태양전지(Photovoltaic cell)는 차세대 청정 에너지원으로 크게 주목받고 있다. 그런데 사실 무한히 사용할 수 있는 청정 에너지원이라는 것 이외에도 태양 전지에는 여러 가지 가능성이 있다. 예를 들어 하늘을 나는 고고도 무인기의 경우 태양 전지 패널을 탑재해 몇 달이고 전력을 공급하면서 임무를 수행할 수 있다. 아직은 꿈의 영역이지만, 이런 태양광 무인기가 가능하다면 통신 위성을 보완할 차세대 무선 통신 수단이 될 수 있다. 하지만 아직 극복해야 할 기술적 문제가 있다. 태양광 유인기인 솔라 임펄스 2의 경우 130㎛ 두께의 태양전지를 탑재했는데, 날개가 대형 제트기 수준이라 무게가 상당하다. 다른 소재와 달리 태양전지의 경량화가 어렵기 때문이다. 오스트리아의 요하네스 케플러 대학(Johannes Kepler University Linz)의 과학자들은 페로브스카이트(CaTiO3)와 유기물 전극을 이용한 초박막 플렉서블 태양전지(ultrathin highly flexible perovskite solar cell)를 개발했다. 이들이 저널 네이처 메터리얼스(Nature Materials)에 보고한 내용에 따르면 이 초박막 태양전지의 두께는 적혈구와 비교할 만한 3㎛에 불과하다. (적혈구는 지름 7~8㎛에 가장자리 두께가 2~3㎛ 수준) 이 태양전지의 에너지 변환 효율은 12%로 높지 않지만, 대신 극도로 가벼워 120W의 전력을 생산하는 데 필요한 태양전지의 무게가 5.2g에 불과한 수준이다. 여기에 얇은 필름 형식으로 제조할 수 있어 웨어러블 기기나 플렉서블 제품과 쉽게 통합할 수 있다. 예를 들면 앞서 말한 무인기 외에도 시곗줄에서 전력을 생산하는 스마트 시계나 종이처럼 작게 접었다가 펼치는 형태의 휴대용 태양전지가 가능하다. 물론 그 이외에도 여러 영역에서 가능성이 열려 있다. 현재 상용화의 가장 큰 걸림돌은 생산성이다. 지금은 10cm의 짧은 필름 형식으로만 제작할 수 있다. 연구팀은 이를 이용해서 하늘을 나는 태양광 무인기를 테스트했다. (위의 사진) 앞으로 경제적으로 대량 생산이 가능한 초박막 플렉서블 태양 전지가 상용화되면 고고도 태양광 무인기를 비롯해 여러 분야에서 혁신이 가능할 것으로 기대된다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

현대의 거북이 고생대 후기에 살았던 파충류에서 진화했다는 연구결과가 나왔다. 최근 미국 뉴욕 공대(NYIT) 등 공동연구팀은 멸종 파충류 '에우노토사우로스'(Eunotosaurus africanus)가 거북의 '조상'이라는 논문을 유명학술지 '네이처'(Nature) 최신호에 발표했다. 19세기에 처음 남아프리카 공화국에서 발견된 에우노토사우로스는 약 2억 6000만 년전 살았던 고대 파충류로 거북의 가장 큰 특징인 등껍질은 없다. 또한 길이는 약 30cm 정도로 몸은 비닐 껍질로 덮여있고 꼬리가 있으며, 특히 현대의 거북과는 달리 많은 이빨이 나 있어 사실 도마뱀과 비슷해 보인다. 그러나 이같은 차이에도 학자들은 에우노토사우로스의 몸통이 둥그렇고 편평한 늑골, 그리고 거북에서만 볼 수 있는 확장된 갈비뼈를 갖고 있어 거북의 '먼 조상'으로 의심해왔다. 2년 전에도 미국 스미스소니언 연구소는 거북이 어떻게 지금과 같은 신기한 등껍질을 갖게 됐는지 밝혀줄 '고리'로 이 화석을 지목했다. 거북의 등껍질은 동물 가운데 유일하게 갈비뼈와 등뼈가 붙은 복잡한 구조가 돌출한 것인데 비해 다른 동물들의 껍질은 모두 신체 표면에 난 뼈비늘이다. 연구를 이끈 NYIT 가베 비버 교수는 "에우노토사우로스의 두개골을 중심으로 분석해 거북의 조상이라는 것을 확인했다" 면서 "고대 파충류와 현대 거북의 진화과정을 잇는 결정적인 연결고리" 라고 설명했다. 이어 "거북의 기원은 진화과정을 푸는 데 있어서 매우 중요한데 도마뱀, 뱀, 악어, 새 등의 진화와 모두 관련이 있기 때문" 이라고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

태양전지(Photovoltaic cell)는 차세대 청정 에너지원으로 크게 주목받고 있다. 그런데 사실 무한히 사용할 수 있는 청정 에너지원이라는 것 이외에도 태양 전지에는 여러 가지 가능성이 있다. 예를 들어 하늘을 나는 고고도 무인기의 경우 태양 전지 패널을 탑재해 몇 달이고 전력을 공급하면서 임무를 수행할 수 있다. 아직은 꿈의 영역이지만, 이런 태양광 무인기가 가능하다면 통신 위성을 보완할 차세대 무선 통신 수단이 될 수 있다. 하지만 아직 극복해야 할 기술적 문제가 있다. 태양광 유인기인 솔라 임펄스 2의 경우 130㎛ 두께의 태양전지를 탑재했는데, 날개가 대형 제트기 수준이라 무게가 상당하다. 다른 소재와 달리 태양전지의 경량화가 어렵기 때문이다. 오스트리아의 요하네스 케플러 대학(Johannes Kepler University Linz)의 과학자들은 페로브스카이트(CaTiO3)와 유기물 전극을 이용한 초박막 플렉서블 태양전지(ultrathin highly flexible perovskite solar cell)를 개발했다. 이들이 저널 네이처 메터리얼스(Nature Materials)에 보고한 내용에 따르면 이 초박막 태양전지의 두께는 적혈구와 비교할 만한 3㎛에 불과하다. (적혈구는 지름 7~8㎛에 가장자리 두께가 2~3㎛ 수준) 이 태양전지의 에너지 변환 효율은 12%로 높지 않지만, 대신 극도로 가벼워 120W의 전력을 생산하는 데 필요한 태양전지의 무게가 5.2g에 불과한 수준이다. 여기에 얇은 필름 형식으로 제조할 수 있어 웨어러블 기기나 플렉서블 제품과 쉽게 통합할 수 있다. 예를 들면 앞서 말한 무인기 외에도 시곗줄에서 전력을 생산하는 스마트 시계나 종이처럼 작게 접었다가 펼치는 형태의 휴대용 태양전지가 가능하다. 물론 그 이외에도 여러 영역에서 가능성이 열려 있다. 현재 상용화의 가장 큰 걸림돌은 생산성이다. 지금은 10cm의 짧은 필름 형식으로만 제작할 수 있다. 연구팀은 이를 이용해서 하늘을 나는 태양광 무인기를 테스트했다. (위의 사진) 앞으로 경제적으로 대량 생산이 가능한 초박막 플렉서블 태양 전지가 상용화되면 고고도 태양광 무인기를 비롯해 여러 분야에서 혁신이 가능할 것으로 기대된다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com

“실패는 성공의 어머니”라는 속담이 있듯이 우리는 실수나 실패를 통해 무언가를 배워간다. 그런데 이때 우리 뇌에서는 구체적으로 어떤 반응이 일어나는지 과학자들이 들여다봤다고 한다. 미국 서던캘리포니아대(USC) 조르지오 코르셀리 교수팀이 연구를 통해 인간의 뇌는 실패나 실수를 해도 거기에서 무언가 배울 수 있다면 ‘결실’이나 ‘보상’을 얻었다고 느끼는 것을 알 수 있었다고 밝혔다. 무언가 배우는 학습 방법에는 ‘회피 학습’(avoidance learning)과 ‘보상 학습’(reward-based learning)이라는 두 가지 패턴이 있다고 한다. 회피 학습은 실수하게 되면 싫어하거나 혐오하는 부정적 경험을 하게 해 뇌가 그다음에는 실수를 저지른 상황을 피하도록 유도하는 학습법이다. 반면 보상 학습은 정답에 도달하게 되면 뇌가 보상받는다는 느낌을 경험을 통해 강화시키는 학습법이다. 연구팀은 평균 나이 26세인 젊은 실험 참가자 28명을 대상으로 정답을 맞히게 되면 돈이라는 보상을 받을 수 있고, 그렇지 못하면 돈을 잃는 규칙에서 여러 문제에 답해달라고 하고 두 번의 실험을 시행했다. 그때 첫 번째 실험에서는 회피 학습이 촉진되도록 했고 그다음 실험에서는 보상 학습이 촉진되도록 했다. 그후, 세 번째 실험에서 참가자들이 자신이 한 실수를 통해 배우고 있는지 확인하는 검사를 진행했는데 각자에게 무엇을 잘못했는지 검토해 정답을 이해할 기회를 제공했다. 그때 자기공명영상장치(MRI)를 통해 뇌의 어느 부위가 활성화되는지 확인한 결과, 흔히 ‘보상회로’나 ‘쾌락중추’로 불리는 부위가 활성화하고 있는 것으로 나타났다. 이 부위는 복측피개영역(VTA, ventral tegmental area)와 전뇌 부분의 내측전전두엽(mPFC, medial prefrontal cortex), 그리고 중격측좌핵(NAc, nucleus accumbens) 등으로 연결되는 신경망을 말한다. ■ 실수를 해도 거기서 답을 알게 되면 뇌는 보상을 얻는다 연구를 이끈 조르지오 코르셀리 교수는 “실수를 하게 돼도 정보가 충분해 그에 맞는 선택을 제대로 적용할 수 있다면, 우리의 뇌는 회피가 아니라 강화 방향으로 움직이는 것”이라고 말했다. 즉 이번 실험을 통해 실수나 실패를 해도 거기에서 배울 수 있는 경험을 하게 되면 그것이 ‘보람’이나 ‘보상’이 있는 경험으로 바뀌는 긍정적인 효과를 얻을 수 있다는 것. 연구팀은 “실패를 두려워해 아무것도 하지 않는다면, 뇌에 보상을 주는 모처럼의 기회를 놓칠지도 모른다”고 말했다. 한편 이번 연구결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications) 최신호(8월 25일자)에 게재됐다. 사진=ⓒ포토리아(위), 네이처 커뮤니케이션스 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

KAIST(총장 강성모) 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 ‘네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology)’가 발표한 2014년 세계 최고 응용생명과학자 20인에 선정됐다. 세계 최고 응용생명과학자 20인은 2014년 생명공학관련 특허 영향력을 기준으로 하고 학술지 발표논문의 영향력 지수를 참조해 네이처 바이오테크놀로지가 선정했다. 이번에 선정된 20인 중 미국인이 아닌 사람은 호주 연방과학원(CSIRO)의 서린더 싱 박사와 KAIST의 이 교수뿐으로 유일한 아시아권 선정자라는 점에서 의미를 갖는다. 이 교수 외에도 스크립스 연구소(Scripps Research Institute)의 피터 슐츠 박사, 매사추세츠 공대(MIT)의 로버트 랭거 교수, 캘리포니아 공대(Calxtech)의 데이비드 발티모어 교수, 터프츠 대학(Tufts University)의 데이비드 카플란 교수 등 세계적 석학들이 20인에 선정됐다. 이 특훈교수는 미생물대사공학의 세계적 석학으로 500여편의 학술지 논문을 게재했고, 580여 건의 특허를 등록 및 출원했다. 또한 세계 최고 성능의 미생물 화학물질 생산 시스템을 다수 개발했다. 이 교수는 “아시아에서 유일하게 20인에 선정된 것은 우리의 연구가 세계를 선도하고 있다는 것을 보여주는 뜻 깊은 결과라고 생각한다”고 소감을 밝혔다.

지구 상에 있는 거의 모든 동식물의 생존에 꼭 필요한 존재로 꼽히고 있는 꿀벌. 수십 년 전부터 이런 유익한 곤충이 대량으로 사라지고 있는 ‘군집 붕괴 현상’(CCD)이 농약이나 스트레스, 질병, 환경 등 다양한 원인에 있다는 것을 과학자들은 밝혀내고 있다. 최근에는 꿀벌 기생충으로 알려진 ‘바로아 응애’(진드기 일종)가 꿀벌 감소의 가장 큰 요인으로 꼽히고 있다. 그런데 이런 꿀벌이 살아남기 위해 자신의 유전자를 빠른 속도로 진화시키고 있다고 국제 연구진이 19일(현지시간) 밝혔다. 미국 코넬대와 일본 오키나와 과학기술대학원대(OIST) 공동 연구진은 1990년대 중반 바로아 응애가 대량으로 발생했던 미국 뉴욕 중부 이타카시 주변에 서식하고 있는 야생 꿀벌군을 발견했다. 이들은 과거 진드기가 대량으로 발생했음에도 예전처럼 번성하고 있었다. 연구진은 요인을 밝히기 위해 1977년 채집해 박물관에 보관돼 있던 꿀벌 표본의 DNA와 2010년 같은 숲에서 채집한 꿀벌의 DNA를 비교해 두 꿀벌의 유전적 변화를 조사했다. 그 결과, 살아남은 꿀벌 개체군에서는 불편과 위험을 피하고자 기피 및 회피 행동의 학습을 제어하는 도파민 수용체(AmDOP3)와 관련한 유전자에 변화가 있는 것으로 나타났다. 이전 연구에서는 이 수용체가 진드기를 씹어 몸에서 제거하기 위한 행동에 관여하는 것으로 시사되고 있었다. 또한 성장과 관련한 유전자에도 큰 변화가 있었다. 바로아 응애는 꿀벌의 애벌레 기간에 번식하고 그 유충을 포식하는 데, 꿀벌들은 이 과정을 피하려고 빠른 성장으로 진화한 것으로 여겨지고 있다. 신체적으로도 변화가 일어나 현재 꿀벌은 당시 개체보다 작고 날개 형태도 변화한 것으로 확인됐다. 모체에서만 전해지는 것으로 세포 활동에 필요한 에너지를 공급하는 미토콘드리아의 DNA에도 큰 변화가 있는 것으로 나타났다. 이전 세대의 여왕벌은 많이 살아남지 못하고 그 수가 크게 감소했지만, 살아남은 개체군의 세포핵 내에 존재하는 게놈은 유전적 다양성이 높게 유지되고 있음이 확인됐다. 유전적 다양성이 높은 것은 환경적응에 성공할 가능성을 높인다. 연구를 이끈 알렉산더 미헤예프 OIST 교수는 “꿀벌들은 한 번 피해를 봤지만 그로부터 회복한 듯하다”면서 “꿀벌 개체군은 바로아 응애의 위협에 대응할 수 있는 유전적 저항성을 획득한 것으로 여겨진다”고 말했다. 또 “이번 발견을 통해 더욱 강한 저항력을 가진 꿀벌 품종개량에 이용할 수 있을 것 같은 후보 유전자를 특별히 정할 수 있었다”면서 “이번 사례는 미국 꿀벌의 유전적 다양성을 높은 상태로 유지할 수 있는 중요성을 알려주는 것으로 향후 발생하는 위기를 극복하는 데 도움이 될 것”이라고 말했다. 한편 이번 연구결과는 세계적인 학술지인 네이처 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications) 최신호(8월 6일자)에 게재됐다. 사진=OIST 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

　한일 공동연구팀이 만성 백혈병의 잦은 재발 원인이 백혈병 줄기세포 때문이며, 이 세포의 성장을 억제하면 재발이 현저하게 준다는 사실을 세계 최초로 확인했다. 　차의과학대 차암연구소 김성진 박사팀은 일본 히로시마대 나까 교수팀과의 공동연구를 통해 만성골수성 백혈병(CML)의 주된 재발 원인인 백혈병 줄기세포를 성장시키는 영양소가 ‘디펩타이드(Dipeptide)’라는 사실을 세계 최초로 확인했다고 24일 밝혔다. 이와 함께 디펩타이드의 세포 유입에 작용하는 ‘디펩타이드 트랜스포터’라는 효소의 활성을 억제하면 CML의 재발을 줄이고, 생존율을 높일 수 있다는 점도 함께 규명했다. 이 연구 결과는 내이처 자매지인 ‘Nature Communications’ 온라인 판에 최근 게재됐다. 　지금까지 CML 환자에게 가장 효과적으로 알려져 있는 약은 글리벡(이마티니브)으로, ‘기적의 항암제’ ‘마법의 탄환’ 등으로 불려왔다. 하지만, 글리벡을 복용해도 약을 끊을 경우 다시 재발해 문제가 되는데, 바로 이런 재발이 백혈병 줄기세포 때문이라는 것이다. 이 줄기세포는 글리벡 치료에 관계없이 살아 남아 백혈병의 재발에 관여한다. 　연구팀은 이 줄기세포를 자라게 하는 영양소가 바로 단백질 조각인 디펩타이드이며, 이는 디펩타이드의 세포 내 유입을 조절하는 디펩타이드 트랜스포터 효소가 줄기세포에 많이 존재하기 때문에 가능하다는 사실을 밝혀냈다. 또 이 효소의 활성을 억제하는 것이 최근 사용되고 있는 항생제인 ‘세파드록실만’이라는 점도 함께 밝혀냈다. 　실제로, 연구팀은 CML이 발병한 쥐에게 디펩타이드의 세포내 유입을 저해하는 항생제인 세파드록실과 글리벡을 병용 투여했을 때 재발률이 현저하게 낮았으며, 생존률도 60% 이상 향상된 사실을 확인했다. 　김성진 박사는 “이번 연구는 CML의 재발율을 낮추고, 생존율을 높이는 새로운 계기가 될 것”이라면서 “특히 CML 재발에 관여하는 줄기세포를 억제하는 치료제가 이미 시판 중인 것이어서, 이 결과에 대한 임상시험이 곧바로 시작될 수 있을 것”이라고 말했다. 　한편, 차병원그룹도 이 연구결과를 토대로 해당 환자들에게 글리벡과 암줄기세포 억제제를 병행 투여하는 임상시험을 곧 진행할 것이라고 밝혔다. 　심재억 의학전문기자 기자 jeshim@seoul.co.kr 　■용어 설명 　-만성골수성 백혈병(CML): 성인에게서 발병하는 골수 증식성 종양. 발병원인으로는 지속적인 세포증식을 유도하는 효소활성을 나타내는 ‘BCR-ABL1’이 현재 확인되어 있다. CML은 몇 년의 만성기와 이행기를 거쳐 급성으로 진행되기 때문에 만성기에 충분한 치료가 이뤄져야 한다. 　 　-만성골수성 백혈병 줄기세포: CML의 암세포를 만들어 내는 공급원이 되는 세포로, 조혈 줄기세포가 발생 기원이라고 알려져 있다.이 줄기세포가 치료 후까지 잔존해 재발을 일으킨다는 것은 이번 연구에서 확인된 사실이다.

세계에서 가장 큰 독수리이자 멸종 위기에 놓인 필리핀 독수리가 3년간의 치료를 마치고 무사히 야생으로 돌아간 지 두 달 만에 다시 사냥당한 채 사체로 발견되는 안타까운 사건이 발생했다. AP통신 등 해외 언론의 19일자 보도에 따르면, 이 독수리는 3년 전 사냥꾼에 의해 총상을 입은 뒤 죽어가다가 동물보호단체의 도움으로 위기를 극복했다. 이 독수리는 무려 3년이라는 긴 시간을 치료에 쏟으면서 동물보호센터에서 지내다가 두 달 전, 건강을 완전히 회복했다. 전문가들은 멸종 위기에 놓인 이 독수리가 새끼를 낳을 수 있도록 야생으로 되돌려 보냈다. 하지만 현지시간으로 지난 16일, 이 독수리는 필리핀 남부의 한 산림에서 결국 목숨을 잃은 채 발견됐다. 더욱 안타까운 것은 지난 3년의 총상이 아물자마자 또 다시 사냥꾼의 총에 맞았다는 사실이다. 필리핀 독수리 재단의 상임이사인 데니스 살바도르는 “해당 독수리의 가슴 부위에서 총상의 흔적을 발견했다”면서 “사체가 발견된 지점은 애초 우리가 독수리를 방생한 지점에서 불과 1㎞ 떨어진 지역‘이라고 밝혔다. 이어 “필리핀 독수리는 국제 자연 보호 연맹(international unionf or the conservation of nature)이 지정한 멸종위험이 매우 높은 동물이며, 이 등급의 동물을 죽일 경우 법에 따라 최고 12년 형에 처해질 수 있다”고 덧붙였다. 이 재단에 따르면 현재 필리핀 독수리의 남은 개체수는 400쌍 정도에 불과하다. 재단 측은 이번 일에 대해 “매우 충격적이다”라면서 “경찰과 함께 이 독수리를 죽인 범인을 쫓고 있다”고 밝혔다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

토성의 아름다운 고리 가운데 하나인 ‘F고리’. 거의 얼음으로 이뤄진 이 고리가 어떻게 생성되고 유지되고 있는지 그 비밀을 과학자들이 풀어냈다. 국제학술지 ‘네이처 지오사이언스’(Nature Geoscience) 최신호(8월 17일자)에 공개된 연구논문에 따르면, 태양계 6번째 행성인 토성에서 약 14만 km 거리에 있는 F고리가 밀도 높은 ‘핵’을 지닌 작은 위성들이 충돌하면서 생성됐다는 것이 슈퍼컴퓨터 시뮬레이션 등을 통해 밝혀졌다. 토성 5번째 고리인 F고리는 양치기 위성인 ‘판도라’와 ‘프로메테우스’의 중력에 의해 그 형태가 유지되고 있다. 양치기 위성은 행성 고리 사이에 간극(빈틈)을 주는 것으로 알려졌다. 폭 14만 km에 달하는 A고리와 2600km 정도 되는 ‘로슈 간극’ 다음에 위치한 F고리는 폭이 30~500km밖에 안 될 정도로 가늘며 그 성분은 90% 이상이 얼음으로 이뤄져 있다. 두 위성에 의해 충돌하거나 확산하지 않고 그 형태를 유지하고 있는 F고리에 대해 과학자들은 토성 탐사선 카시니호로 관측한 데이터를 분석해 고리를 사이에 두고 있는 두 위성에 얼음과 암석 등 밀도 높은 ‘핵’ 부분이 존재하는 것으로 예측하고 있다. 연구를 이끈 효도 류키(27) 일본 고베대학원 이학연구학과 연구원은 “시뮬레이션에서 핵을 가진 작은 위성들이 충돌하면서 완전히 파괴되지 않고 두 위성이 먼저 탄생했고 이때 파괴돼 흩날린 입자들이 두 위성 궤도 사이로 확산해 고리를 형성했다”면서 “이는 현재 상태를 설명할 수 있다”고 말했다. 반면, 핵이 없는 위성끼리의 충돌은 시뮬레이션에서 고리와 위성을 형성하지 못했다고 밝혔다 연구를 지도한 오오츠키 케이지 고베대학원 지구물리학과 교수는 “지구에 천체가 충돌해 생긴 파편으로 고리가 생겨 거기서 달이 생성됐을 수 있다는 견해도 있어 이번 연구는 달의 형성 과정을 파악하는 것에도 의의가 있다”고 말했다. 또 이번 연구는 토성과 마찬가지로 천왕성과 같은 고리와 위성을 지닌 행성에 관한 연구에도 영향을 줄 것으로 여겨진다. 오오츠키 교수는 “태양계 안팎에 있는 다양한 위성과 고리의 기원을 해명하는 것으로 이어질 것”이라고 말했다. 사진=NASA 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

비만을 유발하는 유전자를 발견해냈다고 캐나다 브리티시컬럼비아대 연구진이 밝혔다. 이 유전자는 신체의 모든 세포에서 발견되는 ‘14-3-3제타’(14-3-3ζ)라는 단일 단백질을 코딩(암호화)한다고 연구진은 설명했다. 연구진은 쥐를 대상으로 ‘유전자 침묵’(Gene Silencing, 유전자 발현을 억제하는 것) 실험을 시행했다. 그 결과, 비만을 유발하는 몸에 나쁜 백색지방이 생성되는 것이 현저하게 감소했다. 이때 쥐는 예전과 같은 양의 먹이를 먹어도 지방량이 감소했다. 이런 쥐에 다시 14-3-3제타 단백질을 대량으로 주입하자 고지방식을 먹었을 때보다 평균 22%나 백색지방 양이 현저하게 늘어났다. 즉 이 유전자가 14-3-3제타 단백질을 코딩해 백색지방을 생성하는 데 관여한다는 것. 이런 발견은 신약 개발의 가능성을 넓힌다고 연구진은 말하고 있다. 연구진은 비만을 유발하는 지방 축적을 막기 위해 이 유전자의 발현을 막아 단백질을 억제하는 것이 이론적으로는 가능하다고 보고 있다. 연구를 이끈 가레스 림 박사는 “사람들은 지방을 두 가지 방법으로 축적하는 데 지방 세포의 수를 늘리고 각 세포의 크기를 키우는 것”이라면서 “이 단백질은 세포의 성장을 증식하는 주기에도 역향을 주고 있어 세포의 숫자는 물론 크기도 바꿀 수 있을 것”이라고 말했다. 연구진은 4년 전부터 14-3-3제타라는 단백질에 주목했다. 이 단백질이 비만을 유발하는 백색지방 세포에 영향을 주는 것으로 나타났기 때문이다. 한편 이번 연구성과는 세계적인 학술지인 네이처 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications) 최신호(8월 12일자)에 게재됐다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

사람들은 잠을 자는 동안에도 미세하게 눈을 깜빡인다. 단순히 꿈을 꾸는 것이라고 생각하기 쉽지만 이는 잠을 자면서도 쉬지 않는 뇌 활동과 밀접한 연관이 있다. 최근 미국 캘리포니아대학과 로스앤젤레스대학, 이스라엘 텔아비브대학 등 공동 연구진은 잠을 자는 동안 눈을 깜빡이는 증상의 원인 및 뇌 활동의 변화를 관찰하는 연구를 실시했다. 일반적으로 사람은 눈이 빠르게 움직이는 단계, 즉 REM(rapid eye movement) 단계로 접어들어야 꿈을 꾸는 것으로 알려져 있다. 꿈에서 특정한 이미지를 ‘볼 때’의 반응이 바로 급속안구운동인 것으로 추측하지만, 아직까지 이를 증명한 사례는 없었다. 연구진은 간질환자 19명을 대상으로, 잠을 자는 동안 뇌에서 어떤 변화가 나타나는지를 관찰했다. 간질 환자를 이번 실험에 참가시킨 것은 일부 환자들이 발작 증상을 완화시켜주는 뇌 임플란트를 이식받았는데, 이 임플란트의 전극을 통해 뇌 세포의 활동을 추적하고 기록하는 것이 가능하기 때문이다. 2주간 잠을 자는 동안 뇌의 활동을 살핀 결과, 뇌가 REM 수면단계에 들어선 뒤 꿈을 꾸고 있다고 판단되는 시간 내내 안구가 움직이는 증상을 확인했으며, 특히 뇌 중앙 측두엽에 있는 신경세포가 엄청난 에너지를 뿜어내는 것을 확인했다. 또 중앙 측두엽이 활발하게 활동할 때 나타나는 전극의 패턴은 우리가 잠에서 깨어있는 동안 어떤 새로운 이미지를 시각적으로 보았을 때 나타나는 패턴과 매우 유사했다. 실제 연구진은 이전 연구에서 유명 연예인이나 유명 도시의 랜드마크 등의 이미지를 보는 순간 중앙 측두엽의 활동이 일제히 활발해지는 것을 확인한 바 있다. 연구를 이끈 캘리포니아대학의 이자크 프리에 박사는 “자면서 눈을 빠르게 움직이거나 깜빡이는 현상은 뇌가 꿈에서 새로운 이미지를 받아들였을 때의 반응”이라면서 “눈을 빠르게 움직이면서 꿈에서 나타나는 이미지를 ‘순간 촬영’하기 위한 행동으로 볼 수 있다”고 설명했다. 이어 “우리가 깨어 있을 때 시각적으로 새로운 이미지를 보면 중앙 측두엽의 활동이 활성화 되는데, 꿈에서도 이와 같은 현상이 나타나는 것”이라면서 “다만 학계는 여전히 꿈을 꾸는 정확한 원인 및 ‘꿈의 실체’에 대해 완벽하게 밝혀내지 못한 상태이기 때문에 추가적인 연구가 필요하다”고 덧붙였다. 한편 이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications) 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

건강에 다양한 이익을 주는 것으로 알려진 오메가-3 지방산이 장기간에 걸쳐 정신분열증 발병 확률을 크게 낮출 수 있다는 연구 결과가 발표돼 학계의 관심을 끌고 있다. 의학전문지 메디컬 익스프레스 등 외신은 11일(현지시간) 호주 멜버른대학교 연구팀이 정신분열증 발병 고위험군 환자 81명을 대상으로 한 임상시험을 통해 이 같은 사실을 밝혀냈다고 보도했다. 오메가-3 지방산은 체내에서 생산되지 않는 필수 지방산의 일종으로 연어, 고등어, 정어리와 같은 생선의 지방이나 들기름 등 식품 섭취로 얻을 수 있다. 과거 학자들은 연구를 통해 오메가-3 및 오메가-6 등 고도불포화지방산(polyunsaturated fatty acids)이 부족하면 우울증 등 다양한 정신질환이 발생할 확률이 커진다는 사실을 밝혀내왔다. 약 6년 전, 맬버른 대학 폴 아밍거 박사 또한 오메가-3의 정신분열증 발병 억제 효과를 알아보기 위한 임상시험을 진행했다. 이 연구를 위해 연구팀은 정신분열증 발병 고위험군 환자, 즉 1년 내로 본격적인 정신분열 증세를 보일 확률이 매우 높은 사람 81명을 모집했다. 연구팀은 먼저 참가자를 41명의 실험집단과 40명의 통제집단으로 나눴다. 그리고 12주 동안 실험집단은 꾸준히 오메가-3를 섭취하고 통제집단은 가짜 약을 복용토록 했다. 아밍거 박사는 이후 1년 동안 참가자들을 관찰했고 그 결과 오메가-3 섭취 그룹의 정신분열증 발병이 크게 억제됐다는 사실을 알아내 그 결과를 2010년 발표했다. 이번 연구는 이에 후속하는 연구로서, 당시 실험에 참가했던 두 그룹이 이후 6년 8개월 동안 정신분열증을 얼마나 많이 겪게 됐는지를 조사한 것이다. 그 결과 놀랍게도 오메가-3를 복용했던 집단의 발병률은 이후로도 10%에 불과했지만 통제집단의 발병률은 40%에 달했다는 사실이 드러났다. 단 3개월간 복용했던 오메가-3가 장기적 효과를 발휘했다는 가능성이 제기된 것. 연구팀에 따르면 현존하는 정신분열증 완화용 항정신성 약물들은 복용을 중단할 경우 효과가 사라지며, 체중증가나 성기능 저하 등 여러 심각한 부작용을 가지고 있다. 그러나 오메가3의 경우 아직까지는 심각한 부작용이 드러난 바 없기 때문에 좋은 대안이 될 수도 있다는 것이 이들의 설명이다. 하지만 연구팀은 오메가-3의 해당 효능이 완전히 입증된 것은 아니라는 사실을 강조했다. 아밍거 박사는 “이 실험의 경우 참가자 수 총 81명으로 그 규모가 비교적 작은 편이었기 때문에 추가 실험을 거쳐 확실히 알아볼 필요가 있다”고 강조했다. 이번 연구 논문은 ‘자연 의사소통’(Nature Communications) 저널 최신호에 게재됐다. 사진=ⓒ포토리아 방승언 기자 earny@seoul.co.kr

정치적으로 진보(liberal)나 보수(conservative)인 성향과 유전자, 더 정확하게는 하나의 특정 유전자 변이가 관련성이 있다는 연구가 발표됐다고 AFP통신 등 외신이 5일(현지시간) 보도했다. 이 특정 변이는 남성보다 여성에게 미치는 영향이 더 큰 것으로 여겨지고 있다. 싱가포르 국립대(NUS)의 리처드 엡스타인 박사가 이끄는 연구진은 싱가포르에 사는 한족 출신 남녀 대학생 1771명(평균 나이 21세)을 대상으로 정치적 성향을 판단하는 설문에 대한 답변과 DNA를 채취해 ‘도파민D4수용체 유전자’(DRD4)의 변이 유무를 비교했다. DRD4 유전자는 뇌의 신경전달물질이자 기분을 좋게만드는 역할을 하는 화학물질인 도파민이 분비되는 방식을 정하는 유전자들 가운데 하나다. 이번 연구로 DRD4 유전자의 변이가 ‘진보’나 ‘보수’ 성향으로 나뉘는 것과 강력한 관련성이 있는 것으로 밝혀졌다. “정치적 태도와 DRD4 유전자 변이의 관련성은 여성이 남성보다 훨씬 더 컸다”고 엡스타인 박사는 설명했다. 일반적으로 여성은 남성보다 보수적 성향이 강한 것으로 밝혀져 있다. 연구에 따르면 이번 결과는 같은 유전자 주변에 비슷한 패턴을 보인 유럽인들을 대상으로 한 이전 연구에 의해서도 뒷받침된다. 유명한 ‘본성(nature) 대 양육(nurture)’ 논쟁은 오랫동안 사회적 가치관, 특히 정치적 가치관은 자란 가정환경, 교육, 사회 계급에 기초한 것으로 간주됐다. 하지만 관련 연구에서 ‘생물학을 무시할 수 없다’는 보고가 잇따르고 있다. 예를 들어, 1999년 발표된 한 연구에서는 보수 성향의 부모를 둔 쌍둥이들이 태어나자마자 떨어졌거나 얼마 지난 뒤 떨어져 자란 경우 모두에게서 부모와 같이 보수 성향을 보여 유전자와 정치적 성향의 뚜렷한 연관성을 보였다. 뇌에는 서로 다른 여러 도파민 경로가 있는데 그중 하나가 ‘위험을 감수하는 일’(risk-taking)과 관련성이 있으며 이는 일반적으로 진보나 보수라는 이분법적 성향과 크게 관련이 있는 것으로 여겨지고 있다. 이번 연구는 보수나 진보 성향을 평가할 때 사용하는 표준 설문지를 사용했기에 같은 설문을 사용한 이전 연구와의 비교를 쉽게 했다. 엡스타인 박사와 동료들은 “이번 연구결과는 정치적 태도에서 개인 차이, 특히 여성에게 DRD4 유전자 변이가 영향을 준다는 증거를 제공한다”고 결론짓고 있다. 한편 이번 연구결과는 ‘영국왕립학회보’(Journal Proceedings of the Royal Society B) 최신호(8월 5일자)에 실렸다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

정치적으로 진보(liberal)나 보수(conservative)인 성향과 유전자, 더 정확하게는 하나의 특정 유전자 변이가 관련성이 있다는 연구가 발표됐다고 AFP통신 등 외신이 5일(현지시간) 보도했다. 이 특정 변이는 남성보다 여성에게 미치는 영향이 더 큰 것으로 여겨지고 있다. 싱가포르 국립대(NUS)의 리처드 엡스타인 박사가 이끄는 연구진은 싱가포르에 사는 한족 출신 남녀 대학생 1771명(평균 나이 21세)을 대상으로 정치적 성향을 판단하는 설문에 대한 답변과 DNA를 채취해 ‘도파민D4수용체 유전자’(DRD4)의 변이 유무를 비교했다. DRD4 유전자는 뇌의 신경전달물질이자 기분을 좋게만드는 역할을 하는 화학물질인 도파민이 분비되는 방식을 정하는 유전자들 가운데 하나다. 이번 연구로 DRD4 유전자의 변이가 ‘진보’나 ‘보수’ 성향으로 나뉘는 것과 강력한 관련성이 있는 것으로 밝혀졌다. “정치적 태도와 DRD4 유전자 변이의 관련성은 여성이 남성보다 훨씬 더 컸다”고 엡스타인 박사는 설명했다. 일반적으로 여성은 남성보다 보수적 성향이 강한 것으로 밝혀져 있다. 연구에 따르면 이번 결과는 같은 유전자 주변에 비슷한 패턴을 보인 유럽인들을 대상으로 한 이전 연구에 의해서도 뒷받침된다. 유명한 ‘본성(nature) 대 양육(nurture)’ 논쟁은 오랫동안 사회적 가치관, 특히 정치적 가치관은 자란 가정환경, 교육, 사회 계급에 기초한 것으로 간주됐다. 하지만 관련 연구에서 ‘생물학을 무시할 수 없다’는 보고가 잇따르고 있다. 예를 들어, 1999년 발표된 한 연구에서는 보수 성향의 부모를 둔 쌍둥이들이 태어나자마자 떨어졌거나 얼마 지난 뒤 떨어져 자란 경우 모두에게서 부모와 같이 보수 성향을 보여 유전자와 정치적 성향의 뚜렷한 연관성을 보였다. 뇌에는 서로 다른 여러 도파민 경로가 있는데 그중 하나가 ‘위험을 감수하는 일’(risk-taking)과 관련성이 있으며 이는 일반적으로 진보나 보수라는 이분법적 성향과 크게 관련이 있는 것으로 여겨지고 있다. 이번 연구는 보수나 진보 성향을 평가할 때 사용하는 표준 설문지를 사용했기에 같은 설문을 사용한 이전 연구와의 비교를 쉽게 했다. 엡스타인 박사와 동료들은 “이번 연구결과는 정치적 태도에서 개인 차이, 특히 여성에게 DRD4 유전자 변이가 영향을 준다는 증거를 제공한다”고 결론짓고 있다. 한편 이번 연구결과는 ‘영국왕립학회보’(Journal Proceedings of the Royal Society B) 최신호(8월 5일자)에 실렸다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

자녀의 학교 성적에 유전자가 관련이 있다는 것은 어느 정도 알려진 사실이다. 일반적으로 부모로부터 유전된 ‘지능’이 학교 성적에 많은 영향을 준다고 생각하고 있지만, 새로운 연구에서는 이런 지능보다 ‘동기 부여’나 ‘성격’, ‘정신 건강’과 같은 다른 유전적 요인이 더 큰 영향을 주는 것이 밝혀졌다고 영국 가디언 등 외신이 보도했다. 여기서 성격 등이 유전자와 밀접한 관련이 있다는 것은 기존 연구를 통해 알려진 바 있다. 영국 킹스칼리지런던(KCL)과 미국 뉴멕시코대 공동 연구진은 이번 연구를 위해 쌍둥이를 대상으로 한 대규모 데이터를 분석했다. 쌍둥이는 보통 같은 환경에서 자라므로 일란성이나 이란성에 상관없이 ‘환경’은 주요 변수가 아니다. 따라서 시험 결과가 일란성 쌍둥이들이 이란성 쌍둥이들보다 비슷하다면 유전자의 영향이 크다는 뜻이 된다. 이에 덧붙여 이번 연구는 좀 더 정확성을 부여하기 위해 쌍둥이 외에도 서로 관계가 없는 사람들도 조사대상으로 선정했다. 연구진은 일란성 쌍둥이 2245쌍과 이란성 쌍둥이 4071쌍, 서로 관계가 없는 사람 7432명을 대상으로 조사를 시행했다. 이들은 조사 대상자들의 영국 중등자격시험(GCSE) 결과에 환경과 유전자가 어떤 영향을 주는지를 분석했다. 그 결과, 쌍둥이의 경우 시험 결과에 유전자가 영향을 주는 비율은 54~65%로 높으며, 환경에 의한 영향은 14~21%, 개인 특유의 경험이나 특수한 환경에 의한 영향은 14~32%인 것으로 나타났다. 특히 수학 성적이 예술 분야보다 유전자의 영향을 더 크게 받는 경향이 있는 것으로 나타났다. 아울러 시험 결과가 학생의 지능지수(IQ)와 꽤 높은 관련이 있는 것도 확인됐다. 이에 연구진은 지능이 성적에 미치는 영향의 크기에 대해서도 조사한 뒤 이 부분을 결과에서 제외했다. 그 결과, 전체 유전자가 미치는 영향은 약간 변화했지만 그래도 본질적으로 유전자가 상당한 역할을 하는 것으로 나타났다. 즉 부모로부터 유전적으로 물려받은 지능은 자녀의 성적에 영향을 주고 있었으며 그 지능 이외에도 ‘유전에 의한 다른 요소들’이 아이의 시험 성적에 크게 관여하고 있었다는 것. 이를 종합해보면 시험 성적 차이의 45~58%가 동기나 성격, 정신 건강과 같은 유전적 요소로 설명할 수 있다고 연구진은 설명했다. 같은 환경의 쌍둥이의 경우 영어(국어)나 수학 등 특정 교과로 제한하면 성적 차이의 비율은 더 커졌다. 반면 서로 관계가 없는 학생들을 대상으로 한 조사 결과는 쌍둥이를 대상으로 한 것보다 관련성이 작았다. 다만, 수학과 영어, 과학 등의 과목에 대한 유전적 영향은 확인됐다. 이번 연구에서 주목할 점은 과거 연구에서 주장돼 온 “지능만이 시험 성적에 영향을 주는 유전적 특성”이 아니라, 이밖에도 '동기'나 '성격' 등에서 볼 수 있는 유전적 요소가 중요 역할을 하고 있다는 것이다. 이번 연구는 영국에서 시행된 것으로 이번 결과가 모든 국가의 아이들에게 적용할 수 있는 것은 아니라는 점에 주의할 필요가 있다. 또 KCL에서 유전역학을 연구하는 티모시 스펙터 교수는 “불행히도 유전자의 영향을 보여주는 연구는 확대해 해석되기 쉽고 운명을 바꿀 수 없다는 잘못된 인식을 만들어낸다”며 우려감을 내비쳤다. 한편 이번 연구결과는 세계적 학술지 네이처(Nature) 자매지인 사이언티픽 리포츠(Scientific Reports) 최신호(7월 23일자)에 실렸다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

뇌파만을 이용해 컴퓨터 화면을 정확하고 빠르게 조작할 수 있는 시스템이 개발돼 학계의 관심을 모으고 있다. NBC 뉴스 등은 31일(현지시간) 미국 스탠포드 대학 연구팀이 신체 마비로 불편함을 겪는 환자들에게 도움이 될 수 있는 새로운 뇌파인식 시스템을 개발했다고 보도했다. 이번 시스템은 신체 마비환자들의 의사소통 및 컴퓨터장치 조작을 한층 수월하게 만들어 줄 것으로 예상된다. 사지마비 환자들을 위한 컴퓨터 타자입력 시스템은 기존에도 개발된 바 있다. 그러나 이들 대부분은 '환자의 머리 및 눈의 움직임을 읽어 작동'하는 방식이기 때문에 그 정확성이 떨어지며 사용자의 피로감을 가중시키는 치명적 단점이 있다. 새로 개발된 방식은 팔을 움직이려고 할 때 발생하는 뇌파를 읽어 이에 맞춰 화면상의 커서를 움직이는 원리. 이 원리를 활용한 장치도 연구된 적이 있지만 정확성이나 반응속도가 많이 떨어졌던 것이 사실. 이런 맹점이 발생하는 이유는 인간의 신체 움직임에 관여하는 뉴런이 수백만 개인데 반해 이 장치들이 한 번에 읽을 수 있는 것은 수백여 개 뉴런 신호뿐이기에 사용자의 의도를 ‘해석’하는데 있어 오차가 생기기 때문이다. 이런 부정확성을 줄이기 위해 연구팀은 원숭이를 이용한 연구를 진행했다. 이들은 원숭이들로 하여금 스크린상의 표적을 손가락으로 가리키도록 하는 실험을 수백 회에 걸쳐 반복하여 이때 감지되는 200~300여 뉴런의 신호유형을 분석했다. 연구팀은 이 과정을 통해 팔을 움직일 때 나타나는 두뇌의 ‘작동패턴’ 데이터를 추출할 수 있었다. 그리고 이 데이터를 통해 뇌파의 감지 및 해석에서 발생하는 오류를 자동으로 수정하는 알고리즘을 만들었다. 결과적으로 연구팀은 직접 손으로 대상을 지시하는 것만큼 정확한 뇌파인식 시스템을 만들어냈었다. 이 시스템을 활용해 원숭이들은 정확한 타겟을 1초에 한 번 꼴로 지시하는 모습을 보여줬는데, 이는 일반적인 ‘독수리타법’에 준하는 타자속도를 낼 수 있다는 의미가 된다. 이전 방식과 달리 눈이나 머리를 계속 움직이는데 따르는 피로감도 없다. 연구팀은 실제로 척추 부상을 입은 사람을 대상으로 실험을 진행하기 위해 미 식품의약국(FDA)의 승인을 받았다. 이 기술이 인간용으로 상용화되기엔 시간이 다소 걸리겠지만, 완료될 경우 여러 환자들의 디지털생활 개선에 도움이 될 전망이다. 연구팀은 전동휠체어 등의 조작에도 이 기술을 접목시킬 수 있을 것으로 보고 있다. 연구를 이끈 크리시나 셰노이 스탠포드대학 전기공학과 교수는 “이번 시스템은 신체마비 환자들의 삶의 질을 대폭 향상해 줄 것이다”고 밝혔다. 이번 연구의 논문은 네이처지의 자매 저널인 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications)에 소개됐다. 사진=ⓒ스탠포드대학교 방승언 기자 earny@seoul.co.kr

서아프리카의 소수민족인 피그미족이 근연 관계에 있는 동아프리카의 피그미족과는 매우 다른 독자적인 형태로 작은 키의 형질을 진화시켰다고 프랑스 과학자들이 28일(현지시간) 밝혔다. AFP통신 보도에 따르면, 이번 결과는 신체의 왜소화가 ‘환경 조건’에 적응하는 과정에서 일어난다는 가설의 강력한 증거가 된다. 이 연구에서의 환경 조건은 서아프리카 피그미족이 적도의 열대우림에서 생활하게 된 것을 나타낸다. 이번 결과는 또 성장 속도와 같은 인간의 특성이 ‘비교적 단기간 내에’ 진화할 수 있으며, 이로 인해 인류가 새로운 환경에 신속하게 적응하고 지구에 정착할 수 있었던 것을 보여준다. 과학자들은 반투어를 구사하는 공통조상으로부터 6만 년 전쯤 파생된 피그미족의 신체 발육이 다른 인간 종족과 어떻게 다른지에 대해 오랫동안 연구해왔다. 피그미족이 선천적으로 작은 키인지 아니면 어느 시점에서 성장을 멈추는 것인지를 알아내기 위해 과학자들은 서아프리카 카메룬에 사는 바카 피그미족 수백 명에 관한 출생부터 성인 시기까지의 발육 정보를 분석했다. 그 결과, 바카 피그미족의 성장 패턴이 키가 작지 않은 인류 종족은 물론 다른 피그미족과도 확연하게 다른 것으로 나타났다. 바카족의 경우, 신생아는 표준 키이지만 생후 2년간 발육이 현저하게 늦어지는 것으로 확인됐다. 그 후에는 대략 표준적인 성장 패턴을 보이며 청소년기에는 급성장도 일어났다고 연구팀은 설명했다. 동아프리카에 사는 에페 피그미족과 수아 피그미족의 경우는 출생 시 이미 작은 키인 것이 지금까지의 관찰로 밝혀졌다. 이처럼 서부와 동부의 피그미족은 성장 패턴이 전혀 다름에도 성인이 됐을 때는 거의 같은 키가 된다. 이런 성장 패턴의 차이는 서로 다른 그룹이 유사한 특징을 개별적으로 획득해가는 ‘수렴 진화’ 과정을 시사한다고 연구팀은 말한다. 연구를 이끈 프랑스 국립과학연구소(CNRS)의 페르난도 로찌 박사는 “이런 특징은 (약 2만 년 전) 피그미족이 동쪽과 서쪽으로 나뉜 뒤 발생했다”고 설명했다. ■ 인류 번영의 열쇠 찾다 연구팀은 이번 결과를 분석해 다음과 같은 가설을 세우고 있다. 열대우림 주변에 살던 한 집단이 숲이 줄고 초원이 늘면서 동쪽과 서쪽으로 나눠 이동했다. 마지막 빙하시대였던 당시에는 기후변화로 초원이 적도 부근까지 확대됐다. 1만 3000년 전쯤 날씨가 다시 온난화로 바뀌었지만, 동·서쪽으로 나뉜 두 집단은 서로 분리된 상태에서 각각 독자적으로 새로운 환경 조건에 적응해나갔다는 것. 연구팀은 “신체의 왜소화는 섬에 서식하는 포유류에서 볼 수 있는 현상으로, 포식자가 없고 자원이 한정된 것이 원인일 가능성이 크다”고 설명했다. 이는 열대우림과 같은 전혀 다른 환경에 둘러싸인 땅 곳곳에서도 ‘섬’과 같은 환경 조건으로 작용한다. 이번 결과는 인간의 성장 패턴이 비교적 신속하게 진화할 가능성이 있음을 시사한다. ‘유연성’(plasticity)으로 불리는 이 현상이 인류가 새로운 환경 조건에 쉽게 적응하도록 허용한 것으로 보인다고 연구팀은 설명했다. 로찌 박사는 “인간의 성장에 있어서 이 유연성은 현생인류인 호모 사피엔스의 신속한 확산에 중요한 역할을 한 것으로 보인다”면서 “인류는 6만 년 전쯤 아프리카에서 나와 수천 년 후에는 지구 전체로 거주지를 확대했다”고 설명했다. 이런 변화는 출생 전후에 나오는 성장 호르몬 때문에 조절되는 것으로 여겨진다고 그는 덧붙였다. 한편 이번 연구성과는 세계적 학술지 네이처(Nature) 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications) 최신호에 실렸다. 사진=ⓒAFPBBNEWS=NEWS1 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

한여름 밤, 환상적인 빛의 궤적을 그려내는 반딧불. 이런 낭만적인 곤충을 이용해 암과 같은 질병을 조기 진단할 수 있는 기술을 과학자들이 개발해내 관심이 쏠리고 있다. 스위스 로잔연방공과대(EPFL) 연구진이 반딧불의 발광효소인 ‘루시페라아제’의 분자를 추출해 이를 인공물질과 함께 체내에 주입한 뒤 암세포 등의 종양을 식별하는 기술을 개발했다고 사이언스데일리 등 외신이 최근 보도했다. 구체적으로는 화학적으로 조작한 표지(tag)를 루시페라아제에서 추출한 분자에 흡착시켜 특정 단백질에만 반응하도록 설정한 뒤 인체에 주입하는 것이다. 이후 이 분자가 표적이 되는 종양이나 병소에 도달하는 순간 발광한다. 이때 발생한 빛은 맨눈으로도 명확하게 보일 정도로 매우 강력하다고 연구진은 설명했다. 이번 연구에 교신저자로 참여한 카이 욘슨 교수는 “이 분자는 사실 절반은 생물이고 나머지 절반은 인공물질로 이뤄진 일종의 사이보그”라면서 “이런 분자가 표적 단백질을 식별할 수 있게 하려고 수많은 실험을 거듭했다”고 설명했다. 지금까지의 연구에서도 소변이나 기생충 등을 사용해 암에 걸렸는지를 식별하는 기술은 발표됐었지만, 어느 부위에 종양이 있는지를 식별하는 것은 매우 까다로운 것으로 여겨져 왔다. 하지만 이번 기술은 비용도 거의 들지 않고 매우 정확하게 검사하는 방법이 될 가능성이 있다고 연구팀은 기대하고 있다. 한편 이번 연구성과는 세계적인 학술지인 네이처 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션스’(Nature Communications) 최신호(7월 22일자)에 실렸다. 사진=플리커(위), 카이 욘스/EPFL 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

새벽을 알리는 닭의 울음소리. 닭 한 마리가 “꼬끼오” 소리를 내자 다른 닭들이 연이어 소리를 내는 것을 들어본 이들이 있을 것이다. 그런데 이런 닭들이 울음소리를 내는 것에도 서열이 있다는 흥미로운 연구결과가 나와 관심이 쏠리고 있다. 일본국립기초생물학연구소(NIBB) 연구진은 사육된 닭을 이용한 일련의 실험을 통해 닭들이 울음소리를 내는 순서에 서열이 있다는 사실을 확인했다고 밝혔다고 AFP통신 등 외신이 23일(현지시간) 보도했다. 연구진은 논문에서 “최상위 수탉이 항상 먼저 울기 시작한다. 이후 하위 수탉들이 서열대로 울음소리를 낸다”고 밝혔다. 만약 최상위 수탉을 집단에서 강제로 제외시키면 서열 2위인 수탉이 첫 번째 울음소리를 낸다는 것이다. 수탉이 우는 행동은 자신의 세력권을 과시하기 위한 수단으로 간주한다. 이렇게 하면 호전적인 상황을 초래할 가능성을 낮춰 갑작스러운 위험을 억제할 수 있다고 한다. 닭은 매우 사회적이고 계층화된 동물이라고 연구팀은 말한다. 수탉끼리 처음 마주치면 싸움이라는 옛날 방식으로 서로의 상하관계를 즉시 정한다. 가장 힘이 쎈 최상위 수탉부터 먹이와 암탉, 보금자리 등을 우선으로 가진다. “최상위 수탉은 새벽에 울음소리를 내는 타이밍을 결정하는 우선권도 갖고 있으며, 집단에 속한 하위 수탉들은 최상위 수탉에 복종하고 있음이 이번 연구로 밝혀졌다”고 연구진은 설명했다. 연구진은 싸움의 승패에 따라 서열을 가린 여러 수탉을 집단 상황에 놓은 뒤 울음소리를 내는 행동을 관찰하기 위해 별도의 바구니에 넣어 분리했다. 그 결과, 최상위 수탉이 우는 타이밍이 전날보다 빨라지거나 느려지는 경우에 상관없이 다른 수탉들은 울음 소리를 내는 순서를 엄격하게 지키는 것으로 나타났다. 새벽에 수탉이 울음소리를 내는 타이밍은 수탉의 생물학적인 ‘체내 시계’에 의해 제어되는 것이 지금까지의 연구로 밝혀져 있었다. 이런 체내 시계는 하위 수탉들도 갖고 있다. 연구를 이끈 시무라 쯔요시 연구원은 “하위 수탉들은 자신의 선천적인 리듬을 억제하고 ‘최상위 수탉이 먼저 울음소리를 내는 것을 매일 아침 기다릴 만한 인내심’을 갖고 있다는 것을 이번 실험 데이터는 시사하고 있다”면서 “하위 수탉들은 사회적인 이유로 자신의 체내 시계를 어기고 있는 것”이라고 말했다. 한편 이번 연구결과는 세계적인 학술지인 네이처(Nature)의 자매지 ‘사이언티픽 리포츠’(Scientific Reports) 최신호(7월 23일자)에 게재됐다. 사진=ⓒ포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

눈의 수정체가 혼탁을 일으키면서 시야가 흐려지는 안질환인 백내장을 수술 아닌 특수 성분이 함유된 점안액으로 치료할 수 있다는 연구결과가 나왔다. 백내장은 현재 치료할 수 있는 약이 없으며 수술을 통해 혼탁해진 수정체를 합성 수정체로 대체하는 방법밖에 없다. 미국 샌디에이고 캘리포니아 대학 안연구소 안과유전학연구실장 장캉(Kang Zhang) 박사는 라노스테롤(lanosterol)이라는 유기화합물이 백내장을 유발하는 단백질 응괴를 녹여 수정체 혼탁을 소멸시킬 수 있다는 연구결과를 발표했다고 헬스데이 뉴스가 22일 보도했다. 자연적으로 백내장이 나타난 개 7마리에 라노스테롤 점안액을 6주간 투여한 결과 3마리는 백내장이 완전히 사라지고 나머지 4마리도 수정체 혼탁이 줄어들어 시력이 개선됐다고 장 박사는 밝혔다. 이는 백내장이 수술 없이 단순히 점안액으로도 치료가 가능함을 보여주는 것이라고 그는 설명했다. 연구팀은 인체 내에서는 라노스테롤이 콜레스테롤과 스테로이드 호르몬을 합성하는 데 이용되지만 눈의 수정체에도 이 물질이 많이 들어 있다는 사실을 발견했다. 시험관 실험에서 라노스테롤은 백내장을 일으키는 단백질 응집을 억제한다는 사실도 밝혀졌다. 실제로 백내장이 나타난 토끼 13마리의 수정체를 떼어내 라노스테롤에 노출시킨 결과 백내장이 사라졌다. 장 박사는 앞으로 2년 안에 백내장 환자를 대상으로 임상시험을 시작할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 수정체는 투명한 결정형태의 단백질로 이루어져 있는데 이 단백질이 서로 응집되면서 혼탁을 일으키는 현상이 백내장이다. 원인은 노화와 태양 자외선 노출이다. 백내장 환자는 증가추세를 보이고 있다. 미국의 경우 2000~2010년 사이에 백내장 환자가 2,050만 명에서 2,440만 명으로 20% 늘었다. 2050년에는 2배인 5000만 명에 이를 것으로 예상된다. 이 연구결과는 영국의 과학전문지 '네이처'(Nature) 최신호(7월22일자)에 발표됐다. 연합뉴스 나우뉴스부 nownews@seoul.co.kr