커다란 몸집으로 느리게 움직이는 모습에 ‘바다 소’라고도 불리는 듀공이 중국에서 ‘기능적 멸종’에 처했다는 연구결과가 나왔다. 기능적 멸종이란 개체 수가 줄어 생태계에서 본래 역할을 하지 못하고 독자적으로 생존할 수 없는 상태를 말한다. 듀공은 해초류를 먹고사는 몇 안 되는 해양 초식동물이다. 홍해와 인도양, 태평양 등 따뜻한 바다에 주로 서식하는데, 20세기 들어 남획과 환경오염 등으로 개체 수가 급격히 줄어 멸종위기종으로 보호받고 있다. 영국 가디언의 24일 보도에 따르면, 런던동물원(ZSL) 연구진은 최근 공개한 논문에서 “2008년 이후 중국에서 듀공이 존재했다는 기록은 없다. 듀공은 중국에서 사실상 ‘기능적 멸종’에 처했다”고 밝혔다. 기능적 멸종이 된 동물의 가장 최근 사례는 호주 코알라다. 2019년 9월부터 이듬해 2월까지 이어진 대규모 호주 산불로 서식지가 줄어든데다 불임을 유발하는 질병의 유행 등으로 개체 수가 급감했기 때문이다. 듀공의 경우 중국 남부 지역 해안에 다수가 서식했었지만 어류 남획과 서식지 파괴로 개체 수가 줄어들었다. 1988년 중국 당국이 1등급 국가 중요 보호 동물로 분류해 개체 수 회복을 위한 노력을 시작했지만, 해양에서 인간 활동이 이어지면서 결국 멸종에 한 걸음 더 가까이 갔다.ZSL 연구진은 남중국해 연안을 따라 4개 해양 지역에서 듀공의 서식지 및 목격담을 찾아 나섰다. 해당 지역에 사는 어민 등을 중심으로 인터뷰를 진행한 연구진은 “연구 과정에 지역사회를 참여시키는 것은 종(種)의 상태를 이해하기 위한 생태학적 정보를 수집하고, 야생 동물 감소의 이유와 해결을 위한 방안을 찾는데 도움이 된다”고 밝혔다. 동시에 연구진은 중국에서 듀공 분포 지역 및 활동을 다룬 과거 데이터를 비교·분석한 결과 듀공이 2008년 이후 중국 해안에서 목격되지 않았다고 결론 내렸다. 연구에 참여한 ZSL 연구소의 사무엘 터베이 교수는 가디언과 한 인터뷰에서 “우리의 새로운 연구는 중국에서 또 하나의 수중 포유류 동물이 ‘손실’됐다는 강력한 증거”라면서 “이는 슬프게도 인간의 활동으로 인해 발생했다”고 설명했다. 이어 “듀공은 해안 개발 등 인간 활동으로 수질이 오염된 해양 서식지의 해초에 의존하며 살아간다. 그러나 과도한 조류 형성이 해수를 통과하는 빛의 양을 감소시켜 해초 광합성을 방지하고, 이 때문에 해초의 양이 급격히 줄면서 듀공의 먹이 활동에도 영향을 미쳤다”고 덧붙였다. 전문가들은 중국 당국이 해초를 복원하려고 노력하고 있지만, 복원 기간이 길어지면 해초에 의지하는 듀공의 개체 수 회복은 이미 늦은 일이 돼버릴 수 있다고 우려한다. 자세한 연구결과는 영국 왕립학회가 발행하는 개방형 정보열람 학술지인 왕립학회 오픈 사이언스(Royal Society Open Science)에 게재됐다.

인류가 이산화탄소(CO₂) 등 온실가스 억제에 실패하면 많은 해양생물이 수십 년 내 사라질 위험이 크다는 연구 결과가 나왔다. 캐나다 달하우지대 등 국제 연구진은 수심 100m 이하 해양 상층의 생물 약 2만 5000종을 대상으로 기후 변화 위험에 얼마나 취약한지를 평가했다. 해양 상층은 수온 변화가 가장 심한 곳이다. 분석 결과, 온실가스 배출을 줄이지 못하고 현재 추세를 그대로 유지하는 최악의 시나리오(RCP 8.5)가 계속된다면 2100년 안에 해양생물 종의 최대 90%가 멸종할 수 있는 것으로 나타났다. 해양 동식물은 물론 색조류와 원생동물, 박테리아까지 많은 생물종이 대량으로 사멸할 것으로 예상됐다. 이번 분석은 특히 상어와 가오리, 고래와 같은 해양포유류 종도 심각하게 영향을 받는 것을 보여줬다. 무려 75%가 2100년까지 멸종할 수 있는 것으로 나타났기 때문이다. 기후 위험에 대해 가장 취약성이 높은 해양생물은 대체로 덩치가 크고 수명이 긴 종으로 나타났다. 반면 가장 취약성이 낮은 종은 수명이 짧고 수직으로 이동하고 수심 200~1000m 사이 중심해에서 서식하는 생물들이었다. 연구는 또 먹이사슬에 따라 기후 변화에 취약해지는 정도가 다르다는 점도 발견했는데 최상위 포식자가 하위 포식자보다 심각한 멸종 위험에 처하는 것으로 나타났다. 문제는 이같은 멸종위기 영향이 호주 북해안과 홍해, 페르시아만, 인도 근해, 태국만 등 전 세계 다양한 생태계에서 나타나고 있다는 것이다. 연구 주저자인 대니얼 보이스 박사는 “우리는 최악의 시나리오가 되지 않길 바랄 뿐이다. 기후 위험에 따른 해양생물 종의 미래는 암울하기 때문”이라면서 “이들의 멸종은 먹이사슬을 교란시켜 지구 전체 생태계에 악영향을 미칠 것”이라고 우려했다. 지구에서 생물 종의 90% 이상이 멸종한 마지막 시기는 대멸종 사건 때였다. 약 2억 5200만 년 전 발생한 대멸종은 시베리아 대규모 화산 폭발과 연관성이 있는 것으로 여겨진다. 무려 200만 년간 탄소와 메탄 등 온실가스가 대기 중으로 분출됐는데 해양생물의 96%, 육상 척추동물의 70%가 멸종한 것으로 알려졌다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 기후변화’(nature climate change) 최신호(8월 22일자)에 실렸다.

최근 인기를 끌었던 ‘이상한 변호사 우영우’의 에피소드 중 하나에는 주인공 우영우가 시계 초침이 움직이는 소리 때문에 잠을 못 이루는 장면이 나온다. 보통 시계초침 뿐만 아니라 조용히 울리는 저주파 진동은 쉽게 느끼지 못하지만 소리에 민감한 사람이나 일단 한 번 듣고 온통 그 쪽에 집중하면 계속 소리가 신경을 거슬려 힘들게 만들기도 한다. 이는 층간소음도 마찬가지이다. 국내 연구진이 거울상 대칭이라고 불리는 카이랄 구조를 이용해 저주파 진동을 없애는 방법을 개발했다. 포스텍 기계공학과, 화학공학과 공동 연구팀은 왼손과 오른손처럼 거울로 보면 대칭구조를 이루고 있지만 겹치지 않는 독특한 특성을 가진 카이랄 구조를 이용해 저주파 진동을 줄이는 방법을 개발했다고 22일 밝혔다. 이번 연구 결과는 응용물리학 분야 국제학술지 ‘커뮤니케이션즈 피직스’에 실렸다. 구조물에서 저주파 소음을 만들어 내는 탄성파는 다양한 파동으로 나타나기 때문에 이 때 생기는 모든 진동을 억제하는 연구는 거의 없었다. 자연에 존재하지 않는 특성을 가진 메타물질로 진동을 줄이려는 시도도 있었지만 이는 한 종류의 진동에만 대응할 수 있었다. 메타물질로 진동 억제하는 시스템은 초기에 의도하지 않았던 진동이 만들어져 퍼질 때 오히려 그 진동을 증폭시킬 수 있다는 문제가 있다.연구팀이 이번에 개발한 카이랄 구조 저주파 진동 차단 기술은 특정 주파수대에서 포지는 모든 종류의 진동을 막는데 성공했다. 카이랄 구조를 이용해 저주파에서 발생하는 모든 진동을 효과적으로 줄일 수 있다는 것이다. 노준석 포스텍 교수는 “이번 연구는 나노미터 크기에서 연구된 메타물질의 활용 범위를 일상에서 사용할 수 있는 크기로 확장했다는데 의미가 있다”며 “자동차나 항공기 같은 기계 구조물, 건축물, 토목 등 다양한 분야에서 적용할 수 있을 것”이라고 설명했다.

알츠하이머는 기억상실, 인지장애를 동반하는 대표적인 퇴행성 질환이다. 알츠하이머 발생 원인은 다양하지만 가장 보편적으로 받아들여지고 있는 것은 베타 아밀로이드 단백질이나 타우 단백질이 축적되면서 독성을 만들어 내기 때문이다. 베타 아밀로이드 단백질 응집체를 제거하는 방식의 치료제 개발이 고려되고 있지만 약물 사용 중에 부작용이 발생해 상용화로 이어지지 못하고 있다. 이 같은 상황에서 베타 아밀로이드 응집체를 제거하는 동시에 부작용까지 차단할 수 있는 치료 후보물질을 개발했다. 카이스트 생명과학과 연구팀은 알츠하이머 치매에 대한 새로운 형태의 단백질 치료물질을 개발했다고 22일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의과학분야 국제학술지 ‘네이처 메디슨’에 실렸다. 지금까지 알츠하이머를 치료하는 물질은 베타 아밀로이드를 표적으로 하는 항체 기반 치료제들이다. 항체 기반 알츠하이머 치료제들은 뇌 부종이나 뇌 미세혈관 출현 같은 부작용 발생이 보고되고 있다. 항체 기반 치료제들은 면역세포가 항체에 의한 포식작용으로 베타 아밀로이드 응집체를 제거하는데 이 과정에서 뇌에 염증을 유발시키게 된다는 것이다. 이에 따라 연구팀은 세포 포식작용에 관여하는 단백질을 응용한 ‘Gas6 융합단백질’을 만들고 이를 통해 베타 아밀로이드 응집체를 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 확인했다. 실제로 알츠하이머를 유발시킨 생쥐에게 이번에 개발한 융합단백질을 투여한 결과 뇌 속에 축적된 베타 아밀로이드 양이 눈에 띄게 줄어드는 것이 관찰됐다. 또 기존 항체 치료제와 달리 과도한 시냅스 제거 현상도 억제하고 치료제 부작용이었던 뇌 미세혈관 출혈도 감소하는 것이 확인됐다. 또 기존 치료제보다 손상된 인지능력과 기억력 회복 수준도 훨씬 우수한 것으로 나타났다. 연구팀 관계자는 “지금까지 개발된 많은 항체 기반 치료제가 실패한 것은 뇌 조직과 혈관에 쌓이는 베타 아밀로이드 단백질 응집체를 올바른 방식으로 청소하지 못했기 때문”이라며 “이번 기술은 알츠하이머 뿐만 아니라 다양한 퇴행성 뇌 질환과 자가면역질환 치료에 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

돌고래가 바닷속에서 어떻게 사냥하고 먹이를 먹는지를 보여주는 모습이 영상으로 촬영됐다. 특히 이 영상은 돌고래 몸에 부착된 고프로 카메라로 촬영돼 돌고래의 관점에서 자유롭게 사냥하는 모습이 담긴 최초의 징면이다. 최근 미국 국립해양포유류재단(NMMF) 연구팀은 돌고래의 사냥 과정에 대한 놀라운 통찰력을 제공하는 내용을 담은 연구결과를 미국 공공과학 도서관 온라인 학술지인 플로스 원(PLOS ONE) 최신호에 발표했다. 돌고래는 그간 미국과 러시아 등 몇몇 국가에서 군사용으로 훈련시켜 현장에 투입해왔다. 미국의 경우 돌고래를 포함한 해양 동물 12종을 군사용으로 훈련하는 ‘해양 포유류 프로그램'(NMMP)을 진행해왔으며 여러 동물보호단체의 비난에도 지금도 큰돌고래와 바다사자 등을 일부 운영하고 있다. 　 이처럼 돌고래가 군사용으로 활용되는 이유는 지능지수(IQ)가 60∼90 정도로 매우 높다는 점과 수중 음파탐지 능력을 갖추고 있기 때문이다. 기존 음파탐지 장치인 소나보다 훨씬 더 '성능'도 좋아 적 전력을 염탐하는데 있어 최상의 비밀병기인 셈.이번에 NMMF 연구팀은 미 해군의 협조를 받아 총 6마리 큰돌고래의 몸에 카메라를 설치한 후 캘리포니아 샌디에이고만 바다에 풀었다. 완전히 야생 속으로 스며들어 자유롭게 사는 6개월 간의 행동을 영상과 오디오로 기록한 것. 이를통해 돌고래의 생태를 분석한 연구팀은 몇가지 특징을 밝혀냈다. 먼저 돌고래는 먹이를 찾을 때 매 20~50밀리초마다 끊임없이 '따다닥'하는 소리를 냈으며 실제 먹이로 다가가면 간격이 짧아지면서 '끽끽'거리는 소리가 났다. 이후 돌고래는 벌린 입의 측면에서 먹이를 빨아들여 배를 채운다. 연구팀은 돌고래가 소리를 내는 것을 '반향정위'(echolocation)의 한 형태로 분석했다. 곧 소리를 내어 물체에 부딪쳐 되돌아오는 음파로 먹이를 찾는 것. 연구에 참여한 다이애나 새뮤얼슨 디블 연구원은 "돌고래는 자연스러운 음파탐지 감각으로 소리를 튕겨 먹이를 찾아낸다"면서 "먹이가 가까워지면 눈 주위 근육도 변화가 일어나 시력도 사냥에 사용된다는 것이 확인된다"고 설명했다. 연구팀에 따르면 돌고래는 이같은 기술로 200마리 이상의 다양한 물고기를 잡아먹었으며 특히 한 돌고래는 독이 매우 강한 바다뱀(Hydrophis platurus)도 8마리나 잡아먹는 특이한 행동을 보였다. 디블 연구원은 "만약 이 돌고래가 야생에서만 살았다면 다른 구성원들이 이를 피하도록 가르쳤을 것"이라면서 "아마 다른 야생 돌고래 무리와 함께 먹이를 먹어본 경험이 부족해 생긴 일로 보인다"고 밝혔다. 

한국이 집중호우로 극심한 물난리를 겪을 때 스페인과 프랑스 등 유럽 전역에선 40도를 훌쩍 넘는 폭염과 가뭄으로 대규모 산불이 발생했다. 중국에서는 폭염, 가뭄, 홍수가 동시에 발생하기도 했다. 원인은 지구온난화다. 미국 기상 컨설팅 기업 웨더타이커, 콜로라도주립대, 플로리다주립대, 미시시피주립대, 엠브리리들 항공대, 노스캐롤라이나주립대, 해양대기청(NOAA) 국립허리케인센터 공동 연구팀은 지구온난화로 인해 태풍 발생 시기가 점점 빨라지고 있다고 분석했다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 8월 17일자에 실렸다. 열대성 저기압은 적도 부근의 열대 해상에서 발생하는 기상 현상으로, 동아시아에서는 태풍, 인도양에서는 사이클론, 북대서양에서는 허리케인으로 불린다. 허리케인이 6~11월 사이에 발생한다는 계절적 정의는 1965년에 만들어졌다. 한국에 영향을 미치는 태풍은 7~10월에 발생한다. 최근에는 기존에 알려진 것보다 빠르게 형성되는 경우도 잦다. 연구팀은 1979~2020년 대서양 지역의 허리케인 활동 시작과 1900~2020년 허리케인 미국 상륙 시기를 비교 분석했다. 연구 결과 1979년 이후 허리케인 첫 발생이 10년에 5일꼴로 빨라지고 있다. 또 1900년 이후 허리케인의 미국 상륙 시기도 10년에 2일꼴로 빨라지고 있는 것으로 확인됐다. 연구팀에 따르면 열대성 저기압 발생 시기가 빨라지는 이유도 결국 온난화로 인한 해수온도 상승과 관련이 있다고 분석했다. 한편 중국 칭화대, 미국 텍사스 오스틴대, 펜실베이니아주립대 공동 연구팀은 온난화로 인해 담수가 줄어 2060년이 되면 아시아 일부 지역은 심각한 물 부족 현상이 생길 것으로 봤다. 이 같은 연구 결과는 기후학 분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’ 8월 16일자에 실렸다. 연구팀은 아시아 지역의 급수탑으로 불리며 하류 쪽에 사는 약 20억명 이상의 사람들에게 담수를 공급하는 티베트 고원을 대상으로 했다. 연구팀은 인공지능(AI) 기계학습 모델로 기온, 강수량, 습도, 구름량 등 기상변수를 고려해 티베트 고원의 담수 총저수량을 시뮬레이션했다. 특히 기후변화에 관한 정부간협의체(IPCC) 보고서에서 제시된 세 가지 기후 시나리오에 따른 저수량을 예측했다. 그 결과 현재보다 이산화탄소 배출량을 줄이는 ‘약한’ 기후 시나리오 상황에서도 담수 저장량은 회복할 수 없을 정도로 줄어들었다. 이산화탄소 배출량이 현재보다 줄어도 21세기 초반(2002~2030년)과 비교해 21세기 중반(2031~2060년)에는 담수가 230Gt(기가톤) 사라질 것으로 예측됐다. 또 중국 동부와 인도, 중앙아시아 일대의 담수 저장량은 현재보다 45~60%가량 축소될 것으로 예상됐다. 이산화탄소 배출이 현재와 비슷한 수준 또는 더 많아질 경우 담수 저장량은 현재의 10~20% 수준까지 줄어들면서 심각한 물 부족 현상을 일으킬 것이라고 연구팀은 밝혔다. 연구를 이끈 디룽 칭화대 교수(수문학)는 “이번 연구는 앞으로 수십년 동안 이산화탄소 배출을 획기적으로 줄이지 못하고 현재와 비슷한 수준으로 유지하는 선에서 그치기만 하더라도 심각한 물 부족 현상을 겪게 된다는 것을 보여 준다”며 “이번에는 아시아 지역에 한정해 분석했지만 실제로는 지구온난화는 전 세계적으로 심각한 물부족 현상을 유발할 것”이라고 말했다.

국내 쌀 소비량이 20~30년 전에 비해 줄었다고는 하지만 여전히 한국인의 주식이다. 그렇지만 전 세계적으로 가장 많이 재배되고 소비되는 작물은 밀이다. 실제로 밀은 전 세계 인구의 절반에 가까운 34억명에게 주요 영양 공급원이 되고 있다. 그런데 기후변화가 밀 수확량의 변동성을 크게 하고, 미래 세계 식량 안보를 좌우하게 될 것이라는 예측이 나왔다. 중국, 네덜란드, 노르웨이, 영국, 호주, 미국 등 6개국 과학자들로 구성된 국제 공동 연구팀은 세계 각국이 기후 완화 목표를 달성해 지구 평균 기온 상승을 산업화 이전과 비교해 2도 이하로 막더라도 밀 수확량과 가격을 크게 변화시킬 것이라고 21일 밝혔다. 이번 연구에는 중국 대기물리학연구소, 난징정보과학기술대, 과학·개발연구소, 중국과학원대, 네덜란드 왕립기상학연구소, 흐로닝언대, 노르웨이 국제기후환경연구센터, 영국 엑서터대, 호주 연방산업연구기구(CSIRO) 식물공학연구소, 미국 국제기후사회연구소 연구진이 참여했다. 이번 연구 결과는 환경학 분야 국제학술지 ‘원 어스’ 8월 20일자에 실렸다. 연구팀은 기후·곡물(밀)·경제 앙상블 모델을 만들어 극단적 기상 현상이 잦아지는 경우 밀 생산량과 가격, 국제 공급·수요 사실에 미치는 영향을 예측했다. 앙상블 모델은 초기 조건, 중간 조건, 물리적 과정 등을 다양하게 만들어 수행한 결과를 분석하는 수학적 기법이다. 앙상블 모델은 대기 운동을 재현하거나 예상해 각종 기상현상을 예측한다. 밀은 중위도 온대기후에서 많이 재배된다. 이번 분석 결과에 따르면 기후변화로 인해 미국, 러시아, 북유럽 같은 고위도 지역에서는 생산량이 증가하겠지만 이집트, 인도, 베네수엘라 같은 저위도 국가에서는 밀 수확량이 지금보다 최소 15% 감소한다. 이 때문에 농업 중심 산업구조를 가진 남아시아, 북아프리카에 위치한 저개발국가, 개발도상국들은 식량 자급에 심각한 위협이 될 수 있다. 또 밀 수입·수출 가격 변동폭이 커지면서 전 세계적으로 경제적 불평등이 더욱 심해질 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 연구를 이끈 티아니 장 중국 대기물리학연구소 박사(농업기상학)는 “기후 변화는 다양한 분야에서 변화를 촉발시키는 데 인류 생존에 직접적으로 영향을 미치는 것은 식량 문제”라며 “기후 변화 시대에 개발도상국의 곡물 식량 자급률을 개선할 수 있도록 돕는 것은 세계 안보에도 매우 중요한 만큼 농산물 자유무역을 비롯해 국제적 논의가 필요하다”고 말했다.

약 45억년 전 지구가 만들어진 이후 소행성 충돌, 대규모 화산 폭발, 급격한 기후변화 등의 이유로 다섯 차례의 대멸종이 있었다. 2억 5000만년 전 고생대 페름기 말에 발생한 3차 대멸종에서는 전체 생물종 95%, 2억년 전 중생대 트라이아스기 말에 발생한 4차 대멸종 때는 생물종 80%가 사라졌다. 이 같은 최악의 대멸종 원인은 기후변화 때문으로 추정된다. 미국 하버드대, 하버드 비교동물학박물관, 노스캐롤라이나 자연사박물관, 노스캐롤라이나주립대, 캐나다 앨버타대 공동 연구팀은 3·4차 대멸종을 가져온 급격한 기후변화가 중생대 쥐라기, 백악기 시대 파충류의 폭발적 증가와 진화를 가져왔다고 21일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 8월 20일자에 실렸다. 연구팀은 3·4차 대멸종기 전후에 발생하고 사라진 125종의 동물의 화석 약 1000개와 당시 기후 상황을 시뮬레이션해 분석했다. 특히 새로 나타난 종(種)과 등장 시기, 진화 속도에 주목했다. 그 결과 3·4차 대멸종기에는 이전이나 이후와 달리 파충류 종의 수와 형태적 다양성이 폭발적으로 증가하면서 조류, 포유류를 압도했다. 중생대에 다양한 종류의 공룡들이 나타나 지구를 지배할 수 있었던 이유다. 연구를 이끈 스테파니 피어스 하버드대 교수(진화생물학)는 “이번 연구 결과는 급격한 기후변화가 기존 생물종을 없애고 새로운 생물종을 부상하게 한다는 것을 명확히 보여 준다”며 “기후변화 대응을 위한 적응 방안도 고려되고 있지만 근본적인 원인을 제거하지 않는 이상 인류가 6차 대멸종 대상이 될 수 있다”고 밝혔다.

모든 학부모는 아이들이 학교에서 좋은 성적을 거두고 원만한 학교생활을 하길 원한다. 다른 아이들보다 좋은 성적을 거둬야 한다는 생각 때문에 초등학교 입학 전부터 조기교육을 시키기도 한다. 그런데 뇌과학자와 심리학자로 구성된 연구진은 학교 생활을 잘하고 좋은 성적을 내기 위해서는 조기교육보다 어휘력, 주의력이 더 중요하다는 분석이 나왔다. 미국 오하이오주립대 연구진은 어휘력이 뛰어나고 주의력이 높은 아이들이 학교에서 좋은 성적을 거둘 수 있다고 20일 밝혔다. 이번 연구 결과는 교육심리학 분야 국제학술지 ‘초기 교육과 발달’(Early Education and Development) 8월 18일자에 실렸다. 연구팀은 미국 내 8개 주에서 유치원에 다니는 4세 남녀아동 895명을 대상으로 교사와 또래 아이들과의 관계, 학업성적에 미치는 요인을 장기 추적 조사했다. 연구팀은 우선 아이들에게 다양한 그림과 사진을 보여주고 단어를 말하도록 하고, 4시간 동안 아이들의 행동과 교사, 또래 아이들과의 행동을 관찰했다. 또 부모에 대해 아이들의 평소 행동과 사교성, 의사소통 등에 대한 설문조사도 동시에 실시했다. 그 결과, 어휘력이 풍부하고 주의집중력과 자기 통제 능력이 뛰어난 아이들이 그렇지 않은 아이들에 비해 초등학교 입학 후와 중고등학교에서도 성적이 우수하고, 각종 학교 활동에서 적극적으로 나서며, 학교에서 문제 행동도 덜 일으키는 것으로 확인됐다. 주의집중력은 특정 목표를 위해 불필요한 자극을 통제할 수 있는 능력이다. 연구팀은 취학 전 어휘력은 단순히 학교에서 배울 언어를 미리 공부하는 것이 아니라고 강조했다. 어린 시절 어휘력은 부모와의 상호관계와 다양한 활동을 통해 얻어야 한다고 강조했다. 연구를 이끈 켈리 퍼텔 교수(인간생태학)는 “어린 시절부터 과도한 학습은 아이들의 뇌에 과부하를 걸리게 만들 수 있다”며 “부모와 다양한 활동과 교감, 독서 등을 통해 어휘력을 늘리는 것이 장기적으로 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다.

최근 인기를 끈 드라마 ‘이상한 변호사 우영우’의 주인공 우영우는 자폐스펙트럼 증후군을 앓고 있지만 보고, 듣고, 느낀 것을 정확히 기억해내는 ‘포토그래픽 기억력’을 가지고 있다. 학생이나 시험을 앞둔 수험생들은 우영우 같은 포토그래픽 기억력을 가졌으면 하는 생각을 한 번쯤 하게 된다. 기억력을 타고나지 못한 일반인이라도 기억을 높이기 위한 다양한 기억술들이 있다. 그런데 뇌신경과학자들이 열심히 공부한 것들을 까먹지 않기 위해서 가장 중요한 것은 ‘잠’과 ‘학습 환경’이라는 연구 결과를 내놨다. 독일 튀빙겐대 의료심리학 및 행동신경생물학 연구소, 통합신경과학연구센터, 국제 막스플랑크 연구스쿨, 헬름홀츠 당뇨 및 대사질환연구소 공동 연구팀은 깨어있는 동안 만들어진 기억을 장기 기억으로 이동시키는 핵심은 ‘충분한 잠’과 ‘일정한 학습환경’이라고 19일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 8월 16일자에 실렸다. 깨어 있는 동안 학습한 것들이 장기 기억으로 전환되기 위해서는 수면이 중요하다는 연구 결과들은 이전에도 있었다. 연구팀은 잠자고 있을 때 이외에 깨어있을 때도 기억력을 높이는 방법을 연구했다.연구팀은 생쥐 21마리를 두 집단으로 나눈 뒤 새로운 물건에 노출시키거나 학습을 시킨 뒤 한 그룹은 바로 잠을 재웠고, 다른 집단은 2시간 동안 깨어있도록 했다. 또, 연구팀은 학습을 시킨 뒤 전혀 다른 환경으로 옮겨 잠을 자거나 깨어있도록 했다. 그 결과, 이전 연구 결과들과 마찬가지로 잠을 충분히 잔 생쥐들이 잠을 못 잔 생쥐들보다 기억력이 더 우수한 것으로 나타났다. 그렇지만 학습 후 생활 공간을 바꾸면 잠을 충분히 자더라도 이전보다 기억력이 떨어지는 것으로 나타났다. 생활 공간이 바뀌면 깨어있을 때 기억 수준은 비슷하지만 장기 기억으로 쉽게 옮겨지지 않는다는 설명이다. 이번 연구를 이끈 신경과학자 얀 보른 튀빙겐대 의대 교수는 “이번 연구는 기억력을 높이기 위해서는 주변 환경을 안정적으로 유지하는 것이 중요하고 충분한 수면을 취하라는 것을 재확인시켜주고 있다”고 설명했다.

생물학자와 고인류학자로 구성된 연구팀은 껌 씹는 것이 의외로 많은 칼로리를 소모하는 일이라는 연구 결과를 내놨다. 영국 맨체스터대, 독일 막스플랑크 진화인류학 연구소, 칠레 산티아고 칠레대, 네덜란드 마스트리히트대 메디컬센터, 라이덴대 공동 연구팀은 부드러운 음식보다 좀 더 질기고 딱딱한 음식을 씹는 행위가 대사활동을 촉진시켜 칼로리 소모를 늘린다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 8월 18일자에 실렸다. 사실 이번 연구는 단순히 씹는 행위와 칼로리 소모의 관계를 파악하기 위한 것이 아니라, 현대인의 턱이 인류의 먼 조상, 현대 영장류의 턱 모양과 다른 이유에 대한 진화적, 실험적 증거를 찾기 위해 수행됐다. 이를 위해 연구팀은 세계 최초로 사람이 껌을 씹는 데 얼마나 많은 에너지를 사용하는지 측정했다. 연구팀은 18~45세 남녀 21명을 대상으로 둥근 어항 형태의 헬멧을 쓰고 두 종류의 껌을 씹도록 했다. 연구팀은 실험 편차를 줄이기 위해 남성과 여성 각 집단을 서로 키와 몸무게가 비슷한 참가자들로 구성했다. 연구팀은 소화기관이 에너지를 사용하지 않도록 실험 참가자들에게 무미, 무취, 무칼로리 껌 두 종류를 각각 15분 동안 씹도록 했다. 껌 하나는 부드럽게 씹히는 것이고, 다른 것은 약간 질기고 딱딱한 느낌을 주는 껌이었다. 연구팀은 참가자들이 껌을 씹는 동안 산소 소비량과 이산화탄소 배출량을 측정했다. 측정 결과, 실험 참가자들 호흡에서 쉬고 있을 때보다 산소 소비량과 이산화탄소 배출량이 증가했다. 이는 신체 대사기관이 활발히 에너지를 소비하고 있다는 것을 의미한다. 부드러운 껌을 씹을 때는 평균 10%, 딱딱한 껌을 씹을 때는 15% 이상 증가한 것으로 확인됐다. 격렬한 운동을 할 때보다는 낮은 수준이지만 가벼운 산책을 할 때와 비슷한 수준이라는 설명이다. 연구팀에 따르면 평소 식사할 때도 부드러운 것보다는 단단하거나 섬유질이 풍부해 오래 씹어야 하는 음식을 먹는다면 에너지 소비량은 더 증가할 것으로 추정했다. 연구팀은 이번 연구 결과는 씹는다는 행위에 따른 얼굴 골격의 변화를 파악할 수 있는 개념증거라고 강조했다. 400만~200만년 전 아프리카에서 살았던 오스트랄로피테쿠스는 현대인보다 치아가 4배 정도 더 컸고 턱 근육도 발달돼 있었다. 그렇지만 인류가 불을 사용하고 부드러운 음식을 섭취하고, 요리법이 다양하게 발전하면서 치아의 크기는 물론 턱 골격이 작아지고 그 대신 두개골은 커지는 방향으로 진화했다고 연구팀은 설명했다. 또 씹는 행위에 에너지를 적게 사용해 에너지를 체내에 쉽게 축적할 수 있도록 진화했으며 다른 활동에 에너지를 사용할 수 있는 여유를 가지게 된 것이라고 부연했다. 연구를 이끈 아담 반 카스테렌 영국 맨체스터대 박사(생물인류학)는 “이번 연구에 따르면 인류 조상들은 씹는 것에 힘을 덜 들임으로써 다른 일에 더 많은 에너지를 사용할 수 있도록 진화했다”고 말했다.

국내 연구진이 물속 부영양화를 촉진시켜 녹조를 유발시키는 질소와 인을 없애고, 바이오디젤 원료로도 쓸 수 있으며 이산화탄소도 제거하는 ‘1석 3조’ 미세조류를 발견했다. 환경부 국립호남권생물자원관 연구팀은 하천이나 호수 등에 부영양화를 일으키는 질소와 인을 먹이로 삼고 동시에 바이오연료 소재를 만들 수 있는 미세조류(algae)를 찾았다고 18일 밝혔다. 이번 연구 결과는 환경과학 분야 국제학술지 ‘환경관리 저널’ 9월호에 게재될 예정이다. 연구팀은 지난해 5월부터 최근까지 전남 목포시 고하도와 일대 21개 섬의 바닷물, 갯벌, 토양에서 21종의 미세조류를 발견했다. 이 중, 진도군에서 확보한 미세조류 배양체에서 ‘클로렐라 소로키니아나 JD1-1’이라는 신종을 발견했다. 연구팀은 소로키니아나의 생활하수와 축산폐수 처리 능력을 실험했다. 그 결과, 폐수 속 총 질소(N)는 12일 동안 82%까지, 총 인(P)은 7일 동안 99%까지 제거하는 것으로 확인됐다. 또 소로키니아나는 흡수한 질소와 인을 영양분으로 삼아 1g당 7~10%의 지질이 포함된 바이오매스를 생산할 수 있는 것이 관찰됐다. 연구팀에 따르면 소로키니아나를 대량 배양하면 바이오디젤 같은 바이오연료 소재로 활용할 수 있을 것이라고 밝혔다. 미세조류가 광합성하는 과정에서 1ℓ당 하루 0.06~0.1g의 이산화탄소를 소모하는 것도 확인돼 온실가스 저감에도 도움이 될 것으로 보인다. 류태철 국립호남권생물관장은 “이번 연구처럼 앞으로도 단순히 섬과 연안의 새로운 생물자원 확보에 그치는 것이 아니라 확보된 생물자원을 이용해 폐자원 처리, 소재활용 확대, 탄소중립 기술 확보 등 다각도로 활용하는 방법을 연구할 것”이라고 말했다.

생물공학 분야 석학 이상엽 카이스트 특훈교수팀이 시력 개선에 도움이 되는 것으로 알려진 루테인을 생산할 수 있는 미생물을 만들었다. 카이스트 생명화학공학과 연구팀은 노안, 백내장 등 예방·치료 효과로 주목받고 있는 루테인이라는 물질을 생산할 수 있는 미생물 균주를 개발하는데 성공했다고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 ‘네이처 촉매’에 실렸다. 계란 노른자와 과일에 주로 포함돼 있는 루테인은 눈을 산화 손상과 자외선에서 보호해 눈 영양제 성분으로 많이 쓰이고 있다. 최근에는 고령화와 스마트 기기 사용시간이 늘어나면서 눈 건강에 대한 관심이 높아지면서 루테인 수요는 빠르게 증가하고 있다. 시판되고 있는 눈 영양제에 포함된 루테인은 주로 금잔화 꽃에서 추출한 것이다. 문제는 금잔화 꽃을 재배하기 위해서는 땅, 시간, 노동력이 필요하기 때문에 대량 공급이 쉽지 않다. 이 때문에 화학 합성법도 제시돼 왔지만 루테인의 화학구조가 비대칭적이고, 분자식은 같지만 구조가 달라 물리적, 화학적 성질 자체가 다른 이성질체도 많아 분리 공정이 필요해 이 또한 비효율적이다. 이에 연구팀은 미생물의 대사회로를 변화시키는 시스템 대사공학으로 대장균의 대사회로를 바꿔 저렴한 바이오매스의 주원료인 글리세롤로 루테인을 만들 수 있도록 했다. 대사회로를 바꾸더라도 여러 생화학적 반응에 관여하는 효소가 원하는 물질 생산 흐름을 방해하기 때문에 일정량 이상 생산하기 어려운 것이 보통이다. 연구팀은 이 같은 병목 현상을 없애는 기질 채널링, 전자 채널링 효과로 루테인 생산을 위한 대사흐름을 강화시켜 다량의 루테인을 생산할 수 있게 했다. 연구팀은 전자 채널링 기술을 활용해 대장균에서 자몽향 성분인 누카톤과 항노화 천연화합물인 아피게닌을 만드는데도 성공했다. 이번 연구 제1저자인 박선영 LG화학 박사는 “이번 연구는 천연자원의 비효율적 추출법을 대체할 수 있는 미생물 기반 고효율 루테인 생산 기술을 개발했다는 점에 의의가 있다”며 “이번 기술을 활용하면 미생물 기반의 의약품, 건강보조식품 등 제조법을 한 단계 업그레이드 시킬 수 있을 것”이라고 말했다.

미국과 러시아가 핵전쟁을 하면 전세계 53억명이 기근으로 사망한다는 연구 결과가 나왔다. 최대 핵보유국 간 전쟁으로 세계 인구의 3분의 2가 굶어죽는다는 분석이다. 미 럿거스대 등 국제 연구진은 핵무기 보유국 9곳이 핵전쟁을 벌이는 시나리오 6가지를 가정하고 컴퓨터 시뮬레이션을 시행했다고 국제학술지 네이처푸드 최신호(15일자)에 발표했다. 미국과 러시아 사이 대규모 핵전쟁이 1가지, 인도와 파키스탄 등 소규모 핵전쟁이 나머지 5가지였다. 그 결과, 모든 핵전쟁은 전쟁이 일어난 도시와 함께 수많은 사람을 없애고 토양과 물을 오염시키지만 직접적인 피해가 가지 않았던 다른 모든 곳에도 악영향을 미치는 것으로 나타났다. 핵폭발로 인한 화재에서 발생한 그을음과 먼지가 성층권을 뒤덮으면 햇빛이 차단돼 기온이 급격히 떨어지는 핵겨울이라는 기후변화가 일어난다. 그러면 전 세계적으로 작물과 가축, 어획량 등 식량 공급원이 치명적인 영향을 받아 수많은 사람이 굶어죽을 수 있다. 연구진은 기존 연구를 바탕으로 핵폭발로 인해 발생한 버섯구름이 대기 중으로 확산 시 햇빛을 얼마나 차단하는지를 계산했다.해당 데이터를 미국 국립대기연구센터(NCAR)이 지원하는 기후 예측 도구 복합지구시스템모델(CESM)에 입력한 결과, 아무리 작은 규모의 핵전쟁이라도 세계 식량 공급에 치명적인 혼란을 일으키는 것으로 나타났다. 인도와 파키스탄 간 소규모 핵전쟁만으로도 500만t의 그을음과 먼지가 하늘을 덮게 된다. 그러면 5년간 세계 식량 생산량이 7% 줄어 2억 5500만 명이 굶어죽을 수 있다. 양국간 더 큰 규모의 핵전쟁은 4700만t의 그을음과 먼지를 일으켜 기아로 인한 사망자는 25억 1200만 명에 달할 수 있다. 특히 최근 우크라이나 사태로 인해 군사적 긴장이 최고조에 이른 미국과 러시아가 핵전쟁을 벌이면 1억 5000만t의 그을음과 먼지가 일어나 3~4년간 세계 식량 생산량은 90%까지 줄어 53억 4100만 명이 굶어죽을 수 있다. 핵폭발로 인한 직접적인 사망자도 3억 6000명에 달하는 것으로 나타났다. 연구 공동저자 앨런 로보크 럿거스대 석좌교수는 “어떤 규모의 핵전쟁이라도 수십억 명이 죽는다. 유일한 해법은 핵무기 금지뿐”이라고 강조했다. 현재 핵무기 보유국은 미국, 러시아, 중국, 프랑스, 영국, 파키스탄, 인도, 이스라엘, 북한 등 9개국으로 1만 2700여기 핵탄두를 보유하고 있다. 2017년 채택된 유엔 핵무기금지조약은 세계 66개국이 비준했지만 핵보유국가는 한 나라도 비준하지 않았다.

지난주 중부지방은 장마 때보다 더 많은 비가 내렸다. 이전과 비교했을 때 이런 비정상적인 날씨는 점점 잦아지고 있다. 극한 기상은 지구온난화로 인한 기후변화가 직간접적으로 영향을 미치기 때문에 발생한다. 국내 연구진은 이런 극한 날씨들이 남극 앞바다의 상태에 따라 달라진다는 점을 확인했다. 울산과학기술원(UNIST) 도시환경공학과, 미국 콜로라도 볼더대 대기해양과학과, 캘리포니아 샌디에고대(UCSD) 스크립스 해양연구소 공동 연구팀은 남극 앞바다의 기후변화가 태평양 수온 변화에 영향을 미쳐 한국을 비롯한 중위도 날씨를 바꾼다고 16일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 8월 15일자에 실렸다. 기존 기후모델에서는 남극 앞바다의 냉각이 남반구 열대 지역의 강우 상태에 영향을 미치는 이유를 정확히 밝혀내지 못했다. 이에 연구팀은 해양, 대기, 지표면, 해빙을 종합적으로 시뮬레이션해 기후를 분석하는 ‘기후모델’을 이용해 남극해의 수온이 적도 태평양과 중위도 날씨에 미치는 영향을 조사했다. 그 결과, 온난화로 남극 빙하가 녹아 남극해 수온이 낮아지면 열대 동태평양 수온이 낮아지고, 그 영향으로 열대지역 비를 뿌리는 강우가 북쪽으로 이동하는 원격상관 현상이 나타난다는 사실을 확인했다. 원격상관 현상은 멀리 떨어진 지역의 국지적 기후변화가 다른 지역의 기후변화를 변화시키는 것으로, 흔히 ‘북경에서 나비의 날개짓이 뉴욕에 폭풍을 일으킨다’는 말로 표현된다. 태평양 수온 변화는 한국을 비롯한 중위도 지역 기후에 영향을 준다. 적도 동태평양이 서태평양보다 차가운 라니냐 현상이 있을 때 미국 캘리포니아 지역이 극심한 가뭄에 시달리는 것이 대표적 사례이다. 그렇지만 지금까지 기후모델에서는 태평양 수온 변화의 원인을 제대로 밝혀내지 못해 중위도 기후 예측에 실패했다. 강사라 UNIST 교수는 “이번 연구에서는 오존층 파괴나 남극 담수 유입으로 남극 앞바다가 부분적으로 냉각되면서 라니냐 현상과 비슷한 태평양 수온 패턴이 나타난다는 것을 보여주고 있다”며 “남극 앞바다의 냉각이나 온난화에 의한 효과가 전 지구에 영향을 미친다는 것을 확인한 것”이라고 설명했다.

개만한 덩치를 가진 신종 '갑옷 공룡'이 아르헨티나 북부 파타고니아 리오 네그로 지역에서 발굴됐다. 최근 아르렌티나 펠릭스 데 아자라 자연사 재단 연구팀은 목에서 꼬리까지 보호용 가시로 덮힌 신종 초식공룡 '자카필 카니우쿠라'(Jakapil kaniukura·이하 J. 카니우쿠라)를 발굴했다는 연구결과를 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포트‘(Scientific Reports) 최신호에 발표했다.길이가 최대 1.5m에 달하는 이 공룡은 '갑옷공룡'으로 유명한 안킬로사우루스(ankylosaur)와 스테고사우루스(Stegosaurus)의 먼 친척뻘로 보인다. 그러나 J. 카니우쿠라는 이보다 덩치가 매우 작은 것은 물론 9700~9400만 년 전 공룡의 마지막 시대인 백악기에 살았다. 연구팀은 J. 카니우쿠라를 갑옷공룡류인 장순아목(Thyreophora)으로 분류했는데, 기존 갑옷공룡류와는 몇가지 큰 차이가 드러난다.먼저 일반적으로 갑옷공룡은 덩치가 크며 4족 보행이 특징이다. 그러나 J. 카니우쿠라는 길이는 1.5m, 무게는 4~7㎏의 소형으로 두 다리로 달렸으며 팔은 마치 티라노사우루스처럼 작고 앙증맞은 크기다. 또한 대부분의 장순아목은 약 2억 100만 년 전 부터 1억 6300만 년 전까지 지구 북반구에서 발견된 것과 달리 J. 카니우쿠라는 남반구에서 발굴됐다.연구를 이끈 세바스천 아페스테기아 박사는 "장순아목 혈통이 남아메리카에서 그것도 백악기 후기까지 살아남았다는 사실이 매우 놀랍다"면서 "이전에 알려지지 않았던 갑옷공룡의 전체 계보를 다시 정리해야할 필요가 있다"고 평가했다. 한편 자카필(Jakapil)이라는 이름은 현지 원주민 언어로 '방패를 든 사람'을 의미하며 카니우쿠라(Kanikura)는 '돌'을 의미한다. 곧 천적으로부터 자신을 보호하는 딱딱한 뼈와 가시로 덮힌 갑옷공룡의 특징이 이름에 담겨있다. 또한 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 J. 카니우쿠라의 생전 모습을 가상으로 생생히 그려냈다. 　 　 

기후변화는 극한 기상 일상화는 물론 이미 종식이 선언됐던 감염병들까지 재등장 시키고 있다. 정복을 코 앞에 둔 감염병들도 독성이 강화돼 인류를 위협하는 사례도 늘고 있는데 대부분 원인은 항생제 남용 때문이다. 현재 코로나19가 전세계를 휩쓸고 있지만 에이즈와 함께 세계에서 가장 치사율이 높은 질병은 다름 아닌 결핵이다. 이 때문에 세계보건기구(WHO)는 2030년까지 종식시키겠다고 선언했지만, 최근 과학자들은 현재 발견된 상당 수의 결핵균이 약물 내성을 갖고 있다고 발표했다. 결핵 종식이 쉽지 않은 일이라는 말이기도 하다. 영국 옥스포드대 연구진을 중심으로 전 세계 51개국 연구자로 구성된 ‘결핵에 대한 종합 내성 예측’(CRyPTIC·크립틱) 국제 컨소시엄은 현재까지 발견된 결핵균의 절반 이상이 항생제 내성을 갖고 있다고 15일 확인했다. 이 같은 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생명과학 분야 국제학술지 ‘플로스 생물학’ 8월 11일자에 두 편의 논문으로 실렸다. 결핵은 결핵균이 체내에 침투해 발생하는 질병으로 호흡기 분비물을 통해 옮겨진다. 결핵이라고 하면 폐결핵을 많이 떠올리지만 신장, 신경, 뼈 등 체내 대부분의 조직, 장기에서 병을 일으킬 수 있다. 결핵은 치료와 예방이 가능한 질병으로 결핵균 감염자 85% 이상이 6개월 이상 약물 복용으로 완치될 수 있다. 결핵은 후진국 질병으로 알려져 있지만 2020년 질병관리청의 통계에 따르면 국내 결핵 사망자 수는 1356명으로 법정감염병 중 가장 많고 국내 전체 사망 원인으로도 14위이다. 2020년 기준 전 세계적으로도 987만명의 환자가 발생해 149만명이 사망해 전년도보다 5.6%포인트 증가했다. 이 같은 상황에서 최근 몇 년 동안 항생제 내성을 가진 결핵균들이 속속 발견되고 있어 공중보건의 위협이 되고 있다.연구팀은 크립틱 컨소시엄 실험실들에서 1만 2289종의 결핵균에 대표적인 항생제 13개를 다양한 농도로 처리 실험을 했다. 그 결과, 결핵균의 절반을 넘는 6814종이 최소 하나 약물에 내성을 갖고 있는 것으로 나타났다. 특히 이 중 4685종은 여러 약물에 내성을 갖고 있으며 대표적인 결핵치료제인 리팜피신으로도 제거되지 않는 것으로 조사됐다. 두 번째 논문에서는 결핵균 1만 228종에 대한 전장유전체상관분석(GWAS) 결과를 실었다. 논문에 따르면 결핵균 대부분이 13개 항생제의 최소 억제농도가 이전에 비해 높아졌다. 즉, 현재 나와있는 항생제로 결핵균을 없애기 위해서는 투여량이 이전보다 더 많아야 한다는 것이다. 연구에 참여한 데릭 크룩 영국 옥스포드대 교수(미생물학)는 “이번 연구는 인류를 위협하고 있는 결핵균의 항생제 내성에 대한 유전적 변이와 현재 상황을 명확히 보여주고 있다”며 “항생제 내성을 일으키는 결핵균 변이체에 대한 이해는 신약 개발과 내성 균주 모니터링에 매우 중요하다”고 설명했다.

힘들거나 즐거울 때나 자기도 모르게 음악을 흥얼거릴 때가 있다. 알고 있는 음악 뿐만 아니라 자신이 즉흥적으로 만든 음을 허밍하는 경우도 많다. 영화나 드라마에서도 음악이 빠진 상태를 생각하면 우리가 받는 감동이나 재미를 느끼지 못할 것이다. 24시간 우리 주변 언제 어디서나 듣게 되는 음악이 인간의 자연스러운 본능이라는 사실이 실험적으로 확인됐다. 캐나다 몬트리올대 심리학과, 몬트리올대 국제 뇌·음악·음향연구실(BRAMS) 연구팀은 음악 교육을 제대로 받지 않은 사람들도 자연스럽게 음악 이론이나 규칙에 맞춰 음악을 자연스럽게 만든다는 것을 확인했다고 15일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 리포츠’에 실렸다. 학교에서 배우는 음악 이론은 복잡하다. 그렇지만 음악은 음성이나 악기가 만들어 낼 수 있는 모든 음높이의 집합이라는 기본 원칙을 바탕으로 한다. 특히 곡 전반에서 각 음들의 구조와 상관관계를 말하는 조성은 뒤이어 나올 음을 예상할 수 있게 해준다. 전 세계 전통음악을 보면 음계는 서로 다르지만 조성은 다양한 장르와 문화에서 공통적으로 나타나는 특징이다. 이 때문에 일부 학자들은 ‘조성은 인간의 진화된 특성이며 뇌가 음악을 인지하고 기억하고 만들어 내는데 도움을 준다’고 주장하고 있다. 그렇지만 전문가 이외에 일반인들이 조성 규칙을 어떻게 알고 있는지에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았다. 이에 연구팀은 퀘벡에 사는 음악 교육을 받지 않고, 심지어 음치까지 포함된 성인 남녀 33명을 대상으로 실험했다. 연구팀은 헤드폰과 마이크가 설치된 방음실에서 ‘다’라는 소리만으로 자장가, 춤곡, 슬픈 노래 등을 불러보라고 지시했다. 음치는 일종의 선천적 음악장애로 음높이를 인지하고 만들어 내는데 어려움을 겪는 증상이다. 그 결과, 연구 참가자들은 924곡의 음을 만들어 냈는데 악보로 만들면 30개 음표로 구성된 20초~1분 정도의 음악이었다. 이들이 만들어 낸 음악은, 심지어 음치가 만든 음까지도 음조로 들리는 멜로디를 만들어 낸 것이 확인됐다. 연구팀은 이들이 만든 음악을 컴퓨터로 분석한 결과, 무작위적이고 불규칙한 음으로 즉흥음악을 만들어 냈을 것이라고 생각하기 쉽지만 실제로는 서양 음악 이론에 따른 조성으로 구성된 음을 만들어 냈다는 것이 관찰됐다. 심지어, 음치 한 명과 일부 일반인들은 정식 음악 교육을 11년 이상 받은 전문 음악가(바리톤)가 만든 즉흥음보다 높은 점수를 받았다. 연구를 이끈 이사벨 페레츠 교수(음악신경인지학)는 “이번 연구는 뇌가 음악을 만드는 방식에 대한 그간의 연구를 뒷받침해주고 있다”며 “음치까지 포함해 사람들은 음악 규칙에 대한 암묵적 지식을 타고난다는 것을 의미하는 이번 연구 결과는 음악이 인간의 천성이라는 것을 보여준다”고 설명했다.

지난주 서울, 경기, 인천 수도권을 중심으로 쏟아진 폭우는 곳곳을 물바다로 만들고 인명·재산 피해를 입혔다. 이번 폭우도 극한 기상만 발생하면 들먹이는 ‘기후변화’가 원인인지에 대해서는 분석이 필요하지만 간접적 영향을 끼쳤다는 것을 부인할 수 없다. 많은 기후학자들은 지금처럼 온실가스 배출이 계속돼 온난화가 가속화할 경우 폭염, 가뭄, 홍수 같은 예측 불가한 날씨가 일상화될 것이라고 보고 있다. 과학자들은 이런 기후변화가 이제는 우리 기억 속에서 사라진 감염병들을 다시 불러내고, 감염병의 독성도 더욱 세게 만들 것이라는 우울한 예측을 내놨다. 실제로 지난 10일 영국 런던의 하수에서 소아마비(폴리오) 바이러스가 검출되면서 영국 보건 당국은 비상이 걸렸다. 1945년 원자폭탄이 발명되기 전까지 인류 최악의 감염병 중 하나였던 소아마비 바이러스가 1984년 이후 런던에서 검출된 적이 없다. 영국 정부가 2003년 소아마비 종식을 공식 선언한 지 19년 만에 다시 발생한 것이다.전염병의 제왕으로 오랜 기간 인류를 괴롭혔던 두창(천연두)도 1980년 5월 세계보건기구(WHO)에서 종식이 선언되며 완전히 사라졌다. 그렇지만 지난해 말부터 동물에게서 주로 나타나는 원숭이두창이 인간에게 전염되고 미국, 유럽을 중심으로 사람 간 감염이 확산되면서 WHO는 비상사태를 선언했다. 미국 하와이대 지질환경학과, 지구과학과, 천연자원·환경관리학과, 해양생물학연구소, 위스콘신 메디슨대 공중보건과학과, 스웨덴 예테보리대 해양과학과 공동 연구팀은 기후변화가 홍수, 가뭄, 폭염, 혹한 등 극한 기상을 일상화시키고 사라진 전염병을 불러내고 동물이 주로 걸리던 감염병이 인간을 공격하는 사례는 더 많아질 것이라고 14일 밝혔다. 연구팀은 기후변화가 병원균의 독성을 강화시키고 사람의 면역체계까지 약화시킬 것이라는 분석도 내놨다. 이 같은 연구 결과는 기후학 분야 국제학술지 ‘네이처 기후변화’ 8월 9일자에 실렸다. 기후변화와 감염병 증가의 관계는 그간 개별 병원균이나 폭염, 홍수 같은 특정 위험에만 초점을 맞춰 분석돼 왔다. 연구팀은 기후 위험과 질병에 관해 연구한 3213개 연구를 정량적으로 재분석하는 메타분석 방식으로 연구했다. 이를 위해 사람을 감염시킬 수 있는 286종의 전염병과 홍수, 가뭄, 혹한, 해수면 상승 같은 10가지 기후 위험의 상관관계를 들여다봤다.그 결과 9종을 제외한 277종의 전염병은 홍수나 폭염 같은 단 하나의 극한 기상만으로도 감염력과 독성이 강화될 것으로 봤다. 인류에게 영향을 끼쳤던 전염병의 58%(218종)는 기상 이변으로 인해 변이가 발생해 이미 독성이 강해졌다. 서아프리카 풍토병으로 치사율 30~50%에 이르는 라사열, 공기나 물을 매개로 발열과 호흡기증상을 수반한 박테리아성 감염병인 재향군인병(legionnaires’ disease) 등은 기상이변으로 병원균의 감염성과 강도가 더 세질 것으로 예측됐다. 또 열대 지역에서 많이 발생하는 라임병, 뎅기열, 말라리아 같은 질병은 감염 지역이 전 세계로 확대될 것이라고 연구팀은 밝혔다. 특히 북극의 온난화가 지구 평균보다 4배 이상 빠르다는 연구 결과는 전염병 확산이 더욱 암울하게 흘러갈 것이라는 예측을 가능하게 한다. 지구과학 국제학술지 ‘커뮤니케이션스 어스 앤드 인바이러먼트’ 8월 12일자에 실린 연구를 보면 북극 온난화가 지구 평균보다 2~3배 빠르다고 알려졌지만 실제로는 4~7배에 이르는 것으로 나타났다. 핀란드 국립기상학연구소, 이스턴 핀란드대 응용물리학과, 노르웨이 국제기상연구센터 공동 연구팀은 1979~2021년 북극권 기상 관측 데이터를 분석해 빠른 북극 온난화를 일컫는 북극 증폭이 가속되고 있다는 것을 밝혀냈다. 연구팀은 또 실제로 북극 대부분 지역은 최근 10년 동안 산업화 이전 대비 0.75도 높아졌고, 스발바르 군도와 러시아 노바야제믈라 군도는 10년 동안 1.25도나 상승했다고 분석했다. 기후변화와 감염병 발생을 연구한 카밀로 모라 하와이대 교수는 “기후 위험이 질병으로 이어지는 만큼 각각의 질병에 대한 대응책을 마련하는 것도 중요하지만 온실가스 배출 감소로 기후변화를 억제할 필요가 있다”고 설명했다.

누구나 한 번쯤 심하게 운동을 하거나 육체 노동을 한 뒤 통증과 함께 극심한 피로를 느낀 경험이 있을 것입니다. 이는 젖산(lactate)이 근육에 쌓이기 때문으로 알려져 있습니다. 2000년대 들어서 근육 피로가 젖산 때문이 아니라 체내 칼륨(K) 이온 변화 때문이라는 연구 결과들이 나오기도 했지만 육체 피로의 정확한 원인은 아직도 명확히 밝혀지지 않은 상태입니다. ●글루탐산 과다 분비로 인지 피로 발생 그런데 책상 앞에 오래 앉아 있는 학생이나 사무직 노동자들도 공부나 업무가 끝난 뒤 육체 노동을 한 것만큼이나 피로감과 두통을 느끼는 경우가 있습니다. 오랜 시간 열심히 생각하는 것만으로도 사람을 지치고 피곤하게 만드는 원인에 대해서는 육체 피로만큼 연구되지 않고 있었습니다. 프랑스 피티 살페트리에대학병원, 파리 뇌연구소(ICM), 뉴로이미징연구센터(CENIR), 소르본대, 파리 정신과·신경과학 대학병원그룹(GHU) 공동 연구팀은 오랜 시간 정신적 노동에 시달리면 ‘글루탐산’(glutamate)이 과다하게 분비돼 ‘인지 피로’(cognitive fatigue)가 발생할 수 있다고 14일 밝혔습니다. 이 같은 연구 결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 8월 12일자에 실렸습니다. 연구팀은 20~39세의 남녀 40명을 두 집단으로 나눠 한 그룹은 복잡한 내용을 암기하고 계산하도록 했고 다른 집단은 상대적으로 더 쉬운 문제를 해결하도록 한 뒤 자기공명분광법(MRS)으로 뇌의 움직임을 측정했습니다. 자기공명영상법(MRI)은 뇌의 해부학적, 구조적 변화를 찾을 때 활용하고, MRS는 뇌의 화학적 변화를 파악할 때 사용하는 검사법입니다. ●글루탐산 뇌 축적 땐 인지기능 저하 그 결과 복잡한 계산과 암기를 했던 집단은 그렇지 않은 사람들에 비해 뇌 전전두엽 피질의 시냅스에 글루탐산의 농도가 높은 것으로 확인됐습니다. 글루탐산이 뇌에 과도하게 쌓여 있는 경우 불안감, 우울감이 증가하고 계산이나 암기 정확도도 현저하게 떨어지는 것으로 조사됐습니다. 강도 깊은 사고활동 시간이 길어지면 뇌에서 신경전달물질인 글루탐산이 많이 분비되고, 글루탐산 부산물이 축적되면서 뇌 독성이 발생한다는 것입니다. 이런 상황이 반복적으로 장기화하면 시냅스 연결까지 약화시켜 기억력 감퇴, 인지조절 능력 상실 같은 문제를 유발시킬 수 있다고 지적했습니다. 심할 경우 뇌종양의 원인이 될 수도 있다고 경고했습니다. 연구팀은 뇌의 과도한 활동으로 인한 인지기능 저하를 막을 수 있는 방법도 제시했습니다. 바로 충분한 휴식과 수면입니다. 수면이나 휴식을 취하면 신경세포와 시냅스에 과다하게 쌓인 글루탐산이 제거된다는 것입니다. 또 많은 사람들이 일이나 공부를 잠깐 쉬고 휴식을 취할 때도 뭔가 다른 특별한 행동을 해야 한다는 강박까지 갖는 경우가 많습니다. 그렇지만 연구팀은 쉴 때는 아무것도 하지 않고 ‘멍 때리는 것’이 뇌에 과다하게 축적된 글루탐산 제거에 효과적이라고 조언했습니다. ●충분한 수면·휴식으로 뇌 쉬게 해야 연구를 이끈 안토니우스 빌러 프랑스 살페트리에대학병원 박사(인지신경과학)는 “이번 연구는 피곤할 때 중요한 결정을 내리지 말아야 하는 이유를 보여 주고 있다”며 “전두엽에서 만들어 내는 대사물질을 측정함으로써 번아웃(탈진) 예측 및 예방에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했습니다. 이번 연구를 보면서 문득 과도한 경쟁 사회인 한국에서 쉴 새 없이 뇌를 혹사하는 직장인과 학생들의 뇌는 괜찮을지 걱정이 됩니다.