글로벌 융복합 창업 페스티벌인 ‘GSAT 2024’가 다음 달 1일~3일 경남 창원컨벤션센터 일원에서 열린다. GSAT는 경남(G)이 과학발전(S)과 문화예술(A) 융합으로 글로벌 기술(T) 창업 활성화를 이끈다는 의미를 담았다. 경남도는 콘텐츠 산업 등 비제조업을 새로운 성장동력으로 키우고자 ‘GSAT 2024’를 추진한다고 6일 밝혔다. 행사는 기조연설·강연·토크콘서트, 스타트업 캠프, 개방형 혁신·전시, 창업 경진대회, 문화콘텐츠 특별관 운영 등으로 크게 구분한다.기조연설은 미 항공우주학회(AIAA) 연구원, 미 항공우주국(NASA) 자문위원을 역임한 우주항공 로봇분야 전문가 데이비드 민델(David A. Mindell) MIT 항공우주학과 교수 한다. 주제별 강연에는 미국 보잉사 한국기술연구소장 딜런 존스(Dylan Jones), 국제 학술지 네이처와 사이언스 편집장 출신 크리스 앤더슨(Chris Anderson), 세계에서 가장 영향력 있는 의사 CEO 50인 중 한 명인 미국 보건정책 권위자 리드 턱슨(Reed Tuckson) 등이 참석한다. 토크콘서트에는 100만 구독자 유튜버 궤도, 자원재생 창업기업을 운영 중인 개그맨 장동민 등이 나선다. 창업에 첫발을 내딛는 지역 청년·청소년도 만날 수 있다. ‘Youth 스타트업 캠프’로, 지역 14개 대학 창업동아리, 지역 18개 고교 창업동아리가 캠프에 참여해 창업문화를 경험한다. 동아특수금속·삼성중공업·두산에너빌리티·티아이씨·한화오션·로만시스·한국항공우주산업 등 경남권 대·중견기업은 ‘오픈 이노베이션’ 형태로 다양한 신기술을 소개하고, 창업기업들과 협업과제를 찾는다. 사전 심사를 통과한 20개 팀은 창업 경진대회 ‘G-스타트업 컨버전스 리그’를 벌인다. 행사 기간 열리는 본선 경영에서는 4개 팀을 최종 선정해 최대 2000만원 상금과 앙코르 현장 발표 기회를 준다. 또 대중견기업, 스타트업과 협업 기회도 제공한다. 개방형 혁신·전시에는 140여 개 기업과 참여한다. ‘세계 최초·최고 기술과의 만남’을 통해 대중견기업과 창업기업 간 상생 발전을 이끄는 장이다. 개방형 혁신은 기술분야에서 세계 최고 수준 경쟁력을 갖춘 지역 소재 대중견기업에서 협업과제를 제시하고 수요에 맞는 창업기업들이 이에 대응해 양자 간 기술개발과 판로개척 등 다양한 협업을 이루는 방식으로 진행된다. 전국 유망 창업기업들은 자신들의 기술과 서비스를 전시하고 지역 내 다양한 창업 수요와 연결을 도모한다. 이밖에 주력산업에 비해 상대적으로 성장이 더딘 웹 기반 콘텐츠 산업 분야 창업을 활성화하고자 문화콘텐츠 특별관을 운영한다. 가상현실(VR)·증강현실(AR)·드론 체험, 굿즈·캐릭터 제작 체험 등 다양한 체험 공간도 운영해 콘텐츠 분야 창업 관심을 높이고 자본유입도 유도할 예정이다. 이재훈 경남도 창업지원단장은 “‘2024년 창업문화 확산의 해’를 상징하는 이번 행사는 ‘최초, 최고’의 개념들을 행사 곳곳에 녹여 기존 창업 행사와 차별화를 도모했다”며, “이번 행사가 글로벌 창업생태계를 연결해 지역 역량을 높이고 지역 창업문화를 확산하는 계기가 되길 바란다”고 말했다.

코로나19 백신을 불과 2년 반 만에 200번 넘게 맞은 독일 남성 사례가 학계 보고됐다. 5일(현지시간) BBC 방송 등에 따르면, 전날 미생물학 분야 최고 권위 학술지 ‘랜싯 인펙티어스 디지시스’에 코로나 백신을 총 217회 접종한 독일 남성에 관한 연구 논문이 실렸다.독일 프리드리히 알렉산더대(FAU) 의대 연구진은 논문에서 마그데부르크(작센안할트주) 출신의 62세 남성이 고의적이고 사적인 이유로 다양한 코로나 백신을 29개월간 217번이나 맞았다면서 해당 접종은 임상연구와 상관없이 시작됐으며 에방접종 권고에도 어긋난다고 지적했다. 연구 책임저자인 킬리안 쇼버 FAU 의대 미생물 연구소 박사는 BBC에 “남성의 사례를 신문 기사를 통해 접했다”고 밝혔다. 실제로 지난 2020년 4월 독일 여러 언론은 마그데부르크의 한 60대 남성이 9개월간 90회가량 코로나 백신 접종을 받았다고 보도했다. 일각에서는 이 남성이 코로나 백신을 맞고 싶지 않아 하는 사람들에게 백신 접종 완료 카트를 판매하려는 목적에서 이토록 많은 백신을 맞았다는 주장도 나왔다. 현지 검찰이 사기 혐의로 수사에 착수해 9개월간 총 130회의 백신 접종에 대한 증거를 수집했으나, 형사 고발은 이뤄지지 않았다. 이 특이한 상황에서 연구진은 검찰을 통해 남성에게 다양한 분석 검사를 제안했다. 쇼버 박사는 “우리에게 이 사례는 과다 백신이 인간 면역체계에 어떤 영향을 미치는지 조사할 수 있는 흔치 않은 기회였다. 일련의 검사를 위해 남성을 연구실로 초대했더니 그 역시 관심 있게 응해 연구가 시작됐다”고 설명했다. 이후 남성은 적극적이고 자발적으로 연구진에 의료 정보 뿐 아니라 혈액과 타액 표본도 제공했다.남성은 현재까지 아무런 부작용도 겪지 않은 것으로 나타났다. 최근 몇 년간 보관돼 있던 그의 냉동 혈액 표본 일부도 검사됐고, 연구 중 그가 또 다시 백신을 맞았을 때도 추가로 혈액 검사를 했지만 결과는 같았다. 쇼버 박사는 “우리는 이 표본들을 이용해 면역체계가 백신 접종에 어떻게 반응하는지 정확히 파악할 수 있었다”고 말했다. 이는 ‘과도한 백신 접종은 면역체계를 과도하게 자극해 특정 세포를 피로하게 할 수 있다’는 연구진의 초기 가정에서 크게 벗어났다. 쇼버 박사는 “이 남성에게서는 그 증거를 찾지 못했다”며 “이 남성이 코로나에 감염됐었다는 징후도 없었다”고 말했다. 실제로 남성은 그간 반복적인 PCR 검사와 자가키트 검사를 했으나 모두 음성이었다. 다만 연구진은 면역력 강화 전략으로 백신을 과도하게 맞는 것을 권장하지 않는다고 조언했다. 이 남성은 하나의 개별 사례일 뿐, 광범위한 결론을 내리기에는 사례가 부족하다고 했다. 연구진은 대학 웹사이트에 실린 인터뷰에서 “현재 연구에 따르면, 취약층을 위한 정기적인 추가 백신과 결합된 3회 접종이 여전히 선호되는 접근방식”이라며 “더 많은 백신이 필요하다는 증거는 없다”고 지적했다. BBC는 코로나 백신에는 부작용이 있을 수 있다며 일반적인 사례는 주사로 인해 팔이 아픈 것이라고 언급하기도 했다.

피부는 외부 유해 물질로부터 인체를 보호하는 장벽 역할을 한다. 그런 피부가 손상되면 중증 환자들에게는 패혈증 같은 심각한 질환으로 연결될 수 있다. 특히 당뇨 환자는 혈액 순환과 상처 치유 과정에 일반인과 달라 만성상처가 쉽게 생긴다. 국내 연구진이 상처 발생과 치료 과정을 실시간으로 모니터링해 다른 중증 질환으로 이어지는 것을 사전에 막을 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 카이스트 전기및전자공학부, 중앙대 공동 연구팀은 당뇨 환자의 만성상처 부위 치유 과정을 실시간으로 추적해 치료 시기를 효과적으로 모니터링할 수 있는 무선 시스템을 개발했다고 5일 밝혔다. 이번 연구 결과는 의공학 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 헬스케어 머티리얼즈’에 실렸다. 만성상처로 인한 피부 재생을 위해 미국의 경우 매년 수백억 달러의 의료비가 지출되고 있다. 또 상처 치유를 촉진하기 여러 방법이 있지만, 환자별 상처 상태에 따라 맞춤 관리도 필요하다. 이에 연구팀은 상처 부위와 건강한 주변 피부 사이의 온도 차를 이용해 상처 내 발열 반응을 추적할 수 있도록 했다. 열 전송 특성을 측정해 피부 표면 근처 수분 변화를 관찰하면 흉터 조직의 형성 과정을 파악할 수 있다는 것이다. 연구팀은 당뇨를 유발한 생쥐를 이용해 만성 상처 치유가 지연되는 과정에서 실험을 진행했고, 수집된 데이터로 상처 치유 과정과 흉터 조직 형성을 정확히 추적할 수 있음을 확인했다. 연구팀이 개발한 시스템은 상처 치유 후 기기를 제거하는 과정에서 발생할 수 있는 조직 손상을 줄이기 위해 체내에서 자연 분해되는 생분해성 센서 모듈을 사용했다. 생분해성 재료를 활용했기 때문에 사용 후 제거할 필요가 없으므로 상처 부위 내부에서도 계속 모니터링할 수 있다는 장점도 있다. 연구팀은 추가 연구를 통해 이번 장치를 항균 특성을 가진 재료와 통합해 염증 반응, 박테리아 감염, 기타 병변을 관측하고 예방하는 기술로 확장할 계획이라고 밝혔다. 연구를 이끈 권경하 카이스트 교수는 “이번 개발한 장치로 상처 부위를 지속해 모니터링할 수 있기 때문에 의료 전문가들이 당뇨 환자의 상처 상태를 더 정확하게 파악하고 적절한 치료를 적시에 제공할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

한국국제정치학회(회장 마상윤)가 발간하는 영문학술지인 ‘Korean Journal of International Studies’(KJIS)가 국제저명학술지 등재목록 SCOPUS에 등재 확정됐다고 5일 밝혔다. SCOPUS는 ‘Web of Science’와 함께 세계적으로 유명한 학술 데이터베이스 중 하나로 2004년부터 서비스를 시작해, 엘스비어에서 ‘Science Direct’ 데이터베이스(DB)와 함께 운영하고 있다. 이번에 등재 확정된 KJIS는 2003년 국제정치논총 영문호로 시작돼 2010년 12월부터 국문 학술지인 ‘국제정치논총’에서 분리, 독립했다. 한국국제정치학회의 대표 영문 학술지로 21년 역사를 가진 KJIS는 한국연구재단 등재 학술지면서 학술 DB인 클래리베이트 애널리틱스의 ‘ESCI’에도 등재돼 있다. 한국국제정치학회는 국제관계 및 외교·안보 등 분야에서 독보적 연구 업적을 축적하고 있으며, 해당 분야의 학문 발전과 국가정책 및 국내외 여론 형성 등을 선도해왔다는 평가를 받고 있다.

산모와 태아를 연결해주는 태반부터 사람의 발길이 닿지 않는 북극 한복판까지, 플라스틱 쓰레기가 잘게 부서진 미세 플라스틱의 공습이 점차 거세지고 있는 가운데, 미세 플라스틱을 최대 90%까지 제거할 수 있는 손쉬운 방법이 공개됐다. 중국 광저우에 있는 지난대 연구진은 석회질로 불리는 탄산칼슘(CaCO₃) 성분이 0~300㎎/ℓ 포함된 수돗물을 채취한 뒤 폴리스티렌(PS)·폴리에틸렌(PE)·폴리프로필렌(PP) 등 나노·미세 플라스틱을 섞어 5분간 끓이고 식힌 다음 나노·미세 플라스틱 양 변화를 측정했다. 일반 적으로 미네랄 함유량이 많은 경수를 끓이면 탄산칼슘 등의 성분이 뭉치면서 하얀색 물질이 만들어진다. 실험 결과, 물을 끓여 수온이 높아지면 탄산칼슘이 나노‧미세 플라스틱 입자를 둘러싸면서 결정 구조를 만들어 응집시킨다는 사실이 확인됐다. 일명 ‘캡슐화 효과’는 탄산칼슘 함량이 높은 경수에서 더욱 뚜렷하게 나타났다. 탄산칼슘 함량이 300㎎/ℓ인 물에서는 끓인 후 최대 90%가, 탄산칼슘 함량이 60㎎/ℓ 미만인 연수에서는 약 25%의 나노·미세 플라스틱이 제거된 것으로 확인했다. 이는 곧 수돗물의 경우 끓이는 단순하고 쉬운 방법만으로도 최대 90%의 나노‧미세 플라스틱을 제거할 수 있다는 의미다.연구진은 “시간이 지나면 나노·미세 플라스틱이 포함된 탄산칼슘이 일반 석회질처럼 쌓인다”면서 “이 물질은 닦아내 제거할 수 있고 물에 남아 있는 불순물은 커피 필터 같은 간단한 필터에 부어 제거할 수 있다”고 말했다. 이어 “이 결과는 물을 끓이는 간단한 방법이 수돗물 속 나노·미세 플라스틱을 제거, 물을 통한 나노·미세 플라스틱 섭취 위험을 줄여줄 잠재력이 있음을 보여준다”고 덧붙였다. 연구진은 물을 끓여서 화학물질 등 몸에 해로운 것을 제거하고 마시는 일부 아시아 국가의 전통 방식에서 해당 연구를 착안했다고 밝혔다. 그리고 해당 방법이 수돗물에서도 유의미한 효과를 낸 만큼, 물을 통한 미세플라스틱 섭취량을 줄일 수 있을 것으로 내다봤다. 자세한 연구결과는 미국 화학회(ACS) 학술지 환경 과학 및 기술 회보(Environmental Science & Technology Letters) 최신호(29일자)에 실렸다. 에베레스트부터 산모의 태반까지...없는 곳이 없는 미세 플라스틱 한편, 인류와 동식물의 생존을 위협하는 미세플라스틱이 예상했던 것보다 훨씬 넓은 범위에 존재한다는 사실은 익히 알려져 있다. 2021년 프랑스 국립과학연구원(CNRS)은 피레네 산맥의 해발 2877m 지점에서 공기를 채집해 분석한 결과를 발표했다. 분석 결과 모든 표본에서 미세플라스틱이 검출됐다. 대류권에 속하는 해발 수천 m에도 미세플라스틱이 떠다닌다는 추측이 사실로 확인된 것이다. 당시 연구진은 기후 데이터 분석을 통해 미세플라스틱을 내포한 공기 덩어리가 멀게는 북미와 남미 대륙에서부터 불어온 것으로 파악했다.2020년에는 영국 플리머스대학 연구진이 에베레스트와 주변 고지대 19곳에서 채취한 표본을 분석한 결과, 에베레스트 해발 8000m 지점에서 미세플라스틱의 흔적이 발견됐다. 대체로 등산용 의류에 사용되는 리에스터(폴리에스테르)와 아크릴 및 나일론 등에서 부서져 나온 것이었다.최근에는 미국 뉴멕시코대학 연구진은 태반 조직 62개를 대상으로 분석을 실시했다. 그 결과 모든 샘플에서 크기가 5㎜ 미만의 미세플라스틱 조각이 포함돼 있는 것을 확인했다. 샘플에서 발견된 가장 흔한 플라스틱은 비닐봉지와 병에 사용되는 것으로 전체의 54%를 차지했다. 건설현장에서 주로 확인되는 것과 나일론은 10%를 차지했다. 연구를 이끈 뉴멕시코대학의 매튜 캠펜 박사는 “만약 미세플라스틱이 태반에 영향을 미친다면, 지구상의 모든 포유류 생명체가 영향을 받을 수 있다는 의미”라면서 “우리 환겨이 있는 모든 플라스틱이 분해돼 미세 플라스틱이 되고, 농도가 증가한다. 이 문제는 시간이 지날수록 더욱 악화할 것”이라고 지적했다.

개인, 분배 공정해야 공동체 협조동기부여할 새로운 이론 만들어사람마다 가용 자원·능력 달라안정성 초점 맞추면 균등 분배효율성 따지면 숙련자 더 줘야 “모든 것은 숫자로 돼 있습니다.” 2000년대 초 방영했던 미드 ‘넘버스’가 시작할 때 나오는 문구처럼 수학자들은 우리 주변의 많은 것들이 숫자로 이뤄져 있으며 수로 해석될 수 있다고 생각한다. 아무리 복잡한 상황이나 자연 현상도 수식으로 비교적 간단하게 표현할 수 있다는 말이다. 수와 양에 관해 다루는 수학은 철학, 천문학과 함께 인류 역사상 가장 오래된 학문이다. 수학자들은 수학이 자연과 우주의 숨겨진 법칙을 찾는 것뿐만 아니라 인간관계나 사회, 정치 등에서 나타나는 다양한 문제에 대한 해법을 알려 주는 실질적 학문이라고 강조한다. 게임 이론이 대표적이다. 게임 이론은 군사학에서 시작해 경제학, 경영학, 정치학, 심리학까지 다양한 분야에서 사용되는 수학 이론이다. 한 사람의 행위가 다른 사람의 행위에 미치는 상호의존적·전략적 상황에서 의사 결정이 어떻게 이뤄지는가를 주로 연구한다. 오스트리아 과학기술연구원(ISTA), 호주 퀸즐랜드대 경제학부, 독일 막스 플랑크 진화생물학 연구소, 프랑스 툴루즈 고등연구원 공동 연구팀은 서로 다른 특성을 가진 개인들이 협력할 때 필요한 요소를 파악할 수 있는 새로운 게임 이론을 만들었다고 28일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 2월 27일자에 실렸다. 인류의 공존은 협력에 달려 있지만 개인마다 협업하는 동기와 이유가 달라서 ‘공유지의 비극’ 같은 상황이 발생한다. 이웃끼리 진입로를 공유하는 단독주택 단지를 생각해 보자. 폭설로 진입로 전체가 눈으로 덮이면 제설 작업을 해야 한다. 거주자 모두가 제설에 나선다면 도로는 순식간에 치워지겠지만 한두 명이 춥다는 이유로 빠지기 시작하고 결국 아무도 제설 작업을 하지 않는다면 도로에는 계속 눈이 남아 있게 된다. 어떻게 해야 이 딜레마를 극복하고 공동의 이익을 위해 협력할 수 있을까. 공공재 게임은 앞선 상황과 같은 사회적 딜레마를 모델링하는 방법으로 사용됐다. 이 게임에서 참가자는 전체 집단 이익을 위해 자신의 자원을 얼마나 내놓을 것인지 결정한다. 기존 연구에서는 모든 인간이 동질적이라 가정하고 있어 현실 세계를 반영하지 못하고 있다는 지적이 많았다. 이에 연구팀은 공공재 게임에서 중요한 것은 개인별 능력과 이를 바탕으로 한 실질적 기여도라고 강조했다. 눈 덮인 진입로 시나리오에서 보면 주민들은 가용 자원과 이를 사용할 수 있는 능력에서 모두 각각 다르다는 말이다. 이런 상황에서 또 하나 고려해야 할 문제는 불평등이라고 연구팀은 지적했다. 연구팀이 이번에 새로 개발한 모델에 따르면 다양한 능력을 갖춘 개인이 협력을 지속하기 위해서는 자원을 균등하게 분배하는 것이 전제되어야 한다. 그렇지만 균등 분배만으로는 전체적 후생이 극대화되지 않는 것으로 나타났다. 공공선을 늘리기 위해서는 숙련된 개인에게 자원이 조금 더 배분되어야 하므로 결과적으로는 약간 불균등한 분배가 이뤄지게 된다. 연구팀은 이에 대해 모두가 참여해 작업을 완수하는 안정성에 초점을 맞춘다면 자원을 균등하게 배분하는 것이 필요하지만, 효율성을 목표로 한다면 기꺼이 참여하려는 사람이나 능력이 있는 사람들에게 조금 더 배분하는 것이 필요하다고 본다. 연구팀에 따르면 협력의 효율성과 안정성은 사회마다 차이를 보이겠지만 여기에는 상호성, 도덕성, 윤리적 문제 등 다양한 요소가 개입되는 것으로 계산됐다. 연구를 이끈 크리시넨두 차터지 ISTA 교수(진화 게임 이론)는 “이번 연구에서 개발한 새로운 공공재 게임 이론은 환경 정책이나 기후 변화 대응은 물론 새로운 경제체제와 정책을 만드는 데 도움을 줄 것으로 기대한다”고 말했다.

미국 위치토 주립대와 조지아대 인류학과 연구팀은 온난화로 인한 해수면 상승과 허리케인 같은 열대 저기압의 잦은 발생으로 고고학 유적지들이 위협받는다고 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 2월 29일자에 실렸다. 연구팀은 미국 기상청에서 개발한 허리케인 범람·침수(SLOSH) 모델로 조지아주 저지대 평야에 있는 유적지에 미칠 위험성을 평가했다. 분석 결과 현재 해수면 높이를 기준으로 허리케인 카테고리 5 수준의 폭풍 해일이 발생할 경우 4200개 이상 유적지가 침수 위험에 처할 가능성이 높은 것으로 나타났다. 이는 단순 해수면 상승만을 고려한 이전 모델의 추정치보다 10배를 훌쩍 넘는 수치다. 연구를 이끈 매슈 하우랜드 위치토 주립대 교수(디지털 고고학)는 “이번 연구는 잦아지는 기상 이변 때문에 해안과 가까운 고고학적 유적들이 손상될 위험이 크다는 것을 보여 준다”고 말했다. 하우랜드 교수는 “지금까지 고고학계에서는 유적지 손상이 해수면 상승 때문에 생길 것으로 생각했지만, 앞으로는 기후 변화로 인한 급작스러운 기상 이변까지도 신경 써야 할 것”이라고 덧붙였다.

인간 행동이 유전자의 영향을 받는지, 환경에 더 좌우되는지는 철학, 심리학, 생물학 등 다양한 분야에서 중요한 연구 주제였습니다. 공부를 잘하는 데 지능지수처럼 유전적 영향이 큰지, 노력과 환경의 영향을 더 많이 받는지에 대한 논쟁과 결을 같이합니다. 유전 결정론은 인간 행동이 유전자와 유전적 요소에 의해 결정된다는 관점입니다. DNA에 내장된 정보가 성격, 지능, 성향, 질병에 대한 취약성까지 결정한다는 것이지요. 반면 환경 결정론은 한 개인이 자라면서 겪는 사회적, 문화적, 경제적 요건이 인간 행동에 더 큰 영향을 미친다는 것입니다. 과거와 달리 요즘은 행동을 유발하는 데 유전적 요인과 환경적 영향이 복잡하게 상호작용한다는 연구 결과들이 속속 발표되고 있습니다. 최근에는 뇌에서 행동을 조절하는 유전자 또한 상황에 따라 반응하는 조절 네트워크 내에서 작동한다는 사실이 밝혀지기도 했습니다. 미국 일리노이대 어바나샴페인 캠퍼스의 게놈 생물학 연구소, 곤충학과, 작물과학과, 럿거스대 사회학과 공동 연구팀도 인간 행동의 원인을 좀더 정확히 알기 위해서는 환경적 영향 분석을 유전자 연구에 통합하는 방법 개발이 필요하다는 진단을 내놨습니다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 2월 28일자에 실렸습니다. 게놈 분석 기술의 발전은 행동은 물론 유전자 발현까지도 유전과 환경 모두에서 영향을 받는다는 점을 잘 보여 주고 있습니다. 사실 무수히 많은 형질이 어떤 유전자와 관련돼 있는지 실험적으로 규명하는 것은 쉽지 않습니다. 그나마 최근에는 전장 유전체 연관분석(GWAS) 기술 덕분에 생물체 형질과 관련 있는 유전자 위치를 유전체 전반에 걸쳐 확인하고 탐지할 수 있습니다. 그렇지만 환경 변수를 통제하기가 어려운 인간은 GWAS만으로 유전과 환경의 상호 관계를 쉽게 밝혀 낼 수 없습니다. 이에 연구팀은 초파리의 공격성에 관한 연구를 통해 유전자·환경 상호작용의 복잡한 본질을 폭넓게 이해하기 위해 환경 데이터를 통합한 확장 GWAS 구축이 필요하다고 제안했습니다. 또 동물 연구에서 얻은 통찰력을 인간 연구에 더 적극적으로 적용해야 한다고도 지적했습니다. 동물 실험은 유전자와 환경이 어떤 방식으로 뇌 유전자 조절 네트워크를 구축하고 그에 따른 행동을 유발하는지 보여 줄 수 있다는 말입니다. 인간 행동과 관련한 유전자·환경 상호작용의 복잡성과 그 이면을 이해하기 위해서는 자연과학자인 생물학자와 인문·사회과학의 다학제 간 협력이 중요하다고 연구팀은 밝혔습니다. 행동에 대한 유전적 영향과 환경적 영향을 연결하는 분자 메커니즘을 밝혀 내기 위해서는 뇌 오가노이드(인공 장기)와 새로운 형태의 뇌 영상 기술도 필요하다고 강조했습니다. 진 로빈슨 일리노이대 어바나샴페인 교수(곤충 사회행동학)는 “행동의 원인 연구는 건강과 질병에 있어 유전과 환경의 관계를 더 잘 이해하는 데 도움이 된다”며 “우생학이나 인종 차별 같은 유전학의 결정론적 사고와 관련된 위험도 줄일 수 있는 만큼 좀더 정밀한 연구법이 필요하다”고 말했습니다.

‘찬밥’을 먹으면 살도 빠지고 당뇨도 잡을 수 있다고? 중국과 독일 공동 연구팀은 찬밥처럼 노화 녹말이나 덜 익은 바나나, 고구마, 감자 같은 저항성 전분을 식단에 보충하면 체중 감량과 당뇨 관리에 도움이 된다고 밝혔다. 이번 연구에는 중국 상하이교통대 의대, 홍콩대, 홍콩 시티대, 홍콩 폴리테크닉대, 상하이 해양대, 독일 라이프니츠 감염생물학 및 천연물 연구소, 프리드리히 쉴러대, 뷔르츠부르크대 생물학자, 컴퓨터 공학자, 의학자 등이 참여했다. 이 연구 결과는 생명 과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 메타볼리즘’ 2월 27일 자에 실렸다. 저항성 전분(resistant starch)은 소장에서 잘 소화되지 않고 저항하는 프리바이오틱 탄수화물이다. 대부분의 녹말은 소장에서 대부분 소화되지만 저항성 전분은 소장에서 소화되지 않고 대장으로 옮겨가 장내 미생물에 영양을 공급해 유익한 대사산물을 만들어 내는 것으로 알려져 있다. 저항성 전분은 통곡물, 렌틸콩, 강낭콩, 고구마, 감자, 녹색 바나나, 카사바 등과 차게 식은 밥처럼 노화 녹말에 많이 포함돼 있다.연구팀은 과체중이나 비만으로 분류된 37명의 남녀 참가자를 대상으로 20주 동안 실험했다. 참가자들은 과체중 및 비만 성인 건강 관리 지침에 따라 하루 세끼 균형 잡힌 식단을 제공했다. 연구팀은 8주 동안은 하루 40g씩 저항성 전분을 식단에 포함했고, 다른 8주 동안은 저항성 전분을 제공하지 않았다. 그 결과, 저항성 전분을 꾸준히 섭취한 8주 동안은 참가자들 모두 평균 2.8㎏ 체중 감량 효과와 함께 인슐린 저항성이 개선됐다는 점이 확인됐다. 그렇지만 저항성 전분을 식단에서 제외하면 이런 효과가 사라지는 것이 관찰됐다. 연구팀에 따르면 이런 효과는 장내 미생물의 구성과 군집의 변화 때문이다. 저항성 전분이 비피도박테리움 아돌레센티스(Bifidobacterium adolescentis)와 같은 유익 장내 미생물을 풍부하게 만든다고 연구팀은 설명했다. 연구팀은 고지방식을 먹여 비만이 된 수컷 생쥐에게 비피도박테리움 아돌레센티스 보충제를 먹이면 체중이 감소하고 장내 기능이 개선되는 것을 확인했다. 연구를 이끈 웨이핑 지아 중국 상하이교통대 의대 교수는 “저항성 전분을 함유한 식이 보충제가 과체중인 개인에게 도움을 줄 수 있을 것”이라며 “이번 연구에 따르면 저항성 전분이 체중 감량과 당뇨 관리에 도움이 되는 것은 유익한 장내 미생물에 영향을 미치기 때문으로 분석됐다”라고 말했다.

국내 연구진이 석유 대신 포도당과 미생물을 이용해 꽃향기를 만드는 데 성공했다. 카이스트 생명화학공학과, 생물공정연구센터 연구팀은 방향성 성분인 벤질 아세테이트를 포도당 같은 재생 가능 탄소원과 미생물로 생산하는 공정을 개발했다고 26일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 화학공학’에 실렸다. 재스민 향과 일랑일랑 향은 화장품, 식품, 음료 제조에 널리 이용되고 있다. 꽃에서 직접 추출해 생산하는 향료의 양은 수요를 충족시키지 못한다. 이 때문에 산업계에서는 석유에서 화학적으로 합성해 벤질 아세테이트를 생산하고 첨가해 제품을 생산한다. 연구팀은 각종 산업에서 널리 이용되는 방향성 화합물인 벤질 아세테이트를 친환경적이고 지속 가능한 방식으로 생산하기 위해 시스템 대사공학 기술을 활용했다. 연구팀은 대장균을 이용해 포도당으로부터 벤질 아세테이트를 생산하는 발효 공정을 개발했다. 연구팀은 포도당에서 벤조산을 거쳐 벤질 아세테이트를 생합성 하는 대사 경로를 개발해 2종류 이상의 미생물을 혼합해 동시에 배양하는 공생배양을 통해 벤질 아세테이트를 생산하는 데 성공했다. 공생배양 전략을 활용할 경우, 벤조산을 벤질 아세테이트로 전환하는 데에 이용되는 효소가 벤조산 생합성 중 생성되는 중간체에 비특이적으로 작용해 신나밀아세테이트라는 부산물을 만들어 생산 효율이 감소한다. 연구팀은 벤조산을 벤질 아세테이트로 전환하는 속도를 늦추는 지연 공생배양 전략을 적용해 부산물 생성은 억제하고, 목표 화합물의 생산 농도는 10배 이상 향상해 1ℓ당 2.2g의 벤질 아세테이트를 생산하는 것이 확인됐다. 이상엽 특훈교수는 “이번 연구는 벤질 아세테이트라는 산업적으로 유용한 화합물을 효과적으로 생산하는 미생물 공정을 개발하는 데 성공했다”라며 “앞으로도 산업적으로 유용한 화합물을 지속 가능한 방식으로 생산할 수 있는 미생물 공정의 종류와 수를 늘려나갈 것”이라고 말했다.

많은 직장인은 피곤한 일주일을 보내고 주말에는 녹다운이 되는 경우가 많다. 잠자리에 들어도 서너 번씩 깨고, 피곤함을 날리기 위해 커피를 연거푸 마셔대지만 피곤함이 쉽게 떨어져 나가지 않는다. 게다가 목과 허리, 어깨에서 이유 없이 통증을 느끼기도 한다. 번아웃 증후군이다. 세계보건기구(WHO)는 2019년 번아웃을 ‘제대로 관리되지 않은 만성 직장스트레스’로 규정하기도 했다. 이런 상황에서 영국 노팅엄대 심리학과, 컴퓨터과학부, 노팅엄의대, 노팅엄 의과학 연구 센터 연구팀은 디지털 업무환경에서 마음 챙김(Mindfulness)을 잘하는 사람이 스트레스, 불안, 번아웃, 각종 중독에 덜 시달린다고 25일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 2월 24일 자에 실렸다. 마음 챙김은 원래 명상이나 참선 같은 것을 의미했지만, 1979년 미국 하버드의대 부속병원에서 암 환자를 대상으로 ‘마음 챙김 프로그램’을 시행해 통증 완화에 효과를 본 뒤부터, 현재는 모든 심리 치료에 활용되고 있다. 마음 챙김은 과거에 집착하거나 막연한 미래에 불안해하는 마음을 의식적으로 현재에 집중하는 의식 상태다. 연구팀은 다양한 종류의 사무직 남녀 직원 142명을 무작위로 뽑았다. 연구팀은 이들을 대상으로 스트레스, 번아웃, 불안, 이유 없는 공포감, 중독 등 디지털 업무환경에서 나타날 수 있는 각종 문제를 경험했는지와 건강 상태에 대한 설문조사를 했다. 그 결과, 자기가 인식하든 못하든 마음 챙김을 잘하는 직장인일수록 불안, 공포, 스트레스 같은 부정적 감정을 덜 느끼는 것으로 나타났다. 또 디지털 환경에 익숙하지 않더라도 자신감을 가진 직원이 디지털 업무 환경의 불안을 경험할 가능성이 작은 것으로도 확인됐다. 연구를 이끈 알렉사 스펜스 노팅엄대 심리학과 교수는 “이메일, 인스턴트 메시지, 각종 모바일 기기 등 디지털 업무환경은 직장인들의 업무 스트레스에 상당한 영향을 미친다”라면서 “끊임없이 진화하는 디지털 업무환경에 적응해야 하는 직장인들은 스트레스를 받고 이것이 번아웃과 신체적·정신 건강 악화로 이어질 수 있다”고 지적했다. 스펜스 교수는 “이번 연구는 개인뿐만 아니라 조직이 직장에서 디지털 업무환경의 위험을 관리할 수 있도록 도와야 한다는 점을 보여준다”라면서 “직장인들이 마음 챙김을 할 수 있도록 돕는 것이 전반적 웰빙에 기여할 수 있음을 알 수 있다”고 덧붙였다.

미세플라스틱의 공습 속에 사는 현대인들에게 또 하나의 충격적인 연구결과가 공개됐다. 아직 태어나지 않은 태아의 태반 샘플 전체에서 미세 플라스틱의 흔적이 확인된 것이다. 미국 뉴멕시코대학 연구진은 태반 조직 62개를 대상으로 분석을 실시했다. 태반은 모체와 태아 사이의 물질 교환이 일어나는 장소로, 태아와 모체의 자궁벽을 연결해 영양 공급과 가스교환, 노폐물 배출 등의 기능을 담당한다. 태반은 일반적으로 포유류의 임신 중 발생되는 조직이며, 태아가 모체 속에서 생존 및 성장할 수 있게 하며 태아를 보호하는 역할을 한다. 연구진은 태반 조직 샘플 62개를 분석한 결과 모든 샘플에서 크기가 5㎜ 미만의 미세플라스틱 조각이 포함돼 있는 것을 확인했다. 입자의 정확한 크기는 6.5~790㎍, 태반 1g당 미세플라스틱의 평균 농도는 128.6㎍으로 나타났다.또 샘플에서 발견된 가장 흔한 플라스틱은 비닐봉지와 병에 사용되는 것으로 전체의 54%를 차지했다. 건설현장에서 주로 확인되는 것과 나일론은 10%를 차지했다. 미세플라스틱은 암 발병과 생식력, 치매에 영향을 미치며, 일부 전문가들은 미세플라스틱이 태아를 저체중 상태로 태어나게 할 수 있다고 우려한다. 연구를 이끈 뉴멕시코대학의 매튜 캠펜 박사는 “만약 미세플라스틱이 태반에 영향을 미친다면, 지구상의 모든 포유류 생명체가 영향을 받을 수 있다는 의미”라면서 “우리 환겨이 있는 모든 플라스틱이 분해돼 미세 플라스틱이 되고, 농도가 증가한다. 이 문제는 시간이 지날수록 더욱 악화할 것”이라고 지적했다. 이어 “많은 사람이 태반은 (산모를 통해) 외부로부터의 장벽 역할을 해준다고 생각하지만, 미세 플라스틱으로부터는 안전하지 않은 것 같다”면서 “태반에 미세 플라스틱이 존재한다는 것은 이것(미세 플라스틱)이 발달 중인 태아에게 전달됐을 가능성이 크다는 것을 의미한다”고 덧붙였다.일반적으로 플라스틱은 지방에 대한 친화력이 매우 좋다. 플라스틱에 묻인 기름기가 잘 닦이지 않는 것도 같은 이유다. 탯줄을 통해 성장하는 태아에게 지방이 전달될 경우, 이는 산모를 통해 체내로 들어오는 모든 미세 플라스틱에 대한 일종의 ‘통로’ 역할을 할 수 있다. 연구진은 “미세플라스틱에 노출된 산모와 태아에게 미치는 장기적인 영향에 대해 아직 정확하게 밝혀진 것은 없다”면서도 “미세 플라스틱을 피하기 위해 임신 중 (지방 섭취를 제한하는 등) 식단을 바꾸려고 하면 태아의 건강 문제가 더 악화할 수 있다”고 전했다. 자세한 연구결과는 국제학술지인 ‘독성과학저널’(Toxicological Sciences) 최신호에 실렸다.

치매는 건강하고 행복한 노년을 방해하는 대표적인 질환이다. 그중 알츠하이머는 치매의 50~70%를 차지하는 원인이다. 대기 오염에 많이 노출될 경우도 알츠하이머가 발생할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 미국 에모리대 연구팀은 교통 관련 대기 오염에 많이 노출된 사람들이 알츠하이머와 관련된 아밀로이드 베타 단백질 응집체가 발생할 가능성이 크다고 밝혔다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘신경학’ 2월 22일 자에 실렸다. 연구팀은 치매 연구를 위해 사망 후 뇌를 기증하기로 동의한 224명의 뇌 조직을 분석했다. 연구팀은 연구 대상자들의 사망 당시 집 주소를 기준으로 교통 관련 대기 오염 노출 정도를 조사했다. 연구팀은 도시 지역 대기 오염 주원인 중 하나인 초미세먼지(PM2.5) 농도에 주목했다. PM2.5는 공기 중에 떠다니는 지름 2.5㎛(마이크로미터) 미만의 오염물질 입자다. 연구 대상자들의 사망 시 평균 나이는 76세로 사망 전 1년 동안 평균 노출 수준은 1.32㎛/㎥이었고 사망 전 3년 평균은 1.35㎛/㎥였다. 연구팀은 대기 오염 정도와 아밀로이드 베타와 타우 단백질 응집을 비교했다. 그 결과, 사망 1년 전과 3년 전 대기 오염에 더 많이 노출된 사람들의 뇌에서 아밀로이드 베타와 타우 단백질 응집이 더 많이 발견됐다. 연구팀에 따르면 사망 전 1년 동안 PM2.5 노출이 1㎛/㎥ 많아질수록 단백질 응집이 2배 늘어났고, 사망 전 3년 동안 더 많이 노출된 사람은 단백질 응집 수치가 87% 더 높았다. 연구팀은 알츠하이머 유발 유전자 변이인 APOE e4가 없는 사람도 대기 오염에 노출되면 알츠하이머 치매 단백질이 늘어나는 것을 확인했다. 연구를 이끈 안케 휴엘스 에모리대 교수(역학·환경보건학)는 “이번 연구 결과는 교통 관련 대기 오염으로 발생하는 미세 입자 물질이 뇌 아밀로이드 베타 단백질 응집을 촉진한다는 것을 보여준다”고 말했다. 휴엘스 교수는 “대기 오염 같은 환경적 요인이 유전학적으로 설명할 수 없는 사람에게도 알츠하이머를 유발하는 요인이 될 수 있다”라고 덧붙였다.

지난 19일은 24절기 중 ‘우수’(雨水)였습니다. 눈이 녹아서 비가 된다는 뜻으로 추운 겨울이 가고 봄이 한층 가까워졌다는 의미입니다. ‘우수 경칩에 대동강 물도 풀린다’는 속담처럼 우수를 지나 경칩 즈음이 되면 아무리 춥던 날씨도 누그러져 봄기운이 돕니다. 봄이 가까워지고 옷차림이 가벼워지면 몸매를 위해 운동을 시작하는 이들이 많아집니다. 운동으로 생긴 적당한 근육은 옷맵시뿐만 아니라 신체적·정신적 건강에 도움이 됩니다. 면역력도 높이고 치매를 막는 데도 효과적입니다. 중국 베이징 연합 의과대, 국립 심혈관질환센터, 푸와이병원 공동 연구팀은 운동은 일정한 시간 규칙적으로 하든, 일주일에 1~2회 몰아서 하든 모두 체중 감량에 도움이 된다고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 의학 분야 국제 학술지 ‘비만’ 2월 20일자에 실렸습니다. 세계보건기구(WHO)는 성인의 경우 주당 최소 150분 이상 중간 강도의 신체활동, 주당 75분 이상 격렬한 신체활동, 두 가지 강도를 적절히 조합한 운동을 권장합니다. 하지만 현대인들이 이런 신체활동 권장 시간을 충족시키기는 쉽지 않습니다. 연구팀은 2011~2018년 중국 국민건강영양조사에 참여한 20~59세 남녀 약 9600명의 데이터를 활용했습니다. 특히 체지방 및 복부 지방과 신체활동의 상관관계에 주목했습니다. 분석 결과 주말에 1~2회 몰아서 운동하는 사람이나 평소 규칙적으로 운동하는 사람 모두 권장 운동량만 달성하면 운동하지 않는 사람보다 복부 지방, 체지방, 허리둘레, 체질량지수(BMI)가 낮은 것으로 확인됐습니다. 한편 미국 로스앤젤레스 슈미츠 심장연구소 연구팀은 여성이 남성보다 규칙적 운동의 효과를 더 크게 본다는 연구 결과를 의학 분야 국제 학술지 ‘미국 심장학회 저널’ 2월 20일자에 발표했습니다. 연구팀은 27~61세 미국 성인 40만명의 건강 관련 데이터를 통해 운동과 각종 사망률의 관계를 살펴봤습니다. 분석 대상이 된 운동은 빠르게 걷기 같은 중간 정도 유산소운동, 줄넘기, 스피닝 같은 격렬한 유산소운동 그리고 근력 운동이었습니다. 그 결과 주당 110분 이상 유산소운동을 하면 여성의 조기 사망 위험은 24%, 남성은 19% 감소하는 것으로 확인됐습니다. 주당 300분의 운동 효과가 가장 큰 것으로 나타났으며, 그 이상 운동을 하더라도 효과가 커지지는 않는 것으로 조사됐습니다. 운동 효과는 근력 운동에도 나타났습니다. 근력 운동을 한 여성은 심혈관 관련 사망 위험이 30% 줄었고, 남성은 11% 감소한 것으로 확인됐습니다. 눈에 띄는 것은 여성은 남성보다 운동 효과가 빨리 나타난다는 점입니다. 유산소운동의 경우 남성은 주당 110분 운동을 규칙적으로 할 때 조기 사망 위험이 19% 감소하는데 여성은 주당 57분 운동하는 것만으로도 똑같은 효과가 나타났다고 합니다. 이번 연구들은 ‘어떤 신체활동이든 하지 않는 것보다 낫다’는 격언을 확인해 주는 것 같습니다. 겨우내 외투 속에 푹 파묻혀 있었다면 이제 슬슬 운동 본능을 깨워 볼 때입니다.

싱가포르 국립대 생물과학과, 통계·데이터과학과 연구팀은 스테이크, 강낭콩 카레 같은 특정 음식이 생물다양성에 미치는 영향이 크다고 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 2월 22일 자에 실렸다. 연구팀은 글로벌 미식 전문 온라인 가이드 ‘테이스트 아틀라스’와 ‘CNN 트레블’에서 전 세계에서 인기 있는 요리 151가지를 선정한 뒤 요리에 사용되는 재료와 재료가 재배·사육되는 농경지 내 야생동물의 분포 등을 통해 생물다양성 발자국을 계산했다. 그 결과 생물다양성 발자국이 가장 큰 상위 20개 요리에는 피칸야, 슈하스코 같은 브라질식 스테이크 요리, 살사 베르데(돼지고기 요리), 칼도 데 폴로(멕시코식 닭고기 수프), 한국 육개장 등 육류 요리는 물론 달(렌틸콩 수프), 차나 마살라(병아리콩 카레), 라즈마(강낭콩 카레) 등 비건 요리도 포함됐다. 이들 요리는 주로 소고기, 돼지고기, 닭고기, 콩류와 쌀로 만들어진 것이다. 생물다양성 발자국이 적은 요리는 주로 전분, 쌀을 제외한 곡물, 감자 등으로 만든 것이었다. 연구팀은 요리에 쓰이는 식재료를 어디서 얻는지만 신경 써도 생물종의 멸종을 막는 데 도움이 된다고 밝혔다.

지난 19일은 눈이 비가 돼 내리고, 얼음이 녹아 물이 된다는 24절기 중 ‘우수’였다. 우수가 지나 경칩이 가까워지면 바람 끝에서도 포근함이 느껴진다. 날이 풀리면서 많은 사람이 운동에 나선다. 운동과 함께 근육을 만들기 위해 고단백질 식품을 섭취하는 경우가 많다. 그러나, 고단백식품을 많이 먹으면 심혈관 질환 발생 가능성이 커진다는 연구 결과가 나왔다. 미국 피츠버그대 의대, 세인트루이스 워싱턴대 의대, 존 코크란 VA 의료센터, 미주리대 의대, 루이지애나 주립대 보건 과학 센터, 캐나다 토론토대 공동 연구팀은 권장 단백질 섭취량을 초과한 고단백 식단을 오래 이어간다면 체내 아미노산 류신이 증가하면 죽상동맥경화증이 생길 수 있다고 밝혔다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 메타볼리즘’ 2월 20일 자에 실렸다. 단백질은 탄수화물, 지방과 함께 필수 영양소다. 서구 사회 사람들은 평균적으로 일일 권장량보다 약 33% 정도 더 많은 단백질을 섭취한다. 최근 한국 사회에서도 식단의 서구화로 단백질 섭취량이 늘어나는 추세다. 게다가 몸매 만들기를 위해 단백질만 섭취하는 경우도 적지 않다. 앞선 여러 연구에서 수행한 동물 실험을 보면 단백질 과잉 섭취는 동맥경화를 비롯한 심혈관 질환과 밀접한 관련이 있는 것으로 확인됐다. 연구팀은 체질량 지수(BMI)가 과체중으로 분류된 23명의 성인 남녀를 대상으로 단백질 섭취량에 따른 혈액 내 아미노산 수치를 분석했다. 14명에게는 500kcal 식사를 두 번 제공했다. 처음에는 단백질 함량을 높이고, 다음에는 단백질 함량이 낮춘 식사를 하도록 했다. 9명에게는 한 끼 기준인 450kcal 표준 식사를 두 차례에 제공하면서 한 번은 16g의 단백질, 다음에는 25g의 단백질을 함께 섭취하도록 했다. 연구팀은 각각 식사 전후와 식사 후 1시간, 3시간 뒤 혈액검사를 했다. 그 결과, 한 끼에 25g을 초과하는 단백질을 섭취하면, 순환계에서 아미노산 류신의 수치가 증가해 대식세포와 단핵구에 영향을 미친다는 사실을 확인했다. 생쥐 실험과 세포 실험에서도 권장 섭취량의 22%를 초과한 단백질을 섭취하면 체내 류신 수치가 증가해 면역 세포에 영향을 미친다는 사실을 밝혀냈다. 단백질 과다 섭취는 죽은 세포나 기능을 상실한 세포를 제거하는 대식세포에 악영향을 미쳐 혈관 벽에 죽은 세포들이 쌓이고 시간이 지나면서 굳어져 죽상경화증이 악화할 수 있다는 설명이다. 연구팀에 따르면 이런 현상은 식물 단백질에서는 나타나지 않았으며, 동물 단백질에서 주로 나타났다. 연구를 이끈 바박 라자니 세인트루이스 워싱턴대 의대 교수는 “이번 연구는 근육량을 늘리기 위해서 맹목적으로 단백질 섭취를 늘리는 것은 문제라는 것을 보여준다”라면서 “특히 심장 질환이나 혈관 장애 위험이 있는 사람들에게는 식단 전체를 살펴보고 균형 잡힌 식사를 하는 것이 중요하다”라고 말했다.

서울시립대학교 생명과학과 최인희·최정우 교수와 화학공학과 이종범 교수 연구팀이 ㈜네오리젠바이오텍과 공동으로 ‘콜라겐 및 금 나노입자를 기반으로 한 새로운 광활성 콜라겐하이드로겔 나노소재(Au-CHP)’를 개발했다고 20일 밝혔다. 이번 연구는 나노소재 합성 기술을 생명과학 분야에 적용한 바이오 융합 연구의 대표적인 사례로 평가된다. 특히 자극 감응성 나노입자를 사용해 생체 내에서 정확하고 효율적인 단백질 전달을 가능하게 한다고 연구팀은 설명했다. ‘광열 전환 효과’(Photothermal conversion effect)란 금이나 은과 같은 플라즈몬 금나노입자에 특정 파장의 빛이 조사되면 빛 에너지를 열로 변환하는 현상이다. 이 효과를 이용하면 빛을 이용해 원하는 시점에 원하는 만큼 약물을 방출할 수 있는 자극 감응성 약물 전달 시스템을 구현할 수 있다. 연구팀은 이 광열 전환 효과를 응용해 하이드로젤 내부에 금 나노입자의 밀도를 조절함으로써 발열량을 정밀하게 조절할 수 있는 시스템을 개발했다. 해당 시스템은 단백질 방출 시 열로 인한 손상을 최소화하면서 동시에 열 감응성 하이드로젤 구조 변형을 유도해 전달 효율을 효과적으로 높일 수 있다는 점을 확인했다. 서울시립대 관계자는 “자극감응성 나노입자를 사용한 전달 기술은 생체 내에서 정확하고 효율적인 단백질 전달을 가능케 하며, 특히 화장품 분야에서도 나노입자는 입자 크기와 높은 안전성을 기반으로 피부 조직 내로 안전하고 높은 효율로 단백질을 전달할 수 있어 향후 관련 제품 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다”고 밝혔다. 이번 연구는 서울시립대 기초 보호학문·융복합 분야 R&D 기반조성사업 및 중소벤처기업부 산학연 Collabo R&D 사업의 지원으로 수행됐으며, 연구 결과는 나노재료 분야 국제 학술지 ‘ACS Materials Letters’지 최신호(2월 5일)의 표지논문으로 게재됐다.

“지구가 태양 주위를 도는지도 모를 정도로 천문학 지식 없음. 철학, 문학 지식 없음. 식물학 지식은 독성물질에만 해박. 지질학 지식은 실용적이지만 한정적. 화학 지식 전문가급. 해부학 지식 정확. 필체 분석과 향수 감별 전문가급. 담뱃재에 대한 지식 상당.” 이런 사람이 있을까 싶겠지만 1887년 ‘주홍색 연구’로 처음 대중 앞에 등장한 셜록 홈스의 특징을 동료 존 왓슨 박사가 관찰해 정리한 내용이다. 소설 ‘주홍색 연구’에서 홈스는 과학적 방법으로 피해자 사망 시간을 추정한다. 과학수사 원조라고 하는 홈스의 뒤를 잇는 것은 영국 소설가 리처드 오스틴 프리먼이 창조한 존 이블린 손다이크 박사다. 변호사이자 병리학자, 추리소설 사상 최초 전문 법의학자로 ‘휴대용 실험실’이라고 불리는 녹색 가방을 들고 범죄 현장에 나타난다. 가방 속에는 현대 과학수사대나 감식반이 갖고 다니는 것처럼 각종 현장 검증을 위한 실험장비가 들어있다. 실제로 미국과 영국 경찰에서 20세기 중반 과학수사대가 만들어진 것도 손다이크 박사가 등장하는 소설 때문이라는 것은 공공연한 비밀이다.20세기 중반까지만 해도 법과학 활용 수준은 추리소설보다 뒤졌다. 1950년대를 지나면서 분자생물학을 비롯한 다양한 과학기술 발전으로 법의학, 법 물리학, 법화학, 법생물학, 법 고고학 등 법과학 수준도 빠르게 발전하고 있다. 기증받은 36구 사체 활용다양한 환경과 기후에서 부패 실험사체 분해 미생물 종류와 순서 확인 이런 상황에서 미국 콜로라도 주립대 동물과학대, 테네시대 미생물학과를 중심으로 한 미국 내 27개 대학 및 연구기관과 캐나다 국립 고등연구소 공동 연구팀은 인간 사체를 분해하는 데 관여하는 미생물 군집과 종류는 지역이나 환경 조건과 관계없이 보편적이라고 18일 밝혔다. 유기물을 분해하는 미생물 상호 작용의 보존과 예측할 수 있는 순서가 있음을 의미하는 것으로 법의학 연구와 실제 범죄 수사에 영향을 미칠 것으로 기대된다. 이 연구 결과는 생명 과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 미생물학’ 2월 13일 자에 실렸다. 생태계에서 분해는 죽은 생물학적 물질을 재활용해 식물이나 토양에 연료를 공급하는 과정이다. 분해는 곰팡이, 박테리아가 주로 관여한다. 많은 연구가 있지만 인간을 포함한 동물 사체에는 쉽게 분해되는 단백질과 지질이 풍부해, 생물 지질 화학이나 생태계에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았다.연구팀은 미국 연방 형사정책연구소 지원으로 테네시대, 샘 휴스턴 주립대, 콜로라도 메사대 세 곳의 법인류학 연구실에서 기증받은 36구의 사체가 분해되는 과정을 살폈다. 연구팀은 온대, 반건조 기후를 가진 세 곳에서 각각 사계절마다 3구씩 배치해 분해 과정을 장기간 분석했다. 연구팀은 부패하는 각 시신에 대해 처음 21일 동안 시신의 피부 변화와 주변 토양 표본을 수집했다. 연구팀은 표본에서 분자 및 게놈 분석을 했다. 이를 통해 각 시신에 존재하는 미생물 군집(마이크로바이옴) 지도를 구축했다. 그 결과, 연구팀은 부패 중인 인간 사체에는 지역이나 기후, 계절에 상관없이 부패하지 않은 환경에서는 찾아볼 수 없는, 오직 분해 시에만 나타나는 20종의 미생물 군집이 같이 나타나는 것을 발견했다. 특히, 이 미생물 군집은 특정 시점에 시계처럼 나타나며 그로 인해 모여드는 곤충들도 같은 것으로 나타났다.이번 연구 결과와 AI 머닝러신 결합정확한 사망 시간 예측 도구까지 개발 연구팀은 이번 연구 결과와 기존에 얻은 법과학 지식을 결합한 빅데이터와 인공지능 머신러닝 기술로 사망 후 시간을 정확하게 예측할 수 있는 도구를 개발했다. 부검의가 추정하는 사망 시간보다 좀 더 정확하게 예측이 가능할 것으로 기대된다고 연구팀 관계자는 밝혔다. 연구를 이끈 제시카 매트칼프 콜로라도 주립대 교수(실험 생태학·생물정보학)는 “모든 살인 사건의 수사에서 중요한 것은 사망 시간”이라면서 “이번 연구는 유해의 사망 시간을 정확히 예측하고, 신원을 확인하며, 잠재적 용의자를 파악해 수사하는 데 상당한 도움이 될 것”이라고 말했다. 매트칼프 교수는 “야외에서 발견된 사체에서는 사망 시간을 비롯해 수사의 단서가 될 만한 것을 수집하기가 어렵다”라면서 “이번 연구는 야외에서 발견된 시신에 대해서도 정확한 정보를 얻을 수 있게 도와줄 것”이라고 덧붙였다.

태양계가 형성되고 지구의 나이도 겨우 5억 살 정도밖에 되지 않았을 때, 이웃 형제 행성인 화성은 말 그대로 불타는 행성이었다는 연구 결과가 나왔다. 중국 홍콩대 지구과학과, 우주연구실, 중국 지구과학대, 미국 스토니브룩대 지구과학과, 노던 애리조나대 천문·행성과학과 공동 연구팀은 화성이 생성된 지 얼마 안 됐던 약 40억~35억 년 전 곳곳에서 활화산이 폭발하고 지각 활동이 활발했다고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 천문학 분야 국제 학술지 ‘네이처 천문학’ 2월 13일 자에 실렸다. 현재 화성은 지구와 달리 화산이나 지각 활동이 거의 없다. 화성 표면의 거의 절반이 35억 년 이상으로 추정된다. 과학자들은 이런 사실에 미뤄 35억~40억 년 동안 지각 재활용이나 지질학적 활동이 거의 없었다고 보고 있다. 지각 재활용은 암석권의 표면 물질이 섭입, 침식, 박리 등을 통해 맨틀로 재활용되는 지각 과정이다. 대륙 이동도 지각 재활용 때문에 나타날 수 있는 현상이다. 35억~40억 년 이후 화성의 지질학적 활동에 대해서는 파악하고 있지만, 화성 탄생 후 첫 10억 년까지 지질학적 활동은 명확히 밝혀진 바가 없다. 연구팀은 화성 궤도선과 탐사선에서 확보한 데이터를 활용해 화성 남반구의 에리다니아 지역 형태와 광물에 대해 분석했다. 분지 형태의 에리다니아 지역은 물이 채워져 있었을 것으로 추정되는 지역이면서 화성의 고대 자기장의 흔적과 다양한 화산 활동의 흔적이 남아 있는 곳이다. 분석 결과, 연구팀은 약 35억 년 전에 활발한 지질 활동의 흔적이 있었던 것으로 추정되는 화산 돔, 용암류와 화산쇄설물이 교대로 층을 이뤄 퇴적한 성층화산, 암설 순상 화산(pyroclastic shield), 칼데라 복합체 네 가지 유형의 화산 63개를 새로 확인했다. 이 밖에도 에리다니아 지역에서만 이런 유형의 화산 수백 개가 더 있을 것으로 추정되고 있다.연구팀은 이 같은 관측 결과는 화성에서도 지구 판구조론에서도 등장하는 수직 지각으로 지각 재활용이 있었음을 보여주는 것이라고 설명했다. 연구를 이끈 조셉 미캘스키 홍콩대 교수(행성 지질학)는 “이번에 발견된 다양한 화산 구조는 고대 화성에서는 이전에 생각했던 것보다 화산 활동을 비롯한 다양한 지질학적 운동이 있었음을 의미한다”라고 말했다. 미캘스키 교수는 “지구 생명체 탄생 관련해 제시된 시나리오 중 열수 기원설이 있는데, 화성이야말로 열수 기원 생명체 탄생과 가장 가까운 행성”이라고 주장했다.

쌀쌀한 날씨에는 커피도 좋지만 향긋한 차 한 잔이 생각나는 경우가 많다. 커피는 일하기 위해 마시는 음료, 차는 차분히 쉴 때 마시는 음료라는 말도 있다. 차는 커피와 달리 카페인 성분이 천천히 흡수되기 때문에 카페인에 민감한 사람들도 마시기 쉽다. 좋은 차 한 잔에서 느껴지는 풍미는 보통 차의 품종에 따라 달라진다고 생각하기 쉽다. 그런데, 중국 푸젠 농림대 원예학부, 우이대 생태·환경공학부, 선전 고등기술연구소 합성 생물학 연구부 공동 연구팀은 차의 맛을 좌우하는 핵심은 품종이 아닌 차 뿌리에 있는 미생물 집합이라고 밝혔다. 연구팀은 차 뿌리의 미생물 집단만 변경시키면 맛 좋은 차를 수확할 수 있다고 덧붙였다. 이 연구 결과는 생명 과학 분야 국제 학술지 ‘커런트 바이올로지’ 2월 16일 자에 실렸다. ‘차의 나라’라고 할 정도로 다양한 차가 있는 중국은 차나무 재배를 위한 유전자원을 다수 보유하고 있다. 우수한 차나무 재배를 위한 연구도 활발하다. 연구팀은 분자 유전학적 육종 방식으로는 차의 품질 개선에 한계가 있다고 보고 다른 방법에 눈을 돌렸다. 연구팀은 식물 뿌리에 서식하는 토양 미생물이 식물 내 영양분 흡수와 사용 방식에 영향을 미친다는 이전 연구들에 주목했다. 이에 연구팀은 차나무 뿌리 토양 미생물과 차의 풍미의 상관관계를 조사했다. 그 결과, 차 뿌리의 미생물이 식물의 질소 흡수에 영향을 미치고, 이는 차 맛을 결정하는 데 중요한 역할을 하는 테아닌 생성에 영향을 미친다는 사실을 확인했다. 테아닌은 차나 동백나무, 산다화에만 존재하는 특수 아미노산이다. 연구팀은 이와 함께 차 종류에 따라 서식하는 미생물의 군집이나 종류가 다르다는 사실도 발견했다. 연구팀은 테아닌 함량이 다른 차 품종을 비교해 질소 대사와 테아닌 수치를 높이는 데 효과가 있어 보이는 미생물 군집을 찾았다. 연구팀은 테아닌을 풍부하게 함유한 육계 차에서 발견되는 것과 유사한 합성 미생물 군집 ‘SynCom’을 만들었다. 그다음 SynCom을 다른 차나무 뿌리에 이식한 결과 테아닌 수치가 높아지는 것이 관찰됐다. SynCom은 낮은 질소 조건에서도 질소 고정 효과가 큰 것으로 나타났다. 합성 미생물 군집이 특히 질소가 부족한 토양 조건에서 재배되는 차나무에 효과적이다. 차나무는 재배 과정에서 많은 질소가 필요해, 이번 연구 결과는 화학 비료 사용을 줄이면서도 차나무 품질을 높이는 데 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다. 연구를 이끈 선전 고등기술연구소 젠비아오 양 교수(합성 생물학)는 “이번 연구에서 다양한 품질의 차나무 뿌리에서 질소 대사 관련 미생물 군집이 상당한 차이를 보인다는 것을 밝혀냈다”라고 설명했다. 양 교수는 “이번 연구 결과는 차나무뿐만 아니라 다른 농작물 재배에도 도움이 될 것”이라며 “예를 들어 단백질 함량을 높이는 등 품질 개선 쌀 재배에도 응용될 수 있다”라고 덧붙였다.