미국의 과학자들이 유전자 편집기술로 햄스터를 온순하게 만들려다 되려 난폭하게 바꿔놨다. 영국 데일리메일 4일자 보도에 따르면, 미 조지아주립대 연구팀은 햄스터를 대상으로 유전자 편집기술을 사용해 ‘바소프레신 수용체 1A’(Avpr1A)를 제거하고 행동을 관찰하는 실험을 진행했다. Avpr1A은 바소프레신의 3가지 주요 수용체 중 하나로, 뇌의 시상하부에서 생성되고 뇌하수체 후엽에서 분비되는 펩타이드 호르몬인 바소프레신과 결합해 바소프레신의 작용을 세포에 전달하는 분자다. 바소프레신은 체내 체액의 삼투압을 감지해 신장에서 물의 재흡수를 촉진하고 배설을 억제하는 항이뇨 호르몬이지만, 공격성과 사회적 소통 등 사회적 행동에도 영향을 미친다고 알려졌다. 연구팀은 이번 실험에서 Avpr1A의 비활성화 이후 바소프레신 영향이 줄어들어 햄스터의 공격성과 사회적 소통이 감소할 것으로 예상했다. 하지만 결과는 정반대로 나타났다. 심지어 Avpr1A가 없는 햄스터는 수컷이든 암컷이든 상관없이 높은 공격성을 나타내기 시작했다. 결국 햄스터들끼리 서로 물고 뜯고 쫓는 상황까지 벌어졌다. 연구를 이끈 H. 엘리엇 앨버스 교수는 “바소프레신 수용체인 Avpr1A는 바스프레신의 작용을 전달하는 대신 억제하는 방향으로 작용하는 것 같다. 이번 발견은 뇌의 특정 영역뿐만 아니라 뇌 전체에 존재하는 수용체 작용에 대해 생각할 필요가 있음을 시사한다”고 말했다. 연구팀은 또 이번 결과는 사람에게도 통용될 수 있다고 밝혔다. 그러면서 사회적 행동에서 바소프레신의 역할을 이해하면 자폐증에서 우울증에 이르는 다양한 신경정신질환에 대한 효과적인 치료법도 찾을 수 있다고 덧붙였다. 자세한 연구 결과는 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호에 실렸다.

부모님들은 모르겠지만 학생이라면 누구나 현재 성적과는 상관없이 공부를 잘하고 싶다는 생각을 갖고 있습니다. 수학을 포기한 ‘수포자’가 많다고들 하지만 학생들 스스로는 학원도 다니고, 과외도 받고 교육방송을 보는 등 시간 투자를 많이 해도 여간해선 성적이 오르지 않는다고 호소합니다. 공부 방법이 잘못됐을 수도 있지만 노력만큼 성적이 나오지 않으니 자연스럽게 수포자의 길로 갈 수밖에 없는 것이겠지요. 수학이 어렵고 원하는 결과가 나오지 않아 던져 버리고 싶겠지만 꾸준히 공부하는 것이 중요하다는 연구 결과가 나왔습니다. 미국, 중국, 프랑스 과학자들은 뇌 신경회로의 연결 강도가 수학 성적을 좌우한다는 사실을 밝혀냈습니다. 미국 스탠퍼드대 의대·샌타클래라대·럿거스대, 중국 저장대·중산대, 프랑스 파리 사클레대 소속 뇌신경과학자, 행동과학자, 심리학자, 물리학자들이 참여한 이 연구 결과는 뇌신경과학 분야 국제학술지 ‘신경과학저널’ 4월 12일자에 실렸습니다. 어려서 수학적 감각을 제대로 익히지 못하면 학창 시절엔 수포자가 되기 십상이고 평생 수학적, 논리적 능력이 손상될 가능성이 크다고 합니다. 실제로 수학적 감각은 학업 성적은 물론 향후 직업적 성공과 연결된다는 연구 결과도 많습니다. 연구팀은 7~10세 초등학생 96명을 대상으로 수학 성적과 뇌 연결성의 관계를 조사했습니다. 1만 4371건의 기능성 자기공명영상(fMRI) 뇌 분석 사례와 89건의 수학과 인지기능 관련 연구를 메타 분석했습니다. 분석 결과 수학 성적이 좋은 아이들은 뇌 신경회로가 강하게 연결돼 있는 것으로 나타났습니다. 후두정엽 ‘두정엽내고랑’이라는 영역이 숫자와 기호를 처리하는 수학적 능력에 관여하는 것으로 이미 알려져 있었습니다. 연구팀은 두정엽내고랑이 잘 발달돼 있더라도 기억과 학습 중추라는 해마와 강하게 연결되지 않은 경우엔 수학적 감각이 떨어지고 성적이 좋지 않다는 점을 새로 찾아낸 것입니다. 그렇다면 두정엽내고랑과 해마의 연결이 약한 아이들은 수포자가 될 수밖에 없을까요. 연구팀은 한 걸음 더 나갔습니다. 연구팀은 뇌 연결성이 약하고 수학 성적이 좋지 않은 아이들을 대상으로 수학 개념을 좀더 쉽게 이해할 수 있도록 돕는 교육 프로그램을 4주 동안 운영했습니다. 기초부터 차근차근 이해할 수 있게 도왔다는 것입니다. 4주 뒤 연구팀이 이들을 대상으로 다시 시험을 치게 하고 fMRI로 뇌를 촬영해 보니 뇌 신경 연결성이 이전보다 강해지고 성적도 오른 것으로 확인됐습니다. 지난해 영국 옥스퍼드대 연구팀도 아동·청소년기에 수학 공부를 포기하거나 중단하면 인지기능 발달에 부정적 영향을 미친다는 연구 결과를 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 발표했습니다. 이런 연구들을 종합해 보면 아이들의 미래를 위해서라도 수포자가 되게 해서는 안 된다는 말입니다. 단순히 성적을 높이겠다고 학원에 보내 문제풀이나 반복하게 하는 것은 수학에 흥미를 잃고 수포자가 되게 하는 지름길이라는 연구 결과도 많습니다. 새로운 개념을 정확히 가르치고 현실에서 어떻게 사용되는지 다양한 사례를 제시해 흥미와 학습 동기를 이끌어 수학을 못하더라도 관심을 갖게 만드는 것이 중요하다는 의미입니다.

“오! 커피는 얼마나 맛 좋은가/천 번의 키스보다 달콤하고/무스카텐 술보다 부드러워/나는 커피를 마실 거야/누구든 나를 원한다면/아, 제게 커피를 주세요.” ●美 국제학술지 ‘PNAS’에 실려 ‘음악의 아버지’로 불리는 요한 제바스티안 바흐가 작곡한 세속 칸타타 중 하나인 ‘커피 칸타타’는 바흐의 다른 작품들과 달리 통통 튀는 경쾌함을 느끼게 한다. 전 세계에서 물만큼이나 많이 소비되는 음료가 커피라는 이야기가 있을 정도로 커피는 일부 사람들만 즐기는 기호식품이 아닌 일상적으로 소비하는 음료로 자리잡았다. 커피 소비가 증가하면서 커피 맛을 따지는 사람들도 늘고 있다. 커피 맛은 커피 원두의 질과 신선도, 커피 생두를 볶는 로스팅, 분쇄하는 그라인딩, 사용하는 물, 물의 온도 등 다양한 요소가 좌우한다. 그런데 커피 맛을 좌우하는 또 다른 중요한 요소가 있다는 사실을 환경학자들이 찾아냈다.코스타리카 열대농업연구·고등교육센터(CATIE), 미국 버몬트대 환경·자연학부, 군드 환경연구소 공동연구팀은 커피의 맛을 좌우하는 것은 다름 아닌 새와 가루받이(수분·受粉) 매개 동물인 벌이라고 10일 밝혔다. 이 같은 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 4월 5일자에 실렸다. 연구팀은 코스타리카에 있는 커피 농장 30곳을 대상으로 벌의 수분과 조류에 의한 해충 방제 효과를 실험과 컴퓨터 시뮬레이션으로 조사했다. 연구팀은 새들의 활동만 있을 경우, 벌 활동만 있을 경우, 새와 벌 활동 둘 다 없는 경우, 벌과 새의 활동이 자유로운 네 가지 조건으로 분석했다. 그 결과 새와 벌이 없을 경우 커피콩의 수확량은 4분의1이 줄었고 헥타르(㏊)당 1066달러(약 131만원)의 손실이 발생하는 것으로 확인됐다. 특히 다른 조건들보다 새와 벌이 모두 활발하게 활동하면 커피 품질과 가격을 좌우하는 핵심 요소인 열매의 무게나 균일성이 우수한 것으로 나타났다. 커피콩이 훨씬 크고 고르며, 열매도 더 많이 열린다는 것이다. 연구를 이끈 알레한드라 마르티네스 살리나스 박사(열대응용생태학)는 “자연은 여러 구성체들의 상호작용으로 작동하는 시스템이라고 알려져 있다”며 “실제 경제적, 생태학적으로 어떻게 작용하는지는 명확히 밝혀지지 않다가 이번 연구를 통해 새와 벌 이외 많은 생물종들이 인간의 삶에 어떻게 관계하는지를 알게 됐다”고 말했다.●온난화로 새 개체수 70% 사라져 문제는 커피 맛을 좌우하는 생물들의 개체수가 급격히 줄고 있다는 점이다. 미국 일리노이 어바나-샴페인대, 와이오밍대, 시애틀 워싱턴대, 캐나다 앨버타대, 캐나다 국립야생보호국, 파나마 스미스소니언 열대연구소 공동 연구팀은 1977년부터 2020년까지 약 43년 동안 파나마 지역과 남미 지역의 조류 종류와 개체수를 조사한 결과 약 70%가 사라졌다고 10일 밝혔다. 이 연구 결과도 국제 학술지 ‘PNAS’ 4월 5일자에 게재됐다. 연구팀은 43년, 8만 4000시간 동안 채집활동을 벌여 150종, 1만 5000마리 이상의 새들을 포착하고 57종에 대해서는 장기 추적 조사를 했다. 그 결과 연구를 처음 시작했던 1977년과 비교해 2020년에는 70%에 해당하는 40종의 새가 사라지고 35종은 처음에 비해 개체수가 절반 이하로 떨어진 것으로 확인됐다. 개체수가 첫 조사 때와 비교해 늘어난 것은 벌새와 아메리카 오색조 2종에 불과했다. 연구팀은 열대우림의 벌목과 도시개발 그리고 지구온난화가 지금처럼 이어진다면 새들의 개체수와 종류는 지금보다도 3분의1 수준으로 떨어져 새들을 볼 수 없는 상황도 벌어질 수 있을 것이라는 우울한 예측을 내놨다.

최근 많은 과학 학술지에서 ‘인류세’(Anthropocene)에 관한 우려 섞인 연구 결과가 쏟아져 나오고 있다. 인류세는 안정적으로 진화해 온 생태계가 인간 때문에 심각하게 파괴되고 있다는 의미로 사용되는, 부끄러운 용어다. 실제로 지난 3월 18일자 과학저널 ‘사이언스’에는 캐나다 토론토 미시소가대 진화생물학자들을 중심으로 26개국 과학자 287명이 전 세계 160개 지역에서 수집한 데이터를 분석한 결과 인간과 도시가 진화의 방향을 결정하는 지배적 힘이 된 것으로 나타났다는 연구 논문이 실렸다. 인간이 생태계 속 동식물의 생존을 예측하기 어렵게 만들고 있다는 경고이기도 하다.멕시코 국립자치대, 미국 스탠퍼드대, 미주리 주립식물원 연구팀도 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 “인간 때문에 지구상 모든 생물의 70~95%가 사라지는 여섯 번째 대멸종의 시계가 빨라지고 있다”며 “생태계 붕괴와 멸종 속도가 예상보다 빨라 자연의 회복 능력을 넘어서고 있는 상황”이라고 지적했다. 인간 때문에 멸종한 동물 중 가장 유명한 사례는 ‘도도새’다. 아프리카 동쪽 인도양 모리셔스에 살았던 비둘기목 동물인 도도는 칠면조보다 크고 천적이 없어 날 수 없는 새였다. 1505년 포르투갈인들이 모리셔스에 상륙한 이후 신선한 고기를 원하는 사람들 때문에 무분별하게 포획되면서 100년 만에 희귀종이 됐고 1681년에는 남은 한 마리가 죽어 지구상에서 사라지게 됐다. 한반도에서도 인간에 의해 사라진 생물이 많다. 대표적인 예가 한국 동해안과 독도 지역에 살았던 바다사자과 ‘독도 강치’다. 독도 강치는 19세기 초 수만 마리가 살았지만 1905년 이후 일본인들이 가죽과 기름을 얻기 위해 집중 포획하면서 멸종위기 동물이 됐다. 독도에서 마지막으로 확인된 것이 1972년이었으며 1994년 국제자연보전연맹에서 멸종을 선언했다.인간이라는 요소에 직간접적인 영향을 받으면서 동식물 멸종은 더욱 빨라지고 그 규모도 커지고 있다. 2019년 유엔 생물다양성과학기구 총회에서 50개국 과학자 145명은 지구상에 살고 있는 동식물 800만 종 가운데 100만 종이 멸종 위기에 처해 있으며 생물종의 멸종 속도는 지난 1000만 년 동안보다 수십, 수백 배 빨라졌다는 보고서를 발표했다. 산호초는 150년 전과 비교해 절반 수준으로 줄었고 양서류는 40%, 포유류 25%, 식물 중 침엽수는 34%가 멸종위기 상태에 놓였다. 미국 스미스소니언 국립자연사박물관, 다트머스대, 하버드대 공동 연구팀은 지난 3월 11일자 생태학 분야 국제학술지 ‘식물, 인간, 행성’에 식물 생태계에서도 인간에게 필요한 식물만 살아남고 그렇지 않은 식물은 멸종의 길을 걷고 있다는 연구 결과를 발표하기도 했다. 존 크레스 스미스소니언 국립자연사박물관 수석식물학자는 “지구 생태계에서 인간이 당장 자신에게 도움이 되는 것들만 선택하려는 경향 때문에 생물다양성뿐만 아니라 진화라는 자연적 과정이 파괴되고 있다”며 “최종 결과는 그대로 사람에게 되돌아올 것”이라고 말했다.

지금으로부터 6600만 년 전 지금의 멕시코 유카탄 반도에 거대한 소행성이 떨어졌다. 약 9.6㎞에 달하는 거대한 소행성과의 충돌로 백악기 말 공룡을 비롯한 당시 지구 생명체의 약 70%가 사라졌다. 이 과정에서 유카탄 반도에 지름 150㎞에 달하는 지구상에서 가장 유명한 크레이터가 생성됐는데 바로 칙술루브 충돌구다. 최근 영국 브리스톨 대학 등 국제공동연구팀은 당시 거대한 소행성 충돌 후 유황 가스와 기후 냉각의 치명적인 조합으로 공룡이 멸종했다는 연구결과를 발표했다. 그간 당시 소행성 충돌로 인해 발생한 어떤 영향이 공룡을 멸종으로 이끌었는지에 대해서 다양한 주장이 있어왔다. 대표적으로 소행성 충돌로 발생한 열로 인해 공룡과 식물들이 소위 ‘싹쓸이’ 됐다는 이론이나 충돌로 인해 떠오른 먼지가 하늘을 덮으면서 태양광이 표면에 닿지않아 동식물이 멸종했다는 주장 등이다. 또한 충돌 과정에서 발생한 유황도 '유력한 용의자'로 꼽혀왔는데 이번에 연구팀은 여기에 방점을 찍었다. 기존 추측보다 훨씬 더 많은 유황이 생성됐다는 것. 과거 전문가들은 소행성 충돌 후 지구 대기에 황 에어로졸이 약 30~500기가톤 정도 유입됐을 것으로 추정해왔다. 연구팀에 따르면 당시 소행성 충돌 후 기존 예상보다 훨씬 더 많은 양의 유황이 대기 중으로 날아가 성층권까지 떠올랐다. 이 유황을 품은 가스 구름은 적어도 수십 년 동안 태양을 차단하면서 전 지구의 기온을 급락시켰고 치명적인 산성비까지 내려 바다의 화학적 변화까지 일으켰다는 것이 연구팀의 설명.연구에 참여한 미국 시러큐스 대학 지구 환경과학부 크리스토퍼 주니엄 교수는 "소행성 충돌 초기에는 암석 먼지, 그을음, 산불 등이 일어나지만 성층권의 대기 유황은 태양 복사를 산란시키고 지구의 기온을 떨어뜨려 동식물 멸종의 중심적인 역할을 한다"고 설명했다. 연구팀은 이같은 이론의 증거를 칙술루브 충돌구에서 그리 멀지 않은 미국 텍사스주 브라조스 강에서 발견된 몇가지 퇴적물 샘플을 통해 알아냈다. 이 샘플에서 다양한 황 동위원소의 변이를 찾아내 당시 충돌 사건 이후 대기에 엄청난 양의 황이 있었음을 밝혀낸 것. 논문의 공동저자인 영국 브리스톨 대학 지구과학부 제임스 위츠 교수는 "이번 발견은 소행성 충돌로 인해 생성된 황의 양이 과소평가됐음을 보여준다"면서 "만약 당시 소행성이 유황이 풍부한 유카탄 반도가 아닌 다른 곳에 떨어졌다면 기후 변화도 그렇게 심각하지는 않았을 것"이라고 설명했다. 이어 "공룡으로서는 정말 운이 없었다"고 덧붙였다. 이번 연구결과는 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호에 실렸다.　　

미국 노스웨스턴대 의대, 브리검여성병원, 하버드대 의대 공동연구팀은 조명을 켜 놓고 자면 심장질환, 당뇨, 대사증후군 발병 위험이 높아진다는 연구 결과를 내놨다. 이 연구는 미국국립과학원에서 발행하는 국제 학술지 ‘PNAS’ 3월 15일자에 실렸다. 연구팀은 18~40세 건강한 성인 남녀 20명을 대상으로 3㏓(룩스) 희미한 빛과 100㏓ 중간 밝기의 빛에서 수면을 취하도록 한 뒤 생체변화를 관찰했다. 1㏓는 1m 떨어진 거리에서 촛불 1개가 내는 밝기이다. 실험 결과 100㏓의 조명을 켜 놓고 잔 사람은 자는 동안에도 교감 신경계가 자극돼 심장 박동수가 증가하고 혈당이 떨어지지 않는 것으로 확인됐다. 연구팀은 잠을 자는 동안은 조명을 완전히 끄든지 바닥 쪽으로 어두운 조명만 켜 놓는 것이 건강에 도움이 된다고 조언했다.

현재 전 세계 인구의 절반 이상인 약 56%가 도시에 거주하고 있으며, 20년 이내에 이 비율은 70%를 넘어설 것으로 전망되기도 한다. 지난해 국토교통부가 발표한 ‘2020년 도시계획현황 통계’에 따르면 한국은 도시면적이 전체 국토의 16.7%에 불과하지만 총 인구의 91.8%가 집중돼 있다. 도시에는 각종 생활 인프라가 집중돼 있고 사람들은 삶의 편의성을 중요하게 생각하기 때문에 도시화 속도는 더욱 빨라질 것으로 보인다. 생태·환경 과학자들은 빠른 도시화 때문에 기후변화 속도는 늦춰지지 않을 것이며 육상에 살고 있는 동물 3분의1 이상의 생태에 심각한 영향을 미칠 것이라는 암울한 전망을 제시했다. 미국 예일대 환경학부, 생태·진화생물학과, 생물다양성·국제변화연구센터, 독일 자연보호청 지속가능과학연구센터 공동연구팀은 도시 면적의 확대는 앞으로 수십 년 동안 전 세계 육상 척추동물 3분의1 이상에 심각하고 치명적인 영향을 미칠 것이라고 밝혔다. 이번 연구 결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 3월 15일자에 실렸다. 생물 다양성 감소에 영향을 미치는 요인들은 다양하지만 삼림 벌목과 야생 생태계 파괴, 도시화가 주요 영향을 미친다. 특히 도시 면적 확장은 생태계에 치명적이라고 전문가들은 지적하고 있다. 연구팀은 ‘도시 사용과 확대’(LULC) 예측 모델을 통해 전 세계를 가로, 세로 300m의 격자로 나눠 2015년부터 2050년까지 도시화가 미치는 사회경제적, 생태학적 시나리오를 검토했다. 특히 3만 393종의 육상 척추동물에 미치는 영향을 분석했다. 그 결과, 2050년까지 도시 면적은 현재보다 최대 3배 이상 확대될 것으로 예측됐다. 이 같은 도시면적의 확대는 육상 척추동물들의 서식지 3분의1을 감소시킬 것으로 전망됐다. 사람이 거주하지 않고 동물만 사는 순서식지 면적 감소도 4분의1에 이를 것으로 예측됐다. 이렇게 될 경우 생물종의 2~3%인 855종이 멸종에 이르게 될 것이라고 연구팀은 밝혔다. 도시면적 확대가 가장 크게 영향을 받게될 종은 파충류와 양서류가 될 것으로 예상됐다. 파충류와 양서류는 먹이사슬의 중간단계에 위치한 생물들로 이들이 사라질 경우 먹이사슬 전체가 무너져 결국 인간에게도 치명적 영향을 가져올 것이라는 설명이다. 도시화로 인한 생태계 붕괴의 가장 큰 위험에 직면한 지역은 사하라 이남 아프리카 지역, 중남미 지역, 동남아 지역 등인 것으로 확인됐다. 연구를 이끈 카렌 세토 예일대 교수(지리학·도시과학)는 “이번 연구는 인간의 편의 때문에 무분별하게 도시를 확장할 경우 생태계를 파괴할 뿐만 아니라 최종적으로는 인간의 삶에도 치명적 결과를 가져올 수 있다”고 경고하며 “이번 연구는 도시화로 가장 취약한 종과 지리적 군집을 파악하게 도와줘 표적보존전략을 시행할 수 있게 해줄 것”이라고 설명했다.

과거 암은 ‘불치의 병’으로 알려졌지만 여전히 치료가 쉽지 않은 암종들도 있기는 하지만 과학기술의 발달로 치료 및 관리가 가능한 질환으로 자리잡고 있다. 다양한 치료법이 나오고 있지만 외과수술, 화학항암제, 항암방사선 치료가 여전히 많이 쓰이고 있다. 문제는 항암치료법들이 암 조직 뿐만 아니라 정상세포까지 공격하면서 탈모, 구토, 설사, 체중 감소 등 심각한 부작용들을 수반한다는 것이다. 이에 기초과학연구원(IBS) 유전체항상성연구단, 울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과 공동연구팀은 정상세포에서 손상을 주지 않고 부작용 없이 모든 종류의 암 치료에 적용할 수 있는 기술 ‘신델라’를 개발했다고 23일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 2월 22일자에 실렸다. 기존 항암치료법들이 부작용을 일으키는 것은 암세포 뿐만 아니라 정상세포의 DNA 이중나선까지 손상시키기 때문이다. 연구팀이 개발한 신델라 기술은 크리스퍼-캐스9 유전자 가위를 이용해 암세포에만 존재하는 돌연변이 DNA의 이중나선을 골라서 잘라냄으로써 암세포만 선택적으로 사멸시킬 수 있다. 기존에도 유전자 가위를 이용한 암 치료 시도가 있었지만 각각의 암을 일으키는 돌연변이를 찾아 원인을 밝히고 이를 정상으로 되돌리는 유전자 가위를 제작해야 하기 때문에 과정이 복잡하고 시간이 오래 걸렸다. 연구팀은 생물정보학 분석을 통해 유방암, 결장암, 백혈병, 교모세포종 등 여러 암 세포주에서 정상세포에서는 발견되지 않는 고유의 돌연변이를 찾아냈다. 연구팀은 이 돌연변이들을 표적으로 하는 크리스퍼 유전자 가위 ‘신델라’를 만든 뒤 생쥐 실험을 실시한 결과 정상세포에는 영향을 미치지 않고 암세포만 선택적으로 죽일 수 있다는 것을 입증했다. 또 암세포의 성장도 억제할 수 있음도 증명했다. 모든 암 형성 과정에서 공통으로 만들어지는 돌연변이의 DNA 이중나선을 자르기 때문에 암종에 상관없이 치료가 가능해졌다. 명경재 IBS 단장(UNIST 특훈교수)는 “이번 기술은 부작용 없고 모든 암에 적용 가능한 환자 맞춤형 기술을 개발한 것으로 암치료의 패러다임을 전환할 것으로 기대한다”며 “실제 암 환자에게서 채취한 암세포에 신델라 기술을 적용하는 실험을 하고 있으며 추가 연구를 통해 효율성을 높이고 상용화에 박차를 가할 것”이라고 설명했다.

지구의 표면은 70%가 물로 덮여 있다. 대체 이 물은 어디에서 왔을까? 우주의 혜성(더러운 얼음덩어리)이나 물을 포함한 원시 운석에 실려 왔다는 것이 외부 유입설이다. 최근 새로운 증거가 제시됐다. 처음부터 여기 존재했다는 것이다. 지난 14일 미국 로런스리버모어국립연구소 팀이 미 국립과학원회보(PNAS)에 발표한 논문을 보자. 1969~72년 미국이 아폴로 우주선을 통해 달에서 가져온 바위 표본 중 3개를 분석한 결과다. 잠깐, 지구의 물과 달의 바위에 무슨 관계가 있을까. 　사실 달은 지구의 역사를 연구하기 좋은 장소다. 애초에 달이 형성된 것이 약 45억년 전의 대충돌 사건 덕분이기 때문이다. 생성 초기인 아기 지구와 화성 크기의 행성 테이아가 부딪쳤다. 이때 고열에 증발한 대량의 물질이 다시 뭉쳐져 지금의 지구와 달이 됐다는 것이 지배적인 이론이다. 이 같은 흔적은 지구에서는 찾기 힘들다. 대규모 지각 변동이 일어나고 풍화와 침식이 계속됐기 때문이다. 달에는 이런 현상이 없다. 물론 표면에 수많은 운석이 충돌했으며 과거에는 화산도 활동했기 때문에 아주 온전한 것은 아니다. 다만 아폴로 달 탐사에서 가져온 암석 중 일부는 이 같은 변화를 덜 겪었기 때문에 좋은 표본이 된다. 　연구팀은 43억~43억 5000만년 전에 결정화한 3건의 표본에서 동위원소 비율을 분석했다. 대상은 휘발성을 띤 방사성 동위원소 루비듐87과 그 붕괴로 생기는 안정적인 스트론튬87이다. 이를 통해 원래의 루비듐87 함량을 추정할 수 있다. 중간 정도의 휘발성을 가진 루비듐87 등은 좀더 휘발성이 큰 물 같은 성분의 양을 추정하는 근거가 된다. 앞서의 표본을 선정한 기준은 첫째, 달 표면의 운석 충돌로 성분이 휘발하는 등의 변화를 적게 겪은 오래된 암석으로서 둘째, 대충돌 이전의 두 천체에 대한 정보를 제공하는 기준점 역할이다. 　분석 결과 자연계에 흔한 스트론튬86과 비교한 스트론튬87의 함량이 원시 운석에 비해 크게 적은 것으로 나타났다. 이는 지구와 달이 형성될 당시에 루비듐87을 비롯한 휘발성 물질의 양도 비슷하게 적었다는 것을 의미한다. 이들의 연구는 또 두 천체가 약 44억 5000만년 전 이후에 내행성계에서 생성됐다는 힌트를 제공한다. 이때는 태양계가 생성된 지 1억년이 조금 지난 즈음이다. 젊은 태양의 열기 때문에 이들 천체로부터 휘발성 물질들이 가열돼서 대량으로 날아가 버렸을 시기 이후라는 말이다. 　이번 연구 결과는 또한 지구와 달의 기원에 관한 다른 미스터리를 설명하는 데도 도움이 될 가능성이 있다. 오늘날 지구와 달에 있는 산소, 크로뮴, 타이타늄 동위원소의 구성은 비슷하다. 이는 당혹스러운 결과다. 대부분의 형성 모델에서는 이들의 구성이 달라야 하기 때문이다. 　미뤄 두었던 이야기를 하자면 지구에 있는 물은 사실 태양계의 다른 행성이나 위성과 비교할 때 상대적으로 적은 양이다. 다음은 미 항공우주국(NASA) 산하 제트추진연구소와 미국 지구물리데이터센터, 해양대기국의 자료를 종합한 내용이다. 호주의 비즈니스인사이더가 2016년 10월 8일 보도했다. 태양계의 행성과 위성에서 액체 상태인 물(얼음 제외)의 양을 보자. 지구의 물은 13억㎦ 분량(5위)으로 전체 부피의 0.12%에 불과하다. 1위는 목성의 위성 가니메데. 354억㎦에 이른다. 전체의 46%이며 얼음을 포함하면 70%에 가깝다. 토성의 위성 타이탄은 186억㎦(26%), 목성의 위성 칼리스토는 53억㎦(9%)다. 유로파는 지구의 달보다 작지만 26억㎦(16%)다. 심지어 명왕성은 지구 크기의 1%도 안 되지만 10억㎦(15%)의 물을 지닌 것으로 추정된다. 다만 액체 상태의 물이 표면에 있을 정도로 태양에서 멀지도 가깝지도 않은 적당한 거리에 있는 것은 지구뿐이다.

건강검진을 받을 때 빠지지 않는 항목 중 하나가 초음파검사이다. 한·미 과학자들이 초음파의 강도를 높여 암조직을 제거하는 방법을 개발했다. 울산과학기술원(UNIST) 도시환경공학과, 미국 일리노이대 공동연구팀은 고강도 집속 초음파 기술로 암세포를 괴사시킬 수 있는 방법을 찾았다고 17일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 실렸다. 연구팀은 초음파 진동으로 ‘메카노포어’라는 특수 설계한 화학분자를 원격 자극해 세포 안에서 활성산소가 발생하고 결국 세포가 괴사하는 원리를 활용했다. 연구팀은 암을 유발시킨 생쥐의 세포에 메카노포어가 포함된 하이드로겔을 주입하고 고강도 집속 초음파를 가했다. 그 결과 암세포 증식이 억제됐으며 초음파를 조사한지 72시간 내에 암 조직들이 괴사했다. 초음파 진동으로 메카노포어 분자 결합이 끊어져 자유 래디컬이 생기면서 산소와 반응해 활성산소가 만들어졌기 때문이다. 연구팀은 초음파로 발생하는 진동 에너지를 원하는 부위에 필요한 시간만큼만 보낼 수 있는 정밀제어 기술을 개발해 초음파 전달시간을 최소한으로 조절했다. 전달시간이 길어지면 초음파 진동이 마찰열을 발생시킬 수 있다. 기존 초음파 이용 암치료법은 열을 이용했지만 열을 이용할 경우 암 이외 정상조직도 손상될 가능성이 크다. 연구를 이끈 김건 UNIST 교수는 “이번 기술은 초음파가 의료영상 진단에만 국한되는 것이 아니라 기존 비수술 의료기술과 병행해 개복 없이 암을 치료하고 치료 효과도 높일 수 있을 것”이라고 설명했다.

인도에서 희귀 검은호랑이가 포착됐다. 1일(이하 현지시간) 데일리메일은 인도 동부 오디샤주 난당카난국립공원에서 수컷 검은호랑이 2마리가 카메라에 잡혔다고 전했다. 뉴델리 출신 대학생 사진작가 사티아 스와가트(23)는 지난해 11월 검은호랑이를 촬영했다. 작가는 “검은호랑이를 보자마자 소름이 돋았다. 보고도 믿기지 않았다. 눈 앞에서 왔다갔다 하는 검은호랑이 자태에 넋을 잃고 잠시 촬영하는 것조차 잊었다”고 밝혔다. 이어 “검은호랑이를 본 사람은 많지 않고, 또 이렇게 가까이서 본 사람도 거의 없다”고 설명했다. 전설적 존재, 희귀 검은호랑이희귀 검은호랑이 목격담은 1700년대부터 전설처럼 전해내려왔다. 1773년 인도 케랄라주에서 영국 예술가 제임스 포브스는 밀렵꾼들이 잡은 검은호랑이를 그림으로 남기기도 했다. 하지만 검은표범을 검은호랑이로 착각한 경우가 많아 실존 확인이 어려웠다. 검은호랑이의 존재가 확인된 건 1970년대 초 미국 오클라호마시립동물원에서였다. 당시 평범한 벵골호랑이 사이에서 검은호랑이 한 마리가 태어났는데, 안타깝게도 새끼 검은호랑이는 태어나자마자 어미에게 물려 죽었다. 동물원은 죽은 검은호랑이를 박제해 남겼다.1992년 델리 남부 티스 하자리에서는 밀렵꾼이 손에 넣은 검은호랑이 가죽이 발견됐다. 압수된 가죽은 이듬해 박물관에 전시됐다. 1993년 시밀리판 보호구역 근처에서는 한 소년이 활로 쏴 제압한 검은호랑이 사체도 확인됐다. 2010년과 2014년에는 첸나이 소재 아리나르안나동물원과 부바네슈와르 소재 난당카난국립공원에서 검은호랑이가 태어나 전 세계 이목이 쏠렸다. 2017년과 2018년에는 시밀리팔 호랑이 보호구역에서, 2019년과 2020년에는 난당카난국립공원에서 검은호랑이가 카메라에 잡힌 바 있다. 검은호랑이는 왜 까만걸까학계에 따르면 검은호랑이는 별개의 종이 아닌 벵골호랑이 돌연변이다. 털에 있는 무늬가 짙고 굵게 변하는 아분디즘(Abundism)영향으로 검은색 줄무늬가 일반 벵골호랑이보다 훨씬 넓다. 다만 세포 자체에 변이가 생기는 것은 아니어서 학계에선 이를 ‘가짜 멜라니즘(Peudo-melanism)’이라고도 부른다. 반면 멜라니즘(Melanism, 흑색증)은 멜라닌 세포 돌연변이로 검은 색소가 과잉 생산되면서 나타난다. 멜라니즘을 띄는 개체인 멜라니스틱(Melanistic)들이 머리부터 발끝까지 검은색을 띠는 이유다. 통상 검은호랑이는 멜라닌 세포 돌연변이가 아닌 털 무늬 유전자 돌연변이 때문에 나타난다. 검은 줄무늬가 넓은 것일뿐 몸 전체가 까맣지는 않다는 것이다. 줄무늬, 얼룩무늬, 점박이무늬 같은 고양이과 동물의 털 무늬는 타크펩(Taqpep, Transmembrane Aminopeptidase Q) 유전자가 좌우한다. 이 유전자 변이에 따라 고양이과 동물의 무늬가 달라진다.인도 국립생물과학센터(NCBS) 연구팀은 2021년 9월 시밀리팔 보호구역 호랑이 12마리의 유전체(게놈)를 해독한 결과를 국제학술지 ‘미국국립과학원회보’(PNAS)에 발표했다. 그 결과 검은호랑이로 추정되는 4마리는 벵골호랑이와 같은 타크펩 유전자 염기 중 단 하나의 염기(Cytosine, 시토신)가 다른 염기(Thymine, 티민)로 바뀌어 있었다. 이런 가짜 멜라니즘 유전자는 열성이라, 검은호랑이가 되려면 부모 모두에게 한 개씩 총 두 개의 돌연변이 유전자를 물려받아야 한다. 연구팀은 검은호랑이가 근친교배로 한 쌍의 돌연변이 유전자를 물려받은 것으로 결론냈다. NCBS 우마 라마크리슈난 교수는 “다른 무리와 떨어져 고립된 비좁은 시밀리팔에서 호랑이 개체군 사이에 우연히 돌연변이 유전자가 발생했고, 돌연변이는 근친교배를 통해 유지됐다”고 설명했다.전 세계적으로 검은호랑이가 계속 출현하는 곳은 오직 인도 오디샤주 시밀리팔 호랑이 보호구역 뿐이다. 이곳에서 잇따라 검은호랑이가 나타나는 건 고립된 생활 속에 유전적 다양성이 줄면서 벌어진 호랑이의 비정상적 진화라는 게 연구팀 해석이다. 실제로 시밀리팔 보호구역에서 가장 가까운 호랑이 서식지는 500㎞나 떨어져 있다. 젊은 수컷이 도달하는 평균 거리가 148㎞ 정도니, 근친교배가 이어질 수밖에 없는 환경인 셈이다. 연구팀은 또 시밀리팔 보호구역에서 돌연변이 검은호랑이가 나타날 확률을 58%로 계산했다. 현재 이곳에 사는 야생 검은호랑이는 7~8마리 안팎으로 추정된다. 

미국 6개 대학 연구진, 연구 결과 공개가난한 엄마에게 소득 20% 현금 지원1살 된 아기, 두뇌 활동 더 활발해져“돈 자체가 두뇌 발달에 영향 미친 것” 가난한 엄마들에게 자녀의 첫돌까지 현금을 지원하면 아기의 두뇌 발달이 좋아진다는 연구 결과가 나왔다. 24일(현지시간) 뉴욕타임스(NYT)에 따르면 미국 콜럼비아대학 내과의사이자 신경과학자인 킴벌리 G. 노블 박사 등 미국 6개 대학 연구진은 태어난 지 며칠 안 된 아기들을 둔 가정을 무작위로 두 집단으로 나눠 조사한 결과 매달 의미 있는 금액의 현금을 지원받는 가정의 아기들의 뇌 기능이 더 활발한 것으로 나타났다는 연구 결과를 미 국립과학원회보(PNAS)를 통해 공개했다. 이들은 갓 태어난 아기를 둔 연간 소득이 2만 달러(약 2400만원)인 가정 1000가구를 모집, 이들 중 절반에는 매달 가계 소득의 약 20%에 해당하는 333달러(약 40만원)의 현금을, 나머지 절반에는 단돈 20달러(약 2만 4000원)를 지원했다. 이후 아기들이 1살이 됐을 때 뇌전도(EEG)를 이용해 뇌파 검사를 한 결과, 매월 333달러를 받은 가정의 아기들의 인지기능과 연관된 두뇌 활동이 더 활발한 것으로 나타났다. 연구를 주도한 노블 박사는 “돈 자체가 두뇌 발달에 영향을 미친다는 점을 보여준 최초의 연구”라고 강조했다. NYT는 비록 그 차이가 크지는 않더라도 생후 첫 1년간의 보조금이 두뇌 활동에 영향을 준다는 것을 보여준 연구 결과가 미 정부의 사회 안전망 정책에 대한 함의로 작용할 수 있다고 평가했다. 펜실베이니아대 신경학자인 마르타 J. 파라는 “그다지 많지 않은 양의 지원금이라도 더 나은 두뇌 발달로 이어질 수 있다는 증거를 보여준 큰 과학적 발견”이라고 밝혔다. 하버드대학의 연구자로 이번 연구를 자문한 찰스 A. 넬슨은 “내가 정책 입안자라면 이번 연구에 주목할 것”이라고 말했다. 아울러 연구자들은 지원금이 어떻게 아기들의 두뇌 발달을 변모시켰는지를 밝히기 위한 작업도 진행 중이다. 보조금을 통해 더 나은 식품을 구입하거나 개선된 의료 서비스를 받게 된 것이 영향을 미쳤을 수 있는 것으로 연구진은 추정하고 있다. 또한 보조금 덕분에 부모의 스트레스가 줄어들고, 엄마들이 덜 일하는 대신 더 많은 시간을 아기와 보낼 수 있게 됐을 가능성에도 연구진은 주목하고 있다.

미국항공우주국(NASA)의 화성 탐사 로버 큐리오시티가 화성의 생명체 존재 여부를 확인하는 데 도움이 될 단서를 확보했다는 연구결과가 나왔다. 미국 펜실베이니아주립대학의 크리스토퍼 하우스 지구과학과 교수 연구진은 큐리오시티가 화성 표면에서 수집한 암석 가루 시료의 탄소 안정 동위원소를 분석한 결과, 시료 안에서 탄소 동위원소의 종류인 탄소-12와 탄소-13을 발견했다. 탄소-13은 탄소-12에 비해 중성자(원자를 구성하고 있는 입자의 한 종류)가 하나 더 존재하기 때문에 다른 물질과 더 강하게 결합한다. 일반적으로 생명체는 다른 물질과의 결합력이 상대적으로 약한 탄소-12를 토대로 진화해 왔다. 실제로 생명체가 만들어내는 유기 분자물질 대다수에서는 탄소-12가 많이 검출된다. 연구진이 큐리오시티가 보낸 탄소 동위원소 데이터를 분석한 결과, 화성의 암석 시료에서는 탄소-12가 탄소-13보다 더 많이 존재하는 것으로 확인됐다. 특히 탄소-13의 비율은 극도로 낮은 특징을 보였다. 탄소-12가 많이 존재한 곳은 게일 크레이터(분화구)의 능선 꼭대기 부분이다.연구진은 이러한 형태의 탄소가 만들어질 수 있는 세 가지 가능성을 제시했다. 첫 번째 가능성은 미생물의 탄소 방출이다. 오랜 과거 당시 화성 지하에 있는 미생물이 탄소-12를 먹고 메탄을 방출하고, 화성 지표면에 있는 다른 미생물은 이 메탄을 분해해 탄소-12를 화성 대기로 내보낸다. 이 과정에서 다량의 탄소-12가 생성됐다는 것. 하지만 해당 가설은 큐리오시티가 아직 화성 지표에서 미생물의 흔적을 찾지 못했기 때문에 완벽한 입증이 불가능하다. 두 번째 가능성은 미생물과 자외선의 혼합이다. 지하 미생물이 방출한 메탄이 자외선에 의해 분해된 후, 탄소-12가 대기에 흡수됐다는 내용이다. 세 번째는 성간 구름(항성과 항성 사이의 공간에 존재하는 가스나 먼지)에 의해 생성됐을 가능성이다. 성간 구름은 햇빛을 차단해 화성 표면에 빙하를 만들 수 있다. 이때 탄소-12가 다른 탄소와 결합되거나 희석되지 않고 얼음과 함께 그대로 얼어 남아있을 수 있다는 것.연구를 이끈 하우스 교수는 “화성에서 채취한 암석과 토양에서 발견된 탄소 동위원소는 미생물 존재 가능성을 뒷받침한다”면서 “다만 탄소 동위원소의 생성 과정에 대한 세 가지 시나리오 중 정확한 것을 찾으려면 더 많은 자료가 필요하다”고 설명했다. 한편, 큐리오시티는 2012년 8월 게일 크레이터 부근에 착륙한 뒤 현재까지도 탐사를 이어가고 있다. 큐리오시티는 화성의 지질과 토양을 분석해 메탄 등 유기물 분석자료를 확보하고, 미생물이 살만한 조건인지를 조사하고 있다. 10년 동안 과거 화성 땅에 물이 흐른 흔적, 생명체에 필요한 메탄가스와 질산염 증거를 발견하는 큰 업적을 남겼다.　 화성의 미생물 생명체 존재 가능성을 제시한 이번 연구는 미국 국립과학원회보(PNAS) 최신호에 실렸다.

2021년 신축년도 겨우 하루 남았습니다. 이맘때만 되면 ‘파블로프의 개’처럼 반사적으로 올 한 해를 되돌아보고 내년을 계획합니다. 사실 한 해를 마무리하면서 지난 한 해 어떤 화두로 어떻게 살아왔는지 생각하는 것은 중요합니다. 최근 몇 년 동안처럼 지난 1년도 우리 사회에서는 공정, 정의, 안전 등이 화두였습니다. 그런데 공정, 정의라는 개념은 언제부터 갖게 되는 것일까요. 영국 플리머스대, 포츠머스대, 애스턴대, 독일 베를린자유대, 라이프치히대, 막스플랑크 진화인류학연구소, 미국 듀크대 공동연구팀은 공정, 정의에 대한 개념은 타고나며 어린아이들도 규칙에 어긋나는 행동에 대해서는 처벌과 간섭을 하려고 한다는 사실을 확인했습니다. 이 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’ 12월 28일자에 실렸습니다. 사람이 공정, 정의, 규범을 언제 인식하게 될까라는 궁금증은 교육학, 심리학, 뇌과학 등 많은 분야 전문가들이 관심을 가졌던 것입니다. 2011년 미국 워싱턴대 연구팀이 공정심과 이타심, 배려심은 첫 돌이 갓 지난 15개월을 전후해서 확실히 드러난다는 연구결과를 국제학술지 ‘플로스원’에 발표했습니다. 이들은 이에 앞서 ‘네이처’에 “인간의 뇌는 보상체계의 불공정함에 대해 민감하게 반응하도록 공정성이 태생적으로 내장돼 있다”는 연구논문을 발표하기도 했습니다. 이번 연구팀은 독일, 인도, 케냐, 아르헨티나 등 7개국 8개 지역에 거주하는 5~8세 남녀 어린이 376명을 대상으로 행동실험을 했습니다. 실험대상 지역은 도시 4곳, 시골 4곳이었습니다. 연구팀은 아이들에게 색깔과 모양이 다양한 블록을 분류하도록 했습니다. 대신 절반은 블록을 색깔별로 분류하도록 하고 다른 절반의 아이들에게는 모양별로 분류하도록 학습시켰습니다. 그런 다음 세 명씩 짝을 지어 둘은 게임을 하고 나머지 한 명은 관찰을 하도록 했습니다. 연구팀은 게임을 하는 아이 중 한 명에게 규칙과 다른 방식으로 블록을 분류하도록 한 뒤 관찰자 아이가 어떤 행동을 하는지 살펴봤습니다. 실험 결과, 관찰자 아이는 게임이 늦어질 때도 간섭하고 잔소리를 했지만, 정해진 규칙을 벗어나 게임을 할 때 더 많이 간섭하고 게임에 실제 개입하기도 했습니다. 문화에 따라 규범위반에 대해 간섭하는 형태는 조금씩 달랐지만 시골 지역 어린이들이 도시 지역 어린이보다 더 많이 항의하는 것으로 나타났습니다. 이는 시골처럼 소규모 지역 사회 어린이들은 이웃들이나 친지들과 함께 지내면서 공동체의 규범 준수에 대해 엄격하게 교육받기 때문으로 보인다고 연구팀은 해석했습니다. 공정, 정의, 규범준수 같은 개념을 선천적으로 타고난다 하더라도 주변 어른이나 나이 많은 아이들의 행동을 보고 가치관으로 체화시키게 된다고 연구팀은 설명했습니다. 이번 연구는 어른들이 공정, 정의, 규범준수에 대해 상황에 따라 다른 모습을 보이고, 자기 자신과 주변 사람에게는 너그럽고 타인에게만 엄격한 이중적인 태도를 자주 보이는 것은 사회의 건전성을 해칠 수 있다는 의미를 내포하고 있습니다. 우리 편의 이익을 위해 표정도 안 바뀌고 ‘내로남불’하는 모습, 내년에는 안 볼 수 있을까요.

3600여 년 전 그리스 테라섬(현재의 산토리니) 화산 분화로 발생한 지진해일(쓰나미)의 영향으로 숨진 청년의 유해가 터키에서 발견됐다. 터키 앙카라대 고고학자 바시프 샤호을루 박사가 이끄는 연구진은 터키 서부 해안선의 체쉬메만 인근 청동기시대 후기 유적지 체쉬메바흘라라시에서 이 같은 유해를 발굴했다. 연구진은 사람 유해 등 지진해일 퇴적물에 대한 방사성 탄소연대 측정을 토대로 테라섬 화산이 기원전 1612년 이전에 분화했다고 추정했다.연구진은 이 유적지에서 지진해일로 인한 특징인 돌무더기와 혼합 상태의 퇴적물뿐만 아니라 요새의 일부로 추정되는 손상된 벽의 잔해를 발견했다. 숯 등의 새까맣게 탄 잔해를 포함해 사람과 개의 뼈가 있는 층도 발견됐다. 테라섬 화산의 분화는 기록된 역사상 가장 큰 자연재해 중 하나로 꼽힌다. 인근 크레타섬의 미노아 문명을 멸망시킨 것으로 유명하지만, 터키에서 희생자의 유골이 발견된 사례는 이번이 처음이다. 지금까지 지진해일 퇴적물은 테라섬 남쪽에 있는 크레타섬 북부 해안 근처에서 3개, 터키 해안에서 3개가 발견됐었다.따라서 체쉬메만까지 지진해일 퇴적물이 휩쓸려 왔다는 증거는 화산 분화 뒤 발생한 지진해일이 에게해 북부까지 도달했음을 시사한다.  연구진은 “유적지 곳곳의 지진해일 퇴적물에 파묻힌 기형적인 구덩이 흔적은 지진해일 잔해에서 희생자들을 찾기 위한 노력을 시사한다”면서 “하지만 이번에 발견된 유골은 구덩이 아래로 약 1m 더 깊게 있어 찾지 못해 남겨졌던 것 같다”고 덧붙였다.또 퇴적물 속에는 지름 40㎝가 넘는 크고 무거운 돌들이 있어 수색 작업을 어렵게 만들었다. 청년의 유해는 요새 벽에서 가장 심하게 파손된 부분과 함께 발견됐다. 자세한 연구 결과는 미국국립과학원회보(PNAS) 최신호에 실렸다. 사진=PNAS

국내 연구진이 생명과학 분야 첨단 기술인 유전자 가위의 정확도를 높이고 바이러스 검출 같이 초고감도 유전자 검출기술에 활용할 수 있는 방법을 찾아냈다. 광주과학기술원(GIST) 고등광기술연구소 연구진은 크리스퍼-캐스12a 유전자가위가 단일 촉매 활성부위만으로 이중 가닥의 DNA를 부작용 없이 완전히 잘라낼 수 있는 분자 메커니즘을 6일 밝혔다. 이번 연구결과는 미국국립과학원에서 발행하는 국제학술지 ‘PNAS’에 실렸다. 유전자 특정 부위를 절단해 유전체 교정을 가능케 하는 기술을 유전자 가위라고 한다. 특히 3세대 크리스퍼 유전자가위는 간편하게 대량으로 만들 수 있다는 장점이 있다. 크리스퍼 가위는 표적을 안내해주는 가이드RNA와 표적을 잘라내는 절단효소로 구성돼 있다. 크리스퍼 가위에 캐스9이라는 절단효소가 많이 쓰여 크리스퍼-캐스9이 많이 알려져 있지만 최근에는 캐스12a라는 절단효소의 장점이 크다는 것이 알려져 연구가 활발하다. 특히 캐스12a는 극미량의 특정 염기서열의 핵산을 검출하는 기술에도 활용돼 코로나19 진단키트 개발에도 활용됐다. 그럼에도 DNA 절단부위를 정교하게 제어하는 기술이 부족해 유전체 교정에까지는 활용되지 못하고 있다. 이에 연구팀은 캐스12a 유전자 가위의 활용도를 높이기 위한 연구를 실시했다. 연구팀은 단일분자 형광이미징 기술을 활용해 캐스12a는 표적 유전자(DNA) 이중가닥을 순차적으로 절단하고 그 과정에서 캐스12a 유전자 가위-DNA 복합체가 연속적 구조 재배열을 한다는 것을 최초로 관찰했다. 또 표적 DNA 절단을 위해서는 절단 부위의 유전자가 부분적으로 풀려야 하며 마그네슘 이온이 이 구조를 안정화시키는데 결정적 역할을 한다는 것도 확인했다. 연구를 이끈 이상화 GIST 박사는 “이번 연구는 마그네슘 이온이 크리스퍼 유전자 가위 작동에 필수적인 구조변화에도 영향을 미친다”라며 “추가연구를 통해 정교하게 DNA 절단 활성이 조절된 다양한 유전자 가위 발굴을 추진할 것”이라고 말했다.

단계적 일상회복이 시작된 지 겨우 3주가 지났을 뿐인데 코로나19 확산세는 연일 역대 최고치를 기록하면서 비상계획이 언급될 정도로 심각합니다. 코로나19로 인한 일상을 빼앗긴 지 2년째로 접어들면서 사람들의 신체활동이 눈에 띄게 줄었다는 조사 결과들이 많이 나오고 있습니다. 이처럼 신체활동이 줄면 각종 질병에 시달리게 되고 평균 수명도 줄어들 수 있습니다. 더군다나 노년층일수록 이 같은 경향성이 더 크게 나타난다는 연구 결과들이 나왔습니다. 미국 하버드대 인간진화생물학과, 브리검여성병원 예방의학부, 매사추세츠종합병원 심혈관질환부 공동연구팀은 나이가 들어서도 규칙적인 신체활동을 하는 것이 질병 발생과 노화를 늦춰 주며, 이 같은 메커니즘은 진화를 통해 새겨져 있다는 사실을 밝혀냈다고 합니다. 이 같은 연구 결과는 미국 국립과학원에서 발행하는 국제학술지 PNAS 11월 23일자에 실렸습니다. 연구팀은 동물관찰 실험, 세포실험과 고인류 화석 분석을 통해 신체활동이 각종 질병을 예방하고 수명 연장 효과까지 있다는 것을 확인했습니다. 과학기술의 발달로 수명은 증가하고 있지만 건강하지 못한 노년을 보내는 이들이 많은 이유도 이 같은 진화의 결과를 역행하고 있는 행동 때문이라는 것이 연구진의 설명입니다. 연구팀은 세포실험을 통해 신체활동이 잉여 칼로리 소모를 촉진시켜 체내 염증을 유발하는 유해물질을 제거할 뿐만 아니라 세포와 조직 손상을 차단해 준다는 사실을 확인했습니다. 신체활동 부족은 세포나 유전자 복구 능력을 떨어뜨려 당뇨와 비만, 암, 골다공증, 알츠하이머, 우울증 등을 쉽게 유발할 수 있다는 것입니다. 비슷한 연구 결과가 영국의학회에서 발행하는 국제학술지 BMJ 오픈 11월 23일자에도 실렸습니다. 싱가포르 노인의학연구소(GERI), 싱가포르기술대 보건사회과학부, 국립싱가포르대 정신의학과 공동연구팀은 규칙적인 가사활동이 노인들의 인지능력 퇴화를 막고 다리 힘을 길러 낙상 예방에도 도움을 줄 수 있다고 밝혔습니다. 연구팀은 싱가포르에 거주하는 65세 미만 남녀 249명과 65세 이상 남녀 240명을 대상으로 다리 근육량과 균형감 같은 신체지수와 기억력, 언어능력, 주의력 등 인지기능을 검사하고 평소 가사 참여도와 빈도를 설문조사해 비교했습니다. 연구팀은 가사 이외 신체활동이나 별도의 운동 영향을 제외하고 순수하게 가사의 영향력만 조사 분석했습니다. 그 결과 65세 미만의 경우 가사가 인지 및 신체능력에 미치는 영향력은 미미했지만 65세 이상 노년층의 경우 침대 정리, 빨래 널기, 청소, 요리 등 매일 규칙적인 가사활동을 하는 이들이 그렇지 않은 사람보다 기억력, 주의력, 신체기능 점수가 각각 12%, 14%, 23% 우수한 것으로 나타났습니다. 앞서 연구를 주도한 진화생물학 분야의 세계적 석학 대니얼 리버먼 하버드대 교수는 “과학기술의 발달로 기계가 인간의 노동을 대체하면서 신체활동이 점차 감소하는 추세”라면서 “과거 인류가 수렵채집하던 시절처럼 활동적일 필요까지는 없지만 간단한 가사를 통해 하루 20~30분 정도 규칙적으로 움직이는 것이 질병과 사망 위험을 상당히 낮춰 준다”고 말했습니다.

지금까지 약 2만6000t의 코로나19 관련 플라스틱 폐기물이 세계 바다에 유입된 것으로 보인다는 충격적인 연구 결과가 나왔다. 이는 2층버스 2000대 이상에 해당하는 것으로 전해졌다. 영국 일간 가디언 8일자 보도에 따르면, 중국 난징대와 미국 캘리포니아대 샌디에이고캠퍼스(UC 샌디에이고) 공동연구진은 코로나 관련 플라스틱 쓰레기가 해수를 따라 표류하며 점차 작게 조각나 해안이나 해저에 안착하는 과정을 시뮬레이션해주는 컴퓨터 모델을 개발했다. 이 모델은 플라스틱이 어떻게 바람에 의해 바닷물과 함께 움직이고 수면에 뜬 채 햇빛의 열화로 부스러져 미세플라스틱으로 변해 플랑크톤을 오염시키고 해안으로 밀려오거나 해저로 가라앉는지를 보여준다. 이 모델에 따르면, 지난해 1월 코로나19 팬데믹(전염병의 세계적 대유행) 초기부터 지난 8월 중순까지 세계 193개국에서 개인보호장비(PPE) 등 코로나 관련 플라스틱 쓰레기가 약 840만t 발생했으며, 그중 2만5900t 이상의 쓰레기가 세계 바다로 유입된 것으로 나타났다. 이에 대해 연구진은 “문제가 되고 있는 코로나 관련 플라스틱 쓰레기 대부분(73%)은 병원 시설에서 발생하는 의료 폐기물로부터 나온 것”이라고 지적하면서 “이는 아마존 등 온라인쇼핑 대기업이 판매하는 PPE와 이를 포장하는 플라스틱 양을 과소평가할 만큼 많은 것”이라고 설명했다.PPE에는 일회용 마스크와 장갑, 페이스실드 그리고 수술용 가운 등이 있는데 이번 연구에서 언급한 코로나 관련 플라스틱은 PPE뿐만 아니라 이런 제품을 담기 위해 사용하는 모든 플라스틱 포장재와 코로나 검사 키트까지 포함한다.이 연구에서는 코로나 관련 플라스틱 쓰레기의 대부분이 강에서 바다로 유입되고 있는 것으로 나타났다. 그중에서도 특히 아시아의 샤트알아랍강(5200t)과 인더스강(4000t), 양쯔강(3700t) 그리고 갠지스강 및 브라마푸트라강(2400t)이 1위부터 4위까지 차지했다. 이는 이들 강에서 나온 많은 코로나 관련 플라스틱 쓰레기가 각각 페르시아만과 아라비아해, 동중국해 그리고 벵골만으로 흘러 들어가고 있다는 것이다. 다음으로는 흑해로 흘러가는 유럽의 다뉴브강(1700t)가 뒤를 잇고, 오호츠크해로 흘러가는 아시아의 아무르강(헤이룽강·1200t) 순으로 확인됐다. 연구진은 또 코로나19 발생 사례를 대륙별로 분리한 강으로 유입되는 코로나 관련 플라스틱 쓰레기 수준과 비교했다. 그 결과 아시아는 세계 코로나 발생 사례의 31.2%, 코로나 관련 플라스틱 폐기물 배출량의 46.3%로 두 가지 모두에서 가장 큰 비중을 차지하는 것으로 나타났다. 이에 대해 연구진은 “이런 결과는 인도나 중국과 같은 개발도상국의 의료폐기물 처리 수준은 북아메리카나 유럽 선진국의 처리 수준보다 낮다는 점을 반영하고 있다”고 지적했다. 그러면서 바다로 유입된 코로나 관련 플라스틱 쓰레기는 대부분 앞으로 3~4년 안에 해안이나 해저에 안착할 것이라고 추정했다. 자세한 연구 결과는 국제 학술지 ‘미국국립과학원회보’(PNAS) 최신호에 실렸다.

제26차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP26) 참가국들이 2030년까지 산림 파괴를 중단하고 토양 회복, 산불 진화에 나서기로 합의했다. 영국 글래스고에서 열린 COP26 참가한 105개국은 2일 이 같은 내용의 ‘산림·토지 이용에 관한 선언’(Declaration on Forest and Land Use)을 발표하고, 공적 자본과 민간 투자로 총 190억 달러(약 22조3000억 원)를 투입하기로 했다. 또 온실가스 중 하나인 메탄 배출량을 2030년까지 30% 감축한다는 내용의 ‘국제 메탄서약’ 출범도 선언했다. 하지만 환경론자들은 반쪽짜리 합의라며 비판을 쏟아내고 있다. 지구 온도 상승폭을 산업화 이전 1.5℃로 제한하기로 약속했으나 국가별 탄소중립 시간표는 미국과 영국, 유럽연합, 한국, 일본 2050년, 중국과 러시아, 사우디아라비아 2060년, 인도 2070년으로 제각각이기 때문이다. 탄소 감축을 주저하는 중국과 인도, 러시아의 벽에 부딪혀 구체적 실행안을 내놓지 못한 점도 환경론자들의 빈축을 샀다. 세계 최대 탄소 배출국인 중국과 4위인 러시아 정상은 COP26 특별정상회의에 불참하는 등 소극적 자세를 보였다. 중국과 러시아, 인도는 국제 메탄서약에도 서명하지 않았다. 이에 대해 스웨덴 청소년 환경운동가 그레타 툰베리가 소속된 ‘미래를 위한 금요일’ 등은 지도자들이 번지르르한 말만 하지말고 행동을 보여줘야 한다고 재차 촉구했다. 보리스 존슨 영국 총리 COP26 특별정상회의 개막을 알리면서 “지구 종말 시계는 자정 1분 전이다. 우리는 지금 행동해야 한다”고 목소리를 높인 것과 일맥상통한다.팀 렌튼 영국 엑서터대 글로벌 시스템 연구소 소장이 이끄는 공동연구팀이 지난 5월 미국국립과학원회보(PNAS)에 게재한 ‘인류 거주 적합지역의 미래’라는 논문에는 환경론자들이 우려하는 지구 종말 시나리오가 구체적으로 명시돼 있다. 1일 파이낸셜타임스는 해당 논문을 인용해 “2070년이면 세계 인구 3분의 1이 사하라 사막과 같은 숨막히는 더위에 허덕이게 될 것”이라고 경고했다. 연구팀은 현재 연평균 기온 29℃ 이상인 곳은 지구 면적의 약 0.8% 정도에 불과하지만, 2070년이면 지구 면적의 19%로 확대될 것이라 전망했다. 사하라 사막과 맞먹는 ‘치명적 더위’에 허덕이는 인구도 현재 2000만 명에서 2070년 최대 35억명으로 늘어날 것으로 내다봤다. 대부분은 냉방장치가 없는 곳에서 더위와 싸우게 될 것이며, 이에 따른 ‘에어컨 권력’이 생겨날 것으로 전문가들은 예상한다. 이 같은 연구 결과에 따라 파이낸셜타임스가 대륙별 기후 변화 전망을 지도화한 자료를 보면, 한국이 있는 아시아대륙도 더위와의 전쟁을 피할 수 없을 전망이다. 2070년까지 아시아 전체 인구는 50억 명 이상으로 증가하고 많은 나라의  연평균 기온이 29℃ 이상을 기록할 것으로 예측된다. 가장 큰 피해가 예상되는 나라는 인도이며, 2070년 16억 명 인구 중 절반 이상이 냉방장치가 없는 곳에서 극심한 더위를 경험하게 될 것이다. 파이낸셜타임스는 스칸디나비아와 러시아 동부, 지중해 인접 국가를 제외한 나머지 유럽이 그나마 연평균 기온 29℃ 지옥을 피하는 유일한 대륙이 될 것이라고 설명했다. 연구에 참여한 네덜란드 바헤닝언 대학 마틴 쇼퍼 교수는 “인간이 만든 기후변화로 연평균 기온이 1℃씩 상승할 때마다, 약 10억 명이 냉방장치가 없는 곳에서 극심한 더위에 시달리게 될 것”이라고 전했다. 최악의 시나리오과 현실화될 것인지는 세계 인구 증가 속도와 이산화탄소 배출량에 달렸다고 강조했다.

세계보건기구(WHO)는 2018년 초 ‘전 세계 대유행을 일으킬 8가지 질병’을 발표했다. 에볼라바이러스, 지카바이러스, 사스(중증급성호흡기증후군), 메르스(중동호흡기증후군) 등과 함께 맨 마지막에 ‘질병X’를 포함시켰다. 질병X는 바이러스성 질환과 세균성 질환을 모두 포괄하며 어떤 방식으로 시작될지 모르는 미지의 감염병이다. WHO 발표 약 2년 뒤 중국에서 시작된 코로나19는 2년 가까이 전 세계를 공포에 떨게 하고 있다. 이 때문에 코로나19가 질병X 아니냐는 말까지 나오고 있다. 그렇지만 WHO는 코로나19 이후 나올 대유행병 중 하나로 여전히 질병X를 포함시키고 있다. 뒤집어 생각하자면 대규모 감염병은 예측이 쉽지 않은 만큼 질병 발생 시 신속 대응 가능한 보건 시스템 구축이 필요하다는 의미이기도 하다. 지난 4월 초 미국 캘리포니아 데이비스대 연구진이 중심이 된 국제공동연구팀은 코로나19처럼 인간에게 전염될 가능성이 큰 동물 보유 바이러스(스필오버바이러스) 887개의 위험도를 분석 평가해 국제학술지 ‘PNAS’에 발표했다. 이 분석에 따르면 현재 가장 위험한 바이러스는 라사바이러스이며, 두 번째는 코로나19 바이러스, 3위는 에볼라이러스, 4위는 한타바이러스 중 하나인 서울바이러스, 5위는 니파바이러스로 나타났다. 8월에는 이탈리아와 미국 공동연구팀이 감염병 발생 통계분석을 통해 코로나19와 같은 규모의 감염병 발생 가능성은 매년 높아지고 있으며, 앞으로 59년 내에 코로나와 유사하거나 더 큰 규모의 감염병이 발생할 가능성이 크다는 연구 결과를 내놓기도 했다. 이처럼 새로운 감염병을 경고하는 연구들은 계속 나오고 있지만, 다른 한편에서는 코로나19 이후 인류를 또다시 위험에 빠뜨릴 가능성이 큰 감염병을 예측하는 것은 생각만큼 쉽지 않다는 연구 결과도 나오고 있다.이런 가운데 영국 글래스고대학 바이러스연구센터, 생물다양성·동물보건·비교의학연구소 공동연구팀은 인공지능(AI) 기계학습으로 대규모 확산 가능성 있는 바이러스를 빠르게 찾아낼 수 있는 방법을 개발했다. 이 같은 연구 결과는 미국공공과학도서관에서 발행하는 생물학 분야 국제학술지 ‘플로스 생물학’ 9월 29일자에 실렸다. 코로나19처럼 21세기 들어 발생한 신종 감염병 대부분은 다른 동물에서 유래한 바이러스로 발생한 인수공통감염병이다. 연구팀은 동물들이 갖고 있는 약 167만개의 바이러스 중 인간을 감염시킬 수 있는 바이러스는 제한적인 만큼 인수공통감염 가능성이 큰 바이러스를 분류해 데이터베이스 구축에 나선 것이다. 우선 연구팀은 동물 보유 바이러스 861개의 유전자 염기서열 데이터를 수집했다. 이를 바탕으로 인간 감염 우려가 큰 바이러스를 빠르게 구분할 수 있는 인공지능 알고리즘을 개발했다. 비교적 적은 숫자의 바이러스 유전자를 이용해 만든 인공지능이지만 기존 분류학적 방식으로 바이러스를 구분해 예측하는 것보다 인간 감염 가능성을 훨씬 빠르게 확인할 수 있다는 장점이 있다. 현재 인수공통감염병 바이러스와 동물 보유 바이러스의 유전자 염기서열 정보가 계속 구축되고 있는 만큼 이번 기술이 질병X와 같은 미지의 감염병에 대해 신속 대응을 가능케 해줄 것으로 연구팀은 기대하고 있다. 글래스고대 바이러스연구센터 나두스 몰렌체(바이러스생태학) 박사는 “이번 기술은 아직 인간 감염 사례는 발견되지 않았지만 대유행 가능성이 큰 바이러스를 빠르게 찾아내 백신 개발과 방역 시스템 구축 등 감염병 대응 우선순위를 정할 때도 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.