‘지크문트 프로이트’라는 이름을 들으면 그의 업적을 자세히 알지는 못하더라도 ‘오이디푸스 콤플렉스’와 ‘정신분석학’ 정도는 쉽게 떠올립니다. 19세기 말~20세기 초 과학과 의학 분야는 놀라운 발전을 이루고 있었지만 인간의 마음을 이해하는 정신의학은 유독 발전이 더뎠습니다. 이때 프로이트는 무의식, 억압, 방어기제 등에 관한 이론과 대화를 통해 환자의 무의식을 들여다보는 치료법으로 무장한 정신분석학을 제시해 정신의학을 한 단계 끌어올렸습니다. 프로이트의 이론은 이후 많은 학자로부터 비판을 받고 새롭게 해석되는 과정을 거치면서 주류의 자리에서는 밀려났지만 무의식이 인간 행동에 어떤 영향을 미치는지, 어린 시절 경험이 어떻게 성인기까지 이어지는지와 같은 인간 발달 분야에서는 여전히 중요한 역할을 하고 있습니다. 미국 메릴랜드대 인간발달·양적연구학과, 아메리카 가톨릭대 심리학과, 국립보건원(NIH) 산하 국립정신건강연구소(NIMH) 공동연구팀은 성인기의 성격이나 삶의 방식에 영유아기 때 기질이 그대로 반영된다는 것을 재확인했습니다. 이 같은 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 21일자에 실렸습니다. 성인들이 특정 상황에서 일관된 특성이나 행동양식을 보이는 것을 ‘성격’이라고 합니다. 영아들도 외부 자극에 대해 주의 집중과 반응, 자기조절능력 같은 일관된 태도를 보입니다. 반응과 행동이 느린 아기가 있는가 하면 예민한 아기도 있습니다. 잘 웃고 호기심이 많은 아기가 있지만 쉽게 울고 보채며 외부 자극에 관심을 보이지 않는 아기도 있습니다. ‘기질’이라는 생물학적 차이 때문입니다. 어린 시절 기질이 어른이 됐을 때 성격에 영향을 미친다는 연구는 지금까지 많았습니다. 이번 연구팀은 이전 연구들보다 2년가량 더 어린 아기들을 20대 후반까지 추적함으로써 기질과 성격의 관계에 대해 분석했습니다. 이를 위해 연구팀은 1989~1993년 미국 워싱턴DC에서 태어난 아기 165명을 대상으로 생후 4개월 때부터 25년 동안 장기 추적했습니다. 연구팀은 생후 4개월에는 부모들을 대상으로 아기들의 행동 설문조사를 실시하고 14개월 때는 실험실에서 낯선 환경과 낯선 사람, 새로운 장난감과 접하도록 한 뒤 반응을 비디오로 촬영해 분석했습니다. 아이들이 15세가 됐을 때는 여러 자극 중 특정 자극에만 집중하도록 하는 수반자극과제를 수행하도록 한 다음 뇌파측정(EEG)을 실시했습니다. 26세가 됐을 때는 교육 정도, 직업, 결혼 여부와 성격, 평소 생활방식 등에 대해 설문조사를 했습니다. 분석 결과 낯선 사람이나 사물, 낯선 상황을 두려워하고 회피하는 행동을 특징으로 하는 행동억제(BI) 기질을 보였던 아이들은 주의 집중력이 높아 과제 성취도는 높지만 내성적인 어른으로 성장하는 경향이 강한 것으로 나타났습니다. 또 일반적인 수준보다 높은 우울감, 불안감을 보일 가능성이 있는 것으로도 조사됐습니다. 다소 뻔한 결론 같지만 연구진이 이야기하고 싶은 것은 아이마다 기질이 다르고 그에 맞게 성장한다는 것입니다. 기질에 따라 아이들 스스로 환경에 대응할 수 있는 능력을 갖추게 된다는 말입니다. 어른들의 생각과 잣대를 가지고 억지로 아이들을 짜 맞추려고 하다 보면 오히려 잘못될 수 있습니다. edmondy@seoul.co.kr

박쥐로부터 시작된 바이러스가 호주를 대표하는 동물인 코알라를 멸종으로 이끌 수 있다는 주장이 나왔다. 호주 버네트 연구소와 호주 연방과학산업연구기구(CSIRO) 공동 연구진은 코로나바이러스와 마찬가지로 박쥐에게서 유래한 바이러스가 코알라에게 전염돼 개체수 급감에 영향을 미칠 수 있으며, 증상은 후천성면역결핍증(AIDS, 이하 에이즈)과 유사할 것으로 보인다고 밝혔다. 문제의 바이러스는 오랜 시간동안 코알라 개체수를 감소시키는데 큰 역할을 해 온 바이러스인 코알라 레트로바이러스(KoRV)와 유사한 성질을 가진 것으로 밝혀졌다. 연구진에 따르면 박쥐에게서 비롯된 바이러스는 면역시스템을 급격하게 파괴하고, 암과 같은 치명적인 질병의 위험을 높인다. 뿐만아니라 시각장애나 신장기능 장애, 불임 등을 유발할 수 있는 세균인 클라미디아의 감염률을 높일 수 있다. 전반적으로 HIV(인간면역결핍바이러스)에 감염돼 면역력을 잃어버리는 에이즈와 비슷한 증상과 결과를 보인다. 연구진은 HIV와 같은 레트로바이러스는 다른 종간에도 전염되는 것으로 알려져 있으며, 박쥐에게 전염성 코알라 레트로바이러스와 유사한 바이러스가 존재한다는 사실이 확인된다면 호주 전역의 다른 동물들도 위험에 처할 수 있다고 우려했다. 연구를 이끈 버네트연구소의 조슈아 헤이워드 박사는 “이번 연구는 코알라 레트로바이러스가 동남아시아에서 호주로 어떻게 유입됐는지를 설명할 수 있는 근거가 될 것”이라면서 “다른 동물 종에게 전염될 수 있는 바이러스의 중대한 저장고는 다름 아닌 박쥐로 추정된다”고 설명했다. 이어 “이러한 바이러스는 백혈병 및 면역 결핍과 같은 심각한 질병을 유발한다. 사람에게도 동일한 질병을 유발할 수 있는지 여부는 아직 밝혀지지 않았다”면서 “다만 실험실에서 진행된 세포 배양 실험에서는 이 신종 레트로바이러스가 사람 및 박쥐 세포에서 복제될 수 있는 것으로 확인됐다”고 덧붙였다. 지난해 호주는 이미 대규모 산불로 최소 5000마리 이상의 코알라를 잃었다. 멸종 위기종인 코알라 개체수를 보존하기 위한 노력은 계속되고 있지만, 바이러스로부터 코알라를 보호할 방법은 아직 뚜렷하지 않아 전문가들의 우려는 더욱 높아지고 있다. 연구진은 “박쥐 서식지에 더욱 깊숙이 침입할수록, 박쥐로부터 바이러스가 쏟아질 확률이 높아진다. 때문에 바이러스의 정체를 파악하고 특성화하는 것이 매우 중요하다”고 강조했다. 자세한 연구결과는 미국 국립과학원 회보(PNAS) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

생명공학의 급속한 발전으로 손상하거나 사멸한 뇌세포를 외부에서 배양한 뇌세포와 바꿀 수 있게 됐다. 게다가 대체할 뇌세포는 반드시 환자와 같은 사람일 필요가 없어졌다. 최근 실험에서도 쥐의 뇌에 인간의 뇌세포를 이식해 장기간 생존시키는 데 성공했었다. 하지만 이식된 인간의 뇌세포가 쥐의 뇌에서 역할을 얻어 양자 간에 신경 연결이 이뤄졌는지는 알려지지 않았다. 그렇지만 이번에 스웨덴 연구진이 뇌졸중에 걸린 쥐의 뇌에 인간의 피부세포에서 이른바 유도만능줄기세포로 불리는 역분화줄기세포(iPS세포)를 생성하고 이를 뇌신경세포로 바꾼 것을 이식했는데 이런 인간의 뇌세포가 쥐의 뇌세포와 신경 연결이 이뤄진 것으로 확인됐다. 또 새롭게 확립된 이종 간의 신경 연결은 쥐의 뇌에 광범위하게 이뤄졌으며, 뇌졸중으로 인해 손실됐던 쥐의 운동능력과 감각기능을 회복시켰다는 사실도 밝혀졌다. 이는 서로 다른 뇌를 결합해 하나의 뇌로 기능하게 하는 데 성공한 최초의 사례가 된다. 이른바 ‘뇌세포 대체’로 불리는 이 기술에 의해 쥐의 두개골 내부에서 인간의 뇌세포 비율을 100%까지 늘릴 수 있을 것이다. 그리고 만일 윤리적인 문제를 극복한다면 인간의 두개골 속을 유전자를 개량한 다른 인공 세포로 채울 수도 있을지 모른다. 그렇지만 우리는 이런 생물을 지금까지와 마찬가지로 쥐 또는 인간이라고 불러도 되는 것일까? 인간의 뇌세포가 쥐의 뇌세포를 대체하다국내 뇌졸중 환자는 연간 60만 명에 달하며 사망원인은 4위일 정도로 위험도가 높다. 살아남더라도 3명 중 1명은 반신마비나 언어장애 등 장애를 평생 갖고 살아야 한다. 현재 뇌졸중에 대해 기대되는 근본적인 치료법은 iPS세포에서 분화시킨 신경세포를 뇌에 이식함으로써 잃어버린 신경 연결을 회복하는 것이다. 하지만 임상시험은 장벽이 높고 이식한 인간의 신경세포가 어떻게 동작하는지는 대부분이 수수께끼에 싸여 있다. 따라서 이들 연구자는 인위적으로 뇌졸중이 유발된 쥐에 인간의 뇌세포를 더함으로써 이식된 뇌가 어떻게 작동하는지를 알아내려고 했다. 실험에 쓰인 쥐는 대뇌피질에 뇌졸중으로 인해 손상을 입은 상태이며 인간의 신경세포가 손상 부분을 덮게 했다. 그리고 이식 실험을 하고 6개월이 지났을 무렵, 쥐의 상황에 현저한 개선을 볼 수 있었다.연구진은 무슨 일이 일어났는지를 확인하기 위해서 쥐의 뇌를 전자현미경이나 그 외의 신경 연결을 시각화하는 기술에 의해 관찰을 시작했다. 그 결과, 이식된 인간의 뇌세포가 쥐의 뇌세포와의 신경 연결을 이루고 있는 것으로 확인됐다. 또 이식된 세포로부터의 신경 축삭은 뇌의 반대편 즉 세포를 이식하지 않은 반구에까지 침식해 광범위한 신경의 연결을 만들고 있었다. 인간의 뇌세포와 생쥐의 뇌세포 연결이 확인된 것은 이번 연구가 세계 최초이다. 하지만 쥐에 일어난 뇌졸중의 개선이 인간의 뇌세포와의 연결에 의한 것인지는 아직 단언할 수 없다. 따라서 이들 연구자는 인간의 뇌세포에 미리 설정해 놓은 활동 스위치를 끄기로 했다. 이식 뇌의 활동 스위치를 꺼 봤다쥐에 이식된 인간의 뇌세포에는 빛에 의한 자극에 의해 활동 스위치를 끄는 구조가 도입돼 있었다. 만일 쥐의 개선이 인간의 뇌세포에 의한 것이라면 인간의 뇌세포 스위치를 끔으로써 쥐는 다시 뇌졸중의 증상을 재발할 것이다. 인간의 뇌세포 활동을 끈 결과, 예상대로 쥐는 뇌졸중 증상을 다시 보였고 운동능력과 감각능력을 상실했다. 이 결과로부터 인간의 뇌세포는 뇌졸중을 일으킨 쥐의 뇌에서 새로운 기능을 획득해 쥐의 건강 상태 개선에 크게 기여하고 있던 것이 밝혀진 것이다. 오래된 뇌세포는 어떻게 처리해야 하나 이번 연구를 통해 이식된 인간의 뇌세포가 뇌졸중으로 인해 발생한 쥐의 뇌 손상을 복구하고 대체한 것으로 확인됐다. 앞으로 이식된 뇌세포가 기억과 지능, 사고, 정신 그리고 성격 등에 어떤 영향을 미치는지 동물실험이나 뇌의 회춘을 바라는 지원자들에 의한 임상시험을 통해 조사할 수 있을 것이다. 또 이번 성과는 죽은 신경세포를 새로운 건강한 신경세포로 대체하는 것이 가능하게 됐음을 의미한다. 인간의 뇌에 대해 항상 신선한 뇌세포를 사용한 대체가 이뤄지게 되면 이론상 뇌와 정신은 불멸이라고 할 수 있다. 단 한 가지, 주의해야 할 것이 있다. 그것은 뇌세포 대체를 진행하는 속도와 대체된 뇌세포의 처리 문제이다. 한 번에 모든 것을 대체하는 것은 단순한 자살이다. 정신의 통일성을 유지한 채 뇌세포 대체를 진행하기 위해서는 한 번의 대체 과정을 최대 몇 %씩 한정할 필요가 있을 것이다. 특히 최신 연구에 의해 밝혀진 뇌 속 의식의 발생원과 같이 3~4㎜ 미세한 조직에 대해서는 세심한 주의가 필요하다. 또 대체된 오래된 뇌세포를 살아있는 채로 보존할지, 의료폐기물로 처리할지도 철학적이고 윤리적인 문제로 발전한다. 오래된 뇌세포를 모아 재구성하면 오래된 당신이 부활하기 때문이다. 그렇게 되면 오래된 인격과 새로운 인격 중 어느 쪽이 더욱더 정당성이 있는 당신이 되는지도 생각할 필요가 있을 것이다. 자세한 연구 결과는 미국국립과학원회보(PNAS) 4월 6일자에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

초전도 합금의 흔적이 운석에서 처음으로 발견됐다. 이는 매우 낮은 온도에서 전기저항이 0에 가까워지는 초전도현상이 나타나는 도체인 초전도체가 우주에서 자연적으로 형성할 수 있음을 보여주는 최초의 증거인 셈이다. 미국 캘리포니아대 샌디에이고캠퍼스(이하 UC샌디에이고)와 브룩헤이븐 국립연구소 공동연구진은 지구상에 떨어진 크고 작은 운석 표본 15점을 조사·분석해 그중 두 표본에서 초전도성 입자들을 발견했다고 23일(현지시간) 발표했다. 이들 연구자가 자연적으로 형성된 초전도체 흔적을 찾아낸 두 표본은 109년 전인 1911년 호주 남부 지역의 작은 마을 문드라빌라(Mundrabilla)에 떨어진 같은 이름의 이 나라 최대 운석인 철운석과 25년 전 남극에 떨어진 GRA 95205로 명명된 유레일라이트 운석인 것으로 전해졌다. 이번 결과는 지구에 떨어진 시기는 물론 성분도 다른 두 운석에서 초전도 합금이 발견됐다는 것을 보여주므로, 앞으로 다른 운석에서도 이런 증거를 발견할 가능성이 높다고 이들 연구자는 생각한다.UC샌디에이고의 이반 슐러 박사(물리학과 교수)와 동료 박사들은 이번 연구에서 자기장 변조 극초단파 분광법(MFMMS·Magnetic Field Modulated Microwave Spectroscopy)으로 불리는 극히 민감한 측정 기법을 이용해 소행성이나 혜성의 파편인 운석 조각들을 분석했고, 그중 두 표본에서 초전도 성질을 띠는 이리듐과 납 그리고 주석으로 된 합금 알갱이를 찾아냈다. 이들 입자는 절대온도 5K나 영하 268℃ 정도로 냉각됐을 때 초전도성을 띠는 것으로 나타났다. 과학자들은 과거 주로 실험실에서 특정 합금이 초전도체임을 보여줬지만, 지금까지 누구도 이런 초전도체가 우주에서 형성될 수 있는지를 보여주지 못했다. 이에 대해 슐러 박사는 “이번 연구의 가장 큰 시사점은 우주에 자연적으로 발생한 초전도체가 존재한다는 것”이라고 설명했다. 하지만 슐러 박사와 같은 대학 동료 연구원들도 처음에 자신들의 조사 결과를 그리 신뢰하지 못했다. 따라서 이들은 나중에 연구에 참여한 브룩헤이븐 국립연구소 측에 검증을 의뢰해 확인하고 나서야 자신들이 중요한 발견을 했다는 것을 받아들일 수 있었다. 최근 몇 년간 초전도체의 발견은 자기부상 열차에서부터 양자컴퓨터에 이르기까지 여러 분야와 밀접하게 관계돼 왔다. 초전도체는 기본적으로 물리적 저항 없이 원자끼리 전기를 전달하므로, 열을 과하게 전달하거나 그로 인한 결과로 다른 에너지가 발생하지도 않는다. 자세한 연구 결과는 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호(23일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

여성이 남성에 비해 수명이 더 긴 것과 마찬가지로, 동물 역시 암컷이 수컷보다 수명이 더 길다는 사실이 과학적으로 입증됐다. 프랑스국립과학원(CNRS) 연구진은 전 세계 134개 지역에 서식하는 야생 포유동물 101종의 수명을 관찰했다. 여기에는 박쥐와 고래, 사자, 물개 및 호랑이와 코끼리 등의 동물이 포함돼 있다. 분석 결과 암컷이 수컷에 비해 수명이 긴 동물은 전체 조사 대상 중 60%를 차지했으며, 암컷이 수컷보다 수명이 18.6% 더 긴 것으로 나타났다. 이와 반대로 수컷이 암컷보다 수명이 더 긴 동물 종은 박쥐 일부 종, 토끼, 말 등이었으나, 이들은 성별에 따른 수명 차이가 위 동물들에 비해 크지 않았다. 연구진은 “동물들의 성별에 따라 노화 속도에 차이가 있다는 근거는 발견하지 못했다. 다만 동물들이 서식하는 지역의 환경 조건 및 생식 습관 사이의 복합한 상호작용이 성별에 따른 수명 차이를 만드는 것으로 보인다”고 설명했다. 연구진에 따르면 일부 종에서 수컷은 암컷보다 몸집이 더 크게 자라거나 뿔 등 암컷에게는 없는 구조를 가지고 있으며, 이러한 특성은 반드시 일종의 ‘생리학적 비용’을 요구한다. 예컨대 몸집이 더 큰 수컷은 암컷에 비해 병원균에 대한 반응이 달라질 수 있고, 이러한 생물학적 특성이 성별에 따른 수명 차이를 야기할 수 있다고 연구진은 보고 있다. 또 다른 가설 중 하나는 동일한 성염색체 두 개를 갖는 것이 ‘보호 효과’를 제공한다는 것이다. 포유류에서 암컷은 X염색체가 두 개인 반면, 수컷에게는 하나만 있다. 실제로 수컷이 암컷보다 오래 사는 조류의 경우는 염색체 구조가 위와 반대인 것으로 알려져 있다. 연구진은 “일반적으로 인간 역시 여성의 수명이 남성에 비해 7.8% 더 길다"면서 "성별에 따른 수명 차이가 야생 포유동물에게도 적용되는지를 확인하는 것은 진화 생물학 측면에서 매우 중요한 도전으로 꼽힌다”고 밝혔다. 자세한 연구결과는 국제학술지 미국국립과학원회보(PNAS) 23일자 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

이탈리아 피렌체대 화학과, 콜로이드·표면과학센터, 베니스 페기구겐하임 미술관 보존과 공동연구팀은 명화에 쌓인 먼지와 오염물을 작품 손상 없이 제거할 수 있는 이중고리 모양의 분자 구조를 가진 하이드로겔을 만들었다고 11일 밝혔다.이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 10일자에 실렸다. 빈센트 반 고흐의 작품은 유화 물감을 두껍게 칠해 그림 표면이 거친 것이 특징인데 이처럼 물감을 두껍게 사용한 작품이나 1940년대 이후 현대미술품은 전통적인 방법으로 먼지나 오염물을 제거하기 쉽지 않다. 이에 연구팀은 저분자중량 폴리비닐알코올(PVA)과 고분자중량 PVA를 결합시켜 이중고리 모양의 분자구조를 가진 하이드로겔을 만들었다. 연구팀은 이번에 개발한 하이드로겔로 만든 스펀지로 미국 현대화가 잭슨 폴록의 작품 두 점의 원래 색조를 완벽하게 복원했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

얼마 전 인터넷 공간에서 ‘이런 자세가 어떻게 가능하지’라는 제목의 재미있는 포스팅을 본 적이 있습니다. 발뒤꿈치를 바닥에 붙이고 무릎을 붙여 쪼그려 앉아 있는 연예인들의 사진과 쪼그려 앉기를 시도하다가 실패하는 또 다른 연예인들의 동영상을 함께 올려놓은 것들이었습니다. ‘저 자세가 그렇게 어렵나?’라는 생각으로 쪼그려 앉기를 시도해 봤지만, 하루 대부분 시간을 앉아서 보내다 보니, 흔히들 얘기하는 것처럼 ‘엉덩이가 무거워져’ 쉽지는 않았습니다. 그런데 미국 서던캘리포니아대 인간·진화생물학과, 듀크대 진화·인류학과, 휴스턴대 보건·체육학과, 캘리포니아 로스앤젤레스대(UCLA) 인류학과, 탄자니아 다르에스살람대 고고학과, 독일 막스플랑크 진화인류학연구소 공동연구팀은 쪼그리고 앉거나 무릎을 꿇는 자세가 인류 진화에서 자연스럽게 발생한 것이며 운동량이 적은 현대인의 건강을 위해 중요한 힌트를 준다는 재미있는 연구결과를 11일 발표했습니다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 9일자에 실렸습니다. 연구팀은 좌식행위의 진화를 연구하기 위해 아프리카 탄자니아에서 수렵·채집생활을 하는 소수 부족 ‘하드자’(Hadza) 사람들에게 신체활동과 휴식시간을 측정하는 장치를 착용시킨 뒤 두 달 동안 관찰했습니다. 그 결과 하드자족 사람들은 남녀 구분 없이 숨이 찰 정도의 신체활동시간이 평균 1시간이 훌쩍 넘는 것으로 확인됐습니다. 이는 미국연방건강지침에서 권고하는 하루 22분보다 3배가 넘는 시간입니다.재미있는 점은 하드자족이 활동량도 많지만 앉아서 생활하는 시간도 산업화된 나라 사람들처럼 하루 9~10시간에 달한다는 것입니다. 현대 의학의 관점에서 본다면 오랜 시간 앉아서 생활하게 되면 신진대사율이 낮아지면서 심혈관 질환을 비롯해 다양한 질병에 시달리게 됩니다. 그런데 하드자족의 콜레스테롤, 혈당, 요산 등 각종 건강지표들은 정상으로 나타났습니다. 연구팀은 이들이 앉아서 생활하는 중간중간마다 쪼그려 앉거나 무릎을 꿇는다는 것을 알게 됐습니다. 이에 연구팀은 바닥에 엉덩이를 대고 앉을 때와 쪼그리거나 무릎 꿇고 앉아 쉴 때 다리 근육의 활동량을 측정했습니다. 측정 결과 쪼그려 앉거나 무릎을 꿇는 자세가 가벼운 수준이지만 근육운동을 하는 것과 비슷한 효과를 가져다준다는 사실을 알게 됐습니다. 요즘 코로나19 확산 때문에 바깥 활동을 자제하다 보니 학생이나 직장인들이나 평소보다 더 운동량이 줄고 있습니다. 실내 생활시간이 길어지고 활동량이 적어지면 기초 체력은 물론 면역기능까지 떨어집니다. 코로나19를 피하려다 다른 질병에 걸리기 쉬워진다는 것입니다. 잠깐 짬을 내서 자신의 체중으로 앉았다 일어나는 운동인 스쿼트를 하거나 쉴 때도 잠깐씩 쪼그려 앉는 자세를 취해 보는 건 어떨까요. edmondy@seoul.co.kr

30년 전 지구에 떨어진 운석에서 지구 밖에서 온 것으로 추정되는 단백질이 처음으로 발견됐다는 연구 결과가 나왔다. 2일(현지시간) 미국 폭스뉴스 등에 따르면, 미 하버드대 등 공동연구진은 1990년 북아프리카 국가인 알제리에 떨어진 한 운석에서 지금까지 지구에서 볼 수 없었던 구조를 지닌 유기체를 발견했다.연구진이 ‘액퍼086’(Acfer 086)라는 이름의 질량 173g짜리 운석을 첨단 장비로 분석한 결과, 단백질 추정 물질이 검출됐다. 이들 연구자는 이 물질에 헤몰리신(hemolithin)이라는 이름을 붙였다.연구진에 따르면, 헤몰리신은 아미노산의 일종인 글리신의 끝부분을 철과 산소 그리고 리튬이 덮고 있는 구조를 지니고 있다. 이번 연구에서 연구진은 헤몰리신의 구성 성분도 자세히 살폈다. 분석 결과, 헤몰리신은 구조적으로 지구상 단백질과 비슷하긴 하지만 수소와 중수소(동위원소)의 비율은 지구상 어떤 단백질과도 같지 않은 것으로 나타났다. 오히려 이 비율은 태양계 가장 바깥쪽에서 먼지와 얼음이 둥근 띠 모양으로 결집돼 있는 거대한 집합소인 오르트 구름에서온 장주기 혜성들과 비슷한 것으로 전해졌다. 이에 대해 연구진은 “이는 이 단백질이 외계에서 온 것일 수도 있음을 시사한다”면서도 “물질의 구조를 고려하면 약 46억 년 전 원시 태양계의 원반에서 형성됐을 가능성도 있다”고 설명했다. 한편 이번 연구 결과는 미국 코넬대가 운영하는 출판 전 논문 투고 사이트 ‘아카이브’(Arxiv)에 먼저 공개됐으며, 미국 국립과학원회보(PNAS)에 제출돼 동료 심사 중인 것으로 알려졌다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

치매는 노년층에서 주로 나타나는 퇴행성 뇌질환으로 ‘존엄하게 나이들 수 있는 권리’를 앗아가는 무서운 질병이다. 치매는 여러 요인으로 발생하지만 50~70%는 알츠하이머가 원인이다. 알츠하이머는 뇌에 베타-아밀로이드 단백질이 비정상적으로 축적되면서 나타나는 것으로 알려져 있는데 과학자들이 베타-아밀로이드만 빨아들여 없애는 일종의 뇌 속 청소기를 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 분자인식연구센터, 카이스트 신소재공학과, 미국 아르곤국립연구소 공동연구팀은 알츠하이머 치매를 일으키는 원인물질로 지목받고 있는 베타-아밀로이드 단백질만 빨아들여 제거하는 일종의 ‘치매 치료용 나노청소기’를 개발했다고 3일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 표지논문으로 실릴 예정이다. 베타-아밀로이드 단백질이 과다하게 뭉치게 되면 뇌신경세포를 파괴하고 사멸시켜 알츠하이머를 유발시키기 때문에 많은 연구자들은 베타-아밀로이드 단백질 생성이나 응집을 차단하는 물질을 개발하려는 노력을 기울이고 있지만 아직까지는 효과가 뚜렷한 약물이 개발되지는 않은 상태이다. 이에 연구팀은 베타-아밀로이드 단백질만을 원천적으로 흡입해 제거하는 방법에 주목했다. 연구팀은 거대한 구멍을 갖는 나노입자를 만들고 몸 속에서 안정적으로 존재하면서 베타-아밀로이드 단백질하고만 선택적으로 결합할 수 있는 미니항체를 부착시킨 ‘나노 청소기’를 개발했다. 이번에 개발된 나노청소기는 베타-아밀로이드 단백질만 효과적으로 흡착해 비정상적 응집을 80% 이상 차단해 신경독성을 완화하는 것으로 확인했다. 연구팀은 알츠하이머를 유발시킨 생쥐를 이용한 실험에서도 베타-아밀로이드 단백질 응집을 효과적으로 억제한다는 것이 관찰됐다. 이준석 KIST 박사는 “이번에 개발한 나노청소기를 이용하면 베타-아밀로이드 뿐만 아니라 알츠하이머를 유발시키는 또 다른 물질인 타우 단백질도 제거할 수 있을 것”이라며 “응용범위를 확장하면 몸 속 다양한 유해물질을 선택적으로 제거할 수 있을 것으로 기대한다”라고 말했다. 한편 카이스트 화학과 연구팀은 공기 중 산소를 이용해 알츠하이머를 일으키는 베타-아밀로이드 단백질 독성을 줄일 수 있는 화학적 도구를 만드는데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 실렸다. 연구팀은 알츠하이머 환자의 뇌 속에서는 베타-아밀로이드 단백질이 구리 이온과 강하게 결합하면서 신경독성을 일으킨다는데 착안했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

모든 동물은 살아가기 위해 산소를 필요로 한다고 알고 있겠지만 그렇지 않은 동물이 최초로 발견됐다. ‘헨네구야 살미니콜라(Henneguya salminicola)’란 학명의 작은 기생충은 연어 세포 속에 사는데 에너지를 생산하기 위해 산소를 필요로 하지 않게 진화한 사실을 미국 오리건 주립대학 미생물학과의 스티븐 앳킨슨 선임연구원이 이끄는 연구진이 밝혀냈다고 CNN이 26일(현지시간) 전했다. 10개 미만의 세포로 이뤄진 이 동물에 관한 논문은 이번주 과학잡지 PNAS에 게재됐다. 앳킨슨은 “사람들이 동물을 떠올리면 원생생물(protists)과 박테리아 같은 많은 단세포 유기체와 달리 살아남기 위해 산소를 필요로 하는 다세포 생물을 떠올리게 된다. 우리는 적어도 산소를 쓰기 위해 툴킷(toolkit, 프로그래머가 특정 머신이나 응용에 쓸 프로그램 작성에 사용할 수 있는 프로그램)을 갖고 있지 않은 다세포 생물이 적어도 하나는 있다는 것을 보여줬다”고 밝혔다. 헨네구야 살미니콜라는 해파리와 산호에 붙어 사는 점액포자충문 자포동물문(myxozoan cnidarian)의 일종으로 연어의 몸 속에 이미 만들어놓은 영양소를 훔쳐 먹고 사니 직접 산소를 허비할 필요가 없다. 앳킨슨은 동물이 할 수 있는 일의 정의를 넓혔다며 이런 미미한 생명체가 해낼 수 있는 기적과 같은 일들이 제법 있다고 했다. 이 유기체는 연어 근육 안에 흰 포자를 형성하는데 연어에게도, 이를 먹는 인간에게도 어떤 해도 입히지 않는다고 연구진은 설명했다. 물고기 숙주 안에는 산소가 없기 때문에 생존하려면 산소 없이 호흡을 해야 한다. 해서 적응한 방법이 미토콘드리아 게놈을 감소시키는 것이었다. 앳킨슨은 “이렇게 함으로써 이 기생충은 게놈을 복제하지 않아 에너지를 절감하고 있다”고 말했다. CNN도 이 놀라운 생명체에 대해 아직도 풀리지 않는 궁금증이 많다고 했다. 연구진은 이 동물이 산소를 대신해 (에너지원으로) 의지하는 것이 무엇인지 밝혀내지 못했다는 것이다. 앳킨슨은 숙주가 이미 만들어낸 에너지를 분자 형태로 흡수할 것이라고 추측했다. 이어 이 종이 산소를 필요로 하지 않는 마지막 종도 아닐 것이라면서 그런 종은 훨씬 더 많이, 아마도 “훨씬 기이한 모양으로 실존”할지 모른다고 덧붙였다. 임병선 기자 bsnim@seoul.co.kr

산소 없이도 생존하는 기생충의 게놈 지도가 최초로 분석됐다. 이스라엘 텔아비브대학 연구진에 따르면 해파리와 비슷한 외형을 가진 이 기생충(Henneguya salminicola)은 주로 연어 등 어류의 조직에 기생한다. 이 기생충의 존재는 이미 예전부터 알려져 있었지만, 유전자 분석을 통해 산소가 없는 환경에서도 생존할 수 있다는 사실이 밝혀진 것은 이번이 처음이다. 연구진은 북태평양에서 서식하는 연어의 몸속에서 이 기생충을 채취한 뒤 유전자를 분석한 결과, 다른 대다수의 동물과는 달리 호흡에 관여하는 미토콘드리아 게놈을 가지고 있지 않다는 사실을 확인했다. 세포호흡에 관여하는 유전자가 존재하지 않다는 것은 호흡 활동을 하지 않는다는 뜻이며, 이는 해당 기생충이 지구상에 존재하는 생물(동물) 중 현재까지 유일하게 산소가 없이도 생존이 가능한 동물이라는 것을 의미한다고 연구진은 설명했다. 연구진에 따르면 이 기생충은 과거 산소를 이용해 호흡이 가능한 유전자 및 조직이 있었을 것으로 보이지만, 진화 과정에서 조직이나 신경세포, 근육 등을 버리고 더 나아가 호흡에 관여한 유전자마저 퇴화시키는 방향으로 진화했다. 연구진은 “동물은 항상 더 복잡한 유전자로 진화하는 다세포 유기체로 알려져있지만, 이번 발견은 완전히 반대 방향으로 진화하는 유기체도 존재한다는 것을 알려준다”면서 “이 기생충은 단세포에 가깝게 진화하고 있다”고 설명했다. 이어 “호흡하지 않는 상태에서 어떻게 에너지를 얻는지는 아직 미스터리”라며 “일반적으로 다른 유사한 기생충은 감염된 숙주에서 직접 에너지를 얻지만 이 기생충의 방식에 대해서는 추가적인 연구가 필요하다”고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 국제학술지 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

전 세계 연구진이 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증) 치료제나 예방백신 개발에 박차를 가하는 가운데 중국에서만 약 80건의 임상시험이 진행되는 것으로 확인됐다. 반가운 소식이지만 오히려 ‘기대는 금물’이라는 우려가 나온다. 임상시험의 기본적인 기준조차 충족하지 못한 것이 많아 환자에게 도움이 되지 않을 것이라는 지적이다. 16일 세계적인 과학저널 ‘네이처’는 세계보건기구(WHO)의 수석 과학자 소미아 스와미나탄 박사의 말을 빌려 이같이 밝혔다. 네이처에 따르면 중국 내 임상시험 전반을 등록 관리하는 중국임상시험등록센터에는 현재 약 80건의 코로나19 치료제 개발을 위한 임상시험이 등록돼 있으며 계속 늘어나는 추세다. 여기에는 중국 전통 중의학부터 시작해 줄기세포를 이용한 치료법까지 다양하다. 80여건의 임상시험 중 15건이 중의학 전통약물에 대한 것이며 이 중에서 가장 큰 규모로 시도되고 있는 것은 당개나리 열매를 건조시킨 ‘연교’ 추출물을 활용한 ‘샹황롄’이라는 일종의 감기약이다. 코로나19의 직접적인 피해를 입고 있는 중국으로서는 새로운 치료법을 찾고자 다양한 방법이 시도되는 것이 바람직한 일이겠지만 과학계에서는 우려의 목소리도 적지 않다. 스와미나탄 박사는 “코로나19처럼 알려진 치료법이 없는 새로운 질병일수록 신중하게 시행된 임상시험을 거친 치료제나 방법만이 효과가 있는 것으로 인정받아야 한다”면서 “임상시험이 엄격한 잣대로 제대로 설계돼 진행되지 않는다면 연구자의 노력이 헛수고로 돌아갈 수 있을 뿐만 아니라 환자에게 나타나는 부작용도 적지 않을 것”이라고 말했다. 이 때문에 과학자들은 기존에 항바이러스 효과와 안전성은 검증된 약물을 활용한 ‘약물재창출’ 방법이 도움이 될 것이라고 보고 있다. 실제로 에이즈치료제나 말라리아치료제, 에볼라바이러스 치료제 등이 코로나19 확진환자 치료에 활용돼 효과를 보고 있다. 미국 연구진은 시험관 실험과 생쥐, 원숭이 실험을 통해 에볼라 치료제인 ‘렘데시비르’가 코로나바이러스가 원인인 메르스와 사스 치료에 효과가 있음을 확인했다는 연구 결과를 지난 14일 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 발표하기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국 연구진이 미국 바이오업체 길리어드에서 개발한 에볼라 치료제인 ‘렘데시비어’가 코로나바이러스 치료제로 광범위한 효과가 있다는 연구결과를 발표해 주목받고 있다. 렘데시비르가 여러 종류의 코로나바이러스 효과가 있다는 과학적 결과가 나옴에 따라 현재 전 세계를 휩쓸고 있는 코로나19(신종코로나바이러스감염증)을 잡는데도 도움을 줄 수 있을 것으로 보고 있다. 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립알레르기·감염병연구소(NIAID) 바이러스실험실와 로키마운틴 수의과학분소, 미국 바이오업체 길리어드 사이언스 생물학분과, 컬럼비아대 공중보건대 감염·면역센터 공동연구팀은 원숭이 실험을 통해 렘데시비르가 메르스를 유발하는 코로나바이러스(MERS-CoV)에 대한 항바이러스 효과를 보였다는 연구결과를 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 14일자에 발표했다. 이에 앞서 중국과학원(CAS) 우한감염병연구소를 중심으로 한 중국연구팀은 렘데시비르와 말라리아 치료제 클로로퀸이 코로나19 치료에 효과가 있다고 발표하기도 했다. 이 밖에도 에이즈치료제로 알려진 로피나비르(칼레트라)도 코로나19에 효과가 있다고 보고 일부 환자 치료에 쓰이고 있기도 하다. 정맥주사제 렘데시비르는 당초 에볼라바이러스 치료제로 개발됐지만 별다른 효과를 보이고 있지 못하지만 지난달 19일 미국에서 처음으로 코로나19 확진판정을 받은 환자에게 투여돼 효과를 봤다는 사실이 의학전문지 ‘뉴잉글랜드저널 오브 메디슨’에 발표되기도 했다. 연구팀은 시험관 실험과 생쥐, 히말라야원숭이(rhesus macaque)를 이용해 코로나바이러스에 대한 렘데시비르의 효과를 검증했다. 연구팀은 우선 생체 바깥 시험관 실험에서 렘데시비르가 메르스를 유발하는 코로나바이러스(MERS-CoV)의 복제를 효과적으로 억제한다는 사실을 확인했다. 연구팀은 그 다음에는 생쥐를 이용해 실험한 결과 사스(중증급성호흡기증후군)를 유발하는 바이러스(SARS-CoV)도 차단한다는 것을 확인했다.이에 연구팀은 추가로 수컷 히말라야 원숭이 9마리에게 메르스 바이러스를 감염시켜 렘데시비르의 효과를 검증하는 실험을 실시했다. 연구팀은 6마리에게는 렘데시비르를 주사하고 나머지 3마리는 일반적 치료를 실시했다. 그 결과 렘데시비르를 투여받은 원숭이는 근육통과 발열, 기침과 같은 코로나바이러스에 감염됐을 때 나타나는 임상적 징후가 눈에 띄게 적었고 폐에서 바이러스 복제가 줄어들어 폐렴이나 폐손상이 거의 나타나지 않은 것이 관찰됐다. 특히 접종 12시간 뒤부터 항바이러스효과를 드러내고 6일 후에는 코로나바이러스가 완전히 사라지는 등 치료효과도 빠르게 드러난다는 사실을 확인했다. 이번 연구를 이끈 NIAID 분자발병학팀의 에미 드 위트 박사는 “이번 연구결과는 렘데시비르가 사스, 메르스 등 코로나바이러스감염증을 효과적으로 차단한다는 것을 처음 실험적으로 확인했다는데 의미가 크다”라며 “사람을 대상으로 한 추가적 임상시험이 필요하겠지만 최근 코로나19 환자에게 투여돼 효과를 보이고 있다는 보고들을 보면 다양한 종류의 코로나바이러스에 효과가 있음을 알 수 있다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

보고 듣고 말하고 맛보고 느끼는 인간 오감의 어느 하나만 제대로 작동하지 못한다면 어떻게 될까. 손가락에 작은 가시가 박혔을 때의 불편함이나 감기로 코가 막히는 것은 물론 냄새를 맡지 못하게 되면 도무지 음식 맛을 느낄 수 없다는 것은 누구나 한 번쯤 겪어봤을 일이다. 선천적으로나 후천적으로 오감에 문제가 생긴 이들의 불편함은 일반인들은 상상할 수 없을 수준일 것이다. 최근에는 각종 소음과 이어폰 사용이 늘어나면서 청각기능이 떨어지고 심할 경우 청력을 잃는 경우도 종종 생긴다고 한다. 생물학자들이 이같은 후천적 청력상실을 막을 수 있는 화학적 귀마개 기술을 개발해 주목받고 있다. 미국 아이오와대 생물학과, 세인트루이스 워싱턴대 이비인후과 공동연구팀은 청력 손실을 막을 수 있는 수용체를 확인했으며 이를 활용해 청각에 심각한 영향을 미칠 수 있는 소음을 미리 차단해 청력손실을 막을 수 있다고 7일 밝혔다. 이 같은 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 3일자에 실렸다. 이번에 발견한 수용체는 신경세포에 있는 분자의 일부로 내유모세포(inner-ear hair cells)에서 증폭된 소리정보를 뇌의 청각피질로 전달하는 기능을 하는 것으로 확인됐다. 청각기능이 정상적으로 작동하기 위해서는 유모세포에서 신경세포로 음을 잘 전달할 수 있어야 한다. 연구팀은 유모세포에서 신경세포로 신호를 전달하는 역할을 하는 수용체 중 일부라도 ‘GluA2’라고 불리는 단백질이 부족해지면 신경세포가 손상되면서 청력손실을 일으킨다는 사실을 확인했다. 이에 연구팀은 생쥐를 이용해 GluA2 감소 수용체를 차단하는 약물을 투약한 결과 쥐가 소음에 노출되더라도 청력을 잃지 않는다는 것을 확인했다. 내유모세포와 신경세포 사이에서 발생할 수 있는 문제를 사전에 차단해 청각손상을 막아주는 일종의 ‘화학적 귀마개’를 씌운 것이다. 연구팀이 시도한 화학적 귀마개는 큰 소리로 인한 피해를 막아줄 뿐 일상적 소리를 차단하거나 교란시키지는 않는 것으로 알려져 있다. 이번 연구결과를 군(軍)에서 관심을 갖고 있는 것으로 알려졌다. 전투임무 수행 중 폭발음과 총성 등 큰 소음에 자주 노출되는 군인들은 전쟁 후 외상후스트레스장애 뿐만 아니라 청각손실 같은 신체적 손상도 입는 경우가 많기 때문이다. 스티븐 그린 아이오와대 교수(신경과학)는 “영구적 청력 손상은 우리가 안전하다고 생각한 수준의 소음에 의해서도 발생할 수 있으며 현재 기술로는 청각 신경세포나 유모세포를 재생할 수 없기 때문에 소음 노출에 항상 주의해야 한다”라고 말했다. 그린 교수는 “이번에 개발한 화학적 귀마개는 일상적으로 소리를 듣는데는 문제를 일으키지 않으면서도 청각세포에 영향을 미치는 소음을 차단해줄 수는 있지만 아직 사람에게 적용하기 위해서는 추가연구가 필요하다”고 덧붙였다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

신천옹(信天翁)이라는 이름으로 알려진 세계 최대 바닷새 앨버트로스의 도움으로 불법 조업을 감시하는 프로젝트 연구의 성과가 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호(1월27일자)에 발표됐다. AFP통신 등에 따르면, 이 연구는 앨버트로스 169마리의 등 부분에 소형 전자기기를 부착해 인도양 남부에서 남극 수역을 항해하는 선박들을 조사한 것이다. 그 결과, 조사 대상이 된 선박의 약 3분의 1이 남극이빨고기와 남극빙어 그리고 크릴새우 등을 불법 조업하고 있을 가능성이 높은 것으로 나타났다.특히 남아프리카공화국령의 프린스에드워드 제도를 비롯해 프랑스령의 크로제 제도와 케르겔렌 제도의 인근 바다는 풍부한 어장으로 알려져 불법 조업하는 어선이 많은 것으로 확인됐다. 프랑스 국립과학연구원(CNRS) 소속 해양생물학자이자 이번 연구를 주도한 앙리 위메스키슈 박사는 불법 조업을 하는 선박을 이런 방법으로 추정한 사례는 이번이 처음이라고 밝혔다. 비행 중인 앨버트로스는 약 30㎞나 떨어진 해역이라도 선박을 발견하면 다가간다. 위메스키슈 박사에 따르면 알바트로스는 장거리를 날 수 있는 데다가 어선에서 잡아들이는 물고기를 먹기 위해 접근하는 습성이 있어 이런 첩보 임무에 최적화됐다는 것이다.연구팀은 위치 탐지를 위한 GPS 안테나와 선박용 레이더를 탐지하기 위한 안테나, 본부에 데이터를 전송하기 위한 안테나 그리고 이런 장치에 전력을 공급하는 태양광 패널을 장착한 소형 기기를 만들어 앨버트로스의 등 부분에 장착했다. 이들 앨버트로스는 등에 매달은 기기의 무게를 신경쓰는 것 같지 않았다고 연구팀은 덧붙였다.모든 앨버트로스는 지난 2018년 11월부터 6개월 동안 4700만㎢가 넘는 넓이의 해역을 순찰하는 임무를 성공적으로 수행했다. 모든 등록 어선에는 선박자동식별장치(AIS)가 탑재돼 있으며 전원을 항상 켜둬야 한다. 이에 대해 웨메스키슈 박사는 “중국이나 스페인 선박 중에는 배타적 경제 수역에 접근하기 위해 신호를 끊는 경우도 있다”면서 “이는 이들 선박이 경계 부근에서 불법 조업을 하고 있다는 점을 의미한다”고 지적했다. 그렇지만 이들 어선도 어선끼리 충돌을 피하려면 레이더는 반드시 켜놔야 한다. 이 점에 착안한 연구팀은 앨버트로스가 특정 어선에 접근하면 등에 달린 기기를 통해 레이더 신호를 탐지, 그 좌표를 전송받는 것이다. 그 결과, 탐지된 모든 어선 353척 중 약 30%가 AIS 전원을 끄고 있는 것으로 나타났다. 이는 이들 선박이 배타적 경제수역에 있을 경우 불법 조업을 하고 있을 가능성이 높다는 것이다. 앨버트로스가 불법 조업을 감시하는 이 프로젝트는 환경 보호를 위한 자료를 수집하는 데 야생동물의 도움을 받는 ‘바다의 파수꾼’이라는 의미를 지닌 오션 센티넬(Ocean Sentinel)이라고 불리는 대규모 프로젝트의 일부분이다. 이에 대해 관련 연구팀은 현재 뉴질랜드와 하와이에서도 연구를 진행하고 있으며 상어나 바다거북 등 해양생물에도 응용할 수 있다고 설명했다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

우주에서 지구로 떨어진 운석에서 태양계가 만들어지기 전인 약 50억~70억년 전의 우주먼지가 확인됐다. 지구에서 발견된 고체 물질 중 가장 오래된 것으로 학계에 보고됐다. 태양계는 약 46억년 전에 형성된 것으로 추정된다. 미국 시카고대학 필드자연사박물관 큐레이터인 필립 헥 박사가 이끄는 연구팀은 태양이 형성되기 이전의 우주먼지로 만들어진 운석에 관한 연구 결과를 과학저널 ‘미국 국립과학원 회보’(PNAS)에 13일(현지시간) 발표했다. 이 운석은 1969년 9월 28일 호주 멜버른에서 약 100㎞ 남쪽에 있는 머치슨 인근에 떨어졌는데, 시카고대학이 이번에 운석에서 태양계 형성 이전의 알갱이를 추출하는 데 성공한 것이다. 태양 이전의 알갱이는 지구에 떨어지는 운석 중 약 5% 정도로 드물다. 크기도 작아 분석이 어렵지만 태양계 이전 상황을 담고 있어 ‘타임캡슐’ 역할을 한다. 연구팀은 태양계 형성 이전 알갱이가 우주를 돌아다니는 고에너지 입자인 우주선(線)에 노출된 정도를 측정하는 방법으로 나이를 파악했다. 헥 박사는 “지구에 도달한 가장 오래된 물질인 우주먼지를 통해 별과 탄소의 기원, 우리가 숨 쉬는 산소의 기원을 파악할 수 있다”며 “태양 형성 이전의 사건도 추적해 갈 수 있다”고 말했다. 이기철 선임기자 chuli@seoul.co.kr

차가운 합성물질이 아닌 실제 살아있는 세포를 이용해 만든 로봇이 세계 최초로 등장했다. 획기적인 결과물인 만큼 윤리적 논란도 예상된다. 사이언스데일리 등 과학전문매체의 13일 보도에 따르면 미국 버몬트대학과 터프츠대학 공동 연구진은 아프리카발톱개구리에게서 채취한 피부와 심장 세포 및 슈퍼컴퓨터를 이용해 초소형 ’로봇‘을 제작하는데 성공했다. 연구진은 개구리 배아로부터 심장세포와 피부세포를 조합하고, 슈퍼컴퓨터의 진화 알고리즘을 이용해 시뮬레이션 모델을 설계했다. 연구진이 심장과 피부세포를 이용한 이유는 스스로 수축과 이완을 하는 세포의 에너지와 움직임이 기계의 동력원 역할을 할 수 있기 때문이다. 이후 연구진은 해당 시뮬레이션 설계를 통해 총 네 개의 다리와 중앙에 비어있는 공간을 가진 세포 모델을 구현하는데 성공했다. 아프리카발톱개구리의 학명을 따 제노봇‘(xenobot)이라고 명명된 이 로봇은 직선 또는 작은 원을 그리며 이동할 수 있고, 몇 개 이상의 세포가 ’합동‘으로 움직이는 것도 가능하다. 이 모든 움직임은 컴퓨터 프로그래밍을 통해 제어가 가능하다. 세포인 만큼 손상될 경우 자가복구가 가능하며, 세포의 생명력에 따라 7일 정도가 지나면 세포가 죽는 과정과 동일한 과정으로 죽어 없어진다. 연구진은 크기가 1㎜ 남짓한 이 ’살아있는 로봇‘이 중앙의 비어있는 공간에 특정 약물을 싣고 몸 안으로 들어가 특정 위치에 정확하게 약물을 전달하거나, 동맥 내벽의 플라크를 제거하는 등 다양한 역할을 수행할 수 있을 것으로 기대했다. 연구진은 “그동안 DNA나 세포조직 일부가 기계 제작에 활용된 사례는 있었지만 순수하게 생물학적 세포만으로 로봇이 만들어진 것은 이번이 처음”이라면서 “다만 이 같은 성과는 윤리적인 문제에 직면할 수 있다. 살아있는 조직인 만큼 생명체로 봐야하는지, 기계로 봐야하는지에 대한 논란이 생길 수 있기 때문”이라고 설명했다. 이어 “이번 연구는 기계나 로봇이 합성물질로 만들어져야 한다는 고정관념에서 벗어난 결과”라고 덧붙였다. 자세한 연구결과는 국제학술지 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호에 실렸다. 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

우주에서 지구로 떨어진 운석에서 태양계가 만들어지기 전인 약 70억~50억년 전의 우주먼지(宇宙塵·stardust)가 확인됐다. 태양은 46억년 전에, 지구는 45억년 전에 탄생했다. 따라서 이 운석은 지구에서 발견된 고체 물질 중 가장 오래된 것으로 학계에 보고됐다. 미국 필드자연사박물관에 따르면 시카고대학 지구물리학 부교수이자 이 박물관의 큐레이터인 필립 헥 박사가 이끄는 연구팀은 태양이 형성되기 이전의 우주먼지로 만들어진 운석에 관한 연구 결과를 과학저널 ‘미국 국립과학원 회보’(PNAS) 최신호에 발표했다. 이 운석은 1969년 9월 28일 호주 멜버른에서 남쪽으로 100㎞ 떨어진 머치슨 근처에 떨어졌는데 시카고 대학 연구팀은 이 운석에서 태양계 형성 이전의 알갱이를 추출했다. 연구팀은 건초더미를 태워 바늘을 찾는 것처럼 운석을 산(酸)에 녹여 불순물을 없애고 태양 이전의 알갱이를 확보했다. 태양 이전의 알갱이는 지구에 떨어지는 운석 중 약 5%만 갖고있을 정도로 드물며, 큰 것 수백개를 뭉쳐놓아도 마침표 하나 크기에 불과할 정도로 작지만 태양계 이전 상황을 담고 있어 ‘타임캡슐’ 역할을 한다. 연구팀은 태양계 형성 이전 알갱이가 우주를 돌아다니는 고에너지 입자인 우주선(線)에 노출된 정도를 측정하는 방법으로 어떤 형태의 별에서 떨어져 나오고, 얼마나 오래된 것인지를 파악했다. 일부 우주선은 우주 알갱이의 광물과 상호작용해 새로운 원소를 형성하는데 우주선에 더 많이 노출될수록 더 많은 원소를 만들어내는 점을 활용했다. 연구팀은 이를 폭풍우 속에 내놓은 양동이에 비유했다. 비가 계속 내리는 것을 가정할 때 양동이 안에 모이는 물은 빗속에 얼마나 노출돼 있었는지를 말해주듯 알갱이 안에 있는 우주선이 만든 원소를 측정해 얼마나 오래된 것인지 알 수 있다는 것이다.헥 박사는 영국 BBC 인터뷰릍 통해 머치슨 운석의 알갱이 가운데 60%가 49억~46억년 전에 형성됐으며, 10%는 55억년 이전까지 거슬러 올라가며, 나머지는 더 오래 전이거나 더 가까운 오래 전인 것을 밝혀냈다. 지금까지는 55억년 전 알갱이가 가장 오래 된 것이었다. 특히 태양 이전 우주 알갱이는 별이 생을 다하고 폭발할 때 형성된 것이어서 이전 별의 역사에 대해서도 얘기해 줄 수 있는데, 약 70억년 전(또는 75억년 전) 일종의 ‘우주 베이비붐’처럼 새 별이 폭발하듯 늘어난 것으로 분석됐다. 은하 내 별의 생성이 많을 때도 있고 적을 때도 있는 등 부침이 있다는 주장과 일정한 비율로 꾸준하게 만들어진다는 반론 가운데 앞의 주장에 힘을 실어준다. 연구팀은 또 우주선이 알갱이 내 광물과 상호작용하는 과정을 분석하면서 태양 이전 알갱이들이 그래놀라처럼 덩어리가 져 우주를 떠다닌다는 것도 확인했다. 연구팀은 누구도 이런 규모의 덩어리가 떠다닐 것으로 예측하지 못했다고 밝혔다. 헥 박사 연구팀은 “이번 연구를 통해 우주먼지의 생애를 직접 측정할 수 있었다”면서 “우주먼지는 지구에 도달한 가장 오래된 물질이며, 이를 통해 이전의 어미별이나 우리 몸 속 탄소의 기원, 우리가 숨 쉬는 산소 등에 관해 알 수 있으며, 태양 형성 이전으로 추적해 올라갈 수 있다”고 했다. 임병선 기자 bsnim@seoul.co.kr

지구온난화가 현재 수준으로 지속될 경우, 히말라야에 있는 수 천 곳의 호수가 범람해 대규모 홍수를 일으킬 가능성이 높다는 연구결과가 나왔다. 독일 포츠담대학교 연구진은 현재의 지구온난화 수준이 지속된다는 가정하에, 히말라야에 존재하는 빙하호들의 정보를 취합하고, 지형학과 위성데이터 정보를 동원해 총 54억회의 시뮬레이션을 진행했다. 그 결과 지구온난화로 히말라야의 얼음과 눈이 녹아내리면서 빙하를 둘러싼 흙과 돌의 경계가 무너질 수 있다는 사실을 확인했다. 이러한 일종의 제방 붕괴 현상은 대규모 산사태를 유발할 수 있으며, 무너진 흙이 히말라야 곳곳에 존재하는 약 5000곳의 호수로 쏟아지며 결국 홍수로 이어질 수 있다는 것이 연구진의 예측이다. 빙하가 녹아내려 발생하는 ‘빙하 홍수’의 위험은 히말라야 전 지대에서 높게 예측되는데, 연구진은 특히 히말라야 동부 지역의 위험이 다른 지역에 비해 3배에 달한다고 경고했다. 연구진은 “히말라야 상류에 거주하는 인구 및 인프라와 수력발전량 추세가 증가하고 있기 때문에, 빙하 홍수로 인한 미래의 위험에 대해 예측하는 것은 매우 중요하다”고 강조했다. 이어 “이전 연구들을 살펴봤을 때 히말라야 빙하의 3분의 2가 10년 내 사라질 것으로 예상되며, 호수에 많은 물이 쌓이면 특히 하류에 사는 사람들에게 심각한 위험이 될 것”이라고 경고했다. 지구온난화로 인한 히말라야의 변화는 이미 수많은 전문가들에 의해 포착되면서 경고의 목소리가 쏟아져 나왔다. 컬럼비아대학 연구진이 지난 6월에 발표한 연구결과에 따르면, 히말라야에서 녹아내린 빙하의 양은 지난 20년 동안 2배 이상 증가했다. 매년 평균 51㎝의 눈과 얼음이 사라진 것으로 알려져 있다. 전문가들은 기후변화가 히말라야에 미치는 영향은 아시아 전역에 걸쳐 수 억 명에 달하는 사람들의 삶을 위협할 수 있다고 경고하고 있다. 자세한 연구결과는 국제학술지 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호에 실렸다. 사진=123rf.com 송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr

남극 대륙의 빙상 다음으로 지구상에서 두 번째로 큰 그린란드 빙상이 지구 온난화 탓에 급격하게 소실되고 있다는 사실이 무인항공기(드론)를 사용한 관측 조사에서 확인됐다. 이는 해수면 상승이 생각보다 빠르게 진행되고 있음을 시사하는 것. 영국 케임브리지·애버리스트위스·랭커스터대 공동 연구진은 그린란드 북서부 스토레 빙하에 있는 야영지에서 드론들을 운용해 그린란드 빙상에 생긴 균열이 어떻게 확장해 나가는지를 관측하는 데 성공했다고 밝혔다.그린란드 빙상은 그린란드 표면의 약 80%인 121만 ㎢ 이상을 덮은 거대한 빙하 얼음 덩어리로, 매년 여름철 기온 상승에 따라 이른바 빙하 구혈 또는 몰린(moulin)으로 불리는 빙하 균열 수천 개가 얼음 표면 위에 발생한다. 그런데 문제는 그 사이로 빙상에서 녹은 물인 융빙수가 흘러내려간다는 것이다. 융빙수는 여름 내내 균열을 통해 폭포수처럼 흘러드는 데 그 깊이는 무려 1㎞에 달하는 것으로 알려졌다. 연구진은 유럽연합(EU)이 후원하는 대규모 프로젝트인 리스폰더(RESPONDER)의 일환으로, 그린란드 빙상의 변화를 추적하기 위해 그린란드 북서부 스토레 빙하에 있는 야영지에서 드론을 운용했다.드론에는 오토파일럿 장치가 장착됐고 미리 프로그램 된 비행 경로를 따라 운항됐다. 거기에는 위성위치확인시스템(GPS)을 탑재해 관측 조사 시 촬영한 사진 수백 장의 정확한 위치를 추적할 수 있었다. 흥미롭게도 연구진은 이번 조사에서 그린란드 빙상 위에 자연 발생한 한 거대한 호수의 물이 불과 5시간 만에 급격히 줄어드는 모습을 포착하는 데 성공했다. 이는 호수 바로 밑에 생긴 거대한 균열 때문에 올림픽 수영장 2000개분에 달하는 융빙수가 3분의 1 수준으로 감소한 것이라고 연구진은 설명했다. 이에 대해 드론을 운용한 연구진의 톰 추들리 케임브리지대 스콧극지연구소 박사과정 연구원은 “빙하 균열이 그린란드 빙상의 전반적인 불안정성에 미치는 영향을 과소 평가했을 가능성이 있다. 이처럼 빠르게 물이 빠져나가는 호수를 실제로 관찰한 사례는 드물다”면서 “운이 좋게도 우리는 적시에 적당한 장소에 있었다”고 말했다. 이번 탐사대를 이끈 포울 크리스토페르센 박사 역시 “지금까지 대부분 관측은 위성들에 의해 제공됐다”면서 “이번 사진 덕분에 그린란드 빙상 표면을 3D로 재구성할 수 있었다”고 덧붙였다. 이제 연구진은 시추 장비를 이용해 빙상의 균열로 흘러내려간 융해수가 어떻게 되는지, 기후가 계속 따뜻해지면 빙상이 어떻게 변할 수 있는지 등을 조사하고 있다고 설명했다. 자세한 연구 결과는 국립과학원회보(PNAS) 최신호에 실렸다. 사진=연구팀 제공 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr