콘돔과 정관수술에 의존해 온 남성 피임 분야에서 획기적인 전기가 마련됐다. 존 호르몬 조절 방식의 한계로 지목됐던 성욕 감퇴 등 부작용 없이, 정자 생성만을 선택적으로 차단하는 기술이 동물실험을 통해 입증됐다. 10일 학계와 주요 외신에 따르면 미국 코넬대 유전학 연구팀은 신체의 호르몬 체계를 건드리지 않고 정자 생성을 가역적으로 중단시키는 기전을 발견했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘미국 국립과학원 회보’(PNAS)에 발표됐다. 지금까지 남성용 피임약 상용화의 최대 걸림돌은 호르몬 부작용이었다. 남성 호르몬인 ‘테스토스테론’ 수치를 인위적으로 조절하면 여드름 발생, 체중 증가, 감정 기복은 물론 성욕 감퇴와 같은 부작용이 뒤따랐기 때문이다. 이에 폴라 코언 교수 연구팀은 약 6년에 걸친 연구 끝에 호르몬 대신 생식세포 생성 과정인 ‘감수분열’ 단계에 주목했다. 연구팀은 저분자 화합물인 ‘JQ1’을 활용해 정자 형성에 필수적인 특정 단백질 복합체를 선택적으로 억제했다. 이를 통해 정자가 성숙 단계에 이르지 못하도록 유도함으로써 신체 전반의 호르몬 균형을 유지하면서도 피임 효과를 거두는 데 성공했다. 동물실험 결과는 매우 고무적이었다. 약물을 투여받은 수컷 쥐는 암컷과의 교배 뒤에도 임신이 일어나지 않았다. 특히 약물 투여를 중단하면 약 6주 후부터 정상적인 정자가 다시 생성되는 현상이 확인됐다. 이후 진행된 번식 실험에서도 태어난 새끼 쥐들에게서 신체적·행동적 이상은 발견되지 않았으며, 차세대 번식 능력 또한 정상적인 것으로 나타났다. 연구팀은 이 방식이 매일 복용해야 하는 번거로움을 줄이기 위해 일정 기간 효과가 지속되는 주사제나 피부 부착형 패치 형태로 개발될 가능성이 높다고 내다봤다. 이는 사용자 편의성을 높이는 동시에 복용 망각으로 인한 피임 실패율을 낮추는 이점이 있다. 다만 이번 연구는 동물 실험으로, 연구 초기 단계인 만큼 인간에 대한 임상시험이 추후 이뤄줘야 할 것으로 보인다. 코언 교수는 “이번 연구는 남성이 스스로 가임력을 조절할 수 있는 안전한 가역적 방법의 가능성을 열어준 것”이라며 “호르몬 부작용이라는 거대한 장벽을 넘어선 새로운 피임의 방향을 제시했다”고 설명했다. 연구팀은 향후 2년 내 인체 임상시험 진입을 목표로 바이오 스타트업을 설립하고 후속 연구와 투자 유치에 속도를 낼 방침이다.

1948년 독일 레링겐(Lehringen)의 한 호숫가 퇴적층에서 세상을 놀라게 한 발견이 있었다.약 12만 5000년 전 지구상에서 가장 거대한 육상 동물인 ‘곧은 상아 코끼리(Straight-tusked elephant)’의 골격이 온전한 나무 창과 함께 발견된 것이다. 지난 수십 년간 고고학계는 이를 두고 “네안데르탈인이 직접 사냥한 것인가, 아니면 우연히 죽은 동물을 도축한 것인가”를 두고 치열한 논쟁을 벌여왔다. 7일 학계에 따르면 최근 괴팅겐대학교와 니더작센주 문화유산청(NLD) 공동 연구팀은 최신 분석 기술을 통해 이 오랜 논쟁에 종지부를 찍었다. 연구팀은 네안데르탈인이 당시 생태계 최상위 포식자로서 대형 동물을 조직적으로 사냥했다는 결정적인 증거를 확보했다고 밝혔다. 이보 페르헤이엔(Ivo Verheijen) 박사가 이끄는 연구팀은 레링겐 코끼리 골격을 정밀 분석한 결과, 갈비뼈와 척추 등에서 날카로운 석기에 의해 생성된 수많은 절단 흔적(Cut marks)을 확인했다. 특히 주목할 점은 갈비뼈 안쪽에서 발견된 평행한 절단면이다.이는 동물이 죽은 직후 장기를 적출(Evisceration)하는 과정에서 안쪽에서 고기를 뼈에서 분리하면서 남겨진 흔적이다. 연구팀은 “사체가 부패하기 전 아주 신선한 상태에서 정교한 도축이 이루어졌음을 의미한다”며 “갈비뼈 사이에 박힌 나무 창과 함께 고려할 때, 이는 네안데르탈인이 이 거대 동물을 직접 사냥하고 즉석에서 해체했음을 보여주는 가장 강력한 증거”라고 설명했다. 사냥된 코끼리는 30세 정도의 건강한 수컷으로 추정되며, 질병의 흔적은 발견되지 않았다. 곧은 상아 코끼리(Palaeoloxodon antiquus)는 어깨 높이가 최대 4m, 몸무게는 13t에 달해 당시 가장 큰 육지 동물이었으며 지금의 코끼리는 물론 빙하기 매머드보다 컸다.곧은 상아 코끼리 한 마리에서 얻을 수 있는 가식 부위(고기, 지방, 내장 등)는 약 3500kg에 달했다. 연구팀은 거대한 코끼리를 사냥하는 것은 물론 이 정도 분량의 식량을 처리하고 소비하기 위해서는 수십 명 규모의 네안데르탈인 집단이 조직적으로 움직였을 것이라고 분석했다. 보통 네안데르탈인은 현생 인류보다 지능이 낮은 사촌으로 여겨지지만, 이번 연구는 네안데르탈인이 단순한 가족 단위를 넘어선 고도의 사회적 구조와 협력 체계를 갖추었음을 시사한다. 레링겐 유적지에서는 코끼리 외에도 오록스(멸종된 야생 소), 불곰, 비버 등 16종에 달하는 동물 뼈 2000여 점이 함께 발견됐다.어깨 높이 1.8m에 달하는 위험한 맹수인 오록스와 불곰의 뼈에서도 도축 흔적이 발견됐으며, 특히 곰의 뼈에서는 골수를 추출하기 위한 타격 흔적이 확인됐다.또한 비버의 뼈에서는 고기뿐만 아니라 모피를 얻기 위해 가죽을 벗긴 흔적이 발견돼, 네안데르탈인이 따뜻한 간빙기 환경에서도 식물, 물고기, 포유류를 아우르는 다양한 자원을 효율적으로 활용했음을 보여줬다. 물론 이렇게 많은 동물이 우연히 한 장소에서 죽었고 이를 네안데르탈인이 도축했다고 보기는 어렵다.따라서 네안데르탈인이 호숫가 근처로 물을 마시러 온 동물들을 능동적으로 사냥했다고 보는 것이 합리적인 해석이다. 페르헤이엔 박사는 “네안데르탈인은 흔히 추운 빙하기의 매머드 사냥꾼으로만 각인돼 있지만, 이번 연구는 그들이 따뜻한 간빙기 유럽의 호숫가 환경에서도 뛰어난 사냥 전략을 통해 번성했음을 입증한다”고 강조했다.

도널드 트럼프 미국 행정부가 멕시코만에서의 석유 시추를 멸종위기종법(ESA) 준수 의무에서 제외하는 결정을 내려 희귀 생물이 멸종위기에 빠졌다. 1일(현지시간) 미국 워싱턴포스트 등 현지 언론은 내무장관이 이끄는 멸종위기종위원회(Endangered Species Committee)가 멕시코만에서의 석유 및 가스 시추를 ESA 준수 의무에서 제외하는 안건을 만장일치로 통과시켰다고 보도했다. 앞서 지난 13일 피트 헤그세스 국방장관은 더그 버검 내무장관에게 ‘국가 안보상의 이유’로 멕시코만의 석유 및 가스 탐사에 대한 ESA 준수 면제를 요청했다. 헤그세스 장관은 이란 전쟁으로 인해 중동 정세가 불안해지면서 에너지 자립과 미군의 작전 수행을 위해 멕시코만 같은 국내 생산지의 석유·가스 공급이 끊이지 않아야 한다는 논리를 들었다. 이에 ‘신의 스쿼드’(God Squad)라는 별칭의 멸종위기종위원회가 소집됐고 이 안건은 그대로 통과됐다. 이 위원회에 ‘신’이라는 별칭이 붙은 이유는 특정 생물종의 생사를 유일하게 결정할 수 있기 때문이다. 특히 이 위원회가 소집된 것은 30여년 만에 처음이며, 행정부가 국가 안보를 이유로 예외를 요청한 것은 1973년 ESA 제정 이후 처음인 것으로 알려졌다. 이 같은 사실이 알려지자 환경단체들은 거세게 반발했다. 특히 그 중심에는 이번 결정으로 가장 큰 피해를 볼 ‘라이스 고래’(Rice’s whale)가 상징처럼 떠올랐다. 멕시코만이 주 서식지인 라이스 고래는 길이 12m, 무게는 최대 27톤에 달하는 대형 고래로 최장 60년 정도 살 수 있다. 특히 현재 남아 있는 개체수가 불과 50마리일 정도로 세계에서 가장 희귀한 멸종위기 고래로 꼽힌다. 라이스 고래를 멸종으로 이끈 범인은 역시 ‘인간’이다. 멕시코만의 석유 및 가스 시추 등이 주요 원인으로 특히 딥워터호라이즌 폭발 사고 여파로 라이스 고래의 22%가 목숨을 잃었다. 멕시코만 해상의 석유 시추선 딥워터호라이즌 폭발 사고는 2010년 4월 발생했으며 당시 약 8억ℓ의 원유가 바다로 쏟아지면서 최악의 환경 재앙을 일으켰다. 세계 최대 해양 보존 옹호 단체인 오세아나의 미국 부회장 베스 로웰은 타임지와의 인터뷰에서 “장관이 국가 안보를 이유로 ESA 예외를 요청했다는 사실은 충격적”이라면서 “ESA 예외 조항은 진정한 비상사태에 적용되어야 하는데, 현재로서는 그런 상황이 전혀 보이지 않는다”고 비판했다. 이어 “멕시코만에는 라이스 고래를 비롯해 바다거북, 상어, 쥐가오리 등 20종의 멸종위기종이 서식하고 있다”면서 “특히 멸종 문제에 있어서는 이윤을 종 보호보다 우선시해서는 안 된다”고 강조했다.

최근 과학자들은 인간의 장 속에 살아가는 수많은 장내 미생물에 주목하고 있다. 이들은 인간이 소화하지 못하는 식이섬유를 분해해 에너지를 얻고 숙주에게도 영양분의 일부를 제공한다. 나아가 나쁜 세균과 바이러스의 증식을 막고 공동 운명체인 숙주의 건강을 지키는 역할도 한다. 식이섬유가 건강에 좋은 이유 중 하나는 이처럼 장내 미생물과 연관이 있기 때문이다. 그런데 과학자들은 식이섬유가 장내 미생물뿐 아니라 ‘기생충’에게도 필요하다는 사실을 발견했다. 30일 학계에 따르면 최근 체코과학원 생물학센터 기생충학 연구소의 카테리나 지르쿠와 동료들은 장내 기생충 역시 식이섬유에 상당히 의존할 수 있다는 연구 결과를 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 발표했다. 기생충은 숙주의 영양분을 가로채고 각종 질병을 유발하는 유해 생물로 여겨졌다. 위생 환경 개선과 의학 발전을 통해 기생충을 박멸하는 데 많은 노력을 기울인 결과 선진국에서는 기생충이 거의 사라졌지만, 모든 질병이 해결된 것은 아니었다. 기생충 감염률이 떨어진 선진국에서는 오히려 자가면역 질환과 염증성 장 질환이 증가했다. 이후 과학자들은 이 현상이 우연이 아니라는 사실을 발견하고 ‘위생 가설’을 제시했다. 기생충이 면역 반응을 억제하는 역할을 했고 인체는 이를 감안해 강력한 면역 반응을 유지했는데, 기생충이 사라지자 면역 반응이 과도하게 나타났다는 분석이다. 과학자들은 이를 바탕으로 병원성이 낮은 기생충을 이용한 치료법도 시도했지만 효과는 일관되지 않았다. 기생충이 과도한 면역 반응을 억제하는 경우도 있었지만 별다른 효과가 없는 사례도 확인됐다. 연구팀은 그 이유가 식이섬유와 이를 분해하는 미생물과 연관이 있을 가능성에 주목했다. 연구팀은 실험동물로 흔히 사용되는 쥐에 감염되는 기생충인 ‘쥐촌충’(Hymenolepis diminuta)을 이용해 이 가설을 검증했다. 연구 결과 예상대로 식이섬유가 풍부한 식단을 먹은 쥐의 장내에서는 기생충이 정상적으로 성장하고 번식해 숙주의 강한 면역을 억제했다. 반면 식이섬유가 부족한 서구식 식단을 섭취한 쥐의 기생충은 에너지를 절약하는 휴면 상태에 들어갔고 면역 억제 효과도 사라졌다. 실제로 저섬유 식단을 섭취한 쥐에서는 기생충의 크기와 성숙도, 번식 능력이 모두 크게 떨어졌고 관련 유전자 발현 역시 전반적으로 억제됐다. 이 차이는 장내 미생물 변화와 맞물려 있었다. 식이섬유가 충분하면 미생물 다양성이 증가하고 이들이 섬유질을 분해해 생성하는 짧은 사슬 지방산 같은 대사산물이 늘어난다. 이러한 물질은 숙주의 면역을 조절하는 동시에 기생충의 에너지원으로도 활용된다. 결국 식이섬유가 장내 미생물을 거쳐 기생충, 그리고 면역 반응까지 이어지는 하나의 연결고리를 형성하는 셈이다. 이번 연구는 기생충 치료의 효과가 일정하지 않았던 이유를 설명해 준다. 치료 목적으로 단순히 기생충을 투여하는 것만으로는 충분하지 않으며 장내 미생물 환경, 특히 식이섬유 섭취가 함께 고려돼야 할 가능성을 시사한다. 장내 생태계를 하나의 시스템으로 바라봐야 한다는 점에서 이번 연구는 앞으로 기생충을 이용한 치료는 물론 장내 면역 환경 치료의 새로운 패러다임을 제시하고 있다.

1989년 침몰한 소련의 핵 추진 공격 잠수함 콤소몰레츠(Komsomolets)에서 여전히 방사성 물질이 방출되는 것으로 나타났다. 최근 노르웨이 방사능·원자력안전청 등 연구팀은 콤소몰레츠의 부식된 원자로에서 방사성 물질이 방출되고 있으나 놀라울 정도로 잘 통제되고 있다는 연구 결과를 미국국립과학원회보(PNAS·Proceedings of the National Academy of Sciences) 최신 호에 발표했다. 1983년 진수된 콤소몰레츠는 길이 117ｍ, 최대 속도 수중 30노트(약 56km/h), 최대 1020m 이상 잠항해 당대 잠수함 중 압도적인 성능을 자랑했다. 내외부 선체가 티타늄으로 제작돼 냉전 시기 소련 해군 기술의 결정체로 불렸던 콤소몰레츠는 그러나 1989년 4월 화재 사고로 침몰했다. 당시 이 잠수함은 노르웨이 인근 바렌츠해(海)에서 화재로 침몰했으며 총 69명의 승조원 중 42명이 사망했다. 이후 선체는 수심 1680m 아래에 수장됐으나 문제는 핵연료가 든 원자로 1기와 핵탄두가 장착된 어뢰 2발이 그대로 남아 있었다는 점이다. 보도에 따르면 사고 직후 소련은 잠수함의 핵무기 탑재 사실과 방사능 오염 가능성을 함구해 오다 두 달 후 처음으로 심해 잠수정을 투입해 선체를 찾아냈다. 이어 정기적으로 이를 모니터하다 핵무기가 바다에 노출되자 1994~1996년 어뢰실의 균열을 막고 이를 격리하기 위해 티타늄으로 밀봉하는 대규모 차폐 작업을 했다. 특히 러시아는 이후 콤소몰레츠 인양을 포기했는데, 이는 작업 중 방사성 물질이 해수면과 대기 중으로 방출될 위험과 막대한 비용 때문이었다. 이렇게 36년이 지난 지금까지도 콤소몰레츠는 부식된 원자로와 두 개의 핵무기를 안고 바렌츠해에 잠들어 있다. 노르웨이 연구팀이 이번에 발표한 연구 결과는 2019년 콤소몰레츠 인근에 잠수정을 보내 수집한 선체 조사, 해수, 퇴적물, 생물 샘플 등을 통합 분석해 얻어진 것이다. 연구팀에 따르면 지금도 콤소몰레츠의 환기 파이프 등에서 방사성 물질이 비디오에 포착될 정도로 활발하게 누출되는 것으로 드러났다. 그러나 다행히도 방사성 물질이 해수에 빠르게 희석되면서 해양 생물이나 지역 환경에 영향을 미친다는 징후는 발견되지 않았다. 또한 어뢰실 근처에서 채취한 퇴적물 및 해수 샘플에서 플루토늄 흔적이 전혀 발견되지 않았는데, 이는 1990년대 실시한 티타늄 밀봉이 여전히 강력하게 유지되고 있기 때문으로 풀이됐다. 논문의 공동 저자인 해양 방사능 생태학자 저스틴 그윈은 “잠수함의 앞부분 특히 어뢰실에 심각한 손상이 있는 것을 제외하면 잠수함은 최근에 침몰한 것처럼 보였다”면서 “과거 러시아의 판단처럼 잠수함을 인양해 육지 어딘가에 안전하게 폐기하는 것은 비용과 위험이 너무 크다고 생각된다”고 밝혔다.

최근 미국 동부지역 상공에서 대형 유성이 폭발해 화제가 된 가운데, 이번에는 운석이 한 가정집에 떨어졌다. 지난 22일(현지시간) 폭스뉴스 등 현지 언론은 휴스턴 북부 해리스 카운티의 한 이층집 지붕을 뚫고 운석이 떨어졌다고 보도했다. 야구공만 한 크기의 이 운석은 21일 오후 4시 40분쯤 셰리 제임스의 집 지붕과 2층을 뚫고 주방에 떨어졌다. 다행히 사람이 없어 인명피해는 발생하지 않았으나 하마터면 큰 참사가 벌어질 뻔한 아찔한 상황이었다. 제임스는 “천둥 같은 굉음과 함께 집 전체에 진동이 느껴졌다”면서 “집 바닥에서 그 돌을 처음 봤을 때 제일 먼저 든 생각은 바로 운석이었다. 정말 무거웠으며 시멘트나 일반 돌처럼 보이지 않았다”며 놀라워했다. 신고받고 출동한 브렌햄 소방서 측도 “폭발음 소리와 유성으로 추정되는 물체가 주변 지역에서 목격됐다는 신고가 계속 접수됐다”면서 “이후 제임스의 집에 떨어진 운석으로 추정되는 물체 일부를 확인했다”고 밝혔다. 미 항공우주국(NASA)에 따르면 이날 유성은 휴스턴 북서쪽에서 시속 약 5만 6000㎞로 이동하다가 47㎞ 상공에서 폭발했다. 대기권 진입 당시 이 유성은 지름 약 0.9m, 무게는 약 1톤으로 추정됐다. 앞서 지난 17일에도 미국 동부 지역 상공에 약 7톤 규모의 대형 유성이 폭발해 화제가 된 바 있다. 이날 오전 9시쯤 버지니아, 메릴랜드, 펜실베이니아, 오하이오 지역에서 유성이 시속 약 7만 2400㎞로 이동하다 폭발했으며 인명과 물적 피해는 보고되지 않았다. 한편 높은 가치 때문에 이른바 ’우주의 로또‘라고도 불리는 운석은 흔히 말하는 별똥별, 곧 유성체가 타다 남은 암석을 말한다. 지구상에 떨어지는 대부분의 운석은 지구에서 약 4억㎞ 떨어진 화성과 목성 사이에 있는 소행성대에서 온다. 다만 운석의 기원이 화성인 경우 현재까지 인류가 구할 수 있는 유일한 화성 암석 샘플이라는 점에서 더욱 가치가 높다. 운석은 보통 1년에 4만 톤씩 지구에 떨어지지만 대부분 바다로 향해 찾기가 어렵다. 다만 드물게 운석이 건물에 떨어지는 경우가 있는데 전 세계적으로 1년에 6번 정도다.

인간이 속한 호모 속(genus Homo)은 아마도 오스트랄로피테쿠스 속(genus Australopithecus)에서 진화한 것으로 여겨진다. 오스트랄로피테쿠스는 현생 인류보다 작은 뇌를 지녔으나 직립 보행을 했고, 논란이 있기는 하나 아마도 원시적인 도구를 사용할 수 있었던 것으로 보인다. 오스트랄로피테쿠스 연구에 큰 기여를 했던 화석은 1970년대에 발견된 루시(Lucy)로 골격의 약 40%가 온전히 보존돼 오스트랄로피테쿠스를 이해하는 데 많은 정보를 제공했다. 통상 고생물 화석, 특히 인류 선조의 화석은 뼈의 일부만 발견되는 경우가 많다는 점을 생각하면 루시의 발견은 과학자들에게 큰 선물이나 다를 바 없었다. 하지만 루시가 마지막 선물은 아니었다. 루시의 발견 이후 수십 년이 지난 후 과학자들은 남아프리카 공화국의 스털크폰테인(Sterkfontein) 동굴에서 골격의 약 90%가 보존된 오스트랄로피테쿠스 화석인 리틀 풋(Little Foot)을 발굴했다. 그러나 주변 암석에 완전히 매몰된 상태로 발견되어 이를 떼어내 손상 없이 분리하는 데 무려 20년에 가까운 세월이 필요했다. 오랜 세월 힘든 작업 끝에 분리된 리틀 풋은 과학자들에게 여러 가지 정보를 제공했다. 하지만 중요한 정보를 담고 있는 두개골은 이미 심하게 눌려 변형된 상태였다. 귀중한 화석을 손상시키지 않고 분석하기 위해 과학자들은 이 화석을 기반암에서 분리한 2017년 이후 여러 가지 방법을 동원해 연구를 진행했다. 10일 학계에 따르면 아멜리 보데가 이끄는 프랑스 고생물학·진화·고생태계·고영장류학 연구실(PALEVOPRIM), 프랑스 국립과학연구센터(CNRS), 푸아티에 대학교 연구팀은 강력한 3차원 스캔 기술을 이용해 리틀 풋의 두개골을 물리적으로 건드리지 않고 얼굴 부분을 가상으로 복원하는 데 성공했다. 이전에도 과학자들은 ‘X선 스캔’을 통해 귀중한 두개골을 건드리지 않고 비파괴 검사 방식으로 조사했으나 많은 한계가 있었다. 화석화 과정에서 리틀 풋의 두개골 내부는 연조직이 사라지고 퇴적물로 채워졌는데, 일반적인 X선 CT(컴퓨터단층촬영)로는 밀도가 높은 퇴적층 때문에 충분한 해상도의 이미지를 얻기 어려웠기 때문이다. 이에 연구팀은 대안으로 훨씬 강력한 ‘싱크로트론 방사선 스캐닝’을 선택했다. 싱크로트론은 전자를 가속해 매우 강력한 X선을 만들어내는 시설로, 초고해상도의 단층 이미지를 얻는 데 사용된다. 연구팀은 리틀 풋의 두개골을 영국으로 가져가 다이아몬드 라이트 소스 싱크로트론의 I12 빔라인에서 약 21㎛ 해상도로 스캔했다. 이 과정에서 9000장이 넘는 이미지와 수 테라바이트(TB)에 이르는 데이터가 생성됐다. 이를 다시 퍼즐처럼 맞춰 3차원으로 재구성하는 작업에는 엄청난 컴퓨팅 파워가 필요했기 때문에 연구팀은 케임브리지대 슈퍼컴퓨터를 이용해 복원 작업을 수행했다. 이러한 노력은 결국 과학적 성과로 이어졌다. 연구팀은 리틀 풋에 대한 몇 가지 중요한 정보를 새롭게 확인할 수 있었다. 예를 들어 리틀 풋의 안와(눈이 들어가는 위치)가 상대적으로 크다는 점을 확인했는데, 이는 이 부위가 당시 진화 과정에서 어떤 선택 압력을 받았을 가능성을 시사한다. 예를 들어 인간처럼 시각 정보에 많이 의존하는 특징을 지녔을 수 있다. 또 남아프리카에서 발견된 리틀 풋은 동아프리카에서 발견된 오스트랄로피테쿠스 친척들과 여러 해부학적 특징을 공유하고 있었다. 따라서 리틀 풋이 살았던 약 360만~370만 년 전 시기에는 두 지역의 오스트랄로피테쿠스가 아직 크게 분화되지 않았을 가능성이 있으며, 이후 남아프리카 지역에서 독자적인 진화가 진행되었을 수도 있다. 과학자들은 인류의 진화 과정에 대해 많은 정보를 알아냈지만 아직도 풀리지 않은 미스터리가 많이 남아 있다. 실제로 리틀 풋이 오스트랄로피테쿠스 진화 계통에서 정확히 어디에 위치하는지도 여전히 논쟁의 대상이다. 하지만 지금처럼 여러 가지 어려움을 극복하고 연구를 계속한다면 언젠가는 우리 인간의 족보에 대해 훨씬 더 명확하게 알 수 있게 될 것이다.

인간이 속한 호모 속(genus Homo)은 아마도 오스트랄로피테쿠스 속(genus Australopithecus)에서 진화한 것으로 여겨진다. 오스트랄로피테쿠스는 현생 인류보다 작은 뇌를 지녔으나 직립 보행을 했고, 논란이 있기는 하나 아마도 원시적인 도구를 사용할 수 있었던 것으로 보인다. 오스트랄로피테쿠스 연구에 큰 기여를 했던 화석은 1970년대에 발견된 루시(Lucy)로 골격의 약 40%가 온전히 보존돼 오스트랄로피테쿠스를 이해하는 데 많은 정보를 제공했다. 통상 고생물 화석, 특히 인류 선조의 화석은 뼈의 일부만 발견되는 경우가 많다는 점을 생각하면 루시의 발견은 과학자들에게 큰 선물이나 다를 바 없었다. 하지만 루시가 마지막 선물은 아니었다. 루시의 발견 이후 수십 년이 지난 후 과학자들은 남아프리카 공화국의 스털크폰테인(Sterkfontein) 동굴에서 골격의 약 90%가 보존된 오스트랄로피테쿠스 화석인 리틀 풋(Little Foot)을 발굴했다. 그러나 주변 암석에 완전히 매몰된 상태로 발견되어 이를 떼어내 손상 없이 분리하는 데 무려 20년에 가까운 세월이 필요했다. 오랜 세월 힘든 작업 끝에 분리된 리틀 풋은 과학자들에게 여러 가지 정보를 제공했다. 하지만 중요한 정보를 담고 있는 두개골은 이미 심하게 눌려 변형된 상태였다. 귀중한 화석을 손상시키지 않고 분석하기 위해 과학자들은 이 화석을 기반암에서 분리한 2017년 이후 여러 가지 방법을 동원해 연구를 진행했다. 10일 학계에 따르면 아멜리 보데가 이끄는 프랑스 고생물학·진화·고생태계·고영장류학 연구실(PALEVOPRIM), 프랑스 국립과학연구센터(CNRS), 푸아티에 대학교 연구팀은 강력한 3차원 스캔 기술을 이용해 리틀 풋의 두개골을 물리적으로 건드리지 않고 얼굴 부분을 가상으로 복원하는 데 성공했다. 이전에도 과학자들은 ‘X선 스캔’을 통해 귀중한 두개골을 건드리지 않고 비파괴 검사 방식으로 조사했으나 많은 한계가 있었다. 화석화 과정에서 리틀 풋의 두개골 내부는 연조직이 사라지고 퇴적물로 채워졌는데, 일반적인 X선 CT(컴퓨터단층촬영)로는 밀도가 높은 퇴적층 때문에 충분한 해상도의 이미지를 얻기 어려웠기 때문이다. 이에 연구팀은 대안으로 훨씬 강력한 ‘싱크로트론 방사선 스캐닝’을 선택했다. 싱크로트론은 전자를 가속해 매우 강력한 X선을 만들어내는 시설로, 초고해상도의 단층 이미지를 얻는 데 사용된다. 연구팀은 리틀 풋의 두개골을 영국으로 가져가 다이아몬드 라이트 소스 싱크로트론의 I12 빔라인에서 약 21㎛ 해상도로 스캔했다. 이 과정에서 9000장이 넘는 이미지와 수 테라바이트(TB)에 이르는 데이터가 생성됐다. 이를 다시 퍼즐처럼 맞춰 3차원으로 재구성하는 작업에는 엄청난 컴퓨팅 파워가 필요했기 때문에 연구팀은 케임브리지대 슈퍼컴퓨터를 이용해 복원 작업을 수행했다. 이러한 노력은 결국 과학적 성과로 이어졌다. 연구팀은 리틀 풋에 대한 몇 가지 중요한 정보를 새롭게 확인할 수 있었다. 예를 들어 리틀 풋의 안와(눈이 들어가는 위치)가 상대적으로 크다는 점을 확인했는데, 이는 이 부위가 당시 진화 과정에서 어떤 선택 압력을 받았을 가능성을 시사한다. 예를 들어 인간처럼 시각 정보에 많이 의존하는 특징을 지녔을 수 있다. 또 남아프리카에서 발견된 리틀 풋은 동아프리카에서 발견된 오스트랄로피테쿠스 친척들과 여러 해부학적 특징을 공유하고 있었다. 따라서 리틀 풋이 살았던 약 360만~370만 년 전 시기에는 두 지역의 오스트랄로피테쿠스가 아직 크게 분화되지 않았을 가능성이 있으며, 이후 남아프리카 지역에서 독자적인 진화가 진행되었을 수도 있다. 과학자들은 인류의 진화 과정에 대해 많은 정보를 알아냈지만 아직도 풀리지 않은 미스터리가 많이 남아 있다. 실제로 리틀 풋이 오스트랄로피테쿠스 진화 계통에서 정확히 어디에 위치하는지도 여전히 논쟁의 대상이다. 하지만 지금처럼 여러 가지 어려움을 극복하고 연구를 계속한다면 언젠가는 우리 인간의 족보에 대해 훨씬 더 명확하게 알 수 있게 될 것이다.

최근 강력한 비만약이 등장하면서 다이어트가 한결 쉬워졌다. 하지만 약을 끊으면 더 심한 요요 현상이 일어나는 데다 약 자체도 각종 부작용이 있어 장기 복용이 부담스러운 게 사실이다. 결국 장기적으로 안전하고 건강하게 정상 체중을 유지하기 위해서는 건강한 식단과 규칙적인 운동이 필수적이다. 하지만 세상엔 먹는 걸 줄이는 걸 싫어하는 사람도 있고 반대로 운동을 싫어하는 사람도 있게 마련이다. 극단적 저열량 식단이나 금식을 통해 단기간에 상당한 체중을 줄일 수 있다는 것은 잘 알려져 있지만, 열량 섭취 감소 없이 운동을 통해서 얼마나 많은 체중을 줄일 수 있는지는 잘 알려져 있지 않다. 사실 과학자들은 운동의 다이어트 효과에 대해 많은 연구를 진행했다. 듀크 대학의 헤르만 폰처와 에릭 트렉슬러는 이런 선행 연구들을 분석해 운동이 인체의 에너지 소비에 미치는 영향을 분석했다. 운동을 하면 분명 추가로 에너지가 소모된다. 따라서 과거에는 평소 사용하는 열량은 그대로이고 운동으로 추가로 더 열량을 소모한다는 가산 모델(additive model)이 에너지 소비량을 추정하는 기본 패러다임이었다. 하지만 많은 연구를 통해 과학자들은 제한 모델(Constrained Model)이라는 새로운 모델을 발견했다. 우리 몸이 소비하는 에너지양에는 어느 정도 한계가 있다. 따라서 운동을 통해 더 많은 칼로리를 소모하면, 신체는 총 에너지 소비량을 평소 한도 내로 유지하기 위해 세포 복구와 같은 내부 활동을 줄인다. 즉, 운동으로 소모했다고 생각했던 추가 칼로리가 부분적으로 상쇄되어 에너지 균형을 맞추려고 한다는 것이다. 연구팀은 1,754명의 참가자를 대상으로 한 연구와 여러 동물 연구를 분석해 연구 대상자들이 소모할 것으로 예상되는 에너지와 실제로 소모한 에너지를 비교하여 신체가 얼마나 보상 작용을 하는지 계산했다. 그 결과 전통적인 가산 모델은 운동으로 인한 일일 총 에너지 소비량 증가를 과대평가하는 경향이 있었다. 물론 운동을 통해 추가 에너지 소모가 일어나긴 하지만, 사람과 동물 다른 생리 과정이나 활동에 소모되는 에너지를 줄임으로써 이를 보상하는 기전이 있기 때문에 실제로 소모하는 에너지는 28% 정도 적었다. 여기에 운동을 통해 더 많은 에너지를 소모할 경우 식욕 역시 더 늘어나 오히려 평소보다 더 많은 열량을 섭취할 위험성도 존재한다. 따라서 식단을 통해 열량을 조절하는 과정이 필요하다. 하지만 이 연구는 건강한 다이어트에서 운동이 중요하지 않다고 말하는 것은 아니다. 결국 운동 에너지의 72%는 추가로 소모되기 때문에 더 먹지만 않는다면 체중은 줄어들 수밖에 없다. 또 금식이나 극단적 저열량식으로 체중을 감량할 경우 지방은 물론 근육도 크게 감소해 전신 상태가 나빠질 수 있는데, 적당한 열량 제한과 규칙적 운동은 근육은 유지하거나 늘리고 지방은 줄여 같은 수준으로 체중을 감량해도 훨씬 건강한 몸을 얻을 수 있다. 마지막으로 이 연구에서 다루진 않았지만, 저열량 식단으로 열량 섭취를 줄일 경우 우리 몸이 에너지 균형을 맞추기 위해 다양한 방법으로 열량 소비를 줄이는 현상이 일어난다. 이때 운동을 통해 강제로 열량 소비를 늘리면 다이어트에서 더 이상 체중이 줄지 않는 병목 현상이나 요요 현상을 최대한 줄일 수 있다. 규칙적 운동과 건강한 식단은 다이어트뿐 아니라 건강한 삶을 위한 두 기둥이라고 할 수 있다. 쉽게 감량할 수 없는 비만인 경우 약물이나 다른 치료법도 적절히 사용할 순 있겠지만, 일생 동안 건강하고 균형 잡힌 몸을 유지하기 위해서는 이 두 가지를 잊지 말아야 할 것이다.

인간의 코는 면역 시스템의 중요한 관문이다. 코털은 공기 중 먼지와 그 먼지에 붙어 있는 세균과 바이러스의 진입을 막는 1차 방어막이고 코 점막과 콧물은 이를 통과한 먼지와 외부 침입자들에 달라붙어 외부로 배출하는 역할을 담당한다. 하지만 우리를 아프게 하는 세균과 바이러스 역시 어떻게든 이 장애물을 극복하고 기어이 인체로 침입한다. 다행히 이런 경우에도 인간의 면역 시스템은 외부의 침입자들을 대부분 몰아낼 수 있다. 또 백신 접종을 통해 호흡기 감염병에 대한 면역을 키우고 중증 감염 및 사망 위험도를 낮출 수 있다. 하지만 여전히 매년 많은 사람이 인플루엔자와 폐렴 감염으로 사망하는 것이 현실이다. 그리고 코로나19처럼 신종 전염병이 유행할 경우 대부분 면역이 없어 초반에는 상당한 피해가 불가피하다. 따라서 과학자들은 백신을 대신할 새로운 치료법을 연구하고 있다. 그 가운데 하나가 바로 코에 뿌리는 스프레이형 비강 항체다. 사실 코에 뿌리는 독감 백신은 이미 나와 있다. 인플루엔자 바이러스의 침투 경로가 주로 호흡기 점막이라는 점에 착안해 코에 항원을 뿌려 면역 시스템이 첫 단계부터 효과적으로 바이러스를 인식하고 막아내게 하는 것이 핵심이다. 하지만 사실 인플루엔자 감염에 취약한 기저 질환자나 노인의 경우 항체 형성이 잘 안 되는 경우도 존재한다. 면역 기능이 떨어져 있다 보니 백신을 맞아도 항체가 잘 형성되지 않는 것이다. 네덜란드 레이덴 연구소의 과학자들과 협력 연구팀은 제약 회사 존슨앤드존슨이 개발한 CR9114라는 항체를 이용한 비강 스프레이 예방 약물의 임상 실험을 진행했다. 특정 독감 바이러스 균주만 인식할 수 있는 기존 백신과 달리, CR9114는 거의 모든 유형의 A형 및 B형 독감 바이러스를 인식하고 차단하는 범용 항체다. 바이러스 일부나 혹은 죽은 바이러스를 주입해 면역 시스템이 직접 항체를 만들게 하는 백신과 달리 항체를 투여하는 경우 항체를 유지하기 위해 자주 주입해야 한다는 단점이 있다. 하지만 독감 백신이 접종 후 면역이 생기는 데 보통 한 달 정도 시간이 필요한 것과 달리 항체는 뿌리는 즉시 면역을 획득할 수 있고 면역 시스템이 항체를 만들지 못하는 면역 저하자에게도 효과적인 면역을 제공할 수 있다. 연구팀은 쥐와 마카크 원숭이를 대상으로 한 전임상 동물 실험에서 해당 스프레이가 감염으로부터 동물을 보호할 수 있고 안전하다는 것을 입증한 후, 사람을 대상으로 한 1상 임상 시험을 진행했다. 약물의 안전성을 검증하기 위한 1상 임상에는 18~55세 143명이 참가했다. 1상 연구에서는 하루 1~2회, 2주에 걸쳐 항체 스프레이를 코에 뿌려 항체가 얼마나 오래 지속되는지, 그리고 특별한 부작용은 없는지 검증했다. 연구 결과 항체의 반감기는 3시간 정도로 하루 두 번 뿌리는 것이 최적으로 나타났다. 비강 스프레이는 투여 즉시 높은 항체 수준을 나타내 주사제로 주는 것보다 4600배나 높은 농도로 코에 항체를 유지했다. 연구팀은 이 결과를 토대로 2상, 3상 임상 시험을 준비하고 있다. 앞으로 여기서 긍정적인 결론이 나온다면 백신의 효과가 떨어지는 면역 저하자나 고위험군에서 심각한 독감 유행 시 지금보다 즉각적이고 효과적인 예방 방법이 등장할 것으로 기대된다.

미국 우주군(USSF)의 극비 무인우주선 X-37B가 연상되는 중국의 ‘셴롱’(神龍)이 모종의 임무를 갖고 우주로 나갔다. 24일(현지시간) 미국 우주 전문 매체 스페이스닷컴은 셴롱이 최근 발사돼 네 번째 임무에 나섰다고 보도했다. 셴롱은 지난 6일 중국 북서부 고비사막의 주취안 위성발사센터에서 창정(長征)-2F 로켓에 실려 발사됐으며 현재 지구 궤도를 돌고 있다. 이번 임무에 대해서도 중국 당국은 “미래에 우주를 평화적으로 이용하기 위한 더욱 편리하고 저렴한 기술 시험”이라는 애매모호한 입장만 내놨다. 앞서 셴롱은 2020년 9월, 2023년 5월, 2024년 9월 모두 세 차례 발사돼 각각 2일, 276일, 266일 동안 궤도에 머물다 내려왔다. 흥미로운 점은 셴롱이 미국의 무인우주선 X-37B의 사례를 그대로 빼닮았다는 사실이다. 보잉이 제작한 X-37B는 지금까지 모두 8차례 발사돼 지구 밖으로 나갔다. 처음 발사된 것은 2010년 4월이며 각각 224일, 468일, 674일, 718일, 780일, 908일 동안 지구 궤도에 머물다 귀환했다. 그러나 7번째 임무는 434일 만에 끝났으며 지난해 8월 다시 발사돼 언제 귀환할지는 비밀이다. 이처럼 모두 8차례나 우주에 올랐으나 X-37B의 정확한 임무와 목적은 오리무중이다. 다만 USSF는 과학적이고 실험적인 용도라고 밝히고 있는데 중국 당국도 이를 그대로 따라하고 있는 셈이다. 여기에 두 우주선의 모양과 크기도 비슷하다. 지구 저궤도와 고궤도를 넘나들 수 있는 X-37B의 전체 길이는 8.8m, 높이 2.9m, 날개 길이는 4.6m로 과거 유인 우주왕복선을 4분의 1로 축소한 모양이다. 보잉 측은 X-37B가 지구 상공 240~800㎞의 궤도에서 작동되도록 설계된 세계에서 가장 진보된 재진입 우주선이라고만 밝히고 있다. 이에 비해 셴롱은 공식적으로 제원이 발표된 바 없으나 미국 전문가들은 모양과 크기가 X-37B와 거의 비슷하다고 보고 있다. 스페이스닷컴은 “셴롱은 X-37B와 크기가 거의 비슷하고 지구에 폭탄을 투하하는 무기일 가능성은 작다”면서 “다만 X-37B와 달리 셴롱은 우주에서 다른 물체와 도킹에 성공한 사례가 있으며 각각 하나 이상의 물체를 궤도에 방출했다”고 전했다.

지금으로부터 약 2500년 전 시베리아에서 살았던 여성이 심각한 머리 부상으로 턱 재건 수술을 받았던 것이 확인됐다. 지난 19일(현지시간) 미국 라이브사이언스 등 과학 전문 매체는 영구동토층에서 발견된 여성 미라를 CT 스캔으로 분석한 결과 턱 수술과 원시적인 형태의 보철물을 착용한 것으로 드러났다고 보도했다. 이 여성 미라는 지난 1994년 러시아 과학 아카데미 소속 고고학자들이 시베리아 남서부 알타이산맥 지역에 있는 우코크고원의 공동묘지를 발굴하는 과정에서 발견했다. 25~30세로 추정되는 이 여성은 미라 상태였으며, 본격적인 연구는 최근에서야 이루어졌다. 연구를 맡은 러시아 노보시비르스크 대학 블라디미르 카니긴 교수는 “CT 스캔을 이용해 영구동토층에 보존된 이 미라를 분석한 결과 부상의 흔적뿐 아니라 고대에 복잡한 외과수술이 이루어진 것까지 확인했다”면서 “당시 파지리크 문화가 높은 수준의 의학 지식을 보여주는 증거”라고 의미를 부여했다. 파지리크 문화는 기원전 6세기에서 3세기 중앙아시아 알타이산맥 지역에서 번성했으며 주로 스키타이 계열의 유목민의 의해 형성됐다. 연구팀에 따르면 이 여성은 당시 오른쪽 턱관절이 부서졌는데, 이에 따라 정상적으로 말하거나 식사를 할 수 없는 수준이었다. 당시 의료진은 오른쪽 턱관절을 구성하는 두 뼈에 얇은 관을 뚫어 그 안에 말 털이나 동물 힘줄 같은 것을 넣어 고정했다. 이 원시적인 보철물이 관절면을 서로 연결해 여성의 턱을 움직이게 했다는 것으로 무려 2500년 전 이 같은 의료가 행해졌다는 것이 놀라운 점이다. 이에 대해 러시아 과학아카데미 고고학자 나탈리아 폴로스는 “파지리크인 들은 마취가 없던 시절에도 기본적인 두개골 수술을 할 줄 알았다”면서 “그들은 인체 해부학에 대한 깊은 이해를 가지고 있었으며 이는 미라를 만드는 전통에도 필수적”이라고 설명했다. 이어 “이번 연구는 파지리크인 들이 동족의 생명을 구하기 위해 복잡한 외과 수술을 시행할 수 있다는 사실을 다시 한번 확인시켜준다”고 덧붙였다.

차가운 남극 바다에서 사상 처음으로 상어의 존재가 확인됐다. 지난 18일(현지시간) AP통신 등 외신은 남극 해역에서 남방 잠꾸러기 상어가 헤엄치는 모습이 처음으로 카메라에 포착됐다고 보도했다. 지난달 남극 사우스 셰틀랜드 제도 인근 바닷속 약 488m에서 모습을 드러낸 이 상어는 길이가 3~4m로 서호주 대학 심해연구센터가 설치한 카메라에 앞을 쑥 하고 지나갔다. 연구팀도 예상치 못한 상어가 깜짝 등장한 것으로 그 옆으로는 마치 길을 비켜주듯 가오리 한 마리도 함께 촬영됐다. 앨런 제이미슨 연구원은 “남극에는 상어가 없다는 것이 상식이기 때문에 이를 볼 것이라 전혀 예상치 못했다”면서 “게다가 작은 덩치도 아니었으며 마치 탱크처럼 다가왔다”며 놀라움을 감추지 못했다. 남극의 새로운 깜짝 스타가 된 남방 잠꾸러기 상어(Southern sleeper shark)는 남반구 차가운 심해에 서식하는 대형 상어로 몸은 원통형이며 짙은 회색을 띤다. 특히 잠꾸러기라는 재미있는 이름이 붙은 이유는 매우 느릿느릿하게 움직이기 때문이다. 잠꾸러기 상어는 이름값을 하듯 평상시에는 ‘초절전 모드’를 유지하며 기회를 엿보다 먹잇감이 나타나면 순식간에 낚아채는 매복 포식자다. 그간 상어는 북극에 사는 그린란드 상어를 포함 지구상의 거의 모든 해양 생태계에 서식해 왔지만 남극만은 예외였다. 호주 찰스 다윈 대학교 생물학자 피터 카인은 AP통신과의 인터뷰에서 “기후 변화로 인한 해수 온도 상승이 상어를 남극으로 몰아넣을 가능성이 있다”면서 “다만 남극 지역이 워낙 외딴곳이라 서식지 변화에 대한 자료가 제한적”이라고 평가했다. 이어 “잠꾸러기 상어의 특성 때문에 아무도 눈치채지 못한 채 오래전부터터 남극에서 서식했을 수도 있다”고 덧붙였다. 제이미슨 연구원도 “잠꾸러기 상어의 개체수가 워낙 적어 그간 인간이 발견하기 어려웠을 것”이라면서 “다른 남극 상어들도 같은 수심에 서식하며 죽어서 바닥으로 가라앉은 고래, 거대 오징어 등의 사체를 먹고 살 것”이라고 추측했다.

미세침 패치(microneedle patch)는 하나의 큰 주삿바늘 대신 통증을 유발하지 않을 정도의 미세한 바늘 여러 개를 통각을 느끼는 깊이 전까지 찔러 넣어 통증 없이 주사제를 투여하는 신기술이다. 주사기 사용이 어려운 환자에서도 쉽게 붙여서 약물을 투여할 수 있고 여러 약물을 같이 투여하거나 혹은 약물 투여 속도를 조절할 수 있어 최근 주목받는 기술이다. 미세침 패치의 또 다른 장점은 피부에 넓게 약물을 확산시킬 수 있기 때문에 피부 질환 치료에도 유용하다는 것이다. 17일 학계에 따르면 칭화 선전 국제대학원과 중국 내 여러 연구 기관의 합동 연구팀은 최근 여기서 한 걸음 더 나아가 물에 잘 녹는 약물과 그렇지 않은 약물을 피부에 직접 동시에 전달할 수 있는 새로운 플랫폼을 개발했다. 일반적으로 여드름 치료제는 성질에 따라 수용성과 지용성으로 나눌 수 있는데, 서로 섞이지 않아서 한 번에 투여하기 힘든 단점이 있었다. 그렇다고 여드름을 치료하기 위해 미세침 패치를 여러 개 만들어 붙이는 것은 편의성과 비용 면에서 상당한 약점이다. 연구팀은 미세한 거품을 이용해 미세침 내부에 ‘중공 기포(Hollow Bubble)’ 구조를 설계했다. 그리고 미세침의 본체에는 수용성 약물을, 기포의 벽면 등 특정 부위에는 지용성 약물을 분리하여 투여하는 방법을 고안했다. 이 방법은 지용성과 수용성 약물을 하나의 패치에서 투여할 수 있게 도와줄 뿐 아니라 순차적 치료까지 가능하다. 예를 들어 미세침 본체에서 염증을 가라앉히는 수용성 성분을 먼저 빠르게 방출하여 즉각적인 통증과 붓기를 완화한 다음 항균 성분이나 각질 용해제를 기포에서 천천히 방출하여 지속적인 치료 효과를 유지하는 것이다. 단순히 약물을 바르거나 여러 약물을 미세침 패치로 동시 투여하는 것보다 훨씬 생물학적으로 적합하고 효과적인 방법이라는 게 연구팀의 주장이다. 미세침의 장점은 이것만이 아니다. 연구팀에 따르면 미세침이 피부 장벽을 직접 통과하여 환부 깊숙한 곳에 약물을 직접 주입하기 때문에 소량의 약물로도 극대화된 효과를 낼 수 있다. 따라서 먹는 약의 부작용을 최소화하고 바르는 약의 투과 한계 역시 극복할 수 있다. 하지만 이 미세침 기술의 가장 놀라운 부분은 마지막 처리에 있다. 연구팀이 개발한 미세침은 금속이나 플라스틱으로 된 기존 미세침과 달리 생분해성 소재인 ‘히알루론산’(Hyaluronic acid)으로 만들어져 피부에 붙이면 미세침 자체가 녹아서 사라진다. 따라서 패치를 떼어낸 후 다른 사람을 감염시킬 수 있는 날카로운 의료 폐기물이 남지 않는다. 덕분에 의료 기관은 물론 집에서도 감염 전파의 위험 없이 안전한 사용이 가능하다. 물론 아직은 쥐를 이용한 동물 실험에서 성과를 보여줬을 뿐이고 사람에게 사용했을 때 안전하고 효과적인지는 앞으로 검증해야 할 과제다. 그럼에도 미세침 기술의 가능성을 엿볼 수 있는 흥미로운 연구로 여겨진다. 이 연구는 지난해 11월 학술지 ‘Microsystems & Nanoengineering’에 발표됐다.

4년 동안이나 이어진 인간들의 전쟁이 개들의 진화에도 영향을 미친다는 연구 결과가 나왔다. 최근 우크라이나 리비우 이반 프랑코 국립대학과 폴란드, 오스트리아 국제 공동연구팀은 최전선에 사는 유기견들을 연구한 결과 전쟁이 빠른 ‘자연선택’을 유발하는 강력한 요인이 됐다는 연구 결과를 발표했다. 자연선택(Natural Selection)이란 생물이 환경에 적응하는 과정에서 생존과 번식에 유리한 형질을 가진 개체가 살아남아 그 형질을 다음 세대에 더 많이 물려주는 현상을 말한다. 이번 연구 결과는 전쟁이 사람뿐만 아니라 개에게도 큰 영향을 미친다는 것을 보여준다. 연구팀은 우크라이나 동부 전선 인근, 중부 등 전쟁 위험 지역뿐 아니라 비교적 안전한 후방 등 세 지역에 사는 총 763마리 개들을 분석했다. 그 결과 전쟁 위험 지역에 사는 개들의 경우 안전한 지역에 있는 개들에 비해 몸집이 훨씬 작았다. 세부 내용을 보면 위험 지역의 개들이 몸집이 작은 이유는 당연히 안정적인 식량 공급원이 줄어들었기 때문인데, 이는 평균 체질량지수(BMI)를 통해 쉽게 확인됐다. 특히 전쟁이 개들의 외모에도 영향을 미치는 것으로 드러났다. 먼저 위험 지역의 개들의 경우 몸집이 작은 것은 물론 귀가 뾰족하며, 주둥이가 긴 경향이 있었다. 전통적으로 인간이 좋아하는 개의 외모인 처진 귀나 짧은 주둥이 같은 특징들이 거의 사라진 것. 연구팀은 이는 소위 ‘야생형’ 특성으로 늑대 조상에게서 흔히 볼 수 있는 특징으로 혹독하고 불안정한 환경에서 유리한 이점을 제공해준다고 설명했다. 또한 최전선 유기견들의 건강 상태도 매우 심각한 수준이었는데, 조사 대상 개 중 최대 12%가 사지 절단, 파편상, 총상 등 눈에 띄는 부상이나 질병을 앓고 있는 것으로 나타났다. 연구팀은 또 위험 지역 개들에게서 사냥 성향 증가와 공격성 심화와 같은 극단적인 행동 변화도 관찰했다. 연구팀은 “포격과 버려진 환경 속에서 귀여움은 개들에게 아무런 이점을 주지 못한다”면서 “최전선에서 사람의 시신을 뜯어먹는 사례도 3건이나 목격됐다”고 설명했다. 이어 “개들의 이러한 변화가 유전적 수준에서 어떻게 작용했는지는 전쟁의 기간이 비교적 짧아 분석이 불가능하다”면서 “이번 연구는 전쟁이 강력하고 빠른 자연선택의 요인이 될 수 있으며 그 영향이 대규모 자연재해와 유사하다는 것을 보여준다”고 짚었다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘진화 응용’(Evolutionary Applications) 최근호에 발표됐다.

인간은 뛰어난 감각 기관을 지닌 동물이다. 후각은 개보다 떨어지고 시각은 독수리만큼 좋지 않을지 모르지만, 사실 모든 형태의 정보를 수집해 종합적으로 처리하는 능력에서 인간을 따라올 동물은 별로 없다. 예를 들어 인간은 정교한 청각을 이용해 수많은 단어를 인지하고 정보를 처리한 후 다시 자신의 의견을 언어라는 복잡한 소리를 표현할 수 있다. 하지만 복잡한 뇌와 잘 발달된 귀가 없는 동물에서도 소리를 듣는 능력은 생존에 매우 중요한 역할을 한다. 심지어 귀가 없는 동물도 천적의 소리에 민감하게 반응해 생존을 도모한다. 13일 학계에 따르면 미국 빙햄턴대의 캐롤 마일스 연구팀은 귀가 없지만 천적인 말벌의 날개 소리에 민감하게 반응하는 ‘박각시나방’ 애벌레의 청각을 연구했다. 인간의 귀는 외이, 중이, 내이 세 부분으로 구성되어 있다. 각각 외부의 소리를 효과적으로 모은 후 진동을 크게 중폭하고 파장을 인식해 뇌로 전달하는 역할을 수행하는 복잡한 기관이다. 하지만 작은 애벌레 입장에서 이런 고도로 발달된 귀를 지닐 수도 없고 설령 있다고 해도 여기서 들어올 정보를 처리할 큰 뇌도 없다. 하지만 이런 경우에도 애벌레들은 소리에 반응할 수 있다. 바로 잎이나 줄기를 타고 들어오는 진동을 다리와 몸통으로 느끼는 방식이다. 그런데 마일스 교수는 박각시나방 애벌레들이 생각보다 뛰어난 청각을 지니고 있다는 사실을 알아냈다. 애벌레들은 마일스 교수가 단순히 ‘부’(boo) 소리만 들어도 깜짝 놀라 자리에서 튀어 올랐다. 연구팀은 애벌레가 귀가 없어도 특정 소리를 잘 듣는 비결에 대해 두 가지 가설을 세웠다. 첫 번째는 애벌레가 단순히 잎과 줄기에 전해지는 진동을 몸통으로 느낀다는 것이다. 두 번째는 몸에 난 미세한 털(감각모)의 진동을 감지한다는 것이다. 이를 검증하기 위해 연구팀은 세계에서 가장 조용한 실험실인 빙햄턴 대학의 무반사실(anechoic chamber)을 이용해 정밀한 소리 실험을 진행했다. 이 방에서는 소리와 진동을 독립적으로 조절할 수 있어, 애벌레가 어떤 자극에 반응하는지를 정확히 측정할 수 있다. 연구팀은 150Hz(저주파)와 2000Hz(고주파)의 소리를 재생하고, 애벌레가 표면 진동과 공기 중 소리에 대해 어떻게 반응하는지를 비교했다. 그 결과 애벌레는 발로 느끼는 표면 진동보다 공기 중 소리에 10~100배 더 민감하게 반응하는 것으로 확인됐다. 연구팀은 두 번째 가설을 확실히 검증하기 위해 애벌레의 복부와 가슴 부위에 있는 미세한 털을 제거했다. 그 결과 애벌레의 소리 감지 능력이 크게 떨어졌는데, 이는 소리를 감지하는 데 이 미세한 털이 핵심적인 역할을 한다는 확실한 증거다. 연구 결과를 종합하면 애벌레는 진화 과정에서 포식자인 말벌의 날갯짓 소리(약 100~200Hz)를 감지할 수 있도록 발달한 것으로 보인다. 물론 털을 이용해 공기 중 진동을 감지하는 수준으로는 사람처럼 언어를 이해하거나 음악을 감상할 순 없다. 하지만 천적의 접근을 1초라도 빨리 인지하고 나뭇잎에서 뛰어내리면 생존 가능성을 크게 높일 순 있다. 우리 눈에는 하찮게 보일 수 있는 작은 애벌레와 그 애벌레에 난 털이지만, 사실 이런 단순한 방식으로도 소리를 듣고 환경에 맞게 반응할 수 있다는 점에서 인간의 언어 능력만큼이나 놀라운 생물의 적응력이 아닐 수 없다.

미국의 한 연구소에서 과학자들이 차세대 컴퓨팅 기술로 불리는 양자컴퓨터 개발 경쟁에 속도를 내고 있다. 연구진은 이 기술로 암 치료 시점을 앞당길 수 있다고 기대하지만, 동시에 전 세계 금융·군사 보안 체계를 흔들 수 있다는 경고도 나온다. 8일(현지시간) 워싱턴포스트(WP)에 따르면 메릴랜드주 칼리지파크의 양자컴퓨팅 기업 아이온큐(IonQ) 연구진은 기존 슈퍼컴퓨터를 능가하는 양자 프로세서를 개발하려고 경쟁하고 있다. 그들은 이 기술이 신약 개발 속도를 크게 높여 암 치료 시기를 앞당길 수 있다고 보고 있다. ◆ 신약 개발 속도 끌어올리는 계산 능력 양자컴퓨터는 기존 컴퓨터와 작동 방식부터 다르다. 현재의 컴퓨터는 한 번에 하나의 값만 처리하는 ‘비트’(bit)를 사용하지만, 양자컴퓨터는 0과 1을 동시에 표현하는 ‘중첩 상태’를 만들 수 있는 ‘큐비트(qubit)’를 사용한다. 큐비트가 늘어날수록 연산 능력은 선형이 아니라 기하급수적으로 증가한다. 큐비트 1개는 두 가지 상태를 표현하지만, 10개만 되어도 1024가지 조합을 동시에 계산한다. 이 때문에 양자컴퓨터는 복잡한 화학 반응이나 분자 구조를 시뮬레이션하는 데 강점을 보인다. 과학자들은 이 능력을 활용해 신약 후보 물질과 암세포 간 반응을 가상 실험으로 먼저 계산하려 한다. 연구진은 임상시험 이전 단계에서 성공 가능성이 높은 후보만 골라 개발 기간과 비용을 크게 줄이겠다는 구상이다. 아이온큐 측은 양자컴퓨터가 완성되면 기업들이 물류 경로를 최적화하고 자동차 설계 비용도 줄일 수 있다고 전망했다. ◆ “몇 분 만에 비밀번호 뚫을 수도” 하지만 이 기술은 큰 위험도 함께 가져온다. 강력한 양자컴퓨터가 등장하면 현재의 암호 체계가 무너질 가능성이 있기 때문이다. 현대의 암호 기술은 방대한 경우의 수를 하나씩 대입해야 한다. 그래서 기존 컴퓨터는 해독에 수년에서 수십 년을 쏟아야 한다. 그러나 양자컴퓨터는 수많은 경우를 동시에 계산해 몇 분 만에 암호를 풀 수도 있다. 이 경우 해커나 적대 세력은 은행 계좌, 정부 데이터베이스, 의료 기록 등 디지털 정보 대부분에 접근할 수 있다. 군사 분야에서도 암호 체계가 무너지면 기존 무기보다 더 큰 위협이 될 수 있다는 분석이 나온다. 아이온큐 경영진은 이런 위험을 줄이기 위해 양자 인터넷과 ‘해독 불가능한’ 양자 암호 기술 개발에도 투자하고 있다고 밝혔다. ◆ “AI처럼 갑자기 등장할 수도” 전문가들은 실용적인 양자컴퓨터가 등장하기까지 최소 10년은 걸릴 것으로 본다. 양자컴퓨터가 산업적으로 의미를 가지려면 기존 컴퓨터 성능을 실제로 넘어야 하기 때문이다. 하지만 업계 일각에서는 상용화 시점이 더 빨라질 수 있다고 본다. 인공지능(AI)이 몇 년 전까지만 해도 회의적인 시선을 받았지만, 챗GPT 등장 이후 일상 기술로 자리 잡은 것과 비슷한 흐름이 나타날 수 있다는 분석이다. 아이온큐 측은 “어느 날 갑자기 양자컴퓨터로 암을 치료했다는 소식을 듣게 될 수도 있다”며 “그 시점이 생각보다 가까울 수 있다”고 밝혔다.

인기 만화 시리즈인 네모바지 스폰지밥에서 불가사리인 뚱이는 착하지만, 다소 엉뚱하고 바보 같은 캐릭터로 등장해 시청자에게 웃음을 선사한다. 극 중에서는 뇌가 작거나 혹은 없는 듯한 행동을 보여주면서도 종종 우리에게 깨달음을 얻게 해주는 명대사를 남기는 캐릭터이기도 하다. 과학자들은 불가사리를 연구하면서 비슷한 상황에 놓이곤 한다. 분명 뇌가 없어 지능이 낮은 정도가 아니라 없어야 정상인데, 사실 불가사리들은 불가사의할 정도로 주변 환경에 적절히 반응하고 먹이를 사냥한다. 예를 들어 불가사리는 관족이라는 작은 튜브처럼 생긴 기관을 이용해 이동하는데, 수백개의 관족이 수압에 의해 차례로 움직이면서도 절대 서로 엉키거나 이상한 방향으로 오작동 하는 일 없이 모든 관족이 마치 누군가 조종하는 것처럼 정확히 움직인다. 불가사리에는 몸을 조절하는 뇌가 없다는 점을 생각하면 미스터리가 아닐 수 없다. 8일 학계에 따르면 벨기에 몽스 대학의 아만딘 데리두와 동료들은 이 미스터리를 풀기 위해 유럽에서 흔히 볼 수 있는 보통 불가사리 보통 불가사리 (Asterias rubens)의 관족을 조사했다. 연구팀은 각각의 작은 관족이 어떻게 움직이는지 자세히 분석하기 위해 푸리에 변환 적외선 (FTIR) 이미징이라는 기술을 사용했다. 이 기술은 굴절률이 높은 유리가 불가사리의 발과 접촉할 때 빛을 발하는 원리를 이용해 각 관족이 표면에 닿아 있는 시간과 특정 시점에 접촉하고 있는 관족의 개수를 측정할 수 있다. 연구 결과 불가사리의 관족은 부착-흡착-분리의 세 단계에 따라 움직이는데, 중앙의 통제 없이 각 관족이 물리적 자극에 의해 연쇄적으로 움직이는 것이 부드러운 움직임의 비결이었다. 쉽게 설명하면 파도타기 응원처럼 각 관객이 자발적으로 리듬을 타고 자리에서 일어났다 앉는 것에 비유할 수 있다. 옆 사람이 자리에서 일어나면 다음 차례에 내가 일어나는 것처럼 관족도 연쇄적으로 움직인다. 하지만 이것만으로 모든 의문이 해결된 것은 아니다. 불가사리는 평지만 이동하는 것이 아니라 바위 벽면을 타고 이동하거나 심지어 뒤집힌 상태에서도 떨어지지 않을 수 있다. 이때는 어떻게 흡착력을 조절하는지 알아내기 위해 연구팀은 불가사리에 3D 프린터로 제작한 작은 배낭을 부착하여 무게를 늘리는 실험과 (사진) 거꾸로 기어다닐 때 접착력 변화를 측정하는 등 다양한 실험을 진행했다. 실험 결과 놀랍게도 각 관족은 증가된 하중을 감지하고 흡착 시간을 스스로 늘렸다. 인간을 비롯한 대부분의 동물은 근육과 관절을 정교하게 움직이기 위해 복잡한 신경계와 뇌를 지니고 있다. 하지만 불가사리는 유지하는데 비용이 많이 들고 손상되면 복구하기 힘든 뇌 대신 자율적으로 움직이는 관족 시스템이라는 놀라운 대안을 개발했다. 덕분에 불가사리는 어느 부분이 잘려도 죽지 않고 쉽게 재생할 수 있다. 이 연구에서 불가사리는 우리에게 원하는 방향으로 움직이기 위해 정답이 꼭 하나일 필요가 없다는 점을 보여줬다. 우리에게 종종 깨달음을 주는 바보 캐릭터 뚱이와 묘하게 닮은 경우가 아닐 수 없다.

기후 변화로 북극의 얼음이 녹아 정상적인 이동 및 사냥이 어려워진 북극곰이 이전보다 더 살이 찌고 건강해졌다는 연구 결과가 나왔다. 노르웨이 극지연구소 연구진은 1992년부터 2019년까지 북극해 노르웨이령 스발바르제도에서 성체 북극곰 770마리의 체중을 측정한 결과 시간이 지날수록 북극곰들의 체중이 현저하게 증가한 사실을 확인했다. 북극곰은 해빙을 사냥터 삼아 지방이 풍부한 물범을 잡아먹으며 생존한다. 그러나 기후 변화로 인한 지구온난화로 해빙이 빠르게 녹아내리면서 사냥이 갈수록 어려워졌다. 북극해 곳곳에서 뼈와 가죽만 남은 듯한 마른 북극곰의 모습이 자주 목격되기도 했다. 연구진의 관찰이 수행된 기간 동안 지구온난화로 인해 해당 지역의 연간 얼음이 없는 날의 수는 거의 100일이나 증가했다. 이는 매년 약 4일씩 증가한 수치다. 그럼에도 북극곰들은 어느 시점부터 다시 몸집이 커지고 살이 오르기 시작했다. 연구진은 북극곰들이 빙하 감소에 적응하기 위해 순록과 바다코끼리를 포함한 육상 먹이를 더 많이 섭취했기 때문으로 보고 있다. 연구를 이끈 노르웨이 극지연구소의 욘 아르스 박사는 “해빙 감소가 이처럼 심각했기 때문에 동물들의 신체 상태가 악화했을 것이라 예상했다. 하지만 결과는 반대였다”면서 “곰은 살이 찔수록 더 건강하다고 여겨진다”고 말했다. 이어 “요즘에는 이전보다 북극곰이 사냥할 바다코끼리 개체 수가 훨씬 많아졌다. 물범을 더 효율적으로 사냥하는 방법을 깨달았을 가능성도 있다”면서 “해빙 면적이 줄면서 물범들이 좁은 지역에 몰려든 것이 북극곰에게 유리한 사냥 조건이 됐을 것”이라고 덧붙였다. 바다코끼리는 1950년대 과도한 포획으로 멸종 위기에 처했다가 보호종으로 지정된 뒤 개체 수가 크게 늘었다. 북극곰이 해빙으로 인해 물범을 제대로 사냥하지 못하는 대신 지방이 풍부한 바다코끼리로 건강을 회복했을 수 있다는 의미다. 다만 전문가들은 이러한 현상이 장기적으로 지속되기는 어렵다고 경고한다. 해빙 감소로 사냥터까지 이동해야 하는 거리가 늘어나면 에너지 소모가 커지고 결국 체지방이 줄어들기 때문이다. 북극곰 보호단체인 ‘폴라 베어스 인터내셔널’의 수석 연구자인 존 화이트먼 박사는 “단기적으로는 긍정적인 결과”라면서도 “이 곰들을 대상으로 한 다른 연구에서는 해빙이 없는 날이 늘어날수록 새끼와 아직 다 크지 않은 어린 개체, 늙은 암컷의 생존율이 낮아지는 것으로 나타났다”고 말했다. 그는 “해빙 감소는 궁극적으로 곰 개체 감소로 이어진다”며 “장기적으로 볼 때 해빙 손실이 통제되지 않는다면 결국 곰은 사라질 것”이라고 강조했다.

아르헨티나의 심해에서 그간 인간에게 모습을 드러내지 않았던 25종 이상의 새로운 해양 생물이 발견됐다. 지난 5일(현지시간) 미국 뉴욕타임스, 영국 BBC 등 외신은 미국의 비영리 연구단체인 슈미트 해양 연구소 등 공동연구팀이 아르헨티나 대륙붕을 따라 펼쳐진 놀라운 생물 다양성을 포착했다고 보도했다. 심해를 탐사하는 소형 무인잠수정(ROV)으로 발견된 이 해양 생물 중에는 세계 최대 규모의 바텔리아 칸디다 산호초를 비롯해 성게, 바다 달팽이, 말미잘 등 28종의 신종으로 추정되는 생물이 포함됐다. 또한 수심 3890m 심해에서 고래 사체도 발견됐는데, 그 주위에는 이를 먹기 위해 몰려든 상어, 문어, 게 등이 가득했다. 이에 관해 탐사 책임자인 부에노스아이레스 대학 마리아 에밀리아 브라보 박사는 “아르헨티나 심해에서 이 정도의 생물 다양성을 보게 될 줄은 예상하지 못했다”며 놀라움을 감추지 못했다. 그러나 쓰레기와 플라스틱 어망도 심해에서 발견됐는데, 놀랍게도 한국 스티커가 붙은 VHS 테이프도 나왔다. 특히 심해 생물 중 가장 관심을 끈 것은 수심 240m에 갑자기 나타난 희귀한 ‘유령 해파리’(Stygiomedusa gigantea)였다. 사람에게 좀처럼 모습을 드러내지 않는 유령 해파리는 이름처럼 거대한 덩치와 기괴한 모습이 특징이다. 공개된 영상을 보면 해파리는 몸을 펄럭거리며 서서히 헤엄쳐 가는데, 특히 9m에 달할 정도로 길게 뻗어있는 4개의 구완(Oral arm)이 인상적이다. 유령 해파리는 일반적인 촉수 대신 구완을 가지고 있는데, 용도는 먹이를 잡고 입으로 가져가는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 또한 이 해파리에 ‘유령’이라는 으스스한 이름이 붙은 이유는 반투명한 적황색 몸체가 물속에서 부드럽게 움직이고 소용돌이치는 모습이 정말 유령처럼 보이기 때문이다. 보도에 따르면 유령 해파리는 1899년 처음 존재가 확인됐으며 대부분 어망에 걸려 죽어서 발견됐다. 이는 햇빛이 닿지 않는 심해에 살기 때문인데, 보통 수심 1000~4000m 사이의 미드나잇 존(Midnight Zone)에 서식하며 최대 6700m 깊이에서도 발견된 바 있다. 곧 인간의 심해 탐사 기술이 발전하면서 이 해파리와 만나는 경우도 늘고 있는 셈이다. 브라보 박사는 “극한 환경에서 유령 해파리가 보여준 신비롭고 섬세한 모습은 정말 놀라웠다”면서 “유령 해파리는 작은 물고기를 포식자로부터 보호해주고, 물고기는 해파리의 기생충을 먹는데, 파타고니아 주변 심해에서 이러한 상호작용이 기록된 것은 이번이 처음”이라고 의미를 부여했다.