신경세포는 뇌와 몸 각 부분을 연결해 감각을 받아들이고 운동을 조절한다. 특히 신경세포에는 나뭇 가지 모양으로 길게 뻗은 축삭돌기가 있는데 뇌나 척수를 다치면 이 부분이 크게 손상되면서 사지마비나 하반신 마비 같은 심각한 운동장애로 이어진다. 더군다나 한 번 손상된 신경세포는 다시 재생되기가 어렵다는 점이다. 울산과학기술원(UNIST) 생명과학부, 대전대 한의과대 공동연구팀은 세포 내에서 소기관들을 연결하는 ‘Grp75’라는 단백질이 손상된 신경을 재생시킬 수 있다는 것을 알아냈다고 23일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 23일자에 실렸다. 지금까지 신경세포의 재생 능력에 대한 분자차원이나 세포차원에서 작동원리는 밝혀지지 않았다. 신경세포가 손상되면 세포 속 소기관 중 하나인 소포체와 미토콘드리아가 축삭돌기 말단으로 이동하게 된다. 소포체는 찢어지거나 상처난 막을 복구하고 미토콘드리아는 세포반응에 필요한 에너지를 제공하기 위해서이다. 문제는 세포에서 필요로 하는 에너지 수요보다 공급이 충분치 못해 신경세포 재생이 원활하지 못하다. 연구팀은 소포체와 미토콘드리아를 연결하는 단백질인 Grp75에 주목하고 이 단백질이 늘어나면 소포체와 미토콘드리아의 상호작용이 활발해지면서 세포 재생 활동에 도움을 줄 것으로 예상했다. 실제로 연구팀은 허벅지를 지나는 신경인 좌골신경을 손상시킨 쥐에게 Grp75 단백질이 많아지도록 한 결과 신경세포가 재생되는 것을 볼 수 있었다. 소포체와 미토콘드리아의 접촉막이 늘어나면서 미토콘드리아의 에너지 생성 능력이 커지고 신경 재생에 필요한 충분한 에너지가 제공된 것이다.민경태 UNIST 생명과학부 교수는 “이번 연구는 외부에 특정 물질을 주입하지 않고도 소포체-미토콘드리아 접촉막을 늘림으로써 세포 자체의 치유 능력을 향상시켰다는데 의미가 크다”라며 “척추 손상이나 외상성 뇌 손상처럼 중추신경이 손상돼 회복이 어려운 환자를 치료하는 단초가 될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

생물계는 박테리아로 알려진 세균, 진핵생물, 고세균 크게 세 영역으로 나뉜다. 고세균의 경우 세균처럼 핵이 없는 원핵생물이지만 유전적 특징이 달라 세균과는 전혀 다른 제3의 생물계로 분류된다. 고온, 고압, 고염도 등 극한 환경, 특히 원시 지구와 유사한 환경에서도 잘 자라기 때문에 고세균이라는 이름이 붙여졌다. 국내 연구진이 고세균의 생존과 관련해 중요한 사실을 새로 발견했다. 충북대 미생물학과 이성근 교수팀은 서해 바닷물에서 고세균의 군집과 활성을 조절하는 바이러스를 분리해내 그 존재를 확인하는데 성공하고 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 16일자에 발표했다. 고세균은 열수구, 유황온천 같은 극한환경부터 일반환경까지 다양한 곳에서 서식한다. 특히 해양 생태계 전체 미생물의 약 30%를 차지하고 있으며 해양에서의 탄소, 질소 순환에 핵심적 역할을 해 지구온난화를 일으키고 오존층을 파괴하는 아산화질소를 발생시키는 대표적인 미생물로 알려져 있다. 이를 밝혀내기 위해 해양 고세균을 분리하려고 하지만 배양이 쉽지 않아 연구가 극히 드문 상태이다. 더군다나 고세균의 군집과 활성을 조절하는 바이러스의 존재가 주목받았지만 바이러스의 실체에 대해 구체적으로 밝혀지지는 않았다.연구팀은 서해 바닷물에서 특정 계절에 눈에 띄게 개체수가 증가하는 2종류의 해양 고세균에 주목했다. 이를 토대로 바닷물에서 고세균에 영향을 미치는 바이러스를 분리하는데 성공했다. 분리한 바이러스를 분석한 결과 해양 고세균이 바이러스에 감염되면 질소의 산화작용이 멈추고 유기물이나 비타민B12 등의 물질을 방출하는 것으로 확인됐다. 특히 일반적인 바이러스는 숙주세포를 녹여 영향을 미치는데 고세균 바이러스는 증식하면 혹처럼 튀어나와 분리되는 출아법으로 방출된다는 사실도 밝혀졌다. 이성근 교수는 “이번 연구는 바닷물에 많은 고세균을 감염시키는 바이러스의 존재를 처음으로 발견해 지구 물질 순환을 이해하는 기반을 마련한데 의미가 크다”라며 “극한 환경에서 존재하는 것으로 알려진 레몬 형태의 바이러스를 이번에 발견해 기후변화 예측에도 선도적으로 기여할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

화석연료로 인한 지구온난화가 가속화되고 부존량의 한계 때문에 많은 연구자들이 효율 높은 친환경 바이오연료 개발에 나서고 있다. 문제는 바이오연료 생산에 사용되는 목재나 식물 등 바이오매스들의 폐기물도 상당히 많이 나온다는 것이다. 이에 한-미 과학자들이 바이오매스 부산물을 이용해 바이오연료를 효과적으로 추출할 수 있는 재활용 기술을 개발해 주목받고 있다. 한국과학기술연구원(KIST) 청정에너지연구센터, 육군사관학교 화학과, 미국 뉴욕주립대 환경과학임업대, 로런스 버클리 국립연구소 시스템생물학부, 테네시대 화학및생명분자공학과 공동연구팀은 목재의 30~40%를 차지하지만 바이오연료를 만들 때 부산물로 나와 대부분 폐기되는 리그닌이라는 물질을 다시 바이오연료로 활용할 수 있는 방법을 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 실렸다. 보통 바이오연료를 만들기 위해서는 석유에서 추출한 용매를 활용해 목재나 식물에서 리그닌 성분을 제거한다. 문제는 바이오연료를 만들 때 사용되는 용매는 석유화학 공법으로 만들어지기 때문에 환경 오염 가능성도 있고 바이오연료의 생산 단가를 높일 가능성도 높다. 이 때문에 바이오에탄올과 같은 바이오연료를 만들 때 기존 석유화학 유기용매 대신에 사용할 친환경 용매를 개발하는데 연구가 집중됐다. 연구팀은 펄프산업이나 바이오에탄올 공정에서 부산물로 나오고 있는 리그닌을 이용해 용매를 만드는데 성공했다. 식물에서 바이오연료를 만든 뒤 폐기되거나 제거되는 물질인 리그닌을 이용해 용매를 만들었기 때문에 저렴하고 친환경적이며 재생가능하다는 장점이 있다. 김광호 KIST 박사는 “이번 연구는 바이오연료 생산에 필수적인 용매를 바이오매스에서 부산물로 나오는 리그닌에서 직접 만들었다는 것이 특징“이라며 “바이오연료 공정에 필요한 물질을 공정 내에서 수급해 활용한다는 점에서 순환형 바이오연료 생산을 가능케 할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

엄마 뱃속 태아 시절 뇌신경세포가 발달하지 못해 뇌가 일정 크기 이상 성장하지 못하면 각종 신경질환이나 선천성 장애를 갖고 태어날 수 있다. 지금까지 대뇌의 발달 과정과 그에 따른 신경세포의 분화와 조절 과정이 명확히 밝혀지지 않았는데 국내 연구진이 그 비밀을 풀어냈다. 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소, 신경과학연구단과 중앙대 약대 공동연구팀은 신경줄기세포의 염소이온체널 중 하나인 ‘아녹타민1’이라는 단백질이 태아의 신경발달 과정에서 뇌세포를 특정 위치로 이동시키고 두뇌의 크기를 조절한다는 사실을 규명했다고 2일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 실렸다. 뇌 신경세포의 선천적 발달 장애는 인지능력, 운동기능 저하는 물론 자폐스펙트럼 증후군 같은 다양한 뇌신경 질환의 원인이 되는 것으로 알려져 있다. 신경줄기세포는 배아 시절 신경세포 증식 뿐만 아니라 뇌 피질을 정확한 위치로 이동시켜 두뇌 형성 과정 전체를 조절하는 역할을 한다. 이 과정은 매우 정교하게 진행되는데 지금까지는 이런 신경줄기세포 발달에 따른 뉴런의 이동, 두뇌와의 연관성이 명확하게 규명되지 않고 있다. 연구팀은 태아 신경발달 과정에서 아녹타민1이라는 단백질이 신경줄기세포에서 많이 나타난다는 사실을 확인하고 여기에 주목했다. 연구팀은 아녹타민1이 활성화되면 신경줄기세포가 늘어날 뿐만 아니라 뇌신경 발달 과정에서 대뇌 피질 내에 존재하는 뉴런의 위치와 두뇌 크기도 조절된다는 사실을 확인했다. 실제로 아녹타민1이 결핍된 생쥐의 신경줄기세포의 섬모 길이가 정상 생쥐보다 짧아 신경세포가 정상발달되지도 않고 최종 뇌의 크기도 정상 생쥐보다 작다는 사실을 관찰했다. 오우택 KIST 뇌과학연구소장은 “이번 연구는 뇌신경세포 형성과정 중 신경줄기세포에서 아녹타민1 이온채널의 역할을 재조명함으로써 동물의 뇌신경 형성과정에 대한 이해를 넓히는데 도움을 줬다”라며 “뇌형성 과정에서 나타나는 오류현상으로 나타날 수 있는 자폐증, 조현병, 뇌전증 같은 뇌신경질환의 새로운 치료법을 개발하는 단초가 될 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

1990년대 초반부터 2000년대 중반까지 ‘모차르트 효과’, ‘바로크 효과’가 유행이었습니다. 모차르트 음악이나 바로크 음악을 들으면 뇌 활동이 활발해져 공간 지각력과 추리력을 향상시켜 학습 능력도 높일 수 있다는 주장이었습니다. 이 때문에 학부모들 사이에서는 클래식 음악 열풍이 불기도 했지요. 이후 클래식 음악이 마음을 안정시키고 집중력을 높이는 데 도움을 줄 수는 있지만 지능이나 성적 향상에 직접적인 도움을 주지는 못한다는 연구 결과들이 발표되면서 모차르트 효과나 바로크 효과에 대한 관심이 시들해졌습니다. 그런데 캐나다 브리티시 컬럼비아대 인구·공중보건학부, 교육학과 공동연구팀이 음악을 배운 학생들 특히 악기 연주를 배운 학생들은 음악 수업을 듣지 않는 학생들보다 수학, 과학, 언어 과목에서 더 좋은 성적을 거둔다는 연구 결과를 미국심리학회에서 발행하는 국제학술지 ‘교육심리학’ 25일자에 발표했습니다. 연구팀은 2000~2003년에 초등학교에 입학한 캐나다 학생 13만 3938명을 대상으로 수학, 과학, 영어의 학습 성취도를 추적 조사했습니다. 특히 연구팀은 이 학생들이 우리나라 고등학교에 해당하는 10~12학년에 음악 수업에 참여했는지 여부에 따른 세 과목의 성적 차이에 주목했습니다. 음악 수업은 콘서트밴드, 피아노, 오케스트라, 재즈밴드, 합창단, 재즈보컬 등 학생들이 직접 음악 연주에 참여하는 것으로 제한했습니다. 분석 결과 10~12학년 학생 11만 2916명 중 13.7%에 해당하는 1만 5483명이 음악 관련 수업에 참여하는 것으로 조사됐습니다. 또 음악 수업을 받는 학생들은 그렇지 않은 학생들보다 수학과 과학은 평균 7~8점, 영어는 평균 5점 정도 높은 것으로 나타났습니다. 연구팀은 악보를 읽고 악기를 연주하며 다른 사람들과 화음을 맞추고 음의 미묘한 차이를 구분해내는 과정에서 공부에 필요한 인지 능력과 자기 통제력을 습득함으로써 성적도 높아지는 것이라고 해석했습니다. 이번 연구 이전에도 미국 노스웨스턴대 신경과학연구소 연구진과 미국 워싱턴대 학습및뇌과학연구소 연구진이 각각 2015년과 2016년에 10대에 악기를 배우는 것이 청각기능과 언어중추를 발달시켜 언어능력 향상에 도움이 된다는 연구결과를 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 발표한 바 있습니다. 이번 연구를 주도한 피터 그주아시스 브리티시 컬럼비아대 교육학과 교수는 “최근 많은 나라들에서 학생들에게 수학, 과학, 영어 과목을 더 많이 가르치기 위해 음악이나 미술 수업을 줄이는 경향이 있는데 아이러니하게도 많은 연구들에서 음악을 포함한 예술교육이 아이들의 인지능력을 높여 전반적인 학업 성취도를 향상시킨다는 것을 보여주고 있다”고 지적했습니다. 성적 향상은 둘째 치더라도 청소년기에는 많은 지식을 배우는 것만큼이나 아름다운 것들을 보고 느낄 수 있는 감각을 체득하는 것이 중요하다고 합니다. 청소년기에 예술작품을 감상하는 방법을 제대로 배우지 못한다면 평생 ‘아름다움’이라는 것을 알지 못하고 무미건조하게 살아갈 수 있기 때문이지요. 초등학교 때부터 대학 입시를 향해 달려가는 한국의 교육 현실을 보면 과연 학교에서 매주 정기적으로 음악과 미술 수업을 한다는 것은 사실상 불가능한 일일 겁니다. 학부모들부터 당장 항의에 나서겠지요. 지금과 같은 교육현실이 창의성을 키우고 미래를 대비할 수 있는 것인지 의문이 들 때가 많습니다. edmondy@seoul.co.kr

사람은 연애할 때 옛 연인과 비슷한 성격을 지닌 상대를 선택하는 성향이 있다는 연구 결과가 나왔다. 캐나다 토론토대 심리학부 연구진이 애인이 있는 다양한 연령층의 성인남녀 332명을 대상으로 9년간 추적 조사한 자료를 분석해 이런 결론에 이르렀다고 미국 국립과학원회보(PNAS) 10일자에 발표했다. 연구 논문에 따르면, 연구진은 2008년부터 시작된 ‘독일 가족 패널 연구’의 참가자 332명과 이들의 과거 및 현재 연애 상대에게 직접 설문을 통해 응답한 답변을 분석해 개별 성격을 파악했다. 이때 참가자들과 각 상대에게는 “난 보통 겸손하며 내성적이다”, “난 많은 분야에 관심이 있다”, “난 계획을 세우고 실천한다” 등의 질문 21가지를 하고 이들이 응답한 답변 유형을 분석해 각 사람이 성실성이나 개방성, 외향성, 친화성 또는 신경민감성이라는 대표적인 성격 특성 5가지 중 어디에 해당하는지를 확인했다. 그 결과, 각 참가자의 과거와 현재 연애 상대가 지닌 성격에는 상당한 일관성이 있는 것으로 나타났다. 특히 많은 참가자는 자신과 성격이 같은 연애 상대를 선호하는 것으로 나타났다. 만일 현재의 연애 상대가 자신과 성격이 다르더라도 이들 상대는 과거의 상대와 같은 성격을 지니고 있을 가능성이 높은 것으로 확인됐다. 이에 대해 이번 연구 주저자인 박유빈 박사과정 연구원은 “사람들은 대개 이별했을 때 상대방의 성격을 탓하며 다음에 연애할 때 기존과 다른 성격을 지닌 상대와 만나겠다고 다짐한다”면서도 “그런데도 이 연구에서는 사람은 계속해서 비슷한 성격을 지닌 상대와 사귀는 경향이 강한 것으로 나타났다”고 설명했다. 연구 공동저자인 제프리 맥도널드 지도교수도 “한 관계에서 다음 관계까지 연애 상대의 성격이 일관되게 같은 것은 사람들이 실제로 선호하는 성격 유형이 있을지도 모른다는 것을 시사한다”면서 “이번 연구가 연애 상대들이 왜 비슷한 성격을 지녔는지 명확하게 밝히지는 못하지만, 우리는 자신과 같은 성격 외에도 계속해서 특정 성격을 지닌 연애 상대를 선호한다는 점은 주목할 만한 사실”이라고 말했다. 이번 연구는 연애 상대의 성격에 관해 참가자의 설명에 의존하기보다 상대방이 스스로 보고한 답변을 분석해 기존 여러 연구에서 발견되는 선입견을 설명한다. 박 연구원은 “이번 연구에서는 다양한 연애 상대의 성격을 파악할 때 한 사람에게만 의존하지 않았으므로 특히 엄격했다”면서 “우리는 연애 상대들로부터 직접 실시간으로 보고를 받았다”고 말했다. 또 연구진은 이번 발견이 관계를 건강하게 하고 커플들을 행복하게 하는 방법을 제공한다고 말한다. 박 연구원은 “사람들은 모든 관계에서 연애 상대의 성격에 대응하기 위한 전략을 배운다”면서 “새로운 상대의 성격이 옛 상대의 성격과 닮았다면 배웠던 기술을 통해 좋은 기반에서 새로운 관계를 시작하는 효과적인 방법이 될 수 있다”고 말했다. 반면 박 연구원은 “이런 전략도 부정적일 수 있다. 새로운 상대와 과거 상대의 성격이 얼마나 비슷해야 플러스나 마이너스가 되는지를 판단하려면 더 많은 연구가 필요하다”고 지적했다. 사진=아이클릭아트 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

사람은 연애할 때 옛 연인과 비슷한 성격을 지닌 상대를 선택하는 성향이 있다는 연구 결과가 나왔다. 캐나다 토론토대 심리학부 연구진이 애인이 있는 다양한 연령층의 성인남녀 332명을 대상으로 9년간 추적 조사한 자료를 분석해 이런 결론에 이르렀다고 미국 국립과학원회보(PNAS) 10일자에 발표했다. 연구 논문에 따르면, 연구진은 2008년부터 시작된 ‘독일 가족 패널 연구’의 참가자 332명과 이들의 과거 및 현재 연애 상대에게 직접 설문을 통해 응답한 답변을 분석해 개별 성격을 파악했다. 이때 참가자들과 각 상대에게는 “난 보통 겸손하며 내성적이다”, “난 많은 분야에 관심이 있다”, “난 계획을 세우고 실천한다” 등의 질문 21가지를 하고 이들이 응답한 답변 유형을 분석해 각 사람이 성실성이나 개방성, 외향성, 친화성 또는 신경민감성이라는 대표적인 성격 특성 5가지 중 어디에 해당하는지를 확인했다. 그 결과, 각 참가자의 과거와 현재 연애 상대가 지닌 성격에는 상당한 일관성이 있는 것으로 나타났다. 특히 많은 참가자는 자신과 성격이 같은 연애 상대를 선호하는 것으로 나타났다. 만일 현재의 연애 상대가 자신과 성격이 다르더라도 이들 상대는 과거의 상대와 같은 성격을 지니고 있을 가능성이 높은 것으로 확인됐다. 이에 대해 이번 연구 주저자인 박유빈 박사과정 연구원은 “사람들은 대개 이별했을 때 상대방의 성격을 탓하며 다음에 연애할 때 기존과 다른 성격을 지닌 상대와 만나겠다고 다짐한다”면서도 “그런데도 이 연구에서는 사람은 계속해서 비슷한 성격을 지닌 상대와 사귀는 경향이 강한 것으로 나타났다”고 설명했다. 연구 공동저자인 제프리 맥도널드 지도교수도 “한 관계에서 다음 관계까지 연애 상대의 성격이 일관되게 같은 것은 사람들이 실제로 선호하는 성격 유형이 있을지도 모른다는 것을 시사한다”면서 “이번 연구가 연애 상대들이 왜 비슷한 성격을 지녔는지 명확하게 밝히지는 못하지만, 우리는 자신과 같은 성격 외에도 계속해서 특정 성격을 지닌 연애 상대를 선호한다는 점은 주목할 만한 사실”이라고 말했다. 이번 연구는 연애 상대의 성격에 관해 참가자의 설명에 의존하기보다 상대방이 스스로 보고한 답변을 분석해 기존 여러 연구에서 발견되는 선입견을 설명한다. 박 연구원은 “이번 연구에서는 다양한 연애 상대의 성격을 파악할 때 한 사람에게만 의존하지 않았으므로 특히 엄격했다”면서 “우리는 연애 상대들로부터 직접 실시간으로 보고를 받았다”고 말했다. 또 연구진은 이번 발견이 관계를 건강하게 하고 커플들을 행복하게 하는 방법을 제공한다고 말한다. 박 연구원은 “사람들은 모든 관계에서 연애 상대의 성격에 대응하기 위한 전략을 배운다”면서 “새로운 상대의 성격이 옛 상대의 성격과 닮았다면 배웠던 기술을 통해 좋은 기반에서 새로운 관계를 시작하는 효과적인 방법이 될 수 있다”고 말했다. 반면 박 연구원은 “이런 전략도 부정적일 수 있다. 새로운 상대와 과거 상대의 성격이 얼마나 비슷해야 플러스나 마이너스가 되는지를 판단하려면 더 많은 연구가 필요하다”고 지적했다. 사진=123rf 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

‘기적의 해’ 1905년 알버트 아인슈타인은 세 편의 논문을 쏟아냈다. 특수상대성이론, 광전효과, 그리고 브라운운동과 관련한 방정식에 관한 것이다. 특수상대성이론과 광전효과 논문에 비해 브라운 운동에 관한 논문은 상대적으로 덜 알려져 있다. 19세기 영국 식물학자 로버트 브라운이 현미경으로 물에 떠있는 꽃가루가 끊임없이 불규칙하게 움직이는 모습을 발견했다. 사람들은 액체나 기체 같은 유체내 움직이는 미세한 입자의 불규칙한 운동을 ‘브라운 운동’이라고 불렀다. 아인슈타인은 한 번 충돌로 입자를 움직일 수는 없지만 초당 수 백만번의 무작위 충돌로 브라운 운동이 나타날 수 있다는 사실을 맥스웰 기체분자이론을 적용해 방정식을 만들어 냈다. 미세입자운동의 비밀이 아인슈타인의 브라운운동 방정식을 통해 어느 정도 밝혀졌지만 여러 분자나 입자가 섞여 있는 혼합 유체에서는 잘 맞지 않았다. 그래서 혼합 유체에서 입자의 운동을 설명하는 것은 현대 통계물리학의 난제로 남게 됐다. 중앙대 세포화학동력학센터, 화학과, 서울대 화학과, 이화여대 화학·나노과학과, 서강대 화학과 공동연구팀은 세포 속 같은 복잡한 액체환경에서도 일관되게 나타나는 분자들의 수송 원리를 발견했다고 13일 밝혔다. 이 때문에 아인슈타인의 브라운 운동 이론으로도 해결되지 않던 통계물리학의 난제가 풀렸다는 평가를 받고 있다. 이번 연구결과는 미국국립학술원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 11일자에 실렸다. 연구팀은 복잡액체 속 입자나 콜로이드 상태의 입자 이동거리 분포는 시간에 따라 정규분포에서 벗어나는 정도가 늘어났다 줄어들었다하는 양상을 보인다는 것을 관찰했다. 이 같은 입자의 움직임은 세포핵, 세포질, 세포막, 고분자 유체, 유리, 이온액체 등 다양한 복잡액체에서 공통적으로 관찰됐다. 연구팀은 환경에 따라 운동성이 변하는 무작위 운동입자 모델에서 아인슈타인의 방정식과는 다른 새로운 수송방정식을 도출해냈다. 이 방정식은 과냉각된 물 분자의 운동은 물론 아령처럼 연결된 2차원 강체입자의 유체운동, 콜로이드 입자 운동 등 다양한 복잡유체 내 입자와 운동을 일관되게 설명할 수 있는 것으로 확인됐다. 또 연구팀은 이번 방정식에서 내적 무질서도, 외적 무질서도라는 새로운 개념을 제시하기도 했다. 성재영 중앙대 교수는 “이번 연구는 통계물리학 분야의 난제인 복잡유체 내 분자열운동과 수송현상을 설명할 수 있는 방정식과 그 답을 찾아낸 것”이라며 “세포 내 효소와 생체 고분자들의 열운동을 통해 나타나는 다양한 생명현상들을 물리화학적으로 이해하고 예측하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

네덜란드의 화가 한 판 메이헤런(Han van Meegeren, 1889~1947)은 2차 세계대전이 끝난 직후 독일 나치에 협력한 죄로 체포됐다. 히틀러의 오른팔이었던 헤르만 괴링에게 네덜란드 국보급 화가 얀 베르메르의 ‘간음한 여인과 그리스도’라는 그림을 팔아넘겼기 때문이다. 당시 유명한 미술평론가들마저도 이 그림은 베르메르의 알려지지 않은 미술품으로 평가받았던 작품이었다. 그러나 반전은 재판에서 그동안 자신이 거래해 온 베르메르의 작품들은 모두 위작이라고 공개한 것이다. 재판정은 메이헤런의 주장을 검증하기 위해 3개월간 가택연금을 당한 상태에서 위작을 만드는 전 과정을 공개했다. 그렇게 만든 위작이 베르메르 풍의 ‘신전에서 설교하는 젊은 예수’라는 작품이었다. 결국 국가적인 반역자에서 적국의 장군을 골탕먹인 애국자로 대접받게 된 것이다. 판 메이헤런은 베르메르의 스타일과 기술 뿐만 아니라 17세기에 만들어진 캔버스를 구해 고전화가들이 하는 방식으로 그림을 그리고 화학약품으로 색을 희미하게 만드는 한편 열을 가해 균열을 만드는 방식으로 위작을 만들어 전문가까지 감쪽같이 속아넘겼던 것이다.최근에는 위작을 만들 때는 위조를 하려고 하는 시대의 무명 작품을 구해 물감이나 페인트를 긁어낸 다음 녹여서 사용하는 방식이 시도되는 등 세계적인 미술품 위조범 판 메이헤런을 뛰어넘는 위작 기술들이 등장해 최고의 전문가들마저도 머리를 긁적이게 만들고 있다고 한다. 그런데 스위스 취리히연방공과대(ETH Zurich) 이온빔물리학연구실, 지리학연구실, 무기화학연구실, 베른대 공대, 베른예술대학, 독일 쾰른대 보존과학연구소, 미국 인디애나폴리스미술관 보존과학연구소 공동연구팀은 오래된 재료를 사용해 예술품을 위조하더라도 200㎍(마이크로그램) 미만의 미세한 시료만으로도 위작을 가려낼 수 있는 결정적 기술을 개발했다고 7일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 4일자에 실렸다. 위조품 여부를 식별 할 때 보통 방사성탄소연대측정이라는 기술을 이용한다. 탄소의 동위원소 중 하나인 탄소14(C-14)를 이용해 이 원자가 일정한 속도로 붕괴한다는 사실에 근거해 탄소12에 대한 탄소14의 비율을 비교함으로써 연대를 측정하는 방식이다. 문제는 위작과 비슷한 연대의 재료들을 구해서 사용하면 위작 여부를 판단하기 쉽지 않다는 점이다. 이에 연구팀은 여러 시대에 사용된 물감들의 샘플을 구한 다음 화학적 방법을 사용해 순수한 탄소 10㎍만 남을 때까지 시료를 정제했다. 이렇게 만들어진 기준시료를 이용해 위작에 사용된 재료들과 비교한다는 것이다. 지금까지 사용돼 왔던 방사성탄소연대측정 방법을 한 단계 업그레이드 시킨 기술을 만들어 낸 것이다. 실제로 연구팀은 이번 기술을 활용해 로버트 트로터라는 사람이 미국의 민속화가 사라 혼의 그림을 위조한 작품을 판단했다. 트로터가 1985년에 그린 위작에는 ‘사라 혼, 1866년 5월 5일’이라는 서명이 붙어있으며 혼의 화풍과 형태까지 비슷해 진품과 구분하기가 쉽지 않은 것으로 알려졌다.연구팀은 그림이 그려진 캔버스의 조각 일부와 200㎍ 미만의 물감 가루를 분석했다. 그 결과 캔버스는 19세기의 것이 맞지만 물감은 가짜라는 것을 밝혀낸 것이다. 오래된 물감을 긁어서 실제 그림에 재사용하기 위해서는 결착제(binding agent)를 이용해야 한다. 결착제에 사용되는 오일은 최근의 것들이 많기 때문에 탄소14가 과다하게 포함돼 있다. 이 때문에 캔버스와 물감을 아무리 오래 전 것을 사용한다고 하더라도 날짜가 모순되게 된다는 설명이다. 라우라 헨드릭스 ETH 물리학과 연구원은 “이번에 개발한 기술은 최근 교묘해지고 있는 위작을 확실히 구별해 낼 수 있는 거의 유일한 방법”이라며 “위작 여부를 판단할 수 있는 기준 시료를 구하는 것이 쉽지 않고 측정과정이 복잡해 측정 시간이 오래걸리고 비용이 많이 든다는 문제들이 있지만 추가 연구를 통해 이런 단점들을 해결할 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

미국의 과학자들이 새로운 연구를 통해 젊은 쥐의 혈액 속에서 뇌의 노화 과정을 되돌리는 두 가지 성분을 확인했다고 밝혔다. 뉴사이언티스트 등 외신에 따르면, 미국 스탠퍼드대 분자·세포생리학 연구진이 연구에서 생후 12~15개월 된 나이 든 쥐에게 생후 2주 된 젊은 쥐의 혈액을 주입하면 뇌의 기억력과 학습능력 등이 감퇴하는 노화 증상을 되돌릴 수 있다는 것을 발견했다. 이는 젊은 쥐의 혈액 속에 있는 두 단백질이 나이 든 쥐의 뇌 신경세포인 ‘뉴런’의 성장을 촉진하고 이들 뉴런 사이의 신경 연결인 ‘시냅스’ 수를 늘린 것이라고 연구진은 설명했다. 또 연구진은 두 단백질을 실험실에서 배양한 사람의 뉴런에도 작용하는지 검사했으며 배양된 뉴런의 성장을 촉진하고 시냅스 수를 늘리는 데 도움을 주는 등 비슷한 효과를 확인했다. 이런 결과는 앞으로 회춘 묘약뿐만 아니라 노화로 인해 발생하는 치매의 영향을 되돌리는 치료 방법을 개발하는 데도 도움이 되리라는 희망을 불러일으킨다. 연구진에 따르면, 회춘 효과가 있는 두 가지 핵심 단백질은 ‘트롬보스폰딘-4’(THBS4)와 ‘SPARC 유사 단백질 1’(SPARCL1)으로 확인됐다.미국 국립과학원회보(PNAS) 3일자에 실린 이번 연구논문에서 연구진은 두 화합물이 시냅스 수를 늘린다고 썼다. 건강한 뇌에서는 새로운 시냅스의 생성과 오래된 시냅스의 손실이 균형을 이루지만, 이런 과정은 나이가 들수록 느려져 알츠하이머병과 같은 치매를 일으키는 것으로 알려졌다. 시냅스의 손실이 무언가를 기억하기 어렵게 만들기 때문이다. 연구논문 주저자인 캐스린 간 박사후연구원과 공동저자인 토마스 쥐트호프 박사는 “우리는 젊은 쥐의 피가 시냅스 형성을 촉진하기 위해 뉴런에 직접 작용하는 요인을 강화하는지에 의문을 가졌다. 우리는 젊지만 늙지 않은 쥐의 혈청이 배양된 뉴런 사이에 시냅스 형성을 실제로 직접 촉진하는 것을 보여줬으며 어린 쥐의 혈액에서 ‘트롬보스폰딘-4’와 ‘SPARC 유사 단백질 1’이라는 두 요인의 강화와 그 효과를 확인했다”고 작성했다. 이어 “따라서 우리의 실험은 젊은 피가 뉴런 사이의 시냅스 연결을 직접적으로 촉진하는 여러 요인에서 풍부하다는 것을 보여준다”고 덧붙였다. 이렇듯 연구진은 연구를 통해 두 가지 핵심 물질을 확인할 수 있었지만, 이들 물질이 어떻게 회춘 효과를 일으키는지는 아직 정확히 알 수 없다면서 두 물질이 살아있는 사람들에게 효과가 있다는 것을 보여주기 전에 많은 추가 연구가 필요하다고 지적했다. 예를 들어 그중 하나는 두 단백질이 사람의 혈액뇌관문(BBB)을 통과해 뇌에 직접 도달할 수 있는지는 아직 확인되지 않았다는 것이다. 혈액과 뇌 조직 사이에 존재하는 혈액뇌관문은 혈액 속 큰 분자를 걸러내는 역할을 하는 것으로 알려졌다. 하지만 노화를 막거나 되돌리는 화합물에 관한 연구는 이뿐만이 아니다. 잠재적으로 가능성 있는 또 다른 물질로는 사람의 제대혈 세포가 있다. 이 세포에서 발견된 ‘TIMP 1’으로 불리는 한 화합물은 연구에서 회춘 효과가 있는 것으로 나타났다. 과학자들에게 높은 기대를 갖게 하는 또 다른 화합물들 중에는 근육의 성장을 촉진하는 ‘GDF11’과 기억을 형성하는 뇌의 일부분인 해마에서 세포 성장에 영향을 주는 성선자극호르몬분비호르몬(생식샘자극호르몬분비호르몬·GnRH)도 있는 것으로 알려졌다. 사진=123rf(위), PNAS 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

“지금까지 포도향은 잊어라. 화학공법이 아닌 생물학적 공법으로 만든 진짜배기 천연 포도향이 온다.” 식음료에는 다양한 맛과 향을 내는 감미료가 포함된다. 특히 메틸안트라닐산은 콩코드 포도 특유의 향과 맛을 내는 천연화합물로 여러 과일과 식물에 포함돼 있다. 문제는 식물에서 직접 메틸안트라닐산을 추출하는 방식은 경제성이 낮아 지금까지는 유기용매를 사용하는 석유화학적 방법으로 만들어져 인공착향료로 분류돼 있었다. 그런데 국내 연구진이 미생물을 이용해 식물에서 저렴하게 메틸안트라닐산을 추출하는 기술을 개발해 주목받고 있다. 카이스트 생명화학공학과 이상엽 특훈교수팀은 대사공학 기법을 이용해 미생물로 천연 포도향을 만들어 내는 공정을 개발했다고 20일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 최신호(5월 13일자)에 실렸다. 미생물을 이용해 천연물을 합성하는 기술에 대해서는 많은 연구가 진행됐지만 식물에서 나오는 천연 화합물은 미생물들에게는 강한 독성을 갖고 있어 고농도로 생산하기가 쉽지 않다. 이에 연구팀은 사람이 섭취 가능한 아미노산을 생산할 수 있는 코리네박테리움 글루타미쿰이라는 균주를 대사공학적 방법으로 메틸안트라닐산을 만들어 낼 수 있도록 대사회로를 설계했다. 그 다음 포도당처럼 재생 가능한 바이오메스에서 설계된 대사회로를 가진 균주를 넣어 유기용매나 화학촉매를 사용하지 않고도 100% 천연 메틸안트라닐산을 생산할 수 있게 한 것이다. 이번 기술은 화학촉매 반응 없이 순수한 생물학적 공정만으로 천연화합물인 메틸안트라닐산을 생산할 수 있으며 공정 자체가 단순하고 친환경적이기 때문에 저렴하게 대량생산이 가능하다는 장점까지 갖추고 있다.이상엽 교수는 “이번 기술은 지난 100여년 동안 석유화학 기술을 기반으로 만들어진 메틸안트라닐산을 100% 바이오 기반의 친환경 방식으로 생산할 수 있게 됐다”며 “천연 메틸안트라닐산을 식품, 의약품, 화장품 산업 등 다양한 분야에 저렴하게 사용할 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지금으로부터 9900만 년 살았던 암모나이트가 사상 처음으로 ‘영원한 무덤’에 ‘봉인’된 채 발견됐다. 최근 중국 난징 지질학 및 고생물학 연구소는 미얀마에서 발견된 ‘호박’에서 암모나이트는 물론 거미, 파리, 벌 등 40여 종의 벌레 등이 함께 발견됐다는 연구결과를 미국 국립과학원 회보(PNAS) 최신호에 발표했다. 주로 교과서에서 접하는 암모나이트는 고생대에 등장한 두족류의 대표주자로 단단한 나선형의 껍질을 가진 것이 특징이다. 암모나이트의 무덤이 된 호박은 우리에게 익숙한 먹는 호박은 아니다. 호박(琥珀)은 나무의 송진 등이 땅 속에 파묻혀서 수소, 탄소 등과 결합해 만들어진 광물을 말한다. 호박이 일반인에게 알려진 것은 영화 ‘쥬라기 공원’ 덕으로 오래 전 멸종한 고대 동물의 모습을 생생히 볼 수 있다. 이번에 발견된 암모나이트의 길이는 33㎜, 폭 9.5㎜, 무게 6.08g으로 겉껍질은 부서졌으며 연조직은 없었다. 또 입구는 모래로 가득차 있어 호박 속에 갇히기 전에 이미 죽었을 것으로 추정된다. 연구팀은 마이크로 CT 등을 통해 암모나이트를 분석했으며 백악기 알비세 때인 약 9900만 년 전 살았을 것으로 추정했다.이번 발견이 학자들을 놀라게 한 것은 바닷속에 사는 암모나이트가 어떻게 땅 위의 호박 속에 갇혔냐는 점이다. 연구를 이끈 왕 보 교수도 "호박 속에 암모나이트가 있을 것이라고는 상상도 못했다"면서 "호박 속에서 대형 해양동물 화석이 발견된 것은 이번이 처음"이라고 밝혔다. 암모나이트가 호박에 갇힌 이유에 대해서는 합리적인 추론은 가능하다. 죽은 암모나이트가 파도에 쓸려 해변으로 올라왔고 마침 그 인근에 송진을 생산하는 나무가 있었을 것이라는 추측. 왕 교수는 "해안가 나무에 있던 송진이 해변에 있던 육지 절지동물과 조개껍데기에 떨어졌다"면서 "날파리 등도 마침 그 근처에 있다가 함께 영원히 갇힌 것"이라고 설명했다. 이어 "당시의 생태를 알 수 있는 좋은 연구자료가 될 것"이라고 덧붙였다.　 　　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

세균이 지구온난화의 주범으로 꼽히는 메탄가스를 줄이는 열쇠가 될지도 모르겠다. 유럽 연구진이 메탄가스를 산소로 바꾸는 능력을 지닌 세균들 가운데 세계에서 흔히 발견되는 한 종을 처음으로 분리·분석하는 데 성공했다고 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호(4월8일자)에 발표했다. ‘메틸로캅사 고르고나’(Methylocapsa Gorgona)라는 학명을 지닌 이 세균은 메탄산화세균(메탄산화균)의 일종으로, 메탄가스 농도가 매우 낮은 곳에서도 살 수 있다. 토양 속에는 메탄산화세균이 다수 존재하며 메탄가스가 대기 중으로 방출되기 전 줄여주는 아주 중요한 역할을 한다고 과학자들은 믿는다. 하지만 메탄산화세균이 생존을 위해 필요로 하는 메탄가스의 양은 매우 적으므로, 점차 늘어나는 메탄가스를 줄이는 데는 별 다른 영향을 주지 못하고 있다.그런데 이제 연구진은 메탄산화세균을 유전적으로 수정할 수 있으면 이들이 지금보다 많은 양의 메탄가스를 산소로 바꿔 지구온난화를 완화할 수 있다고 주장한다. 하지만 메탄산화세균은 우리 인간의 활동으로 쉽게 사멸하는 문제를 안고 있다. 여기에는 논밭갈이와 같은 농업 관습을 비롯해 토양을 파괴하는 다른 농업 기술이 있다고 연구진은 덧붙였다. 이제 연구진은 인간의 이런 활동과 세균의 메탄 산화 능력 사이에 어떤 관계가 있는지 살필 계획이다. 기후과학의 발전에 따라 대기 중 메탄가스를 포획해 제어하는 기술의 필요성이 점차 중요해지고 있다. 메탄가스를 연료로 쓰고 가축들이 배출하는 메탄가스의 양도 만만치 않기 때문이다. 또 온난화의 가속으로 영구동토층 깊은 곳에 매장돼 있는 방대한 메탄가스층이 대기 중으로 방출될 우려마저 나오고 있어 하루 빨리 메탄가스를 통제할 수 있는 기술이 나오길 바랄 뿐이다. 사진=PNAS 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

세균이 지구온난화의 주범으로 꼽히는 메탄가스를 줄이는 열쇠가 될지도 모르겠다. 유럽 연구진이 메탄가스를 산소로 바꾸는 능력을 지닌 세균들 가운데 세계에서 흔히 발견되는 한 종을 처음으로 분리·분석하는 데 성공했다고 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호(4월8일자)에 발표했다. ‘메틸로캅사 고르고나’(Methylocapsa Gorgona)라는 학명을 지닌 이 세균은 메탄산화세균(메탄산화균)의 일종으로, 메탄가스 농도가 매우 낮은 곳에서도 살 수 있다. 토양 속에는 메탄산화세균이 다수 존재하며 메탄가스가 대기 중으로 방출되기 전 줄여주는 아주 중요한 역할을 한다고 과학자들은 믿는다. 하지만 메탄산화세균이 생존을 위해 필요로 하는 메탄가스의 양은 매우 적으므로, 점차 늘어나는 메탄가스를 줄이는 데는 별 다른 영향을 주지 못하고 있다.그런데 이제 연구진은 메탄산화세균을 유전적으로 수정할 수 있으면 이들이 지금보다 많은 양의 메탄가스를 산소로 바꿔 지구온난화를 완화할 수 있다고 주장한다. 하지만 메탄산화세균은 우리 인간의 활동으로 쉽게 사멸하는 문제를 안고 있다. 여기에는 논밭갈이와 같은 농업 관습을 비롯해 토양을 파괴하는 다른 농업 기술이 있다고 연구진은 덧붙였다. 이제 연구진은 인간의 이런 활동과 세균의 메탄 산화 능력 사이에 어떤 관계가 있는지 살필 계획이다. 기후과학의 발전에 따라 대기 중 메탄가스를 포획해 제어하는 기술의 필요성이 점차 중요해지고 있다. 메탄가스를 연료로 쓰고 가축들이 배출하는 메탄가스의 양도 만만치 않기 때문이다. 또 온난화의 가속으로 영구동토층 깊은 곳에 매장돼 있는 방대한 메탄가스층이 대기 중으로 방출될 우려마저 나오고 있어 하루 빨리 메탄가스를 통제할 수 있는 기술이 나오길 바랄 뿐이다. 사진=PNAS 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

석탄, 석유와 같은 화석연료 사용으로 발생하는 각종 오염물질, 특히 초미세먼지(PM2.5)와 오존으로 인해 세계적으로 한 해 최대 550만명이 추가로 사망할 수 있을 것이라는 연구결과가 발표됐다. 독일 막스플랑크 화학연구소, 사이프러스 국립연구소, 캐나다 보건부 인구통계국, 영국 런던 위생열대의과대, 미국 캘리포니아 샌디에이고대(UC샌디에이고) 스크립스 해양연구소 국제공동연구팀은 대기오염으로 인한 추가 사망자의 65%는 화석연료 사용이 원인이 돼 사망한다고 밝혔다. 화석연료 사용은 기후변화를 일으키는 원인의 70%를 차지하기도 했다. 이 같은 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 26일자에 실렸다. 연구팀은 2015년 인구통계학적 데이터를 바탕으로 182개국을 대상으로 분석을 실시했다. 이들은 대기오염이 기후와 공중보건에 미치는 영향을 밝혀내기 위해 ‘대기화학-일반순환 모델’을 적용했다. 대기화학-일반순환 모델은 대기를 구성하는 다양한 물질과 외부에서 유입되는 각종 화학물질의 반응 과정을 분석해 대기오염이 공중보건에 어떤 영향을 미치는지 규명하는 기법이다. 그 결과 대기오염으로 인한 사망률 증가의 직접적이고 중요한 원인 물질은 다름 아닌 오존과 초미세먼지라는 사실이 밝혀졌다. 2015년 기준으로 화석연료 사용에 따른 대기오염 탓에 사망한 사람은 세계적으로 360만 8000명에 이르며, 지구 평균온도도 0.35도 상승했다고 연구팀은 밝혔다. 2015년 기준 화석연료 사용 탓에 사망한 사람이 가장 많은 나라는 중국으로 나타났으며, 그다음으로 인도, 미국, 파키스탄, 일본, 러시아 순으로 나타났다. 한국도 2015년 기준 화석연료로 인한 사망자 수는 3만 1180명이었다. 그중 초미세먼지 때문에 사망한 사람은 2765명으로 25위를 기록했다. 연구팀은 현재와 같은 추세로 화석연료를 사용한다면 2050년이 되면 최대 550만명의 추가 사망자가 발생할 수 있다고 추정했다. 한편 연구진은 화석연료 배출시설을 완전 폐쇄한다면 매년 심각한 가뭄을 겪고 있는 아프리카와 중국, 인도, 중남미 지역에서 강수량을 증가시켜 식량과 수자원 확보에 도움을 줄 수 있을 것이라고도 분석했다. 실제로 지역에 따라 차이는 있지만 인도는 10~70%, 중국 북부지역은 10~30%, 중남미와 서아프리카 지역에는 10~40% 정도의 비가 더 올 수 있을 것으로 예측됐다. 연구를 주도한 요스 레리펠트 독일 막스플랑크 화학연구소 교수는 “이번 연구는 대기오염물질 배출시설을 신속하게 중단시키는 것이 수 백만명을 살릴 수 있고 가뭄과 홍수와 같은 기상이변을 막을 수 있는 유일한 방법이라는 것을 보여 주고 있다”고 강조했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

추가 사망자 65% 석탄·석유 사용 때문 초미세먼지·오존이 사망률 증가 원인 2015년 한국 초미세먼지 사망 2765명석탄, 석유와 같은 화석연료 사용으로 발생하는 각종 오염물질, 특히 초미세먼지(PM2.5)와 오존으로 인해 세계적으로 한 해 최대 550만명이 추가로 사망할 수 있을 것이라는 연구결과가 발표됐다. 독일 막스플랑크 화학연구소, 사이프러스 국립연구소, 캐나다 보건부 인구통계국, 영국 런던 위생열대의과대, 미국 캘리포니아 샌디에이고대(UC샌디에이고) 스크립스 해양연구소 국제공동연구팀은 대기오염으로 인한 추가 사망자의 65%는 화석연료 사용이 원인이 돼 사망한다고 밝혔다. 화석연료 사용은 기후변화를 일으키는 원인의 70%를 차지하기도 했다. 이 같은 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 26일자에 실렸다. 연구팀은 2015년 인구통계학적 데이터를 바탕으로 182개국을 대상으로 분석을 실시했다. 이들은 대기오염이 기후와 공중보건에 미치는 영향을 밝혀내기 위해 ‘대기화학-일반순환 모델’을 적용했다. 대기화학-일반순환 모델은 대기를 구성하는 다양한 물질과 외부에서 유입되는 각종 화학물질의 반응 과정을 분석해 대기오염이 공중보건에 어떤 영향을 미치는지 규명하는 기법이다.그 결과 대기오염으로 인한 사망률 증가의 직접적이고 중요한 원인 물질은 다름 아닌 오존과 초미세먼지라는 사실이 밝혀졌다. 2015년 기준으로 화석연료 사용에 따른 대기오염 탓에 사망한 사람은 세계적으로 360만 8000명에 이르며, 지구 평균온도도 0.35도 상승했다고 연구팀은 밝혔다. 2015년 기준 화석연료 사용 탓에 사망한 사람이 가장 많은 나라는 중국으로 나타났으며, 그다음으로 인도, 미국, 파키스탄, 일본, 러시아 순으로 나타났다. 한국도 2015년 기준 화석연료로 인한 사망자 수는 3만 1180명이었다. 그중 초미세먼지 때문에 사망한 사람은 2765명으로 25위를 기록했다. 연구팀은 현재와 같은 추세로 화석연료를 사용한다면 2050년이 되면 최대 550만명의 추가 사망자가 발생할 수 있다고 추정했다. 한편 연구진은 화석연료 배출시설을 완전 폐쇄한다면 매년 심각한 가뭄을 겪고 있는 아프리카와 중국, 인도, 중남미 지역에서 강수량을 증가시켜 식량과 수자원 확보에 도움을 줄 수 있을 것이라고도 분석했다. 실제로 지역에 따라 차이는 있지만 인도는 10~70%, 중국 북부지역은 10~30%, 중남미와 서아프리카 지역에는 10~40% 정도의 비가 더 올 수 있을 것으로 예측됐다. 연구를 주도한 요스 레리펠트 독일 막스플랑크 화학연구소 교수는 “이번 연구는 대기오염물질 배출시설을 신속하게 중단시키는 것이 수 백만명을 살릴 수 있고 가뭄과 홍수와 같은 기상이변을 막을 수 있는 유일한 방법이라는 것을 보여 주고 있다”고 강조했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

남자형제가 있는 쌍둥이 여자아이가 여자형제가 있는 쌍둥이 여자아이보다 수입이 적고 자녀도 덜 낳는 경향이 있다는 연구 결과가 나왔다. 이 같은 결과가 나온 이유에 대해서는 추가 연구가 필요하지만 일단 연구자들은 태아 시절 남성호르몬인 ‘테스토스테론’의 노출정도 차이 때문인 것으로 해석하고 있다. 노르웨이 경제대학, 미국 노스웨스턴대, 에모리대 소속 행동경제학자와 생물인류학자들은 1967~1978년에 노르웨이에서 태어난 73만명 중 1만 3800쌍의 쌍둥이에 대해 분석해 이 같은 결과를 얻었다고 밝혔다. 이번 연구결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 19일자에 실렸다. 출산 1000건 당 4건 비율로 태어나는 이란성 쌍둥이 중 절반은 남녀 쌍둥이이다. 남녀 쌍둥이의 경우 남자아이가 만들어 낸 테스토스테론 중 일부가 여자아이에게 전달될 수 있는데 과학자들은 이같은 현상이 여자아이의 성격이나 태도, 사회적 성공 등에 어떤 영향을 미칠지를 두고 논쟁을 벌여왔다. 연구팀은 노르웨이에서 태어난 1만 3800쌍 쌍둥이들을 대상으로 남-녀 이란성 쌍둥이로 태어난 여자아이와 여-여 이란성 쌍둥이로 태어난 여성을 비교했을 경우 남녀 쌍둥이 중 여자아이가 고등학교, 대학교 졸업 확률은 여-여 쌍둥이 여자아이보다 각각 15.2%, 3.9% 낮게 나타났으며 결혼할 확률도 11.7% 낮은 것으로 조사됐다. 또 자녀수와 수입도 5.8%, 8.6% 낮은 것으로 나타났다. 기존 연구에서도 남자형제와 같이 있는 쌍둥이 여자아이는 여-여 쌍둥이나 쌍둥이가 아닌 여자아이에 비해 남자아이와 비슷한 골격이나 뇌를 갖고 있는 것으로 알려졌다. 연구팀은 남자형제와 자궁을 나눈 여자아이들은 흔히 ‘선머슴 같은 여자아이’로 불리며 남자아이들처럼 감정적이고 공격적으로 행동하는 경향이 커 성장 후 생활에도 영향을 미치는 것으로 분석했다. 크리스토퍼 쿠자와 노스웨스턴대 진화인류학 교수는 “이번 연구는 남자-여자 이란성 쌍둥이로 태어난 여성의 사회경제적 성공률 저하 현상의 일부분을 보여준 것”이라며 “남성호르몬이 많아 공격적이고 남성적인 여성들은 전통적 성규범 차원에서는 사회적으로 보이지 않게 배척되는 경우가 많기 때문에 이 같은 효과가 나타날 수 있다”라고 설명했다. 쿠자와 교수는 “이번 연구결과는 태아시절 생물학적 차이가 여성을 바라보는 사회적 분위기에 따라 경제적 차이로 나타날 수 있다는 것을 보여주고 있는 만큼 분명 문화적 영향도 분명 있을 것”이라며 “세계 여러 지역에서 같은 연구를 진행할 필요가 있다”고 덧붙였다. 그러나 이번 연구결과에 대해 반론도 만만찮다. 생물인류학자인 탈리아 멜버 일리노이대 교수는 “여성 안의 테스토스테론이 행동, 성격, 태도에 미치는 장기적인 영향에 대한 학자들의 관심이 높아지고 있기는 하지만 태아 시절 엄마 뱃 속에서 테스토스테론에 노출되는 정도에 따라 여성의 삶이 변할 수 있다는 생각은 성급하고 기정사실처럼 받아들여지는 것은 문제”라고 지적했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

지구상에 현존하는 가장 큰 동물은 바로 대왕고래다. 몸길이는 보통 24~30m, 무게는 90~170t에 달하는 덩치를 자랑하기 때문이다. 대왕고래는 다른 대형 고래처럼 작은 크릴만 먹는다. 새우처럼 생긴 크릴은 개체수가 매우 풍부하고 떼로 몰려다니므로 이들 고래는 덩치를 유지하기 위해 끊임없이 크릴을 찾아 다닌다. 이에 따라 과학자들은 오랫동안 이들 고래가 이동하는 경로를 추적해왔다. 하지만 이런 고래가 매년 어느 시기에 어떻게 이동 경로를 정하고 있는지는 지금까지 제대로 밝히지 못했다. 그런데 미국의 과학자들은 연구를 통해 그 해답을 찾은 것으로 보인다. 미국해양대기청(NOAA) 등이 참여한 연구팀은 매년 미국 북서부 태평양 연안과 중앙아메리카 코스타리카 앞바다를 오가는 대왕고래 60마리에 대해 위치 추적용 꼬리표를 붙이고 10년 동안 추적한 자료를 분석했다. 그리고 크릴이 먹이로 삼는 식물성 플랑크톤이 매년 봄마다 급증하는 시기와 비교했다. 이를 통해 연구팀은 대부분의 이동성 육생동물이 자원의 변천에 따라 이동 경로를 바꾸는 것과 달리, 대왕고래는 이동 시기와 경로를 정하는 데 오랜 기간 학습된 기억력에 크게 의존하는 경향이 있다는 것을 알아냈다.연구에 참여한 NOAA의 생태학자 브리아나 에이브럼스 박사는 “대왕고래는 기억을 사용한다”며 “어느 특정 시기에 일어난 일에 근거한 것이 아니라 기본적으로 오랜 기간 경험을 통해 발전시킨 예측하는 능력을 사용해 크릴이 증식하는 평균적인 시기를 선택하는 것 같다”고 설명했다. 또 “이들 고래는 말하자면 실패 위험을 줄이기 위해 기억 즉 과거로부터 얻은 경험을 이용하는 것으로 보인다”며 “해양의 변화에는 매우 큰 차이가 있어 뭔가가 일어나는 시기를 정확히 예측하는 것은 매우 어려운 일로 이는 기억에 의존하는 이유 중 하나로 꼽힌다”고 덧붙였다. 에이브럼스 박사에 따르면, 바다는 매우 활동적이며 서식 환경은 수시로 변한다. 해마다 큰 차이가 있어 평균을 선택해 실패할 위험을 분산하는 것이다. 그렇지만 멸종위기종으로 지정된 대왕고래는 기후 변화 탓에 큰 어려움에 처해있다고 에이브럼스 박사는 지적했다. 에이브럼스 박사는 “기후 변화로 평균에서 한참 벗어난 차이가 생기고 있다. 그 차이는 정상적인 변동 범위에서 크게 벗어난다”며 “이런 큰 변화는 고래 같은 동물이 지금까지 적용해온 것보다 훨씬 빨리 일어나고 있다는 점이 심히 우려된다”고 말했다. 자세한 연구 결과는 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

네안데르탈인은 현생 인류의 근연종으로 최근 유전자 분석 연구를 통해 아프리카인을 제외한 현생 인류에 유전자를 남겼다는 놀라운 사실이 밝혀지면서 더 주목을 받고 있다. 네안데르탈인은 사라진 원시종이 아니라 우리 안에 같이 살아가는 동반자인 것이다. 하지만 그렇다고 해서 유라시아 대륙에서 번영을 누렸던 네안데르탈인이 현생 인류와 혼혈이 되어 사라진 것은 아니다. 얼마나 많은 현생 인류의 조상이 유라시아 대륙으로 이주했는지는 확실하지 않지만, 적어도 수십 만년 간 터전을 잡고 살았던 네안데르탈인에 비하면 소수에 불과했을 것이다. 그런데도 인류가 아닌 네안데르탈인이 극히 일부 유전자만 흔적으로 남기고 사라졌다는 것은 대부분 후손 없이 멸종했다는 의미다. 과학자들은 그 이유를 알아내기 위해 노력하고 있지만, 아직 확실한 결론을 내리지 못했다. 다만 몇 가지 단서는 찾아냈다. 최근 막스 플랑크 연구소의 과학자들이 이끄는 국제 과학자팀은 프랑스에서 발굴한 네안데르탈인의 화석에서 질소 동위원소를 분석했다. 그리고 네안데르탈인이 잡식주의자인 현생 인류의 조상과 달리 거의 육식만 했다는 증거를 발견했다. 초식동물과 육식동물은 탄소나 질소 동위원소비가 서로 다르기 때문에 이를 분석하면 어떻게 먹고 살았는지 알 수 있다. 그 결과 네안데르탈인은 현생 동물 중 인간이 아니라 의외로 늑대에 가까운 식단을 가지고 있었다. 과거 과학자들은 네안데르탈인이 덩치가 크고 인간보다 지능이 낮기 때문에 이들이 적극적으로 사냥을 하기보다는 고릴라 같은 대형 유인원처럼 초식 위주의 식단을 지녔을 것으로 추정했다. 하지만 이후 발굴된 도구와 먹다 남긴 동물 뼈를 통해 네안데르탈인이 매우 뛰어난 사냥꾼으로 매머드 같은 대형 초식동물 고기도 즐겨 먹었다는 사실이 확인됐다. 이번 연구에서는 네안데르탈인이 아예 육식동물이라는 증거가 나온 셈이다. 이 연구는 미국 국립 과학원회보 (PNAS)에 발표됐다. 아마도 먹을 수 있는 건 다 먹는 현생 인류와 달리 네안데르탈인은 대형 초식동물이라는 제한된 먹이에 주로 의존했던 것으로 보인다. 이런 먹이가 풍부한 상황에서는 생존에 어려움이 없지만, 기후 변화 등으로 먹이가 감소할 경우 네안데르탈인은 현생 인류보다 멸종 위험도가 높을 수밖에 없다. 물론 이것 때문에 네안데르탈인이 사라졌는지는 분명하지 않지만, 어떤 환경에서도 적응할 수 있는 인간의 높은 지능과 유연성이 인류의 성공 비결인 점은 분명하다. 사진=123rf.com 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

미국영화연구소(AFI)가 선정한 100대 영화에 포함된 마틴 스코세이지 감독의 1976년 작품 ‘택시 드라이버’와 1978년 마이클 치미노 감독이 만든 ‘디어 헌터’의 공통점은 뭘까.우선 주인공이 로버트 드니로라는 점. 그리고 트라우마라고 부르는 ‘외상 후 스트레스 장애’(PTSD)로 인해 삶이 망가져 버린 베트남전 참전 군인들의 모습을 그렸다는 점을 꼽을 수 있다. 이처럼 차마 눈 뜨고 볼 수 없을 정도로 참혹한 전장이나 예상치 못한 지진해일(쓰나미), 지진, 화산 같은 자연재해와 대형 사건사고에 노출된 사람들은 단 한 번의 경험으로 새겨진 트라우마 때문에 남은 삶을 정상적으로 영위해 나가기 힘들어하는 경우가 많다. 광유전학이나 뇌과학이 발달하면서 삶 자체를 위협하는 고통스러운 기억만을 족집게처럼 콕 찍어 없애는 방법들이 활발히 연구되고 있다. 기초과힉연구원(IBS) 인지 및 사회성 연구단 신희섭 단장팀은 시각자극을 통해 PTSD를 치료하는 방법의 메커니즘을 밝혀내고 공포기억과 관련한 새로운 뇌 회로를 발견했다. 이번 연구 결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 14일자에 실렸다. 현재 신경정신과에서는 트라우마를 치료할 때 환자가 공포기억을 떠올리도록 한 뒤 빛을 이용해 눈동자를 좌우로 움직이도록 시각자극을 주는 ‘안구운동 민감 소실 및 재처리요법’(EMDR)을 활용하고 있다. EMDR은 트라우마로 남은 공포기억을 회상하면서 눈동자를 좌우로 움직이도록 함으로써 뇌의 정보처리 기능을 활성화시켜 두려웠던 기억을 저 멀리 사라지게 만드는 기법이다. 실제로 2001년 미국 9·11테러, 2004년 발생한 태국 쓰나미 사태, 1995년 일본 고베지진 때 살아남은 사람들의 공포기억을 치유하는 데 EMDR이 활용된 바 있다. EMDR이 트라우마 치료에 효과적이라는 것은 알려져 있지만 어떤 방식으로 작동돼 공포기억을 제거하는지는 정확히 밝혀지지 않았다. 연구팀은 생쥐에게 특정 소리와 함께 전기충격을 줘 소리에 대한 공포기억을 심어 줬다. 공포기억이 생긴 생쥐는 소리만 들려도 몸이 얼어붙는 공포반응을 보이게 된다. 연구팀은 생쥐가 소리에 공포반응을 보일 때 좌우로 반복해서 깜박거리는 LED 빛을 보도록 하면 몸이 얼어붙는 공포반응이 빠르게 감소한다는 사실을 확인했다. 또 시간이 지난 뒤나 다른 장소에서 똑같은 상황에 맞닥뜨려도 공포반응이 나타나는 비율이 낮다는 것도 확인했다. 사람의 트라우마 치료에 사용되는 EMDR의 치료 효과가 생쥐에게서도 똑같이 나타난다는 것이다. 연구팀은 빛과 유전공학적 기법을 결합해 특정 세포를 조절하는 광유전학을 통해 뇌에서 안구 운동과 주의집중을 담당하는 상구와 중앙 내측 시상핵을 거쳐 기억이 저장되는 편도체에 이르는 신경회로가 공포기억을 관장하는 새로운 통로라는 사실도 밝혀냈다. 신희섭 단장은 “PTSD는 단 한 번의 충격적인 경험으로 형성되지만 기존의 약물과 심리치료 방식으로는 치유기간이 오래 걸린다”며 “이번에 발견한 공포기억 억제회로를 조절하는 약물이나 기술을 개발해 PTSD를 좀더 손쉽게 치료하는 방법을 찾을 것”이라고 말했다. IBS 신희섭 단장팀 연구 이전에 카이스트 생명과학과와 미국 존스홉킨스 의대, 컬럼비아 의대 공동연구팀은 뇌의 흥분성 신경세포에서 포도당과 유사한 물질을 대사할 수 있도록 만들어 주는 이노시톨 대사효소를 제거하면 공포기억이 빠르게 사라진다는 사실을 발견해 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 1월 28일자에 발표하기도 했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr