국내 젊은 수학자가 같은 약인데도 사람마다 약효가 다르게 나타나는 이유와 동물실험 결과와 사람을 대상으로 한 임상시험 결과가 달라지는 이유를 미분방정식으로 풀어내 화제가 되고 있다. 카이스트 수리과학과 김재경 교수와 글로벌 제약사 화이자의 청 장 박사 공동연구팀은 동물실험과 임상시험간 차이가 발생하는 원인과 사람마다 발생하는 약효의 차이를 보이는 이유를 수학적으로 풀어내고 그 해결책을 마련했다고 9일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘분자시스템 생물학’ 8일자에 실리고 7월호 표지논문으로도 선정됐다. 이번 연구를 주도한 김 교수는 2016년 화이자가 개발 중인 생체리듬 조절과 관련된 신약 효과를 예측하고 검증하는 연구를 맡아 3년 동안 6000만원씩의 연구비를 지원받기로 알려지면서 이미 화제가 된 바 있다. 보통 신약 개발을 위해서는 약효가 있는 후보물질을 찾은 뒤 쥐나 원숭이 등 동물을 대상으로 한 전임상실험을 실시한다. 전임상실험에서 문제가 없는 경우 사람을 대상으로 한 임상시험을 3차례 실시하고 약으로 만들어져 상용화되는 과정을 거치게 된다. 문제는 동물에서는 약효가 나타났지만 사람에게서 나타나지 않거나 사람마다 효과가 다르게 나타나는 경우가 있어서 신약 개발 과정이 중단되는 경우가 많다. 연구팀은 수면장애와 관련한 치료제 개발에 초점을 맞춰 연구를 실시했다. 수면 장애는 맞춤형 치료 분야에서 의외로 개발 속도가 느리다. 쥐는 사람과 수면시간이 정반대인 야행성 동물이기 때문에 수면시간 조절 치료제가 생쥐에게는 맞더라도 사람에게는 효과가 없는 경우가 많다. 이 같은 현상의 원인을 밝혀내면 신약개발이 중단되지 않지만 이를 해석해 내지 못하면 신약개발에 어려움을 겪게 된다.연구팀은 미분방정식을 이용해 가상 실험과 실제 실험을 결합시켜 비교분석했다. 미분방정식은 고등학교 때 배우는 미분으로 만들어지는 방정식으로 시간에 따라 변화하는 현상을 설명하고 예측되는데 많이 활용된다. 분석 결과 주행성인 사람은 야행성 쥐에 비해 빛 노출 때문에 약효가 더 많이 반감된다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 또 사람마다 약효가 달라지는 원인이 수면시간을 결정하는 생체시계 단백질 ‘PER2’ 발현량이 달라지기 때문이라고 밝혀냈다. PER2 양이 낮에는 증가하고 밤에는 감소하기 때문에 투약 시간에 따라 약효가 바뀐다는 것이다. 연구팀은 이를 바탕으로 웨어러블 기기를 이용해 환자의 수면 패턴과 투약에 따라 수면패턴이 어떻게 달라지는지 추적해 최적화된 투약시간을 찾아내 정상적 수면이 가능하도록 한 ‘환자 맞춤형 시간치료법’을 개발했다.김재경 교수는 “이번 연구는 개인별 맞춤형 치료가 가능하도록 한 시간치료법을 수학적으로 개발했다는데 의미가 크다”라며 “외국에서는 수학이 의약학 분야에서도 활발히 사용되고 있는데 이번 연구를 계기로 국내에서도 수학과 다른 분야와의 통합 연구가 활발해졌으면 한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

여름 휴가철이 다가오면서 피서 계획을 세우면서도 막히는 길을 생각하면 벌써부터 한숨을 쉬는 사람들이 많다. 설이나 추석 명절이나 연휴기간, 여름 휴가철 전국의 고속도로는 주차장을 방불케 할 정도로 꽉 막혀 있다. 2~3시간을 가다서다를 반복하다가도 갑자기 뻥 뚫리기도 해 과학자들은 ‘유령정체’라고 부르기도 한다. 그런데 인공지능(AI) 기술이 등장하면서 이 같은 길막힘 현상은 한층 덜해질 것으로 전망된다. 5~15분 뒤 도로 상황을 예측해 알려줌으로써 운전자들이 사전에 대비할 수 있게 해주는 기술이 나왔다. 울산과학기술원(UNIST) 전기전자컴퓨터공학부, 러시아 국립고등경제대학교, 미국 퍼듀대 전기컴퓨터공학부 공동연구팀은 AI 기술을 바탕으로 교통정체 원인을 파악하고 특정 도로의 미래 상황을 예측해 시각화하는 시스템을 개발했다고 10일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국전기전자공학회(IEEE)에서 발행하는 국제학술지 ‘IEEE 비주얼라이제이션 앤 컴퓨터 그래픽스’ 실릴 예정이다. 현재 많은 지방자치단체에서는 지능형 교통체계(ITS)를 구축하는 등의 방법으로 교통정보를 수집했는데 대량의 데이터를 분석하고 교통상황을 예측하는데 한계가 있었다. 연구팀은 AI를 바탕으로 교통상황을 분석하는 예측하는 기술과 결과를 시각화하는 기술을 개발해 결합시켰다. 교통상황 예측 기술은 AI 심층학습 기술로 특정 구간의 과거 평균 이동속도, 도로망, 주변 도로의 정체상황, 혼잡시간 정보 등을 학습시켜 교통 정체를 예측한다. 이 기술을 바탕으로 울산시 교통정보를 분석한 결과 특정 도로의 평균 이동속도를 시속 4㎞ 내외의 오차로 예측할 수 있게 됐다. 또 연구팀은 ‘VS리버스’라는 시각화 기술로 도로별 통행하는 차량 수와 평균 이동속도를 한 눈에 볼 수 있도록 했다.이번 기술이 활용되면 현재 차량 속도는 물론 15분 뒤 차량 속도와 정체구간을 예측할 수 있게 된다. 예를 들면 단순히 “차량이 가다 서다를 반복하고 있다”라는 교통안내가 아닌 “현재 ㅇㅇㅇ 도로가 가장 막혀 시속 10㎞로 이동하고 있는데 15분 뒤 시속 40㎞로 속도를 회복할 수 있을 것”이라는 안내를 받을 수 있게 된다. 이번에 개발된 시스템은 현재 울산교통방송에서 활용 중에 있으며 광주, 대전, 부산, 인천 교통방송에서도 활용될 예정이다. 이와 함께 이 기술을 활용하면 교통경찰이 신호제어를 통해 도로 혼잡을 사전에 통제할 수 있게 되거나 내비게이션 서비스에 제공해 보다 최적화된 도로를 찾고 도착시간을 정확히 예측할 수도 있게 될 것으로 보인다. 고성안 UNIST 전기전자컴퓨터공학부 교수는 “이번 기술은 도시교통정보센터(UTIC) 웹사이트에 구현해 누구나 쉽게 도로 교통상황을 파악할 수 있도록 해주기 때문에 교통방송이나 내비게이션에 연동해 최적 경로를 찾는데 도움이 될 것”이라며 “AI 기술이 적용된 시스템은 도시의 고질적 문제인 교통체증을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

통상 의사가 환자를 진료할 때 입수하는 정보는 연령, 성별, 키, 몸무게 등 기본 정보와 환자가 주관적으로 느끼는 증상, 진찰이나 검사로 얻는 객관적 정보 등이다. 하지만 이제 의사들은 또 다른 정보를 수집해야 할지도 모른다. 바로 소셜미디어에서 추출한 빅데이터다. 최근 국제학술지에 페이스북과 같은 소셜미디어 정보를 개인의 질병 진단에 활용할 수 있다는 흥미로운 연구 결과가 게재돼 화제가 되고 있다. 미국 펜실베이니아대 연구진은 999명이 작성한 SNS 게시물 약 95만건을 확보해 여기에서 약 2000만개 단어를 추출했다. 자연어 처리 기법을 활용해 이 데이터를 700여 가지 변수로 범주화했다. 그리고 대상자의 전자의무기록과 대조해 소셜미디어 게시물이 연구 대상자의 의학적 상태를 반영할 수 있는지 조사했다. 연구 결과 대상자가 소셜미디어에 게시한 단어를 활용해 전체 21개 항목 가운데 18개의 상황을 비교적 높은 정확도로 예측할 수 있었다. 일부 의학적 상황은 연령이나 성별, 인종 등 일반적 개인 정보보다 예측력이 높았다. 개인 정보와 소셜미디어 정보를 함께 활용하자 예측은 더욱 정확해졌다. 특히 소셜미디어 게시물은 불안이나 우울증 등 정신건강 상태, 당뇨병과 같은 대사질환을 예측하는 데 매우 효과적이었다. 예를 들어 우울증을 앓는 사람들은 ‘상처’나 ‘감정’, ‘보살핌’ 같은 단어를 게시물에 쓸 가능성이 컸다. ‘신’이나 ‘기도’, ‘주님’ 같은 단어가 포함된 게시물을 올린 사람들은 당뇨병을 앓고 있을 확률이 더 높았다. 이는 소셜미디어가 병원에서 수집하는 개인의 특성 정보와는 분명히 다른 차원의 의미를 내포하고 있다는 점을 시사한다고 볼 수 있다. 물론 이 연구는 한계가 있다. 아쉽게도 소셜미디어 게시물과 특정 질병의 관련성을 확인했을 뿐, 질병을 예측하거나 치료 효과를 예측하는 성과는 보여 주지 못했다. 또 의료진은 임상진료를 통해 환자들에게서 더 상세하고 포괄적인 정보를 수집하기 때문에 이 연구에 나타난 소셜미디어의 임상 활용 가능성은 다소 과장된 면이 있다. 한국인은 문화·사회적 특성이 다르기 때문에 우리를 대상으로 같은 연구를 한다면 분명히 다른 특성을 보일 것이다. 임상 현장에서 개인의 소셜미디어 자료를 받아 분석할 수 있는 대용량 컴퓨터 기술도 아직 보급되지 않았다. 하지만 사용자의 중요한 정보를 담은 소셜미디어 데이터는 앞으로 개인의 행동이나 환경과 관련된 의학적 위험 요인을 연구하고 평가하는 데 광범위하게 활용될 가능성이 크다. 흥미롭게도 연구자들은 이를 ‘소셜미디어의 오믹스’(Social Mediome)라고 불렀다. 이는 개인의 유전 정보 등 각종 생체 오믹스(총체적인 개념의 데이터를 바탕으로 한 최신 생물학 분야) 데이터와 마찬가지로 저장, 보관, 분석할 수 있는 자료이기 때문이다. 머지않은 미래에는 환자에게 소셜미디어 정보 분석 동의 여부를 묻는 질문지가 등장할지도 모르겠다.

전 세계적으로 한국 학부모들만큼 아이들 학업성적에 관심을 갖는 부모들은 없다. 자세히 뜯어보면 모든 것을 긍정적으로 바라볼 수만은 없지만 버락 오바마 전 미국 대통령도 한국 학부모들의 교육열에 대해 여러 번 언급할 정도이다. 많은 학부모들은 아이들이 엉덩이에 자석이라도 붙여놓은 듯 진득하니 책상 앞에 앉아있어야 공부를 하는 것으로 인식하는 경우가 많다. 그렇지만 성적을 올리고 학습효율을 높이기 위해서는 하루 10분 이상, 4000보 이상 산책 같은 가벼운 운동을 하는 것이 좋다는 연구결과가 나왔다. 미국 오레곤보건과학대 의대 신경과학과 연구진은 짧은 시간이나마 규칙적으로 운동하는 것이 건강 뿐만 아니라 학습능률을 높이고 기억력을 향상시키는 등 두뇌활동에도 도움이 된다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 생명과학 분야 국제학술지 ‘e라이프’ 최신호에 실렸다. 지금까지 많은 연구들이 규칙적인 운동이 심장이나 근육을 포함해 여러 장기의 건강을 유지하는데 도움이 된다는 사실에 초점을 맞춰왔다. 연구팀은 운동으로 건강한 심장이 유지되면 뇌를 포함한 전신에 산소를 빠르게 공급한다는 점에 착안해 운동이 뇌에 미치는 영향에 주목했다. 연구팀은 학습 중간에 운동시간을 포함시킨 생쥐와 운동시간 없이 학습시간만 길게 가진 생쥐들 사이에서 학습능률이나 기억력을 비교하는 한편 뇌에서 나타나는 변화를 관찰했다. 그 결과 학습만 계속해서 한 생쥐보다 운동시간을 가진 생쥐들의 학습능률이 높아지는 것이 관찰됐다. 특히 운동이 Mts1L이라는 유전자가 활성화되면서 학습과 기억, 새로운 것에 대한 인식에 관여하는 뇌의 해마 부위 뉴런의 연결을 늘리고 시냅스 증가를 촉진시킨다는 것이 관찰됐다. 연구팀에 따르면 오랜 시간 운동하는 것보다 10~30분 이내의 가벼운 산책이나 10분 이내 농구시합을 하는 것처럼 짧은 시간 폭발적으로 움직임을 갖는 운동이 두뇌에는 효과적이라는 것이다. 게리 웨스트브룩 교수(신경학)는 “운동을 한다고 해서 많은 사람들은 비싼 돈을 주고 체육관을 가거나 10㎞ 이상 달리기를 하는 것을 생각하는데 뇌를 위해서는 그보다 훨씬 가벼운 운동도 효과가 크다”라며 “중요한 것은 하루 10분 이상 규칙적으로 몸을 움직인다는 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

국내 연구진이 각종 대사질환이나 면역질환을 일으키는 생체분자를 빠르게 찾는 방법을 개발했다. 이 기술을 활용하면 질병의 원인은 물론 치료법 개발에도 상당한 도움이 될 것으로 기대된다. 광주과학기술원(GIST) 지구·환경공학부, 한국표준과학연구원, 건양대 공동연구팀은 방사성 동위원소를 이용한 ‘대사적 중수(重水) 표지법’이라는 기술을 활용해 일반시료와 환자시료 사이에서 나타날 수 있는 지질의 상대적 비를 분자적 수준에서 찾아낼 수 있는 방법을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학 분야 국제학술지 ‘분석화학’ 최신호에 실렸다. 지질, 흔히 지방질이라고 부르는 물질은 우리 몸을 구성하는 세포의 세포막을 구성하는 성분이다. 에너지 저장과 신호 전달 기능을 담당하는데 지질의 종류와 양의 변화에 따라 2형 당뇨(성인당뇨), 류머티스 관절염, 알츠하이머, 암 과 같은 다양한 대사질환과 면역질환의 원인이 되기도 한다. 이 때문에 생체 내 지질의 양을 정확하게 측정하는 것을 질병 원인 규명과 치료법 개발에 있어 중요하다. 연구팀은 중수 표지법과 분해능이 높은 질량분석기를 결합해 동위원소 분포를 측정한 다음 정상 상태와 질병 상태에서 얻어진 생체분자들 사이에 상대적인 양을 계산할 수 있는 방법을 개발했다. 또 대용량의 질량분석 데이터를 자동화 처리할 수 있는 프로그램도 개발했다. 연구팀은 암세포 모델인 헬라세포를 중수로 표시한 다음 지방산, 글리세롤지질, 인지질, 스핑고지질 등 100여개의 지질과 섞은 뒤 정밀하게 정량하는데 성공했다. 또 저산소증을 유도시킨 헬라세포와 정상세포에서 얻어진 지질의 상대적 정량을 측정한 다음 저산소증으로 나타나는 트라이아실글리세롤의 농축현상도 확인했다. 김태영 GIST 교수는 “이번 연구는 기존 동위원소 기반 정량법이 특정 생체분자만 정량할 수 있었던 것과 달리 지질 뿐만 아니라 단백질, 당, 핵산, 대사체 등 여러 생체분자를 동시에 정량화시킬 수 있다”라며 “질병으로 인해 나타나는 생체 변화를 시스템적으로 연구할 수 있게 해 질병원인 규명과 새로운 치료법을 개발할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

최근 생물학 분야에서 장내미생물의 다양한 기능이 속속 밝혀지고 있다. 장내미생물은 사람이 앓는 질병의 90% 이상 관련이 있을 뿐만 아니라 기분과 같은 심리적인 영향까지 미치는 것으로 알려져 있다. 실제로 류머티즈 관절염 같은 면역반응과 관련된 질병은 물론 암 발병에도 영향을 미친다는 연구결과가 나오기도 했다.그런데 사람 뿐만 아니라 젖소의 장내미생물이 우유 맛을 변화시킬 뿐만 아니라 지구온난화에도 영향을 미칠 수 있다는 연구결과가 나와 주목받고 있다.영국 에버딘대, 노팅엄대, 이스라엘 네게브 벤구리온대, 핀란드 국립자원연구소, 이탈리아 가톨릭대, 스웨덴 국립농업과학대, 체코 동물생리학·유전학연구소, 프랑스 생마르텡데레대, 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 8개국 11개 연구기관으로 구성된 국제공동연구팀은 젖소의 장내미생물이 우유의 품질은 물론 지구온난화의 주범 중 하나로 알려진 메탄가스 생성에 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈다.이 같은 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시즈’ 4일자에 실렸다. 지금까지 낙농 분야에서는 사육 방식과 좋은 품질의 목초가 맛있고 영양이 풍부한 고품질 우유를 만드는 것으로 알려져 있었다. 또 소를 비롯한 염소, 양과 같은 반추동물들은 되새김질과 함께 장 속에 있는 수 백만 마리의 장내미생물의 도움을 받아 건초, 풀 같은 소화시키기 어려운 식물성 물질을 분해해 사용가능한 영양소와 칼로리를 변화시킨다. 문제는 이 과정에서 반추동물들은 트림과 방귀를 통해 매년 1억t에 가까운 메탄가스를 배출한다. 이 때문에 지구온난화를 연구하는 학자들은 소를 비롯한 반추동물들이 기후변화 주범이라고 주장하기도 한다. 연구팀은 영국, 이탈리아, 스웨덴, 핀란드 4개국 7개 농장에서 사육되고 있는 1016마리의 젖소에게서 소의 형질 정보와 장내 미생물의 DNA를 수집해 분석했다. 젖소들은 유럽에서 사육되는 젖소들의 대부분을 차지하는 홀스타인과 노르웨이적색우들로 연구팀이 수집한 소의 형질에는 성장률, 우유 품질과 한 마리가 생산해는 우유의 양, 메탄가스 생성정도 등 수 백가지에 달했다. 이렇게 찾아낸 장내미생물 DNA와 소의 형질을 바탕으로 연구팀은 인공지능(AI) 머신러닝 기술로 미생물이 특정 형질에 미치는 작용원리를 분석했다. 그 결과 사람들의 장내미생물들이 모두 다르듯 소들도 각각 독특한 장내미생물을 갖고 있는 것으로 확인됐다. 그렇지만 512가지의 장내미생물을 공통적으로 갖고 있으며 이 중 39종의 핵심 장내미생물이 우유의 맛과 메탄가스 생성에 영향을 미친다는 것을 연구팀은 밝혀냈다. 이 장내미생물들이 우유 맛과 메탄가스 생성에 관여하는 정도는 유전자보다 더 강한 것으로 확인됐다. 존 월리스 영국 에버딘대 로?연구소 명예교수는 “이번 연구는 장내미생물이 유전자보다 우유 품질과 메탄가스 배출에 지대한 영향을 미친다는 것을 처음으로 밝혀냈다는데 의미가 크다”라며 “사람들이 프로바이오틱스를 복용하는 것처럼 소의 사료에 특정 장내미생물을 첨가한다면 메탄가스 생성을 줄이고 최고 품질의 우유를 만들어 낼 수도 있을 것으로 기대한다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

화석연료로 인한 지구온난화가 가속화되고 부존량의 한계 때문에 많은 연구자들이 효율 높은 친환경 바이오연료 개발에 나서고 있다. 문제는 바이오연료 생산에 사용되는 목재나 식물 등 바이오매스들의 폐기물도 상당히 많이 나온다는 것이다. 이에 한-미 과학자들이 바이오매스 부산물을 이용해 바이오연료를 효과적으로 추출할 수 있는 재활용 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터, 육군사관학교 화학과, 미국 뉴욕주립대 환경과학임업대, 로런스 버클리 국립연구소 시스템생물학부, 테네시대 화학및생명분자공학과 공동연구팀은 목재의 30~40%를 차지하지만 바이오연료를 만들 때 부산물로 나와 대부분 폐기되는 리그닌이라는 물질을 다시 바이오연료로 활용할 수 있는 방법을 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 실렸다. 보통 바이오연료를 만들기 위해서는 석유에서 추출한 용매를 활용해 목재나 식물에서 리그닌 성분을 제거한다. 문제는 바이오연료를 만들 때 사용되는 용매는 석유화학 공법으로 만들어지기 때문에 환경 오염 가능성도 있고 바이오연료의 생산 단가를 높일 가능성도 높다. 이 때문에 바이오에탄올과 같은 바이오연료를 만들 때 기존 석유화학 유기용매 대신에 사용할 친환경 용매를 개발하는데 연구가 집중됐다. 연구팀은 펄프산업이나 바이오에탄올 공정에서 부산물로 나오고 있는 리그닌을 이용해 용매를 만드는데 성공했다. 식물에서 바이오연료를 만든 뒤 폐기되거나 제거되는 물질인 리그닌을 이용해 용매를 만들었기 때문에 저렴하고 친환경적이며 재생가능하다는 장점이 있다. 김광호 KIST 박사는 “이번 연구는 바이오연료 생산에 필수적인 용매를 바이오매스에서 부산물로 나오는 리그닌에서 직접 만들었다는 것이 특징“이라며 “바이오연료 공정에 필요한 물질을 공정 내에서 수급해 활용한다는 점에서 순환형 바이오연료 생산을 가능케 할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

숲을 이용해 기후 변화 완화 효과를 보려면 미국 면적의 넓은 토지를 새로운 숲으로 조성하는 커다란 노력이 필요하다는 연구 결과가 나왔다. 스위스 취리히연방공과대 연구진은 만일 인류가 미국 대륙 크기의 토지에 숲을 조성할 수 있다면 인간이 만들어낸 이산화탄소 배출량의 3분의 2가 흡수돼 지구 전체 대기 속 이산화탄소 농도를 약 100년 전 수준까지 낮출 수 있다고 세계적인 학술지 ‘사이언스’(Science) 최신호(4일자)에 발표했다. 이는 기후 변화를 막기 위해 인류가 얼마나 숲을 만들어야 하는지, 숲을 만들어 흡수하는 탄소량이 어느 정도인지를 구체적으로 제시한 세계 최초의 연구다. 연구진은 북극권의 툰드라(한대) 지대부터 적도 부근의 열대우림까지 다양한 산림 보호구역에 관한 고해상도 위성 사진 8만여 장을 분석해 각 생태계의 ‘식생 피복률’의 자연 회복 수준을 예측했다. 이어 기계 학습을 활용해 각 생태계의 식생 피복률을 정하는 10개의 토양 및 기후 변수를 확인했다. 그리고 현대의 환경 조건에서 지구에 얼마나 많은 나무를 심을 수 있는지를 알아내는 예측 모델을 만들었다. 그 결과, 지구에는 숲을 만들 수 있는 대지가 9억 헥타르(㏊)이며, 이 면적을 숲으로 덮는다면 이산화탄소 2050억 t을 흡수하는 것으로 나타났다. 놀라운 점은 경작지나 도시 지역에도 새로운 숲을 조성할 수 있으며, 기후 변화의 대책으로 산업형 농업이 중요한 역할을 할 가능성도 제기됐다. 하지만 일부 전문가는 이번 결과에 회의적인 견해를 드러냈다. 마틴 루카크 영국 레딩대 교수는 지나치게 낙관적인 모델에 의존한 것이라고 지적했다. 이와 함께 숲의 면적을 대폭 확대하려면 러시아 인구가 줄어야 하고 서방 국가들이 산업형 농업의 생산성을 높여야 하며 중국이 강제적으로 숲을 만들어야만 한다면서 모두 세계적인 규모로 실현이나 지속 가능하지 않다고 지적했다. 사진=AFP 연합뉴스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

가장 매력적인 향수는 값싸고 평범하므로, 비싼 제품을 쓰는 것은 시간과 돈을 낭비하는 것일 수 있다고 과학자들이 주장하고 나섰다. 영국 임페리얼 칼리지 런더(ICL) 연구진이 지금까지 발견된 향료 1만여 개를 대상으로 한 연구에서 사람들은 시중에 나와 있는 향수 제품들 가운데 더 비싼 것을 선호하지 않는다는 것을 발견했다. 그 대신, 재스민과 민트 같은 천연 유래 향기가 인기 있는 것으로 나타났다. 이 연구에서 연구진은 가장 인기 있는 향수 상위 5종이 재스민과 머스크, 베르가모트, 샌들우드, 앰버(호박)이라는 것을 발견했다. 이에 대해 연구진은 “더 비싼 향수가 반드시 더 좋은 것을 의미하지는 않는다. 과거 위대한 향료들 중 일부는 상대적으로 싸게 만들었고 비싼 원료들을 섞다가 엉망이 될 수도 있다”고 말했다. 또한 이번 연구에서는 각 향수와 성분에 관한 온라인 평가 등급을 비교해 제라늄과 라벤더의 배합(페어링)이 가장 인기 있는 것으로 나타났다. 반면 머스크와 바닐라 그리고 베티베르의 배합은 가장 비싸지만 거의 쓰이지 않는 것으로 확인됐다. 재스민과 민트의 배합도 높은 평가를 받았지만, 향수로는 흔하지 않다고 연구진은 설명했다. 비록 이런 향수는 구식으로 보일 수도 있지만, 수학적인 분석으로는 제라늄 같은 ‘플로랄 노트’(꽃향기 계열) 향수가 가장 인기 있는 향으로 나타났다. 여기서 노트는 한가지 원료나 여러 원료의 배합에서 나오는 하나의 냄새에 관한 후각적인 인상을 가리키는 말로 원래는 음악에서 쓰이는 말(음표)이다. 반면 향수의 가격과 제조일자는 향기의 선호 여부에 영향을 주지 않았다. 연구를 이끈 바이바 바실리아우스케이트 ICL 박사과정 연구원은 “우리 연구는 향수의 성공에 관여하는 요인들에 관한 통찰력을 제공한다”면서 “또한 단순한 특성과 고객 평가에 기초한 통계적 분석의 틀을 마련한다”고 말했다. 이어 “연구는 향수 성분의 체계적인 선택에 이로운 도구가 될 수 있고 전통적인 향수 제조 장인의 인공 코 역할을 할 수도 있다”고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘플로스원’(PLOS ONE) 최신호에 실렸다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

한국 학생들은 초등학교 입학부터 고등학교 졸업까지 12년 동안을 ‘대학 입학’이라는 하나의 목표만을 향해 달린다. 바로 그 목표를 달성한 대학 1학년 때는 무엇이든 할 수 있을 것 같은 자신감이 넘치고 누구의 간섭도 없이 그동안 해 보지 못했던 것들을 모두 할 수 있을 것 같은 해방감이 넘치는 시기이다. 그런데 자칫 대학 1학년을 해방감에만 사로잡혀 지내다가는 건강과 몸매를 망치기 십상이라는 연구 결과가 나왔다. 캐나다 브록대 응용보건과학부, 요크대 보건학부 공동연구팀은 고등학교를 막 졸업하고 대학에 입학한 신입생들의 식습관과 건강 상태가 불과 입학 6개월 만에 급격히 악화되는 경우가 많다는 연구 결과를 미국공공과학도서관 온라인 국제학술지 ‘플로스 원’ 4일자에 발표했다. 연구팀은 브록대에 입학한 1학년 229명의 여학생과 72명의 남학생을 대상으로 1학기와 2학기 두 번에 걸쳐 식습관 관련 설문조사와 함께 키, 몸무게, 허리둘레, 엉덩이둘레, 체지방률(BMI) 등을 측정했다. 분석 결과 남녀를 불문하고 신입생들의 식생활 질이 전반적으로 떨어진 것으로 나타났다. 특히 남학생들의 경우 야채와 과일, 요구르트, 샐러드 등 건강식품 섭취는 거의 없고 도넛, 치킨, 햄버거 같은 패스트푸드를 먹는 횟수와 술 섭취량이 급증한 것으로 조사됐다. 체중의 경우 남학생은 6개월 만에 3.8㎏, 여학생은 1.8㎏이 증가했고 체지방은 남학생 2.7㎏, 여학생 1.5㎏이 늘었다. 허리둘레는 남학생은 2.7㎝, 여학생은 1.1㎝ 늘어난 것으로 확인됐다. BMI는 남학생이 1.2, 여학생은 0.7이 증가했다. 안드레 조스 브록대 교수는 “세계보건기구(WHO)에 따르면 전 세계적으로 과체중과 비만율이 증가하고 있으며 아동과 청소년 비만이 특히 늘고 있다”고 말했다. 조스 교수는 “이번 연구는 대학 생활이라는 새로운 환경으로 바뀌는 과정에서 많은 학생들이 나쁜 식습관에 쉽게 빠진다는 것을 보여 주고 있다”며 “나쁜 식습관은 성년기까지 이어져 건강에도 악영향을 미칠 수 있는 만큼 대학생들에게도 맞춤형 영양 교육이 필요하다”고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

6월 말 늦은 장마와 함께 본격적인 여름이 시작됐습니다. 평년 기준으로 보면 장마전선은 한반도를 오르락내리락하면서 7월 말까지 비를 뿌릴 것입니다. 물론 지난해는 전체 장마기간이 보름 정도에 불과했고 그나마 비도 많이 내리지 않은 ‘마른 장마’였습니다. 마른 장마가 지난 뒤에는 폭염과 열대야가 8월 말까지 기승을 부려 역대 최악의 더위를 보인 한 해로 기록됐지요.최근 몇 년 사이 전 세계 기상상황을 보면 지구는 점점 더워지고 있습니다. 이 때문에 과학자들은 지구가 ‘열받는’ 것을 막기 위한 다양한 방법들을 찾고 있습니다. ●열대림 11%만 복원해도 온난화 늦춰 브라질 상파울루대 산림과학부 연구진을 중심으로 한 독일, 미국 등 국제공동연구팀은 중남미, 아프리카, 동남아시아 지역 15개국의 열대우림 현황과 기후, 환경의 상관관계를 시뮬레이션해 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 4일자에 발표했습니다. 연구진이 분석한 15개국 열대우림의 면적은 전 세계 열대우림의 약 90%를 차지하는 것으로 알려져 있습니다. 최근 각종 개발 사업과 무분별한 벌목으로 이들 열대림들이 파괴되면서 생물종의 다양성을 줄이고 지구온난화까지 가속화시켜 심각한 문제가 되고 있습니다. 연구팀은 열대우림을 찍은 고해상도 위성사진을 가로, 세로 각각 1㎞의 격자로 나눈 뒤 생물 다양성, 기후변화 적응, 기후변화 완화, 수질보호, 열대우림을 복구할 경우 드는 비용, 복원 효과를 포함한 미래 가치를 평가, 분석해 열대림 복원 시뮬레이션을 만들었습니다. 그 결과 브라질, 인도네시아, 마다가스카르, 인도, 콜롬비아, 르완다, 우간다, 부룬디, 토고, 남수단의 열대우림을 복원하는 것이 지구 전체 기후변화 완화와 생물 다양성 보존에 가장 효과적이라고 합니다. 특히 이들 지역에서 파괴된 열대우림의 11%만 복원시키더라도 현재 가속화되고 있는 지구온난화 속도를 늦추는 데 도움이 된다는 결론도 얻었다고 합니다. ●인공 수로 통한 농사가 강력 ‘냉각효과’ 한편 기후생물학 분야 국제학술지 ‘글로벌 체인지 바이올로지’ 3일자에는 관개농업이 해당 지역의 온도를 낮추는 데 효과적이라는 미국 위스콘신 매디슨대 넬슨환경연구소와 위스콘신주 자연자원부 연구진의 연구 결과가 실리기도 했습니다. 연구팀은 2014~2016년 32개월 동안 위스콘신주 센트럴샌즈 지역에서 관개농업을 하는 곳과 목초지, 빗물에만 의지해 농사를 짓는 천수답 농경지 주변의 온도 변화를 살펴봤습니다. 분석 결과 관개농업을 하는 지역은 다른 지역과 비교해 최고 온도를 2~3도가량 낮추고 최저 온도는 3도 정도 높이는 것으로 나타났습니다. 일교차를 살펴보면 다른 곳들은 10도를 넘나드는데 관개농업 지역은 3~7도 정도에 불과하다는 것입니다. 인공적으로 물 관리시설을 만들어 작물의 생육에 맞춰 공급하는 농업방식인 관개농업이 극단적인 기온변화를 막아줄 뿐만 아니라 무더운 여름에는 강력한 냉각 효과까지 갖게 해줄 수 있다는 의미입니다. 사실 과학자들이 찾아낸 이런 방법들은 현재 진행되고 있는 지구온난화의 속도를 ‘약간’ 늦추는 정도에 불과합니다. 건강하고 살기 좋은 지구를 만들기 위한 해결책들을 과학자들이 내놓을 것이라고 기대하는 것은 무리입니다. 자연, 그리고 이웃과 더불어 사는 삶을 고민하는 개인들이 더 많아지고 적극적으로 참여하는 것이 함께 이뤄져야 더 효과적이겠지요. edmondy@seoul.co.kr

美 로런스버클리·버클리대·구글 연구팀 인공지능, 논문 습득·지식 도출 능력 발견 100년치 논문 330만건 요약·입력하자단어·문장 간 관계 분석해 과학원리 학습 200차원 벡터 변환 후 ‘열전 물질’ 발견 “과학자 연구 효율·수준 향상에 도움줄 것” 기자, 법률가, 의사, 신용분석가, 펀드매니저, 운전기사…. 2016년 3월 구글의 인공지능(AI) ‘알파고’와 이세돌 9단의 바둑 대국이 알파고의 압승으로 끝나면서 많은 사람들은 ‘인공지능의 시대’가 눈앞으로 다가왔음을 실감했다. 인공지능 기술이 본격화될 경우 가장 우려하는 부분으로 많은 사람들은 일자리 문제를 꼽았다. 운전자가 필요 없는 자율주행차 기술이 점점 발달하는 가운데 실제로 인공지능 기자, 소설가, 음악가, 미술가 등이 등장했으며 이들이 만들어 낸 결과물과 사람이 만든 것을 구분할 수 없게 되면서 우려는 더욱 커지고 있다. 인공지능 기술이 아무리 발달하더라도 과학기술 분야는 인간의 마지막 보루로 여겨져 왔다. 그런데 그 과학기술 분야도 인공지능의 위협에 안심할 수 없다는 연구 결과가 나왔다.미국 로런스버클리 국립연구소, 캘리포니아 버클리대(UC버클리), 구글 공동연구팀은 재료과학에 대한 지식이 없었던 인공지능이 수백만개의 논문을 스캔해 비교하는 것만으로도 새로운 과학적 지식을 발견할 수 있다는 사실을 확인하고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 4일자에 발표했다. 연구팀은 과학과는 상관없는 일반적인 문장 학습을 통해 언어 분석을 할 수 있는 ‘워드투벡’(Word2vec)이라는 인공지능 알고리즘을 개발했다. 연구팀은 1922년부터 2018년까지 약 100년 동안 1000개 이상의 국내외 학술지에 발표된 재료과학 논문 330만건의 요약문(abstract)을 워드투벡에 입력시켰다.워드투벡은 요약문에 포함된 단어 위치, 단어와 문장의 상관관계 등을 분석해 ‘강자성-NiFe(니켈철)+IrMn(이리듐망간)=반강자성’과 같은 재료과학 원리와 개념, 금속 결정 구조, 주기율표 원소 간 관계 등을 스스로 학습했다. 그다음 워드투벡은 요약문에 포함된 단어와 문장, 단어 위치, 다른 단어들과의 관계를 분석해 논문의 핵심이라고 판단되는 단어 약 50만개를 추출해 냈다. 연구팀은 이 50만개의 단어를 200차원 벡터로 변환시켜 인공지능이 단어와 문장의 관계를 쉽게 파악할 수 있도록 했다. 워드투벡은 200차원 벡터를 바탕으로 ‘연구해야 하지만 지금까지 연구하지 않았던 것’들을 찾아냈다. 또 단어의 관계를 분석해 새로운 ‘열전 물질’의 발견을 예측하고 효율이 높은 열전 물질 후보로 지금까지 알려지지 않은 재료를 제시하기도 했다. 열전 효과는 19세기에 발견된 것으로 두 금속이 맞닿은 부분의 온도가 다를 때 전류가 흐르거나 거꾸로 전류를 흘릴 때 온도 차가 발생하는 현상이다. 이를 이용하면 버리는 열에서 전기를 만들거나 고체 냉각장치를 만들 수 있다. 연구팀은 인공지능이 예측한 열전재료 상위 10개의 효율을 계산한 결과 지금까지 알려진 열전재료들의 평균 효율보다 높은 것으로 밝혀졌다. 이번 연구를 주도한 아눕하브 자인 로런스버클리 국립연구소 박사는 “이번 연구는 인공지능이 단어와 문장 분석만으로 과학용어와 개념을 스스로 학습한 뒤 기존 지식들로부터 새로운 과학지식을 만들어 낼 수 있다는 점을 확인했다는 점에서 매우 놀랍다”고 말했다. 자인 박사는 “모든 과학 분야에서 매주 수십개씩의 연구 결과들이 나오지만 인간 연구자들이 접하는 것은 그중 일부에 불과한 만큼 워드투벡 같은 인공지능은 과학자들의 연구 효율과 수준을 높이는 데 상당한 도움을 줄 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

6월 말 늦은 장마와 함께 본격적인 여름이 시작됐습니다. 평년 기준으로 보면 장마전선은 한반도를 오르락내리락하면서 7월 말까지 비를 뿌릴 것입니다. 물론 지난해는 전체 장마기간이 보름 정도에 불과했고 그나마 비도 많이 내리지 않은 ‘마른 장마’였습니다. 마른 장마가 지난 뒤에는 폭염과 열대야가 8월 말까지 기승을 부려 역대 최악의 더위를 보인 한 해로 기록됐지요.최근 몇 년 사이 전 세계 기상상황을 보면 지구는 점점 더워지고 있습니다. 이 때문에 과학자들은 지구가 ‘열받는’ 것을 막기 위한 다양한 방법들을 찾고 있습니다. ●열대림 11%만 복원해도 온난화 늦춰 브라질 상파울루대 산림과학부 연구진을 중심으로 한 독일, 미국 등 국제공동연구팀은 중남미, 아프리카, 동남아시아 지역 15개국의 열대우림 현황과 기후, 환경의 상관관계를 시뮬레이션해 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 4일자에 발표했습니다. 연구진이 분석한 15개국 열대우림의 면적은 전 세계 열대우림의 약 90%를 차지하는 것으로 알려져 있습니다. 최근 각종 개발 사업과 무분별한 벌목으로 이들 열대림들이 파괴되면서 생물종의 다양성을 줄이고 지구온난화까지 가속화시켜 심각한 문제가 되고 있습니다. 연구팀은 열대우림을 찍은 고해상도 위성사진을 가로, 세로 각각 1㎞의 격자로 나눈 뒤 생물 다양성, 기후변화 적응, 기후변화 완화, 수질보호, 열대우림을 복구할 경우 드는 비용, 복원 효과를 포함한 미래 가치를 평가, 분석해 열대림 복원 시뮬레이션을 만들었습니다. 그 결과 브라질, 인도네시아, 마다가스카르, 인도, 콜롬비아, 르완다, 우간다, 부룬디, 토고, 남수단의 열대우림을 복원하는 것이 지구 전체 기후변화 완화와 생물 다양성 보존에 가장 효과적이라고 합니다. 특히 이들 지역에서 파괴된 열대우림의 11%만 복원시키더라도 현재 가속화되고 있는 지구온난화 속도를 늦추는 데 도움이 된다는 결론도 얻었다고 합니다. ●인공 수로 통한 농사가 강력 ‘냉각효과’ 한편 기후생물학 분야 국제학술지 ‘글로벌 체인지 바이올로지’ 3일자에는 관개농업이 해당 지역의 온도를 낮추는 데 효과적이라는 미국 위스콘신 매디슨대 넬슨환경연구소와 위스콘신주 자연자원부 연구진의 연구 결과가 실리기도 했습니다. 연구팀은 2014~2016년 32개월 동안 위스콘신주 센트럴샌즈 지역에서 관개농업을 하는 곳과 목초지, 빗물에만 의지해 농사를 짓는 천수답 농경지 주변의 온도 변화를 살펴봤습니다. 분석 결과 관개농업을 하는 지역은 다른 지역과 비교해 최고 온도를 2~3도가량 낮추고 최저 온도는 3도 정도 높이는 것으로 나타났습니다. 일교차를 살펴보면 다른 곳들은 10도를 넘나드는데 관개농업 지역은 3~7도 정도에 불과하다는 것입니다. 인공적으로 물 관리시설을 만들어 작물의 생육에 맞춰 공급하는 농업방식인 관개농업이 극단적인 기온변화를 막아줄 뿐만 아니라 무더운 여름에는 강력한 냉각 효과까지 갖게 해줄 수 있다는 의미입니다. 사실 과학자들이 찾아낸 이런 방법들은 현재 진행되고 있는 지구온난화의 속도를 ‘약간’ 늦추는 정도에 불과합니다. 건강하고 살기 좋은 지구를 만들기 위한 해결책들을 과학자들이 내놓을 것이라고 기대하는 것은 무리입니다. 자연, 그리고 이웃과 더불어 사는 삶을 고민하는 개인들이 더 많아지고 적극적으로 참여하는 것이 함께 이뤄져야 더 효과적이겠지요. edmondy@seoul.co.kr

기자, 법률가, 의사, 신용분석가, 펀드매니저, 운전기사…. 2016년 3월 구글의 인공지능(AI) ‘알파고’와 이세돌 9단의 바둑 대국이 알파고의 압승으로 끝나면서 많은 사람들은 ‘인공지능의 시대’가 눈앞으로 다가왔음을 실감했다. 인공지능 기술이 본격화될 경우 가장 우려하는 부분으로 많은 사람들은 일자리 문제를 꼽았다. 운전자가 필요 없는 자율주행차 기술이 점점 발달하는 가운데 실제로 인공지능 기자, 소설가, 음악가, 미술가 등이 등장했으며 이들이 만들어 낸 결과물과 사람이 만든 것을 구분할 수 없게 되면서 우려는 더욱 커지고 있다. 인공지능 기술이 아무리 발달하더라도 과학기술 분야는 인간의 마지막 보루로 여겨져 왔다. 그런데 그 과학기술 분야도 인공지능의 위협에 안심할 수 없다는 연구 결과가 나왔다. 미국 로런스버클리 국립연구소, 캘리포니아 버클리대(UC버클리), 구글 공동연구팀은 재료과학에 대한 지식이 없었던 인공지능이 수백만개의 논문을 스캔해 비교하는 것만으로도 새로운 과학적 지식을 발견할 수 있다는 사실을 확인하고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 4일자에 발표했다.연구팀은 과학과는 상관없는 일반적인 문장 학습을 통해 언어 분석을 할 수 있는 ‘워드투벡’(Word2vec)이라는 인공지능 알고리즘을 개발했다. 연구팀은 1922년부터 2018년까지 약 100년 동안 1000개 이상의 국내외 학술지에 발표된 재료과학 논문 330만건의 요약문(abstract)을 워드투벡에 입력시켰다. 워드투벡은 요약문에 포함된 단어 위치, 단어와 문장의 상관관계 등을 분석해 ‘강자성-NiFe(니켈철)+IrMn(이리듐망간)=반강자성’과 같은 재료과학 원리와 개념, 금속 결정 구조, 주기율표 원소 간 관계 등을 스스로 학습했다. 그다음 워드투벡은 요약문에 포함된 단어와 문장, 단어 위치, 다른 단어들과의 관계를 분석해 논문의 핵심이라고 판단되는 단어 약 50만개를 추출해 냈다. 연구팀은 이 50만개의 단어를 200차원 벡터로 변환시켜 인공지능이 단어와 문장의 관계를 쉽게 파악할 수 있도록 했다. 워드투벡은 200차원 벡터를 바탕으로 ‘연구해야 하지만 지금까지 연구하지 않았던 것’들을 찾아냈다. 또 단어의 관계를 분석해 새로운 ‘열전 물질’의 발견을 예측하고 효율이 높은 열전 물질 후보로 지금까지 알려지지 않은 재료를 제시하기도 했다. 열전 효과는 19세기에 발견된 것으로 두 금속이 맞닿은 부분의 온도가 다를 때 전류가 흐르거나 거꾸로 전류를 흘릴 때 온도 차가 발생하는 현상이다. 이를 이용하면 버리는 열에서 전기를 만들거나 고체 냉각장치를 만들 수 있다. 연구팀은 인공지능이 예측한 열전재료 상위 10개의 효율을 계산한 결과 지금까지 알려진 열전재료들의 평균 효율보다 높은 것으로 밝혀졌다.이번 연구를 주도한 아눕하브 자인 로런스버클리 국립연구소 박사는 “이번 연구는 인공지능이 단어와 문장 분석만으로 과학용어와 개념을 스스로 학습한 뒤 기존 지식들로부터 새로운 과학지식을 만들어 낼 수 있다는 점을 확인했다는 점에서 매우 놀랍다”고 말했다. 자인 박사는 “모든 과학 분야에서 매주 수십개씩의 연구 결과들이 나오지만 인간 연구자들이 접하는 것은 그중 일부에 불과한 만큼 워드투벡 같은 인공지능은 과학자들의 연구 효율과 수준을 높이는 데 상당한 도움을 줄 수 있을 것”이라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

영국 프랜시스크릭연구소, 독일 대학연합의학센터 바이러스연구소, 알베르트 루트비히대 의대, 프라이부르크대 의대, 미국 펜실베이니아대 수의학대 공동연구팀은 장내 미생물이 폐세포의 면역기능을 자극해 감염 초기 단계부터 독감을 효과적으로 막아줄 수 있다고 3일 밝혔다. 이번 연구는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 2일자에 실렸다. 연구팀은 건강한 장내 미생물을 갖고 있는 생쥐들을 두 개 집단으로 나눠 한 그룹에는 독감 바이러스만 주입한 다음 생존율을 살펴봤더니 80%가 살아남았다. 다른 그룹에는 항생제를 투여해 내성을 유발시킨 뒤 독감 바이러스를 감염시켰더니 생존율이 30%로 줄어들었다. 이에 대해 연구팀은 항생제 남용은 항생제 내성을 유발시켜 장내 미생물의 균형을 무너뜨리고 면역력을 약화시킨다고 밝혔다. 결국 바이러스 감염에 취약하게 만들어 독감에 쉽게 걸릴 뿐만 아니라 증상도 악화시킨다고 연구팀은 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

양봉꿀벌의 독 추출물인 ‘봉독’보다 항균 효과가 1.4배 높은 자생 미생물을 국내 연구진이 발견해 천연 항생물질로 활용이 기대되고 있다. 환경부 국립생물자원관은 3일 충남대 이규필 교수 연구팀과 보유 자생 미생물 배양체 1만 5800여주에 대한 항균 활성 분석 연구결과 10주에서 항균 효과가 확인됐다고 밝혔다. ‘주’는 미생물 개체 분류 단위로 ‘종’의 하위 단위에 해당한다.항균 효과가 확인된 자생 미생물은 방사선 내성균 4주와 유산균 6주로 병원성 대장균과 살모넬라균에 대해 우수한 항균력을 가진 것으로 평가됐다. 방사선 내성균 4주 중 니브리박터속 균주는 살모넬라균의 세포벽을 녹이는 항균 활성을 보였다. 이는 세계적으로 처음 확인된 연구 결과다. 유산균 6주는 대장균과 살모넬라균에 대한 항균 효과가 벌독(봉독)보다 최고 1.4배 높았다. 특히 락토바실러스 타이완엔시스에 대한 항균 활성이 최초로 확인돼 기능성 생균제 개발에 활용할 수 있게 됐다. 연구진은 항균 활성이 첫 확인된 니브리박터속과 락토바실러스 타이완엔시스 균주에 대해 특허출원 및 연구결과를 해외 생명분야 전문학술지인 ‘세인스 말레이시아나’와 ‘커런트 사이언스’에 투고했다. 여주홍 유용자원분석과장은 “항균력이 우수한 자생 미생물을 발굴해 국내 바이오 기업에 정보를 제공하고 활용할 수 있는 연구를 추진할 계획”이라고 말했다. 세종 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr

학교성적, 취업문제, 승진문제, 건강 등 현대인은 태어나면서부터 스트레스에 둘러 싸여 산다고 할 정도로 주변 곳곳에 스트레스 요인들이 산적해 있다. 물론 ‘모든 것을 내려놓고 살아야 한다’라고 이야기하는 사람들이나 책들도 많지만 일반인들에게는 쉽지 않은 일이다. 이렇듯 생활 곳곳에서 발견되는 스트레스는 만성화돼 심각한 개인적, 사회적 문제를 야기시킨다. 암이나 우울증, 조현병 같은 각종 정신질환의 원인이 되기도 하고 싶할 경우 치명적인 퇴행성 뇌질환이나 뇌손상 위험을 높이는 것으로 알려져 있지만 스트레스와 뇌기능 손상 사이의 메커니즘이 정확히 알려져 있지 않다. 대구경북과학기술원(DGIST) 뇌·인지과학전공 유성운 교수팀은 만성 스트레스로 인해 성체 해마신경줄기세포가 사멸되는 과정과 자가포식 사멸과정을 조절할 수 있는 방법을 찾아냈다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘오토파지’ 최신호(6월 24일자)에 실렸다. 기존 다수의 동물실험 연구에서도 스트레스를 겪는 동물은 새로운 신경세포를 생성하지 못하다는 사실은 알려져 왔다. 연구팀은 만성 스트레스로 인한 각종 뇌질환이 성체 해마신경줄기세포 사멸로 인해 성체 신경발생 감소가 나타나기 때문이라는 사실을 밝혀냈다. 성체 신경발생은 학습과 기억, 정서조절을 담당하는 해마 부위 신경줄기세포에서 가능한 것으로 퇴행성 뇌질환, 신경발달 질환과 관련이 깊은 것으로 알려져 있다. 자가포식 세포사멸은 세포가 세포 내부 물질을 자기 스스로 먹어치워 제거함으로써 자신을 보호하는 반응이다. 연구팀은 생쥐의 신경줄기세포와 유전자 조작 생쥐를 이용해 세포사멸 유전자 중 하나인 Atg7을 제거하면 신경줄기세포의 사멸이 방지되고 스트레스 증상에도 정상적인 뇌기능을 유지하는 것을 확인했다. 이와 함께 SGK3라는 유전자가 자가포식 세포사멸을 유도한다는 사실을 밝혀내고 이 유전자를 제거하면 신경줄기세포가 스트레스에도 줄어들거나 제거되지 않는다는 것을 입증했다. 유성운 DGIST 교수는 “이번 연구는 만성 스트레스로 의한 신경줄기세포의 자가포식 세포사멸 메커니즘을 명확하게 밝혀냈다는데 의미가 있다”라며 “추가적 연구를 통해 우울증, 치매 등 뇌신경질환 치료방법이나 치료제를 개발할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지금의 타조보다 무려 3배나 큰 거대한 새가 한때 유럽에 살았다는 연구결과가 나왔다. 지난달 26일(현지시간) 러시아 과학 아카데미 연구팀은 150만 년 전~200만 년 전 사이 유럽에 살다 멸종을 맞은 거대 조류의 화석을 발견했다는 논문을 국제 학술지 ‘척추고생물학회지’(Journal of Vertebrate Paleontology)에 발표했다. 키는 약 3.5m, 몸무게 450㎏에 달하는 이 새(Pachystruthio dmanisensis·이하 P. 드마니센시스)는 타조처럼 날지못하는 조류로 지구 역사상 가장 몸집이 큰 새인 ‘코끼리 새’(Elephant birds)와 유사하다. 마다가스카르에서 화석으로만 발견된 코끼리새는 500~1000년 전까지 서식했으며 키는 3m, 몸무게는 500㎏가 넘는 것으로 추정된다. 이 정도 크기면 뉴질랜드에서 발견된 거대 해 모아의 2배, 현존하는 타조의 3배다. 또한 몸무게는 북극곰에 달하는 수준. 지금까지 이같은 거대 새는 마다가스카르와 뉴질랜드 등 지구 남반구에서만 발견됐으나 이번에 유럽에서도 그 존재가 처음으로 확인됐다.P. 드마니센시스는 지난해 여름 우크라이나 남쪽으로 흑해를 향해 돌출한 크림반도의 타우리다 동굴에서 처음 발견됐다. 당시 러시아 연구팀은 고대 하이에나가 살던 동굴을 조사하던 중 바닥에 깔려있던 75㎝ 길이의 새 대퇴골 화석을 발견했다. 또한 연구팀은 지난 2013년 조지아에 위치한 드마니시에서 발견된 타조와 비슷한 허벅지 뼈 화석을 재조사한 결과 이것 역시 P. 드마니센시스의 것으로 결론지었다. 논문의 수석저자인 니키타 젤렌코프 박사는 "P. 드마니센시스의 화석을 처음 보았을 때 코끼리새로 생각했지만 연구결과 뼈의 구조 등이 달랐다"면서 "화석이 부족해 P. 드마니센시스가 어떻게 살았는지 육식인지, 초식인지 조차 알 수 없다"고 설명했다. 이어 "허벅지뼈가 덩치에 비해 얇은 것을 보면 날지는 못했으나 빠른 달리기 선수였을 것"이라고 덧붙였다. 그렇다면 P. 드마니센시스는 왜 멸종했을까? 이에 대해서는 추론만 가능하다. 150만 년 전~200만 년 전 사이에 이 지역에는 거대한 덩치의 치타, 하이에나 등 육식동물들이 주름잡고 있었다. 여기에 초기 인류인 호모 에렉투스와 공존했을 것으로 보여 포식자의 존재가 가장 위협적이었을 것으로 보인다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

엄마 뱃속 태아 시절 뇌신경세포가 발달하지 못해 뇌가 일정 크기 이상 성장하지 못하면 각종 신경질환이나 선천성 장애를 갖고 태어날 수 있다. 지금까지 대뇌의 발달 과정과 그에 따른 신경세포의 분화와 조절 과정이 명확히 밝혀지지 않았는데 국내 연구진이 그 비밀을 풀어냈다. 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소, 신경과학연구단과 중앙대 약대 공동연구팀은 신경줄기세포의 염소이온체널 중 하나인 ‘아녹타민1’이라는 단백질이 태아의 신경발달 과정에서 뇌세포를 특정 위치로 이동시키고 두뇌의 크기를 조절한다는 사실을 규명했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 실렸다. 뇌 신경세포의 선천적 발달 장애는 인지능력, 운동기능 저하는 물론 자폐스펙트럼 증후군 같은 다양한 뇌신경 질환의 원인이 되는 것으로 알려져 있다. 신경줄기세포는 배아 시절 신경세포 증식 뿐만 아니라 뇌 피질을 정확한 위치로 이동시켜 두뇌 형성 과정 전체를 조절하는 역할을 한다. 이 과정은 매우 정교하게 진행되는데 지금까지는 이런 신경줄기세포 발달에 따른 뉴런의 이동, 두뇌와의 연관성이 명확하게 규명되지 않고 있다. 연구팀은 태아 신경발달 과정에서 아녹타민1이라는 단백질이 신경줄기세포에서 많이 나타난다는 사실을 확인하고 여기에 주목했다. 연구팀은 아녹타민1이 활성화되면 신경줄기세포가 늘어날 뿐만 아니라 뇌신경 발달 과정에서 대뇌 피질 내에 존재하는 뉴런의 위치와 두뇌 크기도 조절된다는 사실을 확인했다. 실제로 아녹타민1이 결핍된 생쥐의 신경줄기세포의 섬모 길이가 정상 생쥐보다 짧아 신경세포가 정상발달되지도 않고 최종 뇌의 크기도 정상 생쥐보다 작다는 사실을 관찰했다. 오우택 KIST 뇌과학연구소장은 “이번 연구는 뇌신경세포 형성과정 중 신경줄기세포에서 아녹타민1 이온채널의 역할을 재조명함으로써 동물의 뇌신경 형성과정에 대한 이해를 넓히는데 도움을 줬다”라며 “뇌형성 과정에서 나타나는 오류현상으로 나타날 수 있는 자폐증, 조현병, 뇌전증 같은 뇌신경질환의 새로운 치료법을 개발하는 단초가 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

병원에서 초음파 검사나 컴퓨터단층촬영(CT)으로 병변이 발견될 경우 더 정확한 진단을 위해 자기공명영상(MRI)를 촬영한다. MRI는 커다란 자석으로 자기장을 발생시켜 몸 속 수소원자핵을 공명시켜 조직의 물리적, 화학적 특성을 영상으로 만드는 기술이다. 과학자들이 MRI 기술을 활용해 작은 원자 한 개가 만들어 내는 자기장까지 관찰할 수 있는 방법을 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 양자나노과학연구단과 미국 IBM 공동연구팀은 기존의 분자 수준 MRI보다 100배 이상 해상도를 높여 원자 한 개가 만들어 내는 스핀 자기장을 시각화할 수 있는 기술을 개발해 물리학 분야 국제학술지 ‘네이처 피직스’ 2일자에 발표했다. 세상에서 가장 세밀한 MRI를 만들었다는 차원에서 주목받고 있는 연구이다. 일반적으로 병원에서 사용하는 MRI는 촬영을 위해 수 억개의 원자 스핀이 필요하다. 이 때문에 미시세계 연구를 위해 분자 수준까지 측정할 수 있는 자기공명영상 연구는 이뤄져 있지만 해상도가 나노미터 수준이어서 개별 원자를 또렷하게 볼 수 없다. 독특한 분자 구조를 가진 신소재나 양자소자를 연구하기 위해서는 개별 원자 스핀을 시각화하는 것이 필요하다. 연구팀은 주사터널링현미경(STM)에서 해결책을 찾았다. STM은 뾰족한 금속 탐침을 시료 표면을 아주 가깝게 가져간 상태에서 탐침과 시료 사이에 전류를 걸어주면 전자가 에너지 장벽을 넘어 다른 쪽으로 넘어가면서 표면 구조를 관찰할 수 있게 해주는 장치이다. 연구팀은 STM 탐침 끝에 철원자 1~5개를 묶은 스핀클러스터를 부착하는 방법을 만들어 냈다. 스핀의 방향에 따라 자석처럼 서로 끌어당기고 밀어내는 성질에 따라 탐침과 시료원자의 스핀 사이에 자기력이 생겨 탐침이 시료 표면에 더 가까이 접근하고 이것이 원자 한 개를 시각화할 수 있게 한 것이다. 이 같은 방법을 통해 표면 위 원자 하나와 스핀 클러스터 사이의 자기적 공명을 읽는데 성공했다. 이번에 원자 하나의 또렷한 MRI를 촬영한 것은 처음이다. IBS 안드레아스 하인리히(이화여대 물리학과 석좌교수) 단장은 “병원에서 정확한 진단과 치료를 하기 위해서는 MRI 촬영이 필요하듯 물리적 시스템도 정확히 분석해야 변형과 응용이 가능한데 이번 연구는 원자 성질을 스핀 구조라는 새로운 측면에서 확인했다는데 의미가 크다”라고 말했다. 연구를 이끈 필립 윌케 연구위원은 “최근 자성 저장 장치를 포함해 나노 수준에서 다양한 자성 현상이 보고되고 있는데 이번 원자 MRI기술로 고체 표면, 양자컴퓨터의 스핀 네트워크, 생체분자까지 여러 시스템의 스핀 구조를 연구할 수 있게 됐다고 볼 수 있다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr