연장의 꿈이 현실이 되는 세상이다. 빠른 속도로 발전하는 인공지능과 3D 프린팅 기술, 각종 의학 장비와 로봇은 이미 고장 난 장기나 시간이 갈수록 노화하는 장기를 고치거나 바꿔주고, 덕분에 인류의 기대수명은 과거보다 훨씬 더 길어졌다. 그중에서도 전 세계에서 1인당 보건관련 예산을 가장 많이 쓰는 미국의 경우, 이러한 추세라면 기대수명이 월등히 길어야 할 것처럼 보이지만 현실은 그 반대라는 흥미로운 연구결과가 나왔다. 미국 버지니아 코먼웰스 의과대학 연구진에 따르면 미국인의 기대수명은 1959년 69.9세에서 2014년 78.9세로 꾸준히 늘었다. 그러나 2014년을 기점으로 매년 짧아지기 시작해 2017년에는 78.6세를 기록했다. 특히 노동가능인구의 핵심 축에 속하는 25~64세 그룹에서 이러한 현상은 눈에 띄게 나타났다. 연구진은 현상의 원인이 해당 연령대 사람들의 약물 남용과 자살, 과음 및 고혈압에 따른 부작용 등에 있다고 분석했다. 연구진에 따르면 2017년 기준 미국에서 약물 남용으로 인한 사망은 1999년에 비해 4배에 달했다. 같은 기간 알코올성 간 질환으로 사망한 사람은 40% 증가했고, 자살은 38% 늘었다. 이러한 현상은 일부 지역에서 더욱 두드러지게 나타났다. 연구진에 따르면 뉴잉글랜드와 메인, 뉴햄프셔, 버몬트 및 인디애나, 캔터키, 오하이오와 펜실베이니아 등지에서 기대수명이 줄어드는 ‘기이한 현상’이 눈에 띄게 나타났다. 위 지역들은 초강력 마약성 진통제(오피오이드)와 관련해 사망률이 급증한 일명 ‘오피오이드 전염병’ 현상의 영향을 받았다. 미국 내 심각한 사회적 문제로 꼽힌 오피오이드 중독 사망자는 2013년까지는 2000~3000명 선이었지만, 이후 급증해 2017년에는 2만 9418명에 이르렀다. 연구진은 기대수명이 짧아지는 이러한 현상이 보건복지에 막대한 예산을 쏟아붓고 관련 의학·과학 기술분야의 선두를 달리는 미국만의 독특한 문제라고 지적했다. 연구를 이끈 버지니아 코먼웰스 대학의 스티븐 울프 박사는 “미국의 기대수명이 줄어든 것은 단순히 의학 시스템의 문제가 아닌 사회 서비스의 결핍에 있다면서 "다른 국가들은 어려운 시기에 가족과 함께 버틸 수 있는 사회 시스템을 이용해 왔지만, 미국인들은 종종 모든 것을 자신 스스로 견뎌야만 했다”고 설명했다. 연구에 참여하지 않은 하버드 보건 대학원의 하워드 코 교수는 “미국의 기대수명 감소에 대한 해결책 중 하나는 사회적 연결을 강화하고 이러한 사회적 연결이 복지에 미치는 영향에 더 많은 관심을 기울이는 것”이라고 덧붙였다. 이번 연구는 미국의학협회에서 만드는 의학분야 국제학술지 미국의학협회지(JAMA) 최신호(26일자)에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

시베리아에서 발견된 ‘빙하시대 강아지’가 연구진을 당혹스럽게 만들었다. 25일(현지시간) 시베리안타임스 보도에 따르면, 지난해 여름 러시아 사하공화국 수도 야쿠츠크 북동쪽 인디기르카강 근처 영구동토층에서 발견된 갯과동물은 1만8000년 전 생후 2개월쯤 죽었지만, DNA 검사로도 개인지 늑대인지 아직 밝혀지지 않았다. 연구를 진행한 러시아 북동연방대(NEFU) 연구진은 처음에 이 갯과동물을 수컷 늑대 새끼로 추정했으나, 정확한 종을 확인하기 위해 일부 표본을 스웨덴 고생물유전학센터(CPG)에 보내 DNA 검사를 의뢰했었다. CPG는 전 세계 갯과동물에 관한 유럽 최대 DNA 뱅크를 보유하고 있다고 알려졌다. 그런데 스웨덴 연구진의 첫 번째 DNA 검사에서도 이 동물이 개인지 늑대인지 확인되지 않아 과학자들은 놀라지 않을 수 없었다. 왜냐하면 보통 첫 검사에서 종이 확인되기 때문이라고 검사를 수행한 러브 달렌 CPG 진화유전학과 교수는 설명했다. 이에 따라 관련 연구자들은 이 동물이 어쩌면 늑대가 개로 진화하는 과도기에 출현한 종일지도 모른다고 생각한다.이에 대해 연구를 총괄하고 있는 세르게이 효도로프 NEFU 교수는 “호기심이 생긴다. 이 동물이 만일 개라면 어떨까”면서 “추가 검사 결과가 나올 때까지 기다리기 힘들다”고 말했다. 효도로프 교수가 트위터에 올린 게시물에 따르면, 스웨덴 연구진은 이 동물의 게놈 염기서열을 밝히기 위해 검사 범위를 2배까지 확대했지만, 늑대인지 개인지 확인할 수 없었다. 늑대 새끼인지 강아지인지 아직 확인되지 않은 이 동물에게는 ‘도고르’(Dogor)라는 이름이 붙여졌다. 이는 현지 야쿠트어로 ‘친구’를 뜻하며 늑대인지 개인지 알 수 없는 불확실성을 의미하기도 한다. 한편 늑대와 개는 약 4만 년 전에서 1만5000년 전 사이 멸종된 늑대 종에서 갈라졌다. 지난해 중순 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 실린 한 연구논문에 따르면, 개는 적어도 4만 년 전에서 2만 년 전 사이 길들여졌다. 사진=세르게이 효도로프 교수 제공 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

상처에 인공근육 이식받은 생쥐 8주만에 감쪽같이 회복 1984년 인공지능과 로봇으로 인한 암울한 인류의 미래상을 보여줘 관객들을 사로잡은 영화 터미네이터가 최근 28년만에 원년 멤버인 아놀드 슈워제네거, 린다 해밀턴 등까지 참여한 ‘터미네이터: 다크페이트’로 돌아왔다. 사람처럼 늙는다는 설정의 원년 터미네이터까지 등장했지만 흥행몰이에는 실패했다. 터미네이터가 등장했을 때 과학자들이 관심을 가졌던 부분은 인공지능의 발달과 함께 인공근육이었다. 사람과 똑같은 외모 뿐만 아니라 인체 내부 근육도 실제와 비슷하게 만든다면 손상된 부분을 대체할 수 있기 때문이다. 그러나 지금까지 개발된 인공근육들은 대부분 금속물질이나 모터 등이 달려 있어 손상된 부위를 복원하기보다는 근육 기능을 강화하는데 초점이 맞춰져 있었다. 성균관대 바이오메카트로닉스학과, 전남대 의대 공동연구팀이 3D프린터를 이용해 실제 사람의 근육과 똑같은 근육섬유다발을 만드는데 성공했다고 27일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’에 실렸다. 살아있는 세포와 생체 친화적인 하이드로겔로 이뤄진 바이오잉크를 원하는 설계대로 층층이 분사하는 방식으로 세포나 조직을 만들어 내는 바이오프린팅 기술에서 가장 중요한 것은 생체 조직마다 서로 다른 해부학적 특징과 생리학적 기능을 어떻게 실제와 가깝게 구현해 내는가 하는 점이다. 많은 과학자들은 근육조직을 3D프린터로 구현해 내려고 했지만 세포가 한 방향으로 배열된 근섬유다발 형태로 자라게 만들기가 어려워 곤란을 겪어왔다.이같은 문제를 해결하기 위해 연구팀은 금 나노와이어를 이용해 바이오잉크 내에 포함된 지방줄기세포가 자라나는 방향을 제어하는 방식을 착안해냈다. 화분에 지지대를 꽂아놓으면 식물들이 그에 따라 뻗어가는 원리이다. 연구팀은 지름 30㎚(나노미터), 길이 4500㎚의 금 나노와이어를 따라 바이오잉크를 분사해 지방줄기세포들이 근육세포처럼 한 방향으로 분화해 자라도록 유도했다. 금 나노와이어를 따라 자라도록 배양한 인공근육세포는 기존 방식의 인공근육세포 제작방식에 비해 초기 생존율이 90%가 넘어섰다. 또 이렇게 만들어진 인공근육을 턱관절 근육과 두개골 옆쪽을 감싸고 있는 측두근에 길이 3㎝, 폭 1㎝ 가량의 커다란 외상을 입은 쥐에게 이식한 결과 8주 뒤 실제 근육처럼 재생되는 것이 확인됐다. 김근형 성균관대 교수는 “이번 연구는 3D 인공근육 내에 배열된 금 나노입자가 세포를 일정한 방향으로 성장하도록 유도하고 실제와 유사한 근육세포를 만들어 냈다는데 의미가 크다”며 “이번 기술을 바탕으로 골격근 이외에도 심장근육, 인체의 다양한 세포조직을 인공적으로 만들고 재생하는데 도움을 받을 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

데니스 퀘이드와 맥 라이언이 주연했던 1987년 영화 ‘이너스페이스’나 세계 3대 SF 거장으로 꼽히는 아이작 아시모프의 ‘마이크로 탐험대’에서는 눈에 보이지 않을 정도로 작은 나노 로봇과 잠수정을 타고 사람 몸 속을 탐험하는 내용이 주를 이루고 있다. 최근 나노과학이 발달하면서 SF에서 등장하는 것처럼 몸 속을 돌아다니면서 문제가 되는 부분을 고치는 나노로봇 개발에 대한 관심과 연구가 많아지고 있다. 이렇듯 상상 속의 이야기로만 취급됐던 질병 치료용 마이크로 로봇을 국내 연구진이 구현해 주목받고 있다. 전남대 기계공학부, 한국마이크로의료로봇연구원, 서울아산병원, 대구경북과학기술원(DGIST), 충남대, 한밭대 공동연구팀은 고형암 진단과 치료가 동시에 가능한 다기능성 의료용 나노로봇을 개발했다고 26일 밝혔다. 고형암은 일정한 형태와 경도(딱딱함)를 갖고 있는 암을 이야기하는데 혈액에 생기는 백혈병을 제외한 사람의 몸에서 생기는 대부분의 암이 여기에 포함된다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노 레터스’에 실렸다. 고형암이 생기면 대부분 외과수술, 화학요법, 방사선요법 등으로 치료를 하는데 정상조직 손상, 약물로 인한 부작용 치료와 시술의 한계가 있다.이 같은 암 치료의 한계를 극복하기 위해 연구팀은 직경 10~20㎚(나노미터, 1㎚=10억분의 1m) 크기의 나노 자석입자들을 뭉쳐 직경 100㎚ 크기의 나노로봇을 만들었다. 연구팀은 나노로봇과 암 세포에 반응하는 물질인 엽산을 연결시켜 암을 진단할 수 있도록 했다. 또 나노로봇 표면에 금 나노입자와 폴리도파민이라는 물질을 코팅해 몸 바깥에서 근적외선을 쪼였을 때 열이 발생하도록 만들었다. 나노로봇에 열이 발생하면서 암조직만을 태워 없애거나 로봇 내에 있는 항암제를 암세포에만 정확히 방출하도록 해 주변 정상조직에는 영향을 미치지 않도록 했다. 나노로봇은 금 나노입자로 코팅돼 있으며 자성을 띄고 있기 때문에 컴퓨터단층촬영(CT), 자기공명영상(MRI) 등으로 암의 위치나 상태를 파악할 수 있을 뿐만 아니라 외부에서 자기장을 가해 암이 발생한 위치까지 정확히 이동시킬 수 있다는 장점도 있다.최은표 전남대 기계공학부 교수는 “이번 기술은 이제까지 나온 나노 로봇에 대한 단편적 연구나 해법을 넘어 의료용 나노로봇에 대한 종합적 모델을 제시했다는데 의미가 크다”라며 “실제 의료현장에서 쓰이게 된다면 주변 정상조직은 손상시키지 않고 암세포만 원점 타격함으로써 치료효과를 극대화시킬 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

탈모증으로 한때 거의 모든 머리카락을 잃은 한 소녀가 류머티즘 관절염약을 먹고 나서 거의 완치된 모습이 학술지에 실려 눈길을 끈다. 세계적인 출판사 와일리가 발간하는 오픈엑세스 의학저널 ‘임상적 사례 보고’(Clinical Case Reports)에 실린 사례 보고서에 따르면, 현재 브라질에 사는 13세 소녀는 5년 전 8세 때 원형 탈모증이 생겨 병원을 오가며 치료를 받았지만 3년 만에 거의 모든 머리카락을 잃었다. 당시 의료진은 소녀에게 먹는 약부터 두피에 바르는 약, 그리고 주사까지 할 수 있는 모든 처방을 시도했지만, 소녀의 머리카락을 지킬 수 없었고, 여드름과 체중 증가 등 부작용이나타나 당황할 수밖에 없었다. 결국 이들 전문가는 마지막 수단으로 ‘토파시티닙’이라는 성분의 JAK 억제제(저해제)를 소녀에게 처방하기로 했다. 이 약은 원래 류머티즘 관절염이나 건선성 관절염 또는 궤양성 대장염 환자에게 처방하도록 승인돼 있지만, 지금까지 여러 연구에서 탈모증 치료에도 도움이 된다는 사실이 밝혀졌기 때문이다. 이에 따라 소녀는 하루에 약을 두 알씩(10㎎) 복용했고, 치료 경과를 확인하기 위해 4주마다 병원에서 검사를 받았다. 그 결과 처음에 거의 다 빠졌던 소녀의 머리카락이 불과 4개월 만에 상당량 다시 자라난 것으로 나타났다.게다가 소녀의 경우 부작용이 없어 그후로도 약을 꾸준히 먹었다. 그러자 8세 때 처음 탈모가 생기기 시작했던 후두부에서도 1년 만에 머리카락이 자라기 시작한 것이다. 결과적으로 소녀는 이 약을 복용한지 2년 만에 예전의 두껍고 촘촘한 갈색 머리카락을 되찾을 수 있었다. 2016년 미국 예일대 연구진이 발표한 연구 논문에 따르면, 당시 다양한 상태의 탈모증을 지닌 청소년 13명에 대해 토파시티닙을 처방한 결과 머리카락이 70%까지 다시 자란 것으로 나타났었다. 이에 대해 보고서를 주로 작성한 주저자인 브라질 마링가 중앙대학 의대생인 라셰우 베르베르트 페헤이라 연구원은 “우리 환자는 지금까지 보고됐던 다른 환자들과 달리 두피에서 머리카락이 완전히 자랐다”면서 “이번 사례는 브라질에서 토파시티닙 처방으로 성공적으로 치료됐다고 보고된 최연소 환자”라고 설명했다. 한편 토파시티닙은 염증과 관계가 있는 단백질인 사이토카인(시토카인)을 생성하는 신호 경호를 차단하는 방식으로 염증 생성을 억제한다. 하지만 이 약물은 최근 고용량을 장기간 복용시 폐색전증이나 혈전 등 부작용이 나타나고 심지어 사망할 수도 있어 주의가 필요한 것으로 알려졌다. 사진=임상적 사례 보고 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

울산과학기술원(UNIST) 연구진이 수소 생산을 위한 수전해 효율을 높이고 가격을 낮춘 촉매를 개발했다. 김광수 자연과학부 화학과 특훈교수팀은 물의 전기분해에 쓰일 저렴한 촉매로 ‘철·코발트· 인산’ 물질을 개발했다고 25일 밝혔다. 물 분해 반응에서 수소와 산소를 만드는 반응은 동시에 일어나는데, 산소 발생 반응이 상대적으로 느려 전체 물 분해 반응의 효율을 떨어뜨린다. 이를 극복하려고 산화이리듐과 산화루테늄을 촉매로 써서 산소 발생 반응 속도를 높이고 있지만, 이들 촉매는 안정성이 낮다. 비싼 귀금속인 이리듐과 루테늄이 주성분이라는 한계점도 있다. 김 교수팀은 값싼 물질을 이용하면서도 효율과 안정성을 높인 산소 발생 반응용 촉매를 개발했다. 산화 그래핀 지지대 위에 철(F), 코발트(Co), 인산(P)을 넣은 물질이다. 이 촉매에서 산소 발생 반응은 철과 코발트 원자 위에서 일어난다. 원자 주위 전자 분포와 화학결합이 산소 발생 반응 효율을 결정하는데, 새로 개발한 촉매는 첨가된 인산이 이 부분을 최적화하는 것으로 확인됐다. 철·코발트·인산 촉매는 상업용으로 사용하는 산화이리듐 촉매보다 25% 이상 개선된 효율을 보였다. 촉매 효율은 반응에 추가로 들어가는 전기에너지(과전압)로 평가한다. 촉매 1㎠당 100㎃(밀리암페어)의 전류 밀도를 얻을 때 산화이리듐은 303㎷(밀리볼트)가 필요하지만, 새 촉매는 237㎷만 필요했다. 새 촉매는 5000번 이상 반응한 후에도 구조적으로 크게 변하지 않고, 70시간 동안 반응을 지속해도 반응성을 유지하는 등 안전성도 뛰어났다. 또 촉매를 구성하는 산화 그래핀 지지대가 철·코발트와 인산의 낮은 전기 전도도를 보완, 한층 우수한 반응성을 보였다. 이번 연구는 자연과학 분야 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 게재됐다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr

우주 생명체의 기원은 지난 과학의 역사에서 가장 미스터리한 영역에 속해있다. 생명체의 기원을 찾기 위한 과학자들의 노력이 이어지는 가운데, 일본 연구진이 지구에 떨어진 운석에서 그 실마리를 찾았다는 연구결과를 발표했다. 일본 도호쿠대 지구과학부 교수인 후루카와 요시히로 교수와 미국항공우주국(NASA) 고다드 우주비행센터 공동 연구진은 지구에 떨어진 운석 2종을 정밀 분석했다. 분석에 사용한 것은 2001년 모로코에 떨어진 5㎏ 운석과 1696년 호주에 떨어진 100㎏ 이상의 대형 운석의 샘플 분말이다. 분석 결과 해당 운석들에서는 유전물질인 리보핵산(RNA)의 필수 당 성분인 리보스가 발견됐다. 구체적으로는 리보스를 구성하는 당 성분인 ‘아라비노스’와 ‘자일로스’가 발견됐으며, 운석에서 생명에 필요한 유전물질인 리보핵산 구성요소가 발견된 일은 이번이 처음이다. 일반적으로 리보핵산은 유전자(DNA)의 특성을 복사한 뒤 단백질을 구성하는 역할을 한다. DNA와 RNA(리보핵산)은 모두 유전물질이나, 이중 리보핵산은 다른 분자의 도움 없이도 스스로 복제가 가능한 특징이 있다. 때문에 운석에서 리보핵산 구성요소를 발견한 이번 연구는 초기 생명체가 DNA가 아닌 리보핵산(RNA)를 자기 복제했다는 학계의 가설을 뒷받침하기에 충분하다. 연구진은 지구 밖에서 온 당 성분이 지구 생명체의 기원이 됐을 가능성이 있다고 추측했다. 연구를 이끈 후루카와 교수는 “이번 연구는 우주에서의 리보스와 당이 지구로 전달됐다는 최초의 직접적인 증거”라면서 “외계에서 온 당 성분은 생물체가 탄생하기 이전의 지구에 RNA를 형성하고, 이것이 생명의 기원으로 이어졌을 수 있다”고 설명했다. 이어 “운석은 초기 지구에게 프리바이오틱 유기 분자를 전달한 운반체였다. 따라서 운석에서 외계 당 성분을 탐지하면 이러한 결과는 태양계 밖의 다른 행성과 달의 생명체 기원을 참사하는 데에도 도움이 될 것‘이라고 덧붙였다. 연구진은 곧 일본의 소행성 탐사선인 하야부사 2호와 NASA의 소행성 탐사선 오시리스-렉스를 통해 소행성 샘플을 지구로 운반하고, 이 우주 암석에서 당 성분을 추출할 수 있는 기회를 기다리고 있다. 이번 연구결과는 국제학술지 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호(18일자)에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

가난한 사람들이 왜 부유한 사람들보다 심장질환에 잘 걸리는지를 수면 부족으로 설명할 수 있다고 과학자들이 주장하고 나섰다. 스위스 로잔대 두샨 페트로비치 박사팀이 유럽인 총 11만1000여명을 대상으로 한 연구를 통해 저소득층이 고소득층보다 심장마비나 뇌졸중 등 심혈관계 질환에 걸릴 가능성이 50% 더 높은 경향을 발견했다. 이는 특히 여성(58%)의 경우 남성(48%)보다 두드러졌는데 원인은 수면 부족 탓일 수 있다고 연구진은 지적했다. 이에 대해 페트로비치 박사는 “여성의 경우 남성보다 직업과 수면 시간의 관계가 약하기 때문일 수 있다”면서 “사회경제적 지위가 낮은 여성은 종종 신체적이고 심리사회적인 부담을 받는 수작업이거나 저임금 직업을 갖고 있는 데다가 가정의 책과 스트레스를 함께 짊어지는 데 이런 영향이 남성보다 수면과 건강 회복에 부정적인 영향을 미친다”고 지적했다. 연구진은 수면 부족이 사람들의 심장 건강에 어떤 영향을 미칠 수 있는지를 이해하기 위해 기존 연구자료 8건을 분석했다. 연구 참가자들은 다양한 요인에 관한 설문조사에 답했다. 따라서 연구진은 이들 참가자가 하룻밤에 평균적으로 얼마나 자는지(평균 수면 시간)부터 직업은 무엇이고 소득은 얼마나 되는지(사회경제적 지위), 그리고 의료기록 등을 통해 심혈관계 질환 발병 여부를 알 수 있었다. 또한 모든 참가자는 심장 건강 상태를 제대로 평가하기 위해 정기적으로 건강 검진을 받았다. 그 결과, 저소득층 남성의 약 13.4%는 자신의 심장질환이 지속적인 수면 부족과 직접적인 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 참고로 이 연구에서는 밤 사이 수면 시간이 6시간 이하인 경우를 짦은 수면 즉 수면 부족으로 봤다. 이에 대해 연구진은 빈곤층은 생활비를 마련하거나 청구서를 지불하기 위해 투잡 이상을 뛰어야 해서 잠잘 시간조차 부족할 수 있다면서 이들은 또 돈 걱정에 잠을 설치거나 층간 소음 등 이웃에 의해 잠에서 깰 가능성도 있다고 지적했다. 페트로비치 박사도 “사람들이 잠을 더 잘 수 있게 하려면 사회 각층의 구조를 개혁할 필요가 있다”면서 “예를 들어 수면 장애의 중요한 원인인 소음을 줄이려면 새로 짓는 모든 주택에 이중 유리창의 설치를 의무화하거나 교통량을 제한하고 또는 공항이나 고속도로 근처에는 주거지 조성을 제한하는 정책 등을 펼칠 수 있다”고 설명했다. 자세한 연구 결과는 유럽심장학회(ESC)가 발간하는 학술지 ‘심혈관 연구’(Cardiovascular Research) 최신호(22일자)에 실렸다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구온난화와 대기오염의 주범으로 꼽히는 화석연료 사용을 줄이기 위한 연구에 많은 과학자들이 뛰어들고 있다. 특히 물을 전기분해해 얻을 수 있는 수소에너지에 대해 관심이 집중되고 있다. 수소자동차의 경우는 연료가 수소이기 때문에 가동 중에 산소와 결합해 물을 배출하는 정도이기 때문에 친환경적이라고 평가받고 있기도 하다. 물 분해를 통해 수소를 만들어 낼 때 투입되는 에너지를 최소화하는 것이 중요하다. 국내 연구진이 물 분해 반응효율을 높여 전기를 적게 사용하고도 수소를 손쉽게 얻을 수 있는 방법을 찾아냈다. 울산과학기술원(UNIST) 화학과, 화학공학과, 한국과학기술연구원(KIST) 공동연구팀은 철-코발트-인산을 결합시킨 촉매로 물을 분해해 수소에너지를 손쉽게 얻을 수 있는 기술을 개발했다고 25일 밝혔다. 이번에 개발한 촉매는 기존에 사용되고 있는 촉매보다 25%나 효율이 높은 것으로 확인되기도 했다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 중고등학교 과학시간에 배웠듯이 물을 분해하면 수소와 산소를 얻을 수 있게 된다. 문제는 물 분해시 산소 발생 반응은 상대적으로 느려 전체 물 분해반응의 효율을 낮춘다는 것이다. 이를 해결하기 위해 산화이리듐, 산화루테늄을 촉매로 반응속도를 높인다. 이리듐과 루테늄이 고가의 귀금속이기 때문에 수소 생산비용이 높아진다는 단점을 갖고 있다.연구팀은 산화그래핀을 지지대로 해서 그 위에 철, 코발트, 인산 같은 비교적 구하기 쉽고 저렴한 물질을 이용해 산소 발생촉진용 촉매를 만들었다. 연구팀은 최적의 촉매 분자구조를 만들기 위해 슈퍼컴퓨터를 이용해 이론적으로 계산한 뒤 실험적으로 합성해 냈다. 이번에 개발한 철-코발트-인산 촉매는 산화이리듐촉매보다 전기분해시 사용되는 전력량이 적게 들어가는 등 전반적으로 수소 생산 효율이 25% 이상 개선된 것으로 확인됐다. 이와 함께 5000번 이상 사용한 뒤에도 촉매 분자 구조가 변하지 않았고 반응성도 떨어지지 않는 것이 관찰됐다. 김광수 UNIST 화학과 교수는 “기존에 사용되어 온 값비싼 상용 촉매보다 산소 발생 반응성이 훨씬 개선된 데다 수백 배 저렴한 촉매를 개발했다는데 의미가 크다”며 “앞으로 연료전지 등 여러 친환경 에너지 물질의 촉매 개발에도 유용할 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

SF영화 ‘가타카’(1997)는 일명 ‘디자이너 베이비’가 일반화 된 사회의 모습을 단편적으로 그린다. 신의 영역에 도전하는 ‘디자이너 베이비’는 부모가 원하는 맞춤형 아기의 탄생을 가능케 한다는게 이 영화의 설정이다. 그렇다면 영화 속 설정처럼, 실제 현실에서 크리스퍼 유전자가위 기술이 키나 손가락 개수, 지능지수 등을 맞춤으로 설정한 아이를 태어나게 할 수 있을까? 이스라엘 히브리대학 연구진은 “사람들은 디자이너 베이비의 탄생이 과연 올바른지, 윤리적으로 어긋난지에 대해 논쟁하지만, 실제로 이것이 가능한지에 대해서는 알지 못한다”면서 인간의 배아를 선별하는 것에 대한 연구결과를 공개했다. 연구진이 주목한 것은 착상전 유전자 검사(Preimplantation genetic testing; PGT)와 다중유전자위험점수(PRS)다. 착상 전 유전자 검사는 체외 수정으로 얻은 여러 배아에서 세포를 채취하고 유전적으로 분석하는 것을 의미한다. 대부분 착상 전 배아의 기형 판단을 위한 유전자로 활용되는데, 일부 과학자들은 이 기술이 유전자를 편집하는 디자이너 베이비 탄생의 첫 번째 단계라고 본다. 다중유전자위험점수는 어떤 특성(이 연구에서는 키와 IQ)에 한 개인의 전체 유전자가 미치는 영향을 수치화 한 것이다. 히브리대학 연구진은 착상 전 유전자 검사와 유전자 데이터, 컴퓨터 시뮬레이션 모델 및 실제 28개 가구의 부모와 자녀들의 유전자를 분석한 결과, 해당 기술이 영화 속 설정을 현실로 만들기는 어려울 것으로 보인다고 판단했다. 연구진의 분석에 따르면, 배아의 염색체에서 키와 관련한 유전자를 편집할지라도, 실제 키울 수 있는 키는 약 2.5㎝ 정도에 불과한 것으로 나타났다. 예컨대 유전적으로 키가 170㎝ 정도까지 자랄 것으로 예상되는 아이의 유전자를 편집해도, 최대 신장은 ±172.5㎝에 불과하다는 것. 똑똑한 아이를 바라며 지능지수를 편집한 아이의 IQ도 평균 2.5 정도밖에 오르지 못할 것으로 연구진은 예측했다. 연구진은 “유전학의 내재된 불확실성에 따라, 여러 가지 요인들이 키와 IQ에 대한 유전자적 예측 정확도를 흐리게 한다. 예컨대 영양 상태나 양육환경 등의 조건은 아동의 신체 및 인지 발달에 관여하며, 이는 유전자 선별검사나 다중유전자위험점수로는 포착할 수 없다”고 지적했다. 이어 “키가 더 큰, 혹은 더 똑똑한 아이가 될 배아의 순위를 매기는 것은 헛된 일일 수 있다”면서 “많은 부모들이 아이의 외모나 능력을 마음대로 ‘맞춤’하기 위해 유전자 테스트 기법을 사용할 수 있다. 그러나 부모들은 자녀의 키가 얼마나 클 것인지 보다, 질병에 노출되지 않고 건강하게 자라는데 더 많은 걱정을 해야 한다”고 덧붙였다. 다만 연구진은 착상전 유전자 검사 등을 이용해 다운증후군이나 낭포성 섬유증, 근이영양증 등 유전적 특징이 있는 배아를 확실하게 선별할 수 있으며, 부모가 희망한다면 이런 테스트를 거쳐 자녀에게 전염될 수 있는 유전적 질병이 있는지 확인할 수 있다고 설명했다. 연구진은 “부모는 아직 자녀의 키를 ‘맞춤 설정’할 수는 없지만, 유전자 검사나 편집 등을 통해 자녀의 건강을 미리 개선할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 자세한 연구결과는 세계적 권위의 학술지 셀(Cell)의 최신호(21일자)에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

어머니의 삼계탕은 전복까지 넣은 보양식이었다. 냄비에서 갓 건져내어 김이 모락거리는 오골계는 군침이 돌게 했지만, 아직 너무 뜨거웠다. 어머니는 왜 안 먹냐고 나를 타박하셨고 나는 너무 뜨겁다고 무심히 답했다. 한숨을 섞어 어머니는 오골계 살을 발라 내 접시에 놓아 주셨다. 그제야 먹기 시작하는 내 모습을 지켜보다 어머니가 꺼낸 이야기는 이러하다. 어머니가 어렸을 때 남자 밥상과 여자 밥상을 따로 차렸다. 모두가 힘들 때라 밥상에 닭고기라도 올라오면 침샘부터 터졌다. 하지만 고기는 전부 남자 밥상으로 갔고, 여자 밥상에는 멀건 국물이 닭고기 흉내를 내곤 했다. 어머니는 그것이 한이 맺혀 자신의 딸들은 유학도 보내고 좋은 것을 먹였더니, 닭고기도 자기 손으로 못 발라 먹는 막돼먹은 인간이 됐다는 것이다. 어머니의 눈에 비친 나는 감히 여자로서 누릴 수 없었던 것을 누리면서도 감사할 줄 모르는 복에 겨운 애어른이었다. 82년생 김지영을 읽은 것은 일 년 전이다. 솔직히 당황스러웠다. 여성에게 독했던 시대를 살아온 나에게 다중 인격장애란 어머니가 손이 다 터지도록 애써 마련한 등록금을 뺏어 노름에 탕진하고 만취해 새벽녘에 들어온 아버지의 화풀이 매타작 정도는 있어야 일어나는 것이다. 아들 못 낳는다고 시어머니에게 김치 포기로 싸대기 정도는 맞아야 정신줄을 놓는 줄로만 알았다. 우리 세대는 태어난 순간부터 노골적으로 여성으로 길들어져 반쪽으로 살아왔다. 그래서 늘 도전했으나 큰 기대가 없었고 무기력해서 치열할 수 없었다. 사회적 성공을 했어도 여자는 결혼을 안 했으면 반쪽 인생이었고, 결혼했으면 자격 없는 엄마였다. 어머니가 여성에게 지옥이던 시대를 살았다면 나의 시대는 당연시되던 여성 차별이 부당하다는 사회적 합의가 이루어지던 시대였다. 82년생 김지영의 세상은 또 다르다. 김지영의 세상에서 여성 차별은 정치적으로 정당하지 않다. 김지영이 24살 때 호주제가 폐지됐다. 2006년부터 여성의 대학진학률은 남성보다 높아지기 시작했다. 의대 여학생 비율이 85년 16.1%에서 지난해 34.9%로 증가했다. 대학에서 1등은 거의 여학생이 휩쓴다고 할 정도로 인재가 됐다. 김지영은 노력했고 능력을 갖췄다. 하지만 김지영의 세상에도 여성 차별은 만연해 있다. 김지영의 미래는 출산·육아로 인한 경력 단절로 막혀 버렸다. 남성들의 경력 유지율은 90% 이상이지만, 30대 후반 여성들은 약 50%만이 경력을 유지한다. 경력을 유지해도 유리천장이 발을 걸고, 남성 중심의 비즈니스 네트워크에서 배제된다. 82년생 김지영은 진보를 떠받치는 기둥이기도 하다. 이런 김지영도 조선 시대에나 있을 법한 ‘여적여’(여자의 적은 여자)의 비아냥을 피할 수는 없다. 2014년 국제학술지에 실린 한 논문은 여성이 명품을 소비하는 이유를 밝혔다. 진화론적 관점에서 여성은 임신·육아의 긴 과정 동안 경제적 활동이 제한돼 남성으로부터 경제적 지원을 받는다. 비용이 많이 드는 자녀 양육을 위해 능력 있는 남성을 배우자로 만나고 지키는 것이 여성에게 중요하다. 여성들 간에 경쟁이 생긴다. 이른바 ‘여적여’다. 논문은 배우자가 애정의 증표로 명품을 선물한다는 일반적인 가정에서 출발해 여자가 명품을 들고 있으면 배우자의 사랑을 받고 있다는 뜻이니 다른 여자들은 명품을 든 여자의 배우자를 공략하기를 포기한다고 밝혔다. 명품은 배우자를 지키는 가드가 된다. 반면 남성은 능력을 과시해 여성을 유혹하기 위해 명품을 소비한다고 한다. 사실 여성은 명품을 본인 능력으로 샀을지도 모른다. 명품 소비 동기는 다양할 것이다. 하지만 이 논문은 여성이 사회 구성원을 생산·양육하는 과정에서 남성에게 의존할 수밖에 없고, 결국은 가부장제에서 약자의 위치에 서는 과정을 적나라하게 보여 준다. 김지영은 엄마와 아내라는 역할이 사회적 성취와 자아실현을 보상해 준다는 거짓말을 믿지 않는다. 남성의 꿈도 좌절되기 일쑤다. 하지만 독박육아로 김지영의 꿈은 좌절될 운명이었다. 시도조차 무의미했다. 개인이 선택한 결과니 받아들이라 한다. 김지영의 피폐해진 자아가 분열되는 게 당연하다. 어쭙잖은 정책 제안은 오늘은 넣어 두기로 하자.

우주 화성도 지구와 마찬가지로 ‘극단적 기후변화’를 겪었는지 여부를 확인할 날이 머지않았다. 영국 스코틀랜드 스털링대학교 연구진은 미국항공우주국(NASA)의 화성탐사선 ‘인사이트호’에 장착된 지열측정용 기기를 통해 화성의 기후변화 여부를 짐작할 수 있다고 설명했다. 인사이트호의 핵심장비 중 하나로 꼽히는 지열측정용 ‘HP3’는 독일항공우주연구소(DLR)이 개발한 것으로, 화성 표면에서 약 5m 깊이까지 피고 들어가 화성 땅의 온도를 측정한다. 연구진은 HP3로부터 얻은 데이터를 기반으로 시뮬레이션을 진행 중이다. 해당 데이터를 통해 화성 지열의 변화를 측정할 수 있다면, 화성의 형성과 진화과정 뿐만 아니라 이미 지구가 겪고 있는 기후변화를 이해하는데에도 도움이 될 것으로 기대를 모으고 있다. 연구진은 “HP3는 화성 지하로 파고 들어가 내부의 온도와 열 흐름을 기록할 것이다. 열 흐름은 화성의 깊은 내부에 대해 알려주고, 형성 및 진화 모델을 만드는데 도움이 된다”면서 “기후변화로 인해 화성 지하에 저장돼있는 열을 HP3가 감지해 낼 것”이라고 설명했다. 이어 “HP3가 화성의 기후변화를 감지해 낼 수 있다면, 다른 행성에서도 유사한 측정을 수행할 수 있을 것”이라면서 “우리는 이것이 화성의 기온 변화뿐만 아니라 토양의 기압이나 열전도도의 변화 등도 탐지할 수 있을 것으로 본다”고 덧붙였다. 연구진은 화성의 지열 변화는 화성의 과거 기후를 재구성하는데 중요한 부분이며, 이는 유사한 환경을 가진 지구와도 연관이 있을 것이라고 예상하고 있다. 다만 현재까지 HP3는 화성 표면의 모래가 5m 깊이까지 땅을 팔 수 있을 만큼 충분한 마찰력을 제공하지 못해 약 30㎝밖에 파지 못한 채 주변만 헤집고 있는 것으로 알려진 만큼, 더욱 정밀한 연구가 필요한 상황이다. 인사이트호의 HP3를 통해 화성의 기후변화를 짐작할 수 있을 것으로 보인다는 내용의 이번 연구결과는 세계적인 학술전문 출판사 엘제비어가 출간하는 학술지이자, 피어리뷰(동료심사) 저널인 행성 및 우주과학(Planetary and Space Science) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

건강검진이나 암이 의심스러울 때 사람들은 병원에서 X선이나 컴퓨터단층촬영(CT), 자기공명영상(MRI), 양전자단층촬영(PET)을 한다. 비용도 비용이지만 CT, PET 검사는 검사 직전에 조영제라는 방사성 의약품을 삼키거나 주사를 맞아야 한다. 조영제에 대한 거부반응 뿐만 아니라 그로 인해 검사과정에서 나타날 수 있는 신체적 불쾌감 때문에 꺼리는 검사를 꺼리는 이들도 많다. 국내 연구진이 조영제 같은 방사성 물질 도움 없이도 암이나 특정 질병을 정확하게 진단해 낼 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국전자통신연구원(ETRI) 지능로봇연구실, 을지대 의대, 이화여대, 한국기초과학지원연구원 공동연구팀은 자성을 띠는 산화철 나노 입자를 이용해 암은 물론 여러 특정 질병을 찾아낼 수 있는 의료영상 장비인 ‘자성입자 영상시스템’(MPI) 개발에 성공했다고 21일 밝혔다. 이번 연구성과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’에 실릴 계획이다. 암 확진 환자의 경우는 PET 검사를 통해 암의 정확한 위치를 찾는데 도움을 받을 수 있지만 단순한 건강검진이나 진단 목적으로 PET 촬영을 할 경우 적은 양이지만 방사선 피폭 때문에 우려하는 사람들이 많다. 연구팀은 산화철이 자성을 띠는 물질이지만 인체에 무해하다는 점에 착안해 외부에서 자기장을 걸어 산화철 위치를 파악하는 MPI 기술을 개발했다. 산화철 입자에서 나오는 자기장 신호를 인체의 3차원 공간 정보와 결합하면 정확한 질병 부위를 찾을 수 있게 된다. 더군다나 산화철 입자는 인체에 무해할 뿐만 아니라 사람 몸 속에 있는 항원-항체 단백질을 산화철 입자에 코팅해 주입하면 질병 발생 부위를 손쉽게 찾을 수 있을 뿐만 아니라 장기적으로 사용이 가능해 만성질환 추적과 진단에도 도움이 된다. 더군다나 항원-항체를 바꿔주면 다양한 질병을 탐색이 가능하다. 이 때문에 MPI는 2000년대 초부터 개발이 시작됐지만 실제 생체 영상을 촬영할 수 있는 기술을 갖고 있는 곳은 전 세계적으로 필립스와 마그네틱 인사이트라는 2곳에 불과하다.연구팀은 자기장 발생장치, 중앙제어시스템, 관련 소프트웨어까지 장비에 필요한 원천기술 대부분을 독자 개발했으며 크기 역시 가로 세로 각각 170㎝, 60㎝로 소형화해 소모 전류량을 상용화된 다른 MPI 장비보다 100분의 1 수준이다. 소형화되면서 제작 가격도 20분의 1 수준으로 낮췄다. 연구팀은 이번에 개발한 MPI 기술로 생쥐를 대상으로 실험한 결과 자성 나노입자의 정확한 위치를 찾는데 성공했다. 연구진은 이번 기술을 실제 임상현장에서 사용하기까지는 7년 정도가 걸릴 것으로 보고 있다. 홍효봉 ETRI 박사는 “이번 기술은 인체에 무해한 산화철 나노입자를 이용해 각종 질병을 확인할 수 있다는 점에서 기존 영상장비들과 차별화된 것”이라며 “특히 항원-항체를 달리 함에 따라서 다양한 질병을 탐색할 수 있기 때문에 암은 물론 만성질환 등 다양한 질병을 관리하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

누군가의 얼굴을 모방해 만든 ‘실리콘 가면’(마스크)이 정교해짐에 따라 실제 얼굴과 구별하지 못하는 경우가 상당할 수 있다는 것을 보여주는 연구 결과가 나왔다. 실리콘 가면은 이름 그대로 실리콘 등의 유연성이 큰 소재를 사용해 주름은 물론 주근깨나 수염 등 사람 얼굴의 특징을 묘사해 실제 사람처럼 보이게 한 것으로, ‘극사실주의 가면’이라고도 불린다. 기존 연구와 범죄 수사 결과에 따르면, 이처럼 사실적인 가면은 실제 상황에서 진짜 사람 얼굴로 여겨질 수 있다. 단 신체 언어나 보는 사람의 관심 정도 등 요인에 따라 영향을 받을 수 있다. 이런 실리콘 가면이 사진상에서 실제 얼굴로 여겨질 가능성을 조사하기 위해 영국 요크대와 일본 교토대 공동 연구진이 영국과 일본에서 각각 참가자 60명, 총 120명을 대상으로, 일면식이 없는 다른 사람의 실제 얼굴과 누군가가 착용한 정교한 실리콘 가면이 찍힌 사진 두 장을 함께 보여주고 어느 쪽이 진짜 얼굴인지를 맞추게 했다.각 참가자는 모니터 화면에 나타나는 한 쌍의 사진을 보고 어느 쪽이 실리콘 가면으로 생각하는지를 정해야 했다. 실리콘 가면은 사실성이 높은 것과 그렇지 않은 것이 무작위로 나타났다. 그 결과 5분의 1의 참가자가 실리콘 가면을 실제 얼굴로 착각한 것으로 나타났다. 연구를 이끈 제트 샌더스 박사(요크대)는 “참가자들에게 한 쌍의 사진마다 0.5초의 시간제한을 부여했을 때, 사실성이 높은 가면은 사실성이 낮은 가면(0.3초)보다 선택하는 데 오랜 시간이 걸렸다”면서 “사실성이 낮은 가면을 구별하는 정확도는 98%로 제한 시간 내 성공률이 50%에 불과했지만, 사실성이 높은 가면을 구별하는 정확도인 66%보다 훨씬 높은 것이었다”고 설명했다. 이어 “이는 일부 참가자가 실제 얼굴보다 사실성이 높은 가면을 진짜로 인식했을 가능성을 시사한다”고 덧붙였다. 이런 연구에서 관찰 시간을 제한하는 것은 일반적인 관행이지만, 연구진은 이런 부분이 제한 요인이 되는지를 평가하기 위해 새로운 코호트 집단으로 실험을 반복하고, 시간제한을 없앴다. 그 결과 사실성이 높은 가면의 경우 응답 속도는 1.1초까지 느려지고, 20%의 참가자는 실제 얼굴을 실리콘 가면으로 잘못 판단하는 것으로 나타났다. 또 연구진은 참가자들의 이런 구별 능력이 자신과 다른 인종을 모방한 실리콘 가면을 구분할 때도 영향을 받는지 살폈다. 이 실험에서는 응답 시간이 약 0.4초 더 느리고 선택의 정확도 역시 5% 더 떨어졌다.이에 대해 연구에 참여한 롭 젠킨스 박사는 “우리는 참가자들에게 각 사진에서 실리콘 가면을 구별하는 것임을 분명히 공지했다. 실험을 시작하기 전에는 사례를 보여줬다”면서 “실제 상황에서는 사실성이 높은 가면은 매우 드물고 많은 사람이 그 존재조차 모를 수 있어 오인율은 이번 연구에서보다 훨씬 더 높을 것”이라고 말했다. 또 샌더스 박사는 “극사실주의 가면은 사람 외모의 주요 특성을 잘못 파악하게 할 수 있어 가면인지를 감지하지 못하면 보안이나 범죄를 예방하는 데 중대한 영향을 미칠 수 있다”면서 “제조 기술의 발전으로 가격이 더욱더 저렴해짐에 따라 범죄 현장에 널리 쓰일 수 있다”고 지적했다. 이제 연구진은 추가 연구를 통해 실제 얼굴과 얼굴의 특정 부위만을 왜곡하는 쓰이는 부분 가면을 구별하는 것이 어려운지를 평가하고 이 또한 인종에 따라 영향을 받는지도 살필 것이라고 밝혔다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘인지 연구 : 원리와 함축’(Cognitive Research: Principles and Implications) 최신호(21일자)에 실렸다. 사진=요크대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

19세기 중반 미국 버몬트주 중부에 건설 중이던 러틀랜드~발링톤 철도 공사장 현장감독이었던 25세의 청년 피니어스 게이지(1823~1860)는 신경과학 역사에 가장 유명한 사람 중 한 명이다. 1848년 9월 13일 길을 내기 위해 바위 사이에 화약을 다져 넣던 중 불꽃이 튀면서 폭발이 일어났고 그가 사용하고 있던 길이 1.13m, 두께 3.18㎝, 무게 6㎏의 쇠막대가 왼쪽 뺨으로 들어가 오른쪽 머리 윗부분을 관통해 20m 뒤로 날아가 떨어지는 사고가 났다.달구지로 인근 병원까지 실려갔지만 병원에 도착했을 때 다른 사람 도움 없이 혼자서 일어났던 게이지는 왼쪽 뇌 전두엽에 엄청난 손상이 생기고 머리에는 지름 9㎝ 정도의 구멍이 생기기까지 했다. 게이지의 사고는 뇌 손상이 발생했을 때 해부학적, 신경과학적, 심리학적 변화를 보여주는 대표적 사례로 남아 있다. 21세기 들어 뇌과학은 더 빠르게 발전하고 있지만 뇌의 특정 부위가 어떤 기능을 하는지, 뇌의 한 부분이 손상되거나 없어질 경우 어떤 문제가 생기는지에 대해서는 정확하게 밝혀지지는 않았다. 미국 캘리포니아공과대(칼텍) 인문사회과학부, 매사추세츠종합병원 바이오메디컬 이미징센터, 하버드대 의대, 매사추세츠공과대(MIT) 컴퓨터과학부, 싱가포르 국립대 전자컴퓨터공학과 공동연구팀은 뇌 한쪽이 없더라도 정상인보다 더 복잡한 뇌 연결망이 만들어져 뇌가 온전하게 기능하는 데 도움을 준다는 것을 확인했다. 이번 사례분석 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 20일 자에 실렸다. 연구팀은 좌뇌와 우뇌 중 한쪽을 제거한 20~30대 남녀 6명의 뇌를 기능성자기공명영상(fMRI)으로 촬영해 뇌의 기능적 연결을 정량화하고 작동방식을 파악했다. 실험에 참가한 이들은 뇌전증으로 인한 발작이 심해 이를 완화하기 위해 생후 3개월~11살에 뇌 한쪽을 제거하는 수술을 받았다. 일반인들은 좌뇌와 우뇌가 뇌량으로 연결돼 기능적으로 네트워킹하면서 인식, 감정, 행동을 만들어 내는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 상식적으로 뇌 한쪽이 없다면 행동이나 인식, 기억 등에 문제가 있을 것으로 생각하기 쉽다. 이런 문제도 분석하기 위해 연구팀은 정상인 6명을 무작위로 선발해 이들의 뇌도 fMRI로 촬영해 비교했다. 또 일반적인 뇌 기능과 활동, 유전적 변화까지 파악하기 위해 뇌신경 관련 빅데이터인 ‘뇌 게놈 구축 프로젝트’(GSP)에 등록된 10~20대 건강한 남녀 1482명의 뇌와도 비교했다. 우선 연구팀은 뇌 한쪽이 없는 이들도 일반인과 똑같이 지능지수를 갖고 있으며 온전한 언어능력과 감정조절, 행동을 보인다고 밝혔다. 또 연구팀은 전체 뇌를 400개 영역으로 분획해 fMRI 영상을 분석했다. 그 결과 뇌의 한쪽만 갖고 있어 200개 분획 영역 밖에 없는 사람들은 일반인들보다 기능적 뇌 연결망이 비정상적이라고 할 정도로 강하게 연결돼 있는 것이 관찰됐다. 뇌의 한쪽에 문제가 생길 경우 다른 부분에서 해당 영역의 기능을 대신해 보완하는 일종의 ‘뇌 가소성’이라는 생체기능 덕분에 반쪽 뇌만으로도 일반인과 똑같이 생활할 수 있다고 연구팀은 해석했다. 도릿 클리만 칼텍 박사(인지신경과학)는 “이번 연구는 뇌졸중, 뇌종양, 외상성 뇌손상 등으로 뇌 손상을 입은 사람들이 정상적 삶을 살 수 있는 방법을 찾을 수 있도록 해줄 것으로 본다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

매주 네이처, 사이언스, 셀, 미국국립과학원회보(PNAS), 플로스원 등 학술지에서 발표되는 과학 논문들을 훑어보면 ‘무슨 이런 연구를 하나’라는 생각이 드는 연구들도 꽤 많습니다. 이번 주에도 그런 독특한 연구 논문들이 많았지만 특히 눈에 띈 것은 화장실 변기와 관련된 것이었습니다. 미국 펜실베이니아주립대(펜스테이트대) 기계공학과, 재료과학과, 의생명공학과, 재료연구소, 영국 크랜필드대 경쟁적창조디자인센터(C4D) 공동연구팀의 연구 성과인데 이들은 화장실 변기 표면에 세균이 달라붙는 것을 막고 물 사용을 획기적으로 줄일 수 있는 기술을 개발했습니다. 이 연구결과는 환경과학 분야 국제학술지 ‘네이처 지속가능성’(Nature Sustainability) 19일 자에 실렸습니다. 특정 대상의 위생 상태를 강조하기 위해서 화장실 변기와 비교해 세균이 몇 배 많다든지 하는 식의 국내외 연구결과를 흔히 접할 수 있습니다. 비교 대상은 컴퓨터 키보드, 스마트폰, TV 리모컨, 이어폰, 자동차 핸들, 식당 메뉴판, 칫솔, 돈, 도마, 엘리베이터 버튼, 세면대, 설거지용 수세미 등 무수히 많습니다. 이런 조사결과들을 보면 ‘우리 주변에 화장실 변기보다 깨끗한 것은 사실상 없는 것 아닌가’라는 생각이 들 정도입니다. 화장실 변기에 세균수가 얼마 이상이면 안 된다는 기준 같은 것은 없습니다. 단순히 세균 수의 많고 적음이 아니라 세균의 종류와 질병을 유발시킬 수 있는 세균들이 있는가를 보는 것이 훨씬 중요할 것입니다. 우리 몸은 음식물이 입안으로 들어오는 순간부터 소화기관을 거치면서 영양분들을 흡수합니다. 영양분이 모두 빠져나간 음식물 찌꺼기들이 밖으로 배출되는 곳이 화장실입니다. 그렇기 때문에 변기를 정밀 분석해보면 설사나 배탈을 유발하는 대장균이나 식중독을 일으키는 포도상구균 같은 병원균들이 쉽게 발견된다고 합니다. 많은 사람들이 사용하는 공용 화장실이 가정의 화장실보다 세균수는 물론 병원균들도 많을 수밖에 없을 것입니다. 화장실을 청결하게 관리해야 하는 이유입니다. 연구진은 배설물 같은 오물은 물론 그 속에 있는 병원균까지 깨끗하게 씻어내릴 수 있는 코팅 기술을 개발했습니다. ‘액체 침착 유연표면 코팅’(LESS)이라고 부르는 기술인데 변기를 새것으로 바꿀 필요 없이 LESS를 변기 안쪽에 스프레이처럼 골고루 뿌려주기만 하면 된다고 합니다. LESS는 변기 표면에 머리카락보다 10억 배 얇은 실리콘 돌기로 된 얇고 미끄러운 막을 미세 코팅시키는 것입니다. 변기에 LESS를 완전 코팅하는 데 걸리는 시간은 5분 남짓이라고 합니다. LESS로 코팅한 변기에는 이물질이 거의 묻지 않고 현미경 관찰 결과 악취와 질병을 유발시키는 세균도 깨끗이 쓸려 내려가는 것이 확인됐습니다. 부가적인 이득은 변기를 깨끗하게 하기 위해 사용되는 물도 적게 투입된다는 점입니다. 화장실 변기를 씻어내는 데 한 번에 6ℓ의 물이 투입되는데 이것의 절반 정도만으로도 변기를 깨끗하게 만들 수 있다는 설명입니다. 실제로 전 세계적으로는 매일 약 1410억ℓ의 물이 화장실 변기에 사용된다고 합니다. 이는 물 부족을 겪고 있는 아프리카 전체 인구의 하루 물 사용량의 6배에 해당되는 양입니다. 이 때문에 LESS 기술은 공중보건 위생이 취약한 저개발국가에 특히 유용하게 쓰일 것이라고 연구진은 보고 있습니다. edmondy@seoul.co.kr

미국 글래드스톤 신경질환연구소, 캘리포니아 샌프란시스코대(UCSF) 의생명과학과, 생리학과, 하워드 휴즈 의학연구소 공동연구팀은 특정 뇌파가 노년에 알츠하이머와 같은 기억력 상실을 예측할 수 있는 징후라는 사실을 밝혀내고 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 20일 자에 발표했다. 연구팀은 학습, 기억, 감정조절 등에 관여하는 것으로 알려진 뇌의 해마에서 발생하는 SWR파에 주목했다. 연구팀은 알츠하이머 치매가 나타나도록 만든 생쥐의 뇌에서 SWR파는 점점 약해져 정상 생쥐에 비해 매우 낮은 상태를 보인다는 점을 확인했다. 실제 기억력 감퇴 현상이 나타나기 10개월 전부터 이 같은 현상이 나타나는데 사람으로 치면 30년 정도의 기간이다. 연구팀은 SWR파가 인간에게서도 나타나는 만큼 뇌파의 특정 패턴을 관찰하면 나이 들어 알츠하이머 발병 여부를 예측할 수 있을 것으로 보고 있다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

아침을 자주 먹지 않으면 학교에서 시험 성적이 떨어질 수 있음을 보여주는 연구 결과가 나왔다. 20일(현지시간) 영국 일간 텔레그래프에 따르면, 영국 리즈대 연구진이 연구를 통해 아침 식사 빈도와 중등교육자격시험(GCSE) 성적 사이에 밀접한 관계가 있음을 처음으로 확인했다고 밝혔다. 여기서 GCSE는 대학 진학에 필요한 A-레벨에 앞서 수료해야 하는 중등 교육 과정을 말한다. 연구진은 웨스트 요크셔에서 무작위로 모집한 고등학생과 대학생 294명을 대상으로, 학창 시절에 아침을 얼마나 자주 먹었는지 그 빈도를 조사했다. 그러자 모든 대상자 중 29%는 당시 아침을 전혀 먹지 않거나 거의 먹지 않았다고 답했고, 18%는 아침을 가끔, 나머지 53%는 아침을 자주 먹었다고 보고했다. 이와 함께 연구진은 이들 대상자가 GCSE에서 점수를 얼마나 받았는지를 조사해 비교 분석했다. 그 결과, 아침을 거의 먹지 않은 학생들은 아침을 규칙적으로 먹은 또래들보다 GCSE 각 과목에서 점수가 평균 20% 더 낮은 것으로 나타났다. 심지어 이들 학생은 사회 경제적 지위와 민족, 나이, 성별, 체질량지수(BMI) 등 요인을 고려해도 점수가 거의 2등급 낮은 것으로 확인됐다. 이에 대해 연구 주저자인 케이티 아돌푸스 박사는 “이 연구는 학생들이 학업 성취에 있어 뇌에 에너지를 제공하는 아침을 거르면 불리하다는 것을 보여준다”면서 “영국에서는 식량 빈곤 문제가 늘고 있는 데 매일 약 50만 명의 아이들이 너무 배가 고파서 학업에 집중할 수 없는 상태로 학교에 온다”고 지적했다. 이어 “이 연구는 영양 부족이 학교 성적 하락으로 이어지는 것과 관계가 있음을 시사한다”고 덧붙였다. 영국에서는 무상 급식이 보편화돼 있지만, 정부 지원을 받는 학교 2만4000곳 중 극히 일부에서만 학생들에게 아침을 제공한다. 이에 대해 영국 빈곤 지역에 있는 학교 480곳에 조식을 제공하는 한 자선단체는 이번 결과를 환영하며 정부는 지금보다 더 많은 빈곤 지역 아이들을 위해 무상 조식 지원을 확대해야 한다고 말했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘프론티어스 인 퍼블릭 헬스’(Frontiers in Public Health) 최신호에 실렸다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

인도네시아에서 서식하는 만타가오리가 시간당 삼키는 플라스틱이 63조각에 달한다는 조사결과가 나왔다. 쥐가오리로도 부르는 만타가오리는 무게가 0.5~1.5t에 이르는 대형 어종으로, 80년 이상 사는 것으로 알려져 있다. 현재는 무분별한 어획으로 멸종위기종으로 분류되어 있어, 야생뿐만 아니라 수족관에서도 만나기가 쉽지 않다. 오스트레일리아 머독대학 소속 해양학자이자 미국 ‘해양 거대 생물 재단’(Marine Megafauna Foundation) 연구원인 엘리차 게르마노프 박사는 2016년 1월부터 2018년 2월까지 전문다이버를 고용해 만타가오리와 고래상어의 토사물 및 배설물 샘플을 수집하고 이를 분석했다. 동시에 인도네시아에서 만타가오리가 자주 모습을 드러내는 해안을 찾아 촘촘한 그물망을 설치했다, 연구진은 그물에 걸린 플랑크톤과 플라스틱의 수, 그리고 두 어류가 플랑크톤 섭취를 위해 한 번에 삼키는 물의 양 등을 비교했다. 그 결과 만타가오리의 경우 시간당 평균 63조각의 플라스틱을 삼키는 것으로 확인됐다. 고래상어의 경우 시간당 최대 137조각의 플라스틱을 삼켰다. 또 연구진은 샘플로 수집한 만타가오리의 배설물과 토사물을 분석한 결과, 토사물에서는 평균 26조각, 배설물에서는 평균 66조각의 플라스틱을 발견했다. 연구를 이끈 게르마노프 박사는 “물속의 유기물과 미생물을 여과 섭취하는 ‘여과 섭식 동물’의 경우 플라스틱을 걸러내고 먹이를 섭취하는 일이 쉽지 않다. 때문에 이는 만타가오리와 고래상어의 생존을 위협할 수 있다”면서 “플라스틱을 더욱 유연하게 만드는 첨가제인 프탈레이트 등은 어류의 생식에 영향을 줄 수 있으며, 인도네시아 해역에 사는 어류들에게서 그 영향이 나타나고 있다”고 지적했다. 이어 “인도네시아에 비가 많이 내리는 우기 동안에는 일부 지역에서 바다로 흘러가는 플라스틱 양이 건기의 40배에 달하는 것을 확인했다”면서 “우기가 시작되기 직전 강이나 수로에 버려진 플라스틱을 제거하는 것만으로도 바다로 흘러가는 쓰레기 양을 줄이는데 도움이 될 것”이라고 덧붙였다. 한편 인도네시아가 전 세계에서 해양오염을 가장 많이 유발하는 두 번째 국가에 속하며, 쓰레기로 몸살을 앓는 발리섬은 올해부터 비닐봉지와 스티로폼, 플리스틱 빨대 등 일회용품의 사용을 금지했다. 자세한 연구결과는 국제학술지 해양과학프론티어(Frontiers in Marine Science) 19일자에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

가장 치명적인 암으로 꼽히는 췌장암의 크기를 줄이는 약물을 과학자들이 찾아내 췌장암 치료에 대한 기대가 커지고 있다. 미국 샌포드버넘프레비스(SBP) 의학연구소가 주도한 국제 연구진이 췌장암의 종양 세포를 굶겨 죽게 하는 복합 약물을 발견했다고 세계적 학술지 네이처 자매지인 ‘네이처 셀 바이올로지’(Nature Cell Biology) 최신호(18일자)에 발표했다. 복합 약물은 L-아스파라기나아제와 MEK 억제제(저해제)로 이뤄진 2중 복합제로, 이미 두 약물은 각각 급성림프구성백혈병(ALL) 등 혈액암과 흑색종 등 고형종양의 치료에서 효과적으로 쓰이고 있는 것으로 알려졌다. 이번 연구를 총괄한 교신저자인 제에브 로나이 박사(SBP 의학연구소)는 “현재 슬프게도 현실은 췌장암을 효과적으로 없애는 방법이 없어 치료가 늦어지고 있다”면서 “우리 연구는 공격적인 췌장 종양에 대해 즉시 시험해볼 수 있는 잠재적인 병행 요법을 밝혀낸 것”이라고 말했다. 연구진은 이 연구에서 엘-아스파라기나아제(L-Asparaginase)를 사용해 췌장암 종양 세포의 주요 영양분이 되는 아스파라긴을 분해해 암세포를 굶겼다. 암세포는 생존을 위해 인체에서 단백질을 생성하는 필수 아미노산인 아스파라긴을 필요로 한다. 엘-아스파라기나아제는 그런 아스파라긴을 대폭 줄이는 것이다. 하지만 췌장암은 죽는 대신 암세포에서 스트레스 반응 경로를 활성화해 아스파라긴을 스스로 만들 수 있다. 따라서 연구진은 이 경로를 차단하기 위해 트라메티닙(trametinib), 다브라페닙(dabrafenib)과 같은 MEK 억제제를 사용해 암세포가 스스로 아스파라긴을 만들어 성장하는 것을 막았다. 그 결과, 복합 약물이 투여된 쥐의 몸에서 췌장암 종양 세포가 대폭 줄어든 것으로 나타났다. 이에 대해 로나이 박사는 “췌장에 있는 종양은 거의 제거됐다”고 설명했다. 연구 공동저자인 미국 국립암연구소(NCI) 암정보과학실험실의 에탄 루핀 박사도 “이 연구는 복합제의 시너지 공격으로 췌장암 종양 세포의 성장을 억제하는 근거를 제시했다”고 평가했다. 이번 연구에서는 또 이 복합 약물이 췌장암 외에도 가장 치명적인 피부암인 흑색종 치료에도 효과가 있다는 것을 발견했다. 복합 약물을 투여받은 쥐의 몸에서 흑색종 종양 세포가 줄고 전이가 억제됐기 때문이다. 하지만 연구진은 췌장암 치료에 진전이 필요하다는 점을 인식해 우선 이 약물이 췌장암 환자에게도 효과가 있는지를 알아보기 위해 임상 연구를 준비하고 있는 것으로 전해졌다. 한편 췌장암은 자각 증상이 없고 위, 십이지장, 소장, 대장 등 각종 소화기관에 둘러싸여 있어 조기 발견이 어려운 것으로 유명하다. 또 초음파 검사나 종양표지자 혈액검사 등으로도 발견이 쉽지 않아 암 진단이 나왔을 때는 진행 상태가 이미 중증 이상인 3~4기인 상태가 대부분이다. 게다가 수술 난도 역시 매우 높으며 그나마 수술이 가능한 환자도 10~15%에 불과하다. 국가암정보센터에 따르면 2016년을 기준으로 국내 췌장암 5년 상대생존율(완치율)은 11.4%로 주요 암 중 최하위로 알려졌다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr