극한 환경에서 생존하며 방사성 폐기물을 먹고사는 희귀 박테리아가 세계 최초로 발견돼 학계의 관심이 집중되고 있다. 미국 과학전문매체 사이언스월드리포트(Science World Report)는 영국 맨체스터 대학 지구대기환경과학과 연구진이 방사성 토양에 살면서 핵폐기물을 먹는 ‘극한성 미생물(extremophile, 온도·압력·수소이온농도·염 농도 등이 생존에 적합하지 않은 물리화학적 극한 환경에서 생존하는 생물)’을 발견했다고 최근 보도했다. 오염된 채로 오랜 시간 방치됐던 알칼리성 석회 가마(석회를 굽는 데 쓰는 가마)에서 우연히 발견된 이 박테리아들은 다른 미생물에서 찾아보기 힘든 몇 가지 특이점이 있다. 우선, 물속처럼 산소가 미약한 환경에서 질산염, 철 등의 다른 화학성분을 이용해 숨을 쉴 수 있고 방사성 토양 같은 극도로 오염된 환경에서 별 무리 없이 생존할 수 있다. 무엇보다도 해당 토양의 핵폐기물을 먹이로 인식해 섭취한다는 점이 눈길을 끈다. 방사성폐기물은 핵에너지를 사용하는 과정에서 발생되는 방사성물질로 원자력발전소 등의 방사성물질을 다루는 작업장에서 나오는 폐기물, 핵분열생성물, 냉각수는 물론 실험이나 작업에 사용된 공구, 헝겊, 종이 등도 방사성폐기물로 간주된다. 특히 전력에너지의 보편화로 원자력 발전이 많이 사용되는 현 시점에서 방사성폐기물의 양도 늘어나고 있는데 폐기물을 드럼통에 넣고 콘크리트로 굳힌 후 다시 깊은 바다나 땅 속에 묻거나 대량의 물로 희석해서 방류하는 등의 방식이 취해지고 있지만 근본적인 해결책이 아니라는 점에서 문제가 많다. 하지만 해당 박테리아를 이용하면 근본적으로 핵폐기물을 처리할 수 있다는 측면에서 많은 가능성을 볼 수 있다. 특히 인류생존에 큰 위협이 될 방사성폐기물을 큰 비용이나 복잡한 공정 없이 깨끗하게 처리 해낼 수 있다는 점은 분명 매력적이다. 실제로 연구진은 해당 박테리아를 유사 방사성 오염 토양에서 실험을 진행한 결과, 핵폐기물을 분해해내는 탁월한 기술이 있음을 확인했다. 맨체스터 대학 지구대기환경과학과 조나단 로이드 교수는 “우리는 이 박테리아의 흥미로운 섭취습관이 지구환경을 오염시키는 방사선폐기물 감소에 큰 도움이 될 것이라 생각 된다”며 “이후에는 더욱 극한 환경에서의 실험을 통해 해당 박테리아가 버텨낼 수 있는 한계치가 얼마인지, 지구상의 핵폐기물을 처리해내기 위한 실질적인 분해시간이 어느 정도인지 알아보는 연구를 진행할 예정”이라고 밝혔다. 한편 이 연구결과는 ‘국제 미생물 학술단체 저널(The ISME Journal)’에 발표됐다. 자료사진=포토리아 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

사람들이 우울증 등으로 자살시도를 가장 많이 하는 계절은 어두침침한 겨울이 아닌 만물이 소생하는 맑은 봄날이라는 것은 통계적으로 증명된 바 있다. 햇볕이 잘 드는 날일수록 사람들이 자살충동을 많이 느낀다는 역설적인 사실은 오랜 시간 과학자들이 가져온 수수께끼였다. 그런데 최근 햇빛과 자살충동 사이의 상관관계를 세밀히 분석한 흥미로운 연구결과가 나와 화제를 모으고 있다. 미국 과학전문매체 사이언스월드리포트(Science World Report)는 오스트리아 빈 대학 정신건강의학과 연구진이 “햇볕을 쬐는 기간에 따라 자살 충동이 느껴지는 양상이 달라지며 이는 뇌 신경전달물질 세로토닌(serotonin) 분비와 관련이 있다”는 연구결과를 발표했다고 11일(현지시간) 보도했다. 연구진은 지난 1970년~2010년까지 30년 동안 오스트리아에서 발생된 자살사례 약 7만 여건과 오스트리아 전국 86곳의 기상관측소에서 수집된 같은 기간 내의 시간당 일조량 데이터를 비교분석하는 방대한 조사를 수행했다. 참고로 오스트리아는 대한민국처럼 사계절이 뚜렷하면서 특히 여름이 덥고 겨울이 추운 냉대습윤기후(humid continental climate) 지역이다. 이후 도출된 결과는 이중적이다. 햇볕을 10일 이내로 쬘 경우, 자살시도를 할 확률이 높아진 반면, 14~60일 동안 장기간에 걸쳐 햇볕을 쬘 경우에는 오히려 자살시도를 포기할 확률이 높은 것으로 확인됐다. 주목할 만한 것은 일조량 차이가 각기 다른 자살방식 선택으로 나타나기도 했다는 점이다. 연구진에 따르면, 이런 특이양상이 나타나는 주요 원인은 일조량이 체내 세로토닌(serotonin) 분비에 영향을 미치기 때문으로 추정된다. 세로토닌은 뇌 시상하부 중추에서 분비되는 신경전달물질로 기억력, 학습 의욕은 물론 수면, 식욕, 우울함, 공격성, 충동성과 같은 감정형성에 막대한 영향을 미치는데 이것이 햇볕노출 정도에 따라 다른 양상으로 나타나면서 자살시도에 영향을 준다는 것이다. 실제로 겨울동안 우울증에 시달리던 환자가 일조량이 갑자기 늘어난 봄날, 세로토닌이 과다 분비돼 우울증이 더욱 심해졌다는 연구결과도 있다. 이전 연구 중에는 자살시도는 남성보다 여성이 더 많지만 실제 자살로 이어지는 경우는 남성이 더 많다는 결과도 있었다. 이와 관련해 이번 연구결과를 살펴보면, 하루 동안 햇볕을 쬐는 양과 비교해 자살을 많이 하는 경우는 남성보다 여성에게서 더 많이 관찰할 수 있었다. 연구진은 이 결과가 일조량과 자살시도 사이의 상관관계를 완벽히 증명해주지는 못하지만 적어도 햇볕을 쬐는 기간과 자살 시도 사이의 차이점을 짚어냈다는 점에서 의미가 있다고 설명한다. 또한 햇볕이 우울증 환자의 증상을 더욱 심화시키는지, 그렇다면 정확한 원인은 무엇인지 파악하는 것이 차기 연구 계획이라고 덧붙였다. 한편 이 연구결과는 ‘미국의사협회 정신의학저널(JAMA Psychiatry)’ 10일자에 발표됐다. 자료사진=포토리아 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

극한 환경에서 생존하며 방사성 폐기물을 먹고사는 희귀 박테리아가 세계 최초로 발견돼 학계의 관심이 집중되고 있다. 미국 과학전문매체 사이언스월드리포트(Science World Report)는 영국 맨체스터 대학 지구대기환경과학과 연구진이 방사성 토양에 살면서 핵폐기물을 먹는 ‘극한성 미생물(extremophile, 온도·압력·수소이온농도·염 농도 등이 생존에 적합하지 않은 물리화학적 극한 환경에서 생존하는 생물)’을 발견했다고 최근 보도했다. 오염된 채로 오랜 시간 방치됐던 알칼리성 석회 가마(석회를 굽는 데 쓰는 가마)에서 우연히 발견된 이 박테리아들은 다른 미생물에서 찾아보기 힘든 몇 가지 특이점이 있다. 우선, 물속처럼 산소가 미약한 환경에서 질산염, 철 등의 다른 화학성분을 이용해 숨을 쉴 수 있고 방사성 토양 같은 극도로 오염된 환경에서 별 무리 없이 생존할 수 있다. 무엇보다도 해당 토양의 핵폐기물을 먹이로 인식해 섭취한다는 점이 눈길을 끈다. 방사성폐기물은 핵에너지를 사용하는 과정에서 발생되는 방사성물질로 원자력발전소 등의 방사성물질을 다루는 작업장에서 나오는 폐기물, 핵분열생성물, 냉각수는 물론 실험이나 작업에 사용된 공구, 헝겊, 종이 등도 방사성폐기물로 간주된다. 특히 전력에너지의 보편화로 원자력 발전이 많이 사용되는 현 시점에서 방사성폐기물의 양도 늘어나고 있는데 폐기물을 드럼통에 넣고 콘크리트로 굳힌 후 다시 깊은 바다나 땅 속에 묻거나 대량의 물로 희석해서 방류하는 등의 방식이 취해지고 있지만 근본적인 해결책이 아니라는 점에서 문제가 많다. 하지만 해당 박테리아를 이용하면 근본적으로 핵폐기물을 처리할 수 있다는 측면에서 많은 가능성을 볼 수 있다. 특히 인류생존에 큰 위협이 될 방사성폐기물을 큰 비용이나 복잡한 공정 없이 깨끗하게 처리 해낼 수 있다는 점은 분명 매력적이다. 실제로 연구진은 해당 박테리아를 유사 방사성 오염 토양에서 실험을 진행한 결과, 핵폐기물을 분해해내는 탁월한 기술이 있음을 확인했다. 맨체스터 대학 지구대기환경과학과 조나단 로이드 교수는 “우리는 이 박테리아의 흥미로운 섭취습관이 지구환경을 오염시키는 방사선폐기물 감소에 큰 도움이 될 것이라 생각 된다”며 “이후에는 더욱 극한 환경에서의 실험을 통해 해당 박테리아가 버텨낼 수 있는 한계치가 얼마인지, 지구상의 핵폐기물을 처리해내기 위한 실질적인 분해시간이 어느 정도인지 알아보는 연구를 진행할 예정”이라고 밝혔다. 한편 이 연구결과는 ‘국제 미생물 학술단체 저널(The ISME Journal)’에 발표됐다. 자료사진=포토리아 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

잡은 물고기를 모아두는 펠리컨의 턱 주머니 같은 구조를 지닌 익룡 화석이 발견돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. AFP통신 등 외신에 따르면 중국 과학원(CAS)의 왕 샤오린 박사와 브라질 국립박물관의 알렉산더 켈르너 박사가 공동으로 이끄는 연구팀이 중국 동북부 지우포탕 지층에서 아래 턱 끝 부위에 특징적인 판 모양의 돌출부가 달린 익룡 화석을 발견했다. 이 지층에는 약 1억 2000만 년 전 백악기 초기에 서식하던 다양한 생물의 화석이 뭍혀 있는 데 서로 가까운 위치에서 이런 특징을 지닌 표본 2체가 발견된 것이다. 연구팀은 이 이상한 생김새의 익룡에 제임스 카메론 감독의 SF영화 ‘아바타’에 등장하는 익룡을 닮은 비행 생물 ‘이크란’과 라틴어로 용을 뜻하는 ‘드라코’라는 이름을 따서 ‘이크란드라코 아바타르’(Ikrandraco avatar)라는 학명을 붙였다. 연구팀은 이크란드라코의 턱에 후크 모양의 돌출부에 신축 가능한 턱 주머니가 매달려 있었다고 추측하고 있다. 익룡이 이런 특징을 갖는 가설은 일부 화석 표본에서 볼 수 있는 부드러운 피부 주름의 흔적에 따라 제기되고 있었지만, 지금까지 그 확증은 얻을 수 없었다. 오늘날 펠리컨은 이런 목 밑에 처진 살을 가진 것으로 잘 알려져 있다. 연구팀은 논문을 통해 “우리는 다음과 같은 가설을 세웠다”면서 “이 익룡은 인근 호수의 수면 위를 저공 비행하면서 수중에 아래 턱을 내리는 것으로 물고기를 잡았다”고 밝히고 있다. 익룡의 목 밑에 처진 부위는 먹이를 넣어두면서 그대로 사냥을 계속하는 역할을 하거나 먹이와 함께 들어온 물을 뱉는 데 도움이 될 수 있을 것으로 예상할 수 있다고 한다. 익룡은 공룡의 근연종으로 약 2억 2500만 년 전부터 6500만 년 전까지의 시대에 살고 있었다. 지금까지 약 100여 종이 발견됐으며 그중에는 날개 폭이 13m에 이르는 거대 종도 있는 것으로 알려졌다. 한편 이번 연구결과는 세계적 학술지 네이처 자매지인 ‘사이언티픽리포츠’(Scientific Reports) 11일 자로 게재됐다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

“마치 범죄현장에 숨어있던 도둑을 찾아낸 듯하다” 초신성 잔해 속에서 희미하게 빛나는 별을 찾아낸 미국 UC버클리 연구팀에 속한 알렉스 필리펜코 UC버클리 교수는 위와 같이 말한다. 이는 ‘도둑’으로 지목된 짝별 이른바 동반성이 쌍성계를 이루고 있던 초신성 폭발 전 천체인 주성으로부터 대량의 수소를 훔쳤기 때문. 연구팀은 미국항공우주국(NASA, 이하 나사)의 허블 우주망원경으로 관측한 자외선 데이터와 지상의 망원경으로 관측한 가시광선 데이터를 합성해 지금까지 존재할 것으로만 예측돼왔던 짝별의 연속 스펙트럼과 일치하는 것을 확인했다. 이는 초신성 잔해 뒤편에 짝별이 존재함을 입증한 것이다. 지금으로부터 21년 전인 1993년 발견된 초신성 SN 1993J는 10등성의 밝기를 갖고 있고 비교적 지구와 가까운 약 1100만 광년 거리에 있는 것은 물론 그 특성이 ‘IIb형’이라는 희귀 특성으로 분류돼 천문학자들의 주목을 받아왔다. 일반적으로 초신성은 폭발 후 관찰되는 빛의 분석과 밝기의 변화 등에 따라 수소선이 없는 I형과 수소선이 존재하는 II형으로 크게 분류되며 I형은 다시 Ia나 Ib 및 Ic형으로 분류되고 II형은 II-P/L/N형이나 IIb형으로 분류된다. 이런 차이는 폭발 전에 천체의 성질이나 폭발에 이르는 과정에 따라 생기는 것으로 예측되고 있다. 특히 IIb형 초신성은 원래의 천체가 쌍성을 이루는 동반성이 존재하는 경우와 홀로 존재하는 경우에서 볼 수 있는 모든 특성이 있지만 연료가 되는 수소가 적은 것이 특징 중 하나다. 이런 특성 때문에 IIb형 초신성은 “폭발 전의 천체가 짝별의 영향으로 외층의 수소를 대량으로 빼앗겼다”는 이론이 제기돼 왔다. 이런 모델을 뒷받침하는 증거로 초신성 SN 1993J으로부터 동반성을 찾기 위한 탐색이 이뤄져 왔지만, 초신성 잔해에 남은 잔광보다 동반성의 빛의 세기가 약해 21년이 지난 끝에서야 발견된 것이라고 연구를 이끈 오리 폭스 UC버클리 박사후연구원은 설명했다. 한편 이번 연구성과는 천체물리학저널(ApJ: Astrophysical Journal) 7월 20일 자로 게재됐다. 사진=NASA, ESA, STScI 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

매일 ‘30분’간 걷는 것이 그 어떤 보양식, 약품보다 비만·당뇨병은 물론 암 예방효과가 뛰어나다는 주장이 제기돼 관심이 집중되고 있다. 영국 일간지 텔레그래프는 애스턴 대학교 고령화 연구소·생명보건과학 연구진이 “매일 30분 간 산책해주는 습관은 비만·당뇨·우울증·치매는 물론 암까지 예방해주는 놀라운 효과가 있다”는 연구결과를 발표했다고 10일(현지시간) 보도했다. 연구진에 따르면, 매일 30분간 무리하지 않게 걸어주는 습관을 유지할 경우, 비만·당뇨·우울증 발생 위험이 현저히 낮아진다. 특히 암 발병위험도 급격히 감소되며 고관절 골절 위험은 40%나 낮아진다. 뿐만 아니라, 관절염 예방율도 50% 가까이 상승되며 노년에 될수록 심각해지는 치매위험도 30% 이상 감소됐다. 만성피로가 사라지고 활동량·이동성이 개선되며 궁극적으로 사망확률이 23% 가까이 감소된다. 이와 관련해 연구진은 한 가지 실험 사례를 소개했다. 청년층과 노년층으로 이뤄진 두 그룹을 대상으로 다리에 석고깁스를 씌운 채 2주간 생활하게 한 뒤 근육 손실 정도와 회복속도를 비교한 것이다. 결과를 보면, 2주 후 석고깁스를 해체한 청년층과 노년층은 대부분 전보다 2배에 가까운 다리 근육량을 잃었다. 하지만 약 4주간 꾸준히 운동을 해준 후 근육량을 재 측정했을 때, 청년층은 대부분 전과 같은 근육량을 회복한 반면 노년층은 8주가 지나도 손실된 근육이 회복되지 못했다. 연구진은 “신체를 지속적으로 움직여주며 근육량을 유지시키는 것이 건강을 지켜내는 가장 효과적인 마법의 약”이라며 “특히 젊을 때 운동량을 꾸준히 유지시켜주지 않으면 노년에는 이를 회복하기 힘들다”고 강조했다. 또한 연구진은 이 모든 것을 해낼 수 있는 가장 적절한 방식은 마라톤도, 체육관에서 수 시간 동안 반복되는 러닝머신-근육운동도 아닌 그저 ‘30분간의 걷기’를 매일 꾸준히 반복해주는 습관을 가지는 것이라고 설명했다. 한편 해당 연구결과는 최근 버밍엄대학에서 개최된 ‘영국 과학 페스티벌(British Science Festival)’에서 발표됐다. 자료사진=포토리아 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

지구의 첫 대기 형성 시기가 기존 학설보다 6000만년 앞선 30억 2000만년 전부터 시작됐다는 주장이 제기돼 학계의 관심이 집중되고 있다. 미국과학전문매체 사이언스월드리포트(Science World Report)는 아일랜드 더블린 트리니티 대학, 인도 콜카타 대학 연구진이 “실질적인 지구 생태계 형성 시기는 기존에 알려진 것보다 6000만년 앞서 있다”는 연구결과를 발표했다고 5일(현지시간) 보도했다. 연구진은 인도 비하르 주(州) 남단 싱붐(Singhbhum)의 강괴(剛塊, 캄브리아기 후 지각변동이 심하지 않아 안정된 대륙지각) 지형 토양을 조사하는 과정에서, 약 30억 2000만년 전에 화학적 풍화작용에 의해 축적된 대기산소 증거를 발견했다. 이는 해당 시기 이미 지구에 산소가 존재했다는 가능성을 높여준다. 기존 학설에 따르면, 지구에 산소 대기가 형성된 시점은 대략 24억 년 전이었지만 최근 남아프리카 토양에서 발견된 산소레벨에 따라 해당 시기는 다시 29억 6000만년 전으로 앞당겨졌었다. 그런데 이번에 다시 인도에서 발견된 토양은 해당 시기를 6000만년 앞당긴 30억 2000만년 전 이미 지구에 산소 대기가 형성됐다는 점을 알려준다. 더블린 트리니티 대학 자연과학부 쿠엔틴 크로울리 교수는 “이는 대기 중 산소가 급증했던 이른바 대산화사건(great oxidation event)보다 이미 6억년 앞서 양질의 산소가 지구에 존재했다는 점을 알려준다”며 “지구 형성 역사에 대한 기존 학설을 뒤집는 것은 물론 복잡한 생명진화의 실마리를 풀 기초를 마련했다는 의미가 있다”고 설명했다. 한편, 이 연구결과는 국제학술지 ‘지질학 저널(Jounal Geology)’에 발표됐다. 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

지구의 첫 대기 형성 시기가 기존 학설보다 6,000만년 앞선 30억 2,000만년 전부터 시작됐다는 주장이 제기돼 학계의 관심이 집중되고 있다. 미국과학전문매체 사이언스월드리포트(Science World Report)는 아일랜드 더블린 트리니티 대학, 인도 콜카타 대학 연구진이 “실질적인 지구 생태계 형성 시기는 기존에 알려진 것보다 6,000만년 앞서있다”는 연구결과를 발표했다고 5일(현지시간) 보도했다. 연구진은 인도 비하르 주(州) 남단 싱붐(Singhbhum)의 강괴(剛塊, 캄브리아기 후 지각변동이 심하지 않아 안정된 대륙지각) 지형 토양을 조사하는 과정에서, 약 30억 2,000만년 전에 화학적 풍화작용에 의해 축적된 대기산소 증거를 발견했다. 이는 해당 시기 이미 지구에 산소가 존재했다는 가능성을 높여준다. 기존 학설에 따르면, 지구에 산소 대기가 형성된 시점은 대략 24억 년 전이었지만 최근 남아프리카 토양에서 발견된 산소레벨에 따라 해당 시기는 다시 29억 6,000만년 전으로 앞당겨졌었다. 그런데 이번에 다시 인도에서 발견된 토양은 해당 시기를 6.000만년 앞당긴 30억 2,000만년 전 이미 지구에 산소 대기가 형성됐다는 점을 알려준다. 더블린 트리니티 대학 자연과학부 쿠엔틴 크로울리 교수는 “이는 대기 중 산소가 급증했던 이른바 대산화사건(great oxidation event)보다 이미 6억년 앞서 양질의 산소가 지구에 존재했다는 점을 알려준다”며 “지구 형성 역사에 대한 기존 학설을 뒤집는 것은 물론 복잡한 생명진화의 실마리를 풀 기초를 마련했다는 의미가 있다”고 설명했다. 한편, 이 연구결과는 국제학술지 ‘지질학 저널(Jounal Geology)’에 발표됐다. 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

겉에서는 전혀 내부를 볼 수 없는 불투명한 상자 속 물건을 꺼내지 않고 촬영해낼 수 있을까? 먼저 이것이 가능하려면 두 개의 물체가 공간적으로 아무리 떨어져 있어도 연결고리가 존재한다는 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’ 이론과 물체를 투과하는 광양자 빛만으로 사진을 찍어낼 수 있음을 증명해야만 한다. 그런데 최근 이것이 가능할 수도 있다는 실험결과가 나왔다. 세계적 과학 전문 주간지 네이처(Nature)는 오스트리아 과학 아카데미(Austrian Academy of Sciences) 연구진이 카메라 렌즈와는 상관없이 광양자 빛만으로 고양이 이미지를 촬영해내는데 성공했다고 27일(현지시간) 보도했다. 먼저 해당실험을 정확히 이해하기 위해서는 양자역학의 기본 원리와 ‘슈뢰딩거의 고양이’ 이론을 알아야한다. 이를 간략히 소개하자면 다음과 같다. 먼저 양자역학(quantum mechanics)은 원자, 분자, 소립자와 같은 미시적 대상에 대한 역학으로 거시적 현상에 집중하는 고전역학과는 많은 부분이 차이가 난다. 특히 다른 부분은 고전역학이 미래를 예측할 수 있다는 결정론적(deterministic) 입장을 취하는 반면, 양자역학은 현재는 정확히 알아도 미래 일을 예측하는 것은 불가능하다는 확률론적(probabilistic) 입장을 가지고 있다. 즉, 양자역학은 인과율 법칙보다는 우연성에 더 많은 무게를 두고 있는 것이다. 양자역학의 토대는 지난 1905년, 아인슈타인이 뉴턴으로 대표되는 고전역학의 한계를 지적한 상대성역학(relative mechanics)에서부터 시작된다. 양자역학의 핵심은 미시적 세계에서 발생하는 사건은 사건이 직접 목격되기 전까지는 확률적으로만 계산되며 서로 다른 상태가 지속적으로 공존한다. 이것이 앞서 설명한 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’ 이론과 연결된다. 이에 대해 오스트리아 물리학자 에르빈 슈뢰딩거는 양자역학이 불완전하다는 점을 지속적으로 의심해왔고 1935년 이를 증명할 한 가지 가상실험을 고안하게 된다. 먼저 고양이 한 마리와 알파입자(헬륨 원자핵)를 외부와 차단된 불투명 상자 속에 집어놓고, 다시 해당 상자를 독가스가 들어있는 통과 연결시킨다. 독가스는 방사능 검출 기계와 연결된 밸브에 의해 아직 상자 속으로 주입되지 않은 상황이다. 하지만 상자 속 알파입자가 감지되면 밸브는 자연히 열리게 되고 고양이는 사망하게 된다. 단, 이 알파입자는 시간 당 50%의 확률로 붕괴되도록 설정된 상황이기에 고양이 죽거나 살 확률 역시 50%다. 실질적으로 한 시간 후 상자를 열었을 때 나타날 결과는 첫째, 독가스에 죽은 고양이와 붕괴된 알파입자, 둘째 살아있는 고양이와 붕괴되지 않은 알파입자 두 가지 뿐이다. 하지만 양자역학 이론적으로만 보면 고양이와 알파입자는 죽지도 살지도 못한 50% 상태로 존재할 수 있다. 즉, 삶과 죽음 모두 한 공간에 공존할 수 있다는 것이다. 문제는 상자를 여는 순간, 결과는 고양이가 죽거나 살거나 한 가지 형태로밖에 고정될 수 없다. 삶과 죽음의 공존을 목격하려면 상자를 열지 않은 상황에서 내부모습을 볼 수 있어야만 한다. 오스트리아 과학 아카데미(Austrian Academy of Sciences) 연구진이 행한 실험은 바로 이 ‘슈뢰딩거의 고양이’를 상자 안에 둔 채로 촬영할 수 있는지 여부를 알아본 것이다. 연구진은 노란색과 빨간색 두 가지 광양자 빛을 이용해 고양이를 촬영하는 시도를 했다. 본래 카메라라는 매개체를 이용해 사물이 찍힌다는 즉, 상태에 관한 정보는 항상 관련 주위를 통해서만 매개될 수 있다는 국소성의 원리를 넘어 전달통로만 형성되면 별다른 매개체를 통하지 않고도 정보를 전달할 수 있다는 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’ 원리를 이용한 것이다. 연구진은 노란색 광양자 빛이 빨간색 광양자 빛에 얽히는 방식으로 일정한 고양이 이미지를 만들어내는데 성공했다. 이는 불투명한 상자 안의 물체를 별도의 과정 없이 그 자체로 투과해 찍어낼 수 있는 가능성을 제시하는 것이기에 의미가 크다. 연구진은 해당 실험결과가 향후 광양자를 이용한 화상 카메라 기술 개발로도 이어질 수 있다고 설명했다. 사진=Nature　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

지구의 첫 대기 형성 시기가 기존 학설보다 6000만년 앞선 30억 2000만년 전부터 시작됐다는 주장이 제기돼 학계의 관심이 집중되고 있다. 미국과학전문매체 사이언스월드리포트(Science World Report)는 아일랜드 더블린 트리니티 대학, 인도 콜카타 대학 연구진이 “실질적인 지구 생태계 형성 시기는 기존에 알려진 것보다 6000만년 앞서있다”는 연구결과를 발표했다고 5일(현지시간) 보도했다. 연구진은 인도 비하르 주(州) 남단 싱붐(Singhbhum)의 강괴(剛塊, 캄브리아기 후 지각변동이 심하지 않아 안정된 대륙지각) 지형 토양을 조사하는 과정에서, 약 30억 2000만년 전에 화학적 풍화작용에 의해 축적된 대기산소 증거를 발견했다. 이는 해당 시기 이미 지구에 산소가 존재했다는 가능성을 높여준다. 기존 학설에 따르면, 지구에 산소 대기가 형성된 시점은 대략 24억 년 전이었지만 최근 남아프리카 토양에서 발견된 산소레벨에 따라 해당 시기는 다시 29억 6000만년 전으로 앞당겨졌었다. 그런데 이번에 다시 인도에서 발견된 토양은 해당 시기를 6000만년 앞당긴 30억 2000만년 전 이미 지구에 산소 대기가 형성됐다는 점을 알려준다. 더블린 트리니티 대학 자연과학부 쿠엔틴 크로울리 교수는 “이는 대기 중 산소가 급증했던 이른바 대산화사건(great oxidation event)보다 이미 6억년 앞서 양질의 산소가 지구에 존재했다는 점을 알려준다”며 “지구 형성 역사에 대한 기존 학설을 뒤집는 것은 물론 복잡한 생명진화의 실마리를 풀 기초를 마련했다는 의미가 있다”고 설명했다. 한편, 이 연구결과는 국제학술지 ‘지질학 저널(Jounal Geology)’에 발표됐다. 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

보잉737 여객기보다 무거운, 지구 역사상 가장 거대했던 것으로 추정되는 공룡 화석이 발견돼 고생물학계의 관심이 집중되고 있다. 미국 과학전문매체 사이언스월드리포트(Science World Report)는 드렉셀 대학교 고생물·지질학 연구진이 지구에서 가장 큰 몸집을 가졌던 것으로 추정되는 공룡 드레드노투스 슈라니(Dreadnoughtus schrani)의 화석을 발견했다고 4일(현지시간) 보도했다. 연구진은 지난 2005년 2월, 아르헨티나 남부 파타고니아 고원지대에서 1.8m에 이르는 넙다리 뼈 화석을 발견하며 드레드노투스의 존재를 감지했다. 이후 정강뼈, 종아리뼈를 비롯한 10개의 주요 화석이 추가 발견됐고 최근에는 5㎝ 크기의 이빨을 비롯한 145개의 뼈 화석이 모여져 드레드노투스의 실물모습을 짐작할 수 있게 됐다. 연구진에 의해 추정된 드레드노투스의 크기는 상상을 초월한다. 목 길이 11m, 꼬리길이 9m에 총 몸길이는 26m 정도며 몸무게는 무려 65톤에 달한다. 이는 49톤인 보잉737 여객기보다 무겁고 대형 아프리카 코끼리 12마리를 합친 것 만큼에 육박하는 무게로 역대 지구상에 존재했던 공룡 중 가장 무겁고 거대했던 종이었음을 짐작하게 한다. 드레드노투스의 생존연대는 약 7700만년 전 백악기 후기로 현재 화석이 발견된 남아메리카 초원지대에 서식했을 것으로 추정된다. 드레드노투스는 긴 목의 초식공룡으로 주식은 식물이었다. 드레드노투스 슈라니(Dreadnoughtus schrani)라는 학명에서 드레드노투스(Dreadnoughtus)는 20세기 초 활약한 동명의 영국 전함에서 따왔는데 해당 연구를 주도중인 드렉셀 대학교 고생물학과 켄 라코바라 교수는 “이 이름은 과거 영국전함처럼 그 무엇도 두려워하지 않았던 ‘무시무시함’이라는 의미에서 붙여졌다. 실제로 드레드노투스는 거대한 몸집 때문에 큰 두려움이 없이 살았을 것”이라고 설명했다. 참고로 드레드노투스는 백악기 때 함께 생존했던 악명 높은 육식공룡 티라노사우루스의 7배에 달하는 몸집을 지니고 있다. 한편, 이 연구결과는 국제과학저널 네이처(Nature)의 자매지 ‘사이언티픽 리포츠’(Scientific Reports)에 4일 발표됐다. 사진=Ken Lacovara 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

우리가 매일 즐겨마시는 커피의 비밀이 풀렸다. 최근 미국 등 국제 공동연구팀은 커피나무의 게놈(유전정보) 염기서열을 분석하는 데 성공했다는 연구결과를 유명 학술지 사이언스(Science) 최신호에 발표했다. 그간 세계인이 가장 즐겨먹는 음료인 커피는 인간에 미치는 효능 뿐 아니라 본질적인 ‘뿌리’에 대한 다양한 연구가 진행돼 왔다. 그 이유는 이를 밝혀내면 맛과 향의 증진 뿐 아니라 기후변화와 해충에도 강한 품종으로 개량할 수 있기 때문이다. 이번에 연구팀이 분석한 커피는 2대 원종(原種)에 포함되는 ‘코페아 카네포라’(Coffea Canephora)로 일반적으로 로부스타 커피(Robusta coffee)로 잘 알려져 있다. 전세계 커피의 약 30%를 자랑하는 이 종은 현재 연구가 진행 중인 아라비카(Coffee arabica)와 더불어 시장을 양분하고 있다. 이번 연구에서 드러난 커피의 가장 큰 특징은 친척뻘인 카카오와 차나무와 달리 카페인 효소가 독립적으로 진화해 왔다는 사실이다. 또한 다른 식물들과 비교해 커피는 알칼로이드(alkaloid·질소를 함유한 천연물질로 카페인이 이에 속함)와 플라보노이드(flavonoid·항산화 물질로 항균·항암 효과가 있음)를 만드는 유전자를 훨씬 더 많이 가지고 있는 것으로 드러났다. 　 연구에 참여한 미국 뉴욕 주립대학교 버펄로 캠퍼스 빅터 알버트 박사는 “게놈에 대한 분석없이 커피에 대한 진전된 연구가 나올 수 없다” 면서 “고품질의 커피를 재배하는데 있어 게놈 해독은 필수적”이라고 의미를 부여했다. 논문의 공동저자 이스라엘 히브리대학 다니 자미르 교수도 “세계의 기후변화로 다양한 종의 커피생산이 점점 감소하고 있다” 면서 “이번 연구를 계기로 맛과 향이 풍부한 특징을 가진 개량된 커피를 여러 지역에서 재배할 수 있을 것”이라고 밝혔다.　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

만화 뽀빠이의 영향으로 힘과 스태미나(stamina)의 상징처럼 여겨지는 ‘시금치’가 사실 95%이상 식욕을 억제해 체중감소 효과를 높여주는 훌륭한 다이어트 식품이라는 주장이 제기돼 관심이 집중되고 있다. 미국 과학전문매체 사이언스월드리포트(Science World Report)는 스웨덴 룬드 대학 연구진이 “시금치의 식욕억제 효과가 95%에 달해 체중감량에 큰 도움이 된다”는 연구결과를 발표했다고 3일(현지시간) 보도했다. 연구진은 과체중 여성 38명을 대상으로 한 가지 실험을 진행했다. 실험 대상자를 두 그룹으로 나눠 첫 번째 그룹 여성 19명에게는 매일 아침식사 전 시금치 5g이 함유된 녹즙을 3개월 간 복용시키고 두 번째 그룹 여성 19명에게는 같은 기간 시금치가 함유되지 않은 녹즙을 복용하게 한 뒤 체중 변화 결과를 비교 분석한 것이다. 참고로 이 여성들은 자신이 어떤 그룹에 속했는지 모르는 상태에서 실험에 참가했으며 하루 일정량의 식사 3끼만 먹는 식이요법을 똑같이 적용받았다. 3개월 후 나타난 결과는 흥미로웠다. 여성 38명은 평균적으로 3.5㎏의 체중감량효과를 보였으나, 시금치를 복용했던 19명은 평균 5㎏ 감량이라는 더욱 높은 다이어트 효과를 나타냈다. 중요한 것은 시금치를 복용한 여성들은 식이조절 중 가장 힘든 군것질, 야식 욕구도 함께 감쪽같이 사라졌다는 점이다. 연구진에 따르면, 이는 시금치 속에 함유된 ‘틸라코이드(thylakoid)’ 성분 때문이다. 이는 식물 엽록체의 사이아노박테리아 안에 있는 두께 약 5nm 막으로 뇌에 포만감을 전해 과식을 막아주고 장내 호르몬에도 영향을 미쳐 소화가 느리게 진행되도록 돕는 역할을 한다. 연구진은 “시금치는 간식, 야식과 같은 불필요한 과식 욕구를 억제시켜 체중감량이 보다 효과적이고 건강하게 이뤄지도록 도와준다”고 설명했다. 한편 이 연구결과는 국제학술지 ‘식욕저널(Journal Appetite)’에 발표됐다. 자료사진=포토리아 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

라식, 라섹 수술이 어려운 초고도근시 환자 혹은 각막두께가 지나치게 얇은 환자들의 레이저 시력교정수술 대안으로 렌즈삽입술이 주목 받고 있다. 렌즈삽입술은 각막 절삭 없이 시력교정이 가능하여 각막절삭에 의한 부작용이 없는데다 수술 후 만약의 경우 렌즈 제거만으로 원상복귀가 가능하다는 장점 때문에 라식, 라섹에 비해 비교적 고가 수술임에도 불구하고 초고도근시 환자들 대상으로 꾸준히 시술이 진행되어 왔다. 그러나 렌즈삽입술 역시 부작용이 전혀 없는 100% 완벽한 수술방법이 아닌 만큼 렌즈삽입술의 안전 기준에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 가운데 최근 초고도근시 교정을 위한 안내 렌즈삽입술 진행 시 환자의 눈 상태에 맞는 렌즈 선택이 중요하다는 내용의 연구 결과가 국내 의료진을 통해 발표됐다. 올해 4월 보스턴에서 열린 ASCRS(미국백내장굴절수술학회)에서 아이리움안과 강성용 원장은 최진영 원장과 연세대 세브란스 병원 김태임 교수와 공동 연구한 전방렌즈와 후방렌즈의 수술 후 경과 관찰 결과를 발표하고 안내 삽입하는 렌즈의 특징에 따라 수술 후 나타날 수 있는 현상이 다르기 때문에 환자 눈 상태에 맞는 렌즈를 선택하고 수술 경과를 장기간 주의 깊게 관찰해야 한다고 밝혔다. 본 연구는 아이리움안과에서 안내 렌즈삽입술 받은 1,974안(1,184명)의 1년간의 경과 관찰을 토대로 홍채 앞에 렌즈를 삽입하는 전방렌즈삽입술과 홍채 뒤에 삽입하는 후방렌즈삽입술의 수술 후 결과를 비교했다. 환자들의 수술 전 시력범위는 -6디옵터~ -19.5디옵터, 렌즈 종류 별로 후방렌즈(ICL) 1,023안, 전방렌즈(ArtiFlex) 951안으로 구성되었고 수술 후 1개월, 2개월, 3개월, 6개월, 12개월 별 결과를 관찰하였다. 관찰 결과 후방렌즈와 전방렌즈 두 그룹 모두 시력교정결과가 상당히 우수하고 환자의 만족도도 높았으며 장기간 경과 관찰을 통해 수술의 안전성도 입증되었다. 다만 수술 1년 경과한 전방렌즈삽입술 그룹에서 수술 후 1개월차에 낮은 수준의 염증 반응이 있어 국소적으로 스테로이드안약 사용이 요구되며, 수술 1년 후 관찰 시 내피세포 감소율이 후방렌즈 그룹보다 더 높은 경향을 보였다. 한편 후방렌즈삽입술 그룹의0.41%에서 렌즈 모양이 눈에 잘 맞지 않아 렌즈 교체를 진행하였고, 전방렌즈에서는 렌즈 교체가 한 건도 없었다. 이번 논문의 공동 연구자인 아이리움안과 강성용 원장은 “두 렌즈 모두 수술 후 시력에 만족도가 높지만 각 렌즈 특징에 따라 수술 후 나타날 수 있는 현상이 다르기 때문에 환자의 눈 상태에 가장 적합한 렌즈를 선택하는 것이 중요하다.”고 강조했다. 한편 아이리움안과는 연세대 의과대학과 공동연구 한 ‘빛 조건에 따른 아쿠아 ICL플러스의 생체 내 움직임’(원제: “Dynamic Vaulting Changes in V4c vs V4 ICL under Different Lighting Conditions”)을 세계 최초로 입증하였고 이러한 근거로 아쿠아 ICL 플러스의 경우 수술 시 기존보다 더욱 엄격한 안전 기준이 필요하다는 연구결과를 발표하였다. 본 논문은 미국의 권위 있는 SCI급 안과학술지인 ‘American Journal of Ophthalmology(AJO)’에 채택되어 2014년9월호에 실렸다. AJO는 논문인용지수를 나타내는 Impact Factor 4.021로 안과 계에서는 3번째로 높은 인용지수의 학술지로 그 어떤 수정요청 없이 한번에 채택되어 미국안과학술지의 이번 연구결과에 대한 주목도가 컸음을 짐작할 수 있었다. 이로써 아이리움은 총 26편의 SCI급 논문을 보유하게 되었다. 강성용 원장에 따르면, 아쿠아ICL플러스는 렌즈 중심부에 360㎛ 크기의 구멍이 있어 방수의 흐름을 원활하게 하여 안구 내 영양분의 공급과 노폐물의 운반을 도와 기존 ICL보다 우수하지만, 빛을 비출 때 동공이 작아지면 렌즈의 볼팅(렌즈와 수정체의 거리, vaulting)도 함께 변하기 때문에 아쿠아 ICL 플러스는 기존보다 더욱 엄격한 수술기준을 적용해 안전성을 높여야 함을 제시했다. “low vaulting, 즉 안내 렌즈와 수정체 사이의 거리가 가까울 경우 백내장 위험군으로 수술 후 경과 관찰을 더 주의 깊게 해야 하는데 아쿠아 ICL PLUS의 경우 동공이 작아질 때 렌즈의 볼팅값이 함께 변하기 때문에 이러한 생체 내 움직임까지 수술 시 반영해야 한다는 것이다. 아이리움안과 강성용 원장은 본 연구 결과 내용을 이번 달 영국 런던에서 열리는 유럽백내장굴절수술학회(ESCRS)에 초청 발표할 예정이다. 국내 의료진이 전 세계에 안내 렌즈삽입술의 안전 기준을 또 한번 새롭게 제시한다는 점에서 이번 발표는 의미가 크다. 뉴스팀 seoulen@seoul.co.kr

미래를 배경으로 하는 SF 영화에서나 볼 법한 장면이 점점 현실화되는 것 같다. 최근 미국 노스웨스턴 대학 연구팀이 인간 뇌의 특정 부위에 자극을 줘 기억력을 향상시키는데 성공했다는 연구결과를 과학저널 ‘사이언스’(Science) 최신호에 발표했다. 그간 뇌에 자극을 줘 인간의 기억과 행동에 영향을 미치는 연구는 소설이나 영화 속에 자주 등장할 만큼 대중적인 단골소재였다. 물론 이는 허무맹랑한 이야기가 아닌 현실에 기반하고 있다. 이번 연구팀이 주목한 뇌의 부위는 바로 해마(海馬·hippocampus)다. 인간의 장기 기억과 감정적인 행동을 조절하는 기능을 하는 해마를 일정하게 자극하면 기억력이 향상 될 수도 있다는 것이 연구팀의 생각. 그러나 문제는 해마가 뇌 깊은 곳에 위치해 실험 대상으로 삼기가 어렵다는 점이다. 이를 극복하기 위해 연구팀은 피실험자를 대상으로 MRI 스캔을 실시해 해마와 연결된 두피의 특정 부위를 찾아냈다. 이후 연구팀은 두피를 통해 특정 뇌 부위를 자극하는 의료 기술인 ‘경두개 자기 자극술’(TMS: transcranial magnetic stimulation)로 이 특정 부위를 자극했다. 그 결과는 놀라웠다. 정확한 수치는 공개하지 않았으나 하루 20분 씩 5일간 실험을 실시한 결과 피실험자 모두 기억력이 향상됐다는 것이 연구팀의 설명. 연구를 이끈 조엘 보스 교수는 “무작위 낱말 등으로 피실험자의 기억력을 테스트한 결과 실험 전과 후로 분명한 기억력 향상 효과를 봤다” 면서 “향후 뇌졸중, 알츠하이머 등으로 고통을 겪는 사람들의 치료에 도움이 될 것으로 기대된다”고 밝혔다. 한편 이와 유사한 연구는 세계 각국 대학에서 진행중이다. 지난해 이스라엘의 한 연구팀은 ‘경두개 자기 자극술’로 금연에 효과를 봤다는 연구결과를 발표한 바 있다. 　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

미래를 배경으로 하는 SF 영화에서나 볼 법한 장면이 점점 현실화되는 것 같다. 최근 미국 노스웨스턴 대학 연구팀이 인간 뇌의 특정 부위에 자극을 줘 기억력을 향상시키는데 성공했다는 연구결과를 과학저널 ‘사이언스’(Science) 최신호에 발표했다. 그간 뇌에 자극을 줘 인간의 기억과 행동에 영향을 미치는 연구는 소설이나 영화 속에 자주 등장할 만큼 대중적인 단골소재였다. 물론 이는 허무맹랑한 이야기가 아닌 현실에 기반하고 있다. 이번 연구팀이 주목한 뇌의 부위는 바로 해마(海馬·hippocampus)다. 인간의 장기 기억과 감정적인 행동을 조절하는 기능을 하는 해마를 일정하게 자극하면 기억력이 향상 될 수도 있다는 것이 연구팀의 생각. 그러나 문제는 해마가 뇌 깊은 곳에 위치해 실험 대상으로 삼기가 어렵다는 점이다. 이를 극복하기 위해 연구팀은 피실험자를 대상으로 MRI 스캔을 실시해 해마와 연결된 두피의 특정 부위를 찾아냈다. 이후 연구팀은 두피를 통해 특정 뇌 부위를 자극하는 의료 기술인 ‘경두개 자기 자극술’(TMS: transcranial magnetic stimulation)로 이 특정 부위를 자극했다. 그 결과는 놀라웠다. 정확한 수치는 공개하지 않았으나 하루 20분 씩 5일간 실험을 실시한 결과 피실험자 모두 기억력이 향상됐다는 것이 연구팀의 설명. 연구를 이끈 조엘 보스 교수는 “무작위 낱말 등으로 피실험자의 기억력을 테스트한 결과 실험 전과 후로 분명한 기억력 향상 효과를 봤다” 면서 “향후 뇌졸중, 알츠하이머 등으로 고통을 겪는 사람들의 치료에 도움이 될 것으로 기대된다”고 밝혔다. 한편 이와 유사한 연구는 세계 각국 대학에서 진행중이다. 지난해 이스라엘의 한 연구팀은 ‘경두개 자기 자극술’로 금연에 효과를 봤다는 연구결과를 발표한 바 있다. 　 　 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

우리나라를 포함 전세계인들에게 사랑받는 피자에 대한 재미있는 연구결과가 나왔다. 최근 뉴질랜드 오클랜드 대학 연구팀은 ‘왜 피자에 모차렐라 치즈가 가장 어울리는지’ 증명하는 논문을 학술지 ‘식품과학’(food science)에 발표했다. 다소 사소한 주제지만 흥미로운 내용의 이 논문은 피자를 굽는데 꼭 필요한 희고 말랑말랑한 모차렐라 치즈가 연구대상이다. 연구팀은 이를 알아보기 위해 모차렐라 외에 에담, 체다, 그뤼에르 등 다양한 치즈를 사용해 피자를 구웠다. 또한 피자의 맛과 모양에 영향을 미치는 물과 오일의 양도 변화를 주면서 다양한 레시피로 피자를 만들었다. 　 그 결과는 흥미로웠다. 다른 어떤 치즈보다도 모차렐라가 노릇노릇 부풀어오르며 식감을 자극하는 피자의 맛과 모습을 가장 잘 표현해 냈기 때문이다. 연구를 이끈 브로니 제임스 박사는 “모차렐라 치즈는 특유의 신축성 때문에 갈색으로 부풀어 올라 풍미를 자극한다” 면서 “이에반해 체다 등 다른 치즈는 제대로 부풀어 오르지 못했다”고 밝혔다.이어 “물을 머금은 모차렐라가 구워지면 서서히 풍선처럼 부풀어 오른다” 면서 “이후 터지면서 수축되면 우리가 보통 먹는 피자의 모습이 된다”고 덧붙였다. 박종익 기자 pji@seoul.co.kr

음악이 뇌의 다양한 기능을 활성화하는 것으로 확인됐다. 왜 음악을 들으면 기분이 좋아지거나 추억에 빠지는지 과학적으로 해명하는 데 도움이 될 것이라고 신경학자들이 밝혔다. 미국 노스캐롤라이나대학 로빈 윌킨스 교수가 이끄는 연구팀은 젊은 지원자 21명에게 록, 힙합, 클래식 등 다양한 장르의 음악을 들려주고 이때 기능성자기공명영상장치(fMRI)를 사용해 뇌 활동을 기록했다. 참가자들에게는 각각 5분씩 노래 6곡을 들려줬다. 이 중 4곡은 각 장르를 대표하는 것이며, 다른 1곡은 거의 알려지지 않은 노래고 나머지 1곡은 해당 참가자가 좋아한다고 밝힌 노래였다. 그 결과, 참가자들에게 들려주는 곡에 따라 그 곡을 좋아하거나 싫어하는지를 나타내는 뇌 활동의 패턴이 확실히 존재하는 것으로 나타났다. 또 연구팀은 참가자들이 좋아하는 곡이라고 밝힌 노래를 들려줬을 때 특징적인 패턴도 발견했다. 좋아한다고 밝혔지만 좋아하지 않는 곡을 들으면 뇌의 두 반구에서는 ‘디폴트 모드 네트워크’(DMN)라는 신경이 활발해졌다. DMN은 ‘내성적 독백’으로 중요시 되는 뇌 활동으로 흔히 멍한 상태라고 할 수 있다. 반면 좋아하는 곡을 들으면 인접한 해마에서의 뇌 활동이 활성화됐다. 해마는 기억과 사회 활동에 관련한 감정을 주관하는 뇌 부위다. 음악의 장르는 매우 넓고 취향이 개인적이라는 것을 감안하면 이번 실험에서 얻은 뇌 활동 패턴은 참가자간에 매우 유사한 것으로 나타나 놀랍다고 연구팀은 지적하고 있다. 연구팀은 “베토벤의 클래식부터 에미넴의 힙합까지 듣는 음악의 장르는 크게 달라도 음악을 듣게 될 때 모두 같은 감정과 정신 상태를 경험하는 이유는 이번 연구결과로 설명할 수 있을지도 모른다”고 말했다. 이번 연구결과는 ‘네이처’ 자매지인 ‘사이언티픽 리포츠’(Scientific Reports) 온라인판 28일 자로 게재됐다. 사진=영화 ‘라붐’ 스틸컷 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

겉에서는 전혀 내부를 볼 수 없는 불투명한 상자 속 물건을 꺼내지 않고 촬영해낼 수 있을까? 먼저 이것이 가능하려면 두 개의 물체가 공간적으로 아무리 떨어져 있어도 연결고리가 존재한다는 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’ 이론과 물체를 투과하는 광양자 빛만으로 사진을 찍어낼 수 있음을 증명해야만 한다. 그런데 최근 이것이 가능할 수도 있다는 실험결과가 나왔다. 세계적 과학 전문 주간지 네이처(Nature)는 오스트리아 과학 아카데미(Austrian Academy of Sciences) 연구진이 카메라 렌즈와는 상관없이 광양자 빛만으로 고양이 이미지를 촬영해내는데 성공했다고 27일(현지시간) 보도했다. 먼저 해당실험을 정확히 이해하기 위해서는 양자역학의 기본 원리와 ‘슈뢰딩거의 고양이’ 이론을 알아야한다. 이를 간략히 소개하자면 다음과 같다. 먼저 양자역학(quantum mechanics)은 원자, 분자, 소립자와 같은 미시적 대상에 대한 역학으로 거시적 현상에 집중하는 고전역학과는 많은 부분이 차이가 난다. 특히 다른 부분은 고전역학이 미래를 예측할 수 있다는 결정론적(deterministic) 입장을 취하는 반면, 양자역학은 현재는 정확히 알아도 미래 일을 예측하는 것은 불가능하다는 확률론적(probabilistic) 입장을 가지고 있다. 즉, 양자역학은 인과율 법칙보다는 우연성에 더 많은 무게를 두고 있는 것이다. 양자역학의 토대는 지난 1905년, 아인슈타인이 뉴턴으로 대표되는 고전역학의 한계를 지적한 상대성역학(relative mechanics)에서부터 시작된다. 양자역학의 핵심은 미시적 세계에서 발생하는 사건은 사건이 직접 목격되기 전까지는 확률적으로만 계산되며 서로 다른 상태가 지속적으로 공존한다. 이것이 앞서 설명한 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’ 이론과 연결된다. 이에 대해 오스트리아 물리학자 에르빈 슈뢰딩거는 양자역학이 불완전하다는 점을 지속적으로 의심해왔고 1935년 이를 증명할 한 가지 가상실험을 고안하게 된다. 먼저 고양이 한 마리와 알파입자(헬륨 원자핵)를 외부와 차단된 불투명 상자 속에 집어놓고, 다시 해당 상자를 독가스가 들어있는 통과 연결시킨다. 독가스는 방사능 검출 기계와 연결된 밸브에 의해 아직 상자 속으로 주입되지 않은 상황이다. 하지만 상자 속 알파입자가 감지되면 밸브는 자연히 열리게 되고 고양이는 사망하게 된다. 단, 이 알파입자는 시간 당 50%의 확률로 붕괴되도록 설정된 상황이기에 고양이 죽거나 살 확률 역시 50%다. 실질적으로 한 시간 후 상자를 열었을 때 나타날 결과는 첫째, 독가스에 죽은 고양이와 붕괴된 알파입자, 둘째 살아있는 고양이와 붕괴되지 않은 알파입자 두 가지 뿐이다. 하지만 양자역학 이론적으로만 보면 고양이와 알파입자는 죽지도 살지도 못한 50% 상태로 존재할 수 있다. 즉, 삶과 죽음 모두 한 공간에 공존할 수 있다는 것이다. 문제는 상자를 여는 순간, 결과는 고양이가 죽거나 살거나 한 가지 형태로밖에 고정될 수 없다. 삶과 죽음의 공존을 목격하려면 상자를 열지 않은 상황에서 내부모습을 볼 수 있어야만 한다. 오스트리아 과학 아카데미(Austrian Academy of Sciences) 연구진이 행한 실험은 바로 이 ‘슈뢰딩거의 고양이’를 상자 안에 둔 채로 촬영할 수 있는지 여부를 알아본 것이다. 연구진은 노란색과 빨간색 두 가지 광양자 빛을 이용해 고양이를 촬영하는 시도를 했다. 본래 카메라라는 매개체를 이용해 사물이 찍힌다는 즉, 상태에 관한 정보는 항상 관련 주위를 통해서만 매개될 수 있다는 국소성의 원리를 넘어 전달통로만 형성되면 별다른 매개체를 통하지 않고도 정보를 전달할 수 있다는 ‘양자 얽힘(quantum entanglement)’ 원리를 이용한 것이다. 연구진은 노란색 광양자 빛이 빨간색 광양자 빛에 얽히는 방식으로 일정한 고양이 이미지를 만들어내는데 성공했다. 이는 불투명한 상자 안의 물체를 별도의 과정 없이 그 자체로 투과해 찍어낼 수 있는 가능성을 제시하는 것이기에 의미가 크다. 연구진은 해당 실험결과가 향후 광양자를 이용한 화상 카메라 기술 개발로도 이어질 수 있다고 설명했다. 사진=Nature　 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

후기 빙하기 때 사망한 것으로 추정되는 매머드의 골격이 90% 수준의 놀라운 보존 상태로 발견돼 학계의 관심이 집중되고 있다. 미국 NBC뉴스는 텍사스 지역의 한 농부가 본인 소유 자갈밭에서 사망한 지 약 6만년이 지난 것으로 추정되는 암컷 매머드의 골격을 발견했다고 26일(현지시간) 보도했다. 텍사스 북부에 위치한 본인 소유 자갈밭을 개간하던 농부 마티 맥퀸은 굴착기로 지하 1.8m가량 땅을 파내던 중 우연히 해당 매머드의 골격을 발견하게 됐다. 현장에 급파된 고생물학 연구진과 자원봉사자들이 골격이 손실되지 않도록 조심스럽게 발굴한 결과, 해당 매머드는 약 6만년 전 후기 빙하기 때 사망한 것으로 여겨지는 2.7m 몸집의 암컷으로 확인됐다. 놀랍게도 이 매머드는 두개골, 턱뼈, 갈비뼈, 다리뼈 등이 거의 손실되지 않은 보존상태가 90%에 육박하는 깨끗한 상태로 조사됐다. 텍사스 나바로 대학 고생물학자 톰 밴스 박사는 “텍사스 북부에서 매머드 골격이 이렇게 훌륭한 상태로 발견되는 경우는 결코 흔치 않다”고 전했다. 한편, 맥퀸은 해당 골격을 텍사스 댈러스 페롯 자연사 박물관(Perot Museum of Nature and Science)에 기증했다. 박물관 고생물학자 론 타이코스키는 “해당 골격이 기증됐다는 것은 전문 연구진들에 의해 빙하기 시대 자연 생태계 신비가 벗겨질 수 있는 계기가 마련됐다는 것을 의미 한다”며 “맥퀸의 발견이 자연과학 발전에 끼친 영향은 매우 크다”고 설명했다. 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr