부산 기장군 중입자 치료센터에 오는 2023년까지 중입자가속기가 구축된다. 부산시는 31일 기장군 동남권 방사선 의·과학 산업단지 내 중입자치료센터에 도입할 중입자가속기가 선정됐다고 밝혔다 시는 이날 오전 주관사업자인 서울대병원이 도시바·DK메디칼솔루션 컨소시엄과 계약을 체결했다. 도시바·DK메디칼솔루션 컨소시엄의 중입자가속기는 저명 학술지에 암세포를 파괴하는 ‘날카로운 명사수’라고 표현된 중입자가속기 중 최고 사양 제품이라고 시는 전했다. 이날 계약 체결식은 코로나19로 인해 화상 시스템을 통해 원격으로 진행된다. 중입자가속기는 탄소를 빛의 속도에 가깝게 가속한 빔을 암세포에 조사하는 치료기기다. 높은 종양 살상 능력으로 기존에 치료할 수 없었던 난치성 암 치료가 가능한데,정상 세포를 최대한 보호하는 동시에 암세포에만 대부분의 방사선량을 전달해 부작용을 감소시킨다. 폐암,간암,췌장암,재발성 직장암,골육종 등 주요 암에 효과적이다. 폐암환자의 경우 5년 생존율이 평균 15.5%인데 중입자 치료를 받은 환자의 생존율이 39.8%로 늘어난 사례가 보고 됐다. 기존 방사선 치료를 받으려면 2~3주에 걸쳐 수십 차례 병원을 방문해야 했으나 중입자 치료는 초기 폐암의 경우 단 1회만으로 치료한 사례도 있다. 치료 시간도 준비 시간을 포함해 30분 정도로 짧다. 기장 중입자치료센터에 구축될 중입자가속기는 중입자 빔의 전달속도와 범위를 뜻하는 선량률(단위 시간당 방사선량 단위)과 조사야(병 발생 위치에서의 한 방향에서 조사되는 면의 범위)가 세계 최고 크기다. 환자 주변을 360도 회전하면서 어느 각도에서나 자유롭게 빔을 조사할 수 있는 최첨단 소형 초전도 회전 갠트리를 적용했다. 이 중입자가속기는 탄소뿐만 아니라 헬륨을 더해 두 가지 이온원으로 치료와 함께 연구도 병행할 수 있다. 주관 사업자인 서울대병원은 2023년 말까지 중입자가속기를 도입한 뒤 중입자가속기 설치와 임상시험 등을 거쳐 2024년 말부터 본격적인 운영에 돌입할 계획이다. 신창호 부산시 미래산업국장은 “중입자치료는 암 치료의 다음 지평이고 이번 중입자 치료시스템 도입이 그 역할을 충실히 수행할 것”이라며 “환자 치료뿐만 아니라 연구 개발에도 박차를 가해 부산을 암 치료의 메카로 만들겠다”라고 말했다. 부산김정한 기자 jhkim@seoul.co.kr

국내 연구진이 코로나바이러스와 독감바이러스 등 공기 중에 떠다니는 바이러스 양을 정확하고 신속하게 측정할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 기계공학과 장재성 교수팀은 전기장을 이용해 공기 중 바이러스를 농축한 뒤 바이러스 양을 신속하게 파악할 수 있는 바이러스 검출시스템을 개발했다고 31일 밝혔다. 임신진단키트처럼 빠르고 정확하게 바이러스를 검출할 수 있는 이번 기술은 환경공학 분야 국제학술지 ‘환경과학기술’에 실렸다. 현재 쓰이는 공기 중 바이러스 채집법은 진공청소기처럼 공기를 빨아들여 고체나 액체에 흡수시키는 방식이기 때문에 채집 가능한 입자 크기가 제한적이며 채집 과정에서 바이러스가 손상될 가능성도 크기 때문에 검출 정확도가 떨어진다. 또 채집된 바이러스를 검사하는데도 시간이 오래 걸리는 단점도 있다. 연구팀이 개발한 기술은 정전기를 이용한 종이 센서에 바이러스가 달라붙게 만들기 때문에 10㎛(마이크로미터)부터 1㎛미만의 작은 입자까지 다양한 크기의 바이러스를 채집할 수 있다. 또 정전기를 이용하기 때문에 바이러스가 파괴되지 않아 검사 신뢰도도 높일 수 있다. 바이러스 입자를 고체나 액체 물질에 충돌시켜 채집하는 기존의 관성충돌방식으로는 1㎛ 미만의 미세한 입자는 10%도 못 잡아내지만 이번 기술을 활용하면 1㎛ 미만 입자를 99% 이상 잡아낼 수 있는 것으로 확인됐다. 실제로 연구팀은 이번 기술을 이용해 공기 중 A형 독감바이러스(H1N1)를 검출하는 실험을 했다. 그 결과 바이러스를 검출하고 양을 파악하기 위해 널리 쓰이는 qPCR과 비슷한 수준의 정확도와 검사시간을 보이는 것으로 확인됐다. 장재성 교수는 “이번에 개발한 검출 시스템은 현재 사용되고 있는 바이러스 검사 방법과 비슷한 수준으로 정확하게 측정이 가능하다”라며 “이번 연구는 독감 바이러스를 대상으로 했지만 비슷한 크기와 구조를 가진 코로나바이러스 같은 다른 호흡기 바이러스에도 적용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘불치병’이라는 이미지가 있는 에이즈(AIDS·후천성 면역결핍 증후군)를 완치해 ‘슈퍼 면역력’이라고도 할 수 있는 체질을 지닌 사람의 존재가 밝혀졌다. 세계적 학술지 ‘네이처’(Nature) 최신호(8월26일자)에 실린 연구논문에 따르면, 이 기적의 환자는 에이즈를 완전히 자력으로 자연 치유했다. 자연 치유 뒤 그 몸에는 제대로 된 에이즈의 유전자가 존재하지 않고 얼마 남지 않은 유전자 흔적조차 거의 다 사라져 가고 있었다. 에이즈는 사람의 면역 기능을 떨어뜨리지만, 이 기적의 환자는 에이즈 바이러스(HIV·인간 면역결핍 바이러스)의 인간 면역 저하 기능마저 자신의 슈퍼 면역력으로 격파해버렸다는 것이다. 이번 연구에서는 이와 같은 세계 최초의 사례를 보고함과 동시에 이 기적 같은 메커니즘(기전)에 관한 해명도 시도했다. 대체 어떤 면역체계가 에이즈 바이러스를 차단하고 있던 것일까. 에이즈를 제어하는 경이로운 ‘엘리트 컨트롤러’ 코로나바이러스와 마찬가지로 에이즈 바이러스에 감염된 사람들의 증상은 매우 다양하다. 불행하게도 몇 년 안에 사망하는 사람도 있고, 10년이나 20년이 지나도 강한 면역력을 유지한 채 살아가는 사람도 있다.이들 에이즈 환자에 관한 생존율 차이는 항바이러스제의 복용 여부만으로는 설명이 되지 않기에 그 배경으로 개인의 면역력 차이가 주목된다. 그리고 이런 에이즈를 잘 제어하고 있는 사람들(감염자 중 0.5%)은 이른바 ‘엘리트 컨트롤러’(Elite Controller·이하 EC)라고 불린다. 그래서 최근 미국 라곤 연구소 연구진은 EC와 일반 환자 사이에 무엇이 다른지를 조사하기 시작했다. EC의 비밀을 밝혀내면 새로운 에이즈 치료제의 개발로 이어질 수도 있기 때문이다. 엘리트 컨트롤러는 그저 운 좋은 사람이 아니었다 비밀을 찾기 위해 이들 연구자는 협력을 구해 EC 64명과 일반 환자 41명으로부터 세포를 받았다. 에이즈는 외가닥 RNA의 유전자를 가진 레트로바이러스로 감염되면 자신의 유전자를 DNA로 변환해 인간의 유전자 속에 집어넣어 계속 자기 복제하게 된다. 이와 달리 현재 전 세계적으로 유행하고 있는 코로나바이러스는 세포에 감염돼도 인간의 유전자 속에 자신의 유전자를 집어넣지는 않는다. 연구자들은 처음에 EC에게 감염된 에이즈는 일종의 약화(attenuation)한 것으로 생각했다. 그런데 결과는 예상과 전혀 달랐다. 놀랍게도 EC의 유전자 내부에는 완전한 형태의 에이즈 유전자가 일반 환자와 똑같이 들어가 있던 것이다. 하지만 여기에는 한 가지 큰 차이점이 있다. EC의 경우 바이러스 유전자가 삽입된 장소의 대부분이 유전자 활동이 거의 없어 ‘유전자 사막’으로도 불리는 헤테로크로마틴(heterochromatin·이질염색질)이라는 영역이었다. 에이즈 바이러스의 자기 복제는 인간 세포의 유전 활성에 의존하므로 비활성 지역에 들어간 에이즈 유전자 역시 활동할 수 없다. 그렇다면 EC는 그저 행운이 가져온 산물에 지나지 않는 것일까? 그 의문은 ‘엘리트 컨트롤러 2’(이하 EC2)라고 불리는 어느 여성 환자의 출현으로 부정됐다. 엘리트 중의 엘리트는 자연 치유자였다 EC의 유전 분석을 계속하는 가운데 연구자들은 놀라운 사실과 조우한다. 그녀는 24년에 걸쳐 항바이러스제를 복용하지 않고도 건강한 몸을 유지하고 있으며 그녀의 세포에는 제대로 된 배열을 유지한 에이즈 바이러스의 유전자가 존재하지 않는 것으로 나타난 것이다. EC의 몸에 감염돼 있던 에이즈의 유전자는 결손, 불완전한 잔해와 같은 모습이 돼 있었다. 에이즈 바이러스라고 해도 유전자가 들쭉날쭉한 상태에서는 자기 복제를 할 수 없다. 이는 즉 EC2가 에이즈를 자연 치유했다는 것을 의미한다. EC2의 몸속에서는 제대로 된 에이즈의 유전자를 집어넣고 있던 감염 세포가 슈퍼 면역력에 의해 모두 배제돼 있던 것이다. 이 때문에 연구자들은 EC2만큼은 아니더라도 EC들의 체내에서도 유사한 반응이 일어나, 유전자 활성 영역에 에이즈 유전자가 들어가 버린 세포 또한 강한 면역력에 의해 배제됐을 것으로 예측했다. EC의 체내에서 에이즈 유전자가 유전자 비활성 영역에만 볼 수 있던 것은 유전자 활성 영역에 에이즈 유전자를 가지고 있던 감염 세포가 강한 면역력에 의해 배제된 결과라는 것이다. 자연 치유자의 힘을 모든 환자에게 이번 연구를 통해 강력한 면역 기능은 에이즈 유전자의 활동을 억제하거나 유전자 자체를 쓸모가 없을 정도까지 파괴할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 핵심은 에이즈의 유전자를 가져온 감염 세포를 얼마나 효율적으로 제거할 수 있는가이다. 만일 자연치유자 EC2가 가진 슈퍼 면역력을 치료제에 넣을 수 있다면 감염 세포를 없애고 에이즈 유전자도 체내에서 완전히 제거할 수 있을지도 모른다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지난 15일을 기점으로 코로나19 확진자의 숫자가 수도권에서 급격하게 늘어났고 그 이후에는 전국 곳곳에서 산발적으로 많은 환자가 나오고 있다. 확진자가 줄어들 기미가 보이지 않는 심각한 상황이다. 광화문 집회 참가자와 교회 중심의 확산이 계속되고 있음에도 동선을 숨기는 사람들이 있는가 하면 대면 예배를 고집하고 있는 교회도 있다. 당장 눈 앞에 환자들이 속출하고 있음에도 환자들을 볼모로 진료거부에 나서는 의사집단도 있다. 이 때문에 이들에 대해 대중의 생명을 담보로 하는 테러와 다르지 않다는 비판의 목소리도 점점 높아지고 있다. 이처럼 공공의 안녕이 위협을 받는 상황에서 자신의 행동이 타인에게 해를 끼친다는 것에 대해 깊이 이해하지 못하는 행위는 어떻게 봐야할까. 이 같은 상황에서 오스트리아 빈 대학 심리학부, 사회·인지·정서 신경과학과, 영국 옥스포드대 실험심리학과, 버밍엄대 뇌건강센터 공동연구팀은 타인에게 해를 끼치는 행위를 피하려는 것이 일반적인 사람들의 보편적 행동과 사고이며 이들은 자신이나 자신이 속한 집단만의 이익을 앞세우는 사람들보다 학습 능력과 의사결정 능력이 우수하다고 29일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 뇌·신경과학 분야 국제학술지 ‘신경과학’ 25일자에 실렸다. 연구팀은 서로 전혀 알지 못하는 96명의 성인 남성을 대상으로 전기충격 실험을 실시했다. 실험 대상자들은 연구자가 제시하는 두 가지 선택지 중 하나를 선택하도록 했다. 예를 들어 선택지에 삼각형이 그려져 있으면 거의 느끼지 못할 정도로 약하게 전기가 흐르고 동그라미가 그려져 있는 선택지를 고르면 두꺼운 바늘로 깊이 찌르는 듯한 따끔한 충격을 주도록 했다. 연구팀은 이 같은 사실을 알려준 뒤 자신에게 전기충격을 주는 선택과 자신의 선택에 따라 다른 사람이 전기충격을 받도록 하는 선택을 번갈아가며 실험했다. 연구팀은 실험을 진행하면서 실험대상자들의 뇌를 기능성 자기공명영상(fMRI)을 촬영해 뇌의 활성화 정도를 파악했다.실험 결과 자기 자신에게 전기충격을 주는 결정을 내릴 때보다 타인에게 전기충격을 가하는 선택을 할 때 대부분의 사람들은 뇌신경이 더 민감하게 반응하고 활성화 정도가 높아지는 것이 관찰됐다. 특히 타인에게 해를 입히지 않으려는 결정을 내릴 때는 의사결정이나 감정 조절에 관여하는 뇌 영역인 ‘복내측 전전두엽 피질’(ventromedial prefrontal cortex)이 활성화되는 것이 관찰됐다. 이와 함께 학습 관련 뇌부위도 활성화되는 것으로 확인됐다. 타인의 감정 상태를 인식하고 평가하며 행동을 결정하는 것이 학습과 의사결정 관련 뇌 부위를 자극하고 발달시킨다는 것이다. 연구팀은 이타성이 강한 사람은 자신에 관한 사안에 대해서도 보다 나은 결정을 하는 경우가 많았다고 밝혔다. 연구팀은 또 이번 연구결과는 ‘사람은 사회적 동물’이라는 인간 보편성을 재확인시켜주는 것이라고 설명하기도 했다. 클라우스 람 빈대학 교수(생물심리학)는 “사람들은 일반적으로 자신에게 해가 미치는 영향을 최소화하기 위한 방법을 빠르게 습득한다”라며 “그렇지만 사회적 동물이기 때문에 자신의 행동이 다른 사람에게 미칠 수 있는 해로운 결과에 대해서도 민감하게 반응하기 마련”이라고 말했다. 람 교수는 “이번 연구를 통해 사회적 동물인 사람은 자기 관련 학습보다 다른 사람에게 해를 입히는 행동을 회피하는 방법을 더 빠르게 배운다는 것을 확인했다”라며 “타인을 배려하는 행동을 보이지 못하는 사람들은 뇌의 특정 부분에 장애가 있다고 볼 수도 있을 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

대학원생들이 대필한 논문을 제출한 혐의로 기소된 현직 검사가 “현명한 판단으로 억울함을 풀어달라”며 무죄를 호소했다. 서울중앙지법 형사23단독 황여진 판사는 28일 업무방해 혐의로 재판에 넘겨진 수원지검 성남지청 소속 정모(41) 점사와 그의 동생이자 모 대학 부교수인 정모(40)씨의 결심 공판을 진행했다. 이날 검찰은 구형 의견을 서면으로 대체하기로 했다. 피고인신문에서 정 교수의 진술이 바뀌는 등 사정 변경이 생겨서다. 정 검사는 2016년 12월 스승이었던 성균관대 A 교수를 통해 학생들이 대신 작성·수정한 박사학위 논문을 예비심사에 발표한 혐의를 받는다. 동생 정씨 역시 A 교수를 통해 학술지에 게재한 논문을 대필 받은 혐의다. 두 사람은 피고인신문에서 “A 교수에게 대필이 아닌 검토를 부탁한 것이며 교수가 검토를 과하게 한 것일 뿐”이라면서 “이 사건 논문은 직접 작성했다”고 진술하며 공소사실을 모두 부인했다. 정 검사는 이날 최후진술에서 “본 건으로 그간 천직으로 생각한 검사로부터 직무를 수행하지 못한 채 오랜 기간 수사와 재판을 받았다”면서 “검사이기 전 한 인간으로서 제 인격과 자존심이 추락했다”고 억울함을 주장했다. 동생 정씨도 “오랜 기간 공부와 연구를 거쳐 원하던 교수가 됐지만 교수직을 유지 못하고 있다”며 “재판을 받으며 엄청난 스트레스로 건강이 크게 상했다. 상황을 고려해 선처해달라”고 요청했다. 재판부는 오는 10월 14일 두 사람에 대한 선고기일을 진행할 예정이다. 민나리 기자 mnin1082@seoul.co.kr

이탈리아 서쪽 사르디니아 섬에서 이빨이 없고 피부가 극히 얇아진 상어가 발견돼 학계가 조사에 나섰다. 해당 상어가 처음 발견된 것은 지난해 7월로, 당시 낚시를 하던 사람이 우연히 암컷 검은입 두툽상어(Galeus melastomus, blackmouth cat shark) 한 마리를 배 위로 건져 올렸다. 이를 최초로 발견한 낚시꾼에 따르면, 두툽상어는 수심 500m 지점에서 낚은 것으로, 발견 당시 피부가 다른 상어와 남다르고 이빨이 없었다는 것이 특징이었다. 소식을 접한 이탈리아 칼리아리대학 연구진이 해당 두툽상어를 실험실로 옮겨 분석을 시작했다. 그 결과 이 두툽상어는 표피와 진피 등 피부와 관련된 구조가 평범한 두툽상어에 비해 심각하게 부족한 것으로 확인됐다.일반적으로 상어의 피부는 매우 미끈미끈해 보이지만, 실제로는 플라코이드 비늘로 불리는 작은 이빨 모양의 구조로 이뤄져 있어서 거친 것이 특징이다. 상어의 피부는 특정 포식자와 외부 기생충에 대응하는 강력한 물리적 장벽 역할도 하는데, 이 두툽상어의 경우 생존에 큰 영향을 미치는 피부 구조가 상당히 부족하기 때문에 연구진은 “피부가 없다”고 표현했을 정도다. 뿐만 아니라 이 상어는 사나운 상어의 상징과도 같은 날카로운 이빨을 전혀 가지고 있지 않았다.연구진은 이러한 검은입 두툽상어의 특징이 환경오염과 기후변화로 인한 결과로 보여진다고 추측했다. 기후변화로 인해 바다가 점차 산성화되고, 화학물질에 노출되는 시간이 길어지면서 피부와 치아를 잃었다는 것. 지구온난화로 해수 온도가 높아진 것 역시 상어의 피부와 치아에 영향을 미친 것으로 추정된다. 연구진은 “피부와 이빨이 없는 검은입 두툽상어가 발견된 것은 이번이 처음”이라면서 “위장에서 먹이로 먹은 물고기 14마리 정도가 발견됐기 때문에, 이빨이 없는 것이 사냥에 영향을 미치진 않았던 것 같다”고 설명했다. 이어 “이 암컷 두툽상어가 피부와 이빨 없이 어떻게 야생에서 살아남았는지는 의문이다. 눈을 제외한 몸 전체가 창백한 노란색을 띠고 있고, 복부와 아가미에만 약간의색소가 남아있는 상태였다”면서 “이러한 특징이 개체의 행동과 생리, 생태에 어떠한 영향을 미치는지는 불분명하다”고 덧붙였다. 연구진은 상어에게서 피부의 기능을 고려했을 때, 진피와 표피층 등의 부족으로 헤엄치는 자세 등이 변형되고, 이 과정에서 더 많은 속도는 느려지고 에너지는 더 많이 필요로 하는 상태였을 가능성이 크다고 보고 있다. 자세한 연구결과는 국제학술지 ‘어류생물학 저널’(Journal of Fish Biology) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

봄이나 가을 같은 환절기가 아니더라도 점심 식사 직후에는 밤잠의 부족함이 배부름의 만족스러움과 함께 찾아와 꾸벅꾸벅 졸게 된다. 점심 식사 직후 낮잠은 일이나 학습 집중력을 높일 뿐만 아니라 건강에도 좋은 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 스페인에서는 여전히 오후 2~5시 사이에 낮잠을 자는 ‘시에스타’ 문화가 남아있기도 하다. 그런데 1시간 이상의 낮잠은 오히려 건강에 악영향을 미치며 심장에 무리를 준다는 연구결과가 나왔다. 중국 광저우 의대 제1차병원 연구팀은 60분 이상 낮잠은 심혈관 질환 발생 가능성을 30% 이상 높인다고 28일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 유럽심장학회(ESC)에서 개최한 ‘2020년 디지털컨퍼런스’에서 27일 발표됐다. 또 의학분야 국제학술지 ‘수면 의학’에 실렸다. 연구팀은 낮잠과 모든 종류의 사망원인, 심혈관질환 위험 사이의 연관성을 파악하기 위해 31만 3651명을 대상으로 한 20개의 코흐트 집단 연구를 메타분석했다. 메타 분석은 비슷한 주제로 연구된 문헌들을 통계적으로 통합하거나 비교해 새로운 결론을 도출해 내는 연구 방법이다. 분석 대상의 39%이 낮잠 습관이 있는 것으로 나타났다. 연구에 따르면 낮잠 시간이 1시간 이상일 경우 모든 사망원인의 위험성을 30% 이상 높이고 심혈관 질환 발생 가능성은 34%나 높아지는 것으로 확인됐다. 이 같은 특성은 하루 6시간 이상 밤잠을 잤음에도 낮잠이 1시간 이상일 때 나타났다. 또 65세 이상 노년층에게서는 긴 낮잠은 조기사망 위험을 19%나 늘리는 것으로 조사됐다. 남성보다는 여성이 낮잠과 건강의 연관성이 더 뚜렷하게 나타나는 것으로 조사됐다. 반면 30분 이하의 짧은 시간의 낮잠은 심혈관 질환이나 당뇨 같은 질병 발생 위험과 상관이 없는 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 긴 낮잠은 체내 염증 수치를 늘리기 때문으로 분석했다. 낮잠 시간이 어떻게 체내 염증수치를 높이는지에 대한 추가 연구가 필요하다고 연구팀은 강조했다. 팡제 광저우 의대 박사는 “일반적으로 밤에 못 잔 ‘잠 빚’을 보충하기 위해서 충분히 낮잠을 충분히 자는 것이 나쁘지 않다고 알고 있으며 건강에도 도움이 된다고 알고 있는 것이 사실”이라며 “이번 연구는 낮잠 습관이 있는 사람이라도 1시간 이내로 제한해야 하며 낮잠 습관이 없다면 굳이 시작할 필요가 없다는 것을 보여주고 있다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구 표면의 70%를 덮고 있는 물은 우리가 아는 모든 생명체가 살아가는 데 꼭 필요한 요소지만, 어떻게 지구에 왔는지는 오랫동안 과학계에서 논쟁의 쟁점이 돼 왔다. 이와 관련해 프랑스 로렌대 암석·지구화학연구센터(CRPG) 연구진은 어떤 우주 암석이 지구에 물을 공급한 역할을 했는지를 시사하는 연구 논문을 발표해 그 비밀을 푸는 데 한 걸음 더 다가갈 수 있게 됐다.연구를 주도한 CRPG 우주화학자 로레트 피아니 박사는 AFP에 “이 연구 결과는 멀리 떨어진 혜성이나 소행성에 의해 물이 건조한 초기 지구에 유입됐다는 일반적인 이론과 모순이 된다”고 밝혔다. 태양계 형성에 관한 초기 모델에 따르면, 태양 주위를 빙빙 돌다가 결국 수성과 금성, 지구 그리고 화성이라는 내행성들을 형성한 가스와 먼지로 이뤄진 거대한 원반들은 너무 뜨거웠기에 얼음이 존재할 수 없었다. 이는 수성과 금성 그리고 화성이라는 나머지 세 행성의 척박한 환경으로 설명할 수 있지만, 광활한 바다와 습한 대기 그리고 수분이 풍부한 지질 환경을 갖춘 우리의 푸른 행성인 지구를 설명할 수는 없다. 따라서 과학자들은 물은 지구가 형성되고 나서 어디선가 유래했다는 가설을 세웠고 유력한 후보는 수소를 함유한 미네랄이 풍부한 ‘카보네이셔스 콘드라이트’(C-콘드라이트)라는 운석이었다. 하지만 C-콘드라이트의 화학적 조성은 지구의 암석과 일치하지 않는다는 문제가 있다. 게다가 이들 운석은 혜왕성 너머 외태양계에서 형성됐기에 초기 지구에 도달했을 가능성은 적다. 반면 엔스터타이트 콘드라이트(E-콘드라이트)라는 또 다른 운석군은 산소와 티타늄 그리고 칼슘의 유사한 동위원소(유형)을 함유해 지구의 암석들과 화학적으로 훨씬 더 가깝다. 이는 E-콘드라이트가 내행성들이 처음 만들어질 때 사용된 물질 중 일부였음을 시사한다. 하지만 이들 운석은 태양에서 가까운 곳에서 형성됐기에 지구의 풍부한 물을 설명하기에는 너무 건조한 것으로 여겨졌다.이 가설이 정말 사실인지 시험하기 위해 로레트 피아니 박사와 동료 연구자들은 질량분석법(mass spectrometry)이라는 기술을 이용, E-콘드라이트 13점의 수소 함량을 측정했다. 그 결과 이들 운석은 오늘날 해양의 3배 이상의 물을 지구에 공급하기에 충분한 수소 구성을 갖고 있는 것으로 나타났다. 연구진은 또 E-콘드라이트에서 두 수소동위원소를 측정했다. 이는 이들 동위원소의 상대적 비율이 천체마다 상이하기 때문이다. 그 결과 해양의 동위원소 조성은 E-콘드라이트의 물을 함유한 혼합물과 95% 일치하는 것으로 밝혀졌다. 이는 이들 운석이 지구의 물 대부분에 기여했다는 또 하나의 증거가 된다. 연구진은 E-콘드라이트의 질소동위원소들은 지구의 것과 유사하다는 것을 발견하고 이들 운석에 있는 것이 지구의 대기에서 가장 풍부한 성분이기도 한 질소의 기원일 수도 있다고 제안했다. 이와 함께 피아니 박사는 “혜성과 같이 태양계 밖에서 물이 추가로 공급됐다는 점을 배제하지 않지만 E-콘드라이트는 지구가 형성될 당시 공급된 물에 크게 기여했다는 것을 보여준다”고 덧붙였다.이번 연구를 살펴본 미국항공우주국(NASA) 소속 앤 페슬리어 박사는 사설에서 “이는 물의 기원이라는 퍼즐에 중요하고 우아한 조각을 끼워맞춘 것”이라고 명시했다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 ‘사이언스’ 최신호(8월 27일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 자폐스펙트럼장애의 여부와 정도를 인공지능 기술을 이용해 파악할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 카이스트 바이오뇌공학과 이상완 교수와 연세세브란스병원 소아정신과 천근아 교수 공동연구팀은 뇌영상 빅데이터와 인공지능(AI)의 심층학습(딥러닝) 기술로 자폐증상과 예후를 예측할 수 있게 됐다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 전기전자공학자협회(IEEE)에서 발행하는 국제학술지 ‘IEEE 엑세스’에 실렸다. 자폐스펙트럼장애(ASD)는 흔히 ‘자폐증’으로 알려진 뇌발달 장애이다. 타인과 의사소통이 어렵고 주변에 관심 갖는 것이 제한적이며 반복적 행동을 하는 것이 특징으로 알려져 있다. 미국질병통제예방센터(CDC)에 따르면 ASD는 54명당 1명 꼴로 나타나고 있으며 국내에서도 2% 정도의 유병률을 나타내고 있다. 보통 ASD는 아동행동 관찰과 상담과 정신질환 진단분류메뉴얼인 DSM-5에 근거하고 있지만 사람마다 개인차가 심해 자폐에 대한 정확한 진단이 쉽지 않고 예후를 예측하기도 어렵다.연구팀은 세브란스병원에서 관리하고 있는 3~11세 ASD 환자 84명의 자기공명영상(MRI) 빅데이터와 국제컨소시엄으로 구축된 약 1000건의 자폐환자 MRI빅데이터를 활용해 MRI 영상으로 자폐 진단과 예후를 예측할 수 있는 AI 모델을 만들었다. 이후 공간변경네트워크(STN)와 3D 컨볼루션 신경망(CNN)을 활용한 모델을 만들어 AI를 학습시켰다. AI로 분석 결과 뇌의 기저핵을 포함한 피질하 구조가 자폐 심각도와 관련이 있음을 확인하고 이를 바탕으로 ASD 환자들의 진단과 예후를 예측해 맞춤형 진료가 가능해지게 됐다.천근아 세브란스병원 교수는 “ASD 진단을 할 때 의사들이 뇌영상 자료는 많이 활용하지 않는 경향이 있지만 이번 연구는 자폐의 증상과 심각도를 뇌 영상에서 쉽게 찾을 수 있음을 보여주고 있다”라고 말했다. 이상완 카이스트 교수는 “이번 연구는 진료 현장에서 자폐를 진단하고 연구하는데 인공지능이 도움을 줄 수 있음을 보여주고 있으며 다른 질병들도 AI로 더 쉽게 이해하고 활용할 수 있게 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구 역사를 통틀어 가장 강력한 무는 힘을 가졌던 동물의 정체가 밝혀졌다고 CNN 등 해외 언론이 24일 보도했다. 페루 페루아노 카예타노 에레디아 대학 연구진은 2004년 페루 나포강 인근에서 발견된 땅늘보의 다리 화석에서 날카로운 이빨자국 46개를 발견했다. 오늘날 나무늘보와 근연관계에 있는 땅늘보는 1300만 년 전 해당 지역에 서식했으며, 당시 땅늘보의 다리는 경골이 뚫리고 뼈의 광범위한 부분이 으스러진 상태였다. 연구진은 나무늘보를 강하게 물어 죽인 ‘범인’을 찾기 위한 연구를 진행하던 중 경골의 치아자국이 당시 해당 지역의 최고 포식자인 푸루스사우루스와 해부학 및 치열 정보가 일치한다는 것을 알게 됐다. 강의 제왕이자 지구 역사상 가장 큰 악어로 알려진 푸루스사우루스는 현존하는 카이만 악어의 일종이다.연구진에 따르면 푸루스사우루스의 무는 힘(치악력)은 약 7t(6만 9000뉴턴)으로, 3만~5만 뉴턴에 달하는 티라노사우루스의 치악력을 능가했으며 동물계에서 측정된 가장 강한 치악력의 4배 이상에 달한다. 푸루스사우루스에게 물려 죽은 땅늘보의 화석은 아마조니아(아마존 강 유역)에 살았던 고대 포식자와 먹잇감 사이의 관계를 알려주는 보기 드문 증거로 꼽힌다. 특히 이 화석은 페루 아마존에서 발견된 것 중 악어의 이빨 자국이 남아있는 최초의 포유류 화석으로 기록됐다.연구진은 “화석이 발견된 아마존 입구의 나포강 유역은 2000만~1100만 년 전 고대 악어의 완벽한 서식지였다. 그러나 아마존은 울창한 열대 우림 환경과 폭우로 인해 좀처럼 화석을 발견하기가 어렵다”면서 “이번 화석의 연구는 고대 생태계의 역학을 이해하는데 매우 중요하다”고 설명했다. 이어 “푸루스사우루스는 갓 태어났을 때에는 곤충이나 거미 등을 먹지만, 성장하면서 치악력이 강해짐에 따라 포유류와 거북 등을 잡아먹는다”면서 “땅늘보의 다리를 강하게 물어 죽인 푸루스사우루스는 성체가 아닌 어린 개체 였으므로, 아마도 다 자란 뒤 더욱 강한 무는 힘을 자랑했을 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 영국 학술원이 출판하는 생물학 국제 학술지인 바이올로지 레터스 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

성장기 아이가 있는 가정의 부모들의 고민은 학업 성적과 함께 성장일 것이다. 또래 아이들보다 키가 작으면 키가 자라지 않는 이유가 뭔지 알아보고 해결하기 위해 병원을 다닌다든지, 키 크는데 도움이 되는 영양제를 먹이기도 한다. 심지어는 성장호르몬 주사 처방을 받기도 한다. 그렇지만 이런 방법으로도 부모들 생각만큼 키가 쑥 크지 않는 경우가 많다. 그런데 아동, 청소년들이 키가 잘 자라지 않는다면 부모들이 알지 못하는 다른 이유가 있을 수도 있다. 다름 아닌 스트레스이다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공 연구팀은 뇌 시상하부 내 실방핵에서 만들어진 인슐린이 성장호르몬 생성에 도움이 된다는 것을 발견했다고 27일 밝혔다. 실방핵은 시상하부를 구성하는 여러 신경핵 중 하나로 호르몬 분비를 통해 삼투압, 식욕, 스트레스에 대한 신체반응 등 조절을 매개하는 것으로 알려져 있다. 이런 실방핵에서 만들어지는 인슐린은 스트레스를 받으면 분비되지 않기 때문에 성장호르몬 생성을 막아 성장을 저해할 수 있다는 것이다. 이 같은 연구결과는 임상의학 분야 국제학술지 ‘JCI 인사이트’에 실렸다. 인슐린이라고 하면 주로 췌장에서 분비되고 혈당 조절에 관여하는 호르몬이다. 그렇지만 췌장 이외에 시상하부를 비롯한 다양한 뇌 영역에서도 소량의 인슐린을 합성하는 것으로 알려져 있다. 그렇지만 뇌에서 생성된 인슐린은 어느 부분의 신경세포에서 만들어지고 생리적 역할은 무엇인지 명확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 조직이나 세포의 특정 단백질의 항원항체반응을 통해 광학기기로 관찰하는 면역조직화학 기법으로 뇌 인슐린을 분석한 결과 시상하부 내 실방핵에 있는 소세포성 신경분비세포에서 기인한다는 것을 처음으로 발견했다. 연구팀은 뇌에서 생성되는 인슐린을 억제하는 바이러스를 만들어 성인 생쥐의 시상하부 실방액에 주입했다. 그 결과 여러 호르몬 중 성장호르몬만 분비가 억제되는 것을 관찰했다. 이 발견을 바탕으로 갓 태어난 어린 생쥐의 시상하부 실방핵에 인슐린 발현을 억제하는 바이러스를 주입하자 뇌하수체 성장호르몬 생성이 억제돼 성장이 지연되는 것을 확인했다. 또 어린 쥐에게 스트레스를 주면 시상하부 실방핵 내 인슐린 발현이 억제되면서 뇌하수체 성장호르몬 생성이 억제돼 성장이 지연되는 것을 추가로 관찰했다. 김은경 DGIST 교수는 “이번 연구는 뇌에서 만들어지는 미량의 인슐린이 어떤 생리적 기능을 하는지에 대해 알려주는 성과”라며 “뇌 인슐린은 이번에 밝혀진 것처럼 성장을 좌우하는 것 이외에 또 다른 신체 기능 조절에 관여할 것으로 보이는 만큼 추가 연구를 진행할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

이탈리아 서쪽 사르디니아 섬에서 이빨이 없고 피부가 극히 얇아진 상어가 발견돼 학계가 조사에 나섰다. 해당 상어가 처음 발견된 것은 지난해 7월로, 당시 낚시를 하던 사람이 우연히 암컷 검은입 두툽상어(Galeus melastomus, blackmouth cat shark) 한 마리를 배 위로 건져 올렸다. 이를 최초로 발견한 낚시꾼에 따르면, 두툽상어는 수심 500m 지점에서 낚은 것으로, 발견 당시 피부가 다른 상어와 남다르고 이빨이 없었다는 것이 특징이었다. 소식을 접한 이탈리아 칼리아리대학 연구진이 해당 두툽상어를 실험실로 옮겨 분석을 시작했다. 그 결과 이 두툽상어는 표피와 진피 등 피부와 관련된 구조가 평범한 두툽상어에 비해 심각하게 부족한 것으로 확인됐다.일반적으로 상어의 피부는 매우 미끈미끈해 보이지만, 실제로는 플라코이드 비늘로 불리는 작은 이빨 모양의 구조로 이뤄져 있어서 거친 것이 특징이다. 상어의 피부는 특정 포식자와 외부 기생충에 대응하는 강력한 물리적 장벽 역할도 하는데, 이 두툽상어의 경우 생존에 큰 영향을 미치는 피부 구조가 상당히 부족하기 때문에 연구진은 “피부가 없다”고 표현했을 정도다. 뿐만 아니라 이 상어는 사나운 상어의 상징과도 같은 날카로운 이빨을 전혀 가지고 있지 않았다. 연구진은 이러한 검은입 두툽상어의 특징이 환경오염과 기후변화로 인한 결과로 보여진다고 추측했다. 기후변화로 인해 바다가 점차 산성화되고, 화학물질에 노출되는 시간이 길어지면서 피부와 치아를 잃었다는 것. 지구온난화로 해수 온도가 높아진 것 역시 상어의 피부와 치아에 영향을 미친 것으로 추정된다. 연구진은 “피부와 이빨이 없는 검은입 두툽상어가 발견된 것은 이번이 처음”이라면서 “위장에서 먹이로 먹은 물고기 14마리 정도가 발견됐기 때문에, 이빨이 없는 것이 사냥에 영향을 미치진 않았던 것 같다”고 설명했다. 이어 “이 암컷 두툽상어가 피부와 이빨 없이 어떻게 야생에서 살아남았는지는 의문이다. 눈을 제외한 몸 전체가 창백한 노란색을 띠고 있고, 복부와 아가미에만 약간의색소가 남아있는 상태였다”면서 “이러한 특징이 개체의 행동과 생리, 생태에 어떠한 영향을 미치는지는 불분명하다”고 덧붙였다. 연구진은 상어에게서 피부의 기능을 고려했을 때, 진피와 표피층 등의 부족으로 헤엄치는 자세 등이 변형되고, 이 과정에서 더 많은 속도는 느려지고 에너지는 더 많이 필요로 하는 상태였을 가능성이 크다고 보고 있다. 자세한 연구결과는 국제학술지 ‘어류생물학 저널’(Journal of Fish Biology) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

지구의 기온이 계속해서 상승하면 남극 대륙을 둘러싼 거대한 얼음덩어리인 빙붕은 붕괴할 것이라고 과학자들이 경고하고 나섰다. 미국 컬럼비아대가 이끄는 한 국제 연구진은 인공위성 관측 자료와 인공지능(AI) 심층학습을 사용해 남극 대륙을 둘러싼 빙붕 표면의 균열을 지도화했다. 그러고 나서 이들은 이 관측 모델을 사용해 남극 빙붕의 약 60%가 수압 파쇄(hydrofracturing)라는 현상 탓에 붕괴 위험에 있다는 것을 예측해냈다.이번 연구는 기후 변화의 영향으로 빙붕 표면의 균열이 융해수에 잠길 경우 남극 대륙과 이어져 바다에 떠 있는 약 90만6500㎢의 이들 얼음덩어리가 붕괴할 수 있다는 점을 시사한다. 이처럼 갑작스러운 얼음덩어리의 유실은 전 세계적으로 해수면 상승을 유발할 수 있는데 기존 연구들에서는 80년 뒤인 2100년까지 최대 0.9m 높일 수 있는 것으로 나타났다. 이런 해수면 상승은 저지대에 사는 수많은 사람에게 영향을 줄 수 있고 심지어 섬 전체가 물에 잠기게 할 수도 있다. 빙붕은 대개 좁은 만(灣)과 넓은 만에 주로 끼여 있어 얼음층이 측면에서부터 압축돼 대륙에서 밀려오는 빙하의 전진 속도를 늦춘다. 그런데 위성 영상을 관측한 결과, 남극의 빙붕들이 분열하고 있는 것으로 나타났다. 대부분 빙붕에는 압력 방향에서 수직으로 길게 수많은 균열이 생성됐다. 표면에 형성되는 균열은 깊이가 몇 m에서 몇십 m에 달하며 아래 쪽에 있는 균열은 몇십 m에서 몇백 m나 위쪽으로 생길 수 있다.현재 대부분의 빙붕은 1년 내내 얼어붙어 있어 안정된 상태이지만, 이번 세기말까지 광범위한 지구 온난화가 일어날 수 있다고 이들 연구자는 예측한다. 이는 빙붕의 표면 균열 속으로 융해수를 밀어 넣어 액체 상태의 물이 균열을 키우는 수압 파쇄 현상을 일으켜 빙붕 전체가 순차적으로 빠르게 붕괴할 수 있다는 것이다. 연구에 참여한 영국 에든버러대의 마틴 웨어링 박사는 “모든 빙붕의 최대 60%가 이 과정에 취약한 상태”라면서 “이는 심각한 우려를 낳는 사항”이라고 설명했다. 기후 변화에 대처하는 주된 조치가 이뤄지지 않는 한 남극 빙붕 표면의 융해는 앞으로 크게 늘어날 것으로 예상된다. 그 원인인 수압파쇄가 이미 몇몇 지역에서 일어났기 때문이다. 최소 1만 년 동안 안정된 상태였던 라르센 빙붕의 일부는 1995년과 2002년 각각 단 며칠 만에 붕괴됐다. 이 중 두 번째 붕괴는 2008년과 2009년 윌킨스 빙붕이 부분적으로 붕괴된 데 이은 것이다. 전문가들은 이와 같은 붕괴의 주된 원인이 수압파쇄라는 데 동의했다. 라르센과 윌킨스 빙붕은 남극 대륙에서 가장 북쪽에 있는 얼음층 중 일부를 구성하고 있다. 따라서 기온이 상승해 계절적으로 얼음이 녹는 시기 동안 가정 먼저 영향을 받아왔다. 이에 대해 컬럼비아대 라몬트-도허티 지구연구소의 칭야오 라이 박사는 “그것은 단지 융해에 관한 것이 아니라 융해의 장소에 관한 것”이라고 말했다. 같은 연구소의 조너선 킹슬레이크 박사도 “이런 빙붕은 대기와 얼음 그리고 바다가 상호작용하는 취약한 부분”이라면서 “만일 빙붕의 균열이 융해수로 가득 차게 되면 그 후 붕괴가 매우 빨리 일어날 수 있고 해수면에 큰 영향을 미칠 수 있다”고 말했다. 하지만 현재 빙붕의 움직임을 정확하게 예측할 수는 없다고 이들 연구자는 말한다. 킹슬레이크 박사는 “얼마나 빨리 융해수가 생성하고 균열을 메울 수 있을지가 첫 번째 질문”이라면서 “최악의 시나리오는 세기말쯤 많은 지역이 바다에 잠기는 것이지만, 이런 예측은 사용한 모델과 인류가 앞으로 온실가스를 얼마나 감축하느냐에 따라 크게 달라진다”고 지적했다. 킹슬레이크 박사에 따르면, 두 번째 질문은 특정 지역이 수압 파쇄를 겪게 될 것인가 하는 것이고, 세 번째 질문은 그 과정이 폭주해 붕괴가 광범위하게 일어날 것인가 하는 것이다. 연구에 참여한 미국국립빙설자료센터(NSIDC)의 시어도어 스캠보스 박사는 “이 연구는 ‘이곳에서 녹아 넘치면 빙붕이 붕괴할 것 같다’고 말할 지역들을 잘 가리킨다”고 말했다. 이어 여름철에 그 해안을 따라 기온이 상승하면 해수면에 큰 영향을 미친다. 결국 모든 빙붕은 융해수로 덮일 수 있다”면서 “하지만 우리에겐 시간적 여유가 없고 커다란 문제들이 남아있다”고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 네이처(Nature) 최신호(8월 27일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 페인트처럼 건물 외벽이나 자동차에 바르기만 하면 전기를 만들 수 있는 태양전지 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 광전하이브리드연구센터 연구팀은 태양전지 원료가 되는 용액을 코팅한 다음 고체화되는 속도를 제어하는 ‘고효율 용액공정 태양전지’를 개발하고 대면적화에 성공했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘나노 에너지’에 실렸다. 용액공정 태양전지는 태양전지 소재가 되는 유기물을 액체상태로 만든 다음 코팅이나 인쇄하는 방식으로 만들어 진다. 기존에는 전기를 생산할 수 있는 활성영역이 0.1㎠ 이하에 불과한 실험실 수준이었다. 태양전지로 이용할 수 있는 유기소재를 페인트나 잉크처럼 만들어 사용하려고 하면 금새 굳어버리는 결정화 특성을 갖고 있어서 실제로 전력 생산이 가능한 만큼의 면적으로 만들 수 없다는 단점이 있었다. 연구팀은 태양전지 용액을 코팅이나 인쇄할 때 증발속도를 제어함으로써 태양전지 성능에 최적화할 수 있는 방법을 찾아냈다. 연구팀은 결정화 현상이 높은 온도에서 쉽게 발생하기 때문에 상온에 가까운 낮은 온도에서는 결정화를 막아 용액 태양전지를 쉽게 만들 수 있다는 사실도 확인했다.연구팀은 이렇게 만든 고성능 대면적 유기태양전지는 햇빛을 전기로 바꾸는 광전변환효율이 기존 기술보다 우수한 9.6%를 기록한 것을 확인했다. 이번 기술을 활용하면 페인트처럼 건물이나 자동차 뿐만 아니라 전기가 필요한 공간에 칠하는 방식으로 태양전지를 쉽게 만들어 전기를 자급자족할 수 있도록 만들 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다. 손해정 KIST 박사는 “이번 연구는 페인트처럼 넓은 면적에 칠해 태양전지를 만들 수 있는 원리를 제시해 용액공정 태양전지 고효율화와 상용화를 가속화시키는데 도움이 될 것”이라며 “전 세계 에너지 빈곤층에 저가의 친환경 에너지 공급이 가능할 뿐만 아니라 도심건물에 태양광 발전을 위한공간활용이 쉬워지고 페인트를 덧바르는 형태로 태양전지를 유지, 보수할 수도 있게 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

DGIST 뇌·인지과학전공 김은경 교수(뇌대사체학 연구센터장) 연구팀이 뇌의 시상하부 내 실방핵에서 생성된 인슐린이 성장호르몬 생성에 기여한다는 생물학적 현상을 규명했다. 이번 연구 결과는 아동기와 청소년기의 스트레스성 성장 지연 원인을 밝히기 위한 새로운 연구 지표가 될 것으로 기대된다. 김은경 교수 연구팀은 다양한 면역조직화학 분석 방법들을 통해 시상하부에서 생성된 인슐린이 실방핵에 있는 소세포성 신경분비세포 에서 주로 합성된다는 사실을 최초로 발견했다. 또 소세포성 신경분비세포에서 분비되는 호르몬이 다양한 뇌하수체 전엽 호르몬의 생산을 조절한다는 점에 착안해, 합성된 인슐린이 뇌하수체 전엽 호르몬의 유전자 발현과 분비를 조절한다는 가설을 세웠다. 연구팀은 이를 증명하기 위해 뇌에서 생성된 인슐린 발현을 억제하는 바이러스를 제작했고, 이를 성체 생쥐의 시상하부 실방핵에 주입했다. 그 결과 여러 뇌하수체 전엽 호르몬들 중 오직 성장호르몬의 유전자 발현과 분비만 억제되는 것을 관찰했다. 또한 어린 생쥐의 시상하부 실방핵에 인슐린 발현을 억제하는 바이러스를 주입하자 뇌하수체 성장호르몬의 생성이 억제돼 생쥐의 성장이 지연됨을 확인했다. 추가로 성체 쥐와 어린 쥐에 구속 스트레스를 주었을 때, 시상하부 실방핵 내 인슐린 발현이 억제되었고, 이 때 실방핵 내에 인슐린을 과발현하는 바이러스를 주입하자 뇌하수체 성장호르몬 생성이 증가해 만성 억제 스트레스에 의해 유발되는 성장 지연을 막는 것을 확인했다. 이를 통해 실방핵 내 인슐린이 뇌하수체 전엽에서 만들어지는 성장호르몬의 조절에 기여함을 증명해냈다. 김은경 교수는 “췌장에서 생성되는 인슐린에 비해 훨씬 적은 양의 뇌에서 만들어진 인슐린의 생리적 기능이 현재까지 논쟁이 되고 있다”며 “이번 연구 결과로 뇌에서 유래된 인슐린의 생리적 기능들 중 호르몬 생성을 통한 성장 외의 아직 알려지지 않은 다른 신체 기능을 조절하는 역할을 이해하는데 도움을 줄 것으로 기대한다”고 밝혔다. 이번 연구결과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원으로 수행됐으며, DGIST 뇌·인지과학전공 이재면 박사와 김경찬 석박사통합과정 학생이 공동 제1저자로 참여했다. 아울러 임상의학 분야 국제적 학술지인 ‘더 저널 오브 크리니컬 인베스티게이션 인싸이트’에 지난 20일 온라인 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

노준석 포항공대(포스텍) 기계공학과·화학공학과 교수가 마이크로시스템 앤 나노엔지니어링 정상회의(MINE)에서 ‘젊은 과학자상’을 받았다. 스프링어 네이처사의 학술지 마인이 주최한 젊은 과학자 포럼은 분과별로 12명에게 젊은 과학자상을 주고 있다. 지금까지 4회 수상자 가운데 한국인이 뽑힌 것은 노 교수가 처음이다. 노 교수는 마이크로·나노 가공 분야에서 최고 수준 연구자로 꼽힌다.

바다 근처 두께 300~900m의 얼음덩어리온난화로 녹아 표면 균열 생겨 쉽게 붕괴현재 추세면 80년 뒤 해수면 1m 높아져 英·濠·日 연구팀은 東남극 빙하 31곳 관측“따뜻한 물 유입… 年 7~16m 속도로 녹아”인류가 지금까지 경험하지 못했던 전무후무한 감염병인 코로나19와의 전쟁에 집중하고 있는 사이에 인류 생존 자체를 위협하는 더 무시무시한 적이 공격을 멈추지 않고 있다. 다름 아닌 지구온난화와 그로 인한 기후변화다. 극지방을 중심으로 지구온난화의 심각성을 경고하는 연구 결과들이 속속 발표됐다. 미국 컬럼비아대 라몬도허티 지구관측소, 지구환경과학과, 환경공학과, 컴퓨터과학과, 미국 구글, 영국 에든버러대 지구과학부, 네덜란드 위트레흐트대 해양대기연구소 공동연구팀은 남극의 빙붕 절반 이상이 얼음이 녹으면서 만들어지는 표면 균열에 취약해 쉽게 붕괴된다고 밝혔다. 이런 빙붕의 물리적 특성은 남극을 덮은 얼음 손실을 가속화시키는 또 하나의 요인이라고 연구팀은 지적했다. 이 같은 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 8월 27일자에 실렸다. 빙붕은 내륙에서 흘러든 빙하가 바다를 만나면서 평평하게 얼어붙은 두께 300~900m의 거대한 얼음덩어리다. 바다와 맞닿아 있는 부분에서 빙붕이 계속 떨어져 나가 빙산을 형성하지만 빙하가 계속 흘러들면서 일정한 크기를 유지하게 만든다. 기후학자들은 지구온난화로 인해 남극에 있는 얼음이 모두 녹을 경우 해수면은 60m가량 상승할 것으로 보고 있다. 현재와 같은 추세가 이어진다면 2100년에는 전 세계 해수면이 지금보다 1m, 2500년에는 15m 이상 상승할 것으로 전망되고 있다. 이 때문에 과학자들은 지구온난화를 늦추기 위한 방법을 연구함과 동시에 남극 대륙의 얼음이 어떻게 녹고 있는지 정확하게 이해하려는 노력을 기울이고 있다.연구팀은 빙붕의 붕괴 과정을 정확하게 파악하기 위해 남극에서 네 번째로 큰 빙붕인 ‘라르센C’와 ‘조지6세’에 대한 위성 관측을 실시했다. 이 데이터를 바탕으로 인공지능(AI) 심층학습과 응력분석을 실시해 남극 전체의 표면 균열을 지도로 만들고 붕괴에 취약한 지점을 예측했다. 그 결과 남극 빙붕 60% 이상이 표면의 얼음이 녹으면서 만들어 내는 균열로 쉽게 붕괴될 수 있는 특성을 갖고 있다고 연구팀은 밝혔다. 지구온난화로 인해 빙붕 표면이 많이 녹을수록 남극 얼음들이 쉽게 녹아 부서지고, 이는 다시 지구온난화를 부추기는 악순환을 만들게 된다는 설명이다. 일본 홋카이도대 저온과학연구소, 북극연구소, 국립극지연구소, 고등과학대학원대학교, 해양지구과학기술원, 호주 태즈매니아대 남극기후·에코시스템 합동연구센터, 영국 자연환경연구위원회 남극조사소 공동연구팀도 남극 빙하 붕괴 원인과 그동안 서(西)남극에 비해 얼음이 녹는 속도가 느리고 붕괴에 안정적인 곳으로 알려진 동(東)남극도 위험하다는 연구 결과를 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 8월 25일자에 발표했다. 동남극은 서남극보다 고도가 다소 높아 얼음이 덜 녹는 것으로 알려졌다. 그렇지만 연구팀은 동남극 뤼초프홀름만(灣)의 시라세 빙하 31개 지점을 관측해 분석했다. 그 결과 빙하가 바다 쪽으로 흘러 내려오면서 혓바닥처럼 툭 튀어나와 있는 ‘빙하혀’ 부분에 따뜻한 물이 지속적으로 유입되면서 연간 7~16m의 속도로 얼음이 녹고 있는 것을 밝혀냈다. 이와 함께 계절에 따라 달라지는 해풍의 영향을 받아 바람이 약해지는 여름에 따뜻한 물이 더 많이 유입돼 예상보다 빠르게 녹는 것으로 확인됐다. 조너선 킹스레이크 미국 컬럼비아대 교수는 “극지방 얼음 붕괴 과정과 원인을 정확히 이해한다면 지구온난화로 인한 기후변화를 좀더 정확히 예측해 낼 수 있을 뿐만 아니라 지구온난화를 막기 위한 행동을 촉구하는 데도 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘불안은 영혼을 잠식한다’(Angst essen Seele auf) 뉴저먼 시네마의 기수 라이너 베르너 파스빈더 감독이 만든 1974년 영화 제목입니다. 영화 내용은 코로나19가 대규모 재확산되고 있는 작금의 상황과는 거리가 멀지만 제목만큼은 현재 많은 사람들의 마음속을 그대로 드러내고 있지 않나 싶습니다. 지난 15일 기점으로 코로나19 확진자가 폭발적으로 증가하고 있습니다. 이전과 달리 감염 경로를 알 수 없는 깜깜이 환자까지 늘고 있습니다. 이 때문에 불가피하게 외출을 하거나 대중교통을 이용할 때 자신도 모르게 ‘옆에 있는 사람이 보균자 아닐까’라는 생각이 스멀스멀 떠오르는 것을 감출 수 없는 것도 사실입니다. 지난 2~4월에는 강도 높은 사회적 거리두기 때문에 ‘코로나 블루’(코로나 우울증)를 호소하는 사람들이 많았는데 이제는 경로를 알 수 없는 확진자들이 나오면서 타인에 대한 불신감과 언제든 바이러스에 감염될 수 있다는 불안감이 사람들을 사로잡고 있습니다. 코로나 같은 신종감염병은 신체적 건강뿐만 아니라 사회 전체의 정신적 건강에 심각한 위협이 된다는 이유이기도 합니다. 미국 캘리포니아샌디에이고대(UCSD) 의대 감염병 및 국제공중보건학 교실, 가정의학교실, 존스홉킨스대 컴퓨터과학과, 워싱턴 질병모델링연구소 공동연구팀은 코로나19 대유행이 사람들의 정신건강에 광범위한 영향을 미치고 있는 만큼 신체적 건강만큼 정신적 건강을 보호하기 위한 공중보건 대응책도 필요하다는 연구 결과를 내놨습니다. 이 연구 결과는 미국의학회에서 발행하는 국제학술지 ‘JAMA 내과학’ 8월 25일자에 실렸습니다. 연구팀은 구글 트렌드를 이용해 2004년 1월부터 2020년 5월 9일까지 미국인들이 공황발작, 불안발작 같은 단어들을 언제, 얼마나 검색했는지를 ‘ARIMA’라는 수학적 기법으로 분석했습니다. ARIMA는 계량경제학에서 시간에 따른 경향성을 찾는 데 주로 사용되는 방법입니다. 연구팀이 주목한 공황발작과 불안발작은 정확한 대상이 없는 불쾌감과 극도의 불안감으로 인해 나타나는 정신적 반응으로 우울증, 각종 공포증, 심할 경우 조현병 등 다양한 정신질환을 유발할 수 있다고 합니다. 공황발작, 불안발작에 대한 검색 비율은 올해 3월 16일부터 4월 14일까지 한 달 동안이 지난 16년 동안 평균 수치보다 약 20% 급증했다고 합니다. 사회적 거리두기 지침 발표와 사회적 거리두기 기간 연장, 코로나19 확진자 숫자가 중국을 넘어섰을 때, 질병통제예방센터에서 마스크 착용을 권고했을 때, 미국 내 코로나 사망자가 이탈리아를 넘어섰을 때 특히 검색이 폭증했다고 합니다. 비슷한 시기에 총기 구입, 사재기 등 비정상적 과잉행동이 증가하고 비과학적 치료법에 대한 검색도 늘었다고 합니다. 연구를 주도한 엘리샤 노블스 UCSD 교수는 “신종감염병이 발생하면 사람들이 불안해하는 것은 당연한 반응이지만 가짜뉴스 같은 잘못된 정보가 SNS로 확산될 경우 불안감은 증폭될 수 있다”며 “보건 당국이 정확한 정보를 최대한 빠르게 대중에게 알리는 것이 무엇보다 중요하다”고 조언했습니다. 대중의 생명과 건강이 위협받는 상황에서 가짜뉴스 유통에 대해 철저히 대응해야 한다는 것을 보여 주는 연구가 아닌가 싶습니다. edmondy@seoul.co.kr

DBpia(디비피아)와 공공 학술기관이 연구자들의 논문검색 편의를 위해 손을 잡았다. 국내 대표 학술플랫폼 DBpia가 작년 10월 한국연구재단과 업무협의 후 KCI 논문들이 DBpia 플랫폼에서 서비스된데 이어 올3월 한국과학기술정보연구원(KISTI)과 업무협약(MOU)을 통해 9월부터는 DBpia 플랫폼에서 KISTI의 학술원문들이 검색가능하게 된다. 또한 DBpia는 국립중앙도서관과의 협의를 통해 정부기관의 수준높은 정책연구보고서들도 9월에는 DBpia를 통해 서비스될 예정이라고 밝혔다.이번 MOU의 가장 큰 수혜자는 국내 연구자들이다. 매번 각 플랫폼 별로 논문을 검색하는 수고로움에서 벗어날 것으로 보인다. 국내에서 가장 많은 방문자수를 기록하는 학술플랫폼 DBpia를 통해 공공기관의 학술콘텐츠까지 원스톱으로 검색되면, 연구자의 연구생산성에 큰 도움이 될 것이라는 평가가 나온다. 기존 DBpia가 서비스하는 296만여 편의 학술지 논문에 더해 KCI, KISTI, 국립중앙도서관 등의 공공 학술기관이 서비스하는 80만여 편의 논문과 연구보고서가 추가되면 약 380만여 편의 학술콘텐츠가 DBpia를 통해 서비스되는 것이다. 또한 DBpia는 국내 학술DB 중 가장 많은 방문트래픽을 보이고 있는 플랫폼으로, 이번 MOU가 공공기관의 우수한 연구성과들을 널리 확산시키는 계기가 될 것으로 예상된다. 실제로 이미 MOU를 맺어 DBpia를 통해 서비스되는 KCI의 경우, 지난 2월 트래픽의 26%가 DBpia 통해 유입된 것으로 나타난 바 있다. 특히 DBpia는 하버드, 옥스퍼드, 도쿄대학 등 100여 곳의 글로벌 연구기관이 구독하는 플랫폼으로 이번 MOU가 한국학 세계화에도 기여가 될 것이라는 기대가 크다. 이와 관련, DBpia 김승현 이사는 “연구자들의 검색편의 등 국내 학계의 연구생산성 증진에 기여할 수 있도록 공공기관이 공개중인 학술콘텐츠를 DBpia에서도 서비스하는 것에 모처럼 민과 관이 뜻을 모았다”며 “연구자들이 DBpia에서 원하는 논문을 한번에 검색할 수 있도록 하는 한편 공공기관의 연구 성과물을 널리 확산시키는 데에 이바지할 수 있도록 공공기관과 지속적으로 협력해 나가겠다”고 밝혔다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

곰벌레는 지구에서 가장 강력한 내성을 지닌 생명체로 유명하다. 절대영도에 가까운 영하 272℃부터 물 끓는 점을 웃도는 150℃까지 극한의 온도에서 살아남고 극도의 탈수 상태에서도 세포질을 유리화해 세포 형태를 유지하기 때문. 또 고선량의 방사선을 견딜 수 있어 우주 공간에서 열흘 넘게 살아남은 사례가 보고되기도 했다. 지금까지 지구에서 알려진 어떤 다세포 생명체도 물곰으로도 불리는 이들 완보동물에 맞먹는 내성을 지니고 있지 않다. 그런데 최근 이들 생명체의 극강 내성에 숨겨진 비밀에 근접한 연구가 진행돼 관심이 쏠리고 있다. 곰벌레의 DNA는 특수 단백질로 보호돼극단적인 온도와 방사선은 생물의 DNA를 파괴한다. 하지만 몸길이 50㎛(1㎛는 1m의 100만분의 1)~1.7㎜로 현미경으로 봐야 보이는 다리 8개의 무척추동물인 이들 곰벌레는 수분이 없는 곳에서 탈수 상태가 돼도 ‘툰’(tun)이라는 가사 상태가 됨으로써 살아남을 수 있다. 툰 상태에서는 세포질이 앞서 설명한 바와 같이 유리화돼 건조 상태에 강해지고 DNA는 손상 억제(damage-suppressor·이하 Dsup) 단백질이라고 부르는 특수 단백질로 감싸여 높은 내성을 갖는다. 2016년 연구자들이 곰벌레의 이런 내성 유전자(Dsup)를 인간 세포에 이식함으로써 세포의 방사선 내성을 극적으로 높이는 데 성공했지만, Dsup이 어떤 구조로 DNA를 보호하는지 그 상세한 분자 메커니즘은 풀리지 않았다. 특수 단백질이 DNA에 ‘전기 실드’ 제공그래서 스페인의 연구자들은 Dsup과 DNA의 상호작용을 슈퍼컴퓨터를 이용해 시뮬레이션했다. 그런데 의외의 사실이 드러났다. 이는 곰벌레의 특수 단백질(Dsup)이 DNA에 ‘정전 차폐’(electrostatic shielding·전기 실드)를 제공한다는 것이다. 정전 차폐는 어떤 공간을 외부 힘의 장으로부터 차단하거나 내부 힘의 장을 외부와 차단하는 것을 말한다. 이들 연구자는 며칠에 걸친 슈퍼컴퓨터의 연산 끝에 Dsup가 ‘기본적으로 무질서’하며, ‘높은 유연성’을 갖추고 있는 것을 확인했다. 이런 무질서함과 높은 유연성 덕분에 Dsup은 위 이미지와 같이 DNA 형태에 딱 맞게 결합할 수 있었다. 중간의 붉은 선이 DNA로 그 주위에 Dsup 2개가 둘러싸고 있다. 또 Dsup의 결합에 의해 DNA의 주위에는 특수한 전기력선들을 형성하는 것으로 나타났다. 이 전기력선들이 정전 차폐가 돼 방사선이나 자유라디칼(활성산소)로부터 DNA를 전기적으로 차폐하고 있는 것으로 여겨진다. 왜 이렇게 강한 내성을 지닌 것일까? 이번 연구를 통해 Dsup이 DNA와 비특이적으로 결합해 DNA를 방사선과 활성산소의 피해로부터 보호하기 위해 구조적인 지원뿐만 아니라 전기적 차폐를 제공했음을 시사했다. Dsup은 자외선 차단제처럼 DNA를 보호해 곰벌레의 불멸성을 높이고 있었던 것이다. 하지만 곰벌레의 생존 능력은 지구에서 생활하는 데 있어 ‘오버 스펙’이라고 할 수 있다. 보통 지구상의 다세포 생물에 우주 공간에서 열흘 이상 살아남을 능력은 필요 없다. 마찬가지로 우주 방사선에 대한 내성과 절대 영도에서 150℃를 넘는 폭넓은 온도에서 살아남는 능력도 잉여일 것이다. 이런 능력이 탈수 상태에 대한 내성을 높여간 결과로 얻어진 부산물인지 아니면 과거 곰벌레는 이런 스펙을 요구하는 환경에 노출됐을 가능성도 생각할 수 있다. 그런 환경은 진공이고 강렬한 방사선이 날아오며 절대 영도와 물 끓는 점을 넘는 온도였을지도 모른다. 일반적으로 이런 환경은 안정된 대기가 존재하는 지구가 아니라 우주에 존재한다. 곰벌레가 우주에서 진화했는지 어떤지는 모르지만, 어쨌든 남아도는 스펙의 출처는 앞으로도 탐구 대상이 될 것이다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’(Science Advances) 최신호(8월 7일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr