국내 연구진이 세포 활성신호를 변화시켜 일산화질소를 마음대로 조절할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 대구경북과학기술원(DGIST) 신물질과학전공 조재흥, 서대하 교수팀은 세포 내에서 안정적인 복합체를 개발하고 이를 이용해 일산화질소의 세포내 신호전달 경로를 변화시키는데 성공했다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학분야 국제학술지 ‘안게반테 케미’ 최신호(13일자)에 실렸다. 일산화질소는 체내에서 세포의 생화학적 정보가 전달될 수 있도록 돕는 물질로 혈관확장, 면역시스템 조절, 신경물질 전달 등을 통해 세포활동을 조절한다. 문제는 일산화질소가 세포로 전달되는 과정에 대해 명확히 밝혀지지 않아 일산화질소의 이동을 조절하거나 통제할 수 없다. 연구팀은 생체 내에 있는 철(Fe)과 비슷한 물질로 세포독성이 없는 코발트를 일산화질소와 결합시킨 코발드-나이트로실 복합체를 만들었다. 이 복합체를 몸 속에 주입한 뒤 외부에서 빛을 쪼이면 원하는 장소로 이동시킨 뒤 일산화질소를 분리시킬 수 있다는 사실을 확인했다. 특히 세포 내외 여러 경로마다 일산화질소가 전달되는 속도도 달라진다는 것을 확인했다. 연구팀은 이번 발견으로 일산화질소 전달속도 차이에 따라 원하는 화학반응을 원하는 시간에 특정 세포에서 일어나게 하는 프로드러그(Prodrug) 개발에도 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있다. 조재흥 DGIST 교수는 “이번 연구는 세포 안에서 안정적이고 세포독성이 없으며 빛을 이용해 일산화질소 공급을 조절할 수 있는 물질을 개발했다는데 의미가 크다”라며 “이번 연구를 바탕으로 혈관확장과 관련된 심혈관질환 치료제와 뇌신경 가소성을 늘릴 수 있는 물질을 개발할 예정”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

최근 TV나 컴퓨터 모니터를 비롯한 각종 전자기기 디스플레이는 더 크고 선명함을 확보하기 위한 경쟁이 치열하다. 경희대 정보전자신소재공학과, 일본 이화학연구소(리켄) 공동연구팀이 디스플레이의 발광 효율을 높여 더 선명한 화면을 만들어줄 수 있는 새로운 개념의 나선형 편광(원편광) 발광재료 설계기술을 확보했다고 25일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 최신호에 실렸다. 빛은 좌우상하 모든 방향으로 진동하면서 뻗아나가는데 원을 그리며 나선형으로 나가기도 한다. 원편광이라고 하는 이런 빛의 움직임은 디스플레이의 발광 효율을 크게 높일 수 있는 것으로 알려져 있다. 원편광이 디스플레이의 핵심구성요소인 외부 반사광 차단 필름을 통과할 수 있어 선명함을 드러내는 휘도를 높게 유지시킬 수 있기 때문이다. 또 원편광은 양자 암호통신으로도 활용될 수 있어 센서, 통신, 보안 등 분야에서도 응용할 수 있다. 문제는 원편광 발광재료를 만들기가 쉽지 않다는 점이다. 연구팀은 단순한 화학구조를 갖고 있는 분자들로만 구성된 혼합물이 자기조립과 분자간 상분리 현상을 통해 원편광 발광 특성이 관측될 수 있도록 설계했다. 특히 지금까지는 원편광을 만들기 위해서는 시계방향이나 반시계방향으로 회전시킬 수 있는 입체발생 중심이 포함된 복잡한 광학이성질체로 만들어져야 한다고 봤지만 연구팀은 입체발상 중심이 없는 분자들만으로도 원편광을 만들어 내 기존 과학적 상식을 뛰어넘는 연구결과를 만들어 냈다. 최원석 경희대 교수는 “이번 연구를 통해 원편광 발광재료 설계에 대한 기존 상식이 깨졌으며 이번 연구개념을 적용해 원편광 발광의 색변환 재료를 활용할 경우 더 선명한 화면을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 센서, 통신, 비대칭 광반응 등 다양한 분야에서 응용이 기대된다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지난해 초 중국이 폐플라스틱 수입을 금지한 이후 전 세계는 그야말로 ‘플라스틱 전쟁’ 중이다. 세계 곳곳에서 발생한 재활용 쓰레기의 절반 정도를 수입하던 중국은 2017년 세계무역기구(WTO)에 서한을 보내 환경 보호와 보건위생 개선을 위해 수입 쓰레기 제한 조치를 취하겠다고 선언하고 제한 품목을 점차 늘려 갔다. 발등에 불이 떨어진 세계 각국은 차선책으로 말레이시아를 비롯한 동남아시아의 문을 두드리고 있지만, 사정은 여의치 않다. 재활용할 수 없는 쓰레기가 함께 딸려 오며 수출입 국가 간 갈등을 빚고 있어서다. 플라스틱은 단순히 폐플라스틱을 어떻게 처리하느냐에 국한된 문제가 아니다. 재활용이 되지 않는 플라스틱은 결국 바다로 흘러들어가 생태계를 망가뜨리고 인류를 위협한다. 이 때문에 유럽연합(EU)과 캐나다 등은 오는 2021년부터 일회용 플라스틱 사용을 금지하는 안까지 마련했다. 전문가들은 지난 70여년간 인류의 삶을 ‘편하게’ 해 주었던 플라스틱 사용을 극적으로 줄이려면 우리의 생활 방식이 바뀌어야 한다고 말한다.중국 당국은 폐플라스틱 수입을 중단하며 “더러운 쓰레기와 심지어 위험한 쓰레기가 원료로 사용될 수 있는 쓰레기에 섞여 들어와 중국의 환경이 심하게 오염됐다”는 이유를 들었다. 중국은 2016년 한 해에만 730만ｔ의 폐지와 금속, 폐플라스틱을 수입해 가공했는데 이는 전 세계 재활용 쓰레기의 절반에 달했다. 인도네시아 환경 단체인 발리포쿠스 설립자인 유윤 이스마와티는 지난 17일(현지시간) “쓰레기 수출국들은 그간 자신들이 중국을 과소평가했다는 사실을 그제야 깨달았다”고 뉴욕타임스(NYT)와의 인터뷰에서 말했다. 그로부터 1년 반이 지난 현재 재활용이 불가능한 폐플라스틱은 발생국에서 해결되기보다 중국을 대체할 수 있는 다른 나라로 흘러들었다. 말레이시아와 필리핀 등 선진국과 비교하면 규제가 강하지 않은 동남아시아 국가들이 표적이 된 것이다. 싱가포르 경제학자인 코르 유링에 따르면 지난해 3월 이후 월평균 2만 2000ｔ에 불과하던 말레이시아의 폐플라스틱 수입량은 지난해 3월 이후 월평균 13만 9000ｔ으로 6배가량 뛰었다. 파도처럼 밀려드는 쓰레기는 각종 문제를 만들고 있다. 항구마다 쓰레기산이 형성되는가 하면 쓰레기를 소각하는 과정에서 환경 호르몬이 배출돼 인근 지역 주민들의 고통이 가중됐다. 무엇보다 재활용이 가능하지 않은 유해 폐기물들이 재활용할 수 있는 쓰레기에 뒤섞여 들어오면서 문제가 심각해지고 있다. 당초 선진국에 비해 노동집약적인 산업이 가능한 동남아 국가들이 쓰레기를 수입하는 이유는 이를 가공해 원료로 사용하거나 다른 나라에 수출하기 위해서지만 불법 폐기물로는 이러한 가공이 불가능하다. 결국 불법 쓰레기는 수출국과 수입국 간의 갈등으로 번지는 형국이다. 말레이시아 정부는 지난달 28일 캐나다와 일본, 영국, 사우디아라비아, 호주, 미국 등 10여개국에서 반입된 컨테이너에 실린 3000ｔ 규모의 쓰레기를 수출국으로 되돌려 보내겠다고 으름장을 놨다. 여비인 말레이시아 환경장관은 이날 클랑항에서 가진 기자회견에서 폐플라스틱 등 폐기물로 채워진 컨테이너를 공개하며 “앞쪽에는 합법적인 재활용 폐기물이 보이지만 그 뒤는 가정에서 나오는 생활쓰레기와 전자제품 등 재활용이 불가능한 불법폐기물로 채워져 있다”고 지적했다. 다른 동남아 국가들도 폐기물 수입에 대한 규제를 마련하고 있다. 태국은 이미 지난해 여름 전자제품 폐기물에 대한 무기한 수입 금지안을 도입했고 베트남은 쓰레기 수입 관련 허가증에 대한 발급을 중단한 데 이어 2025년까지 폐플라스틱 수입을 금지하겠다고 밝혔다. 필리핀은 나아가 몇 년째 방치되고 있던 불법 쓰레기를 가득 실은 컨테이너를 배출국인 캐나다로 되돌려 보내겠다고 압박했다. 캐나다 정부는 69개의 컨테이너를 가져가기로 합의했으나 말레이시아 정부의 요청에 대해서는 받아들이지 않았다. 일각에서는 폐플라스틱에 대한 전면적인 수입 금지가 동남아 국가의 경제와 환경에 부정적인 영향을 끼칠 수 있다고 지적한다. 제대로 분류된 플라스틱 중에는 화석연료를 대체하는 고품질의 원료로 가공할 수 있는 플라스틱도 있다. 분리수거율이 낮은 일부 동남아 국가들은 수입을 통해 에너지로 활용할 수 있는 플라스틱을 들여올 수 있다. 그러나 규제 때문에 수입 길이 막히면 지역의 합법적인 재활용업자들의 이윤 창출에 적신호가 켜지며 사업 확장을 하지 않게 되고, 원료를 활용하는 기업 또한 타격을 받게 된다. 폐플라스틱을 말레이시아와 필리핀에 들여와 시멘트 생산 연료로 사용하는 호주기업 리소스코 아시아의 전무이사 파벨 체흐는 “두 국가의 세관에서 100~150개의 선적 컨테이너가 막히면서 시멘트 회사들은 (폐플라스틱 대신) 석탄을 사용해야 하는 상황”이라고 말했다. 유엔환경계획(UNEP)의 아시아·태평양 지역 화학물질·폐기물·대기 담당 코디네이터인 가쿠코 나가타니 요시다는 “폐기물을 적절하게 관리하는 올바른 수입업자들을 잃게 되면 향후 폐기물 관리 자체에 대한 선택권이 줄어들게 될 것”이라면서 “어떤 정부든 더 많은 선택지를 가져야 할 권리가 있다”고 설명했다. 그러나 지속가능한 발전과 지구 환경을 고려한다면 플라스틱의 사용량을 줄이는 것이 근본적인 해결책이라는 것에는 이견이 없다. 상당수의 플라스틱은 재활용되지 않은 채 바다에 버려지거나 매립되며 미세 플라스틱의 형태로 우리 몸속에까지 남아 있기 때문이다. 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 따르면 1950년부터 2015년까지 인류는 83억ｔ에 달하는 플라스틱을 생산했다. 그 사이 63억ｔ의 플라스틱 쓰레기가 발생했으며 이 가운데 재활용된 쓰레기는 단 9%에 불과하다. 12%는 소각됐으며 79%는 매립되거나 자연환경에 축적돼 있다. 연구진은 플라스틱 사용이 줄지 않는다면 2050년에는 약 120ｔ의 플라스틱이 우리 주변에 버려질 것이라고 관측했다. 이렇게 버려진 플라스틱은 생태계 파괴의 주범이 된다. 미국 국립해양대기국(NOAA)에 따르면 매년 800만ｔ의 쓰레기가 바다로 쏟아지고 있다. 이 때문에 매년 바다새 100만 마리 이상과 해양 포유류 10만 마리 이상이 목숨을 잃는다고 유네스코는 전했다. 인류도 플라스틱의 위협에서 자유롭지 못하다. 지난 12일 세계자연기금(WWF)과 호주 뉴캐슬대학이 발표한 ‘플라스틱의 인체섭취 평가 연구’ 보고서에 따르면 한 사람이 일주일간 섭취하는 미세플라스틱의 양은 약 2000개로 신용카드 한 장의 무게에 달한다. 아직까지 미세플라스틱이 우리 신체에 어떤 영향을 미치는지에 대해서는 연구가 진행 중이지만 독성으로 작용할 수 있다는 점이 가장 큰 잠재적 위험 요소로 꼽힌다.플라스틱이 세계적인 문제로 대두되자 EU와 캐나다는 2021년부터 일회용 플라스틱 사용을 금지하는 법안을 마련했다. 이어 사상 처음으로 국제적인 규칙도 만들어졌다. 지난 15일 일본 나가노현 가루이자와에서 열린 주요 20개국(G20) 에너지·환경장관회의에서 참가국들이 플라스틱 쓰레기를 줄이기 위한 각국의 행동계획을 작성하고 이행 상황을 공유하기로 한 것이다. 니혼게이자이신문 등에 따르면 의장국인 일본은 폐플라스틱에 의한 해양오염 상황을 파악하기 위해 관련 데이터를 모을 필요가 있다고 주장했다. 그러나 온난화 대책을 담은 파리 협정과는 달리 구속력이 없어 실효성에 의문을 제기하는 목소리도 있다. 민나리 기자 min1082@seoul.co.kr

“사람과 동물의 차이는 무엇인가‘라는 질문을 던지면 말을 할 줄 아는 것, 예술을 이해하고 즐길 수 있다는 것, 생각을 통해 학문을 발전시킬 수 있다는 것 등 다양한 답을 내놓을 것이다. ‘도구의 사용’도 그 중 하나일 것이다. ‘호모 하빌리스’나 프랑스 철학자 앙리 베르그송이 처음 이야기한 ‘호모 파베르’도 도구를 사용하는 사람, 손재주 있는 사람이란 뜻과 함께 도구를 사용해 새로운 것을 창조해 낼 수 있는 것이 동물과 인간의 중요한 차이라는 것을 강조하는 지점이다. 그런데 최근 인류학자들이 원숭이들도 도구를 사용해 새로운 것을 만드는 것까지는 아니더라도 자신들의 필요에 따라 도구를 활용할 수 있었다는 증거를 발견했다. 브라질 상파울로대 실험심리학과, 네오트로피컬 영장류연구그룹, 영국 런던대 인류학연구소, 스코틀랜드대학연합 환경연구센터, 영국내 독립연구자들로 구성된 공동연구팀은 3000년 전부터 ‘꼬리감는 원숭이’(capuchin monkey)들도 돌을 이용해 도구를 만들어 사용해왔으며 그 기술도 진화했다는 사실을 밝혀냈다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘네이처 에콜로지앤에볼루션’ 25일자에 실렸다. 카푸친원숭이로 알려진 꼬리감는 원숭이는 중남미에서 서식하며 몸길이는 43㎝, 꼬리길이는 46㎝ 정도의 잡식성 동물이다. 과거에는 애완용이나 서커스 볼거리로 인기가 있었지만 지능이 높다는 사실이 밝혀짐에 따라 최근에는 영장류의 지적능력을 실험하는데 주로 활용되고 있다. 원숭이, 침팬지, 수달은 모두 야생에서 돌을 사용해 견과류나 조개류를 깨는 것으로 잘 알려져 있다. 또 지금까지는 인간 이외의 동물 중에서 돌을 도구로 사용했다는 고고학적 기록은 침팬지가 유일한 것으로 알려져 있었다. 연구팀은 브라질 동부 세라 다 카피바라 국립공원 내 바이싸오 다 페드라 후라다 계곡에 있는 ‘카주 BPF2’라는 지역을 발굴했다. 카주 BPF2는 야생 꼬리감는 원숭이들과 음식, 사용한 도구 등 유적이 대량 발견된 곳이다. 연구팀은 방사성 탄소연대 측정, 돌 도구 분석(stone-tool analysis)을 통해 연대를 분석했다. 그 결과 꼬리감는 원숭이들은 최소한 3000년 전, 지금으로부터 450세대 이전부터 돌을 도구로 사용해왔음이 밝혀졌다. 연구팀이 주목한 부분은 원숭이들이 시간이 지남에 따라 연장으로 돌의 사용방식을 진화시켜왔다는 것이다. 이 같은 도구 사용의 진화는 세 차례 정도 있었는데 3000년 전후부터 2500년까지는 작고 가벼운 석기를 사용했으며 2500년 전부터 300년 전까지는 초기보다는 더 크고 무거운 돌을 이용해 작은 곤충이나 동물을 사냥하고 과일 등을 채취했다는 것이다. 최근 100년 사이에는 초기보다는 무겁지만 중기 때 사용한 돌 도구보다는 좀 더 작고 가벼운 것을 사용했다고 연구팀은 설명했다. 토모스 프로티트 영국런던대 인류학 박사는 “이번에 발견된 꼬리감는 원숭이들 이외 다른 집단들은 캐슈넛이나 음식별로 다른 돌과 다른 크기의 크기와 종류의 도구를 사용했을 가능성도 크다”라며 “이번 연구는 인간 이외의 종에서 오랫동안 도구 사용를 사용해왔음을 보여주는 첫 번째 사례”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

하루 1잔 만으로도 효과...우유나 설탕 없는 아메리카노, 에스프레소만 효과 한 집 건너 하나씩 있다는 커피전문점의 숫자만큼 커피를 즐기는 사람도 늘어나 커피 매장은 항상 사람들로 가득차 있다. 많은 직장인들은 아침 업무 시작 직전 커피 한잔으로 시작하고 점심식사 직후나 오후에는 졸음과 나른함을 ?아내기 위해서 또 다시 커피를 찾곤 한다. 적당한 양의 커피는 대장암, 고혈압 예방, 노화 방지 등에도 도움을 주는 것으로 알려져 있다. 영국 노팅엄대 의대 연구진은 하루 커피 한 잔이 체내 갈색지방을 자극해 비만과 당뇨를 예방해줄 수 있다는 사실을 발견하고 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 24일자에 발표했다. 우리 몸에는 갈색지방조직과 백색지방조직이 있다. 백색지방은 외부에서 공급된 과잉영양분을 지방으로 저장하는 역할을 하지만 갈색지방은 백색지방과 과잉칼로리을 태워 열을 발생시키는 역할을 한다. 일반적으로 갈색지방은 체온조절이 쉽지 않은 신생아들에게서 많이 있지만 성인에게서도 찾아볼 수 있다. 갈색지방은 백색지방과 작동 메커니즘이 다르고 당분과 과잉 칼로리나 지방을 태워 열을 만들어 낼 뿐만 아니라 면역기능 활성화에도 관여해 감기와 같은 질병예방에도 작용하는 것으로 알려졌다. 이 같은 과정을 통해 혈당과 혈중 지질수치를 낮추고 체중 감소를 돕는 것으로 알려졌다. 실제로 체질량지수(BMI)가 낮은 사람들은 갈색지방이 많은 것으로 알려져 있다. 연구팀은 이런 갈색지방의 활동을 촉진시키고 자극하는 것으 무엇인지를 찾기 위해 이번 연구를 수행했다. 연구팀은 우선 갈색지방조직에 커피를 주입해 활성화 여부를 관찰하는 세포실험을 실시했다. 그 결과 아메리카노 1잔에 해당하는 커피가 갈색지방을 자극한다는 사실을 확인했다. 이후 연구팀은 실제로 사람에게서도 세포실험과 똑같은 결과가 나오는지 관찰하기 위한 임상시험을 실시했다. 열화상장치를 이용해 각자의 갈색지방 정도를 관찰하고 아메리카노 1잔을 마시게 한 뒤 열화상장치를 이용해 열의 발생정도를 비교해 갈색지방의 활성화정도를 관찰했다. 그 결과 커피를 마신 직후 갈색지방이 활성화되는 것이 관찰됐으며 혈액검사를 통해 혈당도 낮아지는 것이 확인됐다. 연구팀은 설탕이나 우유를 타지 않은 아메리카노나 에스프레소 종류의 커피가 갈색지방 활성화에 효과가 있다고 설명했다. 마이클 시몬즈 노팅엄대 의대 교수는 “이번 연구는 커피 한 잔이 갈색지방의 기능에 직접 영향을 미친다는 사실을 보여주는 첫 연구”라고 강조했다. 시몬즈 교수는 “비만과 비만으로 인해 발생할 수 있는 당뇨, 고지혈증 같은 대사질환을 예방하기 위해 갈색지방을 활성화시키고 그를 위해 커피를 이용할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다”라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

고대 이집트 피라미드 벽화나 메소포타미아의 설형문자로 씌여진 문서에서도 “요즘 젊은이들은 문제가 많다. 말이 통하지 않는다”라고 한탄한 내용이 있다는 이야기처럼 세대간 갈등으로 인한 세대차이는 인류가 시작되면서부터 나타난 현상이다. 문제는 이런 세대차이는 ‘에이지즘’(Ageism)이라는 현상을 만들어 낸다는 것이다. 에이지즘은 연령에 따라 사람들에게 고정관념을 갖거나 차별하는 표현이나 과정을 말하는데 흔히 연령주의로 불리며 주로 노년층에 대한 차별로 나타나기도 한다. 세대간 갈등은 폭력적인 형태로 나타나기도 하기 때문에 많은 학자들이 에이지즘을 줄이기 위한 연구들을 활발히 하고 있다. 캐나다 토론토대 사회학과, 워털루대 공중보건및보건시스템학부, 미국 코넬대 인간발달학과, 중계연구센터 공동연구팀은 에이지즘으로 인해 나타날 수 있는 사회적 비용을 낮추기 위해서는 세대간 접촉 범위를 늘리고 다른 세대들에 대한 교육이 필요하다고 23일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 보건학회에서 발행하는 국제학술지 ‘미국 공중보건학 저널’(AJPH) 20일자에 실렸다. 세계보건기구(WHO)에서도 연령차별은 전 세계적으로 가장 널리 퍼져있는 편견이지만 인종차별이나 성차별에 비해 주목받지 못하고 있는 부분이라는 지적을 내놓은 바 있다. 이 때문에 WHO에서도 이번 연구에 대해 주목하고 있다. 연구팀은 1976년부터 2018년까지 연령주의와 관련된 63개의 연구와 논문을 분석했다. 분석 결과 직장이나 대중매체에서 나이로 인한 차별과 관련한 행위들은 특히 노년층의 정신적, 육체적 건강에 심각한 부정적 영향을 미치는 것으로 나타났다. 노년층은 노화에 대한 사회의 부정적 태도를 쉽게 받아들이는 한편 심리적, 육체적 질병을 경험할 가능성이 높다. 또 노화에 대해 긍정적 태도를 가진 사람에 비해 7.5년 정도 수명이 짧은 것으로 조사되기도 했다. 연구팀은 연령주의를 줄이기 위해서는 교육, 세대간 접촉을 확대해 나가는 것이 필요하며 가장 좋은 것은 교육을 통해 세대간 접촉을 늘릴 기회를 제공하는 것이 사회적 비용이 가장 적게 든다고 밝혔다. 연구팀은 자원봉사나 학교 방과후 프로그램 등은 효과적이고 실행하기 쉽기 때문에 연령주의를 줄이는데 가장 효과적이라고 강조했다. 데이빗 번스 캐나다 토론토대 교수는 “노년층에 대한 연령주의는 노화에 대해 잘 알지 못하고 대중매체들에서는 노화에 대해 부정적인 측면만을 강조하기 때문에 나타는 경우가 많다”라며 “사람들에게 노화에 대해 더 많이 가르치고 다양한 세대가 함께 만날 기회를 많이 가질 수록 연령주의는 줄어들 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

최근 웰빙과 건강 열풍 때문에 채식에 관심을 갖는 사람들이 많아지고 있다. 게다가 전 세계적으로 육식 위주의 식단이 늘어남에 따라 대규모 축산 산업이 발달하면서 지구온난화의 원인인 온실가스인 메탄이 엄청나게 발생시킨다는 사실이 지적되고 있다. 이 때문에 지구를 살리기 위해서는 채식을 해야 한다는 주장이 나오기도 했다. 또 한편에서는 채식이 지구온난화를 막는데 큰 도움이 되지 않는다는 반론도 나왔다. 그런데 장 건강이 좋지 않은 사람은 채식 중심 식단이 도움이 될 수 있다는 연구결과가 나왔다. 미국 AT스틸대 대체의학부, 미국 비영리단체 책임 있는 의료를 위한 의사회(PCRM), 조지워싱턴대 의대, 영국 마운트 스튜어트병원, 남부 데번 헬스케어 건강보험재단 공동연구팀은 채식 위주의 식물성 식단이 크론병 치료에 효과적이라고 23일 밝혔다. 이번 연구결과는 영양학 분야 국제학술지 ‘뉴트리언츠’ 20일자에 실렸다. 크론병은 입에서 항문까지 소화관 전체 어디서든 나타날 수 있는 만성염증성 질환이다. 대장과 소장이 연결되는 부위에 가장 많이 발생해 설사, 복통, 전신 쇠약감, 식욕 부진 등의 증상이 나타낸다. 연구팀은 체중감소, 설사, 복통과 같은 증상을 겪는 비흡연자 25세의 크론병을 앓고 있는 남성을 대상으로 식단 변화 실험관찰을 실시했다. 실험에 참여한 환자는 크론병 정도를 표현하는 ‘하비-브래드쇼 인덱스’(HBI) 점수가 17점으로 나타나 상당히 심각한 상황이었다. 연구팀은 약물 치료와 함께 식단에서 모든 육식제품과 육가공식품을 제거하고 과일, 채소, 통곡물 중심의 식단으로 바꿨다. 육식에서 부족한 단백질은 콩류를 통해 섭취하도록 했다. 채식 위주의 식단으로 구성해 2년 동안 치료를 병행한 결과 내시경 검사에서도 장 점막에 이상이 확인되지 않은 것으로 나타났다. 연구팀에 따르면 이후 육식을 조금씩 늘리더라도 크론병의 증상이 나타나지 않는 것으로 확인됐다고 밝혔다. 연구팀은 야채나 과일 등 식물성 식단에는 장 건강에 도움을 주는 섬유질이 풍부해 크론병은 물론 다른 소화기 문제들도 해결해줄 수 있을 것이라고 설명했다. PCRM 한나 칼레오바 박사는 “이번 사례연구는 ‘음식이 약’(Food really is medicine)이라는 생각을 뒷받침한다”라며 “채식 위주의 식단은 크론병 완화 뿐만 아니라 고지혈증으로 인한 심장질환, 2형당뇨(성인당뇨), 대장암 발병 위험을 감소시키는데도 도움을 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

물범이 사람의 발성과 노래를 흉내 낼 수 있다는 놀라운 연구 결과가 나왔다. 영국 스코틀랜드 세인트앤드루스대 연구진이 회색물범을 대상으로 한 실험 연구를 통해 이 같은 결론에 이르렀다고 20일(현지시간) 발표했다. 발표에 따르면, 연구진은 회색물범 세 마리가 태어났을 때부터 어떤 소리를 낼 수 있는지 추적 관찰한 다음 새로운 소리를 모방하는 훈련을 진행했다. 그 결과, 물범 세 마리 모두 새로운 소리를 모방할 수 있는 것으로 나타났다. 그중에서도 ‘졸라’라는 이름의 한 암컷 물범은 멜로디를 모방하는 데 뛰어난 능력을 보였다. 특히 ‘반짝반짝 작은별’과 같은 동요나 영화 ‘스타워즈’의 테마곡 등 최대 10개 곡을 음의 높이와 길이까지 흉내 낼 수 있는 것으로 확인됐다.이에 대해 연구 주저자로 참여한 어맨다 스탠스베리 연구원은 “이들 물범은 우리가 들려준 소리를 곧잘 따라해 깜짝 놀랐다”면서 “완벽하지는 않았지만, 물범이 내는 일반적인 소리가 아니라는 점을 고려하면 상당히 인상적”이라고 말했다. 연구에 참여한 이 대학 산하 스코틀랜드해양연구소(SOI)의 빈센트 재니크 소장은 이번 연구 덕분에 언어 발달의 열쇠가 되는 발성 학습의 진화에 관한 우리의 이해가 높아질 수 있다고 말했다. 실제로 포유류 중에는 고래나 돌고래 또는 코끼리처럼 사람의 발성을 모방할 수 있는 종이 소수 존재하지만, 그 메커니즘은 전혀 다르다. 이에 대해 재니크 소장은 “현재 사람과 같은 발성 메커니즘을 사용하는 것으로 확인된 포유류는 물범뿐”이라고 설명했다. 이와 함께 “이번 연구를 통해 사람과 같은 성도(성대에서 입술 또는 콧구멍에 이르는 통로)를 사용하는 물범을 발견할 수 있었다”면서 “이를 통해 앞으로 발성 기술이 어떻게 유전이나 학습에 영향을 받는지 알 수 있으며 궁극적으로는 언어 장애를 연구하는 새로운 방법을 개발하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 ‘셀’ 자매지인 ‘커런트 바이올로지’ 최신호(20일자)에 실렸다. 영상 링크=https://www.youtube.com/watch?v=-ahW_f5Sd3Q 사진=세인트앤드루스대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

하루 10시간 이상 근무하는 날이 많은 직장인은 뇌졸중 위험이 높아질 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 프랑스 국립 보건의학연구소(INSERM) 연구원이자 파리 병원 응급의학과 전문의인 알렉시스 데스카타 박사 연구팀이 18~69세 남녀 직장인 14만 3592명을 대상으로 10년 이상 진행한 조사 자료를 바탕으로 근무시간과 심혈관 질환 발병률 사이의 연관성을 분석한 결과, 이같은 사실이 밝혀졌다고 헬스데이 뉴스와 사이언스 데일리가 20일 보도했다. 파트타임 근무자는 연구 대상에서 제외됐다. 이들 중 1224명이 조사 기간 중 뇌졸중이 발병했다. 전체적으로 하루 10시간 이상 근무하는 날이 연간 50일 이상인 사람(29%, 4만 2542명)은 뇌졸중 위험이 29% 높은 것으로 나타났다. 하루 10시간 이상 근무하는 날이 연간 50일이 넘는 경우가 10년 이상 계속된 사람(10%, 1만 4481명)은 뇌졸중 위험이 45%나 높았다. 이러한 현상은 남녀가 비슷했고, 50세 이하 연령층에서 두드러지게 나타났다. 이는 비교적 젊은 연령층의 직장인들이 장시간 근무에서 겪는 스트레스, 힘든 근무 조건, 불규칙한 근무 등이 고혈압 또는 과체중보다 심뇌혈관 질환에 더욱 부정적인 영향을 미칠 수 있음을 시사하는 것이라고 연구팀은 설명했다. 이 연구결과에 대해 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대학 의대 심근경색센터실장 그레그 포나로 박사는 장시간 근무자는 그만큼 신체 활동량이 적고 앉아있는 시간과 스트레스에 노출되는 시간이 많고 수면이 부족할 수 있다고 지적했다. 이 연구결과는 미국 심장학회(AHA) 학술지 ‘뇌졸중’(Stroke) 7월호에 발표됐다. 신진호 기자 sayho@seoul.co.kr

자기 생각을 입 밖으로 꺼내기도 전에 상대가 의도를 알아차리면 사람들은 “우리는 마음이 잘 통하는 친구”라든가 “텔레파시가 통했다”라는 말을 한다. 그런데 과학자들이 실제로 서로 다른 개체들 간 뇌파가 통하고 일치하는 ‘동기화’ 현상이 나타날 수 있다는 사실을 밝혀 내 화제다. 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 신경생물학과, 생화학과, UCLA의대 공동연구팀과 미국 캘리포니아 버클리대(UC버클리) 생명공학과, 헬렌 힐스 신경과학연구소 공동연구팀은 각각 생쥐와 이집트과일박쥐를 이용해 두 마리가 상호작용을 할 때 뇌의 신경 활동이 일치된다는 사실을 밝혀냈다. 이들의 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘셀’ 20일자에 실렸다. 우선 UC버클리 연구팀은 이집트과일박쥐 18마리를 야생에서 잡아온 뒤 우리에 가둬 12시간 간격의 밤낮 생체시계를 일치시켰다. 그다음 연구팀은 짝짓기나 싸움, 먹이나눔 같은 모든 활동을 관찰하면서 무선 전기생리학 측정장치를 이용해 박쥐 뇌에서 발생하는 뇌파를 전부 기록했다. 그 결과 박쥐들은 두 마리가 같은 우리에 있을 때 수 분에서 수 시간까지 고주파 영역의 뇌파가 일치되는 것이 관찰됐다. UCLA 연구팀은 생후 8~10주 된 생쥐 두 마리의 머리에 미세 내시경을 설치하고 모든 활동을 관찰했다. 약 2g의 미세 내시경은 생쥐들이 활동하는 동안 뉴런의 활동을 정밀하게 관찰할 수 있게 만든 장치이다. 연구팀은 생쥐들이 특정 의사결정을 함께 내려야 하는 상황이나 다양한 상호작용을 할 때 같은 부위의 뉴런들이 동시에 활성화된다는 것을 확인했다. 웨이제 홍 UCLA 신경생물학과 교수는 “생쥐나 박쥐에 비해 인간의 사회적 상호작용에는 개입되는 요소들이 많아 복잡하다”면서도 “자폐 스펙트럼 장애나 조현병 같은 많은 정신 질환들이 사회적 상호작용을 변화시킨다는 차원에서 본다면 이번 연구결과는 이런 정신질환의 예방이나 치료법을 찾아내는 데 도움이 될 것”이라고 말했다. edmondy@seoul.co.kr

네덜란드 암스테르담자유대(VU대학) 의대 신경과, 임상신경병리학, 내과 공동연구팀은 클럽이나 전자댄스음악(EDM) 페스티벌 등에서 사용되는 스트로브(섬광) 조명이 감광성 뇌전증 유발 위험을 3배 이상 높인다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 영국의학회에서 발행하는 국제학술지 ‘BMJ 오픈’ 12일자에 실렸다. 연구팀은 2015년 네덜란드에서 열린 28번의 EDM 콘서트에 참석한 40만 343명을 추적 조사했다. 연구팀에 따르면 콘서트 기간 중에 2776건의 응급의료 출동이 있었는데 이 중 39건의 뇌전증 발작이 있었으며 30건은 스트로브 조명의 영향을 많이 받는 야간 공연 중에 발생했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

수면 호흡 감지해 위험땐 구조대 신고“오늘 날씨 어때.” “내일 아빠 운세 알려줘.” “너는 친구가 몇 명이야.” 인공지능(AI) 스피커를 처음 마련했을 때 아이들은 사람이라면 정말 귀찮아할 정도로 질문들을 던졌습니다. 서너달 지나다 보니 AI 스피커가 말을 못 알아듣고 답변도 비슷하다는 것을 눈치채고는 흥미를 잃더군요. 그나마 잠들기 전 음악이나 동화 애플리케이션(앱)을 이용하다가 이제는 그것도 시들해져 구석에 처박혀 먼지가 뽀얗게 앉아 있습니다. 국내 통신업체가 지난해 내놓은 분석에 따르면 2018년 기준으로 300만대가 보급됐고 올해는 800만대까지 보급될 것이라고 합니다. 그러나 AI 스피커 이용자의 만족도는 절반에 못 미치는 45% 정도에 불과하다고 합니다. 역시 콘텐츠 부족과 사람의 말을 완벽하게 인식하지 못하기 때문입니다. 영화 ‘아이언맨’에 등장하는 AI 비서 ‘자비스’를 기대했지만 “무슨 말인지 모르겠어요” “제공되지 않는 서비스입니다”를 외쳐대는 ‘사오정’ 수준이라는 말이지요. 그렇지만 많은 연구자들은 AI 스피커의 활용 방안은 무궁무진한 것으로 전망하고 있습니다. 미국 워싱턴대 컴퓨터과학 및 공학과 연구진은 AI 스피커를 이용한 급성 심장마비 모니터링 시스템을 개발했습니다. 이 같은 연구 결과는 의학분야 국제학술지 ‘npj 디지털 메디슨’ 19일자에 실렸습니다. 연구팀이 개발한 기술은 사용자가 잠들기 전 AI 스피커에 “심장 상태 모니터링해 줘”라고 명령을 내려놓으면 수면 중 호흡 소리를 모니터링하는 것입니다. 심장마비 징후가 감지되면 즉시 심폐소생술(CPR)을 실시하라는 알람을 울려 주변 사람을 깨우거나 알람에 반응이 없으면 10~20초 내에 911 응급구조대에 자동으로 전화 연결을 시키는 시스템입니다. 보통 심장마비가 온 환자는 의식이 없기 때문에 신고 전화를 한 사람이 환자의 입과 코에 전화기를 대고 호흡소리를 들려주면 상황실에서는 응급구조대가 도착하기 직전까지 필요한 조치를 알려 준다고 합니다. 연구팀은 2009~2017년 미국 시애틀 지역 911 응급상황실에 걸려온 심장마비 신고 전화 중 환자의 호흡소리가 비교적 선명하게 들리는 162건을 골라냈습니다. 연구팀은 환자의 비정상적이고 불규칙하며 거친 호흡(agonal breath) 소리를 2.5초 간격으로 끊어 236개의 음성파일로 만들었습니다. 그다음 AI 기계학습 기술로 정밀하게 분석해 음성파일을 다양한 형태의 7316개의 데이터로 확장시켰습니다. 또 침실에 있다는 점을 감안해 수면 중에 발생할 수 있는 각종 소음을 수집해 7305개의 사운드 샘플로 만들었습니다. 옆 사람의 코골이 소리, 고양이의 울음소리, 개 짖는 소리, 멀리서 들리는 자동차 경적, 에어컨 돌아가는 소리 등을 추출해 낸 것입니다. 이런 소리들을 추출해 낸 것은 수면 중 발생하는 각종 소음 때문에 AI 스피커가 심장마비 발생 시 나는 특유의 호흡소리를 놓치지 않도록 하기 위해서입니다. 이렇게 만들어진 심장마비 모니터링 알고리즘은 잠자는 사람에게서 6m 정도 떨어져 있는 곳에서도 97% 이상 정확하게 호흡소리를 구분해 내는 것으로 확인됐습니다. 새로운 기술로 시장을 선점하기 위해서는 그럴듯한 하드웨어가 아닌 이용자의 필요를 인식해 최대한 지원해 줄 수 있는 소프트웨어가 중요하다는 사실을 이번 연구 결과가 다시 한 번 알려 주는 것 같습니다. edmondy@seoul.co.kr

최근 결혼을 늦게 하는 만혼 인구가 늘어나면서 출산연령도 함께 늦어지고 있다. 출산이 늦어짐에 따라 태아와 임산부의 건강상태를 진단하기 위한 산전 검사 수요도 증가하는 추세다. 산전 검사는 긴 바늘을 임산부의 배에 찔러 넣어 양수를 20~30㏄ 정도 뽑아내 검사하는 방식이다. 많은 산모들이 해온 검사이기 때문에 안전하기는 하지만 태아가 있는 배에 주사바늘을 찔러 넣는다는데 거부감이나 우려를 갖거나 검사 비용이 비싸다는 것 때문에 꺼리는 경우가 많다. 그런데 국내 연구진이 양수검사 대신 혈액만으로도 태아의 건강을 확인할 수 있는 안전한 방법을 개발해 주목받고 있다. 한국표준과학연구원 바이오분석표준센터, 과학기술연합대학원대학교(UST) 바이오분석과학과 공동연구팀은 혈액 채취만으로 태아의 다운증후군 여부를 판별할 수 있는 비침습적 산전검사(NIPT)용 표준물질을 개발하는데 성공했다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 분석화학 분야 국제학술지 ‘애널리티컬 케미스트리’ 최신호에 실렸다.NIPT 기술은 임산부 혈액 속에 포함된 5% 미만의 태아 DNA를 검사해 21번 염색체수가 2개인지 3개인지를 판결해내는 기술로 현재도 사용되고 있지만 정확도가 떨어지고 있다. 이 때문에 NIPT 결과 결과 21번 염색체수가 3개일 가능성이 조금이라도 나타날 경우 고위험군으로 판명돼 다시 양수검사를 실시해야 하는 불편함이 있었다. NIPT 검사는 임산부가 산부인과에 가서 혈액을 채취하면 이 혈액이 검사기관으로 옮겨져 분석되는 방식이다. 이 때문에 NIPT 검사기관은 신뢰성 확보가 무엇보다 필요하다. 이 때 활용되는 것이 표준물질인데 검사 결과를 비교해 볼 수 있는 ‘답안지’이다. 이 답안지를 통해 검사기관은 방법의 정확성이나 분석장비의 교정을 통해 분석 정확도를 높이는 것이다. 연구팀은 안정동위원소 표지 DNA를 활용한 DNA 정량분석 기술을 개발해 정제되기 전의 혈청 상태로 다운증후군 여부를 정확히 판별해 낼 수 있는 표준물질을 개발한 것이다. 이번 표준물질의 정확도는 99% 이상인 것으로 확인됐다. 이번에 개발된 다운증후군 표준물질은 NIPT 분석을 실시하는 업체에 제공돼 시범적으로 사용되고 있다.권하정 표준연구원 선임연구원은 “이번에 개발한 방법은 복잡한 매질 속의 DNA 양을 정확하게 측정할 수 있다는 점이 특징으로 산전검사의 품질 향상과 태아의 건강 진단 정확도를 높여 임산부의 부담을 줄이는데 도움을 줄 것”이라며 “태아의 다운증후군 여부 검사 뿐만 아니라 식음료의 품질 평가에도 응용될 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

“Everything is numbers.”(모든 것은 숫자로 돼 있다.) 2000년대 초반 방영했던 미드 ‘넘버스’가 시작할 때 나오는 문구처럼 수학자들은 우리 주변의 많은 것들이 숫자로 이뤄져 있고 수로 해석할 수 있다고 보고 있다. 아무리 복잡한 상황이나 자연현상도 수식으로 비교적 간단하게 표현할 수 있다는 말이다. 한국과 미국 공동연구팀은 많은 사람들이 개입해 여러 가지 복잡한 경우의 수가 발생해 불확실성이 큰 주식시장을 예측할 수 있는 수학적 모델을 개발해 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST) 자연과학부 수리과학과, 미국 럿거스대 수학과, 카네기멜론대 경영대학원 공동연구팀은 경쟁상대와 상호작용을 통해 가장 이익이 되는 행위를 선택한다는 게임이론을 적용해 국민연금처럼 기관투자자가의 포트폴리오 조정이 주식 시장에 어떤 영향을 주는지 분석하는데 성공했다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 수리·재무경제학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 파이낸셜 이코노믹스’ 6월호에 실렸다. 지금까지는 주식시장 변동성을 설명할 때 주로 내부정보를 가진 투자자를 주요 변수로 활용했다. 정보를 가진 투자자가 정보가 확산되는 속도를 늦춰 거래수익을 증가시키기 위해 일정 시간 동안 거래할 물량을 작은 단위로 쪼개서 주문하는 ‘주문 분할’을 사용한다는 것이다. 그러나 연기금이나 보험회사들처럼 정보를 덜 가진 투자자들도 포트폴리오 재조정을 시도할 때 가격 충격으로 인한 거래비용을 줄이기 위해 주문을 분할하는 경우가 많다. 포트폴리오란 주식투자에서 위험을 줄이고 투자수익을 극대화하기 위해 여러 종목에 분산투자하는 방식이나 그렇게 투자된 주식 구성을 말하는데 흔히 ‘계란은 한 바구니에 담지 않는다’라고 표현된다. 실제로 기관투자자들에게서는 이런 형태의 투자가 많이 이뤄짐에도 불구하고 거대투자자들의 주문분할이 시장에 미치는 영향을 분석한 연구는 많지 않았다. 이번에 만든 주식시장 분석모델에 따르면 주식시장은 헤지펀드처럼 내부정보를 가진 투자자, 국민연금 등 기관투자자들처럼 제한된 정보를 가진 포트폴리오 재조정자, 개미투자자로 불리는 유동성 거래자, 시장조성자라는 4개의 변수를 도입했다. 이 분석에 따르면 포트폴리오 재조정자와 내부정보를 가진 투자자 간 상호작용 때문에 주식시장 거래 패턴이 장 초반과 후반에 거래량이 증가하는 U자형을 이룬다. 포트폴리오 재조정자는 장 후반의 가격변동을 줄이기 위해 주식시장이 개장하는 초반에 거래량을 늘려 자신의 목표치를 시장이 인식하게하며 정보를 가진 투자자들도 초반에 포트폴리오 조정자를 경쟁자로 인식해 거래량을 늘리는 전략을 도입하기 때문에 기관투자자들이 움직이는 때는 장 초반 전체 거래량이 늘어난다. 그러나 장 중반으로 갈수록 정보 보유 투자자는 포트폴리오 재조정자에 대한 정보를 업데이트하면서 거래량을 줄이는 전략을 쓰게 된다. 장 후반에는 목표 거래물량을 채워야 하는 포트폴리오 재조정자에 의해 거래량이 다시 증가하는 추세를 보이게 된다는 것이다. 최진혁 UNIST 수리과학과 교수는 “이번 연구는 기관투자자처럼 주식을 대량으로 매도하거나 분할해 판해하는 포트폴리오 재조정자가 주식의 거래량이나 가격변동성에 어떤 영향을 미치는지 수학적으로 보여준 연구”라며 “추가적인 실증연구를 통해 주식시장에 대한 이해도를 특히 높일 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘노출의 계절’ 여름이 되면서 멋진 몸매를 가꾸기 위해서나 건강, 특히 적당한 신체활동은 치매 예방 같은 정신건강에도 도움이 된다고 해서 남녀노소 운동하는 이들이 늘고 있다. 매일 운동을 하는 사람들은 아침 일찍 일어나 운동을 하기도 하고 일과가 끝난 저녁시간이나 점심시간을 쪼개 체육관을 찾기도 한다. 과연 언제 운동하는 것이 가장 효과적일까. 과학자들의 최근 연구결과에 따르면 “운동 ‘목표’에 따라 자신에게 가장 잘 맛는 시간을 찾아 규칙적으로 하는 것이 중요하다”는 것이 정답이다. 미국 캘리포니아 어바인대(UC어바인) 의대 생화학과, 유전학및바이오인포메틱스연구소, 덴마크 코펜하겐대 통합생리학부, 스웨덴 카롤린스카연구소 분자의학·외과학·통합생리학과 공동연구팀은 운동을 하는 시간에 따라 그 효과가 달라지기 때문에 아침운동이 더 효과가 크다고 볼 수 없다고 17일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 메타볼리즘’에 실렸다. 연구팀은 생쥐를 이용해 잠에서 막 깬 시간과 잠들기 1~2시간 전에 쳇바퀴 돌기나 수영 같은 운동을 하도록 한 뒤 근육세포의 반응과 전체 대사과정을 정밀하게 관칠했다. 그 결과 운동에 따른 신체 대사활동은 ‘HIF1-α’라는 단백질이 관여하며 이는 신체 일주기시스템(신체시계)에 따라 작동된다는 사실이 확인됐다. 분석 결과 이른 아침에 하는 운동은 골격근에 강한 대사활동을 일으키는 동시에 근육세포의 지질과 당분 대사를 늘리고 저녁에 하는 운동은 전신 에너지 대사량을 늘린다고 연구진은 설명했다. 쉽게 말하면 근육을 늘리고 체력을 강화하고 싶은 사람은 아침 운동을, 다이어트나 살 빼기 위해서는 저녁운동을 하는 것이 효과적이라는 말이다. 이 때문에 연구팀은 2형 당뇨를 비롯한 대사질환을 앓고 있는 사람은 저녁운동보다는 오전 운동이 효과적이라고 충고했다. 연구팀은 운동을 위해 수면시간을 줄일 경우는 오히려 운동효과를 내지 못하고 신체시계를 교란시켜 인체 건강에 악영향을 미친다고 지적했다. 파울로 사소네-코르시 UC어바인 의대 교수는 “이번 연구는 적당한 신체운동은 건강에 도움을 주는데 아침과 저녁에 운동을 하는 시간에 따라 그 효과가 달라진다는 사실을 처음으로 밝혀낸 것”이라며 “추가 연구를 통해 시간대에 따른 운동전략으로 대사질환을 앓고 있는 환자들에게 도움을 줄 수 있는지 명확한 결론을 내릴 계획”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

사람들은 자신과 친한 친구나 처음 만난 사람인데 마음이 잘 맞을 경우 ‘주파수가 잘 맞는 사람’이라고 소개하곤 한다. 주파수가 맞는다는 것은 내가 말하지 않았는데도 똑같은 생각을 하거나 의도를 갖고 있을 때의 표현으로 ‘텔레파시가 통한다’라고도 말한다. 그런데 과학자들이 실제 자연에서 텔레파시가 통하고, 주파수가 맞는 현상을 발견해 주목받고 있다. 독일 막스플랑크 조류학연구소 행동신경생물학과, 루트비히 막시밀리안대 통합신경과학부, 남아프리카공화국 프레토리아대 동물학과 공동연구팀은 참새의 일종인 흰눈썹베짜기(White-browed sparrow-weaver) 수컷과 암컷이 함께 지저귈 때 뇌 활성화부위와 뇌신경세포 활동이 정확하게 일치한다고 14일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 13일자에 실렸다. 흰눈썹베짜기는 남부와 동부 아프리카에 폭넓게 분포하고 있는 참새의 일종으로 둥지를 짓고 지배적인 수컷 암컷 한 쌍과 함께 8마리가 함께 생활하는 것으로 알려져 있다. 흰눈썹베짜기는 천적이 다가오면 동료들과 한꺼번에 소리를 내 쫓아내는데 특히 암수 한 쌍이 정확히 같은 소리를 내 과학자들의 궁금증을 유발시켰지만 이에 대한 신경학적 메커니즘이 밝혀지지는 않았었다. 연구팀은 모바일 송수신기를 세 쌍의 암수컷의 뇌에 설치해 자연에 방사한 뒤 지저귈 때 뇌파와 음향신호를 동시에 기록했다. 새에 장치한 모바일 송수신기는 0.6g으로 배낭형태로 새에게 붙이도록 만들어졌다. 연구팀은 이 장치를 통해 세 쌍이 지저귀는 소리를 650개 파일로 저장했다. 이렇게 녹음된 소리를 분석한 결과 보통 수컷이 먼저 노래를 시작하고 암컷이 뒤따라 부르는 것으로 확인됐다. 수컷이 지저귀기 시작한 뒤 암컷이 노래를 시작하기 까지는 약 0.25초 밖에 걸리지 않은 것으로 나타났다. 정밀 장치 없이 그냥 들을 경우는 암수가 거의 동시에 지저귀는 것으로 느낄 수 있을 정도의 시간차이다.수컷이 노래를 부르기 시작하면 암컷의 대뇌 후배측면에 위치한 고차발성중추(HVC)라는 부위가 곧바로 활성화되면서 노래를 시작하게 된다고 연구팀은 설명했다. HVC는 새들의 소리학습과 생리적 반응을 관장하는 뇌 영역이다. 이 부위가 마치 두 물체의 진동수가 일치하는 공진현상처럼 한 쌍의 흰눈썹베짜기에게 HVC 부위 뇌파와 신경세포 활동이 일치한다는 것이다. 수잔나 호프만 독일 막스플랑크 조류학연구소 박사는 “이번 연구는 서로 다른 개체가 소리정보의 입력과 동시에 신경세포 활동과 음성이 동기화돼 일치한다는 것을 시각적으로 보여준 것으로 구체적인 신경학적 메커니즘은 추가 연구를 통해 규명할 계획”이라며 “사람들도 타인과 사회적 상호작용을 할 때 비슷한 형태로 작동할 것으로 보인다”라고 말했다. 호프만 박사는 “감각 정보의 입력이 제대로 되지 않을 경우나 관련 신경세포 활동이 비정상적일 때 타인과 상호작용이 어려워지는 것으로 생각된다”라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

무분별한 벌목과 인간이 만들어 낸 지구온난화로 인한 기후변화 때문에 지구에 살고 있는 생물의 터전인 숲이 사라지고 있다. 최근 영국과 스웨덴 생물학자들은 식물 멸종 속도가 포유류, 양서류, 조류 등 동물의 멸종 속도보다 2배 빠르다는 연구결과가 발표한 바 있다. 지난달 프랑스에서 열린 유엔 환경계획 산하 ‘생물다양성과 생태계를 위한 정부간 과학정책기구’(IPBES) 제7차 총회에서 채택된 ‘전지구 생물다양성 및 생태계서비스 평가에 대한 정책결정자를 위한 요약보고서’에 따르면 지난해 지구 전체에서 벨기에 면적에 버금가는 3만 6000㎢의 숲이 파괴됐다. 브라질 국립우주연구원에 따르면 지난해 파괴된 아마존 열대우림은 서울시 면적의 13배에 달하는 7900㎢이다. 숲의 파괴는 사람들에게도 심각한 영향을 미치지만 직접적 삶의 터전으로 삼고 있는 동물들은 그 피해가 더 심각하다. 미국 듀크대 진화인류학과, 영장류 장내미생물 연구프로젝트(PMP), 미네소타대 컴퓨터과학공학과, 버지니아공과대(버지니아텍) 어류·야생환경보존과, 생명과학과, 에모리대 환경과학과, 스토니브룩대 인류학과, 영국 임페리얼칼리지런던 생명과학과 공동연구팀은 삶의 환경이 바뀌면 동물들의 장내미생물이 변화되면서 생존 자체를 위협할 가능성이 크고 결국 멸종 위험성을 높인다고 14일 밝혔다. 이번 연구결과는 영국왕립학회에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘바이올로지 레터스’ 13일자에 실렸다. 연구팀은 농경지와 목초지로 조성하기 위해 매년 수천 ㎢의 숲이 개간되고 있는 마다가스카르 섬에 살고 있는 12종 128마리의 여우원숭이 장내미생물의 변화를 관찰했다. 연구팀은 특히 마다가스카르에만 살고 있는 시파카 여우원숭이와 마다가스카르와 마요트에만 사는 갈색 여우원숭이에 주목했다. 갈색 여우원숭이는 주로 과일을 먹고 시파카 여우원숭이는 잎을 주식으로 삼는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 장내미생물이 건강상태를 결정하는만큼 장내미생물 상태와 분포의 변화가 종의 생존에 영향을 미친다고 가정했다. 그래서 연구팀은 이들 원숭이의 변을 채집해 장내미생물을 결정하는 것으로 알려진 ‘16S rRNA’ 유전자를 분석했다. 그 결과 서식 영역에 따라 장내 미생물이 눈에 띄게 차이가 난다는 사실을 확인했다. 특히 일부 여우원숭이들은 뻣뻣한 잎을 소화시키기 쉽게 하기 위해 다른 종에서는 발견할 수 없는 장내미생물을 갖고 있는다는 사실을 발견한 것이다. 갈색 여우원숭이는 섬의 어느 곳에 서식하든 간에 비슷한 종류의 장내미생물을 갖고 있었지만 잎을 주식으로 삼는 시파카 여우원숭이의 장내미생물은 서식지가 조금만 차이가 나더라도 확연하게 다르다는 것을 확인했다. 연구팀은 서식지가 파괴돼 섬 내 다른 곳으로 이동하더라도 적응하기 어려운 이유는 해당 지역에서 자라는 식물의 특정 섬유소를 소화시킬 수 있는 장내미생물을 갖고 있지 못하기 때문이라고 분석했다. 리디아 그린 듀크대 박사(생태학)는 “섭취하는 음식이 제한적인 동물들에게 있어서는 서식지 환경파괴는 음식물 제공이 완전히 차단되는 것과 마찬가지 상황”이라며 “무분별한 개발과 벌목으로 산림이 파괴하는 것은 해당 지역에서 사는 동물 전체의 생태계 먹이사실을 붕괴시키는 것과 마찬가지”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

서울대 전기정보공학부 한승용 교수가 이끄는 연구팀이 의료, 에너지 분야 등에서 활용되는 기술인 직류자기장의 세계 최고 기록을 달성했다고 삼성전자가 13일 밝혔다. 지난해 6월 삼성미래기술육성사업 지원 대상으로 선정된 연구과제이며, 한국연구재단과 미국과학재단의 지원도 받았다. 한 교수가 제1저자인 연구 결과는 국제 학술지 네이처에 이날 게재됐다. 한 교수팀은 이번 연구에서 직류자기장 45.5테슬라를 기록, 지난 20여년간 넘지 못했던 기존 세계 최고기록 44.8테슬라를 뛰어넘었다. 기술은 암 진단용 자기공명영상장치(MRI), 신약개발용 분석장비 등 의료 분야를 비롯해 폭넓게 활용될 수 있다고 한 교수는 설명했다. 특히 현재 임상용으로 널리 쓰이는 암 진단용 MRI 장비의 자기장이 3테슬라 수준이어서 45테슬라 이상 장비가 개발된다면 기존에 비해 100배 이상 고해상도 진단 영상을 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 홍희경 기자 saloo@seoul.co.kr

아직 팔팔한 청춘이라고 생각했는데 어느날 갑자기 어깨가 잘 움직이지 않는 오십견 증상이 나타나고 하루 종일 책상 앞에 앉아있다가 퇴근 후에야식으로 스트레스를 풀다가 문득 만져지는 불룩한 뱃살과 허리에 놀라곤 한다. 더군다나 노출의 계절 여름이 본격적으로 시작되면서 뒤늦게라도 운동을 해야 하나 생각을 하지만 운동을 위해 따로 시간을 내는 것은 여간한 의지로는 쉽지 않은 일이다. 그런데 발가락 하나 꼼짝하기 싫은 ‘만사 귀차니즘’에 빠진 사람의 귀를 솔깃하게 만드는 연구결과가 발표됐다. 독일 마르틴루터대 스포츠과학연구소, 훔볼트대 스포츠과학연구소, 베를린의학센터 공동연구팀은 사우나에 10~25분 가량만 앉아있더라도 가벼운 조깅이나 실내자전거를 탄 것과 똑같은 운동효과를 낸다는 연구결과를 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 대체보완의학 분야 국제학술지 ‘컴플리멘터리 테라피스 인 메디슨’ 최신호에 실렸다. 연구팀은 19명의 건강한 성인남녀를 대상으로 사우나의 운동효과를 측정하기 위해 95도, 실내습도 13%의 사우나에서 25분 동안 앉아있도록 했다. 연구팀은 사우나에 들어가기 직전과 사우나 직후, 사우나에서 나와서 30분 휴식을 취한 이후 혈압과 심박수를 측정했다. 그 결과 25분간 사우나를 할 경우 같은 시간 실내자전거 타기를 한 것과 똑같은 수준의 혈압 상승과 심장박동 증가가 관찰됐다. 혈압상승과 심장박동 증가는 사우나가 운동과 같이 신체적 부하를 가해 심혈관 근육강화에 도움을 준다는 의미라고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 25분 내내 사우나에 앉아있는 것이 부담스러울 경우 ‘3~5분 사우나-2분 휴식’ 같은 시간간격을 두고 사우나를 하는 것도 도움이 된다고 덧붙였다. 한편 연구팀은 체중감량을 위해 사우나를 이용하는 경우가 많지만 사우나에서 땀으로 배출되는 것은 체내 수분이기 때문에 사우나 이후 갈증으로 수분을 흡수하면 다시 원상복귀된다고 말했다. 사샤 케텔후트 마르틴루터대 교수는 “일반적으로 사우나는 피로 회복 차원에서 많이 이용하지만 이번 연구는 30분 이내의 사우나는 심장근육의 산소소비량이 증가시켜 100와트 정도의 중강도의 운동과 똑같은 효과를 가져다 준다는 사실을 처음 보여줬다”라면서 “사우나의 운동효과는 한 두번해서 나타나는 단기적인 것이 아니라 장기적인 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘기적의 해’ 1905년 알버트 아인슈타인은 세 편의 논문을 쏟아냈다. 특수상대성이론, 광전효과, 그리고 브라운운동과 관련한 방정식에 관한 것이다. 특수상대성이론과 광전효과 논문에 비해 브라운 운동에 관한 논문은 상대적으로 덜 알려져 있다. 19세기 영국 식물학자 로버트 브라운이 현미경으로 물에 떠있는 꽃가루가 끊임없이 불규칙하게 움직이는 모습을 발견했다. 사람들은 액체나 기체 같은 유체내 움직이는 미세한 입자의 불규칙한 운동을 ‘브라운 운동’이라고 불렀다. 아인슈타인은 한 번 충돌로 입자를 움직일 수는 없지만 초당 수 백만번의 무작위 충돌로 브라운 운동이 나타날 수 있다는 사실을 맥스웰 기체분자이론을 적용해 방정식을 만들어 냈다. 미세입자운동의 비밀이 아인슈타인의 브라운운동 방정식을 통해 어느 정도 밝혀졌지만 여러 분자나 입자가 섞여 있는 혼합 유체에서는 잘 맞지 않았다. 그래서 혼합 유체에서 입자의 운동을 설명하는 것은 현대 통계물리학의 난제로 남게 됐다. 중앙대 세포화학동력학센터, 화학과, 서울대 화학과, 이화여대 화학·나노과학과, 서강대 화학과 공동연구팀은 세포 속 같은 복잡한 액체환경에서도 일관되게 나타나는 분자들의 수송 원리를 발견했다고 13일 밝혔다. 이 때문에 아인슈타인의 브라운 운동 이론으로도 해결되지 않던 통계물리학의 난제가 풀렸다는 평가를 받고 있다. 이번 연구결과는 미국국립학술원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 11일자에 실렸다. 연구팀은 복잡액체 속 입자나 콜로이드 상태의 입자 이동거리 분포는 시간에 따라 정규분포에서 벗어나는 정도가 늘어났다 줄어들었다하는 양상을 보인다는 것을 관찰했다. 이 같은 입자의 움직임은 세포핵, 세포질, 세포막, 고분자 유체, 유리, 이온액체 등 다양한 복잡액체에서 공통적으로 관찰됐다. 연구팀은 환경에 따라 운동성이 변하는 무작위 운동입자 모델에서 아인슈타인의 방정식과는 다른 새로운 수송방정식을 도출해냈다. 이 방정식은 과냉각된 물 분자의 운동은 물론 아령처럼 연결된 2차원 강체입자의 유체운동, 콜로이드 입자 운동 등 다양한 복잡유체 내 입자와 운동을 일관되게 설명할 수 있는 것으로 확인됐다. 또 연구팀은 이번 방정식에서 내적 무질서도, 외적 무질서도라는 새로운 개념을 제시하기도 했다. 성재영 중앙대 교수는 “이번 연구는 통계물리학 분야의 난제인 복잡유체 내 분자열운동과 수송현상을 설명할 수 있는 방정식과 그 답을 찾아낸 것”이라며 “세포 내 효소와 생체 고분자들의 열운동을 통해 나타나는 다양한 생명현상들을 물리화학적으로 이해하고 예측하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr