공부하는 학생들이나 각종 시험을 앞둔 수험생들은 한 번 공부했던 것을 절대 까먹지 않는 것이 가장 큰 바람일 것이다. 서점가에 가면 효과적인 기억법에 관한 책들이 넘쳐 나지만, 자신에게 꼭 맞는 방법을 찾기는 쉽지 않다. 뇌과학자와 통계학자들이 뇌가 특정 상황을 기억하는 메커니즘을 밝혀내 눈길을 끈다. 미국 예일대 통계·데이터과학과, 심리학과 연구팀은 뇌에서 쉽게 설명할 수 없는 상황을 훨씬 쉽게 기억할 수 있다고 17일 밝혔다. 이번 연구 결과는 심리학 및 행동과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 인간 행동’ 5월 13일 자에 실렸다. 인간은 태어나서 죽을 때까지 수많은 일을 겪는다. 그렇지만 뇌가 기억하는 것은 특정한 시기나 상황이다. 감각 정보의 홍수 속에서 뇌에 각인되는, 소위 ‘기억에 남는’ 상황은 무엇인지 과학자들은 오랫동안 연구해 왔다. 연구팀은 기억 형성의 두 단계라고 할 수 있는 시각적 신호의 압축과 재구성을 다루는 계산 모델을 개발했다. 이 모델을 바탕으로 실험 참가자를 대상으로 빠르게 연속적으로 흘러가는 자연 이미지 속에 숨겨진 특정 이미지를 기억하는지 실험했다. 그 결과, 연속적으로 등장하는 이미지와 전혀 상관없거나 맥락에 맞지 않는 사진일수록 쉽게 인식하고 기억하기 쉽다는 사실을 확인했다. 예를 들어, 자연환경의 모습이 보이는 중에 소화전처럼 맥락에 맞지 않는 사진을 더 잘 기억하는 식이다. 연구팀은 이번 연구 결과가 기억의 비밀에 한 발 더 다가가는 한편, 인공지능의 효율적 기억 시스템을 개발하는 데도 도움이 될 것으로 기대한다. 연구를 이끈 일커 일디림 예일대 교수(인지 컴퓨팅)는 “특정 상황이나 장면을 예측할 수 있거나 놀랍지 않을 때, 뇌는 무시하는 경향이 크다”라며 “기억을 잘하고 싶다면 뇌는 설명이 쉽지 않은 독특한 상태를 우선 기억하려고 한다는 점을 명심하면 된다”고 말했다.

지난해 여름이 2000년 동안 가장 더웠다는 충격적인 연구 결과가 최근 발표됐다. 온난화가 계속될 경우, 매년 폭염 기록이 다시 쓰일 것이라는 지적도 끊임없이 나오고 있다. 이런 가운데, 이탈리아 유럽-지중해 기후 변화 연구센터(CMCC), CMCC 유럽 경제·환경 연구소, 카포스카리대 경제학과, 오스트리아 국제 응용 시스템 분석 연구소, 미국 보스턴대 지구·환경학과, 사회학과 공동 연구팀은 2050년까지 전 세계적으로 최대 2억 4600만 명의 노년층이 생존을 위협하는 폭염에 노출될 것이라고 17일 예측했다. 연구팀은 특히 아시아와 아프리카에 거주하는 노년층이 가장 심각한 영향을 받을 것이라고 전망했다. 이 연구는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 5월 15일 자에 실렸다. 현재 전 세계적으로 전례 없는 속도로 고령화되고 있다. 2050년까지 60세 이상 인구는 약 21억 명으로, 지금의 2배 이상 증가할 것으로 예상됐다. 그중 3분의2 이상이 기후 변화로 인한 극한 현상이 발생할 가능성이 큰 저개발국이나 개발도상국에 거주하는 것으로 알려져 있다. 온난화로 폭염의 강도, 지속 시간, 발생 빈도가 늘어날 것으로 전망되면서, 고열에 취약하고 열 노출로 인해 일반적 건강 상태가 악화되는 노약자들에게는 심각한 결과를 초래할 것으로 보인다. 이에 연구팀은 전 세계 다양한 연령층을 대상으로 평균 기온이 높은 날 만성적으로 노출되는 경우와 극한 폭염에 단시간 노출되는 급성 노출의 빈도와 강도를 정량화해 비교했다. 그 결과, 2050년에는 69세 이상 전 세계 인구의 23% 이상이 열사병이나 일사병이 쉽게 발생할 수 있는 37.5도 이상의 기온이 일상화되는 기후에서 살게 될 것으로 나타났다. 이는 2020년 14%에 비해 대폭 증가한 수치다. 또, 1억 7700만~2억 4600만 명의 노인이 극한 폭염에 노출될 수 있을 것으로 예측됐다. 특히 폭염에 대한 건강상 악영향은 적응 대응력이 낮은 아시아와 아프리카의 저개발국이나 개발도상국에 집중될 것으로 보인다. 연구를 이끈 지아코모 팔체타 CMCC 박사는 “인구 고령화와 열 노출이 증가하는 지역은 사회 복지 및 공중 보건 서비스에 대한 상당한 수요에 직면할 가능성이 큰 만큼 새로운 정책 개입이 필요하다”라면서 “이번 연구 결과는 지역별 폭염 위험 평가와 공중 보건 관련 의사 결정에 도움을 줄 것”이라고 말했다.

중국 연구진이 극저온에서 냉동시킨 인간의 뇌를 해동한 뒤에도 뇌세포의 유지와 성장을 가능케 하는 연구에서 유의미한 성공을 거뒀다고 밝혔다. 뉴사이언티스트 등 과학전문매체의 15일(이하 현지시간) 보도에 따르면, 중국 푸단대학의 샤오즈청 박사 연구진은 인간 배아 줄기세포를 이용해 오가노이드라고 불리는 뇌 조직 샘플을 제작했다. 오가노이드는 줄기세포를 3차원적으로 배양하거나 재조합해 만든 장기 유사체로, 미니 장기‧ 유사 장기‧인공 장기 등으로 불린다. 연구진은 해당 뇌 오가노이드의 냉동과 해동 전, 오가노이드를 담고 있을 특정 화합물들을 선별했다. 여기에는 설탕물부터 부동액, 다양한 화학물질을 섞어 만든 혼합물 등이 포함돼 있었다. 각각의 화합물들에 뇌 오가노이드 조직 샘플을 담근 뒤 액체질소에서 최소 24시간 보관한 뒤 해동했고, 이후 2주 동안 ㅗ니세포의 사멸 또는 신경세포의 성장 등을 관찰했다. 그 결과 특정 화학 혼합물에서 세포 사멸이 최소화되고 동시에 세포 성장이 최대치를 기록하는 것으로 확인됐다. 해당 화합물은 메틸셀룰로오스, 에틸렌 글리콜, 다이메틸설폭사이드(DMSO), 산화질소의 활동을 억제하는 약물인 ROCK 저해제 ‘Y27632’ 등이 특정 비율로 배합된 것으로, 연구진은 이를 ‘메디’(MEDY)로 명명했다. 연구진은 해당 화합물이 해동된 뇌세포를 사멸로 이끄는 과정을 막는데 도움을 주는 것으로 추정했다.일반적으로 뇌세포의 80%는 물로 이뤄져 있으며, 냉동 과정에서 얼음 결정으로 인한 손상을 입을 수 있다. 이러한 세포 손상은 해동 후에도 기능상의 문제를 일으킨다. 그러나 샤오 교수 연구진이 만든 ‘메디’에 뇌조직을 넣고 냉동 및 해동 과정을 거친 결과, 해동된 오가노이드의 외관과 성장 및 세포 기능이 냉동된 적이 없는 오가노이드와 매우 유사하다는 사실이 확인됐다. 더불어 연구진은 간질이 있는 생후 9개월 아기의 뇌 조직을 소량 채취해 ‘메디’에 담근 상태로 냉동 및 해동하는 실험을 진행했다. 그 결과 실제 아기의 뇌 조직은 동결 전 구조를 유지했고, 최소 2주 동안 실험실 배양에서 활성 상태를 유지했다. 이번 연구는 ‘메디’라는 화학적 혼합물이 조직의 손상 없이 동결과 해동을 가능케 한다는 점에 초점이 맞춰져 있다. 해당 연구결과를 확인한 영국 서리대학의 로만 바우어 박사는 “인간 뇌 조직의 동결‧해동이 가능해지면 뇌 발달에 대한 더 나은 조사가 이뤄질 수 있을 것”이라고 기대했다. 영국 버빙엄대학의 노화 분야 전문가인 주앙 페드로 드 마갈량 교수는 “이번 연구가 성공적으로 세포 사멸을 예방하고 기능을 보존한다는 것에 깊은 인상을 받았다”면서 “훨씬 더 많은 연구와 더 큰 조직을 이용한 실험을 통해 언젠가는 뇌 전체를 동결시킬 수 있을 것”이라고 전했다. 이어 “앞으로는 수십 년 또는 수백 년 후를 생각해 환자가 불치병에 걸렸을 때 냉동 보존되거나, 우주비행사가 다른 항성계로 여행하기 위해 냉동 보존되는 것을 상상할 수 있을 것”이라면서 “‘메디’는 그 목표를 향한 ‘작은 한 걸음’이 될 수 있다”고 호평했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 셀 리포츠 메소드(Cell Reports Methods) 최신호에 실렸다.

캐나다 브리티시컬럼비아대 해양수산연구소 연구팀은 브리티시컬럼비아주 연안에 서식하는 암수 범고래 11마리에게 태그를 부착한 뒤 얻은 데이터와 드론 영상을 바탕으로 분석한 결과 범고래는 잠수 중에 단 한 번만 숨을 쉰다고 밝혔다. 또 잠수 시간은 사람보다 짧은 것으로 나타났다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 국제 학술지 ‘플로스 원’ 5월 16일자에 실렸다. 범고래는 극지방에서 열대 지역까지 전 세계 해역에 분포하고 있다. 연구팀의 분석에 따르면 범고래의 잠수 시간은 1분 미만이었으며, 가장 긴 잠수 기록은 수컷 성체의 경우 8.5분으로 나타났다. 사람의 평균 잠수 시간이 2분 정도라는 점을 고려할 때 사람보다 잠수를 못 한다는 결론이다 연구팀에 따르면 범고래는 휴식 중에는 분당 1.2~1.3번, 이동하거나 먹잇감을 사냥할 때는 분당 1.5~1.8번 호흡했다. 사람은 휴식 중에는 분당 약 15회, 운동 중에는 40~60회의 호흡을 한다. 이번 연구를 통해 연구진은 성체와 새끼 범고래가 분당 몇 ℓ의 산소를 소비하는지 계산하고 이를 통해 에너지 소비량을 추정할 수 있었다. 이는 범고래가 하루에 얼마나 많은 물고기를 먹어야 하는지도 알 수 있게 해 주며, 범고래가 서식지에서 충분한 먹잇감을 얻고 있는지를 파악하게 해 줌으로써 멸종 위기에 대응할 수 있게 돕는다고 연구팀은 설명했다. 연구를 이끈 앤드루 트리테스 브리티시컬럼비아대 교수는 “범고래의 잠수 실력은 마치 식료품점으로 달려가 먹을 것을 산 뒤 돌아와서 다시 숨을 쉬는 것과 같다”고 비유했다.

독일, 체코, 영국 과학자들이 2023년 여름은 지난 2000년 동안 가장 더운 여름이었다는 충격적인 연구 결과를 과학 저널 ‘네이처’ 5월 15일자에 발표했다. 현재 지구온난화의 심각성을 보여 주는 동시에 탄소 배출 감축에 적극적으로 나서지 않을 때 상상 이상의 충격적인 미래가 인류를 기다리고 있을 것이라는 경고다. 실제로 매년 계절별로 최고기온 기록을 뛰어넘고 있다. 올해 여름 더위도 만만치 않을 것이라고 과학자들이 우려하는 이유이기도 하다. 이런 가운데 온난화로 인한 기온 상승의 영향에 관한 연구 결과들이 잇따라 나왔다. 중국, 호주, 영국, 체코, 스위스, 스페인, 캐나다, 이탈리아, 미국, 프랑스, 핀란드, 아일랜드, 브라질, 한국 등 14개국 27개 대학과 연구기관 소속 과학자들은 최근 30년 동안 폭염 때문에 매년 15만명 이상의 사망자가 추가로 발생했다는 연구 결과를 내놨다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 의학 분야 국제 학술지 ‘플로스 의학’ 5월 15일자에 실렸다. 이전에도 폭염이 지역별 초과 사망에 미치는 영향을 정량화한 연구는 있었지만 장기간에 걸쳐 전 세계 통계를 비교한 것은 이번이 처음이다.1850~1990년에 비해 2013~2022년 지구 표면 온도는 1.14도 상승했으며, 2081~2100년에는 최대 3.41도 더 상승할 것으로 예상된다. 기후변화의 영향이 증가함에 따라 폭염의 빈도와 규모뿐 아니라 심각성도 커지고 있다. 연구팀은 43개국 750개 지역을 대상으로 일일 사망자 수와 ‘다국가-다도시(MMC) 협력 연구 네트워크’ 기후 데이터를 비교 분석했다. 연구팀은 MMC 데이터를 통해 1990~2019년 전 세계에서 폭염으로 인한 사망자 수를 추정하고 대륙별 사망자 분포를 지도화했다. 그 결과 1990년부터 2019년까지 여름철 폭염으로 인한 초과 사망자는 연간 15만 3078명으로 인구 1000만명당 236명꼴로 나타났다. 전 세계 사망자의 1%에 해당하는 수치다. 초과 사망자 수는 아시아가 가장 많았지만, 비율로 보면 유럽이 인구 1000만명당 655명으로 가장 높았다. 남유럽, 동유럽, 북아프리카, 아라비아반도, 남아시아 지역에서 추가 사망자들이 주로 나왔으며, 국가로는 그리스, 몰타, 이탈리아의 초과 사망률이 가장 높았다. 연구를 이끈 유밍 구오 호주 모나시대 교수는 “전반적으로 기후가 건조하고 소득이 중간 이하인 지역에서 폭염으로 인한 사망자 비율이 높은 것으로 확인됐다”며 “한 국가 안에서도 폭염으로 인한 사망률은 경제 사회적 조건에 따라 다르게 나타나는 만큼 이를 개선하기 위한 정부와 사회의 노력이 필요하다”고 말했다. 한편 ‘생물다양성 및 생태계 서비스에 관한 정부 간 과학 정책 플랫폼’(IPBES)은 생물 다양성 보존, 작물 수확, 식량 안보에 필수적인 수분 매개 동물인 벌, 나비, 박쥐, 새 등을 가장 위협하는 요인은 다름 아닌 기후변화라는 결과를 농학 분야 국제 학술지 ‘CABI 리뷰’ 5월 15일자에 발표했다. 연구팀의 분석에 따르면 기후변화 때문에 새와 박쥐 같은 척추동물 수분 매개자의 약 16%, 벌과 나비 같은 무척추동물 수분 매개자의 40%가 멸종 위기에 처한 것으로 나타났다. 조핸 브루넷 위스콘신 메디슨대 곤충학과 교수는 “수분 매개자가 사라지면 인간의 식단에서 과일이나 채소는 찾아보기 어렵고 밀, 쌀, 귀리, 옥수수 등 바람에 의해 수분되는 작물이나 바나나처럼 영양 번식하는 작물로만 채워지게 될 것”이라고 말했다.

한국언어학회 초대 회장을 지내며 현대언어학 연구 기틀을 다진 장석진 서울대 명예교수가 14일 별세했다. 95세. 1929년 황해도 해주에서 태어난 고인은 서울대 영문학과를 졸업한 뒤 미국 하와이대와 일리노이대에서 언어학 석·박사 학위를 받았다. 서울대 언어학과 교수로 재직하며 40여년간 학생을 가르쳤다. 서울대 어학연구소장, 하버드대·스탠퍼드대 객원교수 등을 지냈으며 1998년 대한민국학술원 회원이 됐다. 고인은 언어학자로서 생성문법 연구에 크게 이바지했다. 1975년 한국언어학회 초대 회장을 맡아 3년간 선후배 학자들을 이끌었다. 고인이 서울대 어학연구소에서 발간한 학술연구지 ‘어학연구’는 1983년 국내 인문사회 분야 학술지로는 처음으로 국제표준간행물번호를 획득했다.1974년에는 국민훈장 석류장을 받았다. 유족으로 아내 정희선 덕성여대 명예교수, 아들 장진석 잠실서울비뇨의학과 원장 등이 있다. 빈소는 서울 서초구 서울성모병원 장례식장 14호실. 발인은 16일, 장지는 경기 남양주 천주교세종로묘원. (02)2258-5940.

헬리코박터 파일로리균은 위의 염증성 질환과 위암의 주요 원인으로 알려져 있다. 일반적으로 약물을 이용해 치료하지만, 최근 항생제에 내성을 갖는 헬리코박터균이 등장하면서 완치가 점점 어려워지고 있다. 이런 가운데 가톨릭대 바이오메디컬화학공학과, 서울아산병원 공동 연구팀이 위의 점액층에 붙어 헬리코박터균만 제거하는 물질을 개발했다고 9일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생체 재료과학 분야 국제 학술지 ‘바이오머티리얼즈’에 실렸다. 국가암정보센터에 따르면, 한국인의 40~50%가 헬리코박터균에 감염돼 있다. 보균자의 대부분은 아무 증상 없이 살아가지만, 각종 위 관련 질환에 걸릴 가능성이 크다. 특히 소화성 궤양, 조기위암, 위 림프종이 있는 경우는 항생제 치료를 한다. 그러나, 항생제 내성균이 늘어나면서 표준 치료법으로 균을 제거할 수 있는 것이 81.8%로 과거에 비해 점점 떨어지는 추세다. 이에 연구팀은 기존 항생제와는 다른 방법으로 헬리코박터균을 제거할 수 있는 광역학치료법을 고안해 냈다. 광역학치료는 내시경으로 특정 파장의 빛을 위 상피세포에 있는 헬리코박터균에 직접 조사하는 치료법이다. 연구팀은 헬리코박터균을 감싸고 있는 외막의 특정 단백질을 인식하는 생체 내 수용체를 이용해 양이온성 고분자 기반 멀티리간드 구조의 광감각제를 개발했다. 광감각제는 빛을 쬐면 주변 산소를 활성산소로 바꾸는 물질로, 활성산소의 강한 산화력으로 세균을 죽이는 것이다. 특히, 광감각제가 접합된 양이온성 고분자는 음이온을 띄는 위 점액층과 정전기적 인력으로 부착돼 위 안에서 오래 살아남을 수 있다. 이번에 개발한 광감각제를 헬리코박터균 감염 생쥐에게 투여한 뒤 실험한 결과, 위 내에서 장시간 체류하는 것이 확인됐으며, 제균 효과가 평균 98.7%로 나타났다. 이는 다른 치료법들보다 치료 효과가 월등히 뛰어나다. 연구를 이끈 나건 가톨릭대 교수는 “이번에 개발한 광역학치료제는 항상제 내성 헬리코박터균을 효과적으로 제균할 수 있는 기술”이라며 “약물 내성으로 치료에 어려움을 겪는 다양한 질병 치료에 활용될 수 있는 잠재력이 있다”라고 설명했다.

최근 중국이 달 탐사선 창어-6호를 성공적으로 발사한 가운데, 해당 탐사선에 외부로 알려지지 않은 ‘비밀 로봇’이 탑재됐을 가능성이 제기됐다. 미국 라이브사이언스, 영국 일간지 인디펜던트의 8일(이하 현지시간) 보도에 따르면, 일부 관찰자들은 지난 3일 발사된 우주선 창어-6호의 영상 및 사진을 정밀 분석한 결과 달 표면에 내려갈 탐사선에 정체가 공개되지 않은 ‘회색 물체’를 확인했다. 관찰자들은 탐사선에 부착된 해당 물체에 바퀴가 달려 있는 것으로 보아, 이를 ‘비밀 탐사선’ 또는 ‘비밀 로봇’으로 추정했다. 현지에서 우주전문기자로 활동하는 앤드루 존스는 엑스(옛 트위터)에 “(영상 판독 결과 해당 회색 물체는) 이전에는 공개되지 않은 미니 탐사선으로 추정된다”고 밝혔다. 중국과학원 산하의 상하이규산염연구소 측은 해당 물체가 자외선분광촬영장치(IUVS)일 수 있다는 성명을 내놓았다. 자외선분광법은 자외 영역(파장 400~1nm 정도)에서의 분광법으로, 자외광과 유기화합물의 흡수 정도 및 파장과의 관계를 조사해 물질에 관한 지식을 얻는 방식을 의미한다. 중국, 과거에도 ‘비밀 물체’ 달에 실어 날랐나 중국이 달 탐사에 내보낸 우주선에 미공개 탑재물을 실은 것은 이번이 처음은 아니다. 2022년 달과 로켓이 충돌하는 ‘의문의 사건’이 발생해 관심이 쏠렸었다. 우주를 떠돌던 로켓 본체가 달 뒷면에 충돌하면서 지름 18m, 지름 16m의 충돌구를 만들어 낸 것이다.초기에는 해당 로켓이 2015년 지구관측용 DSCOVR 위성을 발사한 스페이스X 팰컨 9 로켓의 잔해라는 주장이 제기됐었다. 그러나 이후 해당 로켓이 2014년 10월 중국 무인 탐사선 창어 5-T1호를 달 주위로 쏘아올린 창정 3C 로켓의 일부라는 의견에 더 무게가 실렸다. 당시 중국 측은 창정 3C 로켓 상단은 지구 대기권에서 불에 타 소실됐다고 주장하면서, 달과 충돌한 로켓의 정체에 대한 의구심은 눈덩이처럼 불어났다.이와 관련해 미국 애리조나대학 연구진은 이듬해인 2023년, 로켓 추락이 일어나기 전 7년 간의 창전 3C 로켓의 궤적과 달에 충돌한 지점을 추적, 로켓의 빛 반사 특징과 로켓의 움직임을 분석해 이 로켓이 중국 창어 5-T1호의 추진체라는 사실을 밝혀냈다. 더불어 달 표면 충돌 당시 해당 로켓이 미스터리한 탑재물을 실은 상태였을 가능성도 제기했다. 해당 분석 결과를 담은 논문은 국제학술지 행성과학저널(Planetary Science Journal)에 실렸다. 전 세계가 놀라고 미국이 경계할만한 중국의 ‘우주 굴기’ 미국은 중국이 우주를 무기화하려 한다며 꾸준히 우려를 표명해 왔다. 빌 넬슨 미국항공우주국(NASA) 국장은 올해 초 의회에서 “중국은 지난 10년간 (우주 산업에서) 놀라운 발전을 이뤘지만 매우 비밀스러운 측면이 있다”면서 “우리는 중국의 소위 민간 목적의 많은 우주 계획이 군사적 프로그램이라고 생각한다”고 지적했다. 일각에서는 창어-6호에 실려 달로 날아간 ‘비밀 물체’가 미국 등 우주산업 경쟁국가가 모르는 새 은밀한 군사적인 임무를 수행할 수 있다는 우려를 내놓는 가운데, 중국은 전 세계가 놀랄 만큼 빠르게 ‘우주 굴기’를 현실화하고 있다.시진핑 중국 국가 주석은 2013년 임기 초부터 중국을 우주 최강국으로 만들겠다는 우주 굴기를 천명한 뒤 꾸준히 자본과 기술을 투자해 왔다. 그 결과 중국은 2022년 11월 독자 우주정거장 톈궁 3호(톈궁 우주정거장) 완공에 성공했다. 올해는 과학기술 예산 3710억 위안(약 70조원) 가운데 상당액을 우주 부문에 투자한 것으로 알려졌다. 지난 3일 발사된 창어-6호의 주요 임무는 지구에서는 보이지 않는 달의 뒷면에서 먼지와 암석 등의 샘플 약 2㎏을 채취해 지구로 귀환하는 것이다. 창어-6호가 임무에 성공한다면 인류 최초의 성과로 기록될 전망이다. 중국은 2026년에 포괄적인 달 탐사를 맡을 창어-7호를, 2028년에 달에 연구기지 건설 가능 여부를 조사할 창어-8호 등 후속 달 탐사선들을 잇달아 발사할 계획이다. 더 나아가 2030년까지 달에 유인 탐사선을 보내고 달 표면에 우주기지를 건설하는 것을 목표로 하고 있다.

“적의 적은 나의 친구”라는 말을 한 번 정도 들어본 적이 있을 것입니다. 이는 1946년 오스트리아 심리학자 프리츠 하이더가 ‘심리학 저널’에 발표한 ‘사회적 균형 이론’을 대표하는 문장입니다. 사회적 균형 이론은 기본적으로 인간의 인지와 태도는 심리적 요소와 상호작용에 영향을 받는다는 것을 가정합니다. 이 이론에 따르면 적의 적은 친구, 친구의 친구는 친구, 친구의 적은 적, 적의 친구는 적이라는 네 가지 규칙이 인간관계의 기본 틀을 이룬다는 것입니다. 미국 노스웨스턴대 물리·천문학과, 노스웨스턴 복잡계 연구소, 응용수학·공학과 공동 연구팀이 ‘적의 적은 나의 친구’로 대표되는 사회적 균형 이론을 통계 물리학과 수학적 방법으로 입증했습니다. 이 연구 결과는 기초 과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 5월 4일자에 실렸습니다. ‘사회적 균형 이론’은 세 사람으로 구성된 집단을 가정해 인간이 편안하고 조화로운 관계를 위해 노력한다고 설명합니다. 균형 잡힌 관계에서는 모든 사람이 서로를 좋아하거나 한 사람이 두 사람을 싫어하더라도 그 두 사람은 친구가 됩니다. 불균형 관계에서는 세 사람 모두 서로를 싫어하거나 한 사람이 서로 싫어하는 두 사람을 좋아해 불안과 긴장을 유발할 때 생겨납니다. 이런 불균형 시스템을 연구한 이탈리아의 이론 물리학자이자 복잡계 과학자인 조르조 파리시는 2021년에 노벨 물리학상을 공동 수상했습니다. 게임이론의 확장처럼 보이는 사회적 균형 이론은 수학적으로 쉽게 설명될 것 같지만 그동안 모든 연구가 실패로 돌아갔습니다. 대부분의 시도가 사회적 균형에 영향을 미치는 인간관계를 지나치게 단순하게 가정했기 때문입니다. 그래서 사회적 균형 이론에 어긋나는 일관성 없는 결과로 이어졌던 것입니다. 연구팀은 소셜 뉴스 사이트 ‘슬래시닷’의 사용자 평가 댓글, 하원의원들 간의 의회 내 교류, 비트코인 거래자 간의 상호작용, 소비자 리뷰 사이트 ‘에피니온스’의 제품 리뷰 등 4개의 대규모 네트워크 서비스 세트를 활용해 하이더 이론을 검증했습니다. 연구팀은 그래프 이론에 따라 데이터 분석을 위해 네트워크 속 각 개인을 노드로 정하고, 노드와 노드를 연결하는 연결선(에지)은 개인 간 관계로 표시했습니다. 노드가 친구가 아닐 때 에지는 음수값을, 친구일 때는 양수값을 할당한 다음 관계를 계산한 결과 세 명 이상의 관계에서는 하이더의 사회적 균형 이론과 정확히 일치하는 결과가 나타났습니다. 연구팀에 따르면 어떤 사람들은 다른 사람들보다 더 친하고, 친한 사람들끼리는 긍정적 상호작용을 더 많이 하고 적대적인 상호작용은 더 적게 할 가능성이 큰 것으로 확인됐습니다. 이스트반 코바스 교수(복잡계과학)는 “사회적 균형 이론을 설명하기 위해 이번에 개발한 네트워크 모형은 정치적 양극화, 국제 관계 등 사회적 역학뿐 아니라 신경망이나 약물 조합과 같이 긍정적, 부정적 상호작용이 혼합된 모든 시스템을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있을 것”이라고 설명했습니다.

미국 마이애미대 의대, 마이애미 실베스터 종합 암센터 공동 연구팀은 혈액-뇌 장벽(BBB)을 통과할 수 있는 나노 입자를 개발했다고 8일 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 5월 7일 자에 실렸다. 2차 종양은 유방암, 폐암, 대장암 같은 고형암에서 흔하게 나타나는 증상으로 암이 뇌로 전이되는 현상이다. 종양이 뇌에 침범하면 혈액-뇌 장벽으로 인해 약물 치료가 쉽지 않아, 2차 종양은 예후가 좋지 않은 경우가 많다. 혈액-뇌 장벽은 혈액으로 운반될 수 있는 병원균이 뇌에 침입하는 것을 차단하는 역할을 한다. 연구팀은 전통적 화학 항암제인 시스플라틴을 변형해 약물이 염색체와 게놈을 구성하는 핵 DNA가 아니라 세포 에너지 공장이라고 불리는 미토콘드리아의 DNA를 공격하도록 만들었다. 미토콘드리아 외막뿐만 아니라 혈액-뇌 장벽도 쉽게 통과할 수 있다는 장점도 있다. 연구팀에 따르면 이번에 개발한 나노 입자는 생분해성 고분자로 만들어 인체에 해가 되지 않고, 암세포의 에너지 공장을 직접 공격하기 때문에 다른 건강한 세포를 파괴하지 않고 종양만 선택적으로 제거할 수 있다. 연구를 이끈 샨타 다르 마이애미대 의대 교수(생화학·분자생물학)는 “이번에 개발한 암 치료용 나노 입자의 궁극적 목표는 단 한 번으로 원발성 종양과 뇌 전이 종양을 동시에 제거하는 것”이라며 “이번 연구에서도 알 수 있듯이 나노 의학은 암 치료의 새로운 미래”라고 말했다.

‘쥬라기 월드’ 같은 영화에 등장하는 중생대 백악기 포식자 티라노사우루스 렉스는 매우 영리한 육식 공룡으로 등장하는 경우가 많다. 그런데 실제로 공룡은 현재 파충류 수준의 지능을 갖고 있었을 뿐, 원숭이만큼의 수준에 못 미친다는 사실이 밝혀졌다. 독일, 체코, 캐나다, 스페인, 미국, 오스트리아, 영국 7개국 공동 연구팀이 공룡의 뇌 크기와 구조를 재분석한 결과 공룡, 특히 티라노사우루스는 악어나 도마뱀처럼 행동했다고 5일 밝혔다. 이 연구에는 독일 뒤셀도르프 하인리히 하이네대 세포생물학 연구소, 체코 프라하 체코 생명과학대 야생 생물학과, 캐나다 앨버타대 생명과학과, 왕립 온타리오 박물관, 스페인 바르셀로나 자유대, 미국 피츠버그 카네기 자연사박물관, 위스콘신 카르타고대 생물학과, 메릴랜드대 지리학과, 워싱턴 국립자연사박물관, 오스트리아 빈 대학, 영국 에든버러대 지구과학부, 브리스톨대 지구과학부, 사우샘프턴대 생명과학부 과학자들이 참여했다. 이 연구 결과는 생명과학 및 의학 분야 국제 학술지 ‘해부학적 기록’(The Anatomical Record) 4월 29일 자에 실렸다. 지난해 발표된 연구 중에는 티라노사우루스 같은 공룡의 뉴런 수는 매우 많았으며, 생각보다 훨씬 지능적이었다고 주장하는 것이 있었다. 이런 많은 뉴런 수로 인해 일부 습관은 원숭이와 비슷했을 것이라고 추정하기도 했다. 문화적 지식 전달, 도구 사용 등도 티라노사우루스 집단의 특징이었을 것이라고 주장했다. 그러나, 이번 연구팀은 공룡 화석을 바탕으로 뇌의 크기와 뉴런 수를 예측하고, 행동과 생활 방식을 추론한 수십 년간의 연구 결과들을 재검토했다. 공룡 뇌에 대한 정보는 두개골 안쪽을 뜬 틀인 ‘엔도캐스트’를 통해 뇌의 모양과 크기를 측정했다.그 결과, 공룡의 전뇌 크기가 지금까지 과대 평가됐으며, 뉴런 수도 마찬가지라는 사실을 확인했다. 연구팀에 따르면 뉴런 수 추정치가 지능에 대한 신뢰할 수 있는 지표가 아니다. 연구를 이끈 카이 카스퍼 독일 뒤셀도르프 하인리히 하이네대 교수(유기체 생물학)는 “공룡처럼 멸종한 동물의 지능을 파악하기 위해서는 신경세포 수 추정치만 의존하지 말고 골격학, 뼈 조직학, 현재 남아있는 진화한 친척 동물, 화석, 발자국 등 다양한 증거를 사용해야 한다”고 지적했다. 카스퍼 교수는 “뉴런 수로만 인지능력을 파악할 경우, 매우 잘못된 해석으로 유도될 수 있다”고 꼬집었다. 교신 저자인 크리스티안 구티에레즈 캐나다 앨버타대 교수는 “영화나 소설에서는 티라노사우루스가 개코원숭이만큼 똑똑했을 수 있을 것이라는 가능성을 계속 제시하며 상상력을 자극한다”라면서 “그렇지만 데이터에 기반한 이번 연구에 따르면 공룡은 원숭이에도 못 미치는 그저 똑똑한 거대한 악어 수준임을 보여준다”라고 말했다.

10대나 20대 초반까지는 초·중·고등학교와 대학교라는 공간에서 만나는 사람들이 많다 보니 친구 사귀기도 쉽다. 오히려 지나친 대인 관계 때문에 힘들어하는 사람들이 많다. 그런데, 중년을 지나 노년기에 접어들면서 어린 시절 친했던 친구들과도 점점 멀어져 주변에 친구가 거의 없다고 토로하는 사람들도 적지 않다. 그런데, 실제로 학교를 졸업하고 사회생활을 막 시작한 성년기에 접어들고 노년기에 친구가 가장 적어 극심한 외로움을 겪는다는 분석 결과가 나와 눈길을 끈다. 미국 노스웨스턴대 의대, 캘리포니아 데이비스대(UC데이비스) 공동 연구팀은 성인기의 외로움은 U자형 패턴을 따른다고 3일 밝혔다. 이에 따라 막 성년기에 접어든 사람과 노년기에 가장 외로움을 많이 느끼는 것으로 나타났다. 이번 연구 결과는 정신 의학 분야 국제 학술지 ‘정신과학’ 5월 1일 자에 게재됐다. 코로나19 팬데믹 기간, 관계 부족으로 인한 외로움은 매일 흡연하는 것과 비슷한 수준으로 조기 사망 위험을 높인다는 연구 결과들이 나와 많은 사람에게 충격을 주기도 했다. 연구팀은 영국, 독일, 스웨덴, 네덜란드, 호주, 이스라엘 등에서 수행된 9개 종단 분석 결과를 메타 분석했다. 메타 분석에 활용된 데이터들은 코로나19 팬데믹 이전 자료들로 감염병 같은 특수한 상황이 간여하지 않은 일반적 상황에 확보된 것들이다. 연구팀은 특히 사회적 고립감을 느끼는 나이와 고립감이 실제 건강에 미치는 영향에 주목했다. 메타 분석 결과, 사회적 고립감을 느끼는 연령대는 청장년기, 노년기였으며, 교육 수준이나 소득 수준이 낮은 계층, 여성들에게서 많이 나타났다. 또 이혼했거나 사별한 사람들, 담배를 피우거나 술을 많이 마시는 사람들도 외로움을 많이 느끼는 것으로 나타났다. 이들은 인지 기능 저하와 신체적, 정신적 건강도 악화하는 것으로 조사됐다. 청년층이 외로움을 많이 느끼는 이유는 취업이나 진학 등 삶의 전환기에 놓여 학창 시절에 비해 관계 맺기가 쉽지 않기 때문이라고 연구팀은 분석했다. 반면 중년기에 외로움을 덜 느끼는 이유는 개인적으로나 사회적으로 뿌리를 내리고 자리 잡는 시기이기 때문이라고 설명한다. 연구팀 관계자는 “중년기에는 기혼자들이 미혼자들보다 외로움을 덜 느끼는 것으로 나타났다”며 “미혼자들의 경우 중년기부터 외로움을 느끼는 강도가 커지는 경향이 있는 만큼, 미혼 노년층의 사회적 고립이나 외로움을 막기 위해 사회적으로 다양한 지원이 있어야 한다”고 강조했다. 연구를 이끈 에일린 그레이엄 노스웨스턴대 의대 교수(의료사회학)는 “일반적으로 외로움은 건강 악화와 관련이 있다는 실증적 증거가 많다”라며 “나이가 들면서 어떤 계층의 사람들이 외로워지는지 이해한다면 이를 완화해 의료의 사회적 비용을 줄일 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 그레이엄 교수는 “사회적 상호작용과 외로움을 일방적으로 정의하기는 어렵다”라면서 “사회적 관계를 많이 맺으면서도 외로울 수 있고, 다른 사람이 보기에 고립된 것 같지만 의외로 외로움을 느끼지 않을 수도 있다”라고 덧붙였다.

중년에 접어들면 근육량이 점점 줄어들기 시작한다. 근육이 감소하면 전반적인 활력과 생리적 기능이 떨어지기 때문에, 나이가 들면 흔히 ‘젊었을 때와 다르다’는 말을 한다. 건강한 노년을 보내기 위해서는 최소한 중년부터는 주당 150분 이상 중·고강도의 운동을 꾸준히 해야 한다는 연구 결과가 나왔다. 호주 시드니대 공중보건학부, 국립 의약·알코올 연구센터, 퀸즐랜드대 의대, 본드대 보건 과학 및 의학부, 체육·영양학부 공동 연구팀은 여성의 경우 중년기에 신체 활동을 꾸준히 한다면 노년기에 훨씬 건강한 삶을 보낼 수 있다고 밝혔다. 이 연구 결과는 미국 공공과학도서관에서 발행하는 의학 분야 국제 학술지 ‘플로스 의학’ 5월 3일 자에 실렸다. 신체 활동이 건강한 삶을 영위할 수 있게 돕는다는 연구 결과는 많았지만, 특정 시기에 장기적으로 신체 활동 정도를 측정한 뒤 삶의 질과 장기적인 인과 관계를 조사한 연구는 거의 없었다. 연구팀은 ‘호주 여성 건강 종단 연구’에 참여한 1만 1336명의 성인 여성을 대상으로 1996년부터 3년 간격으로 15년 동안 수집한 건강 관련 자료를 분석했다. 분석에 포함된 여성은 1946~1951년에 태어났으며, 연구 시작 당시 나이는 47~52세였다. 또 건강 관련 삶의 질은 36개 항목의 설문조사 중 신체 건강 종합지수(PCS)와 정신 건강 종합 점수(MCS)를 사용해 평가했다. 참가자들은 크게 세 집단으로 나뉘었다. 우선 주당 150분이라는 세계보건기구(WHO)의 신체 활동 권고기준을 꾸준히 충족한 집단과 처음에는 기준을 만족하지 못했지만, 55세, 60세, 65세에 지침을 충족한 집단, 나머지는 권고기준을 전혀 충족하지 못했다. 조사 결과, 신체 활동 권고기준을 꾸준히 충족한 사람이나 55세부터 권고기준을 충족하기 시작한 사람들은 신체 활동을 전혀 하지 않은 사람에 비해 PCS가 3점이나 더 높은 것으로 나타났다. 특히 사회경제적 조건과 기존 건강 상태를 통제한 뒤에도 신체 활동이 PCS에 미치는 영향은 통계적으로 유의미한 것으로 나타났다. 연구를 이끈 빈 느구엔 시드니대 박사는 “이번 연구는 중년에 활동적인 생활양식을 유지하거나 채택하는 것에 관한 이점을 보여준다”라면서 “노년기에 건강한 삶을 살기 위해서는 55세까지 활동 수준을 높여 WHO 권고기준을 충족하는 것이 필요하다”라고 말했다.

‘단짠단짠’이라는 말이 있는 것처럼 달콤하고, 짭짤한 맛은 입맛을 당기게 한다. 그렇지만, 단맛에 지나치게 빠지면 당뇨에 걸리기 쉽고, 짠맛을 즐기다 보면 대사질환에 시달릴 수 있게 된다. 그런데도, 이런 맛에 빠지는 이유는 뭘까. 카이스트 생명과학과 연구팀은 짠맛을 내는 미량영양소인 나트륨의 양을 인체가 어떻게 감지하는지와 섭취 욕구를 조절하는 새로운 메커니즘을 규명했다고 2일 밝혔다. 이번 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 메타볼리즘’에 실렸다. 나트륨은 수분 균형과 혈압 조절, 근육 수축, 신경세포 활동에 필수적인 핵심 미량영양소다. 짠맛 역시 단맛처럼 지나치게 섭취하면 중독 현상이 나타날 수 있다. 연구팀은 초파리로 나트륨 결핍 상태에 따른 소금 선호도 변화를 실험했다. 그 결과, 소금 섭취 욕구가 단순히 미각 감지 기능에 의존하는 것이 아니라 체내 나트륨 수준에 따른 장내 신경세포의 반응에 영향을 받는다는 점을 확인했다. 특히, 나트륨에 대한 선호도가 소금에 대한 미각 유전자를 제거한 ‘Ir76b’ 돌연변이 파리도 나트륨 결핍 상황이 되면 소금을 먹으려 하는 것으로 나타났다. 이를 근거로 스크리닝 기술을 통해 나트륨을 직접 인지하는 초파리의 장내 신경 세포를 발견했다. 이 장내 신경세포가 나트륨 부족에 따라 반응 정도를 다르게 함으로써 소금 섭취 욕구를 조절하는 역할을 한다는 점을 밝혀냈다. 장의 감지 메커니즘은 소금 결핍으로 활성화되는 것이며, 더군다나 염분 섭취 욕구는 모든 생물에 존재하는 만큼 곤충뿐만 아니라 포유류 같은 척추동물에서도 유사한 메커니즘이 존재할 수 있다는 사실도 확인했다. 연구를 이끈 서성배 교수는 “단순히 짠맛이라는 감각과는 독립적으로 장 신경세포가 염분 섭취를 결정한다는 것을 확인했다는 데 이번 연구의 의미가 크다”라면서 “이번 연구를 바탕으로 소금 섭취에 대한 욕구 조절을 통해 소금 과다 섭취로 인해 생기는 고혈압 같은 질환을 치료할 수 있는 새로운 방법을 찾을 수 있을 것”이라고 말했다.

중국 물리학·화학 기술연구소, 중국과학원대 미래 기술학부 공동 연구팀은 온도에 따라 술의 맛과 농도가 차이를 보인다고 밝혔다. 이 연구 결과는 재료과학 분야 국제 학술지 ‘물질’(Matter) 5월 2일 자에 실렸다. 맥주, 화이트 와인은 차갑게, 레드 와인은 상온에서, 청주나 백주는 따뜻하게 마시는 등 술마다 맛있게 마실 수 있는 최적 온도가 있다. 이에 연구팀은 온도에 따른 알코올의 분자구조와 접촉각을 적외선 분광법(IR), 수소 자기공명영상(NMR)으로 분석했다. 접촉각은 보통 액체와 고체가 접촉할 때 생기는 각도로 물과 친한지(친수성), 물을 밀어내는지(소수성)를 파악하고 물질 표면에너지와 물질의 특성을 알아내는 데 중요하다. 유리 표면에서 물은 접촉각이 작아 물방울이 구슬 모양이지만 알코올 농도가 높아질수록 접촉각이 더 커지며 평평하게 퍼지는 식이다. 분석 결과 알코올 농도가 낮을 때는 에탄올이 물 분자 주위에 피라미드 모양의 구조를 형성하지만 알코올 농도가 높아지면 에탄올이 사슬 모양으로 배열되는 것으로 나타났다. 또 에탄올 농도가 같더라도 온도에 따라 분자 배열 구조가 달라지는 것으로 확인됐다. 저온에서 피라미드 모양의 구조가 감소하는 것으로 나타났다. 맥주와 비슷한 5%, 11% 에탄올 용액은 5도에서 사슬 모양 구조가 늘어나는데 이때 고유한 맛과 향이 가장 강해진다고 연구팀은 설명했다. 레이 장 중국과학원대 박사는 “같은 농도의 에탄올이라도 온도에 따라 분자 결합 구조가 달라지면서 1% 정도 농도 변화를 보이는데 술맛을 완전히 다르게 한다”고 말했다.

유전자 변형 고초균, TPU에 혼합5개월 내 ‘90% 이상’ 생분해 효과 환경 분야에서 지구온난화와 함께 시급히 해결해야 할 문제를 꼽으라면 플라스틱 폐기물 급증이라고 하겠다. 플라스틱 쓰레기가 증가하면서 미세플라스틱의 폐해도 커지고 있다. 크기가 5㎜ 이하인 미세플라스틱은 하수처리 과정에서도 걸러지지 않아 하수구를 통해 그대로 강과 바다로 흘러간다. 코로나19 이후 급증한 플라스틱 용기와 마스크 등 폐플라스틱이 바다로 들어가 햇빛이나 바닷물의 염분으로 마모돼 부서지면서 벌써 미세플라스틱 오염은 심각한 상태에 이르고 있다. 미세플라스틱은 토양, 표층수, 바다로 흘러 들어가 먹이피라미드 가장 아래쪽에 있는 생물들이 섭취한 뒤 먹이사슬을 따라 최종 소비자인 사람에게 전달돼 축적될 가능성도 크다. 이런 가운데 한국인 과학자가 주도한 연구팀이 플라스틱 고분자 물질을 빠르게 분해하는 미생물을 개발해 눈길을 끈다.미국 캘리포니아 샌디에이고대(UCSD) 나노공학과, 생물공학과, 조지아대 신소재연구소, 한국화학연구원 바이오화학연구센터, 바스프(BASF) 미국 열가소성 폴리우레탄 연구소, 덴마크 덴마크공과대 공동 연구팀은 플라스틱이 사용되는 동안은 휴면 상태에 있다가 땅에 묻히는 등 폐기되면 활성화돼 플라스틱을 분해하는 박테리아 포자를 개발했다. 이번 연구에는 한국인 과학자 김한솔 박사가 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 5월 1일 자에 실렸다. 열가소성 폴리우레탄(TPU)은 고무와 플라스틱의 장점을 모두 가진 고분자 물질로 휴대전화 케이스, 신발, 바닥 매트, 쿠션, 메모리폼, 자동차 부품 등 다양한 용도로 쓰인다. 그러나 현재로서는 TPU를 재활용할 수 있는 방법이 없어 수명이 다하면 고스란히 폐기물로 버려진다. 생분해성 폴리우레탄을 개발하기 위한 연구는 많지만 지금까지 나온 것들은 플라스틱으로서 고유한 특성이 손상되기 때문에 산업용으로 활용되지 못하고 있다. 연구팀은 몇 가지 박테리아 균주를 확보해 TPU를 유일한 에너지원으로 사용하는 능력과 성장 속도를 평가했다. 그 결과로 얻은 것이 고초균(바실루스 서브틸리스)이다. 고초균은 공기, 마른 풀, 하수, 토양에 흔히 존재하는 호기성 세균으로 콩을 발효시킨 메주나 낫토를 만드는 데 중요한 역할을 한다. 더군다나 고초균 포자들은 인간과 동물에게 대체로 무해하다는 장점이 있다. 연구팀은 고초균이 플라스틱 생산 온도인 135도에서도 완벽하게 살아남을 수 있도록 유전자를 변형했다. 유전자 변형 고초균 포자와 TPU 조각을 플라스틱 압출기에 넣고 녹인 뒤 신개념 생분해성 플라스틱을 만들었다.연구팀은 유전자 변형된 고초균을 포함해 만든 TPU의 거동을 시뮬레이션했다. 그 결과 이 플라스틱을 땅속에 묻으면 플라스틱이 빠르게 생분해되는 것으로 예측했다. 특히 37도, 상대 습도 44~55%의 상태를 유지하면 5개월 내 플라스틱의 90% 이상 생분해한다는 사실을 밝혀냈다. 조나단 포코르스키 UCSD 재료과학연구센터 교수는 “이번에 개발한 새로운 유형의 바이오 플라스틱은 플라스틱 산업의 환경 발자국을 줄이는 데 도움이 될 수 있을 것”이라고 밝혔다. 포코르스키 교수는 “이번에 개발한 생분해성 플라스틱처럼 외부에서 미생물을 추가 투입하지 않고도 스스로 분해될 수 있는 기술은 플라스틱 처리에 있어 다양하게 쓰일 수 있을 것으로 생각한다”고 덧붙였다.

지난 주말 수도권 낮 최고기온이 27도를 훌쩍 넘어 초여름을 방불케 했습니다. 이렇게 ‘노출의 계절’에 한 발 한 발 가까워지면서 체중 조절은 물론 몸매 관리를 위해 운동을 시작한 사람이 많습니다. 미국 스탠퍼드대 의대가 중심이 돼 75개 연구기관으로 구성된 ‘신체 활동의 분자적 변환 컨소시엄’(MoTrPAC) 연구팀은 지구력 운동의 분자적 반응을 밝혀내고 운동이 건강과 질병에 미치는 영향을 새로 분석했습니다. 이 연구 결과들은 과학 저널 ‘네이처’, 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’와 생명과학 및 의학 분야 국제 학술지 ‘네이처 메타볼리즘’ 5월 2일 자에 각각 실렸습니다. 규칙적인 운동은 심혈관 질환, 대사성 질환, 암을 예방하는 것은 물론 인지기능 저하까지 막아 주는 등 다양한 건강상 이점이 있는 것으로 알려져 있습니다. 그렇지만 정확한 작동 메커니즘은 밝혀지지 않았습니다. 이에 연구팀은 암수 생쥐를 대상으로 8주 동안 트레드밀 운동을 시킨 뒤 장기 내부의 생체분자 변화를 살펴봤습니다. 연구팀은 훈련 기간 동안 장기와 혈액검사로 수집한 표본에서 9466개의 데이터를 확보했습니다. 그 결과 운동이 면역, 대사, 스트레스 반응, 세포 소기관인 미토콘드리아 경로 조절 등을 통해 신체의 분자적 변화를 일으키는 것으로 밝혀졌습니다. 그러나 이런 운동 효과는 신체 기관별로 성별에 따라 차이를 보이는 것으로도 확인됐습니다. 그런가 하면 튀니지 스팍스대, 모나스티르 대학병원, 캐나다 몬트리올 임상 연구소, 프랑스 릴대, 아르투아대, 리토랄대, 독일 마인츠 요하네스 구텐베르크대 공동 연구팀은 식사 시간 통제 같은 식단 조절과 고강도 운동을 병행하면 하나만 할 때보다 체지방 감소와 각종 건강지수 개선에 훨씬 도움이 된다고 밝혔습니다. 이 연구 결과는 미 공공과학도서관의 국제 학술지 ‘플로스 원’ 5월 2일 자에 발표됐습니다. 연구팀은 무엇을 먹든 식사 시간만 제한하는 시간제한 식단, 유산소 운동과 근력 운동을 결합한 고강도 기능 훈련이 체성분과 콜레스테롤, 혈당, 지질 수치 같은 심혈관 및 대사 건강 관련 지표에 미치는 영향을 분석했습니다. 연구팀은 비만 여성 64명을 세 그룹으로 나눠 한 집단은 시간제한 식사만, 다른 집단은 고강도 기능 훈련만, 마지막 집단은 시간제한 식사와 고강도 기능 훈련을 동시에 하도록 했습니다. 시간제한 식단팀은 오전 8시부터 오후 4시까지만 식사를 할 수 있게 했고, 고강도 기능 훈련팀은 일주일에 최소 3일은 유산소 및 근력 운동을 하도록 했습니다. 12주 후 세 그룹 모두 체중이 크게 줄고 허리, 엉덩이둘레가 줄었으며 혈중 지질과 포도당 수치가 떨어졌습니다. 체지방량과 혈압은 식이요법과 운동을 함께 하거나 운동을 한 집단에서는 개선됐지만, 식이요법만 한 그룹에서는 변화가 없었습니다. 특히 식이요법과 운동을 병행한 참가자들은 식이요법이나 운동만 한 집단에 비해 체성분이나 혈액 속 각종 수치가 훨씬 더 크게 변한 것으로 나타났습니다. 연구 결과들이 모두 너무 뻔하다고요? 정답은 항상 뻔하고 쉽습니다. 다만 지키기 어려울 뿐이죠.

중국 물리학·화학 기술연구소, 중국과학원대 미래 기술학부 공동 연구팀은 온도에 따라 술의 맛과 농도가 차이를 보인다고 밝혔다. 이 연구 결과는 재료과학 분야 국제 학술지 ‘물질’(Matter) 5월 2일 자에 실렸다. 맥주, 화이트 와인은 차갑게, 레드 와인은 상온에서, 청주나 백주는 따뜻하게 마시는 등 술마다 맛있게 마실 수 있는 최적 온도가 있다. 이에 연구팀은 온도에 따른 알코올의 분자구조와 접촉각을 적외선 분광법(IR), 수소 자기공명영상(NMR)으로 분석했다. 접촉각은 보통 액체와 고체가 접촉할 때 생기는 각도로 물과 친한지(친수성), 물을 밀어내는지(소수성)를 파악하고 물질 표면에너지와 물질의 특성을 알아내는 데 중요하다. 유리 표면에서 물은 접촉각이 작아 물방울이 구슬 모양이지만 알코올 농도가 높아질수록 접촉각이 더 커지며 평평하게 퍼지는 식이다. 분석 결과 알코올 농도가 낮을 때는 에탄올이 물 분자 주위에 피라미드 모양의 구조를 형성하지만 알코올 농도가 높아지면 에탄올이 사슬 모양으로 배열되는 것으로 나타났다. 또 에탄올 농도가 같더라도 온도에 따라 분자 배열 구조가 달라지는 것으로 확인됐다. 저온에서 피라미드 모양의 구조가 감소하는 것으로 나타났다. 맥주와 비슷한 5%, 11% 에탄올 용액은 5도에서 사슬 모양 구조가 늘어나는데 이때 고유한 맛과 향이 가장 강해진다고 연구팀은 설명했다. 레이 장 중국과학원대 박사는 “같은 농도의 에탄올이라도 온도에 따라 분자 결합 구조가 달라지면서 1% 정도의 농도 변화를 보이는데 술맛을 완전히 다르게 한다”고 말했다.

말초신경은 한 번 손상되면 자발적으로 재생되지 않아 치료가 쉽지 않다. 자가이식이 최선의 치료법이지만 환자 자기 신경에서 이식할 수 있는 신경을 선택하기도 쉽지 않고, 이식한다고 하더라도 손상된 신경과 크기가 맞지 않을뿐더러, 다른 사람의 신경을 이식한다고 할 경우는 거부반응이 나타날 수도 있다. 이런 상황에서 국내 연구진이 손상된 말초신경을 대신할 수 있는 멸균 의료용 신경 도관 제조법을 개발해 눈길을 끈다. 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부 연구팀은 감마선을 이용해 인체에 해가 없는 의료용 신경 도관을 개발했다고 29일 밝혔다. 신경 도관은 손상된 신경끼리 연결해 신경 재생을 촉진하는 의료용 삽입기구다. 이 연구 결과는 생체재료 분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 헬스케어 머티리얼즈’에 실렸다. 이전에도 말초신경 재생을 돕는 천연 및 합성고분자 인공 신경 도관이 있었지만, 기계적 강도가 낮고 부서지기 쉬우며, 봉합사를 이용한 체내 삽입 시술이 어렵다는 문제 때문에 의료 현장에서 많이 사용되지 못했다. 또 인공 신경 도관을 만들 때 화학 가교제나 화학 변형체를 사용하기 때문에 독성 부산물이 발생해 추가 멸균 과정이 필요하고 제작 과정도 복잡해진다. 그래서, 생체적합성이 확보된 천연고분자를 이용해 인체 유해 부산물이나 독성물질이 발생하지 않고, 기계적 강도가 확보된 신경 도관을 멸균과 동시에 제작하는 기술 연구가 활발하다. 이에 연구팀은 30kGy(킬로그레이) 고에너지 감마선을 조사해 젤라틴 고분자를 이용해 이중네트워크 수화젤 신경 도관을 만들었다. 이런 방식은 제조가 간단하고 멸균이 가능하며, 기계적 특성도 높은 것으로 나타났다. 기존 신경 도관에 비해 인장 강도도 높고 봉합성도 우수하며 구부러짐 저항성도 큰 것으로 확인됐다. 연구팀은 이번에 개발한 감마선 조사 수화젤 신경 도관을 말초신경을 절단해 손상한 생쥐에게 삽입해 신경 재생 효과를 실험했다. 수술 6주, 12주 후 전기생리학적 분석과 근육 퇴화 및 재생 평가, 말초신경 조직학적 분석 결과 기존 의료용 실리콘 신경 도관과 비교해 재생 및 치료 효과가 큰 것으로 나타났다. 연구를 이끈 이재영 GIST 교수는 “이번 방법으로 개발한 신경 도관은 인체 독성이 없고 제조 방법도 간단하다”라면서 “신경 도관뿐 아니라 각종 보형물 같은 생체 삽입재료 제작을 위한 새로운 플랫폼으로도 이용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

농림축산식품부의 ‘2023년 동물복지 국민 의식조사’ 결과에 따르면 국내 반려동물 양육인구 비율이 28.2%인 것으로 나타났다. 반려동물을 키우는 가구의 81.6%가 ‘반려동물은 가족의 일원’이라고 생각하고, 67.3%는 반려동물 양육에 만족하고 있다고 한다. 실제로 반려동물을 가족처럼 생각할까. 이를 어떻게 확인할 수 있을까. 영국 버크셔 NHS 프로스펙트 파크병원, 웨스트 잉글랜드대 심리학과 공동 연구팀은 반려동물을 도난당한 뒤 주인이 겪는 정서적 혼란은 사랑하는 사람을 잃거나 자녀를 잃었었을 때와 비슷하다고 28일 밝혔다. 이 연구 결과는 반려동물과 보호자의 관계가 실제 인간 가족과 비슷하다는 것을 알려주는 연구 결과로 수의 과학 분야 국제 학술지 ‘인간-동물 관계’ 4월 25일 자에 실렸다. 영국의 반려견 수는 1300만 마리로 영국 전체 가구의 30%를 훌쩍 넘는 것으로 나타났다. 반려동물이 심혈관 질환, 우울증, 스트레스 감소에 도움을 주는 것으로 알려졌다. 영국에서 코로나19로 인한 봉쇄 기간에 반려견이 사람들이 산책, 운동, 자연 속에서 시간을 보내기 위해 집을 나설 이유를 제공함으로써 외로움의 부정적 영향을 줄여주는 역할을 했다. 코로나 봉쇄 기간에 반려동물 입양 건수도 늘었지만, 반려동물 도난 신고도 이전과 비교해 250% 증가한 것으로 나타났다. 연구팀은 2022년 10~12월에 반려동물 소유자와 반려동물을 잃은 사람을 대상으로 슬픔, 절망, 정서적 고통, 무감각, 불안 같은 감정적 반응을 분석했다. 그 결과, 사랑하는 사람의 죽음과 반려동물의 죽음이나 상실에 대해서는 같은 감정 반응을 보인다. 일부 참가자들은 반려동물과 유대감을 일부 가족 구성원에게는 없는 친밀감으로 느껴 친구나 친척의 죽음보다 더 큰 상실감을 느끼는 것으로 나타났다. 반려동물을 도난당하거나 갑자기 사망했을 경우 주인은 외상후 스트레스 장애(PTSD)와 비슷한 느낌을 받게 된다고 연구팀은 설명했다. 연구팀에 따르면 반려동물이 여전히 소유물과 똑같이 취급되는 경우가 많아, 반려동물을 도난당했을 때 경찰이 제공할 수 있는 지원에도 심리적 고통이 심해지는 경우가 많다. 린지 로버츠 웨스트 잉글랜드대 교수는 “이번 연구 결과는 주인이나 보호자 관계가 가족 관계와 같다는 개념을 실증적으로 뒷받침하는 것”이라며 “반려동물의 도난을 당했을 때 주인들은 비슷한 박탈감과 모호한 상실감을 느낀다는 것을 보여준다”라고 말했다.