에너지 음료를 마시는 빈도가 높을수록 잠드는 데 걸리는 시간이 길어지고 수면 시간이 짧아지는 등 수면장애 위험이 커진다는 연구 결과가 나왔다. 23일 노르웨이 오슬로대 시리 칼덴바크 박사팀은 의학 학술지 ‘BMJ 오픈’에서 노르웨이 대학생 5만 3000여명을 대상으로 조사한 결과 에너지 음료 섭취 빈도와 수면 사이에서 의미있는 연관성을 확인했다고 밝혔다. 연구팀은 18~35세 5만 3266명을 모집해 에너지 음료를 ▲매일 ▲주 1회 ▲ 주 2~3회▲ 주 4~6회 ▲ 월 1~3회 ▲거의 마시지 않는다 등으로 나눠 에너지 음료 섭취 빈도와 수면 패턴 등을 조사했다. 수면 패턴 조사에서는 ▲잠자리에 드는 시간과 일어나는 시간 ▲잠드는 데 걸리는 시간 ▲잠자다가 깨는 시간 등을 묻고 침대에서 보낸 시간 대비 잠잔 시간으로 수면 효율성을 계산했다. 불면증은 최소 3개월간 일주일에 3일 이상 밤에 잠들기 어렵거나 잠자다 일찍 깨고 3일 이상 낮에 졸음과 피곤함을 느끼는 경우로 정의했다. 조사 결과 남녀 모두 에너지 음료 섭취와 수면 시간 사이에 명확한 연관성을 보였다. 음료 섭취 빈도가 높을수록 잠자는 시간이 줄었고, 한 달에 1~3회만 마셔도 수면 장애 위험이 커지는 것으로 나타났다. 에너지 음료를 매일 마시는 그룹은 남녀 모두 가끔 마시거나 전혀 마시지 않는 그룹보다 수면 시간이 30분 정도 적었다. 또 섭취 빈도가 늘수록 잠드는 데 걸리는 시간이 더 길었다. 불면증은 매일 마시는 그룹의 남성 37%와 여성 55%에게 나타났으나 가끔 또는 전혀 마시지 않는 그룹에서는 남성 22%와 여성 33%가 불면증을 보였다. 수면 시간이 6시간 미만인 경우도 매일 마시는 그룹이 가끔 또는 전혀 마시지 않는 그룹보다 남성은 2배 이상, 여성은 87% 더 많았다. 연구팀은 “이 연구는 관찰 연구로 수면 장애의 명확한 원인은 알 수 없고, 에너지 음료를 마신 때나 섭취량 정보가 없으며 섭취량과 수면 패턴을 객관적 측정이 아닌 자기평가에 의존하는 등 한계가 있다”고 밝혔다. 또 “에너지 음료와 수면의 연관성은 에너지 음료 섭취가 수면 부족의 결과이거나 수면 부족이 에너지 음료 섭취의 결과일 수 있는 역인과성을 보여주는 것일 수도 있다“고 덧붙였다. 그럼에도 “이 결과는 에너지 음료 섭취 빈도와 다양한 수면 매개변수 사이에 강력한 연관성을 보여준다”며 “이는 에너지 음료 섭취 빈도 조절이 수면의 질 개선 방안이 될 수 있음을 시사한다”고 연구팀은 강조했다.

국내 연구진이 유전자 가위의 움직임을 실제 가위처럼 실시간으로 볼 수 있는 기술을 개발해 눈길을 끌었다. 한국원자력연구원 첨단방사선연구소 가속기동위원소연구실 연구팀은 방사성 동위원소 지르코늄-89(Zr-89)를 이용해 크리스퍼 유전자 가위의 영상화에 성공했다고 23일 밝혔다. 이번 연구 결과는 약물 전달 분야 국제 학술지 ‘저널 오브 컨트롤드 릴리스’ 1월호 표지 논문으로 실렸다. 지난해 12월 미국식품의약국(FDA)은 세계 최초로 크리스퍼 유전자 가위를 치료제로 승인했다. 크리스퍼 유전자 가위는 3세대 유전자 가위로 동식물의 유전자에서 손상된 DNA를 잘라내고 정상 DNA로 교체해 질병을 치료하는 기술이다. 유전자 가위는 길잡이 역할을 하는 가이드 RNA와 표적 부위를 인식하고 잘라내는 효소 단백질로 구성돼 있다. 연구팀은 크리스퍼 유전자 가위 중 하나인 크리스퍼-캐스12a 단백질과 의료용 방사성 동위원소인 지르코늄-89를 접목한 새로운 바이오 소재를 개발했다. 크리스퍼-캐스12a는 크리스퍼-캐스9보다 크기가 작아 더 정교한 유전자 편집이 가능한 기술이다. 유전자 가위는 분자 크기가 크고, 구조가 복잡해 다른 물질과 결합하기 어렵다. 그러나, 연구팀은 의료용 동위원소 지르코늄-89는 반감기가 3.3일로 체내에 오래 머물지 않아 안전하고, 생체 물질 추적이 쉬울 뿐만 아니라 다른 물질과 결합하기 쉽다는 특징에 착안했다. 이에 연구팀은 적절한 배양 온도, 시간 등 최적의 조건을 찾아 유전자 가위 기능을 유지하면서 지르코늄-89와 결합하는 데 성공했다. 연구팀은 간경화 치료를 위해 간경화에 악영향을 주는 콜라겐 증식을 억제하도록 고안된 크리스퍼 유전자 가위를 활용했다. 유전자 가위와 지르코늄-89를 결합한 뒤 체내에서 잘 전달되도록 지질 나노입자로 둘러싸 캡슐화해 정맥주사로 간에 전달했다. 연구팀은 이 과정을 PET(양전자 단층 촬영) 영상으로 확인하면 유전자 가위의 작용 여부를 알 수 있다. 연구팀에 따르면 이번 기술을 활용하면 암과 같은 질환의 진단과 치료가 가능할 뿐만 아니라 약의 이동과 치료 효과를 즉시 파악할 수 있다. 연구를 이끈 박정훈 원자력연구원 가속기동위원소개발실 실장은 “이번에 개발한 소재는 지르코늄-89에서 나오는 감마선을 추적해 유전자 가위가 어디로 이동하는지 영상으로 확인할 수 있는 특징이 있다”라면서 “특정 DNA로 찾아가는 유전자 가위의 정확한 위치를 파악해 치료 효과를 높일 수 있고 신약 연구개발에도 활발히 사용될 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다.

작년 초 중국 정부는 농업 강국을 강조하면서 식량 생산을 늘리기 위한 여러 가지 조치를 발표했습니다. 14억 인구를 지닌 인구 대국인 만큼 식량을 안정적으로 자급하는 문제는 당연히 국가적 최우선 과제일 것입니다. 하지만 그 내용을 뜯어보면 대두처럼 특정 곡물에 대한 수입 의존도가 높은 중국 정부의 고민이 담겨 있습니다. 중국의 곡물 생산량은 6억 5000만 톤 이상으로 최근 안정적으로 유지됐으나 가축 사료용으로 주로 쓰이는 대두의 경우 80%를 수입에 의존하고 있습니다. 대두는 중국인이 가장 좋아하는 고기인 돼지고기의 안정적인 생산을 위해 꼭 필요합니다. 문제는 수입의 대부분을 미국과 브라질에 의존하고 있다는 것입니다. 덕분에 미중 갈등이 높아지는 상황에서도 중국은 미국산 농산물의 최대 수입국 자리를 지키고 있습니다. 중국 입장에서는 식량 안보를 위해 이 문제를 극복해야만 하는 상황입니다. 중국과학학술원(CAS) 연구팀은 이 문제에 대해 다소 기발한 아이디어를 제시했습니다. 바로 석탄을 이용해 대체 사료를 만드는 것입니다. 물론 석탄을 섞어 가짜 사료를 만들겠다는 이야기가 아닙니다. 석탄에서 메탄올을 추출한 후 이 메탄올을 이용해 자랄 수 있는 효모를 키우는 이야기입니다. 효모 가운데는 독성 물질인 메탄올을 발효하는 능력을 지닌 것들이 있습니다. 연구팀은 이 중에서 피치아 파스토리스(Pichia pastoris)라는 효모를 선택했습니다. 하지만 자연적으로 존재하는 효모만으로는 목적을 달성하기 어렵기 때문에 유전자를 삽입해 메탄올 대사 능력을 더 높였습니다. 이렇게 만든 유전자 조작 효모는 메탄올을 열심히 대사해 단백질과 기타 필요한 영양소로 만듭니다. 연구팀은 메탄올에서 단백질로 전환 효율이 지금까지 보고된 것 중 제일 높은 67.21%에 달한다고 보고했습니다. 대두를 대체할 고단백 사료의 가능성을 보여준 것입니다. 이 연구는 학술지인 바이오 기술 및 바이오 연료(Biotechnology for Biofuels)에 발표됐습니다. 그런데 사실 가축을 키우는데 들어가는 막대한 사료와 다른 자원을 줄여보려는 연구는 중국만 하는 게 아닙니다. 이미 전 세계 육지의 1/4 정도가 농업 및 축산업을 위해 사용되는데, 앞으로 더 많은 육류를 공급하기 위해 숲과 초지를 개간하고 농지를 만들기는 어렵기 때문입니다. 온실가스 배출은 물론 농약과 화학비료, 축산 폐수 등으로 인한 환경 오염 문제도 심각하고 농지와 방목지 확보를 위해 파괴되는 산림의 양도 막대합니다. 이 문제를 해결하기 위해 서방 국가에서는 아예 가축을 키우지 않는 배양육 연구가 활발합니다. 동물 복지 문제를 생각하면 더 나은 대안이기 때문입니다. 하지만 배양육이 진짜 고기보다 월등히 비싸다는 문제가 있어 가까운 미래에 일반 육류를 대체할 수 있을 것 같지는 않아 보입니다. 석탄이나 다른 원료로 제조한 인공 사료 역시 경제성이 걸림돌이 될 가능성이 높습니다. 일단 석탄을 원료로 메탄올로 전환하는 과정 자체가 대두보다 비쌀 가능성이 높은 데다, 효모를 키우고 이 효모를 다시 사료로 전환하는 과정도 그렇게 저렴하지 않을 것이기 때문입니다. 더구나 막대한 양의 석탄을 채굴하고 가공하는 과정도 친환경적이지 않을 것입니다. 결국 대체육이나 대체 사료 모두 경제성과 친환경 두 마리 토끼를 잡지 못하면 대중화는 쉽지 않아 보입니다. 그래도 환경 문제, 전 세계적인 육류 수요가 증가, 지정학적 불안에 의한 식량 안보 문제가 제기되면 관련 연구는 더 활발하게 진행될 것입니다. 역시 식량 안보 문제에서 자유롭지 않고 사료를 대부분 수입하는 우리나라도 관심을 가져야 할지 모릅니다. 고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

미국과 중국 연구팀은 성인이 우유 섭취를 늘리면 제2형 당뇨병 위험이 감소한다고 밝혔다. 이런 효과는 특히 유당 분해 효소인 락타아제가 생성되지 않는 유당불내증이 있는 성인에게 뚜렷하게 나타나는 것으로 확인됐다. 이 연구에는 미국 알버트 아인슈타인 의대, 페닝턴 의·생명 연구센터, 하버드대 의대, 브리검 여성병원, 존스 홉킨스대 공중보건대, 텍사스 보건과학대, 캘리포니아 샌디에이고대(UCSD), 중국 쑤저우대 의대 소속 의학자, 보건학자, 식품영영학자, 면역학자 등이 참여했다. 이번 연구 결과는 생명과학 및 의학 분야 국제 학술지 ‘네이처 메타볼리즘’ 1월 23일자에 실렸다. 락타아제(LCT) 유전자의 단일 염기 다형성 rs4988235의 유전자형에 따라 성인이 돼서 락타아제 발현이 유지되는지가 결정된다. 락타아제 지속성의 AA/AG 유전자형을 가진 사람은 성인이 돼서도 우유 같은 유제품을 쉽게 소화할 수 있지만, 락타아제 비지속성의 GG 유전형을 가진 사람은 유당불내증을 앓기 쉽게 된다. 사람은 영유아기에는 모두 우유를 소화하기 쉽게 유당분해효소 유전자를 갖고 있지만 차츰 나이가 들면서 유당분해효소가 비활성화되는 경우가 있다. 우유를 소화하지 못하는 유당불내증은 동양인에게서 많으며, 한국인 75%가 유당불내증이 있는 것으로 알려졌다. 연구팀은 히스패닉과 라틴계의 건강 증진 및 악화 인자를 확인하기 위한 코흐트 연구인 ‘히스패닉/라티노 커뮤니티 건강연구’(HCHS/SOL)에 참여한 1만 2653명의 남녀를 대상으로 유전자형, 장내 미생물, 혈중 대사물질 수치를 6년 동안 추적 관찰했다. 동시에 참여자들을 대상으로 24시간 동안 섭취한 음식 성향에 대해 설문 조사했다. 그 결과, 우유 섭취량이 하루 1컵이 늘어날 때마다 락타아제 비지속성이 있는 사람들은 성인 당뇨 발병 위험이 약 30% 감소하는 것으로 나타났다. 연구팀은 영국 바이오뱅크에 참여한 16만 7172명을 대상으로 우유 섭취량과 락타아제 유전자형, 2형 당뇨 위험 사이 연관성을 재조사했다. 우유 섭취는 유당 불내증을 가진 개인의 장내 미생물의 변화를 가져오는 것으로 밝혀졌다. 특히 우유 섭취를 통해 유용한 장내 미생물인 비피도박테리움의 종류와 숫자가 늘어나면서 2형 당뇨 위험을 줄인다고 연구팀은 설명했다. 또 우유 섭취는 분비 사슬아미노산(BCAA)이나 트립토판 대사 산물 같은 2형 당뇨 위험을 낮춰주는 혈중 대사 산물의 수준이 높게 만든다고 덧붙였다. 유당 불내증이 없는 사람도 우유 섭취가 2형 당뇨 발병 위험을 낮춰주는 것으로 조사됐지만 통계적 유의성이 나타나지는 않았다. 유당 불내증 환자의 경우는 우유를 한 번에 마시는 것보다 조금씩 나눠 마시거나 데워 마시는 것이 좋다. 유당을 제거한 락토프리 우유나 식물성 우유를 마시는 것도 도움이 된다. 연구를 이끈 미국 알버트 아인슈타인 의대 역학 및 공중보건학과 퀴빈 퀴 교수는 “이번 연구는 유당 불내증을 가진 사람의 경우 우유 섭취를 늘리면 성인 당뇨 위험을 낮출 수 있음을 확인했다”라고 말했다.

소변 암 진단기업 ‘㈜큐브바이오’가 지난 16일 나스닥 스팩(SPAC) 상장 협약을 맺고, Global Fund LLC를 자문사로 선정했다고 22일 밝혔다. 자문사로 선정된 Global Fund LLC는 미국 워싱턴DC 등에 소재한 스팩 전문 투자사로 미국 현지 다양한 스팩 결성, 자문 및 직접 운영 노하우, DeSPAC 전문 역량과 네트워크를 보유하고 있는 사모펀드다. 또한 다수의 바이오 관련 회사를 상장한 스팩사에 스폰서 투자자로 참여하고 있으며, 바이오 스팩 상장 자문 경험도 보유한 베테랑 자문사다.미국에서의 기업공개(IPO)는 큐브바이오의 성장을 더욱 가속화하고 전세계 지역으로의 사업 확장을 수월하게 할 것으로 기대된다. 큐브바이오는 지난 8월 미국 정부에서 추진하는 암 정복 프로젝트 CANCER MOONSHOT의 민간 협력 컨소시엄인 CancerX의 멤버로 합류하면서 미국 진출에 시동을 걸었다. 이어 KPMG로부터 기업가치 평가를 받고 해외 기관투자자들과 지속적인 소통을 통해 시장의 높은 성장 잠재력을 인정받는 활동을 하면서 이번 스팩 상장 협약의 기틀을 다졌다. 큐브바이오 김재명 부회장은 “전세계 바이오 시장의 4분의 1을 차지하는 미국 시장은 당사의 혁신적인 기술의 가치를 평가받을 수 있는 최적의 시장”이라며 “성공적인 상장을 통해 미국의 바이오 기업들과 협력을 강화하고 미국 정부의 암 관련 사업에 보다 적극적으로 참여할 것”이라고 포부를 밝혔다. 큐브바이오 관계자는 “올해에는 기계약한 홍콩 제이콥슨파마 그룹과의 수출 확대 및 작년 조달청 혁신제품 선정을 통한 국내 정부기관 납품을 위해 최선의 노력을 기울일 것”이라고 말했다. 이어 “분당서울대학교병원과의 임상이 마무리되고 국제학술지 논문발표가 예정되어 있어 이를 통해 기술력을 알리고, 현재 진행중인 미국 외 일본, 대만 등의 국가와 공급계약 체결을 마무리할 예정”이라며, “실적 향상과 함께 미국 나스닥 스팩 상장을 통해 글로벌회사로 성장해 나가겠다”고 계획을 덧붙여 밝혔다. 한편 큐브바이오는 암 검사 접근성을 높이는데 중점을 두고 쉽게 채취가 가능한 소변을 이용하여 소변검체 내 특정 대사물질의 농도측정을 통해 신체 내 암의 유무를 조기에 구분할 수 있는 기술을 개발한 체외진단 전문기업이다. 암 진단 관련 특허 37개를 보유하고 있으며 공동기술개발계약을 체결한 분당서울대학교병원, 싱가포르, 중국, 러시아 등 해외기관과 임상 및 연구를 진행한 바 있다. 이를 기반으로 췌장암 진단 키트 CEED-NOVUS-P, 다중암 진단 키트 CEED-NOVUS 이외에 CEED-PG/PGS 등을 개발했다.

국내 연구진이 코로나19 바이러스가 끊임없이 진화하는 것과 마찬가지로 인체 면역반응도 함께 진화해 중증 감염을 억제한다는 것을 밝혀냈다. 기초과학연구원(IBS) 한국바이러스기초연구소 바이러스 면역 연구센터, 연세대 세브란스병원, 고려대 구로병원, 성균관대 삼성서울병원 공동 연구팀은 코로나19 오미크론 돌파 감염 시 형성된 기억 T세포가 새로운 변이 바이러스에도 강한 면역반응을 보인다고 22일 밝혔다. 이 연구 결과는 생명과학 및 의학 분야 국제 학술지 ‘사이언스 면역학’ 1월 20일자에 실렸다. 코로나19 오미크론 변이 바이러스는 2021년 말 등장해 강한 전파력을 보이며 우세 종이 돼 2022년 세계 각국에서 대유행했다. 이후에도 새로운 오미크론 변이주가 출현하고 있다. 최근에도 JN. 1이라는 변이주가 유행하고 있다. 이 때문에 재감염과 돌파감염이 계속 나타나고 있다. 바이러스에 감염되거나 백신을 접종하면 해당 바이러스에 대한 중화항체와 기억 T세포가 형성된다. 중화항체는 숙주 세포가 바이러스에 감염되는 것을 막아주고, 기억 T세포는 감염 자체를 막을 수는 없지만 감염된 숙주 세포를 빠르게 찾아 제거함으로써 중증 감염으로 진행을 차단한다. 그동안 오미크론 변이에 관한 면역 연구는 대부분 백신 효능에 관한 것이거나 중화항체에 초점을 두고 진행된 것으로, 기억 T세포 관련 연구는 많지 않았다.이에 연구팀은 2022년 초 BA.2 오미크론 돌파 감염을 겪고 회복한 환자들을 대상으로 말초혈액을 채취해 면역세포를 분리했다. 이를 통해 초기에 유행한 코로나19 오리지널 바이러스와 다양한 오미크론 변이주의 스파이크 단백질에 반응하는 기억 T세포를 비교, 분석했다. 그 결과, 오미크론 돌파 감염을 겪으면 그 이후에 나타난 변이 바이러스에 대한 기억 T세포 반응도 함께 강화된 것을 확인했다. 오미크론 돌파 감염을 겪음으로써 미래에 새롭게 출현한 변이 바이러스에 대한 면역까지 증강된 것이란 말이다. 또 연구팀은 기억 T세포 면역 강화 원인이 되는 스파이크 단백질의 특정 부위를 찾아냈다. 신의철 IBS 바이러스 면역 연구센터장은 “이번 연구 결과는 오미크론 돌파 감염을 경험하면 추후 새롭게 출현하는 변이 바이러스에 감염되더라도 중증 코로나로 진행되지 않는다는 것을 보여준다”라고 설명했다. 신 센터장은 “백신을 개발할 때 현재 유행하는 우세 변이주와 변이가 진행되는 계통 간 유사성을 찾는 방향으로 접근하는 것이 필요하다”라고 덧붙였다.

4차 산업의 핵심 광물로 꼽히는 리튬을 둘러싸고 각국의 점유율 경쟁이 치열한 가운데, 중국에서 약 100만t에 달하는 리튬의 매장지가 발견됐다. 중국 관영 신화통신의 19일(이하 현지시간) 보도에 따르면, 지난 17일 중국 자연자원부는 쓰촨성(省) 야장현(玄)에서 약 100t 규모의 리튬 매장지를 발견했다면서 “중요한 돌파구를 찾았다”고 밝혔다. 리튬은 일명 ‘하얀 금’(White Gold), 또는 ‘신 석유’(New Oil) 이라고 불릴 정도로 가치가 매우 높다. 스마트폰과 전기차 배터리 등 4차 산업의 핵심 원료이기 때문이다. 현재 중국은 전 세계에서 발견된 리튬의 약 7%를 보유하고 있다. 이는 볼리비아, 아르헨티나, 미국, 칠레, 호주에 이어 세계 6위 수준이다. 다만 중국이 정제하는 리튬은 전 세계 생산량의 절반 이상인 만큼, 리튬을 둘러싼 중국의 입김은 갈수록 거세지고 있다. 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)는 19일 “중국의 이번 발견은 핵심 자원에 대한 글로벌 경쟁이 심화하면서 중국이 에너지와 자원 안보 강화를 위한 국내 자원 탐사에 노력을 기울이는 가운데 나온 것”이라고 분석했다. 호주 태즈메이니아대 제임스 친 교수는 SCMP에 “새로운 리튬 매장지가 중국의 전기차 배터리 분야에 대한 추가 투자를 유도하는 데 도움이 될 수 있을 것”이라면서 “현재 ”배터리 연구·개발(R&D)에서 일부 최고 배터리는 중국에서 생산되고 있다”고 말했다. 이어 “전기차 기술 발전은 중국에서 부동산 부채 위기 같은 역풍이 계속해서 성장을 압박하는 때에 경제 발전에 도움이 될 것”이라고 덧붙였다. 실제로 중국 세관에 따르면, 지난해 중국의 리튬전지, 태양전지, 신에너지차 통합 수출액이 처음으로 1조 위안(약 185조원)을 넘어섰다. 이번에 새롭게 발견한 리튬이 채굴되면 수출용 보다는 내수용으로 쓰일 가능성이 높다는 전망도 나왔다. 투자은행 나티시스의 알리시아 가르시아 헤레로 수석 이코노미스트는 SCMP에 “중국이 새로 발견한 리튬을 수출보다는 내수용으로 쓸 것으로 보인다”면서 “이는 중국 전기차 배너티 제조사가 한국 등 경쟁국가나 업체보다 우위를 점하는데 도움이 될 것”이라고 전망했다. 천연자원 ‘로또’ 잇따라 터진 중국 앞서 중국은 지난해 12월 간쑤성 칭양시(市) 훙더 지역에서 대량의 석유가 매장된 것으로 추정되는 유전을 발견했다. 중국석유천연가스(CNPC) 산하의 창칭유전은 “이 지역에서 확인된 석유 매장량은 5024만t, 추정 석유 매장량은 5620만t에 이른다”고 전했다.이보다 앞선 지난해 10월에는 중국 원자력공업 지질국이 최대 10만t이 매장된 것으로 추정되는 우라늄 광상(鑛床‧유용광물이 국부적으로 집합하여 채굴의 대상이 되는 곳)이 발견했다고 공식 발표했다. 우라늄은 원자력발전에 반드시 필요한 중요 광물로 꼽히며, 러시아 침공으로 시작된 우크라이나 전쟁이 장기화하고 관련 시장이 확대하면서 각국에서는 우라늄 공급망 불안정에 대비해야 한다는 목소리가 쏟아졌다. 지난해 6월에는 중국 지질학자들이 현지 학술지에 “티베트 남부에서 길이가 1000㎞ 이상에 달하는 잠재적 희토류 광물 벨트를 발견했다”는 내용의 논문을 발표한 바 있다. 이 밖에도 지난해 12월에는 네이멍구에서 170억 위안(한화 약 3조 920억 원)에 달하는 금 38t 매장지가 발견되는 등 천연자원 복권에 당첨된 듯한 행운이 이어지고 있다

최근 국내 연구진이 다양한 탈모증에 대한 새로운 치료 기전을 규명했다. 미토콘드리아 내에 위치한 알데하이드 탈수소효소(Aldehyde Dehydrogenase2, ALDH2)를 활성화하여 휴지기 모낭을 성장기로 전환시키는 가능성을 제시한 것이다. 서울대병원 피부과 권오상 교수 연구팀은 체내 ALDH2 활성도를 높이면 세포 내 에너지 대사를 촉진해 모발 성장 주기를 조절할 수 있다는 사실을 확인했다고 밝혔다. 머리카락은 성장기와 퇴화기, 휴지기를 순환한다. 성장기에는 피부 밑에 있는 모낭 줄기세포가 활발하게 작동해 머리카락이 새로 자라다가, 휴지기에 들어가면 모발 재생이 중단되고 머리카락이 빠진다. 탈모는 이 순환에 문제가 생기면 발생할 수 있다. 휴지기 이후 성장기가 찾아와야 머리카락이 다시 자라는데, 성장 주기가 진행되지 않으면 가늘어진 모발이 탈락하면서 탈모가 생긴다. 연구팀은 모낭 휴지기를 성장기로 전환할 수 있는 방안을 찾기 위해 체내 세포의 소기관인 미토콘드리아에 있는 ALDH2에 주목했다. ALDH2는 알코올을 분해할 때 나오는 아세트알데하이드를 해독해 산화 스트레스를 완화하는 효소다. 연구팀은 ALDH2이 모발 성장과 산화 스트레스 감소에 어떠한 영향을 미치는지 평가하기 위해 효소 활성도를 평가하는 방식으로 실험을 진행했다. ALDH2 활성화를 유도해 휴지기 모낭과 성장기 모낭에서의 활성도 차이를 분석했다는 것이다.그 결과 ALDH2는 머리카락을 만드는 모낭의 상피 세포층에서 가장 뚜렷하게 발현됐고, 모낭의 성장기에 가장 활성화되는 것으로 나타났다. 모낭 휴지기에는 미미하게 발현됐다. 연구팀은 효소의 활성화 정도가 모낭의 휴지기에는 미미하다가 성장기로 전환했을 때 증가하는 점으로 미뤄보아 이 효소가 모발의 성장을 유도하는 것으로 판단했다. 동물실험에서도 ALDH2 활성화가 모발의 길이 성장을 촉진하고, 모낭의 성장기 전환을 가속하는 것으로 확인됐다. ALDH2를 활성화하면 이미 탈모치료제로 널리 쓰이고 있는 미녹시딜과 유사한 수준의 효과를 내는 것으로도 나타났다. 또 ALDH2 활성화는 모낭 형성과 유지에 관여하는 베타카테닌이라는 체내 단백질 증가에도 긍정적인 영향을 끼쳤다. 이번 연구 결과는 안드로겐성 탈모를 포함한 다양한 탈모에 대한 새로운 치료 전략을 제시할 것으로 기대된다.안드로겐성 탈모는 남성 호르몬인 안드로겐이 모발의 성장을 억제해 모발이 서서히 얇아지고 빠지는 질환이다. 남녀 모두에게 나타나는 세계적으로 가장 흔한 탈모 유형으로, 호르몬뿐만 아니라 유전적·환경적 요인에 의해서도 나타날 수 있다. 권오상 교수는 “ALDH2 활성화가 모낭에 미치는 긍정적인 영향을 확인했고, 모발 성장기 단계 유도를 위한 새로운 치료 전략 가능성이 제시됐다. 탈모 치료 분야에서 혁신적인 접근법을 모색할 수 있게 됐다”라며 “더 나은 탈모 치료법을 개발하고 환자들의 삶의 질 향상에 기여하겠다”라고 말했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘저널 오브 어드밴스드 리서치(Journal of Advanced Research)’에 게재됐다. 잠재적 탈모인 1000만명 시대 국민건강보험공단에 따르면 지난 2021년 ‘병적 탈모증’으로 진료를 받은 사람은 25만명에 육박했다. ‘병적 탈모’는 피부염이나 흉터로 인한 탈모로, 건강보험 급여 대상이다. 탈모 치료 인구 중 30대 비중은 22.6%로 가장 높았고, 이어 40대(21.7%), 50대(16.5%) 순이었다. 특히 20대 탈모 치료 인구도 전체의 20%를 차지해 2030 탈모 치료 인구는 전체의 40% 이상에 육박하고 있다. 문제는 이런 원인 없이 머리카락이 빠지는 경우다. 보통 노화나 유전이 원인인데, 보험 적용도 안 되고 병원을 찾지도 않기 때문에 숫자 파악이 쉽지 않다. 일각에서는 증상이 심하지 않거나 잠재 가능성이 큰 모든 탈모인의 숫자를 전부 합치면 1000만명에 달한다는 추정이 나온다. 실제로 엠브레인이 지난해 성인 남녀 1000명을 대상으로 실시한 ‘2023 헤어 관리 및 탈모 관련 인식 조사’ 결과 탈모 증상 경험자 303명 중 20대가 14.1%, 30대 23.4%, 40대 29.0%, 50대 33.3%로 집계됐다. 또한 20대 응답자의 17.2%, 30대의 28.4%, 40대의 35.2%, 50대의 40.4%가 탈모를 경험한 것으로 답변했다. 특히 탈모 비경험자인 697명(69.7%) 중 307명(44%)은 ‘탈모를 겪어본 적 없지만, 예방에 대한 관심은 높다’고 답했다.

설탕은 중세까지만 해도 금보다 비쌌던 물건이었다가 산업 혁명 이후는 누구나 맛볼 수 있게 됐다. 심지어 요즘 웬만한 음식 레시피에 설탕이 포함되지 않은 것이 없을 정도다. 음식의 감칠맛을 더해줄지는 모르겠지만 충치와 비만, 대사질환, 각종 성인 당뇨 원인이다. 게다가 단맛에 빠지면 계속 소비할 수밖에 없도록 뇌를 ‘중독’ 시키기도 한다. 그런데, 이런 당분이 또 다른 문제를 일으킬 수 있다는 지적이 나왔다. 중국과 미국 공동 연구팀은 뇌의 포도당 수치가 높을수록 항생제 내성이 생기기 쉽다고 21일 밝혔다. 이 연구에는 중국 과학원(CAS) 미생물학연구소, 중국과학원대, 충칭 시난대, 베이징 수도의대, 유전학 및 발달 생물학 연구소, 베이징 연합 의대 병원, 베이징 방사선 의학 연구소, 생명과학 연구소, 베이징대, 해군 의학대, 미국 조지아대 의과학자들이 참여했다. 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 미생물학’ 1월 16일자에 실렸다. 곰팡이로 인해 걸리는 질환은 다양하다. 대표적인 것이 무좀이다. 피부 표면에서 발생하는 질환 이외에 곰팡이가 장기나 혈액 속으로 침투해 질병을 일으키기도 한다. 축농증, 구내염, 천식, 폐렴 등이 대표적이다. ‘크립토코쿠스 네오포만스’(Cryptococcus neoformans)라는 곰팡이는 면역력이 저하된 사람의 호흡기를 통해 체내에 들어가 혈액을 통해 전신으로 퍼진 다음 혈액-뇌 장벽을 통과해 수막염, 뇌염 등을 일으킨다. 이 곰팡이 때문에 매년 전 세계에서 약 18만 명이 사망하는 것으로 알려졌다. 곰팡이 관련 질환을 치료할 수 있는 대표적인 항진균제는 ‘암포테리신B’다. 만약 암포테리신B에 대한 내성이 있을 경우는 치료가 쉽지 않다. 이에 연구팀은 어떤 인자가 항진균제 내성을 유발하는지 분석에 나섰다. 연구팀은 생쥐의 뇌 조직과 사람의 뇌척수액을 추출해 수많은 대사산물이 크립토코쿠스 네오포만스와 암포테리신B의 상호 작용에 미치는 영향을 분석했다. 그 결과, 뇌에 존재하는 포도당이 포도당 억제 조절인자인 크립토코쿠스 네오포만스의 ‘Mig1’이라는 단백질과 결합해 항진균제 내성을 유도한다는 것을 규명했다. 또, 생쥐 실험을 통해 Mig1이 암포테리신B의 약효를 제한한다는 것을 확인했다. 연구팀은 곰팡이의 세포막 구성성분 중 하나인 ‘이시톨포스포릴세라마이드’를 억제하는 물질과 암포테리신B를 병용하면 네오포만스로 인해 발생하는 뇌 감염질환 치료 효과가 높아진다는 것을 밝혀냈다. 연구를 이끈 린퀴 왕 CAS 미생물학연구소 교수는 “이번 연구 결과는 당분처럼 숙주 유래 대사산물에 의해 항생제 약물 내성이 발생할 수 있음을 보여준다”라면서 “곰팡이나 세균 질환을 표적으로 하는 효과적인 치료법 개발에 도움이 될 것으로 기대한다”라고 설명했다.

한 직장에 오래 다닌 사람 중에서도 유독 ‘조직과 맞지 않는다’라거나 ‘조직이 싫다’는 말을 하는 이들이 있다. 그렇지만, 직장에 오래 다니지 않았는데도 강한 애정을 보이는 사람들도 있다. 과연 소속감에 영향을 주는 요소는 뭘까. 펜실베이니아주립대 교육 정책학과, 웨이크 포레스트대 실험심리학과 공동 연구팀은 조직에 대한 소속감은 개인의 성격뿐만 아니라 조직의 크기와 밀접한 관련이 있다고 20일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 1월 18일자에 실렸다. 앞선 여러 연구에서는 개인의 성격 특성이 소속감에 영향을 미친다는 연구가 있는가 하면 성별, 인종 같은 인구통계학적 특성을 반영할 경우 별다른 영향을 미치지 못하는 것으로 나타난 연구도 있었다. 연구팀은 이렇듯 상반된 연구 결과가 나온 것에 관해 성별, 인종적 특성을 제외한 상태에서 소속감에 영향을 주는 요소를 찾아 나섰다. 이를 위해 미국과 캐나다에 있는 12개 대학에 재학 중인 4753명의 1학년 남녀 대학생을 대상으로 설문조사를 실시했다. 연구팀은 개인이 느끼는 소속감과 외향성, 친화성, 개방성, 성실성, 신경증이라는 5대 성격 특성을 조사했다. 이와 함께 대학의 규모도 함께 분석했다. 분석 결과, 외향적이고 친화성이 높은 학생일수록 입학 직후부터 소속감을 크게 느끼는 것으로 나타났다. 또 개방적이고 외향적인 학생일수록 규모가 큰 학교에 재학 중인 경우가 많았다. 반면 신경증적 성격을 가진 학생일수록 소속감이 낮은 것으로 조사됐다. 재미있는 것은 규모가 큰 학교에 재학 중인 학생들이 소규모 대학교에 재학 중인 학생들보다 소속감이 강하게 나타났다는 점이다. 연구팀에 따르면 성격과 소속감 사이의 관계는 여러 연구가 진행됐지만, 조직 규모가 소속감에 영향을 미친다는 사실은 처음 밝혀진 것이다. 연구팀은 조직 규모가 어떻게 소속감에 영향을 미치는지 추가 연구를 진행할 계획이다. 연구에 참여한 마이트레이 고팔란 펜실베이니아대 교수는 “이번 연구를 보면 외향적 성격을 가진 사람이 조직에 대한 소속감을 강하게 느낀다”라면서 “많은 사람이 소속감이 강한 사람이 성실하고 새로운 아이디어에 대해 개방적이라고 생각하지만, 소속감과 성실성, 개방성과는 상관관계를 전혀 찾지 못했다”라고 말했다. 연구를 이끈 독립 연구자인 알렉산드리아 스터블빈은 “대학뿐만 아니라 기업 등 크고 작은 조직에서 다양한 성격과 배경을 가진 이들이 늘어나고 있는 만큼 이번 연구 결과는 소속감을 갖고 조직에 긍정적 영향을 미치는 데 도움을 줄 수 있을 것으로 본다”라고 말했다.

중생대 지구의 육·해·공을 지배했던 공룡이라고 하면 누구나 ‘티라노사우루스 렉스’를 떠올린다. 중생대 백악기에는 티라노사우루스 외에도 비슷한 거대 육식공룡들이 존재했다. 미국, 캐나다, 영국 고생물학자들이 티라노사우루스와 가장 유사한 친척뻘 육식 공룡의 새로운 종을 찾아내 눈길을 끌고 있다. 미국 뉴멕시코 자연사·과학박물관, 유타대, 유타 자연사박물관, 조지워싱턴대, 해리스버그대, 펜실베이니아 주립대, 캐나다 앨버타대, 영국 배스대 공동 연구팀은 티라노사우루스 렉스의 가장 가까운 친척으로 추정되는 새로운 티라노사우루스 종을 발견했다고 19일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 1월 12일자에 실렸다.연구팀은 미국 남서부의 뉴멕시코주 홀 레이크 지층에서 발견된 공룡 머리뼈 일부를 분석한 결과 중생대 육식 공룡의 새로운 종이라는 것을 확인하고, ‘티라노사우루스 맥라엔시스’(Tyrannosaurus mcraeensis)라고 명명했다. 화석 발견 초기에는 몸길이가 최대 12m에 달하고 날카로운 이빨을 가지고 있어 티라노사우루스로 분류됐다. 그렇지만 연구팀은 두개골 뼈 모양과 연결 부위에 여러 가지 미묘한 차이를 발견해 새로운 종으로 구분했다. 연구팀은 화석이 묻혀 있던 암석과 다른 공룡 유적들을 연대 측정한 결과 T.맥라엔시스는 T,렉스보다 500만~700만 년 전인 7300만~7100만 년 전에 살았던 것으로 추정했다. 연구팀은 T,맥라엔시스와 다른 용각류 공룡들 사이의 관계를 분석한 결과, T.맥라엔시스는 T.렉스와 가장 가까운 자매종(種)으로 분석했다. 이번에 뉴멕시코에서 발견된 티라노사우루스족인 ‘티라노사우리니’는 1억~6600만 년 전에 존재했으며, 오늘날 알래스카에서 멕시코까지 뻗어 있던 대륙인 ‘라라미디아’ 남부에서 기원했을 것이라고 연구팀은 밝혔다. 연구팀에 따르면 티라노사우루스족은 약 7200만 년 전 트리케라톱스로 대표되는 각룡(角龍), 하드로사우루스, 티타노사우루스 같은 라라미디아 남부에 살았던 거대 초식 동식물의 몸집에 따라 진화했을 가능성이 크다고 설명했다. 연구를 이끈 닉 롱리치 영국 배스대 생물학·생화학과 교수(진화 생물학)는 “티라노사우루스의 거대한 몸집은 먹잇감이었던 초식 동물들의 몸집이 커지면서 같이 공진화한 것으로 추측된다”라고 말했다.

몇 년 전 ‘눈치’라는 제목의 재미있는 책이 사람들의 눈길을 끌었다. ‘한국인의 비밀 무기’라는 부제 덕분이기도 했다. 국어사전에 눈치는 ‘남의 마음을 그때그때 상황으로 미루어 알아내는 것’이라고 풀이돼 있다. “눈치가 빠르면 절에 가도 새우젓을 먹는다”라는 속담처럼 눈치는 상대가 말하는 단어나 몸짓, 표정 등을 파악해 상황에 맞춰 적절히 대처할 수 있는 능력이다. 실제로 눈치 없는 사람들은 ‘분위기 파악 못 한다’라는 핀잔받던지, ‘밉상’으로 찍히는 경우가 많다. 그런데 이런 눈치는 인간만 가진 고유한 능력이라는 연구 결과가 나왔다. 영국 포츠머스대 심리학과, 독일 막스 플랑크 진화인류학연구소 비교 문화심리학과, 라이프치히대 유아 발달 및 문화학과, 생물학연구소, 나미비아 나미비아대 심리학·사회학과 공동 연구팀은 모든 문화권의 인간 영유아들은 다른 사람의 선호도를 파악하고 선택을 예측할 수 있지만, 비인간 유인원들은 그렇지 못하다고 19일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 1월 18일자에 실렸다. 발달심리학 이론 중에는 ‘마음 이론’(theory of mind)이라는 것이 있다. 타인의 욕구, 신념, 의도, 지각, 정서, 생각을 이해하고 눈치채는 선천적 능력을 말한다. 이 능력이 인간에게만 있는 것인지는 명확하지 않다. 연구팀은 어린이와 비인간 유인원을 대상으로 선호도를 눈치채고 다른 개체의 음식 선택을 예측할 수 있는지 실험했다. 이를 위해 연구팀은 나미비아, 독일, 사모아의 5~11세 남녀 어린이 71명과 침팬지, 보노보, 고릴라, 오랑우탄 4종의 유인원 25마리를 대상으로 실험을 진행했다.어린이와 유인원은 성인 인간과 짝을 지은 뒤 음식의 선호도를 표시하도록 했다. 어른들이 먼저 세 가지 음식을 고르면, 아이들과 유인원은 그중 자기가 좋아하는 음식 하나를 고르도록 했다. 어린이들은 어른이 자신이 좋아하는 음식을 선택했을 경우는 따로 선택하지 않았으며, 좋아하는 음식이 없을 때는 자신이 좋아하는 음식을 골랐다. 반면 유인원은 상대방의 선택과 상관없이 자신이 좋아하는 음식을 선택하는 모습을 보였다. 이런 발견에 대해 연구팀은 다양한 사회와 문화 환경을 가진 아이들이 상대방의 선호도에 따라 반응하는 것을 보여주는 것으로 ‘마음 이론’이 인간의 고유한 특성이라는 가설을 뒷받침한다고 설명했다. 연구를 이끈 줄리앤 카민스키 영국 포츠머스대 교수(비교 심리학)는 “이번 연구 결과는 타인의 선호도를 예측할 수 있는 능력은 인류가 공통으로 가진 능력이며, 유인원들 중 인간에게만 국한돼 있을 가능성이 크다는 점을 보여준다”라고 말했다. 카민스키 교수는 “다른 사람이 나와 다른 선택을 할 수 있다는 것을 이해하고, 결정을 내릴 때 이를 고려하는 능력은 문화와 인종을 뛰어넘어 인간에게 보편적인 특성“이라고 말했다.

북극해 그란란드 빙하가 지난 몇십 년 동안 기후 위기 탓에 시간당 평균 3000만t이나 사라졌으며, 이는 지금껏 알려진 양보다 20% 더 많은 것이라는 연구 결과가 나왔다. 영국 가디언과 AFP 통신 등에 따르면, 미국 항공우주국(NASA) 제트추진연구소(JPL) 등 미 연구팀은 지난 1985년부터 2022년까지 매달 그린란드 빙하종점위치를 담은 위성사진 24만 장을 분석했다. 그 결과 그린란드 빙하에서 지금까지 알려진 5조t보다 20% 더 많은 총 6조t의 빙하가 녹아 없어진 것으로 나타났다.연구팀은 최근 몇십 년 동안은 그전보다 빠르게 그린란드 빙하가 사라지고 있는 것은 분명하다고 지적했다. 또 그린란드 빙하가 지난 1985년 이후 가장 크게 줄어드었다며 계절적 변화와 기후변화 영향에 가장 민감한 모습을 보였다고 설명했다. 이번에 추가로 사라진 것으로 분석된 빙하 대부분에 대해서는 그린란드와 맞닿은 해수면 아래 위치해 해수면 상승에 미친 직접적 영향을 미미했을 것이라고 분석했다. 다만 세계 기후시스템에 큰 역할을 하는 심층 해수 순환시스템 중 하나인 ‘대서양 대규모 해양순환’(AMOC)에 미칠 영향에 대해서는 우려를 표했다.이번 연구 주저자로 JPL 소속 빙하학자 채드 그린 박사는 언론 인터뷰에서 거의 모든 그린란드 빙하가 최근 몇십 년간 감소했다며 바다에 유입되는 담수 양이 늘어나면 AMOC 약화는 불가피하다고 지적했다. 과학자들도 적은 양이라도 담수 유입량이 늘어나면 AMOC의 전면적 붕괴와 이에 따른 세계 기후 패턴과 생태계 교란, 식량안보 문제를 불러올 수 있는 극적인 전환점으로 작용할 수 있다고 우려했다. 팀 렌튼 영국 엑서터대 교수는 북대서양에 대한 추가적인 담수 유입은 우려할만한 상황이라면서 AMOC의 부분적인 붕괴만으로도 영국과 서유럽, 북미 일부, 사헬지역(아프리카 사하라사막 남쪽 가장자리 지역)에 심각한 영향을 줄 수 있다고 분석했다. AMOC는 지구 기후 시스템에서 한번 변화가 일어나면 되돌릴 수 없는 중요한 하위 시스템 중 하나로 여겨져 왔으며, 붕괴 시점을 2025년으로 예측하는 연구들도 있다. 바다에는 극지의 차가운 물이 깊이 가라앉아 저위도 지역으로 흘러가는 심층 해수 순환이 있다. 이런 해수 순환은 열, 탄소, 산소, 영양분 등 공급은 물론 해수면 높이와 세계 기후 시스템 변화 등에 큰 영향을 미친다. 대표적인 해수 순환으로는 남반구에 ‘남극 역전 순환’(Antarctic overturning circulation)이 있고, 북반구에서는 ‘대서양 자오선 역전 순환’이라고도 불리는 AMOC가 있다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 ‘네이처’ 1월 17일 자에 게재됐다.

중국 과학자들이 체세포를 이용해 지금까지 성공한 적이 없었던 영장류 복제에 성공했다. 중국 과학원(CAS) 신경과학연구소, 상하이 뇌과학 센터, 중국과학원대, CAS 유전학 및 발달 생물학연구소 공동 연구팀은 체세포 복제를 통해 태어난 붉은털원숭이(히말라야 원숭이)가 2년 이상 건강하게 살아있다고 18일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 1월 17일자에 실렸다. 생식세포가 아닌 피부세포 같은 체세포는 생명체가 어떻게 만들어지는지에 대한 유전 정보를 갖고 있지만 새로운 유기체를 만들어 내기는 어렵다. 이 때문에 난자의 핵을 제거한 뒤, 체세포에서 채취한 세포핵을 이식해 복제하는 ‘체세포 핵 이식’ 또는 ‘체세포 핵 치환’ 기술로 생존 가능한 배아를 만들었다. 이런 방식으로 복제된 최초의 동물이 양 ‘돌리’다. 이후 필리핀 원숭이를 비롯해 다양한 포유류 종의 복제가 체세포 핵 치환술로 시도됐다. 그렇지만 대부분의 포유류 종에서 복제 효율이 낮고 태아 때나 갓 태어나서 사망하는 확률이 높았다. 특히 동물 실험에서 많이 활용되는 붉은털원숭이는 체세포 복제에 성공한 경우가 한 번 있었지만, 출생 직후 사망했을 정도로 복제가 어려운 동물로 알려져 있다. 연구팀은 흔히 시험관 아기로 불리는 체외수정(IVF)으로 얻은 붉은털원숭이의 배반포와 체세포 핵이식으로 복제된 붉은털원숭이 배반포의 후성유전학적 데이터를 비교 분석했다. 그 결과, 복제 배아 및 태반은 IVF 배아 및 태반과 비교해 크기와 모양에 이상이 있음을 확인했다. 연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 발달 중인 복제 배아에 건강한 태반을 제공하는 방법으로 체세포 복제 붉은털원숭이를 태어나게 하는 데 성공했다. 이렇게 태어난 붉은털원숭이는 2년 이상 건강하게 생존하고 있다. 연구팀에 따르면 이렇게 태어난 복제 붉은털원숭이는 한 마리뿐이지만 추가로 더 만들어 낼 예정이며 다른 영장류 복제에도 활용할 계획이라고 밝혔다. 이번 연구를 주도한 CAS 신경과학연구소의 퀴앙 선 수석 연구원(비인간 영장류 실험실장)은 “이번 연구 결과는 영장류 생식 복제 메커니즘에 대한 이해를 높일 뿐만 아니라 복제 효율성을 개선하는 데 도움이 될 수 있다”라고 말했다. 지금까지 이 방법을 사용한 건강한 붉은털원숭이 복제는 단 한 마리만이 보고되었지만, 이 연구 결과는 향후 영장류 복제를 위한 유망한 전략으로 입증될 수 있습니다.

지난 연말 과학 저널 ‘네이처’는 올해 주목해야 할 연구 중 가장 먼저 ‘인공지능(AI) 연구의 질주’를 꼽았다. 네이처의 예측대로 연초부터 놀라운 AI 연구 성과들이 쏟아져 나와, 2024년이 AI가 인간을 뛰어넘는 ‘티핑 포인트’의 해가 되는 것 아니냐는 목소리까지 나오고 있다. 구글 딥마인드와 미국 뉴욕대 컴퓨터과학과 공동 연구팀은 복잡한 기하학 문제를 인간 이상의 능력으로 풀어낼 수 있는 수학 인공지능 ‘알파지오메트리’(AlphaGeometry)를 공개했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 1월 18일자에 실렸다. 기계학습 기반 AI 시스템으로는 수학 증명 문제를 풀어내는 게 쉽지 않다. 기계학습은 컴퓨터가 특정 작업을 수행하는 방법을 익힐 수 있도록 하는 빅데이터가 반드시 있어야 한다. 그렇지만 기하학 증명 문제는 AI를 훈련할 수 있는 자료가 거의 없다. 이에 연구팀은 사람이 만들어 놓은 데이터가 필요 없는 방법을 사용했다. 알파지오메트리는 기본적인 기하학 정리와 증명법을 바탕으로 복잡한 문제를 스스로 풀고 학습해 훈련하는 신경 언어모델을 활용했다. 연구팀은 알파지오메트리에게 2000~2020년 국제수학올림피아드에 출제된 기하학 문제 중 30개를 풀도록 했다. 그 결과 알파지오메트리는 25개의 문제를 완벽하게 증명했다. 알파지오메트리의 풀이를 본 수학자들은 국제수학올림피아드 금메달리스트 수준이라고 평가했다. 특히 2004년 국제수학올림피아드에서 출제된 문제에 대해서는 기존에 알려지지 않았던 새로운 방식의 증명을 내놨다. 연구팀은 알파지오메트리가 현재는 기하학 분야 문제 해결에 국한돼 있지만, 다른 수학 영역에까지 적용이 가능할 것으로 예측했다. 알파지오메트리 개발을 이끈 트리우 트린 구글 딥마인드 연구원은 “이번 연구는 AI 개발의 핵심 목표인 복잡하고 논리적인 문제를 인간이 보여 준 최고 실력에 근접하는 수준으로 해결할 수 있음을 보여 줬다는 데 의미가 있다”고 말했다.한편 미국 위스콘신·매디슨대 생화학과, 화학·생명공학과 공동 연구팀은 인간의 개입이 전혀 없이 단백질을 설계할 수 있는 AI 로봇을 개발했다고 17일 밝혔다. 이 연구 결과는 화학 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 화학공학’ 1월 12일자에 발표됐다. 생체 내 거의 모든 화학반응은 단백질로 이뤄진 효소로 진행된다. 또 수많은 질병은 유전자 오류로 인해 잘못된 단백질 생산이나 구조 이상 때문에 생긴다. 그래서 단백질의 구조와 기능을 이해하는 것은 생화학, 생물물리학뿐만 아니라 생물학, 의학 연구에서 핵심 과제라고 할 수 있다. DNA 유전 암호를 해석하면 단백질을 구성하는 아미노산 순서는 알 수 있지만 단백질의 3차원 구조를 예측하고 새로운 단백질을 만들어 내는 것은 쉽지 않은 일이다. 이번 연구팀은 단백질을 빠르게 설계할 수 있는 AI 플랫폼인 ‘단백질 경관 탐색을 위한 자율주행 머신’(샘플)을 개발했다. 연구팀은 샘플이 내열성 강한 단백질 효소 4종을 설계하도록 했다. 그 결과 인간 과학자가 6~12개월 걸린 단백질 효소 개발을 샘플은 단 몇 주 만에 설계해 냈다. 연구를 이끈 필립 로메로 위스콘신·매디슨대 교수(구조 생물학)는 “이번 AI 로봇은 신약 개발이나 신물질 발견에 걸리는 시간과 비용을 획기적으로 줄여 줄 것으로 기대한다”고 말했다.

미국 시애틀 워싱턴대, 매사추세츠대 의대, 하버드·MIT 브로드연구소, 텍사스 A&M대, 밴더빌트대 공동 연구팀은 반려견 크기에 따라 쉽게 걸리는 질병과 수명에 차이를 보인다고 밝혔다. 시애틀 워싱턴대 생물통계학과 남윤비 연구원이 주도한 이번 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 1월 18일자에 실렸다. 일반적으로 작은 개가 몸집이 큰 개보다 오래 사는 경향이 있다. 그렇지만 반려견의 몸집과 질병, 수명의 관계를 명확히 밝힌 연구는 없었다. 이에 연구팀은 반려견 노화 프로젝트에 참여한 반려견 238종 2만 7541마리를 대상으로 성별, 거주 지역, 순종 여부와 각종 건강검진 결과를 비교 분석했다. 그 결과 큰 개는 암, 뼈 관련 질환, 위장, 이비인후 질환, 신경 및 내분비 질환, 각종 전염병에 걸리기 쉽다는 사실을 확인했다. 반면 작은 개는 안구, 심장, 간 및 췌장, 호흡기 질환에 취약한 것으로 조사됐다. 연구팀은 대형견들이 다양한 질환을 앓을 가능성이 크기 때문에 소형견들보다 수명이 짧을 것이라고 설명했다.

사흘 춥고 나흘 포근하다는 ‘삼한사온’은 겨울 날씨를 대표하는 표현이었지만 이제는 옛말이 됐습니다. 올겨울 날씨만 봐도 그렇습니다. 초봄 같은 날씨를 보이다가 갑자기 냉동고 추위가 찾아오고, 아침에는 춥다가 낮에는 포근해지는 등 종잡을 수가 없습니다. 뻔한 이야기 같지만 이 모든 것의 근본 원인은 온난화로 인한 기후변화 때문입니다. 이런 상황에서 미국 캘리포니아공과대(캘텍) 제트추진연구소(JPL), 새너제이주립대 모스 랜딩 해양연구소, 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 지구시스템과학 연구소 공동 연구팀은 크기로는 세계 두 번째인 그린란드 빙상 면적이 1985년 이후 약 5091㎢나 줄어든 것을 확인했습니다. 이 연구는 과학 저널 ‘네이처’ 1월 18일자에 실렸습니다. 가장 큰 빙상인 남극 빙상을 비롯해 극지방 빙상은 지난 수십년 동안 점점 줄어들고 있습니다. 특히 북극 지역 그린란드 빙상은 1990년대 이후 급격히 감소하고 있습니다. 연구팀은 위성과 항공 영상으로 1985~2022년 23만 6328개 그린란드 빙상 가장자리의 변화, 그로 인해 손실된 총얼음 면적을 정밀 분석해 정량화했습니다. 그 결과 그린란드 빙상은 지난 40년 동안 5091㎢가 사라졌으며, 무게로 따지면 약 1034Gt(기가톤, 1034조㎏)에 해당합니다. 연구팀에 따르면 2000년 1월 이후 감소 속도가 빨라져 매년 평균 218㎢씩 줄어들었습니다. 빙하학자 채드 그린 JPL 박사는 “이번 연구로 확인된 빙상 감소는 해수면 에 미치는 영향은 상대적으로 적지만 해양 순환과 열에너지가 지구 전체에 분배되는 방식, 즉 기후에는 상당한 영향을 미칠 수 있는 양”이라고 말했습니다. 그런가 하면 미국 플로리다대, 산림청 북부연구센터, 미시간 앤아버대 환경학부 공동 연구팀은 기후변화로 인한 기온 상승, 가뭄, 산불, 각종 전염병 발생이 숲에 악영향을 주고 있음을 확인했습니다. 이 연구는 미국 국립과학원에서 발행한 국제 학술지 ‘PNAS’ 1월 16일자에 발표됐습니다. 전 세계적으로 숲은 연간 탄소 배출량의 약 25%를 흡수해 기후를 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. 연구팀은 미국 산림 관리 데이터를 바탕으로 11만 3806곳 산림 측정치를 분석하고 1999~2020년 추세를 모델링했습니다. 이산화탄소는 나무의 광합성을 유도해 성장을 촉진합니다. 그렇지만 연구 에 따르면 현재 이산화탄소 증가 추세는 성장에 필요한 수준을 훌쩍 넘어섰습니다. 게다가 기후변화로 산불과 가뭄이 잦아지면서 숲의 탄소 저장 능력마저 감소하는 것으로 확인됐습니다. 연구를 주도한 에런 호건 플로리다대 박사는 “이번 연구는 지금까지 기후변화와 해수면 상승에 대한 미래 예측이 너무 낙관적이었음을 보여 준다”고 단언하면서 “숲의 탄소 저장 용량이 줄어들면 온난화와 기후변화가 더 빨라지는 악순환으로 이어진다”고 말했습니다.

중국 연구진이 인간과 유사해 의학 실험에 광범위하게 이용되는 붉은털원숭이를 복제해 2년 넘게 생존시키는 데 성공했다. 16일(현지시간) 영국 BBC 방송 등에 따르면 중국 과학원대학교(UCAS) 연구진은 세계 최초로 체세포 복제를 통해 태어난 포유동물인 ‘복제 양 돌리’ 때와 기본적으로 같은 방법을 이용, 붉은털원숭이 복제에 성공했다. 복제 양 돌리는 지난 1996년 양의 체세포에서 채취한 유전자를 핵을 제거한 암컷 양의 난자와 결합한 뒤 이를 다른 암컷 양의 자궁에 이식하는 방법을 통해 태어났다. 이와 관련해 연구진은 복제된 붉은털원숭이가 2년 전 태어났으며 건강한 상태를 유지하고 있다고 밝혔다. 또 이는 복제 성공을 의미하는 것이라고 전했다. 연구진은 이번에 113개의 배아를 사용했고 이 가운데 11개가 이식됐다면서, 임신에 성공한 것은 2개이며 이 가운데 하나가 태어났다고 설명했다. 지난 2018년 짧은 꼬리 원숭이 복제는 성공한 적이 있으나, 붉은털원숭이 복제는 이번이 처음이다. 연구진은 복제 방법인 ‘영양막 치환술’(trophoblast replacemement)에서 착안해 원숭이 이름을 ‘Re Tro’로 지었다고 한다. 주로 아시아 지역에 서식하는 붉은털원숭이는 인간과 유전적 유사성으로 인해 주로 감염과 면역실험 대상이 되고 있다. 연구진은 붉은털원숭이 복제 성공이 의약품 실험 기간 단축으로 이어질 것으로 기대한다고 말했다. UCAS의 파룽 루 박사는 “모든 윤리적 승인을 받은 뒤 이번 연구를 했다”면서 앞으로는 배아 사용량을 줄이면서 더 많은 복제 붉은털원숭이를 만드는 것이 목표라고 밝혔다. 그러나 동물복지 단체인 영국의 동물학대방지협회(RSPCA)는 동물의 고통이 환자가 얻을 수 있는 즉각적인 이익보다 더 크다면서 깊은 우려를 표했다. RSPCA 대변인은 실험에서 고통받고 힘들어할 수많은 동물과 매우 낮은 성공률에 대해 심각한 우려를 표시한다면서 영장류는 실험용 도구가 아니라 지능과 지각이 있는 동물이라고 강조했다. UCAS의 이번 연구 논문은 국제학술지인 네이처 커뮤니케이션스에 게재됐다.

지난 연말 과학 저널 ‘네이처’는 올해 주목해야 할 연구 중 가장 먼저 ‘인공지능(AI) 연구의 질주’를 꼽았다. 네이처의 예측대로 연초부터 놀라운 AI 연구성과들이 쏟아져 나와, 2024년이 AI가 인간을 뛰어넘는 ‘티핑 포인트’의 해가 되는 것 아니냐는 목소리까지 나오고 있다. 구글 딥마인드와 미국 뉴욕대 컴퓨터과학과 공동 연구팀은 복잡한 기하학 문제를 인간 이상의 능력으로 풀어낼 수 있는 수학 인공지능 ‘알파지오메트리’(AlphaGeometry)를 공개했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 1월 18일자에 실렸다. 기계학습 기반 AI 시스템으로는 수학 증명 문제를 풀어내는 쉽지 않다. 기계학습은 컴퓨터가 특정 작업을 수행하는 방법을 익힐 수 있도록 하는 빅데이터가 반드시 있어야 한다. 그렇지만 기하학 증명 문제는 AI를 훈련할 수 있는 자료가 거의 없다. 이에 연구팀은 사람이 만들어 놓은 데이터가 필요 없는 방법을 사용했다. 알파지오메트리는 기본적인 기하학 정리와 증명법을 바탕으로 복잡한 문제를 스스로 풀고 학습해 훈련하는 신경 언어모델을 활용했다. 연구팀은 알파지오메트리에게 2000~2020년 국제수학올림피아드에 출제된 기하학 문제 중 30개를 풀도록 했다. 그 결과 알파지오메트리는 25개의 문제를 완벽하게 증명했다. 알파지오메트리의 풀이를 본 수학자들은 국제수학올림피아드 금메달리스트의 수준이라고 평가했다. 특히 2004년 국제수학올림피아드에서 출제된 문제에 대해서는 기존에 알려지지 않았던 새로운 방식의 증명을 내놨다. 연구팀은 알파지오메트리가 현재는 기하학 분야 문제 해결에 국한돼 있지만, 다른 수학 영역에까지 적용이 가능할 것으로 예측했다. 알파지오메트리 개발을 이끈 트리우 트린 구글 딥마인드 연구원은 “이번 연구는 AI 개발의 핵심 목표인 복잡하고 논리적 문제를 인간이 보여준 최고 실력에 근접하는 수준으로 해결할 수 있음을 보여줬다는 데 의미가 있다”라고 설명했다. 인간 없이 단백질 설계 가능한 AI로봇 개발인간 1년 걸린 설계, AI로봇 단 몇 주 만에 한편, 미국 위스콘신-매디슨대 생화학과, 화학·생명공학과 공동 연구팀은 인간의 개입이 전혀 없이 단백질을 설계할 수 있는 AI 로봇을 개발했다고 17일 밝혔다. 이 연구 결과는 화학 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 화학공학’ 1월 12일자에 발표됐다. 생체 내 거의 모든 화학반응은 단백질로 이뤄진 효소로 진행된다. 또 수많은 질병은 유전자 오류로 인해 잘못된 단백질 생산이나 구조 이상 때문에 생긴다. 그래서, 단백질의 구조와 기능을 이해하는 것은 생화학, 생물물리학뿐만 아니라 생물학, 의학 연구에서 핵심 과제라고 할 수 있다. DNA 유전 암호를 해석하면 단백질을 구성하는 아미노산 순서는 알 수 있지만, 단백질의 3차원 구조를 예측하고 새로운 단백질을 만들어 낸다는 것은 쉽지 않은 일이다. 구글 딥마인드는 2018년 단백질 구조를 예측하고 만들어 내는 인공지능 ‘알파폴드’를 내놨다. 알파폴드는 2020년 코로나19 바이러스 단백질 구조를 예측하고, 2022년에는 인간 단백질 98.5%를 포함한 단백질 구조 데이터베이스를 공개해 학계를 놀라게 했다. 이번 연구팀은 단백질을 빠르게 설계할 수 있는 AI 플랫폼인 ‘단백질 경관 탐색을 위한 자율 주행 머신’(샘플·SAMPLE)을 개발했다. 연구팀은 샘플이 내열성 강한 단백질 효소 4종을 설계하도록 했다. 그 결과, 인간 과학자가 6~12개월 걸린 단백질 효소 개발을 샘플은 단 몇 주 만에 설계해냈다. 연구를 이끈 필립 로메로 위스콘신-매디슨대 교수(구조 생물학)는 “이번 AI 로봇은 신약 개발이나 신물질 발견에 걸리는 시간과 비용을 획기적으로 줄여줄 것으로 기대한다”라고 말했다.

사흘 춥고 나흘 포근하다는 ‘삼한사온’은 한국 겨울 날씨를 대표하는 표현이었지만 이제는 옛말이 됐습니다. 올겨울 날씨만 봐도 그렇습니다. 초봄 같은 날씨를 보이다가 갑자기 냉동고 추위가 찾아오고, 아침에는 춥다가 낮에는 포근해지는 등 종잡을 수 없습니다. 뻔한 이야기 같지만 이 모든 것의 근본 원인은 지구 온난화로 인한 기후 변화 때문입니다. 이런 상황에서 미국 캘리포니아공과대(캘텍) 제트추진연구소(JPL), 산호세 주립대 모스 랜딩 해양연구소, 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 지구시스템과학 연구소 공동 연구팀은 크기로는 세계 두 번째인 그린란드 빙상 면적이 1985년 이후 약 5091㎢나 줄어든 것을 확인했습니다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 1월 18일자에 실렸습니다. 가장 큰 빙상인 남극 빙상을 비롯해 극지방 빙상은 지난 수십 년 동안 점점 줄어들고 있습니다. 특히 북극 지역 그린란드 빙상은 1990년대 이후 급격히 감소하고 있습니다. 연구팀은 위성과 항공 영상으로 1985~2022년 23만 6328개 그린란드 빙상 가장자리의 변화, 그로 인해 손실된 총 얼음 면적을 정밀 분석해 정량화했습니다. 그 결과, 그린란드 빙상은 지난 40년 동안 5091㎢가 사라졌으며, 무게로 따지면 약 1034Gt(기가톤, 1034조㎏)에 해당합니다. 연구팀에 따르면 2000년 1월 이후 감소 속도가 빨라져 매년 평균 218㎢씩 줄어들었습니다. 빙하학자 채드 그린 JPL 박사는 “이번 연구로 확인된 빙상 감소는 해수면 상승에 미치는 영향은 상대적으로 적지만, 해양 순환과 열에너지가 지구 전체에 분배되는 방식, 즉 기후에는 상당한 영향을 미칠 수 있는 양”이라고 설명했습니다. 그런가 하면, 미국 플로리다대, 산림청 북부연구센터, 미시간 앤아버대 환경학부 공동 연구팀은 기후 변화로 인한 기온 상승, 가뭄, 산불, 각종 전염병 발생이 숲에 악영향을 주고 있음을 확인했습니다. 이 연구는 미국 국립과학원에서 발행한 국제 학술지 ‘PNAS’ 1월 16일자에 발표됐습니다. 전 세계적으로 숲은 연간 탄소 배출량의 약 25%를 흡수해 기후를 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. 연구팀은 미국 산림 관리 데이터를 바탕으로 11만 3806곳 산림 측정치를 분석하고 1999~2020년 추세를 모델링했습니다. 이산화탄소는 나무의 광합성을 유도해 성장을 촉진합니다. 그렇지만, 연구 결과에 따르면 현재의 이산화탄소 증가 추세는 식물 성장에 필요한 수준을 훌쩍 넘어섰습니다. 게다가 기후 변화로 산불과 가뭄이 잦아지면서 숲의 탄소 저장 능력마저 감소하는 것으로 확인됐습니다. 일부 숲은 기후 조절 능력을 잃어 탄소 흡수원이 아닌 배출원이 되는 것으로 나타났습니다. 연구를 주도한 아론 호건 플로리다대 박사는 “이번 연구는 지금까지 기후 변화와 해수면 상승에 대한 미래 예측이 너무 낙관적이었음을 보여준다”라고 단언하면서 “숲의 탄소 저장 용량이 줄어들면 온난화와 기후 변화가 더 빨라지는 악순환으로 이어진다”고 설명했습니다.