국내에서 생후 27일 만에 코로나19 확진 판정을 받은 최연소 신생아의 바이러스 배출량이 함께 확진을 받은 엄마의 바이러스 배출량보다 최대 100배가 많았다는 보고가 나왔다. 이는 면역체계가 미성숙한 신생아가 코로나19 감염에 더 취약하다는 것을 보여준다. 21일 서울대병원이 운영하는 서울특별시보라매병원 소아청소년과 한미선 교수 연구팀은 지난 3월 8일 엄마와 함께 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증)로 진단돼 입원 치료를 받은 신생아(생후 27일, 여)의 바이러스 배출량 등을 비교 분석한 결과, 이런 임상적 특징이 관찰됐다고 밝혔다. 해당 연구 결과는 국제학술지 ‘임상감염병’(Clinical Infectious Diseases) 최신호에 발표됐다. 해당 신생아는 입원 당시만 해도 37.6℃ 정도의 가벼운 발열과 코막힘 증세가 있었지만, 하루 뒤에는 체온이 38.4℃까지 상승하고 고열이 이틀 동안 지속했다. 이후 간헐적인 구토와 기침 증상을 동반했지만, 다행히 호흡곤란 등 중증 증세로까지는 이어지지 않았다. 이에 의료진은 항균제나 항바이러스제를 전혀 투약하지 않고 체중 증가를 위한 모유 수유를 지속하면서 신생아의 증상과 징후를 모니터링했다. 이후 아이는 점차 호전돼 3월 23일 최종 음성판정을 받았으며, 3월 26일 음성판정을 받은 엄마와 함께 퇴원했다. 회복 과정으로만 보자면, 국내 최연소 신생아가 특별한 약물을 쓰지 않고도 모유 수유만으로 코로나19 감염에서 회복된 셈이다 주목할 부분은 회복세와 달리, 신생아의 증상이 최고조에 달했을 때 호흡기와 대변 등에서 채취한 코로나19 바이러스(RNA 수) 검출량이 엄마보다 최대 100배나 많았다는 점이다. 의료진은 논문에서 “감염 초기만 해도 신생아의 호흡기에서는 바이러스가 매우 높은 수치로 검출되다가 점차 감소했지만, 대변에서는 바이러스양이 증상 발생 18일째까지도 높은 수준으로 유지됐다”면서 “특히 감염 후 10일째의 호흡기 검체와 대변의 바이러스 수치만 비교하면 엄마보다 약 100배나 높은 수준이었다”고 설명했다. 특히, 성인인 엄마의 경우 혈액이나 소변 표본에서는 바이러스가 검출되지 않은 데 비해 신생아는 혈액, 소변, 대변, 타액 등을 포함한 모든 표본에서 바이러스가 검출돼 성인보다 체내 바이러스 유입에 따른 전이 위험 또한 높은 것으로 의료진은 판단했다. 한미선 교수는 “성인보다 면역체계가 미성숙한 신생아는 코로나19 감염에 취약하고, 바이러스 수치도 상대적으로 높은 것으로 확인됐다”며 “신생아를 포함한 영아 확진자는 코로나19 치료에 더욱 세심한 관리가 요구된다”고 말했다. 또한 “(신생아에게서) 대변과 소변 등을 통한 바이러스 배출이 확인된 만큼 추가 감염 예방을 위해서는 보호자가 위생 관리를 철저히 할 필요가 있다”면서 “다만, 대변과 소변에서 나온 바이러스가 얼마만큼의 감염력을 가지는지에 대해서는 더 많은 사례 연구가 필요하다”고 덧붙였다. 임효진 기자 3a5a7a6a@seoul.co.kr

국내 연구진이 술을 마시지 않아도 생기는 비알코올성 지방간 치료 방법을 찾아 주목받고 있다. 광주과학기술원(GIST) 화학과 안진희 교수팀은 식욕을 조절하고 에너지 항상성 유지에 관여하는 것으로 알려진 세로토닌 수용체를 차단하는 물질을 찾아 비알코올성 지방간 질환 치료에 사용할 수 있음을 확인했다고 20일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의약화학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 메디컬 케미스트리’ 최신호에 실렸다. 간세포 안에 5% 이상 지방이 축적된 상태를 지방간이라고 하는데 보통 음주 때문에 발생하는 것으로만 알려져 있다. 그렇지만 최근에는 음주가 아닌 비만이나 당뇨, 대사증후군, 나이 등 다양한 요인으로 발생하는 비알코올성 지방간 환자가 급격히 늘고 있는 추세다. 간경화나 간암으로 이어지는 것을 차단하기 위해서는 비알코올성 지방간을 치료하거나 개선해야 하는데 아직까지 마땅한 치료제가 없다는 것이 문제다. 연구팀은 행복호르몬으로 알려진 세로토닌이 중추신경계에서는 식욕을 조절하고 말초조직에서는 에너지 항상성 유지에 관여한다는 점에 주목했다. 연구팀은 말초조직에서 세로토닌 수용체의 촉매작용을 저해해 간에 지방이 축적되는 것을 막는 물질을 개발했다. 안 교수는 “이번 연구 결과는 음주를 하지 않고도 생기는 비알코올성 지방간이나 간염 치료를 위한 새로운 약물을 개발하는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

코로나19가 호흡기질환뿐만 아니라 심장질환을 일으킨다는 분석이 외국에서 잇따라 나오고 있는 가운데 국내에서도 코로나19 감염 후 심장질환을 겪은 환자 사례가 처음으로 보고됐다. 17일 심장질환 분야 저명 국제학술지인 ‘유럽심장학회지’(European Heart Journal) 최신호에 따르면 김인철·한성욱 계명대 동산병원 심장내과 교수팀은 코로나19 확진 판정을 받은 뒤 급성 심근염 증상을 보인 21세 여성 사례를 공개했다. 심근염은 심장을 둘러싸고 있는 심장근육에 염증이 생기는 질환이다. 세균이나 바이러스 감염, 자가면역질환 등이 주요 원인으로 꼽힌다. 급성으로 생긴 심근염이 심해지면 가슴통증 및 호흡곤란이 발생하고, 계속 진행하면 심장 비대와 만성 심부전으로 악화할 수 있다. 이 환자는 코로나19 검사에서 양성으로 확진됐을 당시 열, 기침, 가래, 설사, 호흡곤란 등 일반적인 증상을 보였다. 코로나19에 감염되기 전에 앓았던 기저질환은 없었다. 하지만 입원 후 시행한 검사에서 심장 이상 여부를 알 수 있는 표지물질인 ‘트로포닌 아이’(Troponin I) 혈중 수치가 정상치(0.04ng/㎖)보다 훨씬 높은 1.26ng/㎖에 달했다. 통상적으로 트로포닌 아이 수치는 조금만 높아져도 심장근육에 손상이 있다는 의미로 해석된다. 심전도 검사에서도 심장기능의 이상이 관찰되기는 마찬가지였다. 이에 의료진은 심근염을 의심하고 컴퓨터단층촬영(CT)과 자기공명영상(MRI) 검사를 추가로 시행했다. 그 결과 심장이 정상보다 비대해지고, 심장 조직에 손상도 있는 것으로 확인됐다. 다만 관상동맥이 막히지 않은 점으로 미뤄 심근경색은 아니라고 의료진은 판단했다. 환자는 1개월여의 입원 치료 후 코로나19 음성판정을 받아 퇴원했다. 하지만 지금도 심장 기능이 완전히 회복되지 않아 주기적으로 외래 치료를 받는 중이다. 주치의인 김인철 교수는 코로나19 환자를 진료할 때 심근염 발생 여부를 주의 깊게 관찰해야 한다고 권고했다. 김 교수는 “국내에서 코로나19 환자의 심장질환 사례가 정식으로 보고된 건 이번이 처음”이라며 “이 환자의 경우 입원 후 심장 박출률이 25%가량 떨어지는 상태에서 (의료진이) 심근염을 의심하고 CT, MRI 등 추가 검사로 확진해 치료했지만 이런 의심이 없었다면 심근염 치료가 늦어졌을 수도 있다”고 말했다. 방역당국 역시 코로나19가 신종 감염병인 만큼 모든 가능성을 열어두고 관찰·검토하고 있다. 주로 폐렴을 일으키는 호흡기 질환으로 알려져 있지만 폐 이외의 신체장기에도 영향을 줄 가능성을 배제하지 않고 있다는 뜻이다. 곽진 중앙방역대책본부 환자관리팀장은 “코로나19 바이러스가 폐 이외 다른 신체장기에 침투에 어떤 영향을 미칠지는 아직 잘 모르는 상황”이라며 “심근염도 가능성이 있는 질병 중 하나로 생각할 수 있다”고 말했다. 곽 팀장은 “(국내뿐 아니라) 해외에서도 심근염이 동반되는 코로나19 환자 사례가 보고된 바 있다”며 “의료진들이 특이 사례를 관찰·보고·공유해주시는 데 따라 방역당국에서도 거기에 필요한 조치에 대해 판단하는 등 지속해서 검토할 것”이라고 덧붙였다. 이범수 기자 bulse46@seoul.co.kr

“우리 아이는 아기 때는 책읽기를 좋아했는데 지금은 책이라곤 쳐다보질 않아요.” 자녀를 둔 부모들의 공통된 고민 중 하나가 아이들의 독서습관이다. 독서지도 전문가들은 책을 좋아하던 아이들이 책을 멀리하게 되는 이유는 여러 가지가 있지만 멀리서 찾지 말고 부모의 평소 습관에서 찾아야 한다고 조언한다. 부모들은 휴대전화나 TV에 눈을 돌리고 있으면서 아이들에게만 책을 읽으라고 한다거나 아이들과 함께 책을 읽는다고 해놓고서는 슬그머니 스마트폰으로 시선을 두는 행위도 아이들이 책을 멀리하게 되는 중요한 이유 중 하나이다. 또 비슷한 또래의 자녀를 둔 이웃들의 이야기를 듣거나 다른 아이들도 모두 갖고 있는 것 같다고 해서 이런 저런 전집류의 책을 사두거나 부모들의 기준으로 좋은 책을 사서 강요하기 때문에 독서를 등한시 하는 이유도 있다. 아이들에게 독서의 즐거움을 알려주기 위해서는 아이들이 좋아하는 방식으로 이야기를 풀어가는 책을 권하는 것이 도움이 된다는 연구결과가 나왔다. 미국 밴더빌트대 심리학·인간발달학과, 텍사스 오스틴대 심리학과 공동연구팀은 아이들은 인과관계가 명확한 이야기책을 선호하고 그런 책들이 독서의욕을 증가시키는데 도움이 된다고 19일 밝혔다. 이번 연구결과는 심리학 분야 국제학술지 ‘심리학의 최전선’(Frontiers in Psychology) 16일자에 실렸다. 독서는 이해력과 언어능력을 향상시키는데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 실제로 국내에서도 학습 능력이 떨어지는 아이들의 대부분은 문장이해력이라는 문해력이 떨어지기 때문에 교과서조차 읽기 힘들어하고 제시된 문제를 이해하지 못해 성적이 떨어진다는 지적이 나오고 있다. 과학자들은 아이들을 사물과 ‘왜’, ‘어떻게’라는 끊임없는 관심을 갖고 있는 ‘꼬마 과학자’라고 표현한다. 끊임없는 호기심과 탐구심은 기본적인 인과관계에 대한 궁금증 때문이다. 연구팀은 아이들의 탐구심과 인과관계에 대한 욕구가 독서라는 실질적 활동에 어떤 영향을 미치는지에 주목했다. 연구팀은 텍사스주 오스틴시에 사는 다양한 민족과 인종의 3~4세 어린이 48명을 대상으로 두 종류의 책을 3주 동안 읽혔다. 두 종류의 책 모두 동물과 관련된 내용이지만 한 종은 단순히 동물의 특징을 나열한 것이며 다른 한 종은 동물들의 행동과 특징을 인과관계에 맞춰 구체적으로 설명하는 것이었다.관찰 결과 아이들은 인과관계에 입각한 좀 더 자세한 설명이 있는 책들을 더 선호했으며 책 내용을 더 오래 기억했고 다음 단계의 책을 좀 더 쉽게 읽는 것으로 확인됐다. 이에 대해 연구팀은 아이들의 독서에서 가장 필요한 것은 동기부여와 흥미라고 강조했다. 이를 위해 초등학교 저학년까지는 부모나 선생님과 책을 함께 읽어주는 것이 바람직하고 반사회적인 내용이 아니라면 아이들이 직접 좋아하는 책을 고르도록 하는 것이 책에 대한 흥미와 의욕을 잃지 않게 하는데 도움이 된다고 설명했다. 에이미 부스 밴더빌트대 교수(인지발달·학습심리학)는 “사람이 사물을 파악하는데 있어서 가장 먼저 인식하는 것이 인과관계이며 학습이라는 것도 단순히 사실을 암기를 하는 것이 아니라 인과관계를 바탕으로 우리 주변의 세계를 이해하고 그 원리를 스스로 파악할 수 있도록 돕는 것”이라고 말했다. 부스 교수는 또 “모든 인지기능은 인과관계에서부터 시작돼 차츰 확장해나가는 만큼 독서를 어려워 하는 아이들 뿐만 아니라 성인들도 인과관계를 명확하게 설명해주는 책들부터 읽어나가는 것이 도움이 될 것”이라고 조언했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

개미 같은 곤충들에게서 페로몬은 군집활동을 조정하거나 위험신호를 보내는 등 커뮤니케이션 수단으로 활용되는 체내 분비 화학물질이다. 일부 동물들에게서는 성적 유인이나 교미를 유도하는 역할을 한다고 알려져 있지만 아직까지 정확하게 확인된 것은 없었다. 그런데 일본 과학자들이 처음으로 이성을 성적으로 유인할 때 쓰이는 페로몬을 포유류에게서 찾아냈다. 일본 도쿄대 농업생명과학부 응용생화학과, 고등과학연구소 WPI 신경지능국제연구센터, 교토대 영장류연구소 세포분자생물학과, 진화생물학연구소, 일본학술진흥회, 홋카이도대 환경지구과학부, 아이이치 원숭이센터 공동연구팀은 수컷 알락꼬리 여우원숭이(Lemur catta)가 손목 부위에서 과일과 꽃향기를 내는 화학물질을 분비해 암컷을 유혹한다는 사실을 밝혔다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 16일자에 실렸다. 연구팀은 번식기에 있는 수컷 알락꼬리 여우원숭이 4마리와 암컷 3마리를 관찰했다. 알락꼬리 여우원숭이는 어깨와 손목 부위에 취선(臭腺, scent gland)이 잘 발달돼 있는 것으로 알려져 있다. 수컷 원숭이들은 번식기가 되면 꼬리를 이용해 손목에 있는 취선을 문지른 뒤 암컷들을 향해 손을 흔들며 냄새를 풍기면서 추파를 던지는 행위(stink flirting)를 하는 것이 관찰됐다. 연구팀은 수컷 원숭이들의 취선에서 분비되는 물질을 채취해 가스 크로마토그래피-질량 분석법(GC/MS)으로 분석한 결과 도데실알데히드(도데카날, dodecanal), 12-메틸트라이데카날(12-methyltridecanal), 테트라데칸올(테트라데카날, tetradecanal) 세 종류의 화학물질을 얻었다. 이들 물질은 과일과 꽃향기와 비슷한 냄새를 풍기는 것으로 알려져 있다.번식기가 되면 수컷들은 평소보다 이들 물질을 2배 더 많이 분비하고 암컷들은 냄새에 쉽게 끌리는 것으로 확인됐다. 또 나이든 수컷 원숭이들보다 어린 원숭이들이 이들 페로몬 물질을 더 강하고 오래 내뿜는 것으로도 조사됐다. 연구팀은 이들 물질을 추출해 면수건에 묻힌 뒤 암컷 원숭이들의 행동을 관찰하기도 했다. 연구팀은 이들 화합물이 따로 묻혀진 면수건에는 암컷들이 관심을 보이지 않았으며 세 종류의 화합물이 모두 섞여있는 면수건에만 모여 서로 얼굴을 문지르거나 냄새를 맡고 심지어 핥는 등의 구애시 하는 행동을 보였다.연구에 참여한 토우하라 카주시게 도쿄대 응용생화학과 교수는 “이번에 발견된 물질이 영장류 공통의 페로몬으로 보기는 어려울 것”이라면서 “땀냄새 같은 체취가 인간의 페로몬이라고 알려져 있기는 했지만 다른 동물들처럼 성적 유혹을 담당한다기보다는 서로의 감정에 영향을 미치기 위해 사용되는 냄새 중 하나일 것”이라고 말했다. 이번 연구의 제1저자인 시라시 무카 도쿄대 농업생명과학부 박사도 “알락꼬리 여우원숭이가 내뿜는 페로몬이 실제로 짝짓기 성공으로 이어지는지는 추가적인 연구가 필요하겠지만 페로몬이 암컷들의 관심을 끄는데는 필수적인 요인이라는 점은 사실”이라며 “페로몬은 남성 호르몬으로 불리는 테스토스테론과 밀접한 관계가 있는 것으로 보인다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

몇 달간 우주에서 중력 없이 체류하는 우주 비행사는 뇌가 부풀어 치매에 걸릴 위험이 크다는 연구 결과가 나왔다. 미국 텍사스대 휴스턴 건강과학센터와 미국항공우주국(NASA) 존슨우주비행센터 등 연구진이 우주 비행사 11명(여성 1명)을 대상으로 국제우주정거장(ISS)에서 체류하기 전후와 귀환 뒤 1년간 정기적으로 뇌 MRI 검사를 수행했다.그 결과, 장기간 미세 중력에 노출되는 것이 뇌와 뇌척수액의 부피를 늘리는 원인이 되는 것으로 나타났다. 연구를 이끈 텍사스대의 래리 크레이머 박사는 “혈액과 뇌척수액은 중력이 미세할 때 하체 쪽으로 쏠리지 않는다”면서 “뇌로 이런 유체가 이동하는 현상은 눈과 뇌 부위에서 우리가 관찰할 수 있는 변화를 일으키는 메커니즘(기전)들 가운데 하나일 수 있다”고 설명했다. 그는 또 “이전에 실제로 아무도 확인하지 못한 우주비행 전에서 후까지 뇌의 백질 부피가 상당히 증가한다는 점을 확인했다”면서 “백질의 팽창은 사실 비행 후 뇌와 뇌척수액을 결합한 체적이 가장 많이 증가한 원인이 된다”고 말했다. 이번 검사는 또 뇌하수체에도 변화를 준다는 것을 보여줬다. 이는 완두콩 크기의 내분비기관으로 뇌하수체에서 성장부터 체온 조절에 이르기까지 신체에 중요한 호르몬들의 분비를 총괄하는 매우 중요한 곳인데 손상되면 회복 가능성이 낮다. 연구진에 따르면, 뇌하수체는 우주비행 전보다 후에 그 상하 길이가 줄어들어 더 작아진 것으로 나타났다. 게다가 뇌하수체의 반구형 윗부분은 미세 중력에 노출되지 않은 우주 비행사들에게서 주로 볼록하게 나타나지만 우주비행 뒤에는 평탄화하거나 오히려 안으로 조금 들어가 오목해 보이는 것으로 확인됐다. 이런 유형의 변형은 높아진 내압에 노출되는 것과 일치한다고 크레이머 박사는 설명했다. 이들 연구자는 또 뇌척수액이 우주비행 전보다 더 빨리 뇌를 통해 흘러가는 것을 관찰했다. 이런 결과를 연구진은 뇌수종(수두증)과 연관성이 있다고 추정했다. 수두증은 뇌실 안이나 두개강이 비정상적으로 커져 뇌척수액이 고이는 질병으로, 우주 비행사가 아닌 일반인들에게서도 나타난다. 뇌 기능의 저하 등 수두증에 관련한 증상들 역시 지금까지 우주 비행사들에게서 관찰된 적은 없었다. 이들 연구자는 현재 인류가 이웃 행성인 화성으로 9개월 또는 그 이상의 여행을 하기 전 우주선에서 체류하는 동안 겪을 미세 중력의 영향에 대응하는 법을 연구하고 있다. 이들이 조사하는 한 가지 방법은 인공 중력인데 이는 사람을 앉거나 엎드린 자세에서 회전하도록 하는 커다란 원심분리기를 사용해 만들 수 있다. 또다른 방법은 우주에서 유체가 머리 방향으로 흐르는 현상에 대응하기 위해 하지에 음압을 가하는 기술을 조사하고 있다. 크레이머 박사는 이 연구가 우주비행이 아닌 다른 환경 조건에서도 신체가 변하는 방식을 더 잘 이해하기 위해 일반인에게도 적용할 수 있기를 희망한다. 그는 “만일 우리가 우주 비행사들에게 뇌실의 확대를 야기하는 메커니즘을 더 잘 이해하고 적절한 대응책을 개발할 수 있으면 이런 발견 중 일부는 정상 압력 상태에서 나타나는 수두증 등 다른 관련 질환을 지닌 환자들에게도 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다. 자세한 연구 결과는 북미 영상의학학회(RSNA·Radiological Society of North America) 학술지 ‘영상의학’(Radiology) 최신호(14일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

2억여 년 전 출현한 익룡을 연구하면 기술자들이 더 나은 안정성을 지닌 새로운 세대의 슈퍼 드론(무인항공기)을 개발하는 데 도움을 줄 것이라고 일부 학자가 제안하고 나섰다. 영국 브리스틀대의 엘리자베스 마틴-실버스톤 박사가 이끄는 국제연구팀은 지금보다 훨씬 더 큰 드론 등의 비행체를 활주로의 추진력 없이도 이륙하고 비행 중 안정성을 유지하는 데 익룡의 신체적 구조를 연구하면 도울 수 있다는 것을 발견했다. 익룡은 소형 항공기와 맞먹는 최대 10m의 날개 판과 300㎏에 육박하는 몸무게를 지녔음에도 하늘을 나는 데 특화한 '전문가'였다. 이에 대해 마틴-실버스톤 박사는 “화석 기록에는 정말 멋진 것이 많지만 기술자들은 대체로 비행에 관한 영감을 얻을 때 고생물학에 관심을 두지 않는다”면서 “만일 우리가 영감을 얻기 위해 오늘날 동물만을 본다면 정말로 많은 형태학을 놓치고 많은 선택사항을 무시하는 것”이라고 말했다. 익룡은 깃털이 달린 날개를 지닌 새와 달리 우리 인간의 네 번째 손가락에 해당하는 뼈 부위가 길쭉한데 그 끝에서 다리 부위까지 막이 이어져 있어 그 모습은 박쥐에 더 가깝다. 이들 파충류는 또한 공중에 떠 있는 동안 추가적인 힘과 구조적인 지지를 제공하는 엑티노피브릴(actinofibril)이라는 독특한 섬유조직을 갖고 있다. 지금까지 기술자들이 드론과 비행기 같은 항공 기술을 설계할 때 주로 오늘날 새와 곤충에 중점을 둔 이유는 화석은 불완전한 경우가 많기 때문일 수 있다. 하지만 이제 익룡의 날개 구조뿐만 아니라 비행 능력까지 매우 깊이 이해할 수 있는 몇몇 화석을 연구진은 엄선했다. 마틴-실버스톤 박사는 “날개 막 안에 있는 다른 층을 볼 수 있게 해주는 두세 개의 완전히 놀랍게 보존된 익룡 화석이 있는데 이는 섬유질(엑티노피브릴) 성분에 관한 이해를 더한다. 어떤 화석은 엉덩이 아래의 날개 막을 보여줄 정도로 충분히 보존돼 있다”면서 “날개 모양을 정확히 알 수는 없지만 이런 부착물에 대해 알면 다양한 날개 모양의 효과를 모형화할 수 있고 자연 상태에서 어떤 것이 가장 비행 능력이 뛰어난지를 정할 수 있다”고 설명했다. 이런 고대 생물의 형태학과 예측 비행역학을 분석한 결과, 오늘날 날짐승에는 존재하지 않는 새로운 전술이 존재하는 것으로 드러났다. 공중에 뜨는 것은 하나의 사례이다. 도약을 통해 공중으로 이륙하는 것은 동물의 세계 전체에서 일반적이다. 하지만 커다란 새들은 이륙하는 데 충분한 힘을 얻기 위해 앞으로 달리다가 도약해야 한다. 반면 익룡은 몸무게가 300㎏에 달해도 정지 상태에서 이륙하는 방법을 개발했을 가능성이 크다. 연구에 참여한 로스앤젤레스 자연사박물관 공룡연구소의 마이크 하비브 박사는 이는 익룡 날개 막의 강한 근육에 의한 것이라고 추정한다. 익룡은 우리 몸의 팔꿈치와 손목에 해당하는 뼈 부위에서 강한 도약력을 일으켜 하늘에 떠 있는 상태가 될 수 있는 충분한 높이에 이를 수 있다. 마틴-실버스톤 박사는 “오늘날, 드론 같은 비행체를 이륙하기 위해 평평한 지면을 필요로 하고 그것이 실제로 공중에 어떻게 뜨는지에 대해서는 상당히 제한을 받는다”면서 “익룡의 독특한 이륙에 관한 생리학은 이런 문제 중 일부를 해결하는 데 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다. 익룡은 또 비행 불안정을 막는 방법에 관한 이해력을 제공한다. 강한 바람에 돛이 불안정해질 수 있는 것과 달리 익룡은 넓은 날개의 펄럭거림에 저항하는 전략을 발전시켰다. 마틴-실버스톤 박사는 “지금까지 우리는 비행 압력에 저항할 비행복 같은 것을 디자인하기 위해 애써왔다”면서 “만일 우리가 익룡이 어떻게 그것을 실현했는지 이해할 수 있다면, 예를 들어 그들의 날개 막이 실제로 어떻게 구조화됐는지 이해한다면 현대 공학의 질문에 답하기 위해 사용할 수 있는 것”이라고 말했다.독특한 생리적 요소는 익룡에게만 국한한 것은 아니다. 미크로랍토르 같은 다른 고대 날짐승들은 앞다리와 뒷다리 모두에 날개를 달고 있었다. 그리고 발견된지 얼마 안 된 공룡인 이치는 깃털과 박쥐 같은 막이 결합한 유일무이한 날개를 갖고 있었다. 이에 대해 연구진은 “위와 같은 많은 비행 전략은 제대로 탐구해야 한다”면서 “우리가 살아있는 동물과 멸종한 동물 모두에게서 우리의 지식을 결합할 수 있다면 인간이 만든 비행을 여전히 방해하는 장애물을 극복할 훨씬 더 좋은 기회를 얻을 것”이라고 말했다. 자세한 연구결과는 세계적 학술지 셀의 자매지인 ‘생태와 진화의 동향’(Trends in Ecology and Evolution) 최신호(14일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

경북대 연구진이 소량의 혈액으로 대장암을 간단?신속하게 진단할 수 있는 새로운 분석방법을 개발했다. 경북대 화학과 이혜진 교수와 이상혁 박사과정생, 한국과학기술연구원 이지은 책임연구원이 이끄는 연구팀이 대장암 진단 바이오마커로 알려진 단백질 ‘hnRNP A1’의 혈액 내 존재 양을 간단하게 측정해 대장암 유무를 진단하는 분석방법을 개발했다. 이 연구 결과는 분석화학분야 최고 권위 국제학술지인 ‘바이오센서 및 바이오일렉트로닉스’ 15일자에 게재됐다. 현재 대장암 진단 검진 방법인 MRI, CT, 대장내시경 등은 유용성에도 불구하고 진료비가 고가이며, 진단 과정이 번거롭고 오래 걸리는 단점이 있다. 이로 인해 증상이 거의 나타나지 않는 대장암 초기에 검진시기를 놓쳐 암이 상당히 진행된 뒤에 발견되는 경우가 많다. 이혜진 교수팀은 혈액 시료 안에 존재하는 ‘hnRNP A1’을 선택적으로 민감하게 분석할 수 있는 샌드위치 형태의 진단 플랫폼을 개발했다. ‘hnRNP A1’은 대장암 질환 및 치료 반응을 예측할 수 있는 바이오마커(생물학적 지표)로 알려져 있지만, 검출 방법은 ‘효소결합 면역흡착검사 키트’를 제외하고 거의 없다. 이 교수팀은 ‘hnRNP A1’과 특이적으로 강하게 결합하는 한쌍의 바이오리셉터(DNA 압타머*와 hnRNP A1 항체)를 고안해 타겟물질인 ‘hnRNP A1’과 샌드위치 형태를 형성하도록 유도하고, 타겟물질의 농도 등을 측정하는 SPR(표면 플라즈몬 공명) 바이오센서와 접목해 ‘hnRNP A1’을 정량적으로 분석했다. 이를 대장암 환자 혈액 시료와 대조군으로 정상인 혈액 시료에 적용해 ‘hnRNP A1’의 측정량과 대장암 유무 상관관계를 규명했다. 현재 시판 중인 ‘hnRNP A1 효소결합 면역흡착검사 키트’와 비교했을 때 혈액 시료의 희석 없이 약 2~3배 정도 더 넓은 검출 농도 범위를 가지는 것도 확인했다. 이혜진 교수는 “나노바이오 및 다양한 화학기술을 융합한 새로운 플랫폼의 진단 기술 개발로, 대장암의 조기 진단 현실화 가능성을 제시했다. 진단키트화하여 대장암 뿐만 아니라 난치성 암에 적용한다면 암 발생률을 획기적으로 낮출 수 있을 것으로 예상된다”라며 “향후 4대 중증 질환 중 하나인 뇌혈관 질환 조기 진단에 활용 가능한 플랫폼으로 확대할 계획이다”라고 밝혔다. 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업과 KIST 기관고유사업의 지원을 받아 수행했다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

미국항공우주국(NASA)의 케플러 우주망원경이 은퇴 전, 지구와 매우 유사한 행성을 발견한 사실이 뒤늦게 확인됐다고 스페이스닷컴 등 과학전문매체가 15일 보도했다. 케플러 우주망원경이 2018년 공식 은퇴하기 전 발견한 새 행성 ‘케플러-1649c’는 지구보다 1.06배 정도 크고, 지구가 태양으로부터 받는 빛의 양의 약 75%를 받는 것으로 추측된다. 표면 온도 역시 지구와 유사해 생명체가 존재할 가능성이 있는 것으로 알려졌다. NASA는 지구로부터 300광년 떨어진 곳에 위치한 케플러-1649c가 태양으로부터 너무 멀지도 가깝지도 않은, 적당한 거리인 골디락스 존(Goldilocks zone)에 존재하는 만큼, 표면에 물이 존재할 가능성도 있을 것으로 보고 있다. 이 행성은 태양보다 질량이 작고 차가운 적색왜성의 궤도를 따라 회전하고 있으며 공전주기는 지구 시간으로 19.5일 정도다. 전문가들은 공전주기로 보아 케플러-1649c가 주변 우주 환경에서부터 뿜어져 나오는 방사선 폭발에 휩쓸릴 가능성이 있으며, 이러한 조건은 케플러-1649c에 존재하는 잠재적인 생명체를 위협할 수 있다고 설명했다. 흥미로운 것은 애초 케플러-1649c의 데이터가 슈퍼지구와는 무관한 데이터들과 섞여 있던 탓에 전문가들도 이 행성의 존재 자체를 인지하지 못했다는 사실이다. 토마스 저버천 NASA 과학임무본부(SMD) 부본부장은 “우리 연구진은 케플러 우주망원경의 자료를 분석하던 초기, 케플러-1649c에 대한 자료를 간과했다. 컴퓨터 알고리즘이 잘못된 정보로 인식했기 때문”이라면서 “알고리즘이 먼저 분류한 자료를 연구진이 일일이 재분석하며 살폈고, 이 과정에서 케플러-1649c의 존재를 확인했다”고 설명했다. 이어 “이 흥미로운 발견은 우리에게 ‘두 번째 지구’를 발견할 희망을 준다. 케플러-1649c는 지구와 크기 및 온도가 비슷하며 골디락스 존에 존재하는 가장 흥미로운 외계행성”이라고 덧붙였다. 전문가들은 케플러-1649c를 '제2의 지구'(earth 2.0)로 판단하기는 아직 이르지만, 지금까지 발견된 외계행성 중 지구와 환경이 가장 유사한 것만은 확실하다고 보고 있다. 케플러 우주망원경은 NASA가 2009년 발사한 뒤 9년간 2681개 이상의 외계행성을 찾아내 우주 탐사의 새 시대를 열었다는 평가를 받았다. 일명 ‘행성 사냥꾼’이란 별칭으로 활약했으나 연료가 바닥나면서 2018년 공식 은퇴했다. 케플러 우주망원경이 발견한 케플러-1649c의 연구결과는 미국 학술지 ‘천체물리학 저널 회보’( Astrophysical Journal Letters) 15일자 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

목성이나 토성 같은 가스형 거대 행성의 중심부가 어떻게 생겼는지 밝히는 데 도움을 줄 한 외계행성의 존재가 처음으로 확인됐다. 영국 워릭대 데이비드 암스트롱 박사가 이끄는 국제연구진은 2018년 미국항공우주국(NASA)의 테스(TESS) 우주망원경이 처음 발견하고 칠레 라실라 천문대가 나중에 존재를 확인한 외계행성 TOI-849b를 조사했다. 지구에서 약 730광년 떨어진 항성 TOI-849의 주위를 공전하는 이 외계행성은 그 질량이 지구의 약 40배, 토성의 절반 수준이고 그 지름은 지구의 약 3.45배, 해왕성에 맞먹는 수준이라는 것을 칠레 파라날 천문대와 라스 컴브레스 천문대에 있는 두 지상망원경의 관측자료 덕분에 확인했다.또 모든 정보를 종합했을 때 이 행성은 지금까지 발견된 가장 밀도가 높은 해왕성 크기의 행성인 것으로 밝혀졌다.특히 이 행성은 18.4시간마다 모항성 주위를 빠르게 공전한다. 이는 이 행성과 모항성 사이의 평균 거리가 1천문단위(AU)의 1.5%에 불과하다는 것을 보여줬다. 여기서 1AU는 지구와 태양 사이의 평균 거리로 약 1억5000만㎞이다. 따라서 이번에 발견된 이 행성은 모항성과의 거리가 매우 가까워 가스를 모두 잃었다고 해서 ‘해왕성 사막’(Neptunian desert)이라고도 불린다. 이에 대해 연구진은 이 행성은 모항성에서 나오는 우주 방사선에 의해 기체로 된 바깥 층이 파괴됐을 가능성이 있다는 이론을 세웠다. 하지만 이들 학자는 항성의 강력한 열기가 이 행성의 핵까지 벗겨내기에는 충분하지 않았을 것이라고 말했다. 이 신비한 외계행성은 형성된지 약 67억 년밖에 되지 않았으며 모항성과의 거리를 고려할 때 질량의 단 몇 %밖에 잃지 않았을 것이라고 연구진은 설명했다. 또 이 행성은 궤도를 따라 빠르게 공전하는 동안 다른 거대 행성과 충돌했을 가능성도 있다. 또 다른 이론은 이 행성이 모항성 주위를 도는 궤도에서 형성되긴 했지만, 완전히 형성하는 데는 재료가 되는 물질이 충분하지 않았다는 것을 시사했다. 하지만 이 행성은 기화한 암석과 먼지의 대기가 너무 얕아서 차세대 망원경만이 그 화학적 구성을 확인할 수 있을 것이라고 연구진은 덧붙였다. 따라서 이 행성의 역사는 아직 수수께끼로 남았지만 그 모습은 과학자들에게 가스형 거성의 내면을 처음으로 엿보게 해 앞으로 목성이나 토성 등의 중심부가 어떻게 생겼는지 밝히는 데 도움을 줄 전망이다. 자세한 연구 결과는 미 코넬대 온라인 논문저장 사이트 ‘아카이브’(ArXiv.org)에 3월23일자로 공개됐으며, 세계적 학술지 ‘네이처’에도 투고돼 최종 승인(Accept)을 받은 것으로 전해졌다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

중국이 코로나19 발원지 논문에 대한 대대적인 검열에 나선다. 중국 정부가 과학자들의 코로나 관련 임상 연구와 논문 발표 여부와 발표 시기를 결정하겠다는 공개 선언한 것이다. 중국 상하이 푸단(復旦)대와 중국지질(地質)대는 지난 10일 홈페이지를 통해 교육부의 강화된 ‘논문 검열 지침’을 공개했다고 미국 CNN 방송과 뉴스위크 등이 보도했다. 교육부의 새 지침에 따르면 코로나 발원지에 관한 논문은 각 대학 학술위원회, 교육부 과학기술과, 국무원(행정부) 산하 코로나 예방·통제 태스크포스(TF) 등 3단계의 심사를 거쳐야 학술지 제출이 가능해진다. 발원지를 다루지 않는 코로나 연구 논문도 각 대학 학술위원회에서 심사하고 학술적 가치, 시기적 적절성 등을 종합적으로 판단해야 한다는 조건이 붙었다. 중국 과학기술부는 코로나 관련 임상 연구에도 제한을 가했다. 지난 3일 내린 지침에서 ‘연구 개시 3일 이내에 연구 사실을 보고하라’고 지시했다. 코로나 확산 초기인 올해 초만 하더라도 중국 국내외 코로나 연구 발표가 별다른 제약을 받지 않았지만, 코로나19 바이러스의 발원지인 후베이(湖北)성 우한(武漢)의 봉쇄조치를 76일 만에 푸는 등 사태가 통제 가능 수준으로 진정되고 발원지 중국에 대한 국제사회의 비판이 거세지자 갑작스레 태도를 바꾼 것이다. CNN은 이와 관련해 “10만명 이상이 사망한 코로나19 전염병의 발원지인 중국이 코로나 사태의 발원지에 대한 기록 조작에 들어갔다”고 비판했다. 영국 런던대 동양·아프리카대(SOAS) 산하 중국연구소 스티브 창 교수는 “중국 정부의 최고 관심사는 보건도, 경제도 아닌 역사”라며 “중국 당국은 사태 초기부터 코로나의 발원지가 어디로 인식되는지에 대해 매우 집중해 왔다”고 지적했다. 중국이 ‘코로나19의 팬데믹’(세계적 대유행)에 따른 책임론에서 벗어나기 위해 ‘발원지 조작’에 나섰다는 비판의 목소리가 나오는 이유다.이에 따라 중국의 주요 대학과 연구기관은 이달 들어 ‘코로나 관련 논문을 엄격 관리한다’는 공지를 띄웠다. 연구 논문 심사 기간을 늘리거나 줄이는 방식으로 논문의 발표 시기를 결정한다는 것이다. 푸단대는 9일 공지에서 “중국 국무원 산하 ‘코로나 예방·통제 TF’가 지난달 25일 회의에서 내린 방침”이라고 밝혔다. 현재 이 공지문은 삭제된 상태다. 중국 우한대 인민병원은 6일 ‘코로나 발원지 관련 논문은 과학기술부의 별도의 발표 허가를 받아야 한다‘는 지침을 내렸다. 기존에는 대학의 학술위원회 심사만 통과하면 논문 발표가 가능했으나, 코로나 관련 논문에 한해서는 정부 심사 절차를 추가한 것이다. 중국 정부는 그동안 코로나19 관련 정보를 은폐·축소한다는 국제사회의 따가운 눈총을 받아왔다. 코로나 발병 초기인 지난해 12월 말 후베이성 우한 관리들은 “(우한) 화난(華南)수산물 도매시장에서 사스(SARS·중증급성호흡기증후군)로 추정되는 환자들이 발생했으니 조심해야 한다”고 경고했던 의사 리원량(李文亮)을 유언비어를 퍼뜨렸다는 이유로 잡아들였다가 끝내 목숨을 잃게 만들었다. 중국 당국은 시진핑(習近平) 중국 국가주석의 코로나 사태 대처 미흡을 비판해 도피 중이던 법학자 쉬즈융(許志永)을 체포했고, 코로나 기밀사항을 폭로하는 글을 인터넷에 올린 궈취안(郭泉) 전 난징(南京)사범대 교수도 지난 2월 말 체포해 난징 제2구치소에 구금했다. 이런 와중에 중국 우한시에서 지난해 12월 말 수산시장과 연관된 코로나의 첫 번째 사례를 보고했다. 이어 중국 과학자들이 발표한 일부 논문에서는 발원지가 우한일 가능성이 높게 분석하고 바이러스는 정부 공식 발표보다 일찍 확산됐다는 주장이 나온다. 대표적인 예로 지난 2월 중국과학원·베이징뇌과학센터 등이 발표한 논문에선 코로나 바이러스가 지난해 12월이 아닌 11월 중하순부터 전파됐을 가능성을 제기하면서 중국 정부의 심기를 건드린 것이다.이에 중국 정부는 코로나 바이러스의 발원지에 대해 의문을 집중적으로 제기하기 시작했다. 중국 정부는 코로나의 발원지가 중국이 아니라 미국·유럽일 가능성이 높고, 지난해 12월 바이러스 발현 이후 신속하게 대응했다고 주장한다. 중국 관영 매체들도 정확한 발원지에 대한 확정적인 결과는 없었다고 강조하며 거들고 나섰다. 특히 ‘사스 퇴치의 영웅’으로 불리는 중난산(鐘南山) 중국공정원 원사는 지난 2월 기자회견에서 “먼저 중국만 고려하고 외국 상황을 고려하지 않았는데 현재 외국에 일련의 상황이 발생했다”면서 “코로나19가 중국에서 가장 먼저 출현했지만, 그렇다고 꼭 중국에서 발원했다고 볼 수는 없다”고 주장했다. 그는 그러나 구체적인 근거를 제시하지는 않았다. 중 원사는 코로나19 발생 초기 바이러스가 우한의 시장에서 팔던 야생동물에서 비롯됐을 것이라고 추정했는데, 이를 완전히 뒤집고 바이러스가 중국이 아닌 다른 나라에서 나왔을 수 있다는 주장을 편 것이다. 자오리젠(趙立堅) 외교부 대변인은 한 발 더 나갔다. 그는 지난달 트위터를 통해 “코로나19 사태는 미국에서 시작됐으며, 중국에 바이러스를 처음 퍼뜨린 것 역시 미군”이라는 주장을 폈다. 자오 대변인이 내세운 근거는 이렇다. 지난해 10월 18~27일 중국 건국 70주년을 맞아 우한에서 세계군인체육대회가 열렸고 당시 미국 등 105개국 군인들이 참여해 27개 종목의 경기를 치렀다. 이 과정에서 미군이 코로나 바이러스를 옮겼다는 것이다. 이처럼 중국 정부 발표와 과학자 주장이 엇박자를 낸 것이 논문 검열에 나서게 된 직접적인 배경인 셈이다. 때문에 중국 정부의 논문 검열 방침은 코로나 종식 이후 국제사회에서 유리한 위치를 점하기 위해 발원지 조작에 매달린다는 분석이 나온다. 코로나 사태가 진정국면에 접어듦에 따라 중국이 코로나 바이러스의 발원지인 점을 부정하고 방역에 성공한 대국으로 이미지 메이킹을 시도한다는 것이다. 이미 중국 중앙방송(CCTV) 등 관영 매체들은 중국의 코로나 대응 일지를 정리해 보도하며 ‘방역 성공’을 선전하고 있다. 중국 정부에서 직접 제작한 코로나 방역 과정을 담은 도서인 ‘대국의 전염병 전쟁’은 표지가 인쇄됐다는 증언도 있다. 스티브 창 런던대 교수는 “코로나 사태에서 중국 정부는 공중위생이나 경제 후폭풍보다 기록 통제에 더 집착하고 있다“고 지적했다.중국 학계는 당혹스러움을 감추지 못하고 있다. 이름을 밝히기를 꺼리는 한 중국 연구원은 “중국 정부는 코로나19의 발원지가 중국이 아닌 것처럼 역사를 통제하려는 의도를 가지고 움직이고 있다”며 “당국은 실제 발원지를 조사하기 위한 객관적 연구를 용인할 생각이 없어 보인다”고 비판했다. 그러면서 “세계 과학계는 중국에서 출판되는 모든 논문과 연구자료가 중국 정부의 철저한 검열을 거쳤다는 사실을 명심해야 한다”며 “초기 연구와 최종 결과물 사이에는 추가적으로 많은 단계가 있을 것”이라고 밝혔다. 또다른 중국 연구원은 “정부에 대한 두려움 때문에 중국 내 연구 진척이 느려져 최신 발견 사례가 사장될까 걱정”이라고 말했다. 한 홍콩 의료 전문가도 “지난 2월 중국 본토의 연구원들과 함께 코로나 바이러스에 관한 논문을 작성했는데 아직도 발표를 못하고 있다”고 털어놨다. 16일 현재 코로나19 확진자가 70만명, 사망자 3만 5000명 돌파 초읽기에 들어가며 세계 1위라는 오명을 쓰고 있는 미국 언론에서는 우한시 연구소 사고로 코로나19 바이러스가 외부에 유출됐다는 의혹이 잇따라 제기되고 있다. 워싱턴포스트(WP)는 중국 주재 미국대사관 측이 2018년 1월과 3월 두차례 우한바이러스연구소(WIV)를 방문한 뒤 “중국 연구진이 박쥐에서 비롯된 코로나19 바이러스를 연구하고 있고, 이 연구소는 안전관리에 취약하다”는 비밀 정보를 미 정부에 보낸 사실이 있다고 14일 보도했다. 폭스뉴스도 이날 첫 코로나19 감염이 박쥐로부터 인간에게로 이뤄졌고, 첫 환자는 우한시 실험실 근무자였다고 전했다. 도널드 트럼프 미 대통령은 이와 관련해 철저한 조사를 촉구했다. 트럼프 대통령은 이날 백악관 기자회견에서 “점점 더 많은 이야기를 듣고 있다”면서 “끔찍한 상황에 대한 철저한 조사를 하고 있다”고 밝혔다. 마이크 폼페이오 미 국무장관도 “중국 우한 시장 근처에 WIV가 있다는 것을 알고 있다”며 미 정부가 코로나19 바이러스 기원 추적에 나섰다는 점을 시인했다. 김규환 선임기자 khkim@seoul.co.kr

메르스 코로나바이러스 방어실험 성공국내 연구진이 면역증강제와 바이러스의 스파이크 단백질을 활용해 다양한 종류의 백신을 빠르게 만들 수 있는 방법을 개발했다. 이 방법을 이용해 메르스 백신을 개발하고 동물실험에서 효능을 확인했다. 남재환(왼쪽) 가톨릭대 생명공학과 교수와 금교창(오른쪽) 한국과학기술연구원(KIST) 뇌의약연구단 단장 주도로 한국생명공학연구원 국가영장류센터, 전북대, 이화여대, 국제백신연구소가 참여한 공동연구팀은 면역증강제와 세포 안에 효과적으로 침투할 수 있는 스파이크 단백질을 결합시켜 빠르게 백신을 개발할 수 있는 플랫폼을 개발했다고 14일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 화학 분야 국제학술지 ‘안게반테 케미’에 실렸다. 연구팀은 귀뚜라미에 마비증세를 일으켜 죽이는 ‘귀뚜라미 마비바이러스’의 RNA를 활용한 면역증강제와 아연금속으로 만든 RNA 안정제를 혼합한 뒤 코로나바이러스 스파이크 단백질과 결합시켰다. 연구팀은 이런 방식으로 메르스 코로나바이러스(MERS-CoV) 백신을 만들어 생쥐와 히말라야 원숭이에게 접종했다. 그 결과 생쥐는 1회 접종만으로도 치사량의 바이러스 공격에도 100% 방어되는 것이 확인됐고 히말라야 원숭이도 바이러스와 독소의 활성을 차단할 수 있는 중화항체가 체내에서 만들어져 메르스 감염을 억제하는 것이 관찰됐다. 연구팀은 이번에 개발한 백신 플랫폼을 활용해 코로나19 치료용 백신과 살인진드기병으로 알려진 중증열성혈소판감소증후군 예방백신을 개발하고 있다. 금 단장은 “메르스 바이러스에서 효과를 보인 이번 RNA 활용 단백질 기반 백신 플랫폼은 코로나19 백신의 개발 시간을 단축시킬 것”이라고 기대했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

콜라에 멘토스를 집어넣는 동영상을 한 번쯤 봤을지도 모르겠다. 매우 저렴하고 간단하면서도 안전하게 극적인 화학 반응을 시연할 수 있는 이 실험은 전 세계 동영상 제작자들과 실험 시연자들에게 인기있는 소재다. 이 실험의 기본적 원리는 비교적 간단하지만 미시적인 차원에서의 현상에 대해서는 아직 자세히 밝혀지지 않았다. 따라서 아직 “과학적으로 해명되지 않은 것인가?”라고 질문할지도 모르지만, 사실 이 원리를 그렇게까지 진지하게 연구하는 사람이 없다는 점이 가장 큰 이유다. 그렇지만 콜라에 멘토스를 넣는 이 실험을 소재로 연구논문을 쓰는 연구자들은 세상에 적지 않게 존재한다. 최근 미국의 한 연구자도 이 연구를 업데이트하기 위해 기압이 다른 다양한 고도에서 실험을 반복했으며 마지막에는 로키산맥까지 올라가 해발 4300m의 고원에서 실험을 진행했다는 것이다. 심지어 그 성과는 논문으로 정리돼 콜라에는 멘토스를 집어넣는 것이 이 실험에서 가장 좋은 이유를 밝히고 있다. 이 연구는 콜라 멘토스 실험의 팬임을 자처하는 미국 스프링아버대의 연구자 토머스 컨츨먼 박사에 의해 발표됐다.이른바 ‘멘토스 가이저’(가이저는 간헐천이라는 뜻)라는 이름으로도 알려진 이 실험은 콜라 패트병에 멘토스를 집어넣으면 간헐천처럼 거품이 넘쳐나는 것이다. 실험에 쓰이는 콜라는 다이어트 콜라가 거품을 힘차게 뿜어내 가장 적합하며 그 속에 집어넣는 사탕도 멘토스가 가장 좋다. 거품이 뿜어져 나오는 현상이 발생하는 이유는 단순하다. 탄산음료는 고압에서 용액 안에 탄산가스가 용해된다. 이 기체는 공기에 닿음으로써 대기 중으로 벗어나게 된다. 공기에 닿는 용액의 표면이 커질수록 빠져나가는 탄산가스의 양도 많아진다. 탄산음료를 흔들면 단번에 내용물이 넘쳐 버리는 것도 이 작용이 원인이다. 멘토스는 다공질의 사탕으로, 그 표면에는 미세한 기포가 다수 존재한다. 콜라에 멘토스를 넣으면 이 작은 기포를 결정핵으로 해서 탄산가스가 기화해 나가므로 탄산음료병을 흔든 것과 같은 상태가 돼 음료가 넘쳐나는 것이다. 이 기포의 크기는 이론상 1마이크로미터(1㎛, 100만분의 1m) 이상일 필요가 있다고 알려졌다. 하지만 한 개의 표면 기포가 커지면 그만큼 표면에 만들어지는 기포의 수는 줄어든다. 이산화탄소가 용액에서 효율적으로 빠져나가기 위해서는 각각의 기포에 충분한 탄산가스가 흘러 들어가는 최적의 조건이 필요하다. 이 밖에도 멘토스는 용해된 탄산가스를 억제하는 액체의 표면 장력을 무너뜨리는 계면활성제가 포함되는 등의 요인도 있지만, 이번 연구에서는 물리적인 영향을 주로 조사했다. 이번 실험의 연구자는 콜라 멘토스 실험을 하기에 최적인 표면 기포의 크기와 밀도를 명확하게 하려 했다. 하지만 이 전자현미경 수준의 미세한 세계를 실험하는 순간에 관찰하는 것은 쉽지 않다. 따라서 이때의 반응을 추측할 수 있는 물리적인 자료를 수집하기로 그는 생각한 것이다.컨츨먼 박사는 고도가 높은 곳에서 이 실험을 하면 반응이 훨씬 더 극적으로 나타난다는 것을 알아냈다. 그리고 다양한 고도에서 실험을 반복하며 영향을 기록해 나갔다. 그는 어머니날 가족 여행 중에 방문한 곳에서 콜라 멘토스 실험을 반복했다. 이 여행 중 그는 데스밸리 해안의 해발 고도에서부터 로키산맥의 파이크스 피크 산정상의 해발 4300m 고원에서까지 콜라 멘토스 실험을 했다. 단순한 장난처럼 보일 수 있지만 이는 사실 진지한 실험 연구이다. 컨츨먼 박사는 이 실험에서 기압만으로는 관측결과를 설명할 수 없음을 발견하고 발포작용에 기여하는 변수를 도출했다. 그가 기압의 변화와 발포로 인해 상실된 질량의 관계에서 얻은 방정식을 계산한 결과, 발포에 최적인 사탕 표면의 결정핵생성 기포 크기는 2~7㎛인 것으로 나타났다. 이는 현미경으로 확인되는 멘토스 표면의 기포 크기와 밀도에 가까운 것으로 왜 멘토스가 이 실험에 최적인지를 물리적으로도 설명한다. 자세한 연구 논문은 미국 화학회의 동료검토 학술지 ‘화학교육저널’(Journal of Chemical Education) 2월27일자에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

망막안저 사진을 이용해 환자의 성별과 나이를 추정하는 기술을 국내 연구팀이 개발했다. 박상준 분당서울대학교병원 안과 교수팀(김용대 임상강사, 노경진 연구원)이 망막안저사진을 보고 나이와 성별을 정확히 예측하는 딥러닝 알고리즘을 개발했다고 14일 밝혔다. 망막안저사진은 동공을 통해 안구 내의 구조물을 촬영한 사진으로, 안과 전문의가 육안으로 관찰하고 질환을 파악하는 목적으로 흔히 사용된다. 그러나 기존 활용 방식은 의사의 눈에 의존하는 만큼 병변의 유무, 크기 및 위치에 대한 정보를 얻는 것 외엔 용도가 제한적이라는 한계가 있다. 박 교수팀은 딥러닝 알고리즘으로 망막안저사진에 담긴 정보를 분석해 대표적 신체정보인 나이, 성별을 예측함으로써 새로운 활용 가능성을 제시했다. 연구팀은 분당서울대병원 건강검진센터에 축적된 41만2026장의 망막안저사진을 이용해 알고리즘이 사진만 보고도 연령과 성별을 분석할 수 있도록 학습시켰다. 표본에는 일반인뿐만 아니라 안구의 병증을 유발하는 대표인자인 당뇨 및 고혈압이 있는 환자, 흡연자도 포함해 기저질환에 상관없이 정확하게 예측할 수 있도록 설계했다. 그 결과 개발된 딥러닝 알고리즘은 정상인을 대상으로 성별에 상관없이 평균 3.1세의 오차로 실제 연령을 파악했을 뿐만 아니라, 당뇨나 고혈압이 있는 경우에도 평균오차가 3.6세를 넘지 않는 높은 예측성능을 보였다. 또한, 알고리즘은 연령증가에 따른 안구의 변화가 두드러지는 60세 이전에서 더욱 높은 정확도를 보여 모든 집단에서 평균오차가 2.9세를 넘지 않았으며, 성별은 기저질환에 상관없이 96% 이상의 확률로 정확히 구분했다. 연구결과에서 특히 주목할 만한 점은 기저질환이 있는 경우에도 나이 예측의 오차가 크게 증가하지 않았다는 사실이다. 박 교수는 “망막안저검사는 빠르고 비용이 저렴한데다 방사선 노출이 없는 간단한 검사”라며, “이번 연구에서 개발한 알고리즘을 더욱 발전시켜 망막안저사진을 통해 전신의 건강상태까지 진단할 수 있다면 환자들의 부담을 줄일 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 이번 연구결과는 세계적인 종합 학술지이자 ‘Nature’의 자매지인 ‘Scientific Reports’ 온라인 판에 3월 12일 게재됐다. 신동원 기자 asadal@seoul.co.kr

국내 연구진이 비만을 일으키는 장 호르몬을 빛으로 억제해 치료하는 기술을 개발했다. 가톨릭대 바이오메디컬화학공학과 나건 교수팀은 대사성 질환으로 인한 비만 환자에게서 지방 축적을 유발시키는 장 호르몬을 분비하는 세포를 효과적으로 제거할 수 있는 표적 광(光)응답제를 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구 결과는 재료공학 분야 국제학술지 ‘바이오 머티리얼즈’에 실렸다. 지방 축적을 유발하는 장 호르몬인 ‘GIP’는 십이지장 내 지방이나 탄수화물에 반응하는 호르몬으로 K세포에 의해 분비된다. 많은 연구자가 GIP를 억제할 수 있는 약물을 찾아 나섰지만 아직까지 개발된 것은 없다. 이에 연구팀은 GIP를 분비하는 K세포에 주목했다. 연구팀은 K세포에만 반응해 선택적으로 제거할 수 있는 표적 물질을 만들었다. 이번에 개발한 물질은 GIP 분비를 촉진하는 십이지장 표면의 K세포에 붙어 활성산소를 만들어 파괴하도록 설계됐다. 연구팀은 고지방식을 섭취하도록 해 비만과 당뇨를 유발시킨 생쥐에게 이번에 개발한 광응답제를 투여한 다음 십이지장에 빛을 쬐는 실험을 실시했다. 그 결과 표적 광응답제에서 만들어진 활성산소가 K세포를 없애고 GIP 농도를 낮춰 생쥐의 몸무게와 체지방을 감소시킨다는 것이 확인됐다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

DGIST 로봇공학전공 최홍수 교수 연구팀이 인체 내 치료가 필요한 부위에 정확하고 안정적으로 약물 전달이 가능한 바늘형 마이크로로봇을 개발했다. DGIST는 이번 연구 성과는 기존의 마이크로로봇 약물전달기능 및 제어방식을 획기적으로 개선해 다양한 정밀의학기술에 적용 가능할 것으로 기대된다고 13일 밝혔다. 현재 인체 내 조직 치료 중 약물치료는 가장 일반적인 치료방법으로 쓰이는데, 약물은 신체의 순환기능에 의해서만 전달되기에 목표하는 부위에만 필요한 양의 약물을 정확히 전달이 어려워 상당한 부작용이 발생한다. 이러한 한계를 극복하고자 몸 속을 자유롭게 돌아다니며 목표하는 체내 조직의 정밀 치료가 가능한 마이크로 의료로봇 연구가 최근 각광받고 있다. 이에 최 교수 연구팀이 세계 최초로 바늘형 마이크로로봇은 3차원 레이저 리소그라피 3D 공정을 통한 나노-마이크로 스케일로 제작됐으며, 금속박막 증착기술을 이용해 자성물질(Nickel, Ni)과 생체적합물질(Titanium oxide, TiO2)을 증착했다. 더불어, 생체적합물질로 사용된 TiO2는 화학적인 방식으로 항암제(Paclitaxel, PTX) 탑재 능력을 향상시켰다. 연구팀은 체외 약물 테스트 플랫폼에서 실험을 통해 기존의 마이크로로봇의 제어 기능을 한 차원 개선시켰다. 특히 이번에 개발한 바늘형 마이크로로봇은 목표지점으로 정확한 이동이 가능하며, 제어 시간 또한 획기적으로 줄였다. 또한 특정 치료 부위에 로봇을 고정시키기 때문에 외부의 지속적인 자기장 에너지 공급이나 제어가 불필요하며, 실제 인체 내부와 같이 특정 유체 흐름이 있는 환경에서 기존보다 유체 저항을 최대 6배 더 견디면서 안정적으로 약물을 전달할 수 있는 것이 장점이다. 연구팀은 또한 바늘형 마이크로로봇을 체외에서 배양한 암 종양 조직에 적용해 보았는데 암 종양에 고정되기 전, 후의 성능 테스트에서 유의미한 결과를 확인했으며, 항암제 약물방출을 통한 치료적인 효능도 추가로 증명했다. 최홍수 교수는 “이번 연구결과를 통해 기존의 마이크로로봇의 기능을 더욱 개선시켜 약물전달 효율을 높이고 부작용을 줄일 수 있을 것으로 기대한다”며 “앞으로도 더욱 향상된 마이크로로봇을 지속적으로 개발하여 장기적으로 동물실험과 관련 병원 및 기업과 후속 연구를 진행해 실제 의료 현장에서 활용될 수 있는 마이크로로봇 기반 정밀치료 시스템을 개발하는데 노력하겠다”고 말했다. 이번 연구는 DGIST 로봇공학전공 최홍수 교수가 교신저자로, DGIST 이승민 박사가 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 세계적인 국제과학학술지인 ‘Advanced Healthcare Materials’에 지난 8일 표지논문으로 게재됐으며, 과학기술정보통신부와 DGIST의 지원으로 수행됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

국내 연구진이 대사 장애로 인한 비만을 일으키는 장 호르몬을 빛으로 억제해 치료하는 기술을 개발했다. 가톨릭대 바이오메디컬화학공학과 연구팀은 대사성 질환인 제2형 당뇨로 인한 비만 환자에게서 지방축적을 유발시키는 장호르몬을 분비하는 세포를 제거할 수 있는 표적 광(光)응답제를 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료공학 분야 국제학술지 ‘바이오 머티리얼즈’에 실렸다. 지방 축적을 유발시키는 장 호르몬인 ‘GIP’는 십이지장 내 지방이나 탄수화물에 반응하는 호르몬으로 K세포에 의해 분비된다. 이 때문에 GIP가 비만 대사성질환 치료를 위한 가장 적절한 대상이지만 아직 GIP를 억제할 수 있는 약물은 개발되지 않은 상태이다. 연구팀은 K세포에만 반응하는 지방산과 광응답제를 접합시켜 K세포를 선택적으로 제거할 수 있는 표적 광응답제를 만들었다. 이번에 개발한 광응답제는 GIP 분비를 촉진하는 십이지장 표면의 K세포를 찾아가 활성산소를 만들어 내도록 설계됐다. 연구팀은 고지방식을 섭취하도록 해 비만과 당뇨를 유발시킨 생쥐에게 이번에 개발한 광응답제를 투여한 다음 십이지장에 빛을 쬐는 실험을 실시했다. 지방산과 결합된 광응답제는 그렇지 않은 광응답제보다 K세포에 쉽게 결합된다는 것을 확인했다. 또 표적 광응답제에서 만들어진 활성산소가 K세포를 없애 GIP 농도를 낮춰 생쥐의 몸무게와 체지방량을 감소시킨 것도 관찰했다. 현재 십이지장 표면을 태워 K세포를 제거하는 ‘십이지장 점막 재표면술’이라는 방법이 있기는 하지만 표적 광응답제를 투여한 뒤 내시경을 통해 빛을 쬐는 것이 훨씬 안전한 방법이라는 점을 연구팀은 강조했다. 나건 가톨릭대 교수는 “이번 연구는 주로 암 치료에 사용되던 광역학치료를 비만 대사성질환에 접목하려는 시도로 내시경을 이용해 원하는 부위에만 국소적으로 빛을 쬐어 정상세포는 놔두고 암세포만 죽일 수 있게 될 것”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 산성환경에서만 커지는 나노물질을 개발해 암세포만 선택적으로 터트려 없애는 기술을 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질연구단, 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 공동연구팀은 표면에 전하를 띄는 리간드가 결합된 금속 나노입자를 이용해 암세포만 선택적으로 파괴할 수 있는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’에 실렸다. 여러 형태의 암치료법이 있지만 여전히 많이 사용되는 것은 외과수술과 화학적 요법이다. 화학 항암요법은 암세포만이 아니라 정상세포도 동시에 공격하는 부작용이 있다. 연구팀은 암세포에서만 커지는 나노입자를 이용해 암세포만 공격하는 기술을 개발한 것이다. 이번에 개발한 나노입자는 세포 소기관인 리소좀 내부로 침투할 수 있도록 설계됐으며 암세포에서만 커지도록 해 세포를 죽이도록 했다.연구팀은 암세포 주변 환경이 산성이라는 점에 착안해 암세포 속 리소좀으로 흡수된 다음 리소좀을 파괴하고 세포 사멸까지 이어지도록 한 것이다. 암세포는 산성을 띠어 나노입자가 잘 뭉치는데다가 기능이 비정상이라 크게 자란 나노입자를 밖으로 배출하기 힘들어 사멸하게 된다. 연구팀은 금나노입자 표면에 각각 양전자와 음전하를 띠는 꼬리모양 물질인 리간드를 8대 2의 비율로 붙였다. 연구팀은 정상세포와 암세포를 대상으로 세포실험을 실시해 ‘암시야 현미경’으로 관찰한 결과 암세포만 선택적으로 사멸시키는 것이 확인됐다. 연구를 이끈 바르토슈 그쥐보프스키 UNIST 교수는 “이번 연구는 암세포가 고장난 정상세포라는 특성을 역으로 활용해 암세포를 죽일 수 있었다는데 의미가 있다”라며 “동물실험을 진행해 항암치료제로 가능성을 추가로 연구할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

에볼라 치료제로 개발된 길리어드사이언스의 ‘렘데시비르’가 코로나19 중증환자의 증상 개선에 일부 도움이 될 수 있음을 보여주는 국제공동 임상 결과가 나왔다. 미국·유럽·일본 공동 연구팀은 그동안 코로나19 환자를 대상으로 시행해 온 렘데시비르 관련 다국가 임상결과를 지난 11일(현지시간) 발행된 국제학술지 ‘뉴 잉글랜드 저널 오브 메디신’에 발표했다. 이번 임상은 지난 1월 25일부터 3월 7일까지 입원 치료 중인 총 53명의 중증 코로나19 환자를 대상으로 이뤄졌다. 환자는 미국 22명, 유럽·캐나다 22명, 일본 9명이었다. 이 중 30명(57%)은 투약 당시 자발적인 호흡이 어려워 기계호흡에 의지했으며, 4명(8%)은 에크모(ECMO·체외막산소공급장치) 치료를 받던 중이었다. 의료진은 이들 환자에게 첫날은 200㎎을, 나머지 9일 동안은 매일 100㎎ 등 열흘 동안 렘데시비르를 정맥으로 투여했다. 그 결과 53명의 환자 중 36명(68%)에서 호흡곤란 증상이 개선되는 등 임상적인 성과가 있었던 것으로 연구팀은 분석했다. 평균 18일의 추적 관찰 기간에 완치 판정을 받아 퇴원한 환자는 25명(47%)이었다. 하지만, 7명(13%)은 렘데시비르 투여에도 사망한 것으로 집계됐다. 렘데시비르 치료는 상대적으로 경증에 속하는 산소 치료 환자그룹에서 효과가 컸다. 이 그룹의 증상 개선율은 71%(7명 중 5명)에 달했다. 렘데시비르 투여에 따른 이상 반응은 32명(60%)에게서 관찰됐다. 가장 흔한 부작용은 간 독성, 설사, 발진, 신장 손상, 저혈압 등이었다. 이런 부작용으로 4명(8%)은 렘데시비르 치료를 조기에 중단했다. 연구팀은 이번 연구가 소규모 환자그룹, 상대적으로 짧은 추적 관찰 등 한계가 있다고 적시했다. 또 일부 환자의 회복에 병용약물이나 인공호흡치료 변화, 의료기관별 치료 프로토콜 차이 등이 영향을 미쳤을 가능성과 함께 추가적 무작위 대조군 임상 등의 필요성도 제시했다. 그러면서도 연구팀은 심각한 코로나19 환자에게 렘데시비르 투여가 임상적 이점을 가질 수 있음을 시사하는 결과라고 평했다. 국내에서는 서울대병원·국립중앙의료원 등이 렘데시비르의 코로나19 치료 효과를 보기 위한 3건의 임상시험을 진행 중이다. 한편 권준욱 중앙방역대책본부 부본부장은 11일 브리핑에서 “외국에서 유명 개발자가 진행하는 코로나19 백신 개발 임상시험에 우리나라가 조만간 참여할 기회가 있을 것으로 파악하고 있다”며 “협의가 공식화되면 별도의 발표가 있을 것”이라고 말했다. 그는 “백신, 치료제 연구개발에 있어 방역당국의 역할이 많겠지만 최종적으로는 환자를 대상으로 하는 임상시험을 통해 효과와 효능을 확인해야 하므로 (연구자와) 현장을 잘 연결해주는 것도 당국의 큰 역할 중 하나”라고 강조했다. 강국진 기자 betulo@seoul.co.kr

그리스 과학자이자 철학자 아르키메데스는 임금으로부터 왕관의 진품여부를 알아내라는 문제를 부여받고 고민을 하다가 마침내 해결방법을 알아내고 ‘유레카’라고 외치며 벌거벗은 채로 목욕탕 밖으로 뛰쳐나갔다는 일화는 유명하다. 이처럼 이전에는 이해할 수 없던 문제나 개념을 갑자기 이해하게 되거나 창의적인 생각이 떠올랐을 때 사람들은 자신도 모르게 ‘아하’를 외치게 된다. 실제로 어떤 문제를 해결할 때 ‘아하’하는 순간이 없는 경우 정확한 답을 내놓지 못하는 경우가 많다. 뇌과학자들은 이 같은 순간을 ‘아하 효과’나 ‘유레카 효과’라고 부르지만 정확하게 뇌의 어느 부위에서 발생하는지에 대해 정확히 알지 못하고 어떤 순간에 ‘아하’하는 생각이 떠오르는지도 예측하기 어렵다. 미국 드렉셀대 실험심리학 연구팀은 창의적인 생각이 떠올라 ‘아하’하는 순간에는 뇌 속 쾌감중추영역이 폭발적으로 활동한다고 12일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 뇌과학 분야 국제학술지 ‘뉴로이미지’ 10일자에 실렸다. 이번 연구는 ‘유레카 효과’ 연구로 잘 알려진 존 코우니우스 드렉셀대 응용인지뇌과학과 교수팀이 주도했다. 연구팀은 드렉셀대 남녀대학생 44명을 대상으로 단어나 문장을 구성하는 문자 순서를 바꿔 다른 단어나 문장을 만들거나 해독하는 ‘애너그램 퍼즐’을 풀도록 했다. 연구팀은 문제 수준을 점점 높여가면서 실험 참가자들이 시간을 들여 생각하면서 풀도록 했다. 또 이 과정에서 활성화되는 뇌 부위를 찾아내기 위해 연구팀은 실험 참가자들에게 뇌파(EEG) 검사장치를 착용하도록 했다.그 결과 창의적 통찰력이 발생하는 ‘아하’하는 순간에는 뇌파 중 감마파가 증가했으며 대뇌 피질의 보상영역과 쾌감중추 영역이 폭발적인 활동을 보이는 것을 발견했다. 뇌의 이 부위는 맛있는 음식을 먹거나 담배나 술을 포함한 각종 중독성 물질이나 행위를 접했을 때, 오르가즘 같은 경험을 했을 때 활성화된다. 연구팀에 따르면 감파마와 대뇌 피질 보상영역의 활동은 아하 하는 순간 10분의 1초만에 나타나기 때문에 통찰력을 얻는 순간, 어떤 과정을 거쳐 사고가 진행됐는지 스스로 인식하기 어렵다. 뇌의 보상시스템은 단순히 물질적 보상에 반응하는 것이 아니라 특정 행위에 동기를 부여해 성취감을 느꼈을 때 활성화되는 부위다. 연구팀은 퍼즐 애호가, 추리미스터리 소설 팬, 생활수준이 낮은데도 불구하고 예술에 헌신하는 예술가 등도 이 같은 아하효과가 원인이라고 해석했다. 코우니우스 교수는 “아하 또는 유레카하는 순간 뇌는 마치 중독성 있는 자극에 강하게 노출된 것과 비슷한 상태가 된다”라며 “이번 연구를 통해 볼 때 자신의 수준보다 약간 어려운 문제에 끊임없이 도전하고 문제를 해결하는 과정을 반복하는 것이 창조성이나 창의성을 단련시키는데 어느 정도 도움이 될 것”이라고 조언했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr