사선치료, 표적치료, 면역치료 등 다양한 방법이 활용되고 있다. 최근에는 암세포가 스스로 터져서 죽게 만드는 세포자살유도 단백질을 이용한 치료법도 많이 연구되고 있다. 트레일 단백질은 여러 세포자살유도 단백질 중에서 암 조직 성장을 억제하는데 탁월한 것으로 알려졌다. 문제는 ‘EGF수용체 신호경로’가 트레일의 세포자살유도 효과를 억제하는 경우가 많다는 점이다. EGF수용체는 세포를 계속 생존하고 분열하라는 신호를 보내 암조직을 계속 유지시킨다. 이에 연구팀은 EGF수용체와 쉽게 결합하는 나노물질을 이용해 신호전달을 차단하는 인공단백질을 만들었다. 또 연구팀은 암세포에 쉽게 침투시키기 위해 일종의 단백질 상자를 제작해 인공단백질과 트레일 단백질을 고정시켰다. 연구팀은 이렇게 만들어진 단백질 나노 복합체를 피부암을 일으킨 생쥐와 사람의 피부암 조직에 투여한 뒤 관찰했다. 그 결과, 피부암 생쥐의 암세포는 물론 사람의 피부암 조직 모두 절반 이하로 줄어든 것이 확인됐다. 김은희 UNIST 교수는 “이번에 개발한 단백질 나노 복합체는 생체 내 다양한 신호조절인자를 제어할 수 있어 암 뿐만 아니라 여러 질환을 치료할 때 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

국회 교육·사회·문화 분야 대정부질문 마지막날인 27일 여야는 행정안전부 경찰국 신설, 박순애 사회부총리 겸 교육부 장관 인선 문제 등 현안을 놓고 논쟁을 이어 갔다. 특히 한덕수 국무총리는 윤석열 대통령이 언급했던 ‘대통령은 처음이라’라는 발언에 대한 야당의 공격에 노무현 전 대통령을 소환하며 두둔했다.한정애 더불어민주당 의원은 첫 질의부터 윤 대통령을 겨냥했다. 한 의원은 한 총리를 향해 “대통령의 출근길 인터뷰 답변 중 ‘대통령은 처음이라’라는 표현이 적절했다고 보느냐”며 “대통령의 이러한 발언은 국민을 기가 막히게 한다”고 지적했다. 이에 한 총리는 “제가 모셨던 노무현 대통령님께서도 국회에서 본인이 생각하는 정책들이 잘 진척되지 않는 환경이 되니 ‘정말 못 해먹겠다’ 이런 말씀도 한 적이 있는 것으로 안다”고 응수했다. 앞서 윤 대통령은 부인 김건희 여사가 비선 논란에 휩싸이자 지난달 15일 도어스테핑(약식 기자회견)에서 “제가 대통령을 처음 해 보는 것이기 때문에 어떤 식으로 정리해야 할지 여론을 들어가며 차차 생각해 보겠다”고 답했다. 여야는 이날도 행안부의 경찰국 신설을 놓고 논쟁을 이어 갔다. 이상민 행안부 장관은 경찰국 신설에 반발하는 경찰서장 회의 등을 ‘쿠데타’에 빗댄 것이 언급되자 “쿠데타 관련 발언이 지나쳤다는 비판에 대해 제가 겸허히 수용하겠다”면서 “성실히 맡은 바 직무 수행을 하는 대부분의 경찰을 이야기한 것이 아니다. 오해를 풀어 주셨으면 감사하겠다”고 말했다. 한 총리는 이에 대해 “(경찰국 신설이) 위법이라고 생각하지 않는다. 합법적이고 정당한 조치”라며 “(야당에서 장관의) 탄핵을 거론하는 것은 적절하지 않다”고 했다. 한동훈 법무부 장관은 문재인 정부 당시 탈북어민 강제 북송에 대해 ‘헌법과 법률을 무시한 북송’이라고 규정했다. 이만희 국민의힘 의원이 “대한민국 법률 체계에서 (탈북 흉악범에 대한) 처벌이 가능하겠느냐”고 묻자 한 장관은 “한국 사법 시스템에서도 당연히 단죄가 가능하다”고 밝혔다. 국회 원 구성 지연으로 인사청문회 없이 임명된 박 부총리에 대해서는 논문 표절 논란, 자녀 입시 의혹 등과 관련해 청문회 수준의 검증이 이어졌다. 서동용 민주당 의원은 박 부총리를 향해 “지난 7월 17일 MBC 탐사기획 스트레이트에 한국행정학회에 제출한 논문이 방송돼 방송 이후 의원실에 확인해 보니 한국행정학회뿐 아니라 한국정치학회도 논문에 대해 연구 부정을 하고 논문 제출 금지 판정을 했다”고 지적했다. 이에 대해 박 부총리는 “두 논문 모두 제가 자진 철회한 것”이라고 해명했다.

인간 의사처럼 스스로 공부해 질병 발생 여부를 진단할 수 있는 인공지능 X선 판독 기술이 나왔다. 카이스트 김재철AI대학원, 서울대병원, 서울 아산병원, 충남대병원, 영남대병원, 경북대병원 공동 연구팀은 흉부 X선 영상을 이용해 폐 질환의 자동 판독 능력을 스스로 향상시킬 수 있는 자기 진화형 AI 기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 현재 쓰이는 대부분 의료 AI 기술은 전문가들이 축적한 빅데이터가 필요하고, 빅데이터 내에서도 전문가들이 중요하게 생각하는 부분들에 대한 라벨 표시를 해야 한다. 임상 현장에서 쓸 수 있는 인공지능이 되기 위해서는 전문가가 개입해 만든 라벨링된 대규모 데이터를 지속적으로 입력해야 한다는 것이다. 문제는 이런 과정은 비용과 시간이 많이 든다는 점이다. 이에 연구팀은 병원 현장에서 영상의학과 전문의들이 영상 판독을 학습하는 과정과 유사하게 자기 학습과 교사-학생 간 지식전달 기법을 활용한 ‘자기 지도학습 및 자기 훈련 방식’(DISTL) AI 알고리즘을 개발했다. 자기 지도학습은 질병에 대한 특이 정보를 일일이 학습시키는 것이 아니라 의료 영상을 크게 잘라낸 부분과 작게 잘라낸 부분이 서로 같은 영상이라는 것을 인식할 수 있도록 하면 AI가 스스로 학습해 다른 영상에서도 같은 방법으로 질병을 파악하고 인식할 수 있게 하는 것이다. 실제로 이번에 개발한 인공지능은 적은 수의 데이터로 초기에 학습시켜놓으면 시간이 지남에 따라 해당 모델이 스스로 성능을 향상해 나갈 수 있다. 실제로 이렇게 학습한 AI가 결핵, 기흉, 코로나19 환자의 X선 영상을 정확히 판정하는 것을 확인했다. 연구를 이끈 예종철 카이스트 교수는 “이번에 개발한 AI는 전문가들이 데이터를 만들어 내고 입력하는 수고를 덜면서도 다양한 영상을 빠르게 인식하고 진단할 수 있다는 점에 의미가 크다”고 설명했다.

한·중 과학자들이 하천, 호수 같은 담수생태계 환경에 따라 수상 생물이 배출하는 탄소 배출량이 달라진다는 사실을 확인했다. 중국과학원 난징지질호소학 연구소, 한국기초과학지원연구원 공동 연구팀은 담수생태계에 존재하는 다양한 유기물이 환경에 따라 배출하는 온실가스 양을 분자 수준에서 예측할 수 있는 모델을 개발했다고 27일 밝혔다. 이번 연구 결과는 환경과학 분야 국제학술지 ‘환경 과학기술’ 표지논문과 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 담수생태계는 전체 지구표면의 약 2%에 불과하지만 여기서 배출되는 온실가스는 20% 정도이다. 매년 약 95억t의 이산화탄소가 지구상에 배출되는데 19억t이 하천, 호수 같은 담수생태계에서 자연적으로 방출된다는 것이다. 지금까지는 담수생태계의 온실가스 배출 메커니즘이 정확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 중위도 아열대 기후대인 중국 허난성 라오쥔산과 고위도 아한대 지역인 노르웨이 발게스바리산에서 온도 변화와 부영양화 상태에 따라 달라지는 호수 퇴적층을 모사해 미생물 군집과 용존 유기물 조성 변화를 비교했다. 이 분석에는 초고분해능 FT-ICR 질량분석 시스템을 이용했다. 분석 결과, 미생물 군집은 온도 변화보다는 영양 상태에 따라 달라진다는 사실을 확인했다. 물 속 영양농도가 높아지면 적조나 녹조가 발생할 수 있는 부영양화 상태가 되면 배출되는 이산화탄소 농도가 높아지는 것으로 파악됐다. 연구를 이끈 장경순 기초과학지원연구원 박사는 “하천, 호수에서 부영양화가 심해질수록 온실가스 배출이 많다는 보고는 있었지만 정확한 메커니즘에 대한 연구는 없었다”며 “이번 연구는 다양한 기후대에 존재하는 담수 환경을 고려해 온실가스 배출 정도를 분석한 것으로 탄소중립에 효과적으로 대응할 수 있는 담수생태계 관리 방안을 제시하는데 도움이 될 것”이라고 설명했다.

파킨슨병은 알츠하이머와 함께 대표적인 퇴행성 뇌질환이다. 국내 연구진이 파킨슨병 발병에 관여하는 것으로 알려진 유전자가 난치성 위암에도 관여한다는 사실이 처음 확인하면서 맞춤형 위암 치료기술 개발이 가능할 것으로 기대된다. 한국생명공학연구원 유전체맞춤의료연구단, 연세대 의대 공동 연구팀은 국내 위암 환자의 유전자를 분석해 난치성 위암인 ‘미만형 위암’의 예후를 진단하고 치료에 활용할 수 있는 유전자 작용 메커니즘을 규명했다고 26일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의생명과학 분야 국제학술지 ‘실험 및 임상 암 연구’에 실렸다. 중앙암등록본부의 ‘2018년 국가 암등록 통계’에 따르면 위암은 국내 전체 암 발생의 12%로 가장 높은 비중을 차지할 정도로 흔한 질병이다. 최근에는 위내시경 검사를 통해 조기 진단이 가능하지만 발견 시기가 늦을수록 예후가 좋지 않다. 위암은 조직학적 분류에 따라 장형, 미만형으로 구분된다. 장형 위암은 암세포가 한곳에 모여 덩어리 형태로 자라는 것이며, 미만형 위암은 작은 암세포가 위점막 아래로 파고들어 넓게 퍼져 나가는 형태이다. 미만형 위암은 내시경을 이용한 조기 진단이 어렵고 예후가 나쁘다. 국내 위암 환자의 약 40%를 차지하고 있으며 40대 미만 젊은 여성층에서 주로 발생하고 있다. 위암이 치료가 쉽지 않고 재발이 잦은 것은 같은 종양조직 내에서도 세포들이 이질적이고 불균질성이 높아 표적치료제 개발이 어렵기 때문이다. 트라스트주맙, 라무시루맙 같은 표적치료제가 상용화돼 있지만 적용 가능 대상이 전체 위암 환자의 10% 정도에 불과하고 고가라는 단점이 있다. 연구팀은 국내 위암 환자 527명에 대한 유전자 전사체 분석과 임상 정보를 분석했다. 그 결과, 난치성 위암에서만 선택적으로 나타나는 유전자 ‘STY11’를 찾아냈다. 그런데 SYT11는 지금까지 파킨슨병에서 신경전달물질 조절자로 알려져 있었다. 이번 연구에 따르면 SYT11는 장형 위암 환자보다는 미만형 위암 환자에게서 많이 나타나고, SYT11 발현량이 높을수록 생존율은 떨어진다는 것이다. 연구팀은 위암이 발생한 생쥐에게 SYT11 발현을 억제시킨 실험을 한 결과 종양 형성과 암 전이가 되지 않는 것으로 확인됐다. SYT11 저해제가 위암 치료제로 활용 가능하다는 설명이다. 연구를 이끈 생명연 김보경 박사는 “이번 연구는 현재 표적치료제가 없고 사망 위험도 높은 미만형 위암의 작동 메커니즘과 신규 치료 타겟을 발굴했다는 점에 의미가 크다”며 “추가 연구를 통해 SYT11 저해제를 미만성 위암 같은 난치성 위암 환자에게 선택적으로 사용할 수 있는 맞춤형 치료제 개발에 도움이 될 것”이라고 말했다.

지난 22일 일본 원자력규제위원회가 2011년 폭발사고가 발생한 후쿠시마 제1원자력발전소에 저장된 오염수의 해양 방류를 정식 인가하면서 한반도 앞바다 오염이 현실화되고 있다. 원전의 연료인 우라늄이 핵분열 할 때 삼중수소, 방사성 요오드 같은 다양한 방사성 물질이 만들어진다. 후쿠시마 원전 오염수에도 이런 방사성 물질이 다량 존재한다. 특히 원전에서 배출되는 방사성 요오드에 노출될 경우 갑상선암 발생 가능성이 크지만 원전 오염수에서 완전히 제거하기가 쉽지 않다. 이 같은 상황에서 한국원자력연구원 방사화학연구실과 연세대, 서울대, 기초과학연구원(IBS) 공동 연구팀은 바닷물이나 지하수에 녹아있는 방사성 요오드만 선택적으로 99.8% 이상 제거할 수 있으며 여러 번 사용이 가능한 흡착 물질을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번 연구 결과는 수(水)처리 분야 국제 학술지 ‘워터 리서치’에 실렸다. 또 국내 특허 2건, 국제 특허 8건이 출원돼 일본에서는 특허 등록이 됐다. 바닷물에는 염소(Cl), 불소(F), 브롬(Br) 같은 할로겐 음이온이 다량으로 녹아있기 때문에 같은 할로겐 계열 음이온인 요요드(I)만 선택적으로 제거하는 것은 쉽지 않다. 기존에는 은(Ag)을 흡착제로 사용해 할로겐 음이온을 침전시킨 뒤 제거하는 방식을 사용했다. 문제는 비용이 많이 들고 침전 폐기물도 많이 발생한다는 문제가 있다. 연구팀은 자성을 가진 철(Fe) 나노입자 표면에 백금을 코팅해 요오드만 선택적으로 제거할 수 있는 흡착제를 만들었다. 흡착제 표면에 코팅된 백금이 요오드와 화학결합을 해 요오드만 제거하고 자성을 가진 철이 침전물을 회수하는 방식이다. 흡착제 표면에 붙은 방사성 요오드는 전기화학적 방법으로 분리해 방사성 폐기물로 손쉽게 처리할 수 있다. 실제로 오염수에서 방사성 요오드를 99.8% 이상 제거할 수 있다는 것이 확인됐다. 연구팀에 따르면 이번에 개발한 흡착제를 사용하면 후쿠시마 원전 사고 현장에 쌓여있는 수 백만t의 원전 폐수에서 방사성 요오드만 선택적으로 제거할 수 있다. 또 바닷물에 녹아있는 자연 요오드도 이번 기술로 추출할 수 있어 의약품, 화학제품 등 실생활에 필요한 요오드 생산 기술에도 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 배상은 원자력연구원 박사는 “이번 흡착제는 물 속 방사성 요오드만 제거하고 흡착제도 재사용할 수 있어 방사성 폐기물 발생량이 적고 흡착제 추가구매 비용도 줄일 수 있어 경제적이라는 장점이 있다”며 “이번 기술을 바탕으로 방사성 요오드 이외에 더 많은 방사성 동위원소 처리 기술을 개발하겠다”고 말했다.

국내외 최초로 인비트로 루왁커피 재현에 성공했다. 루왁커피는 인도네시아 사향고양이의 배설물로 만들어지는 최고가의 커피지만, 최근에는 동물학대와 비위생적 환경 등이 사회적 이슈가 되고 있다. 이런 점을 고려해 발효전문가로 알려진 계명대 식품가공학과 정용진 교수가 졸업생들과 함께 사향고양이의 생체 환경과 유사한 소화?발효 조건을 과학적으로 구명하여 루왁커피의 향과 맛을 그대로 재현해 냈다. 이번 연구는 국내 유명 프랜차이스 회사에서 수년전 정교수 연구실에 발효커피 개발을 요청하여 시작되었으나 크게 진전이 없던 차에 계명대 졸업생으로 ‘crop to cup’이라는 브랜드 커피점을 운영하는 최병석 대표를 만나 가능하였다. 정 교수는 “커피는 전 세계적인 기호식품으로 다양한 신수요가 창출이 가능하여 친환경적 대표적 비건 제품으로 루왁발효원두를 최고급 제품으로 국내외에 널리 보급하고자 한다.”고 말했다. 이번 루왁커피 개발에 대한 연구결과는 특허출원과 비건 인증 및 상표출원을 완료했고, 커피 열매의 풍부하고 다양한 다당류와 단백질이 사향고양이의 소화과정에서 위산과 장내 미생물에 의해 특정 아미노산과 당분으로 분해되어 로스팅 과정에서 색과 향이 생성되는 원리에 관해 국내외 학술지에 지속적으로 발표 예정이다.

한라산 윗세오름 주변 계곡부의 구상나무숲 아래에서 국내에 보고된 적이 없는 미기록종 선태식물(이끼식물)인 가칭 산다시마이끼(Pallavicinia levieri Schiffn.)가 발견됐다. 제주특별자치도 세계유산본부는 한라산국립공원 자연자원조사 과정에서 광령천의 발원지인 윗세오름 주변 계곡부의 구상나무 군락지 아래에서 서식하는 것을 확인했다고 25일 밝혔다. 산다시마이끼는 엽상체의 선태식물로 계곡부 주변의 그늘지고 습한 흙 위에 생육하며, 엽상체의 중심속은 1개이고 엽상체의 양쪽 가장자리가 비대칭으로 자라는 것이 특징이다. 주로 일본, 중국, 베트남, 인도네시아, 필리핀, 파푸아뉴기니 등지에서 서식하는 것으로 알려졌다. 세계유산본부 관계자는 “동남아 일대 아열대기후에서 주로 발견되던 것이 한라산까지 분포 범위가 넓어지고 확대되는 것을 의미한다”면서 “한라산이 다양한 식물이 서식하는 조건을 갖추고 있다는 것을 방증한다”고 말했다. 이번 미기록종의 발견으로 한라산은 다시마이끼와 더불어 국내에서 다시마이끼속 2종이 자라는 유일한 곳이 됐다. 또한, 산다시마이끼 분포지 주변에는 국내 생육지가 매우 드문 털가시잎이끼, 담뱃대이끼, 하우리망울이끼 등도 함께 분포하는 것으로 확인됐는데, 이를 통해 한라산이 한반도 선태식물 다양성의 보고라는 점이 다시 한 번 입증됐다. 신창훈 한라산연구부장은 “이번 조사를 통해 새롭게 밝혀진 선태식물상에 대해 빠르면 올해말쯤 국제학술지에 보고해 한라산의 생태학적 가치를 세계적으로 널리 알릴 계획”이라며 “앞으로도 한라산의 가치를 규명하는 연구를 지속적으로 추진하겠다”고 말했다.

태양광 발전은 지구온난화를 막아줄 수 있는 다양한 신재생발전 방식 중 가장 많이 활용된다. 인구밀집도가 높고 국토 면적의 70% 이상이 산인 한국은 대규모 태양광 발전 공간을 확보하기 쉽지 않다. 그렇다면 고층 건물이 많은 빌딩숲을 태양광 발전소로 활용한다면 어떨까. 한·미 공동 연구팀이 이 같은 아이디어를 실현시켜줄 수 있는 태양광 발전기술을 개발했다. 미국 뉴육주립대 기계공학과, 한국과학기술연구원(KIST) 차세대태양전지연구센터 공동 연구팀은 발전성능이 우수하면서 유리창처럼 투명한 투광형 태양전지 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 이번 연구 결과는 에너지 과학 분야 국제학술지 ‘프로그레스 인 포토볼테익스: 연구와 응용’(Progress in photovoltaics: Research and Applications) 7월호 표지논문으로 실렸다. 기존 도심건물 활용을 극대화할 수 있는 ‘건물일체형 태양광발전’(BIPV)는 도시 태양광 발전으로 주목받고 있지만 상용화에 필요한 효율성과 내구성이 확보되지 않았다. 더군다나 건물에 붙여 쓸 수 있는 태양전지로 개발된 것들도 전지 뒷면에 전극으로 사용하는 몰리브데늄 금속의 불투명성 때문에 실제 적용은 쉽지 않다. 이 같은 상황에서 연구팀은 구리(Cu)와 셀레늄(Se)을 이용한 화합물 박막소재(CIGS)로 투광형 태양전지를 만들었다. 연구팀은 투광도를 높이기 위해 빛이 투과할 수 있는 미세패턴을 균일하게 만들 수 있는 레이저 공정을 개발했다. 이 공정을 활용하면 건물의 창호로 사용하는 유리를 태양전지로 대체하거나 기존 유리에 태양전지를 추가할 수 있다. 연구팀은 레이저를 이용해 빛이 투과하면서도 발전출력을 높일 수 있는 패턴을 100㎛(마이크로미터) 이하로 작게 형성할 수 있어 심미적으로 우수한 창호 제작이 가능하다. 이렇게 만든 광발전출력 효율을 현재 쓰이는 불투명한 실리콘 태양전지와 비슷한 수준의 11%에 이르고 있다. 연구를 이끈 정증현 KIST 센터장은 “이번에 개발한 창호형 태양전지는 가격경쟁력이 우수하고 이미 상용화된 소재를 활용하기 때문에 실용화도 쉽다”며 “추가 연구를 통해 발전 성능을 높이고 제작 방법을 손쉽게 만든다면 경쟁력은 한층 높아질 것”이라고 말했다.

국내 연구진이 원자가 빛을 내뿜는 초방사 현상을 이용해 작동하는 양자엔진을 만드는 것에 처음 성공해 주목받고 있다. 서울대, 삼성종합기술원, 성균관대, 포스텍 공동 연구팀이 빛으로 작동하는 양자 엔진을 실제로 구현했다. 이번 연구 결과는 광학 분야 국제학술지 ‘네이처 포토닉스’ 7월 22일자에 실렸다. 초방사(超放射·super-radiance)는 양자역학적으로 질서정연하게 움직이는 밀도 높은 원자들이 집단으로 빛을 강하게 방출하는 현상으로 1954년 미국 물리학자 로버트 디키가 처음으로 예측했다. 일반적인 방사 현상과는 달리 초방사는 각각의 원자에서 방출된 빛들이 보강간섭(합쳐지면서 더 강해지는 현상)을 일으켜 강한 빛을 방출한다. 양자엔진은 양자 중첩상태로 준비된 연료로 동작한다. 고전 열역학 법칙에 따라 작동하는 일반 엔진의 최대 효율(카르노 효율)을 넘어설 수 있다는 것이 이론적으로 밝혀졌다. 이 때문에 최근에는 초방사 현상을 이용해 양자영역에서 동작하는 엔진에 대한 아이디어가 나왔지만 실험적으로 구현된 적은 한 번도 없다. 초방사 양자 엔진은 강하게 방출된 빛의 압력으로 작동한다. 엔진이 정상적으로 동작하기 위해서는 초방사 현상을 켜고 끄는 것이 가능해야 하지만 지금까지는 제어 기술이 없었다. 연구팀은 많은 원자들이 초방사를 일으킬 수 있는 양자 중첩상태로 만든 다음 양자 위상(위치나 형태)을 제어하면 초방사 현상을 빠르게 켜고 끌 수 있다는 점에 착안했다. 이를 위해 연구팀은 10㎚(나노미터) 두께의 실리콘 박막에 가로 280㎚, 세로 190㎚의 나노구멍 1000개를 체스판 패턴으로 만들었다. 이 나노구멍 격자에 초속 800m로 바륨 원자광을 쏘아 초방사를 일으킬 수 있는 양자 중첩 상태로 만들고 두 개의 거울로 구성된 공진기 안에서 빛을 내도록 했다. 거울은 빛의 압력으로 움직이는 엔진의 피스톤 역할을 한다. 연구팀은 레이저를 이용해 원자들의 양자위상을 제어해 원자들이 빛을 강하게 방출하는 초방사 현상을 빠른 속도로 켜고 끌 수 있게 했다. 이 방법으로 빛의 압력에 의해 가열, 팽창, 냉각, 수축에 따라 양자엔진이 작동하는 것을 확인했다. 특히 팽창 과정에서 엔진 온도가 15만도까지 올라가면서 효율이 98%까지 높아지는 것이 관찰됐다. 연구팀은 이번 연구가 실험실에서 수행한 소규모 기초 연구이지만 초방사 양자엔진의 가능성을 실험적으로 보여줌으로써 열역학 법칙을 넘어 고효율로 일하는 고성능 엔진 개발에 도움을 줄 것으로 기대했다. 연구를 이끈 안경원 서울대 물리천문학부 교수는 “이번 연구는 빛으로 작동하는 초방사 양자 엔진을 실험적으로 구현해 낸 첫 번째 사례라는 점”이라며 “초방사 현상 제어 기술을 통해 원자물리, 양자정보처리 분야는 물론 엔진의 효율을 획기적으로 높일 수 있는 길을 제시했다”고 설명했다.

한때 수준높은 문명을 일군 마야 제국의 멸망을 이끈 유력한 ‘용의자’가 드러났다. 최근 미국 캘리포니아주립대 산타바바라 캠퍼스 등 공동연구팀은 마야판(Mayapan)의 붕괴는 지속된 가뭄으로 인한 정치적 갈등과 내전, 인구 이주 등이 복합적으로 작용한 결과라는 연구결과를 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications) 최신호에 발표했다. 영화의 소재로 등장할 만큼 신비로운 대상으로 여겨져 온 마야 문명은 기원전 2000년 전 부터 시작해 현재의 멕시코 남동부, 과테말라, 유카탄 반도 등을 중심으로 번창했다. 특히 마야 문명은 천문학과 수학이 발달해 수준높고 찬란한 문명을 일궜으나 특별한 이유가 밝혀지지 않은 채 사라졌다. 이에대해 학자들은 전염병과 외부 침입설, 주식인 옥수수의 단백질 부족설, 화산폭발 원인설 등 다양한 이론들을 제기한 바 있으며 2000년대 들어 유력한 원인으로 '가뭄'을 꼽아왔다. 이번에 연구팀은 유카탄 반도 북부에 위치해 지금은 마야의 유명 유적지가 된 마야판에 초점을 맞춰 연구를 진행했다. 마야판은 13세기 초에서 15세기 중반까지 마야 문명의 정치적, 문화적 중심지로 강력한 세력을 자랑했으나 결국 무너졌다. 연구팀은 1400년에서 1450년 사이 이 지역에서 발생한 일들을 조사하기 위해 당시 기후 데이터는 물론 동위원소 기록과 방사성 탄소데이터, 인간 DNA 서열을 포함한 마야판의 고고학 및 역사적 데이터를 모두 조사했다.그 결과 연구팀은 당시 이 지역에 장기간에 걸쳐 극심한 가뭄이 지속됐고 이는 도시의 혼란으로 이어졌다고 분석했다. 곧 장기간에 걸친 가뭄으로 물이 부족해지자 농업에 악영향을 미쳐 식량이 부족해졌고, 이는 지도층에 대한 불만과 정치적 갈등, 내전, 인구 이주 등으로 이어져 도시가 황폐해졌다는 주장이다. 논문의 주저자인 더글라스 케넷 교수는 "데이터를 분석한 결과 강우량 증가는 해당 지역의 인구 증가와 상관관계가 나타났다"면서 "반대로 강우량 감소는 갈등 증가로 나타나 1400~1450년 동안 지속된 가뭄은 결국 마야판의 붕괴로 이어졌을 것"이라고 설명했다. 이어 "마야판의 몰락은 환경적 요인이 사회의 건강에 얼마나 중요한 작용을 하는지 보여준다"면서 "이는 기후변화를 겪고있는 오늘날의 정치적 현실과도 연결된다"고 덧붙였다. 

지난 19일 영국은 영국 기상 관측사상 최고치인 40.2도를 기록했다. 영국은 여름에도 서늘한 날씨로 유명하다. 이 때문에 에어컨을 설치한 가정이 거의 없어 이번 폭염으로 사상자가 속출했다. 프랑스 파리도 이날 오후 40.1도를 기록해 근대 기상관측 150년 동안 세 번째로 더운 날로 기록됐다. 온난화로 인한 기후변화 때문에 매년 여름, 전 세계는 가마솥 더위에 시달리고 있다. 이런 극한 폭염은 아직 비정상적으로 받아들여지고 있지만 10년 이내에 이상기후가 일상화된 기후재난이 시작될 것이라는 경고가 나왔다. 일본, 한국, 오스트리아, 미국, 독일, 네덜란드, 영국 7개국 국제 공동 연구팀은 수치모델로 과거 가뭄 데이터를 분석한 결과 이르면 2030년부터 전 세계적으로 기후변화로 인한 ‘재난의 일상화’가 시작된다고 21일 밝혔다. 이번 연구에는 일본 국립환경연구소, 도쿄대, 한국 카이스트 문술미래전략대학원, 오스트리아 응용시스템분석 국제연구소, 미국 미시건주립대, 네덜란드 위트레흐트대, 독일 프랑크푸르트 괴테대, 라이프니츠 생물다양성·기후연구센터, 포츠담 기후영향연구소, 베를린 훔볼트대, 영국 노팅엄대 과학자들이 참여했다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 지구 온난화에 대한 장기적 대책을 검토하기 위해서는 미래 기후가 어떻게 변할 것인지 예측하는 것이 중요하다. 특히 미래 기후의 변화가 언제부터 시작되는지까지 알 수 있다면 대응도 빨라질 수 있다. 연구팀은 수치모델을 이용해 전 지구 하천 유량 변화, 가뭄 발생 빈도를 조사해 역대 최악 수준의 가뭄이 발생할 가능성이 큰 시기를 추정했다. 연구팀은 수치모델에 ‘기후변화에 관한 정부간 협의체’(IPCC)의 기후 평가보고서에서 활용되는 온실가스 배출의 여러 시나리오를 활용했다. 분석 결과, 지중해 연안이나 남미지역의 남부, 북미지역 등은 2030~2050년 경에 과거 최악이었던 가뭄을 가져왔던 수준의 날씨가 5년 이상 연속되는 시기가 나타날 것으로 예측됐다. 비정상적으로 보이는 날씨가 일상에서 빈번하게 나타나는 ‘재난의 일상화’가 곧 시작된다는 설명이다. 연구팀에 따르면 일부 지역의 경우 현재 상황은 기후위기를 막을 수 있는 수준을 넘어섰다. 그렇지만 온실가스 배출을 최대한 억제하는 기후변화 적극 대응 시나리오(RCP2.6)에 따라 실천을 할 경우 가뭄의 일상화 시점이 늦어지거나 가뭄 지속 기간을 줄일 수 있는 것으로 확인됐다. 연구팀은 수자원 분야나 농업 분야의 경우 기후변화에 대한 대책을 세우고 실천하는데 많은 시간이 요구되는 만큼 현재의 비정상성이 일상화되기 이전에 충분한 대비가 필요하다고 강조했다. 연구에 참여한 김형준 카이스트 문술미래전략대학원 교수는 “이번 연구 결과는 전 세계의 가뭄발생을 사전에 예측함으로써 탄소중립 실현의 중요성을 강조하고 기후변화 대응과 함께 기후적응 대책을 적극적으로 준비해야 한다는 점을 강력하게 주장하고 있다는데 의미가 크다”고 말했다.

국내 연구진이 센서의 색깔 변화만으로 PCR 검사만큼 정확하고 신속항원검사만큼 빠르게 진단할 수 있는 기술을 개발했다. 한국생명공학연구원 바이오나노연구센터 연구진은 코로나19 바이러스 표적 유전자만 신속 정확하게 검출해 현장에서 스마트폰 어플리케이션(앱)으로 코로나19 감염 여부를 진단할 수 있는 바이오센서를 개발했다고 20일 밝혔다. 이번 연구 결과는 나노과학 분야 국제학술지 ‘ACS 나노’에 실렸다. 코로나19 신규 확진자 수가 1주 단위로 2배씩 늘어나는 더블링 현상이 지속되고 있다. 이 때문에 정부도 코로나19 재유행을 사실상 공식화했다. 감염병 유행시기가 되면 가장 중요한 것은 신속, 정확한 진단으로 확진자를 구분해 감염확산을 늦추는 것이다. 현재 코로나19 진단에는 PCR 검사가 표준으로 활용되고 있지만 시간, 장비, 전문인력이 필요하고 현장 진단기술로 활용하기는 쉽지 않다. 반면 일반인들이 간단하게 검사할 수 있는 신속항원검사는 결과가 빨리 나오고 누구나 손쉽게 할 수 있지만 정확성이 떨어진다는 문제가 있다. 연구팀은 복잡한 장비가 필요 없이 핵산 증폭이 가능한 등온 핵산증폭기술과 크리스퍼 유전자 가위기술을 결합시켜 별도의 유전자 추출이나 증폭 없이도 표적 유전자를 신속 정확하게 검출할 수 있는 바이오센서를 개발했다. 또 3D 프린팅 기술로 이번에 개발한 센서를 소형 디바이스로 만들어 현장에서 1시간 내에 신속하고 정확하게 감염 여부를 확인할 수 있다는 장점이 있다. 연구팀은 또 인공지능 머신러닝 기반의 스마트폰 앱으로 검체의 색깔 변화를 분석해 바이러스 농도를 쉽게 정량화해 분석할 수 있다. 이 기술은 미량의 바이러스까지도 검출이 가능해 무증상 환자나 초기 경증환자 진단도 가능하다. 실제로 코로나19 감염자를 대상으로 한 실험에서 100%의 민감도와 특이도를 보이는 것이 확인됐다. 강태준 생명공학연구원 박사는 “이번 기술은 바이오센서, 유전자가위, 인공지능 기술을 융합해 현장에서 신속하고 빠르게 코로나19 바이러스를 검출할 수 있는 휴대용 진단기기를 개발한 것에 의미가 있다”며 “추가 연구를 통해 제품화를 해 신종 및 변종 감염병 진단 같은 다양한 바이러스 진단 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

무더운 여름에는 평소 먹는 것을 좋아하는 사람도 식욕이 떨어지기 십상이다. 입맛이 없을수록 덥지만 잠깐이라도 바깥에서 일광욕을 하는 게 좋은 방법일 수 있다. 이스라엘, 미국, 프랑스, 독일 4개국 국제 공동 연구팀은 햇빛이 피부 지방조직에서 섭식과 관련된 호르몬을 분비해 음식 섭취를 촉진시킨다고 19일 밝혔다. 그런데 이 같은 효과는 남자에게만 한정됐다. 이번 연구에는 이스라엘 텔아비브대, 맥스스턴에즈릴밸리대, 네타냐대, 셰바 종합병원, 메이르 메디컬센터, 텔아비브 소라스키 종합병원 등 이스라엘 연구진을 중심으로 미국 컬럼비아대, 하워드 휴즈 의학연구소, 프랑스 파리 샤클레이대, 독일 헬름홀츠 당뇨·비만연구소 등 23개 연구기관 과학자들이 참여했다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘네이처 메타볼리즘’에 실렸다. 의식주 중에서 식(食), 바로 음식은 인간의 생존에 있어서 매우 중요하다. 식욕은 중추신경과 말초신경 사이 의사소통으로 조절된다. 말초신경계는 음식의 양이나 영양소를 인식해 포만감이라는 신호를 중추신경인 뇌로 전달한다. 음식의 양에 따라 장이나 간, 지방조직에서 분비되는 호르몬이 뇌 시상하부에 신호를 보낸다는 것이다. 시상하부는 인체의 식욕 조절센터라고 할 수 있다. 연구팀은 이스라엘에 거주하는 성인남녀 3000명을 대상으로 3년 동안 식습관과 평소 생활습관을 추적 조사한 결과, 일사량이 많은 여름에 남성들의 식사량이 늘어났다는 사실을 확인했다. 반면 여성들은 일사량과 식사량의 상관관계를 보이지 않았다. 이에 연구팀은 생쥐를 이용해 햇빛과 식사량의 관계를 실험했다. 연구팀은 암컷과 수컷 생쥐 각각 6마리에게 매일 자외선(UV-B)를 규칙적으로 1시간 이상씩 10주 동안 쬐게 했다. 자외선(UV)는 A, B, C가 있는데 자외선 C는 오존층에 의해 거의 반사되고 흡수되는데 각막을 손상시키고 염색체 변이를 일으키지만 단세포 생물을 죽이는 살균 효과가 있다. UV-A는 피부노화와 피부암을 유발시킨다. UV-B는 피부를 태우지만 체내에서 비타민D를 합성하는데 도움을 준다.관찰 결과, 햇빛을 규칙적으로 쬐면 배고픔을 느끼게 하는 일명 공복 호르몬인 그렐린이 피부 지방조직에서 방출되는 것이 확인됐다. 그렐린이 많이 방출되는 수컷 생쥐는 식욕이 증가해 음식 섭취량이 늘고 체중도 증가한 것으로 관찰됐다. 이는 UV-B에 규칙적으로 노출되는 성인 남성들의 몸에서 그렐린 양이 늘어나고 이후 식사량이 늘었다는 사실과 일치한다. 반면 암컷 생쥐들은 에스트로겐이 피부 지방세포에서 나오는 그렐린을 억제해 햇빛이 식욕에 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다. 카르미 레비 이스라엘 텔아비브대 인간유전·생화학과 교수는 “이번 연구는 에너지와 신진대사 항상성에 대한 피부의 역할을 보여주는 것”이라며 “햇빛은 사람의 체내에 비타민D 합성을 도울 뿐만 아니라 섭식 행동 조절에도 영향을 미친다는 사실을 알게 된 만큼 섭식 장애를 겪는 사람의 치료에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

우리은하 밖에서 ‘잠자는 블랙홀’이 처음 발견됐다. 성간물질을 적극 흡수하지 않는 휴면 상태의 블랙홀로, 빛이나 복사선을 방출하지 않아 찾기가 매우 어렵다. 18일(현지시간) 시넷 등에 따르면, 국제 천문학 연구팀은 우리은하와 인접한 위성은하인 대마젤란은하에서 휴면 블랙홀을 발견했다. 우리은하 밖에서 휴면 블랙홀이 발견된 사례는 이번이 처음이다.휴면 블랙홀은 질량이 태양의 최소 9배에 달하는 항성질량 블랙홀로, 태양 질량의 25배에 달하는 뜨겁고 푸른 별과 쌍성을 이룬다. VFTS 243으로 알려진 이 쌍성계에서 휴면 블랙홀은 동반성과 서로를 공전한다.VFTS 243 쌍성계는 지구에서 16만 광년 떨어진 황새치자리의 타란툴라 성운 안에 있다.연구팀은 유럽우주국(ESA) 초대형망원경(VLT)의 관측장비인 플레임스(FLAMES)로 수집한 6년간의 데이터를 사용해 휴면 블랙홀을 발견했다. 휴면 블랙홀은 주변 환경과 상호작용이 매우 적다. 따라서 이번 발견은 건초더미에서 바늘을 찾은 것으로 비유되고 있다. 연구 공동저자인 벨기에 루뱅가톨릭대의 파블러 마르샹 박사는 “휴면 블랙홀에 대해 거의 알지 못해 이번 발견이 믿기지 않았다”고 말했다. 연구팀은 또 휴면 블랙홀이 어떻게 죽어가는 별 중심에서 생성됐는지를 조명했다. VFTS 243 쌍성계를 탄생시킨 별은 강력한 초신성 폭발을 일으켰을 때 흔적을 남기지 않고 완전히 붕괴한 것으로 여겨진다. 연구 주저자인 암스테르담대학의 토머 셰나르 박사는 “이 완전 붕괴 시나리오에 대한 증거가 최근 나타나고 있으나 우리 연구는 의심할 여지 없이 가장 직접적인 증거 중 하나를 제시한다”면서 “우주 블랙홀 병합의 비밀을 밝히는 데 중대한 영향을 줄 것”이라고 말했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 네이처 천문학 최신호(7월 18일자)에 실렸다.

뭔가를 자주 까먹는 사람에게 ‘물고기 머리’ ‘새 대가리’라며 놀리곤 한다. 그러나, 과학자들은 새들이 흔히 알려진 것처럼 머리가 나쁘지 않다는 점을 다양한 연구로 보여줬다. 이번에는 머리 나쁨의 또 다른 대명사인 물고기로 사람의 신경발달 질환을 치료할 수 있다는 연구 결과를 제시했다. 이탈리아 트렌토대 마음·뇌과학 연구센터, 파도바대 일반심리학과, 영국 킹스칼리지런던대 발달신경생물학 연구센터, 퀸메리런던대 생물·행동과학부, 미국 서던캘리포니아대 수렴 생명과학센터 공동 연구팀은 물고기가 숫자를 파악할 때 사용하는 ‘수학’ 유전자를 갖고 있으며, 이를 이용해 신경발달 질환을 치료할 수 있을 것이라고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘최신 신경해부학’ 7월 15일자에 게재됐다. 연구팀은 약 200개의 관련 연구를 메타분석해 어류도 포유류, 조류 같은 고등 동물들처럼 비슷한 뇌 부위를 사용해 양과 수를 인지한다는 점을 파악했다. 연구팀은 생명과학 분야에서 많이 쓰는 제브라피시를 이용해 실험했다. 제브라피시는 성체 크기가 5㎝ 정도의 관상용 열대 어류이다. 얼룩말처럼 무늬가 있지만 몸이 투명해 해부하거나 죽이지 않아도 실험에서 원하는 것을 파악하기 쉽다. 또 어류이지만 폐를 제외한 포유류의 모든 장기를 갖고 있으며 심장도 인간의 것과 공통점이 많다. 인간과 80~90% 가량 유전자를 공유하고 있어 돌연변이 연구로 사람의 다양한 유전질환을 해결할 수 있다. 먹잇감의 양이나 천적의 숫자를 인식하는 것은 제브라피시의 생존에서 매우 중요하다. 기존에는 어류가 양을 어떻게 측정하는지 행동 관찰을 통해 연구했기 때문에 정확한 작동 원리를 파악하기 어려웠다. 연구팀은 제브라피시의 눈동자 움직임 관찰과 전뇌 기능성 영상(Whole-brain functional imaging) 기술로 숫자 파악을 위해 작동하는 뇌 부위를 세포와 유전적 측면에서 측정했다. 그 결과, 물고기도 단순히 표면적, 등고선, 밀도 같은 주변 환경에서 나오는 신호를 기초로 숫자를 생각하는 것이 아니라 사람처럼 추상적인 수에 대한 개념을 갖고 있다는 사실을 확인했다. 양과 숫자 정보를 처리하는 회로가 포유류, 특히 인간과 비슷한 것으로 파악됐다. 연구팀은 수를 처리하는 특정 뉴런(신경세포)를 아직은 명확히 집어낼 수는 없지만 추가 연구로 발견 가능성이 크다고 밝혔다. 연구팀은 제브라피시 연구를 통해 숫자를 인식하고 파악하지 못하는 난수증 환자를 치료할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 글자를 읽기 어려워하는 난독증처럼 난수증도 정확한 통계는 없다. 그렇지만 과학자들은 전 세계적으로 약 6%의 아이들이 난수증에 시달리고 있는 것으로 파악하고 있다. 제브라피시가 계산능력을 손상시키는 신경발달 장애 치료에 도움을 줄 것으로 보인다. 연구를 이끈 이탈리아의 저명한 신경과학자 조르쥬 발로르티가라 트렌토대 교수(인지과학)는 “사람들이 물고기는 수에 대한 개념이 없을 것이라고 생각하지만 수와 양에 대한 일종의 ‘수학적 뇌’를 갖고 있다”며 “물고기의 수 감각에 대한 분자적, 유전적 기반에 대한 연구를 통해 난수증을 치료할 수 있을 것으로 기대한다”고 설명했다.

한국과 미국 연구진이 슈퍼 태양전지를 ‘초슈퍼 울트라 태양전지’로 만드는 기술을 개발해 주목받고 있다. 미국 피츠버그대 기계·재료공학부, 산업공학과, 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학과 공동 연구팀은 실리콘 태양전지 위에 페로브스카이트 태양전지를 올려놓는 ‘1+1 탠덤 전지’의 수명과 효율을 높이는 방법을 개발했다고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’에 실렸다. 1+1 탠덤 전지는 효율이나 가격경쟁력, 공정 편의성이 우수해 2~3년 내에 상용화할 수 있는 ‘슈퍼 태양전지’로 불린다. 그러나, 탠덤 태양전지는 구조상 자외선에 약한 페로브스카이트가 맨 위쪽에 놓여 있어 수명이 짧다. 이에 연구팀은 탠덤 태양전지의 수명과 효율을 한 단계 더 높여줄 수 있는 다기능성 필름을 개발했다. 이번에 개발한 필름은 자연 태양광에 포함된 유해 자외선은 차단해 전지 수명을 늘리고, 유효 파장 대역인 가시광선 흡수는 늘려 태양광-전기전환 효율을 높일 수 있다. 연구팀이 개발한 다기능성 필름은 탠덤 전지 맨 위에 올려 쓸 수 있는 형태로 자외선을 흡수해 차단하는 형광체 입자와 가시광선 흡수를 늘리는 실리카 입자가 함께 들어있다. 특히 형광체 입자는 유해 자외선을 흡수해 차단할 뿐만 아니라 가시광선으로 바꿀 수도 있어 전지 효율을 추가로 높일 뿐만 아니라 전지를 초록색으로 보이게 해 미관 개선에도 도움이 된다. 기존에 나와있는 반사방지 필름을 사용한 탠덤 태양전지의 경우 5시간이 지난 뒤 초기 효율의 90%로 떨어지고 20시간 후에는 50% 수준으로 급격히 떨어졌다. 반면 이번에 개발한 필름을 사용하면 120시간이 지나도 초기 효율의 91% 이상을 유지하는 것이 확인됐으며 초기 효율 자체도 기존보다 4.5% 높은 것으로 확인됐다. 최경진 UNIST 교수는 “기존에는 표면에 요철을 만들어 태양 빛 반사를 줄였지만 이번에는 반사방지 필름 자체가 빛 반사를 줄여 유효 파장대역 흡수 성능을 높였다는 점에 의미가 크다”며 “자외선 차단효과가 크기 때문에 탠덤 전지 뿐만 아니라 자외선에 약한 유기 태양전지, 유기물 다이오드 같은 분야에서도 사용할 수 있을 것”이라고 말했다.

중국 남부에서 발견된 1만 4000년 전 유골의 주인이 현생 인류와 같은 호모 사피엔스 종이며, 유전적으로 아메리카 원주민과도 연관돼 있다는 연구결과가 나왔다. 중국 과학원 쿤밍동물학연구소 연구진에 따르면 해당 유골은 1989년 윈난성의 동굴인 마루동(馬鹿洞)에서 발굴된 선사 인류의 두개골로, 탄소 동위원소 연대 측정 결과 플라이스토세(약 258만 년 전~1만 2000년 전) 후기인 1만4000년 전의 인류로 밝혀졌다. 외형은 멸종한 화석 인류인 네안데르탈인에 가깝지만, 뇌 크기는 현생인류의 조상보다 작은 것으로 분석됐다. 전문가들은 외형의 특징을 토대로 마루동이 최근까지 존재했던 미지의 고대 인류에 속하거나, 현생인류와 고대 인류의 혼혈이라고 추정했다. 최근 연구진은 해당 유골에서 추출한 고대 유전자의 게놈을 분석한 뒤 현존하는 다양한 인종과 비교하는 연구를 진행했다. 그 결과 마루동 두개골의 주인이 현생인류인 호모 사피엔스에 속하는 여성이라는 사실을 확인했다. 또 마루동 여성이 아메리카 원주민으로 이어진 동아시아인들과 같은 모계 혈통에 속한다는 사실도 밝혀졌다.연구를 이끈 쿤밍동물학연구소 쑤빙 박사는 “마루동인(人)은 형태학적으로는 독특한 특징을 가지고 있지만, 네안데르탈인이나 데니소바인과 같은 고대 인류가 아니라 현생인류에 속한다는 점을 아주 분명하게 말해주고 있다“고 설명했다. 연구진은 앞서 유전자 비교를 통해 약 4만 년 전 동아시아 남쪽에 살던 인류가 현재의 중국 동부 해안과 한반도, 일본을 통해 북극으로 이동한 뒤 1만 5000년 전 시베리아에 도달했다는 연구결과를 내놓은 바 있다. 쑤 박사는 “아메리카 대륙으로 이주하던 당시의 동아시아인의 유전자를 해독한 것은 이번이 처음”이라면서 “이번 결과는 아메리카 원주민이 동아시아인의 후손임을 확증하는 데 도움을 줄 것”이라고 설명했다. 이어 “동아시아 남부에서 발굴되는 마루동인 이전 화석에 대한 게놈 분석도 추가로 진행할 것”이라면서 “이러한 자료는 선사 인류의 이동을 보여주는 더 완전한 그림을 그릴 수 있게 해주며, 피부색의 변화 등 지역 환경에 적응하는 과정에서 나타난 신체적 변화에 대한 중요한 정보를 담고 있다”고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 세계적인 학술지 셀(Cell)의 자매지인 커런트 바이올로지 최신호에 실렸다.