2011년 개봉한 영화 ‘혹성탈출’은 1968년 작품을 리메이크한 SF작품이다. 동물을 대상으로 인간의 손상된 뇌기능을 회복시켜 주는 약물을 실험하던 도중 침팬지의 지능이 인간을 넘어서면서 나타나는 일을 다루고 있다. 그런데 진화생물학자와 동물행동학자들로 구성된 연구자들이 영화 정도는 아니지만 최근 영장류들의 진화 속도가 빨라지고 있다는 연구 결과를 내놔 주목받고 있다. 미국 스탠퍼드대, 스토니브룩대, 뉴욕 국립자연사박물관, 오스트리아 빈대학, 빈 수의과학대, 영국 앵글리아 러스킨대, 케임브리지대, 에든버러대, 스위스 취리히대, 국립 스코틀랜드박물관 공동연구팀은 고릴라, 오랑우탄, 침팬지 같은 유인원을 포함한 영장류의 후두가 커지고 있고 다른 포유류들과 비교해서도 진화 속도가 더 빠르다고 13일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘플로스 바이올로지’ 12일자에 실렸다. 후두는 숨을 쉬고 음식을 먹을 때 음식물이 기도로 넘어가지 않도록 차단한다. 특히 목소리를 내는 성대를 포함해 말을 하는 데 가장 중요한 부위라 사회적 행동을 촉진하는 데 중요한 역할을 하는 것으로도 알려져 있다.연구팀은 체중이 110g에 불과한 피그미마모셋이라는 세계에서 가장 작은 원숭이와 120㎏으로 가장 큰 유인원인 서부고릴라 등 영장류들과 난쟁이몽구스(280g), 180㎏의 호랑이 등 그 밖의 포유류를 포함해 55종의 후두를 비교했다. 연구팀은 후두 부분에 대해 컴퓨터단층촬영(CT)을 한 뒤 3D 컴퓨터모델링해 후두의 크기와 진화 과정을 연구했다. 그 결과 영장류들은 후두가 평균 38% 정도 더 크고 진화 속도도 가장 빠르다는 것을 발견했다. 연구를 이끈 테큠셰 피치 오스트리아 빈대학 교수(인지·행동생물학)는 “이번 연구는 후두의 진화가 영장류와 다른 포유류간 중요한 차이라는 점을 보여준 것”이라며 “후두가 커지고 진화한다고 해서 사람처럼 곧바로 언어를 사용할 수 있는 것은 아니지만 언어와 같은 방식의 의사소통을 위한 기본조건은 충족시키게 된다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

2011년 개봉한 영화 ‘혹성탈출’은 1968년 작품을 리메이크한 SF작품이다. 동물을 대상으로 인간의 손상된 뇌기능을 회복시켜주는 약물을 실험하던 도중 침팬지의 지능이 인간을 넘어서면서 나타나는 일을 다루고 있다. 그런데 진화생물학자와 동물행동학자들로 구성된 연구자들이 영화 정도는 아니지만 최근 영장류들의 진화속도가 빨라지고 있다는 연구 결과를 내놔 주목받고 있다. 미국 스탠포드대, 스토니브룩대, 뉴욕 국립자연사박물관, 오스트리아 빈 대학, 빈 수의과학대, 영국 앵글리아 러스킨대, 케임브리지대, 에딘버러대, 스위스 취리히대, 국립 스코틀랜드박물관 공동연구팀은 고릴라, 오랑우탄, 침팬지 같은 유인원을 포함한 영장류의 후두가 커지고 다른 포유류들과 비교해서도 진화 속도가 더 빠르다고 13일 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘플로스 바이올로지’ 12일자에 실렸다. 후두는 숨을 쉬고 음식을 먹을 때 음식물이 기도로 넘어가지 않도록 차단한다. 특히 목소리를 내는 성대를 포함해 말을 하는데 있어서 가장 중요한 부위라 사회적 행동을 촉진하는데 중요한 역할을 하는 것으로도 알려져 있다. 연구팀은 체중이 110g에 불과한 피그미마모셋이라는 세계에서 가장 작은 원숭이와 120㎏으로 가장 큰 유인원인 서부고릴라 등 영장류들과 난쟁이몽구스(280g), 180㎏의 호랑이 등 그 밖의 포유류 등 55종의 포유류들의 후두를 비교했다. 연구팀은 후두 부분을 컴퓨터단층촬영(CT)한 뒤 3D 컴퓨터모델링해 후두의 크기와 진화 과정을 연구했다.그 결과 영장류들은 다른 포유류에 비해 후두가 평균 38% 정도 더 크고 진화 속도도 가장 빠르다는 것을 발견했다. 이와 함께 현재도 빠르게 진화하고 있는 것으로 확인됐다. 연구를 이끈 테큠셰 피치 오스트리아 빈 대학 교수(인지·행동생물학)는 “이번 연구는 후두의 진화가 영장류와 다른 포유류 간의 중요한 차이라는 점을 보여준 것”이라며 “후두가 커지고 진화한다고 해서 사람처럼 곧바로 언어를 사용할 수 있는 것은 아니지만 언어와 같은 방식의 의사소통을 위한 기본 조건은 충족시키게 된다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국 하버드대의 비교심리학자 아이린 페퍼버그 박사가 기르고 있는 그리핀(Griffin·22)이라는 이름의 회색앵무는 돌멩이를 보여주고 ‘이게 뭐야?’라고 물으면 “돌”(Rock)이라고 답할 뿐만 아니라 개수까지도 정확하게 맞출 만큼 지능이 높아 천재 앵무새로 불린다. 그런데 최근 이 대학에서 시행한 한 기억력 검사에서 이 천재 앵무새가 하버드대생들에게 웃도는 높은 점수를 기록한 것으로 전해졌다. 하버드대의 대학신문인 ‘하버드 가제트’에 따르면, 하버드대 등 공동연구진이 그리핀의 인지 능력이 얼마나 되는지를 알아보기 위해 그리핀 외에도 하버드대생 21명과 6~8세 어린이 21명을 대상으로 시각 작업 기억을 검증할 수 있는 셸 게임을 시행했다.셸 게임은 먼저 준비해둔 색상이 다른 털실방울인 폼폼의 위치를 기억하게 하고 그 위에 컵을 덮어 보이지 않는 상태에서 섞기를 한다. 참가자는 어느 색의 폼폼이 어느 위치로 이동했는지를 기억해야 한다. 이는 어찌 보면 컵 3개를 가지고 그 밑에 구슬 같은 작은 물건을 숨겨서 이리저리 섞는 '야바위'로 흔히 부르는 놀음과 비슷해 보인다. 하지만 이 게임은 컵 4개에 각각 폼폼을 2개나 3개 또는 4개라는 3가지 패턴으로 숨기고 1회 섞기에 2개의 컵을 교체한다. 섞기 횟수는 0~4회로 5가지이고 지정한 색을 가진 폼폼의 위치를 손가락으로 가리켜 맞히면 성공이다. 다만 그리핀의 경우 부리로 가리킨다. 이런 방식으로 그리핀과 하버드대생들은 각각 총 120회, 6~8세 어린이들은 총 36회의 게임을 수행했다. 셸 게임은 보이지 않게 된 사물을 기억하며 위치 변화라는 새로운 정보에 직면해도 대처할 수 있는지를 검증하는 것이다. 이 인지 기능은 시각 작업 기억으로도 알려져 있으며 지적 활동에 있어 중요한 기반 중 하나다.검사 결과, 그리핀은 놀라운 시각 작업 기억력을 지닌 것으로 나타났다. 그리핀은 6~8세 어린이들의 점수를 모든 면에서 앞섰고, 하버드대생들에 대해서도 대부분 회차에서 같거나 그 이상의 점수를 기록했다.폼폼이 2개인 경우 그리핀은 단 한 번도 실수하지 않았고 3개인 경우 단 2차례를 제외한 나머지 횟수 모두 성공했다. 다만 폼폼이 4개가 되자 섞기 횟수를 2회 이상했을 때 점수가 급격히 떨어졌다. 그런데도 대부분 조건에서 그리핀이 1위에 올라 조류의 뇌 크기로는 생각할 수 없는 놀라운 점수를 받은 것이다. 종합적으로 평가하면 그리핀의 지능은 일반적이 4세 어린이를 웃돌아 6~8세 어린이와 같은 것으로 나타났다.시각 작업 기억은 높은 지능을 지닌 생물들에 필수적인 능력이다. 눈에는 보이지 않는 머릿속 이미지를 제어하는 힘은 이런 시각 작업 기억에 의한 것으로, 외부의 시각 정보를 도입해 기억하고 그것을 자유자재로 제어하는 기능을 가능하게 한다. 이는 상상이나 공상 또는 망상이라고도 불리는 능력이다. 인류가 지구상에서 정점에 서게 된 것은 무엇보다 상상력이 압도적으로 뛰어났기 때문이다. 셸 게임의 난도가 높아지면서 그리핀의 점수가 급격히 떨어진 것과 달리 하버드대생들의 점수가 비교적 안정적이었던 이유는 사람 특유의 시각 작업 기억 수준이 높기 때문일지도 모른다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 사이언티픽 리포츠(Scientific Reports) 최근호(5월6일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

50대 이후에 주로 발병하는 뇌졸중은 대표적인 심혈관질환이다. 뇌혈관이 막히거나 혈액을 공급받지 못해 뇌 부위가 손상되는 뇌졸중은 다양한 후유증을 남기는 질환으로 잘 알려져 있다. 국내 연구팀이 이런 뇌졸중 후유증이 발생하는 원인을 밝혀내 다양한 뇌 질환 치료 방법을 찾는데 도움을 받을 수 있을 것으로 기대되고 있다. 기초과학연구원(IBS) 인지및사회성연구단, 광주과학기술원(GIST) 의생명공학과, 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 공동연구팀은 뇌졸중이 발생하면 언어장애나 운동능력, 인지능력 저하 같은 후유증이 일어나는 메커니즘을 밝혀냈다. 이 같은 연구결과는 생물학 분야 국제학술지 ‘셀 리포츠’ 8일자에 실렸다. 뇌졸중은 손상된 뇌 부위 뿐만 아니라 멀리 떨어져 있는 다른 부위에도 기능적 변화를 일으킨다. 기능해리라고 부르는 이 같은 변화는 뇌신경세포들의 활동성이 낮아지면서 뇌 대사와 기능을 떨어뜨리는 것으로 알려졌지만 정확한 발생 원인은 규명되지 않았다. 연구팀은 앞서 뇌 백질부분에서 뇌졸종우 발생하면 멀리 떨어져 있는 운동을 담당하는 뇌 부위인 운동피질 부분에 초미세 신경변성이 발생한다는 사실을 밝혀낸 바 있다. 연구팀은 신경변성 부위에서 별세포라고 부르는 뇌세포가 다른 신경세포의 활성과 대사를 억제해 기능해리를 일으킨다고 보고 백질부분에 뇌졸중을 유도한 생쥐의 뇌를 관찰했다. 별세포는 뇌에서 가장 많은 수를 차지하는 별모양의 비신경세포로 그 숫자와 크기가 증가하면 주변 신경세포에 여러 영향을 미쳐 파킨슨병, 알츠하이머, 중풍 등 다양한 뇌질환을 일으키는 것으로 알려져 있다.관찰 결과 연구팀은 뇌졸중이 발생한 생쥐의 뇌에는 멀리 떨어져 있는 운동피질에 신경세포의 활성과 대사를 억제시키는 가바라는 신경전달물질이 증가하면서 뇌 기능이 떨어진다는 것을 확인했다. 뇌졸중이 발생하면 별세포가 증가하면서 가바를 과다분비해 주변 신경세포 기능을 저하시키고 결국 기능해리를 일으킨다는 것이다. 또 연구팀은 별세포에서 가바를 생성하는 핵심효소인 마오비를 억제하는 약물을 자체 개발해 적용한 결과 기능해리 현상이 완화된다는 것을 관찰하기도 했다. 이창준 IBS 인지및사회성연구단 단장은 “이번 연구는 뇌졸중 뿐만 아니라 편두통, 뇌종양, 뇌염 같은 다양한 뇌질환에서 나타나는 기능해리 유발 원리를 규명했다는 점에 의미가 크다”라며 “별세포 조절로 다양한 신경학적 뇌질환 치료법 개발에 도움이 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

7시간 가량 가방에 가두는 것도 모자라‘숨 안 쉬어진다’ 호소하자 뛰어서 짓밟아3시간 가량 외출도…“살인 고의성 있다”동거남의 아이를 여행용 가방에 7시간 가량 가둬 숨지게 한 40대 여성이 아이를 가방에 가두는데 그치지 않고 가방 위에 올라가 뛰기까지 한 것으로 드러났다. 가방에 갇힌 아이는 “숨이 안 쉬어진다”고 고통을 호소했지만 이 여성은 아랑곳하지 않고 되레 자신의 체중까지 실어가며 아이를 더 학대해 결국 살인 혐의가 적용됐다. 대전지검 천안지청 여성·강력범죄 전담부(이춘 부장검사)는 살인과 아동복지법 위반(상습 아동학대), 특수상해 혐의로 A(41)씨를 구속기소 했다. 검찰에 따르면 A씨는 지난 1일 정오쯤 B(9)군을 가로 50㎝·세로 71.5㎝·폭 29㎝ 크기 여행용 가방에 3시간 동안 감금했다가 다시 같은 날 오후 3시 20분쯤 가로 44㎝·세로 60㎝·폭 24㎝의 더 작은 가방에 들어가게 했다. 아이가 처음에 갇힌 가방 안에 용변을 봤다는 게 이유였다. A씨는 아이를 가둬놓고 중간에 3시간가량 외출도 했다. B군은 같은 날 오후 7시 25분쯤 심정지를 일으킨 뒤 병원으로 옮겨졌지만, 이틀 만인 3일 오후 6시 30분쯤 저산소성 뇌 손상 등으로 숨을 거뒀다. 조사 결과 가방에 들어가 있던 B군은 ‘숨이 안 쉬어진다’고 수차례 호소했지만, A씨는 아랑곳하지 않고 가방 위에 올라가 뛰기까지 한 것으로 밝혀졌다. A씨는 지난해 7월부터 최근까지 12차례에 걸쳐 B군 이마를 요가링으로 때려 상해를 가하기도 했다고 검찰은 설명했다. 검찰 관계자는 “피해 아동이 호흡곤란을 이야기하는 데도 가방 위에 올라가 뛰는 등 더 심한 학대를 했다”며 “피해 아동의 울음이나 움직임이 줄어든 상태에서 그대로 방치한 만큼 살인의 고의가 인정된다”고 밝혔다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

국내 연구진이 각종 질환을 일으키고 생태환경 교란의 주범으로 지목받고 있는 미세먼지와 미세플라스틱만 콕 집어 효과적으로 없앨 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 센서시스템연구센터, 서울대 전기정보공학부 공동연구팀은 공기나 물 같은 유체 속에서 떠다니는 머리카락 1000분의 1 굵기인 20㎚(나노미터) 수준의 초미세입자들을 포획하는 ‘나노갭 전극’을 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다. 2018년 노벨물리학상 수상 업적인 광집게 기술을 비롯해 과학계는 나노단위 입자를 손상없이 조작할 수 있는 기술을 개발하기 위한 노력을 기울여 왔다. 그렇지만 공기나 물 속에서 100나노미터 이하 입자를 포집하고 선별해 정제하고 농축하는 기술은 여전히 나오지 못하고 있다. 이에 연구팀은 초당 수백~수천 번 진동하는 파장을 발생시키는 전극으로 불균일한 전기장을 만들어 주변에 미세입자를 끌어당기거나 밀어내는 ‘유전영동’ 기술에 주목했다. 연구팀은 고가의 장비 대신 일반적인 반도체 공정으로 만들 수 있는 다양한 전극 구조를 실험했다. 그 결과 수직 배열의 비대칭 전극이 기존 수평배열보다 10배 이상 더 큰 유전영동력을 발생시킨다는 것을 확인했다. 이를 바탕으로 두 개의 전극 사이 간격이 나노미터 수준인 나노갭 전극의 대면적화와 비용절감을 가능케 했다. 실제로 기존 수평 배열 방식으로 나노갭 전극을 만들 때는 최소 수십 만원의 제작비가 들었지만 이번 기술을 활용하면 최대 5000원으로 LP레코드판 크기의 나노갭 전각을 만들 수 있다. 이번에 개발된 나노갭 전극을 공기나 물 필터에 적용할 경우 건전지 정도의 낮은 전압으로도 초미세먼지나 미세플라스틱은 물론 바이러스, 세균, 박테리아 등 다양한 미세부유입자를 실시간으로 검출하고 제거할 수 있다. 연구팀은 나노갭 전극으로 초미세먼지, 미세플라스틱 분류는 물론 신약개발이나 암진단 신규 마커로 주목받고 있는 세포밖 소포체와 알츠하이머 치매 환자의 뇌세포에서 발견되는 베타아밀로이드 단백질만을 골라서 농축하는 실험에 성공했다. 유용상 KIST 박사는 “이번 연구는 다양한 나노 크기 입자의 선별 정제 기술로 응용될 수 있다”라며 “특히 대면적 전극의 제작은 물론 전극 모양을 다양하게 만들고 제작 단가까지 낮출 수 있기 때문에 기술 상용화가 용이하다는 장점이 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

초파리는 여러모로 신기한 곤충이다. 작은 크기에도 불구하고 과일 썩는 냄새를 기막히게 잘 포착하고 인간에게 쉽게 잡히지 않을 만큼 비행 능력도 뛰어나다. 과학자에게 초파리의 뛰어난 감각 기관과 생각보다 복잡한 행동을 할 수 있는 작은 뇌는 흥미로운 연구 대상이다. 쥐 같은 다른 실험동물보다 단순한 뇌를 지니고 있지만, 크기에 비해 복잡한 행동이 가능해 뇌의 기능을 연구하는데 제격이기 때문이다. 호주 맥쿼리 대학 연구팀은 호주에 서식하는 퀸즐랜드 초파리(Queensland Fruit Fly, 학명·Bactrocera tryoni)이 뛰어난 후각을 이용해서 천적을 피할 수 있는지 연구했다. 퀸즐랜드 초파리는 실험용으로 자주 사용되는 초파리(학명’Drosophila melanogaster)의 먼 친척으로 호주에서는 과일의 해충이다. 연구팀은 자연 상태의 천적인 거미 3종과 개미 1종, 그리고 천적 관계가 아닌 다른 곤충의 냄새를 자극으로 주고 퀸즐랜드 초파리의 행동을 관찰했다. 초파리의 행동은 단순 움직임, 먹이 찾기, 짝짓기, 알 낳기 등 네 가지 형태로 나눠 그 활동 정도를 세부적으로 기록했다. 연구 결과 흥미롭게도 퀸즐랜드 초파리가 천적의 종류에 따라 다르게 행동한다는 사실이 밝혀졌다. 예를 들어 밤에 주로 사냥하는 천적의 냄새가 나면 퀸즐랜드 초파리는 움직임을 줄여 천적에 포착될 가능성을 줄인 반면 낮에 주로 사냥하는 천적을 만나면 빠르게 움직여 자리를 피했다. 어떤 형태의 천적이든 냄새가 나면 퀸즐랜드 초파리는 먹이 구하기, 짝짓기, 알 낳기를 모두 중단하고 생존을 모색했다. 이 연구에서 가장 흥미로운 사실은 실험에 사용된 퀸즐랜드 초파리가 모두 실험실 환경에서 키운 것으로 자연 상태에서 천적과 마주친 적이 없었다는 것이다. 따라서 퀸즐랜드 초파리의 행동은 학습이 아니라 유전자에 의한 것으로 추정된다. 퀸즐랜드 초파리 입장에서는 본능으로 각인된 천적에 대한 두려움인 셈이다. 연구팀은 유전자가 행동을 조절하는 상세한 기전은 밝히지 못했지만, 학습이 아닌 유전자로 천적에 대한 행동을 조절하는 것은 매우 타당한 생존 전략이다. 물론 초파리도 학습은 가능하지만, 짧은 수명을 지닌 작은 곤충이 부모나 동료로부터 생존 기술을 배우는 일은 불가능하다. 그렇다고 천적에 잡혀보면서 시행착오를 통해 어떻게 하면 피할 수 있는지 배울 수도 없는 노릇이다. 이 연구는 작은 뇌를 지닌 초파리에게도 천적에 맞춰 대응할 수 있는 자신만의 방법이 있다는 사실을 보여준다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

아픈 곳에 침 치료를 받고 통증이 줄었다는 사람이 있는 반면 침은 단지 ‘플라세보’에 불과하다고 믿는 사람도 있다. 혹은 그냥 아픈 자극으로 잠시 통증을 못 느끼게 하는 것이라고 여기기도 한다. 그도 그럴 것이 침이 플라세보 이상의 효과가 없다고 주장하는 연구들이 종종 나오기 때문이다. 그렇다면 침의 효과는 정말 플라세보에 불과할까. 특정 치료법의 ‘전체 치료 효과’는 ‘특이적 효과’와 ‘비특이적 효과’로 나뉜다. 어떤 치료법의 고유한 특성이 인체에 의도적으로 생리적 영향을 미치는 게 ‘특이적 효과’다. 반면 ‘비특이적 효과’는 조금 복잡하다. 감기처럼 아무런 치료 없이도 증상이 좋아질 수 있다. 만성 질환은 ‘증상의 자발적 변동’에 따라 호전과 악화를 되풀이한다. 별다른 치료 없이 임상시험에 참여하는 것만으로 증상이 좋아지는 ‘호손 효과’도 있다. 임상시험에서 말하는 ‘비특이적 효과’는 이와 같이 어떤 치료도 받지 않은 환자들과 플라세보 치료(예: 위약, 거짓 치료)를 받은 환자들의 효과 차이를 말한다. 즉 환자 스스로 특정 치료를 받았다고 느끼기 때문에 발생하는 신체적, 정신적 변화를 총칭한다. 그렇다면 왜 침 치료는 플라세보 효과가 크다는 얘기를 들을까. 2010년 코크란 리뷰에 발표된 플라세보 크기에 대한 연구에 따르면 비약물요법의 플라세보가 약물요법보다 3배 이상 크다고 한다. 흥미롭게도 비약물요법 중 침에 대한 플라세보를 분리해 재분석한 결과 플라세보 침은 다른 비약물요법의 플라세보에 비해서도 약 50% 이상 통계적으로 유의미하게 큰 효과를 보였다. 플라세보 침 치료는 통증의 인지적, 정동적인 측면과 연관된 뇌의 변연계에 광범위하게 작용해 만성 통증을 줄일 수 있다는 연구가 있다. 이러한 이유로 일부 연구에서는 플라세보 침 치료가 진짜 침과 효과에서 큰 차이는 없지만 오히려 다른 약물 치료보다 효과가 크거나 동등하다는 ‘효능 역설’이 관찰되기도 한다. 이러한 현상은 주로 플라세보 효과가 치료에 영향을 미치기 쉬운 만성통증이나 파킨슨과 같은 질환에서 관찰된다. 그렇다면 정말로 침 치료는 플라세보 효과 이상의 특이적인 효과는 없는 것일까. 비활성화된 플라세보 침이 존재하지 않는데도 최근 많은 임상 연구에서 침이 플라세보 이상의 효과가 있다고 보고한다. 특히 2012년 발표된 대규모 메타분석을 보면 침 치료군은 모든 유형의 만성통증 질환에서 플라세보 대조군에 비해 유의미한 효과를 보였다. 최근 뇌영상 연구에서도 진짜 침이 플라세보 침과 다른 기전을 통해 효과를 일으킨다는 사실이 드러났다. 여러 연구를 통해서 침 치료는 다른 치료법에 비해 플라세보 효과가 개입될 여지가 크지만, 플라세보 이상의 효과를 가지고 있다는 사실이 밝혀지고 있다. 물론 앞으로 침의 과학적 기전에 대한 이해를 바탕으로 임상시험이 계획되거나 보다 적절한 플라세보 침이 개발돼야 할 것이다.

아프리카 잠비아의 한 호텔에 코끼리가 나타났다. 망고나무를 찾아온 코끼리는 호텔 로비를 어슬렁거리며 갖은 호기심을 드러냈다. 12일(현지시간) 데일리메일에 따르면 이 호텔에 코끼리가 나타난 건 이번이 처음이 아니다. 호텔 관계자는 “코끼리 가족 3대가 매년 이곳을 찾는다. 과일나무 때문”이라고 밝혔다. 코끼리들이 호텔 내에 있는 야생망고나무 중 한 그루를 유독 좋아해 해마다 거르지 않고 방문한다는 설명이다.일단 호텔 로비로 진입한 코끼리는 리셉션에서 한동안 집적거리다 반대편 통로를 지나 계단을 건너 나무로 향하는 것을 관행으로 한다. 숙박객들이 가끔 놀라긴 하지만 코끼리는 사람에게 해를 끼치지 않고 곧장 과일나무로 직행한다. 관계자는 “망고나무로 가기 전 호텔 로비를 어슬렁거리는 코끼리들의 행동패턴은 코끼리와 우리 사이에 믿음을 강화한다. 서로에게 해를 끼치지 않을 거란 독특한 신뢰 관계를 형성하는 것”이라고 설명했다. 그렇다면 왜 코끼리들은 다른 수많은 야생망고나무를 두고 꼭 이곳 나무를 고집하는 걸까. 호텔 관계자는 “40년간 코끼리를 봐왔다. 지능이 매우 높다. 꼭 사람 같다”면서 “풍부한 과실을 얻으려면 어디로 가야 하는지를 코끼리들이 알고 있는 것”이라고 말했다.실제로 코끼리는 지능이 매우 높고 자아가 강하다. 지능은 뇌의 크기에 비례하는데, 코끼리의 두뇌는 사람의 2~3배이며 무게도 5~6㎏에 달한다. 아이큐도 50~70 수준으로 3살 어린아이와 비슷하다. 특히 장기 기억력이 뛰어나다. 한 번 만난 사람도 냄새로 기억해 알아볼 정도다. 이렇게 영리한 코끼리라니, 맛있는 열매가 맺히는 특정 과일나무를 기억해두었다가 매년 호텔을 찾는 것이란 분석에 고개가 끄덕여진다. 한편 코끼리가 출몰한 잠비아 음푸웨지역 호텔은 ‘롯지’라는 산장 형태의 숙박시설이다. 드넓은 사파리가 펼쳐진 음푸웨에는 야생동물을 더 가까이에서 보려는 관광객을 위해 곳곳에 ‘롯지’가 세워져 있다. 호텔식 서비스를 누리며 동시에 사파리의 자연을 경험할 수 있으며, 코끼리는 물론 멧돼지와 사자 등 산장과 산장 사이를 누비는 온갖 야생동물을 볼 수 있어 여행객 선호도가 높다. 권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

과거 과학자들은 공룡이 중생대 말에 모두 멸종했다고 생각했다. 하지만 깃털 공룡이 발견되고 수각류 공룡과 조류의 연결 고리가 밝혀지면서 공룡이 완전히 사라진 게 아니라 새를 제외한 비조류 공룡(non-avian dinosaur)만 멸종했다는 관점의 변화가 일어났다. 이제 과학자들은 중생대부터 지금까지 새/공룡 그룹의 진화를 연속 선상에서 바라보고 있다. 브루스 박물관의 다니엘 크셉카 박사가 이끄는 국제 과학자팀은 수각류 공룡과 중생대 조류, 그리고 시조새 같은 근연 그룹의 뇌의 크기를 현생 조류와 비교했다. 그리고 수백 종에 달하는 공룡 및 조류의 뇌 크기를 비교한 결과 몇 가지 흥미로운 사실이 밝혀졌다. 현생 조류 가운데서 비둘기나 에뮤처럼 몸집 대비 뇌 크기가 작은 조류는 비슷한 크기의 소형 수각류보다 뇌가 크지 않았다. 중생대부터 최소 6600만 년이라는 영겁의 세월이 흘렀지만, 뇌가 커지지 않은 것이다. 물론 뇌가 커지지 않아도 현생 조류가 더 효율적인 구조를 지녀 좀 더 영리했을 가능성은 있다. 하지만 몸집 대비 뇌의 크기를 보면 중생대 소형 수각류도 새처럼 똑똑했을 것으로 추정된다. 연구팀은 백악기에는 원시 조류의 뇌 크기 역시 같은 시기에 살던 비슷한 크기의 수각류 공룡과 별 차이가 없다는 사실도 확인했다. 더 흥미로운 결과는 상대적으로 뇌가 큰 새도 있다는 사실이다. 중생대 말 대멸종 이후 살아남은 조류와 포유류는 비어 있는 생태계를 차지하면서 매우 다양하게 진화했고 뇌의 크기 역시 천차만별로 달라졌다. 연구팀은 새 가운데서도 까마귀과와 앵무과는 특별히 뇌의 크기가 크다는 사실을 발견했다. 특히 연구 대상 중 몸집 대비 뇌의 크기가 가장 큰 종은 까마귀였다. 연구팀의 일원인 스토니 브룩 대학의 제로언 스미어스 박사는 까마귀가 공룡/조류계의 호미닌(hominin, 인간과 인간의 조상 그룹)이라고 설명했다. 물론 까마귀가 사람처럼 머리가 좋지는 않지만, 매우 뛰어난 지능을 지닌 새라는 점은 분명하다. 뇌의 상대적 크기로 볼 때 까마귀는 수억 년 진화의 정점에 서 있다. 다만 하늘을 나는 새는 뇌의 크기에 제약을 많이 받기 때문에 인간은 물론 침팬지, 고릴라처럼 지능이 높아질 가능성은 작다. 현생 조류는 중생대를 주름잡던 공룡의 후예이긴 하지만, 당시와는 생태적 지위가 크게 달라 새를 통해 공룡을 이해하기는 쉽지 않다. 하지만 이번 연구는 현생 조류가 과거 공룡의 모습과 현재까지의 진화를 이해하는 데 큰 도움이 될 수 있음을 보여줬다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com　

잠자리에 들어서도 스마트폰을 만지작대다가 밤잠을 제대로 못 이루고 아침에 피곤하다는 이들이 많다. 이처럼 늦게 자고 수면시간이 불규칙할 수록 비만 위험이 늘어난다는 연구결과가 나왔다. 더군다나 살이 찌면 쉽게 잠을 못 이루고 깊이 잠들지 못해 비만 위험에 그대로 노출되는 등 악순환이 계속된다는 것이다. 미국 네바다대 생물학과, 펜실베니아대 의대 신경과 공동연구팀은 늦게 자고 수면시간이 불규칙할수록 비만 위험이 높아지며 살이 찔수록 잠자는 시간이 줄고 불규칙해지는 악순환이 이어진다고 26일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘플로스 생물학’ 최신호(22일자)에 실렸다. 6시간 미만의 수면시간을 갖는 사람은 비만이나 당뇨에 걸릴 가능성이 높다는 것은 잘 알려져 있다. 실제로 사람과 생쥐, 초파리 등을 이용해 수면이 비만에 미치는 영향에 대해서 일부 알려져 있다. 그렇지만 수면과 식욕과 관계는 명확히 밝혀지지 않은 상태다. 이에 연구팀은 1㎜ 크기의 예쁜꼬마선충이라는 동물을 이용해 실험을 실시했다. 예쁜꼬마선충은 배양하기 쉽고 발생단계가 비교적 단순하기 때문에 세포분화과정을 연구하는데 많이 활용되는 동물이다. 또 신경세포도 302개 정도에 불과하다. 연구팀은 유전자 편집을 통해 예쁜꼬마선충의 수면을 조절하는 신경세포가 활동을 멈추도록 했다. 그 결과 먹고 숨쉬고 짝짓기 등의 기본 기능은 유지하면서도 잠만 못 자는 것으로 확인됐으며 생명체를 움직이기 위한 생체 화학에너지인 APT의 수치가 떨어지는 것이 관찰됐다. 또 연구팀은 예쁜꼬마선충에게서 KIN-29 유전자를 제거하면 잠을 자지 않는 것으로 관찰됐으며 ATP 수치가 정상이더라도 과도한 지방을 축적한다는 것을 확인했다. 지방 분해 메커니즘을 작동시키는 KIN-29 유전자가 수면과도 밀접한 관계를 갖고 있음을 보여준다는 것이다. 연구팀은 이번 연구결과가 수면과 지방 축적 사이에 신경학적으로 밀접한 관계가 있음을 보여주는 것이며 잠을 못 자 비만하게 되는 것 뿐만 아니라 비만해지면서 수면 관련 신경세포가 교란돼 잠을 못 이루게 될 가능성도 있다고 설명했다. 알렉산더 반데르 린덴 네바다대 교수(신경과학)는 “이번 연구는 수면조절과 관련해 뇌와 신체 장기를 연결하는 복잡한 상호작용이 있음을 보여주고 있다”라며 “좀 더 효과적인 수면장애 치료방법을 찾는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국 대형 대학병원서 공통으로 발견 코로나19 환자의 혈액이 알 수 없는 이유로 젤리처럼 뭉쳐 사망에 이르는 사례가 미국 대형병원에서 공통으로 여러 건 발견되고 있다고 미국 일간 워싱턴포스트(WP)가 23일(현지시간) 보도했다. WP에 따르면 미국 터프츠대학 병원, 예일대학 뉴헤이븐병원, 펜실베이니아대학병원, 브리검 여성병원, 뉴욕 장로병원 등 주요 대학병원들이 최근 화상회의에서 각 병원에 입원한 일부 코로나19 환자들 혈액 속에서 혈전이 발견되고 있다는 점을 확인했다. 의료진은 혈액 응고 현상이 발생하는 이유와 치료 방법을 두고 의견 일치를 보지 못했지만, 이 현상이 어쩌면 왜 그렇게 많은 코로나19 확진자가 자택에 머물던 중 숨졌는지를 설명할 수 있을 것이라고 결론 내렸다.미국 애틀랜타주 에모리대학병원 산하 10개 병원 중환자실에서도 혈액이 뭉치는 현상이 멈추지 않는 코로나19 환자가 공통적으로 나왔다. 항응고제, 혈액 희석제를 넣어도 소용이 없었고, 투석기는 하루에도 몇 번씩 막히는 일이 벌어지고 있다. 코로나19 사망자를 부검해 봐도 폐 속을 가득 채운 미세한 혈전 수백개를 확인할 수 있었다고 한다. 혈관 속 혈전의 크기가 커지면 피가 뇌와 심장으로 흐르는 것을 방해하기 때문에 뇌졸중과 심장마비로 이어질 위험이 있다. 이에 따라 연령, 기저질환 측면에서 뚜렷한 패턴이 없는 코로나19 사망자 중 일부는 어쩌면 바이러스로 혈액에 심각한 변화가 생겼기 때문에 숨진 것으로 볼 수 있다는 관측에 무게가 실리고 있다.“폐뿐 아니라 신장, 심장, 내장, 간, 뇌 공격” 코로나19가 처음 미국에 상륙했을 때만 해도 의료진은 호흡기 질환을 일으키는 바이러스 정도로 여겼다. 하지만 시간이 지날수록 폐뿐만 아니라 신장, 심장, 내장, 간, 뇌를 공격하는 위험한 바이러스라는 정황이 뚜렷해지고 있다고 WP는 전했다. 미국 CNN 방송도 코로나19가 환자의 혈액을 응고시킨다는 증거가 잇달아 나오는 와중에 기저 질환이 없던 30~40대 코로나19 확진자가 갑작스러운 뇌졸중을 겪는 사례가 비정상적으로 자주 발생하고 있다고 보도했다. 미국 뉴욕 마운트시나이병원의 신경외과 의사 토마스 옥슬리는 CNN과 인터뷰에서 증상이 없었거나, 가벼운 증상만 보였던 50세 미만 코로나19 환자 5명에게 갑자기 뇌졸중이 찾아온 사례를 소개했다. 옥슬리는 지난 2주 동안 병원에서 젊은 연령대 환자의 뇌졸중 발병률이 7배나 증가했다며 “바이러스가 큰 혈관에서 응고를 유발하고, 결국 심각한 뇌졸중으로 이어지는 것으로 보인다”고 말했다.최선을 기자 csunell@seoul.co.kr

몇 달간 우주에서 중력 없이 체류하는 우주 비행사는 뇌가 부풀어 치매에 걸릴 위험이 크다는 연구 결과가 나왔다. 미국 텍사스대 휴스턴 건강과학센터와 미국항공우주국(NASA) 존슨우주비행센터 등 연구진이 우주 비행사 11명(여성 1명)을 대상으로 국제우주정거장(ISS)에서 체류하기 전후와 귀환 뒤 1년간 정기적으로 뇌 MRI 검사를 수행했다.그 결과, 장기간 미세 중력에 노출되는 것이 뇌와 뇌척수액의 부피를 늘리는 원인이 되는 것으로 나타났다. 연구를 이끈 텍사스대의 래리 크레이머 박사는 “혈액과 뇌척수액은 중력이 미세할 때 하체 쪽으로 쏠리지 않는다”면서 “뇌로 이런 유체가 이동하는 현상은 눈과 뇌 부위에서 우리가 관찰할 수 있는 변화를 일으키는 메커니즘(기전)들 가운데 하나일 수 있다”고 설명했다. 그는 또 “이전에 실제로 아무도 확인하지 못한 우주비행 전에서 후까지 뇌의 백질 부피가 상당히 증가한다는 점을 확인했다”면서 “백질의 팽창은 사실 비행 후 뇌와 뇌척수액을 결합한 체적이 가장 많이 증가한 원인이 된다”고 말했다. 이번 검사는 또 뇌하수체에도 변화를 준다는 것을 보여줬다. 이는 완두콩 크기의 내분비기관으로 뇌하수체에서 성장부터 체온 조절에 이르기까지 신체에 중요한 호르몬들의 분비를 총괄하는 매우 중요한 곳인데 손상되면 회복 가능성이 낮다. 연구진에 따르면, 뇌하수체는 우주비행 전보다 후에 그 상하 길이가 줄어들어 더 작아진 것으로 나타났다. 게다가 뇌하수체의 반구형 윗부분은 미세 중력에 노출되지 않은 우주 비행사들에게서 주로 볼록하게 나타나지만 우주비행 뒤에는 평탄화하거나 오히려 안으로 조금 들어가 오목해 보이는 것으로 확인됐다. 이런 유형의 변형은 높아진 내압에 노출되는 것과 일치한다고 크레이머 박사는 설명했다. 이들 연구자는 또 뇌척수액이 우주비행 전보다 더 빨리 뇌를 통해 흘러가는 것을 관찰했다. 이런 결과를 연구진은 뇌수종(수두증)과 연관성이 있다고 추정했다. 수두증은 뇌실 안이나 두개강이 비정상적으로 커져 뇌척수액이 고이는 질병으로, 우주 비행사가 아닌 일반인들에게서도 나타난다. 뇌 기능의 저하 등 수두증에 관련한 증상들 역시 지금까지 우주 비행사들에게서 관찰된 적은 없었다. 이들 연구자는 현재 인류가 이웃 행성인 화성으로 9개월 또는 그 이상의 여행을 하기 전 우주선에서 체류하는 동안 겪을 미세 중력의 영향에 대응하는 법을 연구하고 있다. 이들이 조사하는 한 가지 방법은 인공 중력인데 이는 사람을 앉거나 엎드린 자세에서 회전하도록 하는 커다란 원심분리기를 사용해 만들 수 있다. 또다른 방법은 우주에서 유체가 머리 방향으로 흐르는 현상에 대응하기 위해 하지에 음압을 가하는 기술을 조사하고 있다. 크레이머 박사는 이 연구가 우주비행이 아닌 다른 환경 조건에서도 신체가 변하는 방식을 더 잘 이해하기 위해 일반인에게도 적용할 수 있기를 희망한다. 그는 “만일 우리가 우주 비행사들에게 뇌실의 확대를 야기하는 메커니즘을 더 잘 이해하고 적절한 대응책을 개발할 수 있으면 이런 발견 중 일부는 정상 압력 상태에서 나타나는 수두증 등 다른 관련 질환을 지닌 환자들에게도 도움이 될 수 있을 것”이라고 말했다. 자세한 연구 결과는 북미 영상의학학회(RSNA·Radiological Society of North America) 학술지 ‘영상의학’(Radiology) 최신호(14일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

일반적으로 개미는 페로몬의 흔적을 따라 둥지로 돌아가는 길을 찾을 줄 아는 것으로 알려져 있다. 하지만 최근 연구에 따르면 개미는 페로몬의 흔적뿐만 아니라 시각적 기억력도 사용할 줄 안다는 사실이 확인됐다. 프랑스 툴루즈대학 연구진은 실험실에 관찰용 케이지를 설치한 뒤, 호주에 서식하는 붉은꿀개미(Melophorus bagoti)와 사하라사막에 서식하는 사막개미(cataglyphis fortis) 두 종을 상대로 실험을 실시했다. 연구진은 두 종의 개미가 개미집으로 돌아가는 길 곳곳에 함정을 파 놓은 뒤 행동의 변화를 살폈다. 이 함정에서 유일한 출구는 나뭇가지 뒤에 숨겨진 작은 다리뿐이었다. 개미가 둥지로 돌아가던 중 처음 이 함정을 만났을 때, 개미들은 모두 연구진이 파놓은 함정에 빠져 구멍으로 떨어지고 말았다. 그러나 두 번째 시도에서 개미들은 구덩이를 모두 피해 무사히 둥지로 돌아가는 달라진 행동을 보였다. 연구진은 개미의 시각적 기억이 구덩이에 빠지기 몇 초 전으로 되돌아 간 것이 함정을 피할 수 있었던 비결이라고 추측했다. 즉 눈으로 보고 경험한 것을 점 크기에 불과한 작은 뇌에 기억했다가, 이후 이 기억을 바탕으로 위험을 피하거나 실수를 반복하지 않을 수 있었다는 것. 연구진은 “향후 우리의 목표는 곤충 신경계의 복잡성을 더 잘 이해하기 위한 매커니즘을 구현하는 것”이라고 설명했다. 이번 실험에 이용된 두 종의 개미 중 사막개미는 특히 정교한 방향감각을 지닌 것으로 알려져 있다. 페로몬을 활용하기 어려운 환경이나 바람에 의해 주변 지형이 바뀌어도 길을 잃지 않을 수 있는 비결은 지구 자기장을 감지하는 생체 나침반을 가졌을 뿐만 아니라 편광필터처럼 작용하는 여러 겹의 눈을 지녔기 때문이라는게 전문가들의 분석이다. 이와 더불어 뛰어난 기억력을 바탕으로 정교한 GPS 능력을 자랑하는 개미에 대한 연구결과는 세계적 학술지 ‘셀’(Cell) 자매지인 ‘커런트 바이올로지’(Current Biology) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

국내 IT통신기업과 정부출연연구기관이 손잡고 국내 기술로 세계적인 수준의 인공지능(AI) 반도체를 만들었다. 과학기술정보통신부는 한국전자통신연구원(ETRI)와 SK텔레콤을 포함한 국내 기업이 공동연구를 통해 고성능 데이터센터와 사물인터넷(IoT)이나 모바일 기기에 활용할 수 있는 신경망처리장치(NPU) 기반 AI 반도체를 개발하고 실증에 나설 계획이라고 7일 밝혔다. AI 반도체는 사람의 뇌처럼 낮은 전력으로 대규모 데이터를 빠르게 처리해 복잡한 상황인식, 학습과 추론 등 지능형 서비스에 최적화할 수 있다는 특징이 있다. 특히 NPU는 사람의 뇌신경망을 흉내내 대규모 연산을 동시에 처리할 수 있는 인공지능 반도체 기술이다. 우선 연구팀은 클라우드 데이터센터에서 활용되는 고성능 서버에 활용가능한 ‘서버용 초저전력 AI 반도체’를 개발했다. 현재 인공지능 연산에 활용되는 반도체들은 전력소모량이 크고 반도체 칩도 크다는 단점이 있다. 이에 연구팀은 가로, 세로 각각 17㎜, 23㎜로 동전 크기의 면적에 1만 6384개의 연산장치(코어)를 집적시켜 성능을 극대화한 반도체 칩을 개발하는 한편 각 연산장치의 전원을 동작, 차단시킬 수 있는 소프트웨어 기술까지 개발해 전력소모를 최소화했다. 이 기술을 활용하면 초당 40조 번의 데이터 처리가 가능하고 15~40와트(W)의 저전력을 소모해 현재보다 전력효율이 10배 이상 향상될 것으로 연구팀은 보고 있다.연구팀은 올해 하반기부터 지능형 CCTV, 음성인식 등 서비스를 지원하는 SKT 데이터센터에 적용하는 실증 사업화를 본격화할 예정이다. 또 ETRI와 전자부품연구원, 팹리스 기업들이 협력해 ‘모바일·IoT 디바이스용 시각지능 AI 반도체’도 개발했다. 이 반도체는 성인 손톱의 절반 수준인 가로, 세로 각각 5㎜ 크기로 회로면적을 최소화하고 기존 반도체 10분의 1 이하의 전력인 0.5W로도 초당 30회 이상 물체인식이 가능하다. 지능형 CCTV나 드론에 적용할 수 있는 이 반도체는 올 하반기부터 영상감시, 정찰 분야 등 인공지능 기반 지능형 기기 제품화와 연계된 실증과 사업화가 추진된다. 최기영 과기부 장관은 “인공지능 반도체는 한국이 ICT강국을 넘어 AI 강국으로 도약하기 위한 핵심기반”이라며 “이번 기술개발처럼 민관 협력을 통해 AI 반도체 핵심기술 투자를 올해 안에 본격화하고 신개념 반도체 기술 같이 세계시장을 선도하는 도전적 연구도 적극지원해 나갈 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

큰애가 초등학생이던 8년 전 우리 집은 동물원이 됐다. 사연은 이랬다. 어느 날 퇴근해 보니 집에 토끼 두 마리가 들어앉아 있었다. 평소 동물을 기르고 싶던 아이가 친구로부터 덜컥 분양을 받아 온 것이다. 일주일 후 또 다른 식구가 생겼다. 아이가 학교 앞에서 오리 두 마리를 사 온 것이었다. 여기에서 끝나지 않았다. 다시 일주일 후 병아리 두 마리가 새로운 식구로 추가됐다. 역시 하굣길에 아이의 눈에 띈 덕분이었다. 때문에 한동안 아내는 아이들 키우랴 동물들 키우랴 정신을 차리지 못했다. 우리 집 종합 동물원은 한 달 만에 문을 닫았다. 손으로 자꾸 만져 보며 사랑을 표현하고 싶었던 아이들의 애정을 오리와 병아리가 견뎌 내지 못했기 때문이다. 하지만 아직도 완전히 문을 닫진 않았다. 토끼들이 여전히 건재한 채로 베란다 한쪽을 차지하고 있는 것이다. 토끼의 평균 수명은 6년 정도라고 한다. 하지만 우리 집 토끼들은 만으로 8년에 가까운 세월 동안을 서로 할퀴고 부대끼며 거뜬히 살아 내고 있다. 학자들에 따르면 한 마리가 아닌 두 마리가 ‘함께’하면 평균수명을 훨씬 넘겨 살 수도 있다고 한다. 지금까지 지구상에는 현생 인류인 호모사피엔스를 포함해 최소 스물네 종의 인류가 살았다. 불과 5만 년 전까지만 해도 네 종이 호모사피엔스와 공존했다. 그중에서 네안데르탈인은 수십만 년 동안 종족을 유지하고 있었다. 네안데르탈인의 뇌는 호모사피엔스보다 컸다. 체격도 크고 힘도 좋았다. 하지만 결과적으로 네안데르탈인은 멸종하고 호모사피엔스는 현재까지도 살아남아 있다. 이유가 뭘까. 학자들은 ‘함께’하는 집단의 크기가 종의 운명을 갈랐다는 연구 결과를 내놓고 있다. 네안데르탈인은 기껏해야 7~8명으로 집단을 이루어 생활한 반면 호모사피엔스는 많게는 400명 정도의 집단을 이룬 경우도 있었다는 것이다. 바로 이런 집단의 크기가 두 인류의 운명을 갈랐다고 한다. 더 큰 집단의 크기가 더 넓은 소통과 교류의 기회를 갖게 했고, 이것이 결국 호모사피엔스를 생존의 길로 이끌었다는 것이다. 코로나19로 걱정과 근심이 가득하다. 사람 사이의 접촉이 전염의 통로가 된다고 한다. 한편으로는 다행이기도 하고 다른 한편으로는 서글프기도 하다. 공기를 통한 전염이 아니라는 점이 다행이고 사람을 두려워해야 한다는 점이 서글프다. 전문가들은 접촉과 교류를 최대한 줄여야 한다는 처방을 내놓는다. 하루 접촉자를 세 명 이내로 제한하는 사회학적 방역이 필요하다고도 한다. 때문에 각종 행사가 연기되거나 취소됐다. 대중의 관심을 먹고사는 프로스포츠는 관중 없이 경기를 하거나 중단됐고, 개막도 연기됐다. 한국 천주교는 236년 만에 처음으로 성당의 미사가 중단됐다. 학교도 개학을 연기했다. 일부 기업은 재택근무나 특별휴가를 활용하고 있다. 개인적인 약속도 대부분 미루는 추세이다. 물론 접촉이라는 유전적인 본능을 제어하는 일이 쉽지는 않다. 하지만 바이러스 퇴치를 위해 필요하다면 잠시 미뤄 두어야 한다. 그것이 소통을 끊자는 의미가 아님을 우리는 안다. 인간은 유전적으로 혼자 살 수 없기 때문이다. 호모사피엔스는 사회적 교류를 통해 종족을 보존하는 ‘함께’의 가치를 유전적으로 지닌 종족이다. 곳곳에서 들려오는 훈훈한 소식이 그것을 증명한다. 격리 중이던 인턴 의사들이 지도교수에게 조기 복귀를 간절히 바라는 문자메시지를 보냈다. 천 명이 넘는 의료진이 생업을 제쳐두고 바이러스와의 싸움에 뛰어들었다. 성금과 물품 기부를 통한 응원도 줄을 잇고 있다. 소방관들을 위해 써 달라며 소방본부에 익명으로 마스크를 기부했다는 소식도 있었다. 손님이 끊겨 시름에 젖은 세입자의 월세를 몇 달 동안 감면해 주기로 했다는 보도도 있었다. 모두가 한마음 한뜻으로 바이러스에 맞서고 있다. 호모사피엔스가 살아남은 저력이 우연이 아니라는 사실을 우리 스스로 입증하고 있는 것이다. 지금도 바이러스와의 싸움 최일선에서 헌신적으로 일하고 있는 의료진과 여러 방면에서 지원하고 있는 모든 분들께 감사와 응원의 박수를 보낸다. 아울러 ‘함께’ 싸우는 우리 국민 모두에게도.

스마트폰도 중독되면 약물 중독과 마찬가지로 뇌의 모양과 크기를 물리적으로 변하게 한다는 충격적인 연구 결과가 나왔다. 독일 하이델베르크대 연구진이 스마트폰 중독자 22명을 포함한 스마트폰 사용자 48명을 대상으로 뇌 MRI 검사를 시행한 결과, 중독자는 뇌의 몇몇 부위에서 회백질 양이 적은 것으로 나타났다고 국제학술지 ‘중독행위’(Addictive Behaviors) 최신호에 발표했다. 이 연구에서는 또 스마트폰 중독자의 두뇌 활동은 스마트폰을 사용해도 중독되지 않은 일반인들보다 상당히 떨어져 있는 것으로 확인됐다. 연구 논문에 따르면, 스마트폰 중독자는 일반 사용자보다 왼쪽 앞뇌섬엽(left anterior insula)과 하측두 피질(inferior temporal) 그리고 해마주위피질(parahippocampal cortex)에서 회백질 양이 현저하게 적었다. 특히 이 연구에서 나타난 뇌섬염의 회백질양 감소는 약물 중독자의 뇌에서 나타나는 것으로 밝혀졌던 변화와 같은 것이라고 이들 연구자는 지적했다. 이들 전문가는 또 이런 경향은 스마트폰을 지나치게 사용하면 뇌에 물리적인 변화를 일으키는 것과 관계가 있음을 보여주는 최초의 물적 증거라고 덧붙였다. 이에 대해 연구 논문의 저자들은 “스마트폰이 다양한 나이대에서 쓰이고 있고 사용자가 점차 늘어나고 있다는 점을 고려할 때 이번 연구는 적어도 스마트폰 사용과 관련한 중독 행위를 나타낼 위험이 큰 사람들에 대해 스마트폰이 정말로 해롭지 않은지에 관한 의문을 제시한다”고 지적했다. 문제는 이뿐만이 아니다. 아이들의 스마트폰 사용 시간이 점차 늘어남에 따라 각국의 과학자들과 의료 전문가들 사이에서는 스마트폰 중독에 관한 점점 더 큰 우려가 나오고 있다. 지난해 10월 한국 정보통신정책연구원이 발표한 ‘어린이와 청소년의 스마트폰 보유 및 이용행태 분석’ 보고서에 따르면, 2018년 기준 아동·청소년의 하루 평균 스마트폰 이용시간은 1시간 53분으로 2015년의 1시간 29분에 비해 27%(24분) 늘었다. 또 스마트폰 보급률 역시 지속 증가해 초등학교 저학년을 제외하고는 90% 이상으로 집계됐다. 특히 초등학교 4~6학년(81.2%)의 스마트폰 보유율이 가장 많이 증가해 2018년 80%대에 진입했고, 중·고등학생의 스마트폰 보유율은 95%를 넘어 전체 응답자 보유율(87.2%) 대비 8%포인트 웃돌았다. 이에 대해 김윤화 정보통신정책연구원 부연구위원은 “어린이 및 청소년의 스마트폰 이용 및 보유 확대가 점차 낮은 연령대로 확산되는 경향을 보이고 있다”고 지적했다. 사진=Addictive Behaviors 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

외부 또는 내부 자극으로 인해 감각을 느낄 수 있도록 해주는 또는 인간의 의식과 연관된 뇌의 가장 정확한 부위를 찾는 것은 신경과학자들의 오랜 숙제 중 하나였다. 최근 미국 위스콘신-매디슨대학 연구진은 오래된 궁금증의 해답이 될 만한 연구결과를 공개했다. 연구진은 짧은꼬리원숭이를 대상으로 실험을 실시했다. 마취약을 이용해 원숭이를 깊은 마취 상태에 빠지게 한 뒤 뇌의 특정 부위를 전기자극 한 결과, 마취약이 여전히 투여되고 있음에도 불구하고 의식을 되찾은 것을 확인했다. 연구진이 초점을 맞춘 부위는 전뇌에 위치한 중심외측시상(central lateral thalamus)이다. 연구진은 해당 부위에 주기적으로 50헤르츠 크기의 전기자극을 준 결과, 모든 신경 활동이 깊은 마취상태에 빠지기 전으로 돌아갔다. 하지만 연구진이 전기자극을 멈추자 단 몇 초 사이에 다시 깊은 마취 및 무감각 상태로 돌아갔다. 연구진은 피질의 더 깊은 층과 중앙외측시상 사이에 특수한 연결고리가 있고, 이것이 신경과 자극의 엔진 역할을 하는 것으로 보고 있다. 다만 연구진이 사용한 전기 자극제는 작고 민감한 뇌에 가장 효과적으로 자극을 줄 수 있는 ‘맞춤 형태’라고 강조했다. 연구를 이끈 위스콘신-매디슨대학의 부교수 유리 살만은 “우리는 다양한 뇌 부위를 동시에 자극해 뇌의 전체적인 시스템의 움직임을 관찰하고자 했다”면서 “중심외측시상이 자극되자마자 원숭이의 의식이 돌아왔고 주변을 경계하기 시작했다. 하지만 자극을 멈추자 원숭이는 곧바로 마취 및 무감각 상태로 돌아갔다”고 설명했다. 연구진은 “가장 중요한 것은 의식장애에 빠진 환자들이 더 나은 삶을 살 수 있도록 돕는 것”이라면서 “임상적으로 가장 정확하게 자극할 수 있는 뇌 부위를 찾는다면 혼수상태에 빠진 사람들의 의식을 되찾게 하는데 도움이 될 것”이라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 신경과학분야 국제학술지 ‘뉴런 저널‘(Journal Neuron) 최신호(12일자)에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

매년 2월 둘째주 월요일은 세계뇌전증협회와 세계뇌전증퇴치연맹이 지정한 ‘세계 뇌전증의 날’이다. 올해는 10일이 뇌전증의 날이었는데 과거 간질이라고 부르며 잘못된 정보로 뇌전증환자를 부정적으로 바라보는 것을 개선해 환자의 권익을 향상시키기 위한 날이다. 때마침 과학자들이 뇌전증의 대표적인 증상인 발작 위험을 실시간으로 감시할 수 있는 기술을 개발했다. 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단, 한양대, 중국 저장대, 중국과학원(CAS) 물리및화학기술연구소, 미국 일리노이 어바나-샴페인대 공동 연구팀이 뇌의 다양한 영역에서 칼륨(K) 이온농도 변화를 동시에 측정하는 고감도 나노센서를 개발해 뇌전증을 유발시킨 생쥐의 발작정도를 실시간으로 관찰하는데 성공하고 나노분야 국제학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 11일자에 발표했다. 국내에도 약 36만명의 환자가 있는 것으로 추정되는 뇌전증은 뇌 신경세포가 일시적 이상으로 과도한 흥분상태에 이르러 의식을 잃거나 발작 증상을 일으키고 뇌 기능의 일시적 마비증상을 보이는 뇌질환이다. 임신 중 영양상태, 출산시 합병증, 머리를 다치거나 독성물질, 뇌수술로 인한 후유증, 독성물질 등 원인이 다양해 정확한 발병 메커니즘은 여전히 확실치 않다. 일반적으로 뇌 신경세포가 흥분상태에 이르면 칼륨이온이 바깥으로 방출되면서 이완되는데 뇌전증 환자들의 신경세포에서는 칼륨이온이 바깥으로 나오지 못해 흥분상태가 그대로 유지돼 발작과 경련이 일어나는 것이다. 뇌전증을 비롯해 다양한 뇌질환의 정확한 진단을 위해서는 뇌 속 칼륨이온 농도 변화를 추적관찰하는 것이 필요하지만 살아있는 생물체의 뇌 속 신경세포의 변화를 측정하기가 쉽지 않다는 문제가 있었다. 연구팀은 칼륨이온과 결합하면 녹생 형광을 내는 물질을 수 나노미터(㎚) 크기의 구멍을 가진 실리카 나노입자 안에 넣는 기술을 개발했다. 이 나노입자 표면을 세포막에 있는 칼륨채널과 유사한 구조를 갖도록 코팅해 세포막을 쉽게 통과할 수 있도록 했다. 이렇게 만들어진 고감도 칼륨농도측정 나노센서는 형광세기에 따라 칼륨이온 농도를 측정할 수 있다. 실제로 연구팀은 살아있는 생쥐의 해마, 편도체, 대뇌피질에 나노센서를 주입한 뒤 해마에 전기 자극을 가해 발작을 일으킨 뒤 칼륨이온 농도 변화를 측정했다. 그 결과 손가락이나 발가락 같은 말단 부위에서 경련이 나는 부분발작이 일어날 때는 뇌 해마, 편도체, 대뇌피질 순으로 농도가 증가했다. 반면 전신발작 때는 3개 부위에서 칼륨농도가 동시에 증가하고 지속시간도 길어진 것이 확인됐다. 연구팀 관계자는 “이번 연구결과는 뇌전증에 의한 발작 정도를 실시간으로 측정할 수 있을 뿐만 아니라 뇌의 여러 영역에서 칼륨이온 농도를 동시에 관찰할 수 있는 방법을 개발했다는데 의미가 크다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

어린 아이들은 남녀를 불문하고 공룡을 좋아한다. 먼 과거에 지구상에서 사라져서 지금은 과학관에서나 만나볼 수 있는 동물이어서 상상력을 자극해서 그런지는 몰라도 아이들을 대상으로 한 만화나 장난감들은 유독 공룡들이 많다. 실제로 아이들은 전문가들도 놀랄 정도로 다양한 공룡을 알고 있다. 그렇지만 어른들은 기껏해야 ‘티라노사우루스 렉스’ 정도를 이야기한다. 공룡에 관심이 없는 어른들도 알고 있는 최강의 육식공룡 티라노사우루스는 중생대 백악기에 살았던 공룡이다. 영화 제목처럼 백악기 바로 전 시대였던 쥐라기 시대에 최강의 육식공룡은 알로사우루스이다. ‘이상한 도마뱀’이라는 뜻의 알로사우루스는 아프리카와 오세아니나, 북아메리카 지역에서 40여개의 화석이 발견됐다. 초식공룡들에게는 최악의 육식공룡이었던 알로사우루스는 크기 8.5~12m, 몸무게는 약 2~2.5t에 이르는 거대한 몸집을 갖고 있었지만 매우 날렵했던 것으로 추정되고 있다. 그런데 쥐라기 최고의 육식공룡 알로사우루스의 새로운 종이 미국 유타지역에서 발견돼 공룡 매니아들의 관심을 끌고 있다. 미국 유타 자연사박물관, 유타대 지질학·지구물리학과, 국립 공룡화석기념공원 공동연구팀은 1990년대 초 유타주 북동쪽에 있는 국립 공룡화석기념공원에서 발굴한 표본이 알로사우르스 종(種) 중에서 지질학적으로 가장 오래된 것이라는 것을 새로 밝혀내고 생물학 분야 오픈액세스 국제학술지인 ‘피어J’(PeerJ) 24일자에 발표했다. 이번에 새로운 사실을 밝혀낸 종은 지금까지 잘 알려진 ‘알로사우루스 프라길리스’(Allosaurus fragilis)와는 전혀 다른 ‘알로사우루스 짐마드세니’(Allosaurus jimmadseni)라고 이름이 붙여졌다. 이번에는 붙여진 학명은 공룡 특히 알로사우루스 연구에 평생을 바친 고생물학자 제임스 H. 매드슨 주니어의 이름을 딴 것이다.알로사우루스는 다른 공룡들과 달리 유독 종들이 많은 공룡으로도 유명하다. 고생물학자들 사이에서도 알로사우루스의 분류학적 구성에 대한 논의를 130년 동안 이어오고 있다. 일부 고생물학자들은 북아메리카 모리슨 지층에 최대 12종의 알로사우루스 화석이 있다고 주장하고 있지만 이번 연구를 통해 북아메리카 지역에서는 두 종의 알로사우루스만 있는 것으로 확인됐다. 알로사우루스는 쥐라기 말에 해당하는 1억 5500만~1억 5150만년 전에 살았던 것으로 알려져 있는데 연구팀에 따르면 이번에 확인된 짐마드세니는 프라길리스보다 최소 500만년 전에 나타났다. 짐마드세니는 프라길리스와 다른 신체적 특징을 보이고 있다. 우선 짐마드세니의 크기는 8~9m, 몸무게는 1.8t으로 기존에 알려진 알로사우루스보다 작은 것으로 확인됐다. 또 머리 위에서 눈을 거쳐 입까지 이어지는 부분에 작은 볏 같은 것을 갖고 있었으며 뇌가 있는 두개골 뒷부분이 작고 더 좁은 것으로 확인됐다. 또 두개골 폭이 좁다보니 눈도 가운데로 몰려 시력이나 시야가 프라길리스보다 좁았던 것으로도 추정됐다. 그렇지만 비교적 다리와 꼬리가 길어 더 빨리 안정적으로 달릴 수 있었고 세 개의 날카로운 발톱을 가진 긴 팔 덕분에 쥐라기 최고의 포식자였던 것으로도 연구팀은 보고 있다.마크 로웬 유타대 교수(공룡지질학)는 “이번 연구는 기존에 고생물학자들이 북아메리카에는 알로사우루스가 한 종만 있었다던가 12종이 있었다는 주장을 뒤집는 것으로 북아메리카에는 두 종류의 알로사우루스가 존재했음을 확실히 보여주고 있다”라고 말했다. 로웬 교수는 “이번에 확인한 짐마드세니는 뒤에 나타난 사촌격인 프라길리스와 다른 사냥 습성을 갖고 있었을 것”이라며 “쥐라기 시대 공룡들의 생태와 당시 환경을 파악할 수 있게 해주는 좋은 증거”라고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr