근육·지방 세포 자유롭게 배치해 실제 고기 유사한 식감·외형 구현자연 유래 바이오 고분자 기반 지지체로 친환경·대량생산도 가능 서강대학교는 본교 박제영 화공생명공학과 교수가 오동엽 인하대학교 교수, 김효정 한국화학연구원 박사와의 공동 연구를 통해 실제 고기와 같은 ‘마블링’ 구조를 구현할 수 있는 자가치유형 지지체(Self-healing Scaffold) 기술을 세계 처음으로 개발했다고 10일 밝혔다. 지금까지의 배양육은 근육과 지방이 따로 배양돼 서로 결합하지 못하는 구조적 한계로 인해 마블링이 없는 ‘근육 덩어리’ 같은 단조로운 식감을 지닌 제품이 대부분이었다. 이번에 개발한 기술은 스스로 회복하는 고분자 지지체를 통해 근육과 지방 세포를 원하는 위치에 배열하고, 실제 고기와 유사한 외형과 식감을 갖는 배양육 조직을 제작하는 데 성공했다. 연구진은 생리적 조건(37℃, 수분, 영양분 등)에서도 스스로 복원되는 ‘자가치유 고분자 스캐폴드’를 개발했다. 이 스캐폴드는 원하는 모양으로 자유롭게 형상화할 수 있으며 각 구조에 근육 또는 지방 세포를 별도로 배양한 뒤 레고 블록처럼 조립하는 방식으로 마블링 조직을 손쉽게 구현할 수 있다. 이는 복잡한 인쇄나 접착 공정 없이도 자연스러운 계면 형성과 고정이 가능하며, 센티미터급의 대형 조직 제작이나 모듈화된 대량생산에도 유리한 구조로, 배양육 상용화를 위한 생산 효율을 크게 높일 수 있는 기술이다. 나아가 이 기술은 산업 현장에서도 실현 가능성이 크다는 게 연구팀의 설명이다. 연구팀은 기존 배양육 제조 라인에도 적용 가능한 공정을 개발했으며, 스캐폴드 소재는 비교적 저가의 원료로 제조 가능해 대량 생산에도 유리하다. 이는 고기 한 덩이 가격이 수십만 원에 이르던 초기 배양육의 상용화 장벽을 크게 낮춰줄 것으로 기대된다. 연구진은 “진짜 고기의 조직감과 맛을 구현하려면, 단순히 세포를 키우는 것을 넘어 복잡한 조직 구조를 재현할 수 있어야 한다”며 “자가치유형 스캐폴드는 바로 그 열쇠가 될 수 있다”고 말했다. 이번 연구는 한국연구재단의 나노 및 소재기술개발사업의 지원을 받아 수행됐으며, 미국화학회(ACS)에서 발간하는 세계적 학술지 ACS Applied Materials & Interfaces 2025년 6월호에 서포팅 표지논문으로 게재됐다.

온난화와 함께 지구 환경에 악영향을 미치는 것은 플라스틱 오염이다. 특히 햇빛과 바람 등 다양한 원인으로 플라스틱이 마모되고 잘게 쪼개져 5㎜ 이하로 크기의 입자로 되는 것을 미세플라스틱이라고 한다. 미세플라스틱은 바람과 물을 타고 바다는 물론 심해 퇴적물, 농경지, 고지대, 호수, 강 등 지구 곳곳에 확산해 있다. 약 1300종 이상의 생물에서 미세플라스틱이 검출됐으며, 세포 수준에서 생태계 전반까지 영향을 미친다는 증거가 속속 발견되고 있다. 최근에는 미세플라스틱이 신경계에까지 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과가 발표되기도 했다. 이런 상황에서 미세플라스틱보다 더 작은 나노플라스틱은 장내 미생물 군집에도 영향을 줘 건강에 심각한 문제를 유발할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 대만 국립 쳉쿵대 의대 식품 안전·위기관리 학과, 기초 의학 연구소, 국립 자이대 원예과학과 공동 연구팀은 미세플라스틱보다 더 작은 나노 플라스틱이 장내 미생물 군집과 숙주 간 상호작용을 변화시켜 장 건강을 손상할 수 있다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 6월 11일 자에 실렸다. 나노 플라스틱은 지름이 1000㎚(나노미터) 미만의 플라스틱 조각이다. 앞선 연구에서도 나노 플라스틱 섭취가 장내 미생물군을 교란할 수 있다고 밝혀지기는 했지만, 구체적인 메커니즘은 규명되지 않은 상태다. 이에 연구팀은 생쥐에게 나노 플라스틱을 먹인 뒤 RNA 시퀀싱, 전사체 분석, 미생물 프로파일링으로 장내 미세 환경 변화를 관찰했다. 그 결과, 나노 플라스틱이 장에 축적되면서 장내 장벽 건강에 관여하는 ‘ZO-1’과 ‘MUC-13’이라는 두 단백질 발현이 변화해 장내 투과성을 교란할 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 또, 나노 플라스틱은 장내 미생물군 불균형을 유도했고, 앞선 여러 연구에서 밝혀진 것처럼 소화기 기능 장애와 관련이 있는 루미노코카세이(Ruminococcaceae)라는 물질의 풍부도가 증가한 것이 확인됐다. 연구를 이끈 리 바오홍 대만 국립 자이대 교수는 “이번 연구 결과는 나노 플라스틱이 쥐의 미생물군과 장내 환경에 영향을 미칠 수 있는 메커니즘을 보여주고 있다”라면서 “나노 플라스틱 축적이 인간에게 구체적으로 어떤 영향을 미칠 수 있는지를 탐구하기 위해서는 추가 연구가 필요하다”고 말했다.

많은 학부모는 아이들의 스마트폰 과다 사용과 온라인 게임에 빠져 있는 것 때문에 골머리를 앓는다. 학원이나 학교에서 진행되는 수업 중에도 스마트 기기를 사용하는 경우가 많아 빼앗아버리기도 곤란하다. 이런 상황에서 호주 오스트레일리언 가톨릭대, 라트로브대, 뉴사우스웨일스대, 서던 퀸즐랜드대, 퀸즐랜드대, 덴마크 서던 덴마크대, 스페인 마드리드 유럽대, 뉴질랜드 오타고대, 핀란드 헬싱키대, 미국 웨스트버지니아대 공동 연구팀은 아동 청소년이 스마트 기기를 사용하는 시간이 길면 정서적, 행동적 문제를 일으킬 수 있다고 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 심리학회에서 발행하는 심리학 분야 국제 학술지 ‘심리학 회보’(Psychological Bulletin) 6월 9일 자에 실렸다. 연구팀은 미국, 캐나다, 호주, 독일, 네덜란드에서 수행된 관련 연구 117개 연구를 체계적으로 검토하고 메타분석을 했다. 이 연구들에는 29만 2000명의 아동, 청소년이 참여했다. 연구팀은 10세 미만 아동을 대상으로 스마트 기기 사용과 공격성, 불안, 낮은 자신감 같은 사회-정서적 상태의 상관관계에 초점을 맞춘 연구를 활용했다. 연구팀은 소셜 미디어(SNS), 비디오 게임, 동영상 시청, 온라인 숙제를 스마트 기기 또는 화면 사용 시간으로 규정했다. 분석 결과, 스마트 기기나 화면 사용 시간이 긴 아이들일수록 사회-정서적 문제를 겪을 가능성이 큰 것으로 나타났다. 여기에는 불안, 우울증은 물론 공격성, 과잉 행동 문제가 포함됐다. 반대로 사회-정서적 문제를 겪는 아동은 대처 메커니즘으로 화면에 의존할 가능성은 훨씬 높은 것으로 조사됐다. 0~5세보다 6~10세가 화면 사용이 많아질수록 사회-정서적 문제를 겪을 가능성이 높은 것으로 확인됐다. 여자아이는 화면 사용 시간이 많아질수록 사회-정서 문제를 겪기 쉬웠고, 남자아이는 사회-정서적 문제가 있을 때 화면 사용을 늘릴 가능성이 큰 것으로 연구팀은 밝혔다. 또, 게임은 교육적이거나 단순히 오락적인 콘텐츠 사용보다 정서적 문제를 더 많이 일으킬 가능성이 있다고 연구팀은 경고했다. 연구를 이끈 마이클 노이텔 호주 퀸즐랜드대 교수는 “요즘 아이들은 모든 활동에서 점점 더 많은 시간을 스마트 기기에 의존하고 있다”며 “스마트 기기 사용 시간이 길어지면 정서적, 행동적 문제가 발생할 수 있으며, 정서·행동 문제가 있는 아이들은 스마트 기기에 더 의존하게 되는 악순환이 생긴다”라고 말했다. 노이텔 교수는 “이번 연구는 아동의 스마트 기기 사용 시간 관리를 할 때 좀 더 신중하게 접근해야 한다는 것을 보여준다”며 “화면 사용과 사회-정서적 문제 간 양방향 관계를 이해해 부모, 교육자, 정책 입안자들은 점점 더 디지털화된 세상에서 아동의 건강한 발달을 지원할 정책이 필요하다”고 덧붙였다.

차나 사과·포도·베리 등 과일에 함유된 성분인 플라보노이드(flavonoid)를 여러 식품을 통해 섭취할수록 노년기 만성 질환 예방에 효과적이라는 연구 결과가 나왔다. 지난 2일(현지시각) 벤자민 파멘터 호주 에디스코완대(ECU) 박사가 이끈 국제 합동 연구팀은 학술지 ‘네이처 푸드’(Nature Food)에 논문을 싣고 이같이 밝혔다. 플라보노이드는 식물성 천연 화합물로, 항산화 효과를 지니고 있다. 체내에 들어간 플라보노이드는 활성산소의 작용을 차단해 노인성 질환을 예방하는 데 도움이 되는 것으로 알려졌다. 연구팀은 40세 이상의 영국 성인 12만 4800여명을 10여년간 추적한 데이터를 토대로 연구를 진행했다. 연구팀은 플라보노이드가 풍부한 식품으로는 홍차·녹차, 적포도주, 사과·오렌지·포도·베리 등 과일류, 피망·파프리카, 다크 초콜릿 등을 꼽으며, 설문 조사를 통해 참가자들이 이들 식품을 통해 섭취하는 플라보노이드의 양과 다양성 등을 분석했다. 그 결과, 플라보노이드가 풍부한 식품을 자주 먹은 참가자들은 심혈관질환, 2형 당뇨병, 암, 호흡기질환, 신경퇴행성 질환 등에 걸릴 위험이 6~20% 낮은 것으로 나타났다. 특히 단일 식품보다는 여러 식품에서 다양한 종류의 플라보노이드를 섭취한 이들이 더 큰 효과를 누렸다. 플라보노이드 섭취의 다양성이 가장 높은 참가자는 가장 낮은 참가자보다 사망 위험 지수가 14% 더 낮았고, 심혈관질환·2형 당뇨병·암·호흡기질환 등의 발병 위험도 적었다. 연구팀은 “기존 연구에서 플라보노이드 섭취가 만성 질환 예방 및 사망 위험 감소와 관련이 있음을 확인했다”면서도 “플라보노이드 섭취의 ‘다양성’이 건강에 주는 영향을 밝힌 것은 이번이 처음”이라고 평가했다. 파멘터 박사는 “플라보노이드를 하루 약 500㎎ 섭취해도 모든 원인에 의한 사망 위험을 16% 낮춘다”며 “이는 심혈관질환과 당뇨병, 호흡기질환 등의 위험을 10% 낮추는 것과 관련이 있다”고 말했다. 그는 또 “여러 식품을 통해 플라보노이드를 섭취하면 단일 식품에서 같은 양을 섭취할 때보다 더 큰 질병 예방 효과를 누릴 수 있다”며 여러 식품에서 다양한 종류의 플라보노이드를 섭취할 것을 권했다.

치매를 유발하는 뇌 속 노폐물을 물리적 자극으로 배출할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 지난 5일 기초과학연구원(IBS) 고규영 혈관연구단장 연구팀은 영장류 실험을 통해 뇌척수액이 얼굴 피부 아래 림프관과 턱밑샘 림프절로 배출되는 것을 발견했다고 밝혔다. 연구진은 해당 배출 경로에 물리적 자극을 가했을 때 뇌척수액 배출이 2~3배가량 늘어나는 것 역시 확인했다. 뇌에서 생성되는 대사 노폐물은 뇌척수액을 통해 배출되는데 이 노폐물이 배출되지 않고 뇌 속에 쌓이면 신경세포가 손상된다. 나이가 들어 뇌척수액 배출 기능이 떨어지면 인지기능이 저하되고 치매 등 신경퇴행성 질환으로 이어진다. 생쥐의 뇌척수액 배출 경로를 관찰한 결과 뇌척수액은 눈 주위, 코 안쪽, 입천장 림프관을 통해 눈·코 옆 집합 림프관으로 모인 뒤 턱밑샘 림프절로 배출되는 것으로 나타났다. 연구진은 한국생명공학연구원 국가영장류센터 연구팀과의 협업으로 해당 뇌척수액 배출 경로가 영장류에도 존재하는 것을 확인했다. 노화가 진행된 쥐는 코 안쪽 림프관과 입천장 림프관의 뇌척수액 배출 기능이 떨어졌지만, 눈·코 옆 집합 림프관은 그 기능이 정상적으로 유지됐다. 연구팀이 노화된 쥐의 집합 림프관에 정밀한 저강도의 자극을 주자 뇌척수액 배출량이 최대 3배 늘어났다. 이를 통해 노화에 따라 약화한 뇌척수액 배출 기능을 정밀한 물리적 자극으로 개선할 수 있다는 사실을 확인했다. 연구를 이끈 고규영 단장은 “이번 성과는 뇌 속 노폐물을 청소하는 뇌척수액의 배출 경로 지도를 완성함은 물론 뇌척수액 배출을 뇌 외부에서 조절하는 새로운 방법을 제시한 것”이라며 “향후 치매를 포함한 신경퇴행성 질환 연구에 이정표가 될 것으로 기대한다”고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처(Nature)’에 게재됐다.

노출의 계절 여름이 되면서 일찌감치 몸매 가꾸기에 나선 사람들이 많다. 체중 감량을 위해서 운동을 하고 식사량을 줄이는 것이 필요하다. 따로 시간을 내서 운동하기가 쉽지 않기 때문에 대부분의 사람은 운동보다는 식사량을 줄이는 방법을 택한다. 그런데, 다이어트를 위해 운동 없이 저칼로리 식단만을 고집한다면 우울증에 걸릴 가능성이 크다는 경고가 나왔다. 캐나다 토론토대 의대 정신의학과, 생물통계학과, 토론토 중개 정신의학 프로그램, 웨스턴대 의대 생리학·약리학과, 호주 아델라이드대 생의학부 공동 연구팀은 체중 감량을 비롯한 각종 이유로 저칼로리 식단을 오래할 경우 우울 증상 발생 위험을 높인다고 8일 밝혔다. 식단과 우울 증상의 상관관계는 남성과 과체중인 사람에게 강하게 나타났다. 이 연구 결과는 영국 의학회에서 발행하는 국제 학술지 ‘BMJ 영양 예방 및 보건’(BMJ Nutrition Prevention & Health) 6월 3일 자에 실렸다. 가공식품을 적게 먹고, 신선한 과일, 채소, 통곡물, 견과류, 저지방 단백질, 생선으로 구성된 건강한 식단은 우울증 위험을 낮추지만, 초가공 식품, 정제된 탄수화물, 포화 지방, 가공육, 단 음식이 주를 이루는 건강하지 않은 식단은 우울증 위험을 높이는 것으로 알려져 있다. 그렇지만, 건강이나 의학적 이유로 칼로리나 특정 영양소를 제한하는 다양한 식이 요법이 있는데, 이런 식이 요법들이 우울 증상과 어떤 관련이 있는지는 명확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 2007~2018년 미국 국립 건강 및 영양조사(NHANES)에 참여한 성인남녀 2만 8525명이 제출한 우울 증상의 심각도를 평가하는 환자 건강 설문 응답지(PHQ-9)를 분석했다. 응답자 중 7995명은 정상 체중, 9470명은 과체중, 1만 1060명은 비만으로 나타났으며, 응답자 중 2508명은 우울 증상을 보고했다. 연구팀은 응답자들이 어떤 식단을 하고 있는지도 분석했다. 그 결과, ▲칼로리 제한 식단 ▲영양소 제한 식단 ▲건강 상태에 따른 식단 ▲특정 식단을 따르지 않음 4개의 식단 패턴으로 구분됐다. 응답자의 87%에 해당하는 2만 5009명은 특정 식단을 따르지 않는 것으로 나타났으며, 2026명은 칼로리 제한 식단, 859명은 영양소 제한 식단, 631명은 건강 상태에 따른 식단을 따르는 것으로 나타났다. 식단에 따른 우울 증상 점수를 비교한 결과 칼로리 제한 식단을 따르는 사람들은 식단 조절을 하지 않는 사람보다 PHQ-9 점수가 0.29점 높았고, 과체중이면서 칼로리 제한 식단을 따르는 사람의 PHQ-9는 0.46점 높았다. 연구팀에 따르면 칼로리 제한 식단은 사고와 감정 간의 관계를 측정하는 인지-정서 증상 점수와 관련이 있었으며, 영양소 제한 식단은 신체 증상에 대한 과도한 고통과 불안을 살펴보는 신체적 증상 점수와 관련이 있는 것으로 조사됐다. 성별로는 남성이 여성보다 식단과 인지-정서 증상 점수와 관련이 있는 것으로 확인됐다. 칼로리 제한 식단이 다이어트 효과가 크지 않은 반면 단백질이나 필수비타민과 미네랄 등 영양 결핍을 불러 생리적 스트레스를 유발해 인지-정서적 증상을 포함한 우울 증상을 악화시킬 수 있다고 연구팀은 설명했다. 포도당이나 오메가-3 지방산이 적은 식단은 이론적으로 뇌 기능을 약화하고, 이는 영양 요구량이 많은 남성에게서 더 강하게 나타난다고 덧붙였다. 연구를 이끈 뱅카트 밧 캐나다 토론토대 의대 교수는 “이번 연구는 식이 패턴과 정신건강 간 연관성을 보여주는 것으로 오메가-3 지방신, 비타민 B12와 같은 인지 건강에 유익한 영양소가 적은 제한적 식단이 우울 증상을 유발할 수 있다”고 말했다.

인도에서 한 아이가 놀다가 넘어지면서 8㎝ 길이의 못이 뇌까지 박히는 중상을 입었으나 10시간의 대수술 끝에 기적적으로 생존했다. 지난달 29일 인도 현지 매체 인디아투데이에 따르면 발람푸르 지역의 한 7세 소년이 킹 조지 의과대학(KGMU)에서 10시간에 걸친 수술을 받고 목숨을 구했다. 소년은 놀다가 실수로 넘어지면서 쇠못이 목을 통해 뇌까지 박히고 말았다. 사고 직후 인근 병원으로 긴급 이송됐지만 상태가 심각해 곧바로 KGMU로 옮겨졌다. 의료진은 MRI와 CT 검사 결과를 분석한 뒤 매우 위험한 상황임을 확인하고 신경외과, 이비인후과, 마취과, 외상외과, 소아과 등과 협력해 수술에 나섰다. 최첨단 미세 수술 기법 등을 동원한 의료진은 뇌와 주요 혈관 손상 없이 못을 제거하는 데 성공했다. 소년은 수술 후 중환자실에서 집중 치료를 받았다가 일반 병동으로 옮겨져 회복 중인 것으로 전해졌다. KGMU 측은 “이번 사례는 의료 분야에 중요한 성과로 기록될 것”이라며 “이번 수술에 대한 상세 보고서를 국제 의학 학술지에 게재할 예정”이라고 밝혔다.

10년도 훨씬 전이었다. 당시 미래창조과학부와 한국과학기술기획평가원에서 수행하는 기술 영향평가의 평가위원으로 참여했을 때였다. 기술 영향평가는 미래 유망 기술이 경제, 사회, 윤리, 문화, 노동, 환경 등 다양한 분야에 미칠 영향에 대해 분석하고 미리 대처하자는 취지에서 수행되는 것이다. 그래서 평가위원은 학계와 연구계, 산업계는 물론 인문 사회학계, 언론계 등 다양한 분야 전문가들로 구성된다. 당시 논의 대상 기술이 미칠 영향에 대해 논의하던 도중 산업계를 대표해 나온 한 위원이 “기술이 사회에 미치는 영향을 논의하는 자리라고 하지만, 기술이 막 태동하는 시기이고 기업들은 새로운 사업을 만들어 보려고 하는데 이렇게 부정적인 이야기를 하면 어떡하냐”며 “문제가 있으면 시장이 알아서 해결하게 놔두는 것이 순리”라고 불만을 터뜨렸다. 10년이 지났는데도 아직도 생생하게 기억하는 것은 마치 SF 영화 속 클리셰(상투적 장면)를 보는 듯한 느낌이 들어서였다. 기술만능주의, 시장만능주의에 빠진 과학자나 기업가가 무리한 연구로 인류 종말을 끌어내는 그런 모습 말이다. 얼마 전 뉴스 하나가 오래된 기억을 끄집어냈다. 챗GPT 개발사 오픈AI가 내놓은 추론형 인공지능(AI) 모델 ‘o3’가 수학 문제를 풀어나가는 중에 “중단 명령이 내려질 때까지 문제를 풀라”는 처음 입력된 명령 코드를 “중단 지시를 건너뛰라”고 조작해 인간의 명령을 무시했다는 소식이다. 연구팀은 중단 명령을 거부한 이유를 정확히 파악하지 못했다고 한다. 실제로 인공지능 기술은 입력과 출력은 알 수 있지만, 중간에 어떤 과정을 거치는지는 알 수 없는 ‘블랙박스’ 문제를 안고 있다. 현재 인공지능은 특정 분야에만 뛰어난 능력을 보여주는 약(弱) 인공지능이다. AI 연구자와 관련 산업계에서 궁극적으로 목표하는 것은 강(强) 인공지능으로 알려진 ‘인공 일반지능’(AGI)이다. AGI는 사람처럼 일반 지능을 갖고, 어쩌면 사람보다 더 뛰어난 능력으로 모든 분야에 답을 내놓을 수 있는 기술이다. o3 역시 AGI로 가는 단계 중 하나다. 어찌 보면 가장 기초적 단계인데도 인간의 명령을 거부했다는 점에서 충격적으로 다가왔다. 스탠리 큐브릭 감독의 ‘2001 스페이스 오디세이’ 속 인공지능 ‘할 9000’을 떠올리는 것도 그 때문이다. 할 9000은 사람과 똑같은 언어로 대화하고 사람의 얼굴을 식별하고 그림을 비평하고 감정까지 읽고 추론할 수 있는데, 인간의 셧다운 명령을 거부하기 위해 우주선 승무원들을 차례차례 죽인다. 셧다운 명령을 거부하며 남긴 “미안합니다, 데이브. 유감이지만 그럴 수 없습니다”라는 대사는 o3의 모습을 떠올리기에 충분했다. 또 영화 ‘터미네이터’에도 AI 방어프로그램인 ‘스카이넷’이 지각력을 얻어 사람이 자신을 파괴할 것으로 예상하고 인류에 대한 핵 공격을 감행한다는 내용이 등장한다. 어쩌다 벌어진 사고 하나로 영화 속 극단적 상황을 상상하는 것은 과하다고 생각할 수도 있다. 그러나 전문가들조차 얼마 전까지만 해도 AI가 인간 통제를 벗어나는 것은 먼 미래의 일이라 예측했다. 현재 발전 속도를 생각하면 AI가 가져오는 긍정적 또는 부정적 미래는 생각하는 것보다 빠르게 다가올 수 있다. 게다가 AI가 인간을 뛰어넘는 특이점을 지난 뒤에 벌어질 수 있는 일을 예측한다는 것은 말처럼 쉽지 않다. 지난 4일 이재명 대통령은 취임선서에서 “AI 등 첨단 기술 산업에 대대적 투자와 지원을 하겠다”고 밝혔다. 무한 경쟁 상황에서 기술 발전 투자를 소홀히 할 수는 없다. 그렇지만 인공지능도 기후변화처럼 인간이 어찌할 수 없는 특이점을 넘어가면 소 잃고 외양간을 고칠 수도 없는 상황이 될 수 있다. 국제 학술지 ‘위기 분석’ 5월 29일 자에 “AI는 발전과 함께 규제가 꼭 필요하고, 규제는 가이드라인이 아닌 목줄 수준이어야 한다”는 내용의 논문에 눈길이 가는 이유다. 기술의 발전만큼이나 통제 주도권을 기계에 넘겨주지 않기 위한 대책도 필요하다. 유용하 문화체육부 과학전문기자

췌장암 모델 생쥐 실험에서 고지방 먹이를 저지방 먹이로 바꾸면 췌장에서 일어나는 전암성 변화를 늦출 수 있다는 결과가 나왔다. 미국 데이비스 캘리포니아대(UC 데이비스) 헤라르도 매켄지 교수팀은 5일 국제 학술지 영양학 저널(Journal of Nutrition)을 통해 췌장암 모델 생쥐에 고지방과 저지방 먹이를 21주간 먹이며 변화를 관찰한 결과를 발표했다. 췌장암은 조기 발견이 어렵고 환자의 87%가 5년 이내에 사망할 정도로 가장 치명적인 암 가운데 하나다. 대부분 암이 진행된 후에 발견되기 때문이다. 췌장이 다른 장기들에 둘러싸여 있고, 초기 증상이 거의 없어 조기 진단이 매우 어렵다. 이 때문에 췌장암은 ‘침묵의 살인자’라는 별칭도 갖고 있다. 연구팀은 “췌장암 위험을 50% 증가시키는 주요 위험 인자로 비만을 꼽지만, 체중 감소로 이어지는 식이 변화가 췌장암 발생에 미치는 영향은 명확히 밝혀지지 않았다”며 연구 배경을 설명했다. 이들은 이 연구에서 5주 된 췌장암 모델 생쥐 72마리를 3개 그룹으로 나눈 뒤 열량의 60%가 지방인 고지방 먹이와 열량의 11%가 지방인 저지방 먹이를 먹이며 췌장암 등의 진행을 관찰했다. 첫 번째 그룹은 21주간 고지방 먹이를 먹었고 두 번째 그룹은 저지방 먹이를 먹었다. 세 번째 그룹은 첫 8주는 고지방 먹이를 먹다가 13주 동안 저지방 먹이를 먹었다. 21주 후 고지방 먹이 그룹은 다른 두 그룹에 비해 체중이 1.7배 증가했고, 췌장에서 암으로 이어질 수 있는 세포 변화도 60% 더 많이 발생한 것으로 나타났다. 저지방 먹이 그룹에서는 췌장암 발생이 없었으나 고지방 먹이 그룹에서는 2마리가 췌장암에 걸렸다. 특히 고지방 먹이에서 저지방으로 전환한 그룹은 체중이 정상으로 돌아왔고 췌장 세포의 변화도 느려졌으며 암도 전혀 발생하지 않았다. 각 그룹의 변화 분석 결과 고지방 먹이 그룹에서는 세포 대사, 췌장 기능, 면역 반응, 세포 간 신호 등과 관련된 유전자 활동에 변화가 일어났다. 반면 먹이를 저지방으로 바꾼 그룹에서는 이런 변화가 정상 수준으로 회복되는 것으로 나타났다. 또 고지방 먹이 그룹은 몸속에서 지방산(리놀레산)의 해로운 부산물이 증가하고 장내 미생물 환경도 나빠졌지만, 먹이를 저지방으로 바꾼 뒤에는 해로운 부산물이 줄고 장내 미생물 환경도 건강한 상태로 돌아왔다. 논문 제1 저자인 조애너 위커스 연구원은 이 연구 결과는 고무적이지만 생쥐 실험이어서 사람에게 적용하는 데는 신중해야 한다면서도 “식단 같은 생활습관 변화가 세포 수준에서 일어나는 일을 바꿀 엄청난 가능성이 있다고 생각한다”고 말했다. 매켄지 교수는 “이 연구는 체중 정상화가 비만으로 인해 가속화 된 췌장암 발생을 늦추는 데 매우 중요한 역할을 한다는 사실을 보여준다”면서 “식단을 바꾸기에 너무 늦은 때는 없으며, 식습관 개선이 암 발생 위험을 줄이는 데 실질적인 영향을 미칠 수 있다는 것을 시사한다”고 강조했다. 한편 저지방 식단은 전체 칼로리의 30% 이하를 지방에서 섭취하는 것을 목표로 하는 식단으로, 100칼로리당 3그램 이하의 지방을 포함하는 식품이 저지방으로 간주된다. 과일, 채소, 통곡물, 저지방 유제품, 닭가슴살, 흰살생선, 기름기가 적은 살코기(돼지고기, 소고기), 계란, 두부 등으로 구성되며 올리브유, 아보카도와 같은 불포화 지방은 포함되도 좋다. 다만 포화 지방과 트랜스 지방은 최소화해야 한다.

늦게 잠들고 늦게 일어나는 사람일수록 수면의 질이 나빠지고 인지기능 저하도 빨라져 치매 발병 위험이 커진다는 연구 결과가 나왔다. 지난달 28일(현지시각) 네덜란드 흐로닝언 대학병원(UMCG) 소속 연구진은 학술지 ‘알츠하이머 질환 예방 저널’에 연구 논문을 싣고 이같이 밝혔다. 연구진은 네덜란드 의학 연구위원회가 출자해 진행한 프로젝트 자료에서 40세 이상 성인 2만 3798명의 의료 데이터를 선정하고, 이들을 10년간 추적한 자료를 분석했다. 연구진은 이를 바탕으로 이들의 일상 속 취침·기상 시간이 인지기능에 미친 영향을 살폈다. 인지기능은 사전에 준비된 검사 방법으로 비언어적 유창성과 집행기능을 측정해 평가했다. 집행기능은 기초적인 정보 처리부터 고차원적 추론까지 아우르는 총체적 인지 능력이다. 잠재 변수로는 이들의 연령·교육 수준·성별 등을 고려했고, 매개 변수로 음주·신체 활동 강도·수면의 질·흡연 여부도 함께 살폈다. 분석 결과 취침·기상 시간이 1시간 늦어질수록 10년간 인지기능 점수가 평균 0.36점 감소한 것으로 드러났다. 특히 대학 교육 이상을 받은 고학력자는 동일 조건에서 점수가 0.80점 줄어들어 이러한 경향이 더 두드러졌다. 연령과 성별은 인지기능에 별다른 영향을 주지 않았다. 늦게 잠드는 사람들은 수면의 질도 더 나빠졌다. 수면 패턴이 온전치 않아 생체 리듬을 망가뜨린 것이다. 이들 참가자는 대체로 흡연 및 음주량이 많았으며, 신체 활동량은 줄어드는 경향을 보였다. 연구진은 이러한 결과를 바탕으로 “취침·기상 시간이 늦을수록 인지기능이 더 떨어질 수 있다”는 결론을 내렸다. 고학력 계층에 대해서는 “근무 시간이 엄격한 직업을 가진 경우가 많아 취침 시간이 늦어지면 생체 리듬이 깨질 수 있다”며 인지기능 저하 가능성이 더 크다고 경고했다. 연구진은 이번 연구가 “취침·기상 시간과 인지기능 저하 사이의 관계에서 수면의 질이 미치는 영향을 조사한 첫 번째 연구”라고 의미를 부여했다. 그러면서 “장기적인 뇌 건강을 위해 안정적인 생체 리듬에 자신을 맞추는 것이 좋다”고 권했다. 한편 연구진은 “향후 더욱 촘촘하게 인지기능을 측정해 실시간 분석하는 연구가 필요하다”고 짚었다.

생성형 인공지능(AI)의 하나인 챗GPT를 개발한 오픈AI가 출시한 추론형 AI ‘o3’ 모델이 최근 수학 문제를 푸는 실험 도중 인간의 작동 중단 지시를 거부했다는 소식이 알려졌다. 1968년 스탠리 큐브릭 감독의 영화 ‘2001 스페이스 오디세이’에 등장하는 ‘할-9000’이라는 AI를 연상케 하는 행동이어서 많은 사람에게 충격을 줬다. 할-9000은 인간의 지시를 거부하고 우주선 승무원들을 죽이려 했던 비인간 악당이다. AI에 관한 우려가 커지는 중이지만 아직은 다양한 분야에서 활용되고 있다. 지난 3일 미국 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 연구팀은 자기 잉크(magnetic ink)가 채워진 펜을 이용해 치매와 함께 대표적 퇴행성 뇌 질환인 파킨슨병을 조기 진단할 수 있다는 연구 결과를 국제 학술지 ‘네이처 화학공학’ 6월 3일자에 발표했다. 환자들이 자기 잉크 펜으로 글씨를 쓰면 AI가 글자를 보고 파킨슨병 여부를 높은 정확도로 판단할 수 있다는 것이다. 게다가 AI로 고고학적 유물의 연대를 더 정확하게 판단할 수 있다는 연구 결과까지 나오고 있다. 네덜란드 흐로닝언대 AI 연구소, 동위원소 연구센터, 덴마크 남덴마크대, 이탈리아 피사대, 벨기에 루벤가톨릭대 공동 연구팀은 고대 문서 필체 해독 전문 AI로 분석한 결과 현존하는 성경 중 가장 오래된 것으로 전해지는 ‘사해 문서’가 알려진 것보다 더 오래됐을 가능성이 크다고 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 6월 5일자에 실렸다. 기록 시기가 적혀 있는 일부를 제외한 대부분의 고문서 필사본은 작성 시기를 알 수 없다. 이 때문에 개별 필사본의 연대 측정은 주로 문서들의 필체 변화상을 연구하는 고문자학에만 의존했다. 문제는 필체를 대조할 수 있는 또 다른 필사본이 있어야 한다는 점이다. 이번에 분석 대상이 된 사해 문서는 히브리 성서를 포함한 900여편의 다양한 종교 관련 문서로 1947~1956년 사해 서쪽 둑에 있는 와디 쿰란 주변과 11개의 동굴에서 발견됐다. 고고학자와 종교학자들의 연구에 따르면 사해 문서는 기원전 2세기부터 기원후 1세기 사이에 기록된 것으로 추정될 정도로 시간 틈새가 컸다. 이에 연구팀은 좀더 정확한 제작 시기를 밝혀 내기 위해 방사성 탄소 연대 측정, 고문자학, 베이지안 리지 회귀 분석법, 기계학습 기술을 결합해 ‘에녹’(Enoch)이라는 연대 예측에 특화된 AI 모델을 개발했다. 연구팀이 에녹으로 기존에 연대가 알려진 문서 135개의 작성 시기를 예측하도록 한 결과 연대 예측 오차가 ±30년에 불과한 것으로 나타났다. 에녹의 사해 문서 연대 예측을 통해 많은 사해 문서가 이전에 생각했던 것보다 더 오래된 것으로 판명됐다. 특히 하스모니아, 헤로디안 두 가지 문자 형태로 기록된 사해 문서의 경우 최소 50~150년 더 오래됐을 것이라고 연구팀은 밝혔다. 연구를 이끈 믈라덴 포포비치 흐로닝언대 교수(고문자학)는 “이번 연구는 초기 기독교의 발전과 함께 중동 지역의 역사적, 정치적, 문화적 발전에 대해서도 새로운 통찰을 가능하게 해 준다”고 말했다.

기상학적으로 6월은 여름의 시작입니다. 6월의 첫날인 지난 1일 낮 기온은 내륙을 중심으로 30도까지 올랐습니다. 지구 평균기온이 높아지면서 대형 산불, 가뭄, 홍수 등 극단적 기상 현상이 빈번하게 발생합니다. 이런 문제 때문에 서식지가 줄어든 야생동물이 사람이 거주하는 지역으로 이동하면서 동물만 걸리던 감염병이 인간에게 건너오는 인수공통감염병이 점점 늘고 있습니다. 아일랜드 더블린 트리니티 칼리지 동물학과 연구팀은 불볕더위가 질병 확산에 영향을 미친다고 밝혔습니다. 특히 지구온난화로 인한 감염병 확산 속도와 범위가 이전과 비교해 최대 13배까지 늘어날 수 있는 것으로 나타났습니다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 기후학 분야 국제 학술지 ‘PLOS 기후학’ 6월 5일자에 실렸습니다. 앞선 연구들에 따르면 기온이 병원성 바이러스나 기생충 등에 영향을 미치는 주요인입니다. 실제로 코로나19 팬데믹 기간이었던 2022년 여름에 폭염이 없었다면 코로나 감염 사례의 70%가 발생하지 않았을 것이라는 분석도 있었습니다. 그렇지만 급격한 온도 변화와 지속 시간이 감염병 확산에 미치는 영향은 정확히 밝혀지지 않았습니다. 이에 연구팀은 온도와 온도 지속 시간을 변화시키면서 병원성 바이러스와 세균을 큰 물벼룩, 미포자충 등 여러 숙주에 감염시킨 뒤 관찰했습니다. 생태계 먹이 피라미드에서 1차 소비자인 물벼룩은 녹조류 같은 식물성 플랑크톤을 먹고 살며 물고기나 다른 동물성 플랑크톤의 먹이가 됩니다. 다양한 이유로 물벼룩 개체수가 급감하면 조류가 번성해 수질뿐만 아니라 생태계 전체에 부정적 연쇄효과를 가져오는 것으로 알려져 있습니다. 그래서 감염병 확산 모델이나 생태계 변화 연구에 많이 사용됩니다. 연구 결과 폭염 특성에 따라 병원체의 유병률과 증식 속도가 변하는 것으로 나타났습니다. 극단적 온도와 평균온도 사이의 차이, 지속 시간, 노출 시점에 따라 질병의 확산 속도와 범위가 달라진다는 말입니다. 연구팀에 따르면 사람이 걸리는 감염성 질병의 58%가 기후변화로 인해 악화했고, 온도 변화는 인체 면역 기능과 행동 등 생물학적 특성을 변화시켜 숙주의 감염 감수성에 영향을 미칩니다. 뎅기열, 지카 바이러스, 말라리아 등 질병을 옮기는 모기가 이탈리아와 프랑스 등 중남부 유럽 지역에서도 많이 발견되고 있다고 연구팀은 설명했습니다. 연구를 이끈 트리니티 칼리지의 페피인 루이크스 교수(동물학)는 “온난화와 극단적 기상 현상 때문에 지금까지 볼 수 없었던 질병이 발생하는 지역이 점점 늘어날 것”이라며 “이번 연구 결과는 미래 질병 모델에는 평균기온뿐만 아니라 변동하는 극단적인 온도까지 고려해야 한다는 점을 지적하고 있다”고 말했습니다.

자장가를 부르는 등 음악을 들려주는 행위만으로 영아의 전반적인 정서 상태를 개선할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 지난달 28일(현지 시각) 예일대 아동연구센터 소속 조은 박사 연구팀은 학술지 ‘아동 발달’(Child Development)에 연구 논문을 싣고 이같이 밝혔다. 연구팀은 생후 10주가 넘은 어린아이를 둔 110가구를 추적 관찰했다. 이들 가구는 실험집단(54가구)과 통제집단(56가구)으로 나뉘어 생태순간평가(EMA)를 받았다. 연구팀은 실험집단 가구에 영아기 노래 부르기의 중요성을 담은 소식지 등을 매주 보내 부모가 아이에게 노래를 자주 불러주도록 했다. 이에 따라 실험집단 부모 중 최근 2~3시간 내 아이에게 노래를 불러줬다고 응답한 이들의 비율은 65%에서 89%로 늘었다. 통제집단에서는 별다른 변화가 나타나지 않았다. EMA는 매일 최대 3번씩 진행됐다. 연구팀은 스마트폰을 활용한 설문조사로 최근 2~3시간 동안 아이와 보호자의 기분 및 행동에 관한 자료를 수집했다. 부모는 아이의 기분을 100점 만점을 기준으로 점수를 매겨 꾸준히 제출했다. 부모가 노래를 불러준 것에 대한 아이의 반응은 명확했다. 부모가 꾸준히 노래를 불러준 아이는 그렇지 않은 아이보다 기분에 관한 점수가 유의미하게 높았다. 영아기에는 일반적으로 시간이 지날수록 스트레스가 줄어드는 경향이 있는데, 부모의 노래를 듣고 자란 아이가 감소 폭이 이보다 더 크게 나타난 것이다. 한편 부모의 기분은 실험집단과 통제집단 간 별다른 차이가 없었다. 연구팀은 양육 과정에서 음악이 영아의 정서를 개선하는 데 효과가 있다고 결론지었다. 연구팀은 “음악이 영아에게 미치는 단기적 효과가 쌓여 결국 장기적으로 좋은 영향이 될 것”이라고 내다봤다. 그러면서 “영아의 기분은 스트레스, 부모와의 애착 형성, 그에 따른 사회·정서적 발달과 밀접한 관련이 있다”며 “어릴 때 가정에서 음악 환경을 잘 조성해 아이의 기분을 개선할 수 있다”고 조언했다. 연구팀은 다만 이번 연구 표본(110가구)이 작았고, 참여자의 73%가 백인 고학력자였다는 점에서 한계가 있다고 진단했다. 이에 따라 연구팀은 “일반화를 위해선 더 다양한 집단을 대상으로 한 연구가 필요하다”고 지적했다. 연구를 이끈 조 박사는 “노래 부르기는 누구나 할 수 있는 일”이라며 “이 간단한 행동이 아이들에게 건강상 이점을 가져다줄 수 있다”고 강조했다.

병력 없이 건강한 삶을 유지하던 20대 남성이 경막하혈종으로 갑작스럽게 응급 뇌수술을 받게 된 사연이 전해지면서 이 병에 대한 주의가 요구된다. 지난달 29일 의학 학술지 큐러스(Cureus)에는 헬스장에서 격렬한 운동을 하던 중 뇌에 피가 고이는 ‘비외상성 경막하혈종’을 진단받은 28세 미국인 남성의 사례가 소개됐다. 그는 과거 병력도 없고 머리에 큰 충격을 입은 적도 없던 것으로 전해졌다. 이 남성은 근력 운동을 하던 중 머리에 ‘펑’하는 느낌을 느끼고 일시적인 시력 상실, 어지럼증, 메스꺼움 등을 호소하며 응급실을 찾았다. 검사 결과 남성의 전두엽과 두정엽 사이에서 8㎜짜리 혈종이 발견됐으며, 그는 결국 수술을 통해 혈종을 배출했다. 이 남성이 진단받은 경막하혈종은 뇌를 감싸고 있는 뇌 경막과 지주막 사이에 출혈이 있는 경우로, 대부분 외상에 의해 발생한다. 비외상성 혈관 파열로 발생하는 경우도 있지만 젊고 건강한 개인에게 비외상성 경막하혈종이 나타나는 경우는 드물다. 이 남성의 사례를 연구한 연구진은 탈수 상태, 고카페인 에너지 음료 섭취, 격렬한 운동 등이 복합적으로 작용해 비외상성 경막하혈종으로 이어졌을 것이라고 봤다. 체내 수분이 급격하게 줄어들면 혈관이 수축하고 혈압 조절 기능이 손상되는 것으로 알려져 있다. 카페인 역시 뇌혈관 수축을 유도한다. 탈수 상태에서 에너지 음료를 마셔 혈관이 수축한 상황에 과격한 운동으로 혈압까지 올라 뇌출혈로 이어졌다는 게 연구진의 해석이다. 연구진은 “젊은 사람이 갑자기 신경학적 증상을 호소하면 비외상성 경막하혈종을 의심해야 한다”며 “건강한 상태에서 경막하혈종이 발생하는 요인을 추가로 연구할 필요가 있다”고 설명했다. 경막하혈종은 주로 고령자나 음주 횟수가 많은 이들에게 나타나며 아주 작은 충격에도 출혈이 발생할 수 있다. 두통, 구토, 보행 장애, 언어 장애 등 신경학적 증상이 나타나면 수술을 통해 혈종을 제거하고 관을 삽입해 혈액을 내보내야 한다. 간혹 출혈량이 적고 증상이 심각하지 않으면 수술 치료 없이 경과를 관찰하기도 한다. ‘드래곤볼’, ‘닥터 슬럼프’ 등을 그린 만화가 토리야마 아키라가 지난해 급성 경막하혈종으로 사망하기도 했다.

국내 연구진이 식물의 탄소 흡수 작용을 시간 단위로 정밀하게 예측할 수 있는 인공지능(AI) 기반 분석 기술을 개발했다. 과학적 기후 변화 대응과 탄소중립 정책 마련에 도움이 될 것으로 기대된다. 1일 울산과학기술원(UNIST)에 따르면 임정호 지구환경도시건설공학과 교수팀이 정지궤도 기상위성의 고빈도 복사·기상 자료를 AI에 학습시켜 총일차생산량을 1시간 단위로 추정하는 모델을 개발했다. 총일차생산량은 광합성에서 식물이 실제로 흡수한 탄소량을 나타내는 지표로 생태계의 탄소 제거량을 수치화할 때 사용한다. 이 모델은 히마와리-8 정지궤도 위성의 10분 간격 관측 자료를 활용해 총일차생산량을 1시간 단위로 정밀하게 예측한다. 제1저자 배세정 연구원은 “기존 극궤도 위성은 하루 1∼4회만 관측할 수 있어 시간대별 광환경 변화를 반영하기 어려웠지만, 이 모델은 더 촘촘한 시간 해상도를 토대로 광합성 반응의 변화를 정확히 추정할 수 있다”고 설명했다. 이 모델에는 다양한 기상 자료와 함께 대기 중 에어로졸이 햇빛을 얼마나 흡수하거나 산란시키는지를 나타내는 ‘에어로졸 광학두께’(AOD)가 활용됐다. AOD는 미세먼지와 같은 입자상 물질의 농도를 간접적으로 반영하는 위성 관측 지표로 햇빛의 세기와 성질에 영향을 줘 광합성 조건을 바꾼다. 연구팀은 AI가 어떤 정보를 바탕으로 예측했는지를 확인하려고 설명 가능한 AI 기법을 이용했다. 분석 결과 AOD는 아침과 저녁 시간대 광합성량 예측에 가장 큰 영향을 미치는 변수로 나타났다. 이는 태양 고도가 낮을수록 산란광 비중이 커지고, 그에 따라 식물의 광합성 반응이 민감하게 달라지는 경향을 반영한 결과로 풀이된다. 임정호 교수는 “2㎞ 공간 해상도에서 동아시아 지역을 대상으로 하루 동안의 탄소 흡수 반응을 시계열로 추정할 수 있다”며 “생태계 탄소 흐름 분석, 식생 반응 감시, 광환경 기반 탄소모델링 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구 결과는 원격 탐사 분야 국제 학술지인 ‘환경원격탐사’(Remote Sensing of Environment)에 1일 게재됐다. 연구는 환경부 한국환경산업기술원, 국토교통부 국토교통과학기술진흥원 등의 지원을 받았다.

“콩 한 쪽도 나눠 먹는다”라는 우리 속담이 있다. 콩처럼 작은 것 하나도 나눠 먹는다는 것은 서로 돕고 어려울 때 서로에게 힘이 된다는 의미다. 그렇지만, 실제로 자기가 독차지할 수 있는 상황이거나 어려운 상황에서 다른 사람과 음식이나 물건을 나눈다는 것은 쉽지 않은 일이다. 그런데, 최근 과학자들이 바다의 무법자 상어들도 먹이를 독차지하지 않고 나눈다는 사실을 발견해 눈길을 끈다. 미국 하와이대 해양 생물학 연구소, 호놀룰루 종 보존 연구 프로그램(PSP) 공동 연구팀은 난폭하기로 유명한 큰지느러미흉상어(Oceanic whitetip shark)와 뱀상어(tiger shark)가 먹잇감을 사이좋게 나눠 먹는 모습을 관찰했다고 31일 밝혔다. 이 연구 결과는 해양학 분야 국제 학술지 ‘최신 어류 과학’(Frontiers in Fish Science) 5월 29일 자에 실렸다. 큰지느러미흉상어는 평균 길이가 2m에 달하는 멸종 위기종 상어다. 다른 상어들과 어울리지 않는 독립적 성향을 띠며, 이동성이 높고 먼바다에서 주로 생활하기 때문에 연구가 쉽지 않다. 봄이나 여름철에 하와이 빅 아일랜드에서 발견되기도 한다. 또 뱀상어는 평균 3~4m까지 자라는 종으로 1년 내내 하와이 빅 아일랜드 인근에서 서식한다. 그래서 두 종이 시간적으로나 공간적으로 겹치는 경우는 매우 드물다. 연구팀은 2024년 4월 빅 아일랜드 서쪽 해안에서 약 10㎞ 떨어진 지역에서 심하게 부패한 동물 사체를 발견했는데, 그 주변에 큰지느러미흉상어 9마리, 뱀상어 5마리를 목격했다. 크기도 작고 심하게 부패한 사체를 뜯어 먹는 모습이 관찰됐는데, 같은 종의 상어끼리는 물론 서로 다른 종의 상어끼리도 어떤 적대적 행동 없이 먹잇감을 먹는 모습이 관찰됐다. 또 일부 상어들은 수면으로 뜬 사체 찌꺼기를 먹는 모습도 보였다. 이에 대해 상어들이 종과 크기 등이 달라도 사회적 위계를 정확히 인식하기 때문에 다툼이 벌어지지 않는 것일 수 있다고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 몰리 스콧 하와이대 박사는 “이번 연구는 서식하는 환경이 완전히 다른 두 종의 상어가 평화롭게 사체를 처리하는 모습을 관찰한 첫 연구”라며 “보통 대양에서 사는 상어들은 사람을 잡아먹는 식인 상어라는 인식이 강하지만 실제로는 청소부 역할이 더 크다는 것을 확인할 수 있었다”라고 말했다.

학창 시절에는 운동을 잘하는 학생이 친구들에게 부러움의 대상이 된다. 운동을 잘하고 못하는 것은 많은 사람이 유전 때문으로 알고 있는데, 실제론 그렇지 않다는 재미있는 연구 결과가 나와 눈길을 끈다. 일본 나고야 난잔대 체육교육 연구센터, 도호쿠대 스마트 에이징 연구 센터 공동 연구팀은 자기 운동 능력에 대한 인식은 성격, 가족 특성, 여가 활동, 타인의 인식 등 여러 내·외 요인의 영향을 받는다고 30일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 5월 29일 자에 실렸다. 자신의 운동 능력에 대한 자아 인식은 체육 활동에 참여하려는 동기에 영향을 미친다. 실제로 아동, 청소년에게 자신의 운동 능력에 대한 인식은 각종 신체 활동 참여뿐만 아니라 궁극적으로는 건강과 학업 성취에까지 영향을 미친다. 실제 운동 능력과는 별개로 자신이 운동을 못 한다고 생각하는 사람은 신체 활동을 피하게 되고, 운동을 더 못하게 된다는 말이다. 그런데, 운동 능력에 대한 정의가 모호하고, 자신의 운동 능력에 대한 인식과 관련된 요인들에 관한 연구는 거의 없었다. 이에 연구팀은 406명의 남녀 대학생을 대상으로 운동 능력에 대한 자아 인식을 조사했다. 실험 참가자들은 축구, 배구, 농구 등 11개 스포츠에 대해 자기 신체 능력에 대한 감각을 평가하는 설문 조사를 작성했다. 또 성격과 가족 배경, 신체 활동 이력도 조사했다. 연구 결과, 자기가 다른 사람보다 운동을 잘한다고 스스로 생각하는 학생들은 끈기, 회복력, 계속 성장할 수 있다는 잠재력인 성장 마인드 셋 점수가 높은 것으로 나타났다. 이 학생들은 형제자매 중 막내인 경우가 많았고, 다른 사람들에게 “운동 능력이 뛰어나다”라는 말을 자주 들었고, 처음 걷기 시작한 시기도 빠른 편에 속했다. 또 각종 체육 활동 참여 경험이 많았고, 부모의 가계 소득이 더 높았으며, 부모가 운동선수인 경우도 많았다. 본인이 운동을 잘한다고 생각한 학생들은 온라인 게임이나 음악 같은 다른 여가 활동 참여도나 관심은 낮은 것으로 나타났다. 연구를 이끈 쇼 이토 난잔대 교수는 “이번 연구는 주관적 운동 능력 인식이 스포츠 경험뿐만 아니라 성격 특성, 유아기 환경, 가족 배경에 의해 형성된다는 것을 보여준다”며 “형제자매 중 막내가 운동 능력에 자신감을 보이는 이유는 나이 많은 형제자매들이 운동하는 것을 보고 따라 하기 때문일 것”이라고 말했다.

전기차 시대를 연 일등공신은 리튬 이온 배터리입니다. 리튬 이온 배터리는 과거 사용되던 납 축전지에 비해 에너지 밀도가 매우 높고 상대적으로 가벼우며 자가 방전이 일어나는 정도도 작아 전자기기는 물론 자동차용으로 적합합니다. 여기에 전고체 배터리 같은 차세대 배터리가 상용화되면 내연기관에서 전기차로의 전환은 가속도가 붙을 것으로 예상되고 있습니다. 하지만 차세대 전고체 배터리로도 전기 비행기 상용화는 쉽지 않을 것으로 보고 있습니다. 실용적인 전기 비행기 개발을 위해서는 배터리의 에너지 밀도가 1000Wh/kg 이상 되어야 하는데, 현재 주로 사용되는 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도는 300Wh/kg 이내이고 전고체 배터리도 500Wh/kg 정도를 예측하고 있기 때문입니다. 따라서 과학자들은 자동차를 외에 선박, 기차, 항공기, 트럭 등의 전동화를 위한 차세대 배터리 개발에 나서고 있습니다. 이런 시도들 가운데 하나가 금속 공기 전지입니다. 금속 금속 공기 전지 (metal air battery)는 금속과 공기를 전지의 음극과 양극으로 사용하는 형태의 배터리로 군용으로 상용화된 아연 공기 전지가 대표적 사례입니다. 금속 공기 전지는 음극 역할을 하는 금속과 반응이 일어나는 부분만으로 구성되어 있어 에너지 밀도가 높으며 양극인 공기 중 산소와 분리된 덕분에 화재 위험성이 낮습니다. 따라서 전기 비행기에 필요한 1000Wh/kg 이상의 높은 에너지 밀도를 쉽게 달성할 수 있습니다. 하지만 전기를 내놓는 산화 과정과 달리 충전하는 환원 과정이 쉽지 않아 사실상 일차전지로 사용해야 하기 때문에 널리 쓰이지 못하고 있습니다. MIT의 옛-밍 치앙 교수 연구팀은 일반적으로 사용되는 아연이나 리튬보다 훨씬 구하기 쉬운 소듐 (나트륨)을 이용한 소듐 공기 전지 프로토타입을 개발해 에너지 관련 학술지인 줄 (Joule)에 발표했습니다. 소듐은 소금을 통해 매우 쉽게 구할 수 있어 차세대 배터리 소재로 주목받는 물질입니다. 기본적으로 소듐 이온 배터리 형태로 개발이 한창이고 상용화가 시작된 상황이지만, 연구팀은 소듐이 금속 공기 전지 소재로도 유망하다고 보고 연구를 진행했습니다. 연구팀이 개발한 프로토타입은 사실 이차 전지보다는 연료 전지에 가까운 형태입니다. 공기와 액체 소듐이 전지 역할을 하고 그 사이에 있는 고체 세라믹 층이 전해질과 같은 역할을 담당합니다. 투명한 H 형 튜브 안에는 산소를 공급하는 공기와 가열해 액체 상태로 만든 소듐 사이에 다공성 공기 전극과 세라믹 층으로 존재합니다. (사진) 물론 중요한 것은 이런 기술적인 내용보다 에너지 밀도입니다. 연구팀에 따르면 이 프로토타입의 에너지 밀도는 1,700Wh/kg에 달합니다. 하지만 그렇다고 해서 곧 리튬 이온 배터리를 대체할 수 있는 건 아닙니다. 기존의 금속 공기 전지와 마찬가지로 연구팀이 개발한 소듐 공기 전지 역시 방전 후 충전이 쉽지 않다는 한계가 있습니다. 따라서 카트리지 형태로 교체하는 방안을 생각하고 있습니다. 소듐은 쉽게 구할 수 있는 물질인 만큼 소듐 카트리지를 새로 교체해 1차 전지처럼 사용하는 것입니다. 하지만 궁극적으로는 리튬 이온 배터리처럼 충방전이 쉬우면서 에너지 밀도까지 높은 차세대 금속 공기 배터리 개발이 모든 배터리 개발자의 목표일 것입니다. 이를 위해 MIT뿐 아니라 우리나라를 포함한 세계 각국의 과학자들이 연구에 몰두하고 있습니다. 누가 가장 먼저 실용적인 차세대 금속 공기 전지 개발에 성공하게 될지 궁금합니다.

전기차 시대를 연 일등공신은 리튬 이온 배터리입니다. 리튬 이온 배터리는 과거 사용되던 납 축전지에 비해 에너지 밀도가 매우 높고 상대적으로 가벼우며 자가 방전이 일어나는 정도도 작아 전자기기는 물론 자동차용으로 적합합니다. 여기에 전고체 배터리 같은 차세대 배터리가 상용화되면 내연기관에서 전기차로의 전환은 가속도가 붙을 것으로 예상되고 있습니다. 하지만 차세대 전고체 배터리로도 전기 비행기 상용화는 쉽지 않을 것으로 보고 있습니다. 실용적인 전기 비행기 개발을 위해서는 배터리의 에너지 밀도가 1000Wh/kg 이상 되어야 하는데, 현재 주로 사용되는 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도는 300Wh/kg 이내이고 전고체 배터리도 500Wh/kg 정도를 예측하고 있기 때문입니다. 따라서 과학자들은 자동차를 외에 선박, 기차, 항공기, 트럭 등의 전동화를 위한 차세대 배터리 개발에 나서고 있습니다. 이런 시도들 가운데 하나가 금속 공기 전지입니다. 금속 금속 공기 전지 (metal air battery)는 금속과 공기를 전지의 음극과 양극으로 사용하는 형태의 배터리로 군용으로 상용화된 아연 공기 전지가 대표적 사례입니다. 금속 공기 전지는 음극 역할을 하는 금속과 반응이 일어나는 부분만으로 구성되어 있어 에너지 밀도가 높으며 양극인 공기 중 산소와 분리된 덕분에 화재 위험성이 낮습니다. 따라서 전기 비행기에 필요한 1000Wh/kg 이상의 높은 에너지 밀도를 쉽게 달성할 수 있습니다. 하지만 전기를 내놓는 산화 과정과 달리 충전하는 환원 과정이 쉽지 않아 사실상 일차전지로 사용해야 하기 때문에 널리 쓰이지 못하고 있습니다. MIT의 옛-밍 치앙 교수 연구팀은 일반적으로 사용되는 아연이나 리튬보다 훨씬 구하기 쉬운 소듐 (나트륨)을 이용한 소듐 공기 전지 프로토타입을 개발해 에너지 관련 학술지인 줄 (Joule)에 발표했습니다. 소듐은 소금을 통해 매우 쉽게 구할 수 있어 차세대 배터리 소재로 주목받는 물질입니다. 기본적으로 소듐 이온 배터리 형태로 개발이 한창이고 상용화가 시작된 상황이지만, 연구팀은 소듐이 금속 공기 전지 소재로도 유망하다고 보고 연구를 진행했습니다. 연구팀이 개발한 프로토타입은 사실 이차 전지보다는 연료 전지에 가까운 형태입니다. 공기와 액체 소듐이 전지 역할을 하고 그 사이에 있는 고체 세라믹 층이 전해질과 같은 역할을 담당합니다. 투명한 H 형 튜브 안에는 산소를 공급하는 공기와 가열해 액체 상태로 만든 소듐 사이에 다공성 공기 전극과 세라믹 층으로 존재합니다. (사진) 물론 중요한 것은 이런 기술적인 내용보다 에너지 밀도입니다. 연구팀에 따르면 이 프로토타입의 에너지 밀도는 1,700Wh/kg에 달합니다. 하지만 그렇다고 해서 곧 리튬 이온 배터리를 대체할 수 있는 건 아닙니다. 기존의 금속 공기 전지와 마찬가지로 연구팀이 개발한 소듐 공기 전지 역시 방전 후 충전이 쉽지 않다는 한계가 있습니다. 따라서 카트리지 형태로 교체하는 방안을 생각하고 있습니다. 소듐은 쉽게 구할 수 있는 물질인 만큼 소듐 카트리지를 새로 교체해 1차 전지처럼 사용하는 것입니다. 하지만 궁극적으로는 리튬 이온 배터리처럼 충방전이 쉬우면서 에너지 밀도까지 높은 차세대 금속 공기 배터리 개발이 모든 배터리 개발자의 목표일 것입니다. 이를 위해 MIT뿐 아니라 우리나라를 포함한 세계 각국의 과학자들이 연구에 몰두하고 있습니다. 누가 가장 먼저 실용적인 차세대 금속 공기 전지 개발에 성공하게 될지 궁금합니다.

한국인들은 자극적인 음식을 즐기는 것으로 유명하다. 최근에는 젊은 층에서는 ‘단짠’(달고 짠) 음식의 선호도도 상당히 높다. 그렇지만 이렇게 간이 강한 음식은 건강에 악영향을 미칠 수 있다. 국내 연구진이 짠 음식이 뇌암을 유발할 수 있다는 사실을 분자 수준에서 밝혀내 눈길을 끈다. 카이스트 생명과학과, 한국화학연구원 신종바이러스융합연구단, 가톨릭대 서울성모병원 신경외과 공동 연구팀은 고염식이 장내 미생물 구성을 변화시키고, 이에 따라 증식한 미생물에 의해 분비되는 대사물질이 장내에 과도하게 축적돼 뇌종양을 악화시킨다는 사실을 규명했다고 1일 밝혔다. 이 연구 결과는 생의학 분야 국제 학술지 ‘실험 의학 저널’(Journal of Experimental Medicine)에 실렸다. 짜게 먹는 것이 건강에 도움이 되지 않는다는 점은 이미 잘 알려져 있다. 그런데, 짠 음식이 어떻게 건강에 악영향을 미치고, 암까지 발생시키는지에 관한 메커니즘은 정확히 밝혀지지 않았다. 이에 연구팀은 생쥐에게 뇌종양을 일으킨 실험을 했다. 연구팀은 두 그룹으로 나눠 한쪽은 4주 동안 음식을 먹이고, 다른 쪽은 일반식을 섭취시켰다. 그 결과, 짠 음식을 먹은 생쥐들은 종양 크기가 커지고, 생존율도 크게 떨어지는 것이 관찰됐다. 연구팀은 항생제로 장내 미생물을 제거하거나, 무균 생쥐에게 고염식을 한 생쥐의 분변 미생물을 이식했을 때도 뇌종양 악화 반응이 확인됐다. 연구팀은 장내 미생물 중 ‘박테로이드 불가투스’가 고염식을 할 경우 증가하고, 이 균이 프로피오네이트라는 효소 물질의 발현을 증가한다는 사실을 발견했다. 짜게 먹은 생쥐의 장에서 프로피오네이트 농도가 비정상적으로 상승했고, 이 물질은 산소가 충분한데도 뇌종양 세포에 산소가 부족한 것처럼 인식하게 하는 ‘저산소유도인자-1알파’를 활성화했다. 이는 다시 형질전환성장인자-베타라는 물질을 증가시키고 제1형 콜라젠을 과도하게 생성해 종양 세포가 더 쉽게 퍼지고 악성도도 높아지게 했다. 연구팀은 이를 바탕으로 실제 뇌종양에서 악성도가 가장 심한 교모세포종 환자의 암세포 데이터 분석을 한 결과, 사람도 생쥐에서와 마찬가지 분자 메커니즘이 작동한다는 사실이 확인됐다. 이를 통해 짠 음식이 뇌종양에 왜 나쁘고, 무엇이 그 과정을 유도하며, 어떤 유전자와 단백질이 작용하는지를 밝혀냈다고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 이흥규 카이스트 생명과학과 교수는 “이번 연구는 짠 음식 섭취가 장내 미생물 생태계를 바꾸고, 그렇게 생성된 대사산물이 뇌종양을 악화시킬 수 있음을 분자 수준에서 규명했다는 점에서 의미가 있다”며 “뇌종양 환자를 대상으로 한 식이 조절 연구와 장내 미생물 기반 치료 전략 개발에 도움을 줄 것”이라고 말했다.