세계에서 가장 다양한 생물이 사는 곳으로 유명한 아프리카에는 물속에서도 쉽게 사냥할 수 있게 진화한 좀처럼 보기 힘든 물쥐가 있다. 하지만 이들 반수생 설치류에 관한 연구는 지금까지 서식지가 정세불안 등을 이유로 엄격하게 통제돼 왔기에 제대로 이뤄지지 못했었다. 그런데 최근 미국 시에나대와 시카고 필드자연사박물관 공동연구진은 아프리아 중부내륙 콩고민주공화국에서 국립공원 관계자들의 협력 덕분에 콩고 분지에 서식하는 물쥐를 대상으로 한 포획 연구를 진행해 신종 2종이 새롭게 확인했다고 밝혔다. 이전까지 발견된 물쥐는 에티오피아물쥐(학명 Nilopegamys plumbeus)와 아프리카물쥐(학명 Colomys goslingi)라고 불리는 두 종뿐이었다. 에티오피아물쥐는 1927년 동아프리카 에티오피아강에서 포획된 한 마리만이 공식적으로 알려졌으며 그 표본은 현재 필드자연사박물관에서 보관하고 있다. 게대가 이 종은 이미 멸종했을 가능성이 큰 것으로 알려졌다. 반면 아프리카물쥐는 콩고 분지 전역과 서아프리카 열대우림에서 서식하고 있어 에티오피아물쥐보다 개체 수가 많은 것으로 추정되지만, 그동안 내전 등으로 포획 연구를 진행하기가 쉽지 않았다. 이에 따라 이번 연구에서는 콩고 분지에서 서식하는 아프리카물쥐를 대상으로 현지 국립공원 관리자들의 협력을 얻어 연구 목적으로 포획하는 작전을 수행할 수 있었다. 특히 이들 아프리카물쥐는 코끝의 수염을 수증 음파탐지기마냥 물속에 담그는 방법으로 강물의 흐름과 수생 곤충의 움직임을 감지하는 능력을 갖고 있다. 이 때문에 이들 쥐의 뇌는 사냥할 때 수염으로부터 전해지는 먹잇감의 위치 정보를 처리해야 해서 비교적 크게 발달해 있기도 하다.또 이들 쥐는 지느러미처럼 넓은 발끝과 발수성이 높은 체모 등을 갖고 있어 물살이 빠른 여울에서도 사냥할 수 있고 수심이 0.9~1.2m에 달하는 깊은 강이나 늪지 속에도 숨을 수 있어 표본을 포획하는 것 자체가 쉽지 않다. 하지만 이 연구에서는 포획한 개체뿐만 아니라 과거 수집한 표본을 가지고 이들 쥐의 신체적 특징을 비교하고 DNA를 분석함으로써 아프리카물쥐 신종 2종을 새롭게 확인할 수 있었던 것으로 전해졌다. 그중 첫 번째 종은 콩고의 독립운동가이자 초대 총리인 파트리스 루뭄바를 기념하기 위해 ‘루뭄바 아프리카물쥐’(학명 Colomys lumumbai), 다른 한 종은 서아프리카 라이베리아에 있는 월로기지 산맥의 이름을 딴 ‘월로기지 아프리카물쥐’(학명 Colomys wologizi)라는 이름이 붙여졌다.연구진은 또 이번 연구에서 필드자연사박물관에서 보관하고 있는 에티오피아물쥐 표본의 두개골에서 DNA를 채취해 이번에 확인한 아프리카물쥐 2종까지 아프리카물쥐속(Colomys) 3종과 에티오피아물쥐가 서로 근연 관계에 있다는 것도 확인했다. 끝으로 연구에 참여한 필드자연사박물관의 줄리언 커비스 피터핸스 박사는 “콩고 분지에는 지난 70년 동안 거의 개척되지 않은 광대한 지역이 있으므로 이들 쥐가 널리 분포하고 있을지도 모른다”고 밝히면서 “이번 연구는 보호 지역을 정하기 위한 중요한 첫걸음이 될 것”이라고 기대감을 드러냈다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘린네 학회 동물학 저널’(Zoological Journal of the Linnean Society) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

개미가 적을 만났을 때 뿜어내는 개미산과 지구온난화를 일으키는 원인으로 알려진 이산화탄소로 산업적으로 활용도가 다양한 일산화탄소 같은 유용한 물질을 만들어 내는 방법을 국내 연구진이 개발해 화제가 되고 있다. 카이스트 생명화학공학과 이상엽 특훈교수팀은 개미산과 이산화탄소만으로 유용한 산업용 물질을 만들 수 있는 대장균을 개발했다고 11일 밝혔다. 이번 연구결과는 생명공학 분야 국제학술지 ‘네이처 마이크로바이올로지’에 실렸다. 대장균은 증식 속도가 빠르고 사람처럼 탄소를 갖고 있는 유기물질로 다양한 물질을 만들어 낸다. 이 때문에 이런 대장균의 대사과정을 활용해 유용한 화합물을 대량으로 생산하려는 시도들이 이어지고 있다. 원유나 천연가스를 처리해 휘발유나 디젤유를 만들어내는 증류탑이나 석유화학 공정을 대장균이 대신하도록 하려는 것이다. 개미에게서 추출되는 포름산, 일명 개미산은 이산화탄소에서 쉽게 만들어 낼 수 있다. 개미산은 액체상태로 보관하기 편리하고 미생물이 섭취하기 용이한 형태이다. 문제는 대장균에게 개미산을 주입할 경우 포도당처럼 다른 탄소성분의 영양소를 함께 공급해야 한다. 이렇게 될 경우 생산비용이 추가로 들 뿐만 아니라 미생물이 개미산을 이용하지 않는다는 것이다. 이에 연구팀은 대장균의 유전자를 변형시켜 이산화탄소로 유용한 원료 화합물을 합성할 수 있도록 대사경로를 바꿨다. 실제로 개량 대장균으로 이산화탄소와 개미산만 있는 배양접시에서 유용한 산업용 물질을 생산할 수 있는 대장균을 증식시키는데 성공했다. 이상엽 교수는 “이번 기술을 활용하면 대장균을 이용한 발효공정을 통해 개미산과 이산화탄소만으로 일산화탄소처럼 탄소 하나로 구성된 탄소화합물을 생산할 수 있는 기술을 개발했다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

비타민D를 먹으면 이석증 재발 빈도가 감소하는 것으로 나타났다. 분당서울대병원 신경과 김지수 교수 팀이 5년간 1000여 명의 이석증 환자 데이터를 분석해 얻은 결과로, 세계 최초로 이석증의 예방법을 제시해 관심을 모으고 있다. 심한 어지럼증이 나타나는 이석증(양성돌발두위현훈)은 어지럼증 관련 질환 중 가장 재발이 흔하며, 메슥거림과 구토, 눈떨림을 동반해 일상생활을 어렵게 할 만큼 환자들의 삶의 질을 떨어뜨리는 질환이다. 기존 연구들에 따르면, 비타민D가 부족하고 골밀도가 낮을 경우 이석증 유병률이 특히 높다고 한다. 김 교수 팀은 이석증에 관한 기초 실험결과와 여러 임상연구를 바탕으로 비타민D 치료의 이석증 재발 예방 효과를 검증하기 위한 연구를 했다. 이번 연구에는 분당서울대병원을 비롯해 고려대 안암병원, 충남대병원, 부산대병원 등 국내 8개 대학병원의 어지럼증 전문의들이 참여했으며, 2013년부터 2017년까지 1050명의 이석증 환자를 비타민D 실험군 518명과 대조군 532명으로 무작위 배정해 1년간 재발 빈도를 비교했다. 실험군 중 혈중 비타민D 농도가 20ng/ml 이하로 낮은 348명은, 1년 동안 비타민D 400IU와 칼슘 500mg를 매일 2회 섭취하도록 했고, 반면 대조군은 일반적 치료를 하며 경과를 관찰했다. 연구 결과, 대조군에서 재발 빈도가 1.10에 달한 반면, 비타민D를 섭취한 실험군에서는 0.83에 그쳐 비타민D를 보충했을 때 이석증 재발 빈도가 약 27% 감소한 것으로 나타났다.비타민D와 칼슘을 보충하는 예방법은 한국을 비롯한 미국, 영국, 스페인의 국가별 이석증 의료비용 효과 분석에서도 경제성 있는 방안으로 드러났다. 이번 연구는 이석증 치료에 임상연구에 기반한 근거를 제공해 진료 패러다임의 변화를 가져올 것으로 기대된다. 김 교수는 “세계 최초로 이석증의 예방치료법을 제시해, 향후 신경이과 분야에서 원천기술을 확보하고 이석증 외 다른 어지럼증 치료 기술에도 응용 할 수 있을 것으로 기대된다”며 “우수한 진료시스템으로 주목받고 있는 국내 어지럼증 분야의 학문적 위상을 한층 높이는데 기여하게 되어 기쁘며 이석증 환자를 위한 최적의 치료 방침을 제시하겠다”고 전했다. 한편 이번 연구결과는 임상신경학 분야 권위 있는 학술지인 ‘신경학저널(Neurology)’ 최신 호에 게재됐다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr

한국 청소년들의 공부 시간은 주의집중력 여부를 제외하고 전 세계 어느 나라 청소년들보다 길다. 경쟁 사회 영향이 다양한 경험을 해야 할 청소년 시절까지 공부로 잠식되고 있다. 이런 상황에서 초등학교 저학년이 아닌 고학년이나 중, 고등학생이 부모에게 악기나 운동을 새로 배우고 싶다고 한다면 많은 부모들은 ‘그 시간에 공부나 해라’라고 타박을 주는 경우가 많다. 그런데 신경과학자들이 악기 연주나 체육 활동은 아이들의 인지기능을 향상시켜줄 뿐만 아니라 집중력을 높여주고 스트레스 관리에도 도움이 된다는 연구결과를 내놨다. 미국 하버드대 의대, 칠레 폰티피시아 가톨릭대 의대, 데싸로요대 의학부, 복잡계 사회연구소, 신경영상연구실 공동연구팀은 어려서 악기 연주를 배우는 것이 주의력과 기억력 향상에 도움을 준다는 연구결과를 뇌과학 분야 국제학술지 ‘최신 신경과학’(Frontiers in Neuroscience) 8일자에 발표했다. 연구팀은 이 같은 효과는 어린 시절 악기를 배울 때보다는 덜하지만 성인이 된 뒤에도 나타난다고 밝혔다. 연구팀은 10~13세 남녀 어린이 40명을 대상으로 집중력과 작업기억력을 측정했다. 작업기억(working memory)은 정보를 일시적으로 보관해 각종 인지 과정을 계획하고 처리할 수 있도록 하는 공부하는데 있어서 중요한 단기기억이다. 작업기억에 문제가 있는 경우 장기기억도 형성되지 않게 된다. 실험에 참여한 40명 아동 중 절반은 2년 이상 악기 연주를 배웠고 주당 2시간 이상 연습하고 있으며 나머지 20명은 학교 교과과정 이외에는 별도로 음악을 배우지 못했으며 평소에도 음악이나 악기 연주에 관심이 없는 아이들로 구성했다. 연구팀은 이들에게 추상화와 인물화를 보여주면서 4초 가량의 짧은 멜로디를 동시에 듣도록 했다. 연구팀은 이후 그림을 보여주면서 멜로디를 연결하거나 멜로디를 들려주면서 같이 제시된 그림을 연결하도록 하면서 응답의 정확성과 반응시간을 측정했다. 이와 동시에 활성화되는 뇌 부위를 파악하기 위해서 기능성 자기공명영상(fMRI)도 촬영했다. 그 결과 두 집단 간에 반응시간은 큰 차이를 보이지 않았지만 기억력은 악기 연주를 배운 아이들의 점수가 2배 가까이 높게 나타났다. 악기를 배운 아이들은 기억을 할 때 모서리위이랑, 전두엽이 특히 활성화되는 것으로 확인됐다. 모서리위이랑은 시각정보와 다양한 감각정보를 받아들여 감각을 통합하는 역할을 하는 장소이다. 또 소리를 기억해 작업기억에서 중요한 역할을 하는 ‘음운 루프’도 활성화되는 것으로 나타났다. 전두엽-모서리위이랑-음운루프로 연결되는 대규모 뇌연결망은 목표지향적 작업과 인지요구 작업을 처리하는데 필요하다.연구팀은 추가적인 측정을 통해 악기 연주를 배운 아이들이 읽기 독해능력 뿐만 아니라 창의력이 우수하고 주의력 조절능력, 스트레스 조절 능력이 더 우수한 것으로도 조사됐다. 또 연구팀은 성인들도 악기를 배울 경우 이전보다 주의집중력, 기억력과 스트레스 조절능력도 높아지는 것이 확인됐다. 연구를 주도한 레오니 카우젤 칠레 폰티피셜 가톨릭대 박사는 “이번 연구결과는 음악적 훈련이 뇌신경 회로의 연결성을 높이는데 매우 효과적이라는 것”이라며 “이번 연구에서는 음악 부문만을 다뤘지만 아동 청소년기에 예체능 활동을 하는 것은 인지기능 향상은 물론 스트레스 관리 같은 정신건강 차원에서도 상당한 도움을 준다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

약 2000년 전 베수비오산의 분화로 목숨을 잃은 한 남성의 유해에서 보존상태가 양호한 뇌세포가 최종 확인됐다고 AFP, 영국 가디언 등이 7일 보도했다. 기원후 79년, 베수비오산에서 화산이 폭발한 뒤 인근의 고대 도시인 헤르쿨라네움은 화산재로 휩싸였다. 당시 화산 폭발은 헤르쿨라네움을 1m 두께의 유독한 화산재와 가스 및 용암으로 뒤덮이면서 결국 매몰됐다. 이탈리아 나폴리대학 연구진은 헤르쿨라네움 유적지를 탐사하던 중 당시 희생자의 두개골 안에서 유리질 형태의 물질을 발견하고 분석해왔다. 그 결과 해당 유리질 형태의 물질은 모발과 뇌 조직에서 유래한 미량의 단백질 및 지방산이 포함돼 있는 뇌세포라는 사실이 최종적으로 확인됐다. 연구진은 “화산 폭발로 인한 극심한 열과 이후 이뤄진 급속한 냉각이 뇌세포를 유리질 형태로 바꾼 것으로 보인다”면서 “유리화 된 뇌 조직의 변화는 분화 중에 발생하는 화산 과정에서도 흔히 볼 수 있는 고유한 특징”이라고 설명했다. 특히 연구진은 이번 연구 결과와 함께 고성능 현미경 및 이미지 처리 기술 등을 통해 얻은 고해상도의 뇌세포 이미지를 공개했다.연구진은 “유리화 된 뇌세포를 통해 화산폭발 후 사망한 피해자의 중추신경계 세포 구조를 면밀하게 파악할 수 있게 됐다. 이는 매우 양호한 상태로 보존된 인간 신경 조직의 고고학적 특징을 살필 수 있는 기회를 의미한다”고 덧붙였다. 한편 두개골 뇌세포 샘플의 주인인 희생자는 초대 로마 황제 아우구스투스를 숭배하던 시설의 관리인으로 추정된다. 이 희생자의 시신은 1960년대, 시설 숙소 안에 있던 나무 침대에 누워있는 상태로 발견됐다. 전문가들은 베수비오 화산 폭발로 방출된 고열의 기체에 의해 시설 내 온도가 520℃까지 급상승했을 것으로 추정한다. 이후 일어난 온도 급강하는 시신 일부의 세포나 조직이 유리질 화 되도록 촉진했지만, 온도가 갑자기 떨어진 이유에 대해서는 아직까지 밝혀진 부분이 없다. 자세한 연구결과는 는 미국 공공과학 도서관 온라인 국제학술지인 ‘플로스원’ 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

국내 연구진이 친환경 청정에너지로 활용할 수 있는 수소를 빠르고 높은 효율로 생산할 수 있는 기술을 개발했다. 카이스트 신소재공학과, 한국과학기술연구원(KIST) 수소·연료전지연구단 공동연구팀은 수소를 더 효과적으로 생산해 낼 수 있는 성냥개비 탑 모양의 촉매기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 수소 에너지 사용이 활성화되기 위해서는 저렴하게 수소를 생산할 수 있어야 한다. 순도 높은 수소 생산을 위해서 태양전지나 잉여 전기에너지를 이용해 물을 전기 분해 하는 고분자 전해질막 수전해 기술이 가장 주목받고 있다. 문제는 물 분해로 수소를 만들어 내기 위해서는 고가의 이리듐(Ir) 촉매를 사용해야 한다는 점이다. 이에 연구팀은 비싼 이리듐 사용을 줄이고 효율을 높이기 위한 촉매 개발에 나섰다. 연구팀은 3차원 프린팅과 비슷한 원리인 ‘초미세 전사프린팅 적층 기술’을 활용해 성냥개비 탑 모양의 3차원 이리듐 촉매 구조를 인쇄 방식으로 제작하는 기술을 개발했다. 기존에 사용되는 이리듐 나노입자 촉매는 무작위 형태와 배열을 갖고 있지만 이번에 개발한 3차원 촉매는 규칙적 구조를 갖고 있고 촉매 표면에 만들어진 기체 거품이 효과적으로 빠져나올 수 있다는 장점이 있다. 또 성냥개비 탑 형상의 3차원 촉매를 사용하면 훨씬 적은 양의 이리듐을 사용하고도 전기분해 효율을 높일 수 있다는 점이 확인됐다. 실제로 기존과 똑같은 양의 이리듐 촉매에서보다 20배 이상 효율이 높은 것으로 나타났다. 정연식 카이스트 교수는 “이번 연구결과는 귀금속 촉매 비용을 절감하고도 성능을 높일 수 있어 상업적으로도 활용할 수 있게 해줄 것”이라며 “이번에 개발한 3차원 적층 프린팅 방식의 촉매 기술을 활용하면 이산화탄소 전환, 배기가스 감축 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

상대방을 바라볼 때 얼굴은 사람에게 중요한 부분이지만, 개에게는 그다지 중요하지 않다는 연구 결과가 나왔다. 연구를 주도한 헝가리 외트뵈시 로란드대의 어틸러 언딕스 박사는 “이 연구에서 시행한 뇌 검사에서는 얼굴이 사람을 비롯한 다른 영장류에게는 매우 중요할 수 있지만, 개에게는 그렇지 않을 수 있는 것으로 나타났다”고 설명했다. 이어 “사람과 개에게는 시각적인 의사소통에 차이가 있어 그 부분은 각각의 뇌에 반영돼 있다”고 덧붙였다. 이 연구에서 헝가리 연구진은 멕시코 공동 연구자들과 함께 개와 사람의 각 뇌가 시각적 정보를 처리하는 방식을 비교했다.이들 연구자는 사람 30명(여성 50%)과 개 20마리(암컷 45%)를 대상으로 한 기능성자기공명영상(fMRI) 검사에서 개와 사람의 얼굴이나 뒤통수를 촬영한 짧은 영상을 보여주고 각 반응을 살폈다. 그 결과, 사람 뇌에서는 뇌 신경망의 상당 부분이 얼굴이 나오지 않는 영상보다 얼굴이 나오는 영상에 더 강하게 반응하는 것으로 나타났다. 다만 뇌의 작은 부분에서는 개 영상보다 사람 영상에 좀 더 강한 반응을 보였다. 반면 개의 뇌에서는 얼굴 영상에 더 강하게 반응하는 부위가 없지만, 일부 부위는 사람 영상보다 개 영상에 더 강하게 반응했다.이에 대해 언딕스 박사는 “사람의 시각적 의사소통에 있어 얼굴은 매우 중요하다”면서 “사람은 누군가를 만났을 때 얼굴 처리에 특화된 대규모 신경망을 갖고 있다”고 말했다. 이전 연구에서는 개도 상대의 얼굴에 관심을 기울이고 눈을 마주치며 얼굴의 감정을 읽는 때 뛰어나지만, 다른 개의 꼬리나 몸의 자세 등의 신호에 의존해 의존한다는 것을 보여줬었다. 언딕스 박사는 또 “사람은 누군가를 만날 때 대부분 얼굴을 본다. 사람에게도 다른 신호(손 같은 부분)가 중요하지만 그 비율은 개와 다르다”면서 “개는 다른 개와 만나면 서로 다른 부분을 보느라 얼굴에 집중하지 못한다”고 설명했다. 자세한 연구 결과는 미국 신경과학회(SFN)에서 발간하는 공식 학술지 ‘신경과학저널’(Journal of Neuroscience) 최신호(10월 5일자)에 실렸다. 사진=에니코 쿠비니/외트뵈시 로란드대 제공 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 바이러스가 남성 생식능력에 영향을 끼칠 수 있다는 우려가 나오는 가운데, 바이러스가 고환세포를 감염시키지 않고도 고환을 손상할 수 있다는 연구결과가 나왔다. 미국 보스턴 터프츠 메디컬센터의 저우밍 교수와 중국 우한(武漢) 화중과기대학 녜슈 교수가 이끄는 연구팀은 최근 학술지 ‘유럽 비뇨기과 포커스’(European Urology Focus)에 관련 내용을 발표했다. 연구진은 80% 이상의 샘플의 경우 고환 내 정액을 만드는 부위인 정세관에 심한 손상이 있었다면서, 정세관 세포가 부풀어 오른 상태였고 일부는 정액을 만드는 데 영향이 있을 정도의 손상이었다고 설명했다. 연구진은 “코로나19 회복기에 있는 환자는 정자 기부나 임신계획에 대해 숙고할 필요가 있으며 코로나19에 따른 고환 손상 위험을 줄일 방안을 찾는 연구가 진행돼야 한다”고 말했다. 반면 푸단대 부속 상하이(上海)시 공공위생임상센터 연구자 장수예는 이번 연구 결과에 대해 “직접적인 과학적 증거가 없다”고 신중론을 폈다. 바이러스가 아닌 면역체계 문제 때문에 손상이 생길 수도 있다고 평가했다. 중국에서는 코로나19 남성환자 5명 중 1명 꼴로 고환에 불편함이 있었다는 조사결과가 나온 바 있고, 미국에서는 40대 남성이 사타구니 부위 통증으로 응급치료를 받은 뒤 코로나19 검사에서 양성이 나오기도 했다. 감염 후 30일 경과하면 정자 수 절반으로 영국의 일간 더 선은 7일 이스라엘 셰바 메디컬센터의 단 아데르카 박사 연구팀의 연구 결과를 인용해 코로나19에 감염된 후 30일이 경과하면 정자의 수가 절반으로 줄어든다고 보도했다. 정자가 난자를 향해 헤엄쳐 가는 유영 기능인 운동성(motility)도 떨어졌다고 연구팀은 밝혔다. 관찰 대상 환자 중 사망한 12명은 정자의 13%에서 코로나19 바이러스가 검출됐다. 이러한 현상은 증상이 가벼운 환자에게서도 나타났다. 원인은 코로나19 바이러스가 숙주 세포에 침입할 때 사용하는 숙주 세포의 안지오텐신 전환효소-2(ACE2) 수용체가 고환의 세르톨리 세포(Sertoli cell)와 라이디히 세포(Leydig cell)에도 있기 때문으로 보인다고 연구팀은 설명했다. 미국에서는 코로나19 바이러스가 고환을 부어오르게 한다는 케이스 보고가 발표된 일이 있다. 평소 건강한 37세 남성이 코로나19 양성 판정을 받은 후 5일이 지나자 고환에 이러한 증상이 나타났고 일주일 후에는 고환에 통증이 발생했다는 것이다. 일부 전문가들은 그러나 그 원인을 코로나19의 대표적인 증상 중 하나인 고열 때문일 가능성으로 돌렸다. 감염으로 열이 나면 정자를 만들기가 어려워진다고 그들은 지적했다. 이 연구 결과는 ‘임신과 불임’에 발표될 예정이나 아직 유효성을 평가하는 필수 과정을 통과하지는 않았다. 김유민 기자 planet@seoul.co.kr

얼마 전 세계 최강국이라 자부하는 미국의 도널드 트럼프 대통령이 코로나19에 감염됐다. 누구도 피해 갈 수 없는 무서운 감염병이라는 사실을 다시 한번 인식하게 된 계기가 됐다. 이렇듯 백신이나 치료제가 없는 상황에서 최선의 예방책은 사회적 거리두기이다 보니 많은 사람들이 그에 따른 우울감을 호소하고 있다. 이런 상황에서 ‘코로나 블루’(코로나 우울증)는 감염병 확산으로 인해 나타나는 경제적, 사회적 문제의 간접적 영향이 아닌 감염병 그 자체가 원인이라는 연구 결과가 나왔다. 이와 함께 코로나19 상황이 장기화되면서 가장 크게 타격을 입는 계층은 저소득층이라는 분석 결과도 발표됐다. 호주 국립대 의대, 공중보건학부, 국립 전염병학·공중보건연구센터 공동연구팀은 코로나19에 감염되지 않고 경제적, 사회적 타격을 입지 않은 사람들까지도 이전에 비해 2배 이상의 우울감, 불안감을 경험하고 있다고 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 의학분야 국제학술지 ‘최신 정신과학’ 10월 6일자에 실렸다. 연구팀은 호주에서 코로나19의 1차 대유행이 지난 직후인 3월 말 18세 이상 호주 성인남녀 1296명을 무작위로 선정해 코로나19 발생 전후로 느끼는 정신건강과 경제적, 사회적 환경에 대한 설문조사를 했다. 이전에 감염병이 유행했을 때는 감염 환자나 주변 가족들이 우울증이나 불안증 같은 정신적 영향을 받는 것으로 알려졌다. 그러나 이번 분석 결과에 따르면 코로나19 상황에서는 건강한 사람은 물론 경제적 어려움이 없는 사람들까지도 질병 자체에 대한 불안감과 그로 인한 우울증을 호소하는 정도가 높아진 것으로 나타났다. 여기에 사회적 거리두기와 경기 침체까지 겹치면서 정신과적 문제가 더 심각하게 나타나고 있는 것이다. 또 연구팀은 메타분석을 통해 이 같은 경향은 방역에 실패해 감염자가 급증하는 나라뿐만 아니라 방역 우수 국가로 평가받는 나라들에서도 비슷한 경향을 보인다고 설명했다. 한편 미국 코넬대 인간생태학부, 미주개발은행(IDB) 연구분석실 공동연구팀은 코로나19로 인한 경제적, 사회적 타격이 저소득층에 집중되고 있다는 분석 결과를 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 10월 8일자에 발표했다. 많은 국가들이 코로나19 확산을 늦추기 위해 사회적 거리두기, 비필수사업장 영업 중단 등 다양한 조치를 취하고 있다. 공중 보건에 필요한 이런 조치들은 장기적으로 빈부격차를 심화시킬 수 있다고 일부 전문가들이 꾸준히 제기해 왔다. 연구팀은 전문가들의 이 같은 지적이 실제 나타나고 있는 현상인지를 파악하기 위해 17개국 2만 3540명을 대상으로 온라인 설문조사를 했다. 그 결과 많은 사람들이 코로나19 발생 이전에 비해 어려움을 겪고 있지만 특히 최저임금 이하 저소득 가구가 심각한 것으로 조사됐다. 소득 상위계층에서는 코로나19로 실직한 비율이 14%에 불과했지만 저소득 가구 71%에서 가구원 중 최소 1명 이상이 실직한 것으로 나타났다. 이 때문에 저소득층은 코로나19 발생 이전에 비해 건강상태나 영양섭취가 악화돼 생존 자체를 위협받고 있는 것으로 조사됐다. 니컬러스 보턴 코넬대 교수는 “코로나19의 영향을 더 많이 받는 저소득층의 상황은 감염병이 종식된 뒤에도 지속적인 공중보건 문제를 유발할 뿐만 아니라 사회적 불안 요소로 작용하게 될 것”이라며 “각국 정부는 사회적 취약계층을 보호할 수 있는 조치를 취해야 한다”고 밝혔다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

프랑스 파리11대학(파리 샤클레대) 이론물리학·통계모델링 연구실, 핀란드의 스포츠 훈련기기 제조사 폴라일렉트로요 공동연구팀은 스마트워치를 착용하고 있는 사람들의 훈련 거리와 시간 데이터를 사용해 마라톤 경기 결과를 정확하게 예측할 수 있는 수학 모델을 개발했다. 이 같은 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 10월 7일자에 실렸다. 연구팀은 폴라일렉트로요에서 개발한 스마트워치를 사용하고 있는 마라톤 주자 약 1만 4000명에게서 수집한 160만회에 해당하는 훈련 거리, 시간 정보와 운동 후 체내 젖산염 수치 같은 생리의학적 데이터를 결합시켜 실제 마라톤 경기 결과를 예측할 수 있는 수학 모델을 만들었다. 수학 모델 예측치가 실제 경기 결과와 거의 일치한다는 것도 확인됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

1인 가구가 늘어나면서 반려동물을 키우는 사람들이 늘어나고 있습니다. 반려동물을 키우는 이유가 다양한 만큼 반려동물로 키우는 동물들의 종류들도 다양해지고 있습니다. 그렇지만 사람들이 많이 찾는 동물은 여전히 개와 고양이입니다. 반려동물 인구 증가로 공중파나 케이블TV에서는 반려동물 행동을 교정해 좀더 잘 키울 수 있는 방법을 알려주는 프로그램이 나오는가 하면 반려동물 전용 채널이 등장하기도 했습니다. 자녀를 키우는 부모들이 간혹 ‘우리 아이의 머릿속을 한번 들여다보고 싶다’는 생각을 하는 것처럼 반려동물을 키우는 사람들도 ‘내가 키우는 개나 고양이는 무슨 생각을 할까’라는 궁금증이 들 때가 있습니다. 그런데 최근 동물학자와 뇌신경과학자들이 이 같은 궁금증을 풀어줄 만한 연구 결과를 내놨습니다. 헝가리 외트뵈시로란드대 생물학연구소, 의사소통·신경행동학연구단, 제멜바이스대 의료영상센터, 국립 인지신경과학 및 심리학연구소, 멕시코 국립자치대 신경생물학연구소 공동연구팀은 개와 사람의 뇌 영상을 찍어 분석한 결과 시각 정보를 처리하는 방법에서 차이점이 많다는 사실을 확인했습니다. 이 같은 연구 결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 뉴로사이언스’ 10월 6일자에 실렸습니다. 사람에게 얼굴은 의사소통의 중요한 부분을 차지합니다. 눈을 마주치고 상대의 얼굴을 바라봄으로써 상대가 무슨 생각을 하고 어떤 감정을 느끼고 있는지를 파악합니다. 불교에서 이야기하는 ‘염화미소’나 ‘척하면 척이다’라는 우리 속담도 얼굴이 비언어적 의사소통의 중요한 수단이라는 것을 표현하는 말입니다. 사람은 상대의 얼굴 정보를 처리하는 전용신경망을 갖고 있을 정도입니다. 이 신경망에 이상이 생길 경우 얼굴을 구분할 수 없는 안면인식장애라는 이상 증상이 나타나게 됩니다. 연구팀은 가축화된 동물 중 가장 오래돼 사람과 함께 진화했다는 평가를 받고 있는 개들도 사람처럼 얼굴 정보를 인식하는 뇌영역을 갖고 있는지 궁금했던 모양입니다. 연구팀은 개 20마리와 30명의 남녀에게 개와 사람의 다양한 표정과 얼굴이 담긴 영상과 뒤통수만 나오는 영상을 각각 보여 주면서 기능성 자기공명영상(fMRI)을 찍었습니다. 각각의 영상을 볼 때 사람과 개의 뇌에서는 어떤 변화가 나타나고 어떻게 정보를 처리하는지 파악하기 위해서입니다. 분석 결과 사람은 뒤통수 영상을 봤을 때는 얼굴 정보처리 뇌영역이 거의 활성화되지 않는 것으로 나타났습니다. 반면 개는 얼굴이 나오는 영상이나 뒤통수가 나오는 영상이나 뇌 활동성이 동일하게 나타났습니다. 개는 사람과 달리 얼굴에 따라 개개인을 파악하는 것이 아니라는 말입니다. 개들은 얼굴 형태로 사람인지 다른 동물인지 구별하고 얼굴 표정이나 눈빛보다는 몸짓이나 음성의 미세한 변화, 체취 같은 다른 비언어적 정보로 주인이나 친구를 구분하고 의사소통을 한다는 것입니다. 많은 사람들이 반려동물의 의도와 생각을 더 잘 이해하려고 노력합니다. 그런데 뇌의 정보 처리 방식도 같은 사람들끼리는 왜 서로를 이해하려는 노력도 하지 않고, 싸우고 반목하려고만 하는지 이해가 되지 않을 때가 많습니다. edmondy@seoul.co.kr

마치 새가 비행을 하듯 독특한 움직임으로 공간을 이동하는 ‘하늘을 나는 뱀’의 비결을 밝힌 연구결과가 공개됐다. 미국 버지니아공대 이삭 예튼 교수 연구진에 따르면 동남아시아 밀림에 주로 서식하는 '파라다이스 나무뱀'(paradise tree snake·학명 Chrysopelea paradisi)은 마치 새가 하늘을 날 듯 나무와 나무 사이를 수평으로 이동하는 것으로 알려져 있다. 이 뱀이 날개가 있는 새처럼 실제로 하늘을 나는 것은 아니지만 ‘비행’이라는 표현을 쓸 정도로 가공할만한 ‘비행 능력’을 가졌는데, 이러한 능력에 대해 밝혀진 사실은 많지 않았다. 다만 일반적인 뱀이 땅에서 이동할 때 파도가 치듯 몸을 구불거리듯이, 이 뱀 역시 공중에서 몸을 빠르게 흔든다는 사실을 확인하고는 이 습성에 초점을 맞춰 연구를 진행했다. 연구진은 파라다이스 나무뱀이 파도가 치듯 공중에서 몸을 구불거리는 행동을 3D 모델로 만든 뒤, 이 행동을 다각적으로 분석한 결과, 공중에서 몸을 상하좌우로 구불거릴 때 발생하는 흔들림이 비행 중 더욱 안정성을 유지하는데 도움이 된다는 사실을 확인했다. 반대로 공중에서 구불거리는 동작이 없을 경우 나무에서 나무 사이로 날 듯 이동하는 것이 아닌, 곧바로 땅에 떨어지게 된다는 것도 확인했다. 실제 연구진이 실험실에서 인공적으로 서식환경을 만든 뒤 10m 높이에서 점프를 하게 했을 때, 수평 또는 수직으로 몸을 구불거리는 것이 뱀의 ‘비행’ 능력을 증가시키는 것으로 나타났다. 뿐만 아니라 파라다이스 나무뱀은 공중에서 이동하는 동안 머리의 각도를 위와 아래로 흔드는 동작을 통해 더욱 안전성을 얻었다. 연구진은 뱀이 이러한 동작으로 얻은 안전성을 이용해 수 십m까지 공중에서 이동할 수 있는 것으로 파악했다. 과거 연구에서는 파라다이스 나무뱀에게 날개 역할을 하는 몸이 하나 뿐인 대신, 몸 자체가 좌우 대칭을 이루고 있어 양옆으로 흔들리더라도 안정적인 ‘비행’이 가능하다는 사실이 확인된 바 있다. 자세한 연구결과는 국제학술지 네이처 피직스(Nature Physics) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

모유 수유기에 엄마가 당이 많이 들어간 음료를 섭취하면 아기의 인지 발달에 안 좋은 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 6일(현지시간) 메디컬 익스프레스에 따르면 미국 로스앤젤레스 아동병원의 당뇨병·비만 프로그램 실장 마이클 고란 교수팀은 모유 수유 기간에 당이 첨가된 음료를 많이 마시면 아이의 인지기능 발달이 늦어질 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 연구팀은 모유 수유 경험이 있는 여성 88명을 대상으로 아기가 2세가 될 때까지 연구를 진행한 결과 이 같은 결론을 얻었다고 밝혔다. 연구팀은 모유 수유 첫 달 동안 엄마의 하루 가당 음료(sugary beverage) 섭취량을 조사했고, 아기가 2살이 되었을 때 ‘베일리 영유아 발달검사(3판)’(Bayley Scales of Infant and Toddler Development-Third Edition)를 통해 인지기능 발달을 평가했다. 그 결과 모유 수유기간 중 엄마의 가당음료 섭취 빈도가 많은 아기일수록 인지기능 발달 점수가 떨어지는 것으로 나타났다. 이는 음료 속 첨가당(added sugar)이 모유 수유를 통해 아기에게 지나치게 들어가 뇌 발달에 영향을 미쳤기 때문으로 생각된다고 연구팀은 설명했다. 엄마들은 아기에게 모유를 먹이는 동안 스스로 먹고 마시는 것이 아기의 발달에 어떤 영향을 미칠지 모를 수 있다고 연구팀은 지적했다. 이 연구 결과는 미국영양학회 학술지 ‘미국 임상영양학 저널’(American Journal of Clinical Nutrition) 최신호에 실렸다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

1위는 中 “권위적 강제적 정책, 다른나라 본보기 될 순 없어” 10개월 넘게 코로나19가 전 세계적으로 유행하고 있다. 코로나19에 대응하는 방식은 국가마다 다르다. 세계 최강국이라고 자처해온 미국에서는 대통령이 기본적인 방역수칙을 무시하다가 확진판정을 받았다. 감염병 확산기에는 정부가 감염병 확산을 위한 최선의 정책을 마련하고 국민이 신뢰하고 따르는 것이 무엇보다 중요하다. ‘K방역’이라고 불리며 전 세계의 주목을 받고 있는 한국의 방역정책 성공도 코로나19 확산을 최소화하려는 정부의 노력과 그를 충실히 따르는 국민들 덕분에 가능한 것이다. 보건학자들이 코로나19 확산세가 줄어들지 않고 있는 현재 각국 정부의 방역 정책에 대한 국민의 신뢰도가 어느 정도인지에 대해 분석했다. 연구 결과 한국의 코로나19 방역정책에 대한 국민 신뢰도는 전 세계 2위로 나타났다. 스페인 바르셀로나 세계보건연구소(ISGlobal), 미국 뉴욕시립대 보건대 공동연구팀은 코로나19 확산세가 여전한 가운데 정부의 방역 및 위기대처능력에 대한 국민 신뢰도를 분석한 결과 한국이 세계 2위라고 밝혔다. 1위는 중국으로 조사됐다. 이번 연구결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제학술지 ‘플로스 원’ 6일자에 실렸다. 연구팀은 코로나19가 크게 확산된 19개국, 약 1만 3400명을 대상으로 정부의 방역대책과 위기대처능력을 평가하고 정부 정책을 얼마나 신뢰하는지에 대한 설문조사를 실시했다. 그 결과 한국은 100점 만점에 74.54점으로 2위를 기록했다. 1위는 80.48점을 받은 중국, 3위는 남아프리카공화국(64.62점), 4위는 인도(63.88점), 5위는 독일(61.32점)로 나타났다. 조사대상 19개국 중 최하위는 35.76점을 받은 에콰도르로 조사됐다. 에콰도르와 함께 하위권을 기록한 나라는 15위 스페인(44.68점), 16위 스웨덴(42.07점), 17위 폴란드(41.28점), 18위 브라질(36.35점)로 나타났다. 미국은 50.57점으로 9위, 영국은 48.66점으로 12위를 기록했다. 연구팀에 따르면 코로나19 사망률, 감염률이 높은 나라일수록 정부 방역대책의 적합성과 국민신뢰도는 낮게 나타났다고 밝혔다. 아시아 국가들은 코로나19로 인한 사망률이 낮고 신뢰도가 높은 반면 남아메리카와 유럽국가들은 치사율이 높고 점수가 낮은 나라들이 많은 것으로 조사됐다. 실제로 정부 수반이 코로나19를 우습게 보고 비과학적 태도로 일관하다 감염된 미국, 영국, 브라질 등은 방역정책에 대한 신뢰도가 하위권에 머물렀다.연구팀은 아시아 국가들을 중심으로 효과적인 방역대책과 정책에 대한 국민 신뢰도가 높게 나타난 이유는 2000년대에 들어서 사스나 메르스 같은 감염병을 겪으면서 얻은 경험과 교훈 덕분에 대규모 검사 실시와 국민들의 자발적 참여가 동시에 이뤄졌기 때문이라고 분석했다. 그렇지만 전문가들은 정부 방역정책에 대한 신뢰도가 가장 높은 곳으로 조사된 중국에 대해서는 다소 부정적 평가를 내놨다. 중국은 권위주의적 정부가 감염병 발생 이후 도시를 봉쇄하고 사람들의 이동을 강제로 막는 등의 조치를 시행했기 때문에 다른 나라들에 비해 효과적으로 차단할 수 있었던 것으로 다른 나라들이 쉽게 따라할 수 없는 특수한 사례라고 평가했다. 반면 2위에 오른 한국은 정부의 신속한 방역대책과 국민들의 자발적인 참여로 코로나19를 효과적으로 막을 수 있었다며 다른 나라들이 본받을 만한 사례라고 연구팀은 설명했다. 연구에 참여한 아이만 엘 모한데스 뉴욕시립대 보건대 학장은 “감염병 확산시대에 방역 성공은 전문가 및 과학에 대한 신뢰와 그를 바탕으로 한 정부 정책에 대한 신뢰에 크게 좌우된다는 것을 이번 연구에서 다시 한 번 확인할 수 있었다”라며 “이번 연구가 전염병을 효과적으로 통제하기 위해 무엇이 필요한지와 통제 방법을 설계하는데 도움을 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

충치나 사고 등으로 인해 빠진 치아를 채워넣기 위한 임플란트 시술은 흔해졌다. 치과 이외에 골질환 치료를 위해 정형외과용 임플란트 사용도 늘고 있다. 시술 횟수는 늘어났지만 체내 뼈조직과 결합이 빨리 이뤄지지 않거나 염증이 발생해 재수술을 받아야 하는 경우도 많아지고 있다. 국내 연구진이 이같은 임플란트의 문제를 해결할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 생체재료연구센터 연구팀은 생체 이식용 임플란트 표면에 세라믹 인공뼈 성분을 코팅해 결합력을 세 배 이상 높였고 임플란트를 이식했을 때 발생할 수 있는 염증문제까지 해결하는데 성공했다고 6일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’에 실렸다. 치과 또는 정형외과용 임플란트의 결합력을 높이고 염증 같은 부작용 발생을 줄이기 위해 임플란트로 쓰이는 티타늄이나 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 표면에 뼈와 동일한 성분을 코팅하는 방법이 연구되고 있다. 그렇지만 뼈와 동일한 성분을 가진 인공뼈 소재를 만들기 위해서는 별도의 합성공정과 코팅 과정도 오래 걸린다. 이렇게 만들어진 코팅 임플란트 역시 결합력이 약해 쉽게 손상되거나 염증을 일으켜 실제 임상에서는 사용되지 못하고 있다.이에 연구팀은 인공뼈 물질을 만들어 별도의 과정으로 코팅을 하는 것이 아니라 임플란트를 뼈의 주성분인 칼슘과 인으로 이뤄진 용액 속에 넣고 나노초 레이저 처리를 하면 한 시간 내에 인공뼈 코팅된 임플란트를 만들 수 있는 기술을 개발한 것이다. 인공뼈 코팅 임플란트를 사용하면 뼈와 결합되는 시간이 더 빠르고 염증 같은 부작용도 거의 발생하지 않는 것으로 확인됐다. 전호정 KIST 박사는 “이번에 개발한 기술은 현재 널리 쓰이고 있는 생체재료들 표면을 나노초레이저를 이용해 비교적 간단한 방법으로 활성화시켜 골융합이 필요한 다양한 의료기기에 적용할 수 있게 해줄 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

해외 연구진이 지구와 유사한, 혹은 지구보다 생명체가 서식하기에 더 나은 환경을 가졌을지 모를 새로운 외계 행성을 발견했다. 미국 워싱턴주립대학 연구진은 4500개 이상으로 알려진 외계행성 중 생명체가 거주할 수 있을 것으로 추정되는 ‘초 거주가능(super habitability) 행성’ 24개를 발견했다고 밝혔다. 이 행성은 지구에 비해 조금 더 이른 시기에 생성됐고, 질량이 조금 더 크며, 습도와 기온이 조금 더 높을 것으로 예측된다. 연구진은 이러한 특징 및 지구보다 비교적 차갑고 더 오래된 또 다른 별의 특징이 복합적으로 섞인다면, 생명체가 발전할 수 있는 더 나은 조건이 될 수 있다고 내다봤다. 비록 이러한 행성은 지구에서 100광년 이상 떨어져 있어서 현재 인류가 직접 방문하는 것은 어렵다. 하지만 이같은 발견은 우주의 다른 곳에서 생명체를 찾는데 큰 도움이 될 수 있을 것으로 기대를 모았다. 연구진은 “초 거주 행성이 생명체 존재의 조건을 충족할 수는 있지만, 현재 우리가 가진 망원경으로는 이를 눈으로 확인할 수는 없다. 이 때문에 실제로 생명체가 거주한다는 것을 의미하지는 않으나 향후 몇 년 내 새로운 기술을 적용해 이를 확인할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 연구진이 밝힌 새로운 기술은 미국항공우주국(NASA)의 제임스 웨브 우주 망원경, 유럽우주국(ESA)의 외계행성 탐사선 플라토 등이다. 연구진은 현재보다 진화한 망원경 및 탐사선 기술을 이용해 현재보다 생명체가 거주하기에 더욱 적합한 행성을 찾을 수 있으므로, 단지 지구와 닮은 ‘두 번째 지구’를 찾는 데에만 안주해서는 안 된다고 강조했다.전문가들은 생명체가 서식하기에 가장 적합한 행성은 지구의 나이인 약 45억 년 보다 더 오래된 50억~80억 년의 행성이라는 주장을 꾸준히 내세워 왔다. 크기와 질량 면에서도 지구보다 10%가량 큰 행성이 생명체가 거주하기에 적합하다고 판단한다. 예컨대 지구보다 질량이 1.5배인 행성은 방사성 붕괴(방사성 원소의 불안정한 원자핵이 입자나 방사선의 방출을 통해 안정한 원자핵으로 변하는 현상)가 더 쉽고, 이를 통해 더욱 오랫동안 따뜻한 기온을 유지할 수 있다. 이렇게 지구보다 조금 더 높은 온도가 유지되는 동시에 생명체의 핵심인 물, 습기까지 주어진다면 생명체가 서식하기에 더없이 양호한 환경이 될 수 있다. 연구진은 “이번에 발견한 24개 행성 후보 중 생명체 서식을 위한 모든 기준을 충족하는 행성은 단 하나도 없다. 하지만 특정 부분에서는 우리 지구보다 훨씬 더 나은 환경을 가지고 있는 것만은 확실하다”고 강조했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 우주생물학(Astrobiology) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

‘코로나는 감기와 비슷하다’, ‘마스크는 필요할 때만 쓰면 된다’는 등의 비과학적 망언을 일삼던 도널드 트럼프 미국 대통령이 얼마전 코로나19에 감염됐다. 이 소식은 코로나는 세계에서 가장 힘있는 사람도 과학적 근거에 기반한 방역수칙을 지키지 않는 경우 위험해질 수 있다는 것을 보여주는 사례가 됐다. 최근 과학자들이 유인원은 물론 개나 고양이, 양, 염소, 소, 돼지 등 사람과 가깝게 지내는 동물까지 포유류는 대부분 코로나19에 감염될 가능성이 높다는 연구결과를 내놨다. 영국 런던대(UCL) 구조·분자생물학과, 말레이시아 국립대 생물정보학과 공동연구팀은 포유동물의 절반 가까이가 코로나19 유발 바이러스인 ‘SARS-CoV-2’에 취약하다는 연구결과를 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 5일자에 발표했다. 연구팀은 사람 이외의 215종의 다양한 동물을 대상으로 코로나19 바이러스가 숙주에 침투할 때 활용하는 스파이크 단백질과 결합하는 ACE2 단백질의 결합 안정성을 확인했다. 코로나19가 신체에 효과적으로 침투하기 위해서는 표면의 스파이크 단백질이 숙주 체내의 ACE2 단백질과 안정적으로 결합될 수 있어야 하는 만큼 두 단백질 사이의 결합 안정성에 따라 바이러스의 감염 가능성이 달라지는 것이다. 분석 결과 침팬지, 고릴라, 오랑우탄, 보노보 같은 유인원과 양은 물론 개, 고양이 같이 사람들과 생활공간을 공유하는 동물은 코로나19 바이러스에 감염되기 쉽다는 것으로 분석됐다. 특히 사람들과 접촉이 잦은 26종의 포유동물들은 감염 가능성이 더 높은 것으로 확인됐다. 사람이 동물을 감염시킬 뿐만 아니라 동물이 사람에게 바이러스를 전파할 수도 있다는 의미이다. 이번 연구결과는 생쥐, 마카크 원숭이, 고양이, 개, 밍크, 사자, 호랑이 등 기존의 실험실 연구에서 확인한 코로나19 감염 결과와 일치한다. 또 조류나 어류, 파충류는 코로나19 바이러스에 감염될 위험은 포유동물에 비해 눈에 띄게 낮은 것으로 조사됐다. 연구팀은 이번 분석 결과 가축에 의해 사람들이 감염될 수 있을 뿐만 아니라 코로나19 바이러스가 멸종위기에 처한 포유동물을 위협하는 한 요인이 될 수 있다고 지적했다. 이와 함께 동물들은 인간과 달리 박쥐처럼 아무런 영향을 받지 않고 바이러스만 보유하고 있는 ‘병원균의 저수지’ 역할을 하며 인간을 재감염시킬 가능성도 완전히 배제할 수 없다고 연구팀은 밝혔다. 조앤 산티니 UCL 교수(미생물학)는 “이번 연구는 동물 뿐만 아니라 사람에게 재감염되는 것을 막기 위해서 반려동물이나 농장에서 키우는 동물들에 대한 대규모 감시가 필요하다는 것을 보여주고 있다”라며 “동물의 감염을 막기 위해서는 그동안 사람들이 수행해 왔던 것과 방역법과 크게 다르지 않고 일단 감염된 사람이나 동물은 격리조치가 필요하다”라고 조언했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

이른바 빅뱅으로 불리는 대폭발이 일어나 우주가 형성된 지 불과 10억 년도 채 지나지 않은 초기 우주에서 한 초질량 블랙홀의 중력 그물에 얽힌 은하 여섯 개가 발견됐다. 이탈리아 국립천체물리연구소(INAF) 등 국제연구진은 우주가 시작된 직후 하나의 초질량 블랙홀 주위에 이렇게 많은 은하가 밀집한 사례는 이번이 처음이라고 밝혔다. 우주 초기에 발생한 블랙홀들은 최초의 별들의 붕괴로부터 형성한 것으로 여겨지지만, 천문학자들은 지금까지 이들 블랙홀이 어떤 방법으로 빠르게 태양의 10억 배에 달하는 질량으로 거대하게 성장할 수 있었는지는 잘 알지 못했다. 그런데 이번 연구에서는 유럽남방천문대(ESO)의 초거대망원경(VLT) 등을 사용해 초질량 블랙홀을 둘러싸고 있는 여섯 은하가 그물처럼 얽히고설켜 있는 모습이 발견돼 이들 은하가 블랙홀의 연료로 쓰일 많은 가스를 포함한 그물망 같은 구조 안에서 성장하고 있음을 시사한다. 초질량 블랙홀은 비교적 흔한 우주의 현상으로, 우리 은하를 포함한 대부분 은하의 중심에 출현한다. 연구 주저자로 INAF의 천문학자 마르코 미뇰리 박사는 “이 연구는 우주 초기의 초질량 블랙홀을 이해하려는 열망 덕분에 추진됐다”면서 “이는 극단적인 은하 시스템으로 우리는 지금까지 초기 초질량 블랙홀의 존재에 대해 적절하게 설명하지 못했다”고 지적했다.이 초질량 블랙홀을 둘러싸고 있는 여섯 은하는 모두 우리 은하의 300배 이상 크기에 달하는 거미줄 같은 우주 가스 속에 얽혀 있다. 미뇰리 박사는 “우주의 그물 가닥(웹 필라멘트)은 거미줄과 같다”면서 “은하들은 그 가닥들이 교차하는 곳에 멈춰 성장한다”면서 “은하들과 그 중심의 초질량 블랙홀에 연료를 공급하기 위해 사용할 수 있는 가스의 흐름은 그 가닥들을 따라 흐를 수 있다”고 설명했다. 태양 10억 개의 질량을 지닌 이 초질량 블랙홀로부터 얽혀 있는 커다란 거미줄 같은 구조에서 나오는 빛은 우주가 탄생한 지 9억 년쯤 됐을 때부터 지구에 날아오기 시작했다. 이 발견은 빅뱅 이후 비교적 풍부하지만 이처럼 극단적인 초질량 블랙홀들이 어떻게 그렇게 빨리 형성했는지에 관한 퍼즐의 일부 조각을 채우는 데 도움이 됐다고 연구진은 말했다. 최초의 블랙홀들은 우주가 태어난 지 처음 9억 년 안에 질량이 10억 배까지 도달하려면 매우 빠르게 성장했던 것으로 추정된다. 이번 연구에서는 초기 우주의 초질량 블랙홀이 빠르게 성장할 수 있었던 이유가 암흑물질 헤일로 때문일 수 있다고 예측한다. 암흑물질 헤일로는 암흑물질로 구성된 은하의 가상적 구성 요소를 말한다. 연구에 공동저자로 참여한 미국 존스홉킨스대 교수인 콜린 노먼 박사는 “이번 발견은 거대한 거미줄 모양의 구조들에 있는 암흑물질 헤일로 안에서 초질량 블랙홀들이 형성하고 성장한다는 이론을 지지한다”고 말했다. 이처럼 암흑물질로 이뤄져 보이지 않는 넓은 영역은 초기 우주에서 엄청난 양의 가스를 끌어들인 것으로 여겨진다. 그 가스와 보이지 않는 암흑물질이 함께 은하와 블랙홀이 진화할 수 있는 거미줄 같은 구조를 형성해 블랙홀들이 초질량이 되도록 했다는 것이다.이번에 발견된 여섯 은하는 현재 지구나 우주에 기반을 둔 망원경을 사용한 관측 연구에서 발견된 일부분에 지나지 않을 수 있다. 이들 은하보다 덜 밝은 은하들을 찾으려면 더 큰 망원경이 필요하다. 이에 대해 또 다른 공동저자인 INAF의 천문학자 바르바라 발마베르데 박사는 “우리는 이제 빙산의 일각을 발견했으며 이 초질량 블랙홀 주변에서 지금까지 발견한 몇몇 은하는 단지 가장 밝을 뿐”이라고 설명했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘천문학과 천체물리학’(Astronomy & Astrophysics) 10월호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

DGIST 로봇공학전공 최홍수 교수 연구팀이 체외 환경에서 원하는 위치에 정밀하게 신경세포를 전달해 신경망을 연결하는 신경세포 전달용 마이크로로봇을 개발했다. 이번 연구 성과는 향후 중증 뇌질환인 치매나 뇌전증 등 다양한 신경계 질환 연구에 큰 역할을 할 것으로 기대된다. 인체 조직의 치료를 위해 약물 치료, 수술 등이 가능한 마이크로로봇 기술 연구가 각광받고 있다. 마이크로로봇은 외부 자기장을 통한 무선제어로 세포나 약물을 낭비 없이 정교하게 전달 가능하다. DGIST 최홍수 교수 연구팀은 이러한 마이크로로봇의 장점을 활용해 신경세포 전달 및 신경망 연결이 가능한 플랫폼 개발에 성공했다. 연구팀의 마이크로로봇은 3D 레이저 리소그라피 공정을 통해 300마이크로미터(1마이크로미터는 100만분의 1미터)의 길이로 제작됐고, 로봇몸체에 신경세포를 배양할 수 있도록 5마이크로미터 사이즈 패턴의 홈을 만들었다. 구조체는 자기장 구동 및 생체적합성을 위해 니켈과 산화 티타늄 박막의 금속 증착 공정을 거쳤다. 연구팀은 마이크로로봇의 신경망 연결 능력을 검증하기 위해 신경세포가 내는 전기신호 측정 시스템인 ‘다중 전극 어레이(Microelectrode array, MEA)’ 칩 위에 각각의 해마 신경세포들을 따로 분리시켜 배양했다. 그리고 마이크로로봇 몸체에 해마 신경세포를 배양 후, 칩 위의 해마 신경세포들을 연결하기 위해 마이크로로봇을 이동시켰다. 신경세포를 실은 마이크로로봇은 빠르게 움직여 분리된 신경세포들 사이를 연결했고, 두 신경세포에서 오가는 전기신호를 확인했다. 이를 통해 원하는 패턴으로 신경망의 연결이 가능함을 최초로 확인했으며, 다수의 신경세포를 연결해 생리학적 기능을 분석할 수 있음을 증명했다. DGIST 로봇공학전공 최홍수 교수는 “이번 연구성과는 마이크로로봇이 체외 신경세포를 원하는 방식으로 연결할 수 있어, 다양한 신경계 질환 연구를 위한 기능적인 생체신호 분석이 가능하다. 신경세포의 전기생리학적 분석을 기반으로 하는 다양한 응용 연구에 활용 가능할 것으로 기대한다”면서, “후속 연구를 진행해 마이크로로봇을 다양한 의공학적 용도로 활용할 수 있도록 노력하겠다”고 소감을 밝혔다. 이번 연구는 최홍수 교수팀과 DGIST-ETH 마이크로로봇 연구센터 김진영 선임연구원 및 뇌·인지과학전공 유성운 교수팀이 한국뇌연구원(KBRI) 라종철 교수팀과 융복합공동연구로 진행됐다. 연구 결과는 세계적 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’ 지난 9월 25일자 온라인 게재됐으며, 과학기술정보통신부와 DGIST의 지원으로 수행됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

어둠 속에서도 광합성이 가능한 식물성 플랑크톤의 존재가 확인됐다. 캐나다 라발대 등 국제연구진은 겨울철 북극해 얼음 아래 갇힌 캄캄한 바닷속에서도 성장할 수 있는 식물성 플랑크톤을 발견했다고 밝혔다.겨울철 북극해는 빛의 반사성이 뛰어난 불투명한 얼음으로 뒤덮여 바닷속은 온통 암흑이 된다. 따라서 긴 겨울 동안 식물성 플랑크톤은 휴면 상태에서 얼음이 녹을 때까지 살아남을 수 있다고 여겨졌다. 하지만 식물성 플랑크톤의 휴면에 관한 연구는 거의 이뤄지지 않아 실제로 휴면을 하는지는 알 수 없었다. 이에 따라 이들 연구자는 빛의 양을 측정할 뿐만 아니라 식물성 플랑크톤의 수와 농도를 조사하는 기능까지 갖춘 고성능 관측 장비를 투입해 그 비밀을 파헤치고자 했던 것이다. 그 결과, 태양이 뜨지 않는 극야가 일어나거나 얼음이 가장 두꺼워지는 2월일 때조차 식물성 플랑크톤들은 계속해서 성장하는 것으로 나타났다. 또한 그 성장 요인을 분석한 결과, 어둠 속에서도 광합성이 이뤄지고 있는 것으로 확인됐다. 즉 북극의 식물성 플랑크톤들은 환경에 적응해 얼음을 빠져나오는 극미한 광자를 에너지원으로 삼을 수 있도록 진화하고 있었던 것이다. 게다가 이번 발견은 어둠 속 광합성에 머무르지 않았다. 흥미롭게도 북극의 식물성 플랑크톤들이 성장하고 증식하는 것이 가장 활발하게 이뤄지는 시기는 얼음이 소멸하는 여름이 아니라 아직 상당한 양의 얼음이 남아 있는 4, 5월 중이었다. 이들 식물성 플랑크톤은 사람에게 있어 캄캄한 환경에서의 광합성을 할 수 있을 뿐만 아니라 최고 성능을 발휘하기 위해 빛의 양도 크게 끌어내렸다. 필요한 빛의 양 범위를 적은 수준으로 바꿔 포식자가 번식하기 전에 증식할 수 있어 생존 경쟁에서 유리할 수 있다는 것이다. 이번 연구로 식물성 플랑크톤이 기존의 상식으로는 불가능하다고 여겨졌던 몇 안 되는 빛으로도 광합성이 가능한 것으로 밝혀졌다. 이 사실은 다른 행성이나 위성에 관한 생명 탐사에서도 중요하다.태양계 내부에서도 토성의 위성인 엔켈라두스나 목성의 위성인 유로파에는 얼음 표면 밑에 바다가 있으며 화성 극지방의 얼음 내부에는 광활한 소금 호수가 있다는 발표가 속속 나오고 있다. 만일 이런 행성이나 위성에 북극의 식물성 플랑크톤처럼 미미한 빛으로 광합성이 가능한 생명체가 있으면 얼음 밑에 풍요로운 생태계가 조성되고 있을지도 모르는 것이다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’(Science Advances) 최신호(9월 25일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr