초등학교 때부터 입시경쟁에 내몰리는 한국 학생들은 항상 잠부족에 시달리고 있다. 질병관리본부의 청소년건강행태 온라인 조사결과를 보면 우리나라 중학생은 평균 7.1시간, 고등학생은 5.7시간 자는 것으로 나타났다. 의학계에서 권고하고 있는 청소년 적정수면시간인 8시간에 못 미치고 있다. 이처럼 잠이 만성적으로 부족하게 되면 일시적인 기억력 감퇴는 물론 심할 경우 단기 기억상실증까지 유발할 수 있다는 연구결과가 나왔다. 학업성적을 높이기 위해서는 무조건 잠을 줄여가면서 공부하는 것보다는 충분한 수면시간을 확보하는 것이 더 중요하다는 의미다. 미국 존스홉킨스대 의대 신경과학과와 생물화학과 연구진은 수면부족이나 불면증 같은 수면장애가 오래 지속되거나 수면제를 자주 복용하면 기억과 관련된 뇌 속 화학반응 시스템을 교란시켜 기억력을 떨어뜨리게 된다는 연구결과를 발표했다. 이번 연구는 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 3일자에 발표됐다. 외부에서 정보가 들어오면 시냅스(뇌 신경세포)가 변화되면서 기억으로 저장된다. 문제는 외부에서 끊임없이 정보가 들어와 시냅스의 신경전달물질이 방출되면 학습과 기억에 도리어 방해가 된다는 것이다. 연구팀은 실제로 생쥐가 깨어있을 때와 잠을 잘 때 기억과 관련된 해마와 대뇌피질 부분을 전자주사현미경(SEM)으로 관찰했다. 그 결과 잠이 든 생쥐는 시냅스 수용체 단백질의 수치를 평소보다 20% 낮춰 기억을 정리하는 과정을 갖는다는 사실을 알게 됐다. 반면 잠을 자지 못하고 깨어있는 생쥐는 시냅스 수용체 단백질이 과다하게 발현돼 학습 내용을 장기기억으로 전환시키지 못했다. 이 과정에서 뇌 신경세포의 칼슘과 노르아드레날린 제어에 관련된 ‘Homer1a’라는 유전자가 깊이 관여한다는 사실도 밝혀냈다. 깨어있는 시간이 길면 길수록 많은 칼슘과 노르아드레날린이 분비되는데 이렇게 될 경우 뇌 신경세포는 지나치게 자극을 받고 결국 세포 손상을 일으킬 수 있다. 잠을 자는 동안 Homer1a 유전자가 칼슘과 노르아드레날린 수치를 낮추고, 뇌 신경세포가 학습된 것을 기억하기 위해 재조정을 한다는 것이다. 리처드 후가니어 신경과학과 교수는 “이번 연구는 수면부족이 살아있는 동물의 항상성을 약화시키는데 결정적 역할을 한다는 최초의 증거”라며 “깨어있는 중에 아무리 많은 정보를 머릿 속에 넣더라도 잠을 통해 충분한 뇌 신경세포의 재조정 시간을 갖지 못한다면 기억 상실이나 기억력 퇴보가 일어날 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

　초등학교 때부터 입시경쟁에 내몰리는 한국 학생들은 항상 잠부족에 시달리고 있다. 질병관리본부의 청소년건강행태 온라인 조사결과를 보면 우리나라 중학생은 평균 7.1시간, 고등학생은 5.7시간 자는 것으로 나타났다. 의학계에서 권고하고 있는 청소년 적정수면시간인 8시간에 못 미치고 있다.　이처럼 잠이 만성적으로 부족하게 되면 일시적인 기억력 감퇴는 물론 심할 경우 단기 기억상실증까지 유발할 수 있다는 연구결과가 나왔다. 학업성적을 높이기 위해서는 무조건 잠을 줄여가면서 공부하는 것보다는 충분한 수면시간을 확보하는 것이 더 중요하다는 의미다. 　미국 존스홉킨스대 의대 신경과학과와 생물화학과 연구진은 수면부족이나 불면증 같은 수면장애가 오래 지속되거나 수면제를 자주 복용하면 기억과 관련된 뇌 속 화학반응 시스템을 교란시켜 기억력을 떨어뜨리게 된다는 연구결과를 발표했다. 이번 연구는 세계적인 과학저널 ‘사이언스’ 3일자에 발표됐다. 　외부에서 정보가 들어오면 시냅스(뇌 신경세포)가 변화되면서 기억으로 저장된다. 문제는 외부에서 끊임없이 정보가 들어와 시냅스의 신경전달물질이 방출되면 학습과 기억에 도리어 방해가 된다는 것이다. 연구팀은 실제로 생쥐가 깨어있을 때와 잠을 잘 때 기억과 관련된 해마와 대뇌피질 부분을 전자주사현미경(SEM)으로 관찰했다. 그 결과 잠이 든 생쥐는 시냅스 수용체 단백질의 수치를 평소보다 20% 낮춰 기억을 정리하는 과정을 갖는다는 사실을 알게 됐다. 반면 잠을 자지 못하고 깨어있는 생쥐는 시냅스 수용체 단백질이 과다하게 발현돼 학습 내용을 장기기억으로 전환시키지 못했다. 　이 과정에서 뇌 신경세포의 칼슘과 노르아드레날린 제어에 관련된 ‘Homer1a’라는 유전자가 깊이 관여한다는 사실도 밝혀냈다. 깨어있는 시간이 길면 길수록 많은 칼슘과 노르아드레날린이 분비되는데 이렇게 될 경우 뇌 신경세포는 지나치게 자극을 받고 결국 세포 손상을 일으킬 수 있다. 잠을 자는 동안 Homer1a 유전자가 칼슘과 노르아드레날린 수치를 낮추고, 뇌 신경세포가 학습된 것을 기억하기 위해 재조정을 한다는 것이다. 　리처드 후가니어 신경과학과 교수는 “이번 연구는 수면부족이 살아있는 동물의 항상성을 약화시키는데 결정적 역할을 한다는 최초의 증거”라며 “깨어있는 중에 아무리 많은 정보를 머릿 속에 넣더라도 잠을 통해 충분한 뇌 신경세포의 재조정 시간을 갖지 못한다면 기억 상실이나 기억력 퇴보가 일어날 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

‘유럽 최초의 피살자’ 외치가 죽기 전 마지막으로 먹었던 음식은 육포같은 말린 염소고기로 확인됐다. 최근 이탈리아 볼자노에 위치한 ‘유럽아카데미 미라 및 아이스맨 연구소’(EURAC) 측은 외치의 위 속 내용물을 분석한 결과 베이컨처럼 매우 기름지고 말린 고기인 것으로 드러났다고 밝혔다. 국내에도 잘 알려진 외치(Ötzi)는 ‘아이스맨’이라는 별칭으로 더 유명하다. 외치는 지난 1991년 9월 알프스 빙하지대에서 온몸이 꽁꽁 언 사체로 발견됐다. 당시 이탈리아 경찰이 수사에 나섰으나 범인은 찾을 수 없었다. 그 이유는 5300여 년 전인 석기시대에 사망한 것으로 밝혀졌기 때문이다. 이에 외치는 학계의 큰 관심을 끌었고 이후 본격적인 연구가 시작됐다. 외치는 150cm 키에 45세 전후 남자로 왼쪽 어깨 부근에 화살을 맞고 피를 많이 흘려 죽은 것으로 추정돼왔다. 그러나 지난 2013년 EURAC 측이 외치의 뇌 조직에서 추출된 단백질과 혈액 세포를 현미경으로 조사한 결과, 외치가 죽기 직전 머리에 타박상을 입어 사망했다는 결론를 내렸다. 외치가 유럽 최초의 피살자가 된 순간.　 특히 외치는 학자들에게 ‘과거’를 볼 수 있는 큰 연구자료가 됐다. 뼈와 피부를 고스란히 간직하고 있어 선사시대 인류에 대한 연구 뿐 아니라 유전자 구조, 식생활, 병 등 당시의 모든 정보를 담고있는 타임캡슐과 같았기 때문. 또한 입고있는 의복과 활 등 무기도 함께 발견돼 당시의 문화적인 수준까지 알려주는 자료가 됐다. 이번에 연구결과 추가로 드러난 사실은 외치의 식생활이다. 연구를 이끈 알버트 진크 박사는 "외치가 마지막으로 먹는 음식은 가공된 고기가 아닌 날고기가 말려진 것"이라면서 "그 음식은 이탈리아 남부 티롤의 야생염소로 보인다"고 설명했다. 이어 "생전 외치는 복통을 앓았으며 치아와 인대 상태가 좋지 못했으나 외관상으로는 괜찮았다"고 덧붙였다. 한편 지난해 10월에도 이탈리아 볼자노에 위치한 산 마우리치오 병원 연구팀이 외치의 음성을 디지털 복원해 관심을 끈 바 있다. 외치 발견 25주년을 맞아 외치 목소리 복원에 나선 연구팀은 성대와 성도(聲道·성대에서 입술 또는 콧구멍에 이르는 통로)의 길이와 구조를 바탕으로 그가 낼 수 있는 근사치의 모음을 구현해냈다. 공개된 음성은 ‘아에이오우’의 모음으로, 외치는 마치 골초가 말하는 듯 걸걸한 남자 목소리를 낸다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

‘통풍’(痛風)은 바늘 모양의 요산결정이 관절에 쌓이면서 통증을 일으키는 것이다. 바람이 스치기만 해도 칼로 찌르는 것처럼 아프고 심지어 여성들은 출산의 고통보다 더하다고 표현하기도 한다. 극도의 고통을 유발하는 통풍을 눈물 한 방울만으로도 간단히 진단할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발해 주목받고 있다. 카이스트 바이오및뇌공학과 정기훈 교수와 박문성 연구원은 종이에 금속 나노입자를 입힌 통풍진단용 종이검사지를 개발하고 나노 분야 국제학술지 ‘ACS 나노’ 최신호에 발표했다고 17일 밝혔다. 현재 통풍을 진단하기 위해서는 혈액을 채취해 요산 농도를 측정하거나 관절에 탐침을 찔러 관절 윤활액을 채취한 뒤 요산결정을 현미경으로 관찰해야 하는 등 번거롭고 시간이 많이 걸린다. 연구팀은 안과에서 눈물을 채취할 때 쓰는 종이검사지에 나노플라스모닉스 특성을 갖는 금 나노물질을 균일하게 입혀 검사지를 만들었다. 나노플라스모닉스는 금속 나노구조 표면에 빛을 모으는 기술로 질병 진단이나 유전물질 검출 등에 활용한다. 비교적 간단하게 만든 진단용 종이검사지에 눈물을 묻히면 요산농도를 즉시 확인할 수 있다. 정확도는 혈액을 이용한 통풍검사와 비슷한 수준으로 나타났다. 정 교수는 “이 기술은 통풍을 신속하고 간단하게 진단할 뿐만 아니라 적은 비용으로도 생산할 수 있다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

암 치료에서 영상 진단법은 매우 중요한 역할을 한다. 만약 컴퓨터단층촬영(CT)이나 자기공명영상촬영(MRI) 장비가 없었다면 오늘날과 같은 암 치료 성과를 낼 수 없었을 것이다. 두 영상 장비를 개발한 연구자들은 모두 노벨생리의학상을 수상했다. CT나 MRI는 암 진단 및 암의 진행 정도를 파악하기 위한 필수적인 검사법으로 자리잡았다. 일반인에게도 CT나 MRI를 검사하는 것은 상식이 됐다. 이 검사법들은 종양이 재발했는지 판단할 때도 매우 중요한 역할을 하고 있다. 방사선 치료에도 이런 검사법들은 필수적이다. 몸 안에 존재하는 종양이 어떤 모양으로 어디에 있는지 정확하게 알아야 그 종양이 있는 부위에만 방사선을 쬘 수 있기 때문이다. 이처럼 의학 영상 진단법의 발전은 종양치료 발전에 직접적인 영향을 미쳤다. 인간의 몸 안 구석구석을 훤히 볼 수 있을 정도로 세밀한 영상획득이 가능해졌다. 그렇다면 이제 더이상 종양에 대한 영상 진단법의 발전은 필요가 없을까. 대답은 ‘아니다’이다. 지금의 영상 진단법은 암 덩어리에 대한 진단만 가능하기 때문이다. 즉, 암세포가 뭉쳐 자라면서 그 덩어리가 육안으로 보일 만큼 커졌을 때만 영상 진단법으로 확인할 수 있는 것이다. 하지만 증식할 가능성이 있는 암세포가 환자 몸 안에 존재하는지는 암 치료에 있어서 매우 중요한 문제이다. 그런 면에서 아직까지 종양에 대한 영상 진단법은 많은 한계를 갖고 있다고 할 수 있다. 일반 환자들은 이런 상황을 잘 모르기 때문에 진료실에서 가끔식 오해가 생기기도 한다. 예를 들어 환자들이 MRI 검사에서 “종양이 없다”고 진단받고, 시간이 지난 뒤 다시 “암이 재발했다”는 이야기를 들었을 때 결과가 잘못된 것은 아닌지 의구심을 갖는 경우가 있다. 이런 문제가 발생하는 가장 큰 이유는 현재 존재하는 그 어떤 검사법도 암세포 단위를 들여다볼 수 없기 때문이다. 따라서 앞으로 암세포를 현미경으로 영상 진단할 수 있는 방법이 개발되면 암 치료 성적이 크게 향상될 것이다. 이를 위해 이미 몇몇 연구자들이 차세대 암 영상 진단법을 개발하기 위해 노력하고 있다. 다음으로 CT나 MRI에서 암 덩어리로 의심되는 병변이 관찰된다고 하더라도 실제로 조직검사를 하기 전까지는 암이라고 확진할 수는 없다. 조직검사를 하지 않더라도 보이는 덩어리가 암인지 아닌지를 판단하는 데 매우 효과적인 진단법이 있기는 하다. 바로 양전자단층촬영(PET-CT)이란 진단법으로, 촬영 시 사용하는 방사성 의약품에 따라서 암을 진단할 수 있다. 암세포가 정상세포보다 포도당의 섭취율이 높다는 특징을 이용하는 것이다. 포도당 성분과 유사한 방사성의약품을 사용하면 암인지 아닌지를 판단하는 데 많은 도움을 받을 수 있다. 하지만 PET-CT도 몇 가지 한계점이 있다. 종양세포에만 방사성 의약품이 들어가는 것은 아니기 때문에 PET-CT 검사를 했을 때 정상세포와 암세포의 구분이 애매한 사례가 가끔씩 발견된다. 또 종양의 크기가 최소한 직경 5㎜ 이상은 돼야 진단의 정확성이 높아진다는 문제점도 있다. 그동안 암 치료 성적이 비약적으로 향상됐지만 인류의 암 정복을 위해서는 암세포를 더욱 정확하고 빠르게 찾아낼 수 있는 영상 진단법이 필요할 것이다. 비록 소량이라고 하더라도 방사선을 이용하지 않는 MRI나 초음파 같은 새로운 영상 진단법들이 빨리 개발되기를 기대해 본다. 아마도 이상적이고 획기적인 영상 진단 방법을 고안하는 연구자는 노벨생리의학상 수상을 예약하는 것이나 다름없을 것이다.

언론과 학계에서 ‘100세 쇼크’라는 말이 많이 나온다. 인구 고령화와 그에 따른 은퇴 이후의 삶에 대한 불안을 반영한 표현이다. 통계청에 따르면 우리나라는 고령화가 급격히 진행되면서 2026년이 되면 65세 이상 인구가 전체 인구에서 20.8%를 차지하는 초고령 사회를 맞게 될 것이라고 한다. 이에 따라 인공 장기, 장기 이식, 재생의학 등의 생명공학과 의공학 기술이 새로운 질병 치료의 대안으로 떠오르고 있다. 그중 의공학 산업은 연평균 6.3%씩 성장하고 있으며 앞으로도 고성장이 예상되는 고부가가치 산업으로 각광받고 있다. ‘의공학’(Biomedical Engineering)이라는 용어는 생명의료공학, 생체공학, 의료공학 등 비교적 넓은 범위에서 다양하게 사용된다. 단어 그대로 풀어보면 ‘의학’과 ‘공학’이 합쳐진 용어이고 학문적으로 정의하자면 ‘공학, 과학, 기술의 원리 및 방법을 도입해 생물학과 의학의 문제점을 이해하고 해결하는 학문’이다. 인체와 생명현상을 이학적 원리를 근간으로 공학적 기술을 적용해 체계화시킨 실용학문이라 할 수 있다. 네덜란드 과학자 레이우엔훅이 발명한 ‘현미경’, 독일의 물리학자 뢴트겐이 최초로 발견한 ‘엑스(X)선’, 네덜란드의 생리학자 에인트호벤이 심장 박동 시 발생하는 생체 전기신호인 ‘심전도’를 기록한 것이 의공학의 시초다. 공학적 발견이 결국 의학에 엄청난 도움을 준다는 점이 의공학의 매력이다. 이렇게 진단과 치료를 돕는 첨단 의료기기를 개발하는 것, 생체와 인체의 특성을 고려한 인공장기를 개발하는 것, 그리고 생체의 기능을 모방하기 위해 각종 실험을 하는 전문가를 우리는 의공학자라 부른다. 우리나라에서는 아직 의공학 산업이 많이 활성화되지 않았지만, 미국 노동통계국 자료 기준으로 2013년과 2014년 미국 내 최고의 선호도를 자랑하는 직업이 바로 의공학자였다. 직업 만족도, 사회적 혜택, 직무 스트레스 분야에서 모두 최고등급 A를 받으며 2년 연속 1위에 선정됐다. 경제전문지 포보스에서도 미국에서 가장 많은 연봉을 받는 대학 전공으로 의공학이 꼽혔다. 미국 의공학자의 연봉은 우리 돈으로 평균 9000만원에 이른다. 앞으로 10년간 미국 내 고용 성장률이 61.7%로 예측된 점을 감안할 때 성장 여지가 많은 산업이라고 확신할 수 있다. 그렇다면 우리나라의 현실은 어떤가. 앞서 의공학은 의학과 공학의 상호 협동이 필수적인 학문이라고 했는데, 우리나라 의공학자 대부분은 공학을 전공한 것이 문제로 지적된다. 기술 개발 능력은 뛰어나지만 실제 의료현장에서 어떤 기술이 필요하고 수요가 어떤지 파악하기가 쉽지 않다는 것이다. 그래서 이미 외국에서 상용화된 기기를 뒤늦게 개발하는 사례가 많고, 기술적으로 뛰어나지만 의료시장에서 수요가 적은 기기를 개발하는 경우도 있다. 병원에서 환자의 질병을 진단하고 치료하는 의사들은 많은 임상 경험을 바탕으로 현재 의료 환경에서 어떤 기술이 필요한지 누구보다 잘 알고 있다. 따라서 의공학 산업이 많이 발달한 미국은 의사가 의공학 연구에 직접 참여하는 경우가 많은데 우리나라에서는 그런 의사를 찾기 쉽지 않고 간단한 자문 역할에 그치는 경우가 많다. 우리나라 의공학 산업이 발전하기 위해서는 단순한 투자 계획에 따른 방향성 없는 지원보다 의사와 공학자의 상호 협동 및 의공학 연구의 임상 적용을 위한 중개연구 지원이 필수적이다. 의료 현장에 꼭 필요하고 원천기술이 확보 가능한 미개척분야에 대한 연구가 가능하다면 의료산업 강국의 꿈도 머지않을 것이다.

우리 눈의 모양체(맥락막과 홍채의 가장자리를 잇는 직삼각형의 조직)에서는 눈의 형태를 유지하고 각막과 수정체에 영양분을 공급하는 ‘방수’가 계속 생성돼 방수 배출구를 통해 빠져나간다. 만약 방수 배출구에 이상이 생겨 방수가 계속 눈 속에 고이면 안압이 올라가게 된다. 녹내장은 높아진 압력 때문에 눈 속에서 가장 약한 부위인 시신경을 망가뜨리고 시야가 점점 좁아져 급기야 시력을 잃게 되는 질환이다. 대부분의 녹내장은 안압이 서서히 올라 아무런 자각증상 없이 진행된다. 급성인 경우 두통, 안통, 구토를 호소하며 밝은 전구를 봤을 때 주변에 무지개 같은 것이 보이는 증상을 호소한다. 녹내장은 어린아이부터 노인까지 다 생길 수 있는 질환이지만 특히 40세 이후에 발병률이 높다. 녹내장은 완치가 불가능한 만성질환이기 때문에 정기적으로 치료받는 방법밖에 없다. 또 최대한 빨리 발견해 치료를 시작하는 것이 중요하다. 따라서 40세 이후에는 녹내장 검진을 받는 것이 좋다. 진단 후 치료법은 크게 3가지가 있다. 첫째는 약물요법이다. 녹내장 치료에는 여러 종류의 약물을 사용하고 크게 ‘점안약’과 ‘내복약’으로 구분한다. 보통 몇 종의 점안약을 같이 사용하는 경우가 많은데, 이때 각각의 점안약을 최소 5분 간격을 두고 눈에 넣는 것이 중요하다. 한 방울만 눈에 정확히 들어가면 된다. 의사가 지시한 대로 거르지 않고 정확한 시간에 점안해야 한다. 두 번째로는 레이저요법이 있다. 레이저요법은 입원할 필요 없이 외래에서 할 수 있는 치료법이다. 그러나 모든 종류의 녹내장에 효과가 있는 것은 아니고 치료 후 급작스러운 안압 상승이 일어날 수도 있어 의사의 지시에 잘 따라야 한다. 마지막으로는 수술요법이 있다. 국소마취를 하고 현미경 아래에서 수술을 시행한다. 기존의 눈 속 방수 배출구가 기능을 제대로 발휘하지 못하면 다른 배출로를 만들어 방수가 흘러나갈 수 있게 만든다. 그러나 수술로 만들어진 배출로가 다시 막히는 경우가 있어 눈에 방수 유출을 돕는 임플란트를 삽입하기도 한다. 수술을 한다고 해서 녹내장이 완치되는 것은 아니며 수술 뒤에도 계속 약물을 같이 사용하는 경우가 많다. 녹내장은 원칙적으로 환경적 요인이나 생활습관에서 오는 질환은 아니다. 따라서 질병 자체를 예방할 수는 없다. 그러나 특별한 증상이 없더라도 가까운 안과를 방문해 정기검진을 받으면 조기에 발견할 수 있으며 잘 치료하면 시력과 시야를 잘 유지할 수 있다. 물론 과다한 음주, 흡연, 영양결핍, 조절되지 않는 고혈압, 당뇨 등은 녹내장을 악화시킬 수 있는 원인이므로 건강한 생활습관도 필요하다. 녹내장으로 진단받은 뒤에 증상이 악화되지 않게 하기 위해서는 무엇보다 전문의 진료를 통한 정기 검진이 중요하다. 규칙적으로 안약을 사용하고 필요한 경우 검진으로 시야, 시신경 섬유 두께, 시신경 손상을 확인해 안정적으로 치료가 되고 있는지 확인해야 한다. ■도움말 성경림 서울아산병원 안과 교수

12만년 전 기후를 분석해 인류의 이동 경로를 분석한 지구과학자와 세계에서 가장 작은 영화를 만들어 칸 국제광고제에서 황금사자상을 받은 양자물리학자가 국내에서 기후변화와 양자컴퓨터 연구를 시작한다. 기초과학연구원(IBS)가 액슬 티머먼(47) 미국 하와이대 교수와 안드레아스 하인리히(48) 이화여대 석좌교수를 각각 기후물리연구단과 양자나노과학연구단 단장으로 임명했다고 4일 밝혔다. 기후물리연구단 단장인 티머먼 교수는 독일계 과학자로 막스플랑크 기상학연구소를 거쳐 하와이대 해양학 교수로 재직 중이며 해양기후학 분야에서 대표적인 석학이다. 지난해에는 12만5000여년 전 기후변화를 추적해 초기 인류의 이동경로를 밝힌 연구를 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 발표해 학계는 물론 대중들의 주목을 받은바 있다. 티머먼 단장은 엘니뇨 상호작용과 기후변동, 고(古)기후역학 등을 중점 연구하면서 기후에 영향을 미치는 다양한 요소들을 고려해 모델을 만들고 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 통해 과거, 현재 그리고 미래의 기후변화에 대한 종합적 연구를 할 계획이다. 양자나노과학연구단 단장으로 임명된 하인리히 교수도 독일계 과학자로 지난해 이화여대에 임용되기 전까지 IBM 알마덴 연구소에서 20여년간 고체물리학과 광학연구를 해왔다. 특히 주사터널링현미경(Scanning Tunneling Microscope·STM) 분야 최고 권위자로 알려져 있다. STM은 전자의 양자역학적 성질을 이용해 물질 표면의 이미지를 원자 수준까지 확보할 수 있는 장비다. 수평 방향으로는 0.1㎚(나노미터), 수직으로는 0.01㎚ 가량의 고해상도를 보이기 때문에 원자를 하나씩 보거나 움직이게 할 수도 있다. 하인리히 단장은 2013년 구리 기판 위 일산화탄소 분자들을 하나씩 옮겨 만든 스톱모션 애니메이션 ‘소년과 그의 원자’라는 작품으로 칸 국제광고제 황금사자상을 받고 기네스북에 세계에서 가장 작은 영화로 이름을 올리기도 했다. 하인리히 단장은 원자 단위의 양자적 특성을 연구해 양자컴퓨팅의 정보 기본단위인 큐비트의 원자 수준 제어를 목표로 연구할 예정이다. 양자컴퓨터는 현재 있는 슈퍼컴퓨터로도 1000년이 걸리는 계산을 양자 알고리즘을 이용해 4분 만에 답을 낼 수 있는 미래형 컴퓨터로 구글은 물론 MS 등에서도 양자컴퓨터 개발을 위해 인력과 자금을 대거 투입하고 있는 상황이다. 김두철 IBS 원장은 “이번에 새로 만든 신규 연구단은 사회적, 경제적 파급효과가 큰 기초과학을 연구하게 될 것이며 연구단을 이끄는 과학자들도 독창적 연구로 세계적인 명성을 얻고 있는 최고 수준의 학자들”이라며 “한국의 기초과학이 새로운 지식의 영역을 개척하고 전 지구적 이슈에 대응하는데도 큰 역할을 하게 될 것”이라고 말했다. 한편 이번 2개의 연구단이 신설되면서 IBS는 총 28개의 연구단을 갖추게 됐고 이 중 외국인 연구단장은 10명(한국계 4명 포함)으로 늘었다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

사람은 임신에서 출산까지 통계적으로 266~280일이 걸린다. 타조는 알을 깨고 나오는데 42일, 닭은 부화까지 21일이 걸린다. 그렇다면 알에서 태어나는 공룡은 부화기간이 어느 정도일까. 미국 플로리다주립대, 뉴욕 자연사박물관, 캐나다 캘거리대 공동연구진은 공룡 알이 부화되는데는 3개월에서 최장 6개월까지 걸린다는 사실을 밝혀내고 미국 국립과학원에서 발행하는 자연과학분야 국제학술지 ‘PNAS’ 2일자에 발표했다. 공룡 알 부화 기간은 고생물학자들에게 남겨진 수수께끼로 이전에도 공룡 알의 크기와 새의 알 크기를 비교해 부화기간을 추정했다. 그렇지만 이 방식으로 추정한 공룡 알의 부화기간은 프로토케라톱스의 알(194g)은 40일, 히파크로사우르스의 알(4㎏)은 82일이었다. 연구진은 백악기 후기에 살았던 공룡인 프로토케라톱스, 히파크로사우르스 2종류의 공룡 배아 화석을 분석했다. 프로토케라톱스는 머리에 뿔이 있거나 목에 장식이 있는 각룡류의 조상뻘에 해당하는 공룡이다. ‘가장 큰 도마뱀’이란 뜻의 히파크로사우르스는 몸 길이가 9m에 이르는 초식공룡으로 오리 주둥이처럼 납작하고 작은 이빨이 나있는 공룡이다. 연구진은 컴퓨터단층촬영(CT)과 고해상도 현미경으로 공룡 배아 화석의 이빨을 정밀 분석한 결과 프로토케라톱스의 알은 부화까지 83일, 히파크로사우르스는 부화에 171일이 걸린 것으로 확인됐다. 나이테처럼 동물의 이빨에는 자란 흔적이 성장선으로 남는데 성장선은 배아의 경우는 하루에 한 개씩 추가되기 때문에 이를 세면 부화에 걸린 기간을 알 수 있다는 것이 연구진의 설명이다. 그레고리 에릭슨 플로리다주립대 생물학과 교수는 “공룡 알의 부화기간이 길었던 것은 공룡의 대멸종을 가져온 지구-소행성 충돌 이후에도 살아남은 공룡들에게 불리하게 작용했을 것”이라는 추정을 내놓기도 했다. 국내 공룡 전문가인 이융남 서울대 지구환경과학부 교수도 “공룡 알의 부화기간은 새보다는 파충류의 경우와 비슷하다”며 “이번 연구에서는 부화기간 뿐만 아니라 프로토케라톱스의 알 형태가 타원형이라는 사실이 처음으로 보고됐다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

보는 것이 믿는 것이라는 이야기는 과학의 영역에서도 어김없이 진리입니다. 갈릴레오는 자신의 망원경으로 목성의 위성을 발견하고 모든 천체가 지구를 중심으로 공전한다는 천동설이 잘못되었다는 것을 입증했고 로버트 훅은 현미경으로 작은 상자 모양의 세포(cell)를 발견해 생물체를 이루는 기본 단위를 알아냈습니다. 이후 많은 과학자가 더 멀리 볼 수 있는 망원경과 더 작게 볼 수 있는 장치를 개발해 은하단에서 바이러스에 이르는 여러 가지 대상을 연구하고 있습니다. 천문학에서 더 크고 강력한 망원경과 마찬가지로 점점 작은 것을 볼 수 있는 미세 관측 기술의 개발은 생물학의 발전에 크게 기여를 했습니다. 오늘날 과학자들은 광학 현미경의 한계를 뛰어넘을 수 있는 여러 가지 기술을 가지고 있습니다. 2014년, 노벨화학상은 광학 현미경의 한계인 아베 한계(약 200㎚)를 극복한 과학자들에게 돌아갔습니다. 막스 플랑크 연구소의 슈테판 헬은 형광물질과 레이저 빔을 이용한 STED라는 초미세 현미경을 개발했고 에릭 베치그와 윌리엄 머너는 약간 다른 원리의 PALM/STORM이라는 형광물질을 이용한 초고분해능 현미경을 개발했습니다. 이들 덕분에 세포 내부의 작은 소기관과 단백질의 모습을 관측할 수 있게 되었고 이는 생물학의 수준을 한 단계 더 끌어올렸습니다. 흥미로운 사실은 슈테판 헬은 STED의 개발과 노벨상 수상 이후에도 연구를 멈추지 않았다는 것입니다. 슈테판 헬과 막스 플랑크 연구소의 젊은 과학자들은 MINFLUX (MINimal emission FLUXes)이라고 부르는 새로운 방법을 개발해 초고해상도 현미경의 분해능을 1㎚까지 끌어올렸습니다. 여기에 속도까지 100배나 빨라서 이제 과학자들은 세포 소기관과 단백질 내부에서 일어나는 미세한 변화를 더 쉽게 관측할 수 있게 되었습니다. 예를 들어 대장균 세포 안에 있는 30S 리보솜(ribosome) 같은 매우 작은 단백질은 물론 그 내부 구조까지 관측이 가능해진 것이죠. (사진 참조) 비슷한 시기에 노팅엄 대학의 연구자들은 초미세 구조를 확인할 수 있는 일종의 초음파 이미지 기술을 개발했습니다. sub-optical phonon 방식의 신기술을 이용하면 세포에 영향을 주지 않고도 세포 내부를 실시간으로 들여다볼 수 있습니다. 기존의 형광물질을 이용한 기술은 세포에 독성이 있을 뿐 아니라 세포가 손상되는 경우도 있었는데, 이 신기술은 세포 손상 없이 실시간으로 움직이는 모습을 관측할 수 있습니다. 연구팀에 의하면 그 해상도는 기존의 STED 현미경과 경쟁할 수 있는 수준입니다. 나노 스케일 초음파 기술이라고 불러도 손색이 없는 수준입니다. 이와 같은 신기술을 개발은 앞으로 세포와 세포 소기관, 단백질의 기능을 더 상세하게 연구할 수 있도록 도와줄 것입니다. 그리고 과거 현미경의 발견이 그랬듯이 생명 현상에 대한 우리의 이해를 돕고 새로운 질병 치료 방법을 개발하는 데 도움이 될 것입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

세계적인 다큐멘터리 사진 잡지인 내셔널지오그래픽이 ‘2016년 올해의 자연 사진가 수상작’( 2016 National Geographic Nature Photographer of the Year contest)을 최근 공개했다. 올해의 자연 사진가 수상작은 액션, 동물, 풍경, 환경 문제 등 네 가지 부문으로 나뉘어 평가됐다.　액션 부문 1등상은 프랑스의 사진작가 그레그 르케르에게 돌아갔다. 그는 남아프리카의 야생 해변에서 정어리 떼를 사냥하는 돌고래와 부비새의 모습을 포착했다. 이 광경을 목격하고 촬영하는 데는 2주가 걸렸다. 액션 부문 2등상은 미국의 토리시어 오스터버그가 받았다. 그는 지난 5월 7일 미국 콜로라도 주에서 발생한 토네이도를 포착했다. 액션 부문 3등상은 헝가리에서 심각한 멸종위기에 처했다가 복원된 대백로가 늪지에 모여 먹이를 놓고 다투는 모습을 담아낸 헝가리 사진작가 졸트 부딕이 받았다. 동물 부문 1등상은 지난 7월 24일 아침 인도 마하라시트라 암볼리 우림을 산책하다 뱀의 모습을 포착한 바룬 아디티야가 받았다. 동물 부문 2등상은 미국 플로리다 주 마이애미의 담수호에서 공작 농어의 사진을 담아낸 사진가 마이클 오닐이 받았다. 사진에는 공작 농어 암컷이 새끼들을 지키는 모습이 담겼다. 공작농어 암컷은 새끼들이 커져 자신을 지킬 수 있을 때까지 여러 육식 어류들로부터 새끼들을 보호한다. 동물 부문 3등상은 마리오 수아레즈 포라스가 2015년 여름 웨일스 스코머 섬에서 찍은 사진으로 비를 맞으며 쉬는 북대서양 바다오리의 모습이 담겼다. 풍경 부문 1등상은 네덜란드 숲의 너도밤나무의 모습을 저녁 일몰 때 신비롭게 담아낸 제이콥 캡테인이 수상했다. 풍경 부문 2등상은 이탈리아 돌로미테 산맥에서 가장 높은 봉우리 중 하나인 치몬 델라팔라의 모습을 담아낸 생생하게 담아낸 알레산드로 그루자가 받았다. 풍경 부문 3등상은 지난 6월 파나마 시티 남쪽 해안에서 수 킬로미터 떨어진 태평양 위에 형성된 적란운을 포착한 산티아고 보르하에게 돌아갔다. 환경 문제 부문에서는 노르웨이 스발바르 제도 북부에서 굶어 죽은 것으로 예상되는 북극곰 사체를 포착한 바딤 발라킨이 1등상의 주인공이 됐다. 이곳에서는 지구 온난화 때문에 최근 북극곰 사체가 많이 발견된다고 한다. 환경 문제 부문 2등상은 염전으로 개발된 미국 샌프란시스코 습지의 모습을 담은 크리스 맥캔이 수상했다. 환경 문제 부문 3등상은 바다에 떠다니는 아이라이너 플라스틱 입자를 현미경으로 담아낸 엘레너 라이더가 받았다. 아이라이너에 들어가는 이런 작은 플라스틱 조각들은 몸에서 씻어내고 나면 바다에 남아 떠다니게 된다. 사진=내셔널지오그래픽　김형우 기자 hwkim@seoul.co.kr

박물관에서는 우리나라 문화 유적과 유물을 만날 수 있는데 과학관에서는 서양 과학기술 유물의 복제품밖에 볼 수 없는 경우가 많다. 왜 그럴까. 역사와 문화는 국가별로 다르지만 과학기술은 어디서나 똑같기 때문일까. 아니면 우리나라는 서구의 과학기술을 뒤늦게 따라가느라 이거다 하고 내세울 유적이나 유물이 별로 없어서일까. 둘 다 정답이 아니다. 우리나라의 과학기술 성과에 대한 관심과 연구가 부족하고, 그렇기 때문에 전시 가능한 유물이 어디에 얼마나 있는지조차 잘 모르고 있는 것이 가장 큰 이유다. 우리나라는 가치 있는 유형, 무형의 유산들을 보존하기 위해 문화재 제도를 운영 중이다. 우선 유적이나 유물을 일정한 평가 기준에 따라 국보, 보물, 사적 등으로 등록하고 관리하는 지정 문화재 제도가 있다. 지정 문화재의 대부분은 전통 시대의 유산이다. 또 일제강점기 이후의 유산들 중 생성된 지 50년이 지났고 보존 가치가 있는 대상을 위해서는 등록 문화재 제도가 있다. 최근 우리 문화에 관심이 높아지고 답사와 탐방 문화가 성숙하며 외국인 관광객이 증가하는 등 요인들 덕분에 문화재는 한국의 역사, 문화, 과학기술에 대한 이해를 넓히는 매개 역할을 톡톡히 하고 있다. 근현대 과학기술의 성과는 주로 등록 문화재 제도와 관련돼 있다. 2016년 8월 기준으로 등록 문화재는 672종이다. 개항 이후의 건축구조물이 절대 다수이고 자동차, 철도, 통신 분야 유물과 여러 분야의 문헌자료, 영상자료 등이 일부 포함되어 있다. 과학기술 관련 등록 문화재로는 대한제국 시절 경인철도 레일, 일제강점기에 발행된 과학잡지 ‘과학조선’, 1호 국산 항공기 ‘부활’, 공병우 세벌식 타자기, 국산 금성 라디오 A501, 최초의 연구용 원자로 등이 있다. 그러나 등록 문화재에서 과학기술 유물의 비율은 절대적으로 낮다. 현재 등록된 것만이 근현대 과학기술 주요 성과의 전부일 리가 없는 것은 확실하다. 결국 많은 과학기술 유물이 이미 소실되었거나 제대로 평가받지 못한 채 방치되어 있다는 이야기가 된다. 우리나라의 과학기술은 선진국을 추격하던 시기를 지나 대등하게 경쟁하거나 일부 앞서 나가기 시작했다. 지금이야말로 그 기반이 되었던 원로 과학기술자들의 성과를 오롯이 보여주는 유물을 수집, 관리, 보전하는 작업을 시작해야 할 때다. 과학기술자의 세대 교체, 시설물과 연구 장비의 노후화, 전통적인 연구 영역의 쇠퇴 등 과학기술 환경이 빠르게 변화하고 있기 때문이다. 지금 당장 관심을 기울이지 않으면 소실되거나 폐기될 가능성이 높다. 과학기술 유물에 관심을 갖고 보전하려는 데는 크게 두 가지 이유가 있다. 우선 우리나라 과학기술의 역사를 연구할 기본 사료가 되기 때문이다. 기록과 자료, 유물이 없이는 역사 연구 자체가 매우 어렵다. 둘째 사람들은 실물과 진품이 가진 힘, 즉 아우라를 통해 과학기술에 매력을 느끼고 관심을 갖게 된다. 왓슨·크릭의 DNA 이중 나선은 대중에 가장 익숙한 과학용어 중 하나다. 그 내용을 정확하게 이해하는지 여부와 상관없이 말이다. 런던 과학박물관에는 금속판 조각을 철사로 엮어 만든 이중 나선 모형이 전시되고 있다. 투박한 그 구조물이 바로 왓슨과 크릭이 DNA 분자구조를 파악하느라 끙끙대면서 직접 금속판을 자르고 깎아서 끼워 맞춘 바로 그 모형이라는 설명을 읽고 나면 관람객들은 ‘아하’ 하고 감탄한다. 그리고 이 모형 너머의 현대 생명과학의 세계로 이끌려 들어간다. 공병우 타자기와 한글 1.0 패키지는 한글의 기계화와 새로운 인쇄 문화로, 이호왕의 현미경과 논문은 바이러스 과학과 백신 연구로 우리를 흥미롭게 인도해 줄 수 있을 것이다. 그리고 아직 역사가 짧은 분야의 과학기술 유물은 몇 십년 뒤의 미래의 과학으로 우리를 데려갈 출발점이 될 수 있을 것이다.

스마트폰의 보급과 스마트폰 카메라 성능의 향상으로 요즘 대부분의 일상 사진은 스마트폰이 담당합니다. 하지만 이를 넘어서 세포의 모습까지 담으려는 시도가 있습니다. 물론 스마트폰 카메라가 아무리 좋아졌다고 해도 스마트폰만으로 세포 영상과 사진을 찍을 수는 없습니다. 당연히 현미경이 필요합니다. 문제는 스마트폰을 현미경에 연결하는 일이죠. 웁살라 대학의 연구팀은 3D 프린터로 출력할 수 있는 단순한 장치와 쉽게 구할 수 있는 전자 장치를 이용해서 세포의 살아있는 영상과 사진을 찍을 수 있는 장치를 개발했습니다. 연구나 실습, 진료 등에 사용되는 현미경은 이미 널리 보급되어 있지만, 여기에 사진과 영상을 촬영할 수 있는 장비를 추가로 구매하는 것은 만만치 않은 비용이 들었습니다. 연구팀이 주목한 것은 바로 이 부분입니다. 현재 나와 있는 스마트폰 카메라의 성능은 아주 좋아졌습니다. 그리고 누구나 쉽게 구할 수 있죠. 그렇다면 3D 프린터로 어댑터와 고정 장치를 만들고 살아있는 세포를 찍을 수 있게 주변 장치를 만들면 비용을 획기적으로 절감할 수 있다는 것이 이들의 아이디어였습니다. 만약 연구자가 스마트폰으로 세포 사진만 찍기 원한다면 간단한 어댑터만 만들면 될 것입니다. 하지만 세포 분열이나 약물에 대한 반응, 그리고 세포의 움직임을 영상을 담기 위해서는 추가적인 장비가 필요합니다. 사진에서 보는 것과 같은 배양 장치와 이를 컨트롤할 수 있는 장비가 추가로 필요한 것이죠. 연구팀은 이 모두를 포함한 상세한 내용을 모든 사람이 볼 수 있는 공공학술지인 플로스원(PLOS ONE) 최신호에 발표했습니다. 연구를 이끈 웁살라 대학의 요한 크루거는 "이 연구가 로켓 과학과 같은 대규모 연구는 아니지만 3D 프린터와 스마트폰이 우리의 삶은 물론이고 연구 환경을 어떻게 바꿀 수 있는지 보여주는 사례"라고 설명했습니다. 3D 프린터의 등장은 제한된 연구비를 지닌 연구자들에게 다양한 가능성을 열어줄 수 있습니다. 스마트폰 역시 이제는 질병 진단은 물론이고 연구 목적으로 사용하는 사례가 점차 증가하고 있습니다. 다른 문명의 이기와 마찬가지로 3D 프린터나 스마트폰 모두 누가 어떻게 사용하느냐에 따라 그 용도와 가치가 달라집니다. 한쪽에서는 스마트폰 중독을 걱정하지만, 다른 한편에서는 이를 인류 발전과 공공의 이익을 위해 사용하는 방법을 개발하고 있습니다. 스마트폰을 이용한 연구 장비는 후자의 좋은 사례일 것입니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

스마트폰의 보급과 스마트폰 카메라 성능의 향상으로 요즘 대부분의 일상 사진은 스마트폰이 담당합니다. 하지만 이를 넘어 세포의 모습까지 담으려는 시도가 있습니다. 물론 스마트폰 카메라가 아무리 좋아졌다고 해도 스마트폰만으로 세포 영상과 사진을 찍을 수는 없습니다. 당연히 현미경이 필요합니다. 문제는 스마트폰을 현미경에 연결하는 일이죠. 스웨덴 웁살라 대학 연구팀은 3D 프린터로 출력할 수 있는 단순한 장치와 쉽게 구할 수 있는 전자 장치를 이용해서 세포의 살아있는 영상과 사진을 찍을 수 있는 장치를 개발했습니다. 연구나 실습, 진료 등에 사용되는 현미경은 이미 널리 보급되어 있지만, 여기에 사진과 영상을 촬영할 수 있는 장비를 추가로 구매하는 것은 만만치 않은 비용이 들었습니다. 연구팀이 주목한 것은 바로 이 부분입니다. 현재 나와 있는 스마트폰 카메라의 성능은 아주 좋아졌습니다. 그리고 누구나 쉽게 구할 수 있죠. 그렇다면 3D 프린터로 어댑터와 고정 장치를 만들고 살아있는 세포를 찍을 수 있게 주변 장치를 만들면 비용을 획기적으로 절감할 수 있다는 것이 이들의 아이디어였습니다. 만약 연구자가 스마트폰으로 세포 사진만 찍기 원한다면 간단한 어댑터만 만들면 될 것입니다. 하지만 세포 분열이나 약물에 대한 반응, 그리고 세포의 움직임을 영상을 담기 위해서는 추가적인 장비가 필요합니다. 사진에서 보는 것과 같은 배양 장치와 이를 제어할 수 있는 장비가 추가로 필요한 것이죠. 연구팀은 이 모두를 포함한 상세한 내용을 모든 사람이 볼 수 있는 공공 학술지인 플로스원(PLOS ONE) 최신호에 발표했습니다. 연구를 이끈 요한 크루거 웁살라 대학 부교수는 “이번 연구가 로켓 과학과 같은 대규모 연구는 아니지만 3D 프린터와 스마트폰이 우리의 삶은 물론이고 연구 환경을 어떻게 바꿀 수 있는지 보여주는 사례”라고 설명했습니다. 3D 프린터의 등장은 제한된 연구비를 지닌 연구자들에게 다양한 가능성을 열어줄 수 있습니다. 스마트폰 역시 이제는 질병 진단은 물론이고 연구 목적으로 사용하는 사례가 점차 증가하고 있습니다. 다른 문명의 이기와 마찬가지로 3D 프린터나 스마트폰 모두 누가 어떻게 사용하느냐에 따라 그 용도와 가치가 달라집니다. 한쪽에서는 스마트폰 중독을 걱정하지만, 다른 한편에서는 이를 인류 발전과 공공의 이익을 위해 사용하는 방법을 개발하고 있습니다. 스마트폰을 이용한 연구 장비는 후자의 좋은 사례일 것입니다. 사진=웁살라 대학/ Johan Kreuger/ Linda Koffmar) 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

유명 브랜드 기업들의 노동착취 염색·모피 가공 등 인한 환경오염 독점화와 인종차별의 실상 조명 자본 모순 극복 실마리 찾기 나서 런웨이 위의 자본주의/탠시 호스킨스 지음/김지선 옮김/문학동네/364쪽/1만 7000원 이탈리아 명품 브랜드 ‘프라다’의 오너 미우치아 프라다는 ‘악마는 무슨 옷을 입느냐’는 질문에 한마디로 답했다. “새로움”(Something new). 패션 산업은 소비자의 욕망을 읽어내는 데만 능숙한 게 아니라 더 많이 욕망하도록 부추긴다. 욕망이 곧 돈이기 때문이다. 영국 작가이자 사회운동가가 쓴 ‘런웨이 위의 자본주의’는 화려함으로 포장된 글로벌 패션 산업의 이면인 노동 착취와 환경 파괴, 독점화와 인종 차별 등의 현실을 조목조목 파헤친다. 2013년 4월 24일 방글라데시 다카의 8층짜리 공장인 ‘라나플라자’ 정문. 한 무리의 노동자들이 건물 곳곳에 금이 가 위험하다고 항의하며 출근을 거부한다. 하지만 회사 관리자들의 한 달치 임금을 삭감하겠다는 협박에 그들은 공장 건물로 들어간다. 한 시간 후 라나플라자는 완전히 무너져 내렸다. 공식 사망자 수는 1136명, 부상자도 2500명에 달했다. 사상자들은 베네통, 프라이마크, 망고 등 패스트 브랜드부터 아르마니, 마이클 코어스, 휴고 보스 등 고가 브랜드의 하청 노동자들이었다. 중국에 이어 세계 2위 의류 생산국인 ‘메이드 인 방글라데시’의 비극은 라나플라자 참사가 전부는 아니다. 방글라데시 경제는 저임금 하청 노동이 떠받친다. 노조 설립을 저지당한 채 ‘임금 후려치기’식의 노동 착취(스웨트숍)로 악명을 떨친 브랜드는 H&M, 나이키, 아디다스, 컨버스, 갭, DKNY, 랄프 로렌, 버버리 등 수백개에 이르며 그 목록은 해마다 늘고 있다고 저자는 지적한다. 착취는 인간에게만 해당되지 않는다. 중국의 수질 오염 주범으로 꼽히는 염색 업체들의 고객사는 디젤, 리바이스, 아베크롬비 앤 피치 등 패션 브랜드다. 티셔츠 한 장을 제조하기 위해서는 물 2000ℓ가 필요하다. 20만 달러짜리 에르메스 버킨백 하나를 만들기 위해 3~4마리의 악어가 끔찍한 방식으로 도살당한다. 여우와 밍크 가죽을 재료로 한 모피의 85%는 공장식 사육을 통해 공급되며, 화학약품 처리 과정은 환경을 오염시키는 대표적 독성 산업이다. 수천개의 브랜드가 경쟁하는 패션 산업 자체도 자본의 독점 현상을 집약적으로 보여준다. 크리스티앙 디오르, 루이뷔통, 셀린느, 겐조, 지방시, 마크 제이콥스 등은 하나의 기업(LVMH)이 소유한 브랜드들이다. 구치, 보테가 베네타, 이브 생로랑, 알렉산더 맥퀸, 세르지오 로시 등은 케어링이, 카르티에, 반클리프&아펠, 몽블랑, 파아제는 리치몬트라는 다국적 기업의 소유물이다. 패션 브랜드를 대거 소유한 독점 업체들은 다시 대기업 산하의 패션 미디어와 공생 관계를 맺고 ‘트렌드’라는 환상을 만들어 낸다. 패션이 인간을 대하는 방식도 편향적이다. 그 어떤 옷을 입어도 ‘몸을 구겨 넣어야’ 하는, “당신은 뚱뚱해” 하는 강박적 배제의 경험을 하게 만든다. 미디어는 백인과 구색을 맞추기 위해 유색인종 모델들을 쓰지만 ‘이국적 풍경’의 소도구로 소비될 뿐이다. 저자는 이를 “끊임없는 경멸적 전형화” 과정으로 읽어낸다. 이 책에 비친 패션 산업은 혁명적이면서도 동시에 반동적이고, 권력에 저항하면서도 동시에 그 자체가 권력인, ‘이중적인 지배문화’다. 패션 산업이 ‘악마스럽다’고 해서 옷을 벗고 살 수는 없는 노릇이다. 책 전반에 글로벌 패션 산업의 적폐를 현미경으로 훑듯 미시적 분석에 열중하던 저자는 결말에서 급진적으로 바뀐다. 현 자본주의 시스템을 전복하지 않는 이상 패션 산업의 환멸을 극복할 수 없다는 답을 내놓는다. 논리적으로 편안한 ‘기승전결’은 아니지만 “사람들을 육체적, 정신적, 영적, 예술적 불구로 만드는 자본주의의 모순을 직시하지 않으면 더 큰 재앙을 맞게 된다”는 저자의 주장은 곱씹어 볼 만하다. 안동환 기자 ipsofacto@seoul.co.kr

사람 머리카락 굵기의 25분의 1 수준인 ‘세계에서 가장 작은 눈사람’을 과학자들이 만들어냈다. 캐나다 웨스턴온타리오대 연구팀은 지름 0.9㎛(마이크로미터, 100만분의 1미터)짜리 실리카(SiO2)로 된 구체 3개를 쌓아 키가 3㎛보다 작은 눈사람을 만드는 데 성공했다. 이 눈사람은 현미경으로밖에 볼 수 없다. 연구팀은 이 눈사람에 ‘전자빔 리소그래피’라고 불리는 기술을 사용해 두 눈과 미소 짓는 입까지 새겨넣었다. 이는 가늘게 오므려 조인 전자빔에 따라 선폭 1㎛ 전후나 그 이하의 미세한 LSI (대규모 집적회로) 패턴을 정확하게 묘사하는 기술을 말한다. 또한 여기에 백금(Pt)으로 만든 당근 모양의 코와 막대 모양의 팔까지 달아 그야말로 완벽한 눈사람 형태로 만들었다. 한편 눈사람의 주재료가 된 실리카는 모래나 석영과 같은 자연이나 우리 인체에서 발견되는 실제 광물이다. 인체에서 실리카는 콜라겐 생성에 중요한 역할을 하며, 혈액 순환계부터 신경 신호 전달에 이르기까지 모든 신체 기관에서 발견된다. 또 실리카에는 손톱을 더 강하게 만들고 피부를 더 깨끗하게 해주는 등의 효과가 있으며 일부 연구에서는 노화를 되돌리는 효과가 있는 것으로도 밝혀지고 있다. 사진=캐나다 웨스턴온타리오대 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

가장 치명적인 피부암인 ‘악성 흑색종’을 진단하는 간단한 혈액검사를 과학자들이 개발했다고 영국 데일리메일 일요판 ‘메일 온 선데이’가 18일(현지시간) 보도했다. 영국 옥스퍼드대의 스핀아웃 기업 ‘옥스퍼드 바이오다이내믹스’(BioDynamics)는 피부암 환자의 팔에서 약간의 혈액 표본을 채취하는 것만으로, 악성 흑색종 여부를 진단하는 새로운 ‘혈액검사’ 방법을 제시했다. ‘에피스위치’(EpiSwitch)라고 명명된 이번 혈액 검사법으로 진단한 결과, 흑색종 환자 개개인을 정확도 80% 이상으로 발견하는 것으로 나타났다. 지금까지는 피부암이 의심되면 일부 조직을 채취해 현미경으로 악성 여부를 실험하는 ‘생체조직 검사’가 진행됐다. 이때 악성 흑색종의 진단 여부는 오로지 의사 개개인의 몫이기 때문에 종종 흑색종을 놓치는 경우가 있다는 것이다. 왜냐하면 환자의 양성 종양에서 악성 종양이 섞여 있는지를 구별하는 것은 매우 까다롭기 때문이라고 한다. 그런데 이번에 개발된 혈액검사는 특정 피부 세포에서 DNA를 포장한 방식에서 흑색종 존재를 의미하는 ‘변화’를 찾는 것이다. 그 변화는 바로 피부에서 멜라닌 색소를 생성하는 세포인 ‘멜라노사이트’(melanocyte)를 말한다. 이 멜라닌 생성 세포 중 일부가 결국 자유롭게 혈액 속을 떠다니게 되는데 검사를 위해 채취한 20㎖의 혈액 표본에 함유된다. 이후 그 속에 있는 DNA를 분석해 ‘후생적 특징’(epigenetic signatures)으로 불리는 흑색종 존재를 보여주는 ‘패턴’을 찾는 것이다. 이 회사의 최고과학책임자(CSO)인 알렉상드르 아쿨릿체프 박사는 “흑색종의 경우 원발암 부위에서 침습성의 멜라노사이트가 지속해서 확산한다”면서 “이 검사는 그 말초혈액에서 이상 징후를 찾는 것”이라고 설명했다. 연구진은 호주인 피부암 환자 600명을 대상으로, 이중 악성 흑색종 여부를 상세히 조사함으로써 관련 특징 15가지를 처음으로 발견했다. 또한 이들은 미국 최고의 병원으로 평가받는 메이요클리닉 의료진의 협력을 얻어 미국인 환자 119명을 조사함으로써 이번 검사 방식을 시험했다. 이때 절반의 환자에게는 이미 흑색종이 있는 것으로 알려져 있었다. 다른 절반의 환자 중 20명은 전반적으로 건강하며, 또 다른 20명은 노화 관련 반점 등 양호한 피부 병변이 생기기 시작했으며, 나머지 20명은 덜 치명적인 비흑색종 피부암이 있는 것으로 알려져 있었다. 아쿨릿체프 박사는 이 검사법을 사용하면 수많은 목숨을 구해낼 수 있다고 믿는다. 그는 “흑색종은 조기 진단이 필수인 암 중 하나다. 조기에 이뤄진 수술적 치료는 흑색종 전이를 막는 가장 효과적인 방법의 하나다”고 말했다. 실제 매년 영국에서는 약 2500명이 흑색종으로 사망하고 있다. 이 암을 진단받은 환자 중 대다수에게 이미 ‘전이’가 있었기 때문이다. 흑색종으로 인한 사망자 숫자는 다른 모든 피부암을 합친 것보다 3배 더 많다. 이는 국내도 마찬가지다. 건강보험심사평가원은 국내 흑색종 환자는 2009년 2819명에서 2013년 3761명으로 33.4%나 증가했다고 보고하고 있다. 흑색종은 초기에 발견하면 ‘5년 상대생존율’이 98%가 넘지만, 진단과 치료 전에 전이가 되면 그 생존율은 16.6%로 급감하는 것으로 알려졌다. 5년 상대생존율은 같은 연령대의 일반인과 암 환자의 5년 생존율을 비교한 것으로 암 상대생존율이 100%라면 일반인의 생존율과 같다는 의미다. 이는 생존율 계산에 암 이외의 원인으로 사망한 환자의 경우를 보정하기 위한 것이다. 아쿨릿체프 박사는 “이 검사 방법에는 잠재력이 있지만, 영국 국민보건서비스(NHS)와 같은 기관이나 연관 회사들은 현재 이를 더 발전시키는 데 거의 관심이 없다”며 아쉬움을 드러내기도 했다. 사진=© Alexander Raths / Fotolia(위), WELLCOME 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

물이 지구 표면의 약 70%를 덮고 있다는 것은 누구나 아는 사실이다. 그런데 지구 내부에도 엄청난 양의 물이 존재한다는 것이 최근 연구들을 통해 밝혀지고 있다고 영국 일간 데일리메일이 26일(현지시간) 보도했다. 이들 연구에 따르면, 지구 지하 1000㎞ 부근에는 엄청난 양의 물이 존재할 가능성이 크다. 그런데 더욱 놀라운 점은 만일 이 물이 사라져 버리면 지표를 형성하고 생명 활동을 유지하는 데 중요 역할을 하는 화산 활동이 중단된다는 것이다. 미국 플로리다주립대와 영국 에든버러대의 연구진의 최신 연구에서는 물이 기존 생각보다 훨씬 더 깊은 곳에 수활석이라고 불리는 광물 형태로 저장돼 있을 가능성이 있는 것으로 나타났다. 지금까지는 물이 이렇게까지 깊은 곳에 있으리라고는 전혀 생각하지 못했고 정확한 양도 알 수 없었다. 하지만 최근 캐나다 앨버타대 연구진은 연구를 통해 지구 내부에도 지상의 모든 바닷물을 합친 것과 거의 같은 양의 물이 있으며 이는 지구 중량의 약 1.5%를 차지한다고 발표했다. 또 같은 시기 미국 노스웨스턴대 연구진도 지구 표면에서 외핵까지 약 3분의 1 정도 되는 깊은 곳에 물이 존재할 가능성을 밝혀냈다. 노스웨스턴대 연구진은 약 9000만 년 전 브라질 주이나 상루이스강(江) 부근에 있는 화산에서 출토된 다이아몬드에 주목했다. 이 다이아몬드는 형성 시 내부에 미네랄이라는 불순물이 포함된 불완전한 형태다. 연구진은 이를 현미경으로 조사해 보통 물에서 유래하는 수산기 이온이 존재한다는 증거를 찾아냈다. 또한 그 결점에서 다이아몬드가 하부 맨틀에서 형성됐다고 추정했다. 물은 지구 내부의 지질학적 활동을 유지하는 데 중요한 역할을 담당한다. 지질학적 시간 척도에서 보면, 단단한 암석이 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 이동하는 현상인 맨틀 대류를 돕는 것이 바로 물이라는 것이다. 물은 해양 지각과 섞여 수렴판 경계 밑으로 들어간다. 물이 맨틀로 유입되면 암석을 약화해 액체 상태로 바뀌게 하는 용융을 촉진한다. 즉 물은 윤활유처럼 판의 움직임을 돕는 것이다. 따라서 만일 지구 내부에 물이 없다고 가정하면 맨틀 대류가 제대로 이뤄지지 않아 결국 멈추게 된다. 맨틀 대류는 지구 표면에서 플레이트의 이동 형태로 볼 수 있는 데 이때 화산이 형성된다. 이 화산은 우리가 사는 지각을 형성하는 데 중요한 역할을 한다. 따라서 이런 화산 활동이 멈추게 되면 지각이 형성될 일도 없고 결국 행성 활동도 멈춰버릴 것이라고 연구자들은 말하고 있다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

아메바라고 하면 우리는 작고 원시적인 단세포 생물을 떠올린다. 종종 병원성 아메바가 뉴스를 타는 것 이외에 이 생물에 대해서 기사가 나오는 경우는 거의 없을 만큼 일반 대중들에게는 큰 관심을 받지 못하는 존재이기도 하다. 하지만 예외도 존재한다. 과학자들에게 아메바는 매우 귀중한 연구 대상이다. 학술적으로 가치가 높은 독특한 생태와 생존 방식을 가지고 있기 때문이다. 이 중에는 '광합성 아메바'도 있다. 광합성 아메바는 상당히 의외로 받아들여지겠지만, 실제로 존재한다. 파울리넬라(Paulinella) 속의 아메바가 그 주인공으로 현미경을 통해 보면 녹색으로 보인다. 하지만 그렇다고 해서 이 아메바가 식물의 일원이거나 혹은 세포 내에 엽록체(chloroplast)를 가지고 있는 것은 아니다. 대신 광합성을 하는 시아노박테리아를 품고 있다. 식물의 진화 과정에서 가장 유력한 이론은 본래 독립생활을 하던 박테리아가 세포 내에서 공생하면서 세포소기관인 엽록체로 진화했다는 것이다. 이는 미토콘드리아 같은 다른 세포소기관도 마찬가지로 보고 있다. 아마도 이 과정은 15억 년 전에 일어났던 것으로 보인다. 그런데 놀랍게도 파울리넬라 아메바는 과거 초기 식물 세포처럼 광합성 박테리아를 체내에 품고 있다. 아마도 포식 과정에서 잡아먹었던 박테리아를 완전히 소화하는 대신 계속해서 에너지를 생산하게 길들인 것으로 추정된다. 독일과 미국의 과학자들은 이 아메바와 그 안에 사는 공생 박테리아의 유전자를 분석해서 이 과정을 연구했다. 그 결과 아마도 1억 년 전쯤 이들의 기묘한 동거가 시작된 것으로 밝혀졌다. 오랜 세월이 지나면 이들 역시 독립적인 세포 기관으로 발전할지 모른다. 하지만 그 전에 해결해야 할 중요한 문제가 있다. 이미 세포 내 소기관으로 진화된 엽록체와는 달리 이 박테리아들은 아직 독립적인 생물체다. 이들은 아메바 체내에서 분열을 반복하면서 불가피하게 DNA 일부를 소실하게 된다. 야생 상태라면 이 박테리아들은 다른 박테리아에서 유전자를 공급받을 수 있으나 아메바 내부에서는 무리다. 연구팀에 의하면 아메바가 독립생활을 하는 박테리아에서 유전자를 흡수해서 이 문제를 해결하는 것으로 보인다고 한다. 아마도 15억 년 전에도 비슷한 일이 일어나면서 시아노박테리아의 조상이 다른 세포의 체내에 안정적으로 공생했을지 모른다. 시간이 흐르면서 박테리아는 대부분의 대사 기능을 숙주 세포에 맞기고 자신은 광합성만 전문으로 하는 엽록체로 진화했을 것이다. 과학자들은 이 독특한 아메바로부터 식물의 진화에 대한 단서를 얻었다. 우리 눈에는 하찮게 보이는 생물이라도 그 안에는 경이로 가득 차 있다. 과학은 계속해서 자연의 경이를 찾아내고 연구할 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

경기 안양시는 안양천의 다양한 생태환경을 체험할 수 있는 제4회 안양환경한마당 ‘푸르게 자연스럽게’를 오는 29일 안양천 쌍개울 둔치에서 연다고 25일 밝혔다. 의왕시 왕곡천에서 발원한 안양천은 오전천, 학의천, 수암천, 삼막천, 삼성천 등의 지류와 합류해 북쪽의 한강으로 흘러들어 간다. 1990년대까지 오염이 심했던 안양천은 시민단체와 지자체 노력으로 2000년 중반 수질이 크게 개선됐고, 현재는 누룩뱀 등이 출현하는 생태하천으로 거듭났다. 안양환경한마당은 안양천의 생태를 체험하고, 배울 수 있는 다양한 행사를 준비했다. 환경단체와 초등학교 동아리들이 꾸미는 30여개의 환경과학 체험마당 부스가 운영된다. 기후변화와 태양열에너지, 생태, 업싸이클링 등을 체험할 수 있다. ‘안양천에 살아요’라는 주제로 유치원생과 초등학생들의 환경그림 그리기 대회도 열린다. 선착순으로 신청 받아 현미경으로 관찰하는 안양천 생물탐사코너가 안양천 생태이야기관에서 운영된다. 이외에도 환경을 주제로 한 다양한 공연마당이 펼쳐진다. 안양천을 주제로 가족이 함께 만드는 환경극과 시민과 함께하는 거리극을 볼 수 있다. 환경 지식을 가늠해 볼 수 있는 도전환경 골든벨, 지구를 지키는 재활용밴드라는 의미의 ‘다시쓰는 도레미 지지밴드’ 공연 등이 펼쳐진다. 이필운 안양시장은 “환경한마당은 다양한 볼거리로 환경의 중요성을 깨닫고, 안양천의 추억을 그리며 세대 간 소통할 수 있는 유익한 행사”라고 말했다. 남상인 기자 sanginn@seoul.co.kr