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나사 주노 탐사선, 목성 위성 '이오' 초근접 비행…화산 활동 원인·패턴 규명 기대
- 미국 항공우주국(NASA·나사)의 주노 우주선이 목성의 위성 이오(Io)에 대한 대담한 초근접 비행을 통해 화산 활동의 원인과 패턴을 탐구할 수 있는 새로운 기회의 문을 열었다고 과학 기술 전문 매체 퓨처리즘이 지난 7일(현지시간) 보도했다. 나사에 따르면 주노 우주선은 지난주 태양계에서 가장 활발한 화산 활동을 보이는 이오에 20년 만에 가장 근접한 비행을 실시했다. 이 과정에서 주노는 이오의 변화무쌍한 표면과 화산 활동의 새로운 이미지를 포착했다. 주노 우주선은 지구 저궤도를 벗어나 이오의 표면에서 약 930마일(약 1497미터) 이내까지 접근했을 가능성이 높은 것으로 알려졌다. 나사는 이번의 드문 초근접 비행을 통해 주노 우주선의 장비가 아주 풍부한 데이터를 축적했을 것으로 기대하고 있다. 주노, 이오 위성 20년 만에 초근접 촬영 이미 주노가 포착한 사진들은 이오의 화산 활동의 실체를 드러내는 데 큰 도움이 될 것으로 보인다. 이 사진들에는 유황으로 덮인 평원과 드문드문 솟아 있는 이오의 산들이 선명하게 포착됐다. 이는 갈릴레이 위성의 노란색과 갈색 색조에 대한 이해를 높이는 데 기여할 것이다. 또한, 목성에서 반사된 햇빛 덕분에 달의 어두운 면도 관찰될 수 있었다. 이번 근접 비행은 태양계 탐사에서 중요한 이정표가 될 것으로 기대된다. 사우스웨스트 연구소의 물리학자이자 주노 탐사선의 수석 연구원인 스콧 볼튼은 최근 뉴욕 타임스와의 인터뷰에서 이오 표면의 다양한 지형을 페퍼로니 피자에 비유하며 "경외감을 느꼈다"고 말했다. 이오, 뜨거운 용암 분출 위성 태양계에서 화산 활동이 가장 활발한 목성의 위성중 하나인 이오는 뜨거운 온도로 유명하다. 천문학자들은 이오의 지각 아래에 마그마의 바다가 존재한다고 믿고 있으며, 주노의 데이터를 통해 이를 확인할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이오의 열은 거대한 조석력에 의해 더욱 증폭되는 것으로 알려져 있다. 이오가 목성과 다른 위성들 사이의 중력적 힘겨루기의 중심에 위치해 마그마를 뒤흔들고, '조석 가열'이라는 현상을 통해 엄청난 마찰열을 생성한다고 한다. 이오는 갈릴레이 위성들과 달리 물이 존재하지 않지만, 그 대신 전혀 다른 형태의 액체인 용암이 흘러내린다. 이 용암의 흐름은 이오의 중요한 특징 중 하나이고, 때때로 수백 개의 화산이 장관을 이루며 분출하는 광경을 연출한다. 이 용암은 이오의 내부(마그마로 추정되는 바다)에서 끊임없이 표면으로 흘러나와 정기적으로 이전에 없던 완전히 새로운 표면을 만들고, 용암 호수로 메운다. 과학자들은 주노를 통해 이러한 화산 현상의 원인과 어떤 패턴이 있는 지를 탐구하고 있다. 볼튼은 비행 완료에 앞서 성명을 통해 "이번 비행에서 얻은 데이터와 이전 관측 자료를 결합하여 주도 과학팀은 이오의 화산이 어떻게 변화하는지 연구하고 있다"고 설명했다. 그는 "우리는 화산이 얼마나 자주 분출하는지, 얼마나 밝고 뜨거운지, 용암 흐름의 모양이 어떻게 변하는 지, 그리고 이오의 활동이 목성 자기권의 하전 입자의 흐름과 어떻게 연결되어 있는지 찾고 있다"고 말했다. 주노 우주선은 오는 2월 3일 목성을 다시 한번 '초근접' 촬영할 예정이다. 이는 7년 넘게 궤도를 돌면서 57번째로 목성을 근접 비행하는 임무가 될 것이다. 한편, 목성은 태양계의 다섯번째 행성이자 가장 큰 행성으로 종종 행성의 왕으로 불린다. 목성은 4개의 갈릴레이 위성을 포함해 최소 500개의 위성이 있는 것으로 알려져 있다. 일부 과학자들은 목성이 최대 600개의 위성을 가지고 있다고 추산하기도 한다. '갈릴레이 위성' 또는 '갈릴레오 위성'은 1610년 과학자 갈릴레이 갈릴레오가 목성 주변에서 발견한 4개의 위성을 말한다. 이들 위성은 이오, 에우로페, 가니메데, 칼리스토 등 제우스(목성의 이름)의 연인의 이름을 따서 지었다. 주노(Juno) 우주선은 나사의 목성 탐사선으로 2011년 8월 5일 뉴 프런티어의 일환으로 케이프커내버럴 공군 기지에서 발사됐다. 극 궤도에 존재하는 성분과 중력장, 자기장 등을 조사하는 임무를 맡았다. 그밖에 목성의 대기에 존재하는 물의 양과 바위 응어리 존재 여부, 행성의 질량 분포, 시속 600km에 도달할 수 있는 목성의 대기 조사 등의 임무를 수행하고 있다. 오는 2024년 2월 3일 58번째로 이오 위성을 근접 통과할 예정이며 2025년 9월 2차 탐사 확장 계획이 종료된다.
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나사 주노 탐사선, 목성 위성 '이오' 초근접 비행…화산 활동 원인·패턴 규명 기대
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파킨슨병, 단백질 응집체 분해 메커니즘 규명...치료제 개발 기대
- 독일 과학자들이 α-시누클레인 단백질의 분해 과정에 숨겨진 메커니즘을 발견함으로써 파킨슨병 치료에 새로운 가능성을 제시하고 있다. 독일에서는 약 20만 명이 파킨슨병을 앓고 있다. 이 병은 치매와 같이 퇴행성 신경 질환으로 분류되며, 현재까지는 완치가 어려운 것으로 알려져 있다. 그러나 최근 이루어진 과학적 진전은 파킨슨병을 이해하고 치료하는 데 있어 중요한 단계를 나타낸다고 볼 수 있다. 독일의 매체 24vita는 보흠 루르 대학교(Ruhr University Bochum·RUB)의 연구원들은 α-시누클레인 단백질이 분해되는 과정에서 중요한 메커니즘을 발견했다고 최근 보도했다. 파킨슨병의 주요 특징 중 하나는 특정 뇌 영역에서 단백질 응집체(주로 α-시누클레인 단백질로 구성)가 형성되는 것이다. 막스플랑크학회의 정보에 따르면, 인체 세포 내 노폐물을 처리하는 시스템에 결함이 발생하거나 과부하가 걸리면 이러한 응집체가 축적되기 시작한다. 이는 결국 신경 세포의 기능 상실과 사멸로 이어지며, 궁극적으로 파킨슨병을 유발한다. 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 실린 연구 보고서에 따르면, 콘스탄즈 윙클호퍼(Konstanze Winklhofer) 박사는 세포 내 단백질 분해 과정에 관여하는 유비퀴틴 분자 사슬의 존재를 밝혀냈다. 유비퀴틴이라는 작은 단백질이 특정 단백질에 부착되어 그것을 분해 대상으로 식별하는 데 중요한 역할을 한다는 것이다. 유비퀴틴은 76개 아미노산으로 구성된 단백질로, 세포 내에서 다양한 기능을 수행한다. 윙클호퍼 박사는 유비퀴틴 분자 사이의 연결 유형과 유비퀴틴 사슬의 길이 및 구조에 따라 세포의 폐기물 처리 시스템이 어떤 프로세스를 사용해야 할지 결정할 수 있다고 설명했다. 특히, 소위 선형 유비퀴틴 사슬은 신경세포 내 단백질 응집체에 풍부하게 존재하며, 이는 단백질 응집체의 독성을 줄이는 데 도움이 된다. 이러한 보호 메커니즘의 배경에는 과학자들이 밝혀낸 중요한 요소가 있다. 네모(NEMO) 단백질이 단백질 응집체에 존재하는 선형 유비퀴틴 사슬에 결합하여 α-시누클레인 단백질의 분해를 촉진하는 것으로 나타났다. 이러한 발견은 파킨슨병과 같은 신경퇴행성 질환의 치료법 개발에 중요한 단서를 제공할 수 있다. 연구팀에 따르면, 네모(NEMO) 단백질의 보호 효과는 자가포식(autophagy)이라는 세포의 폐기물 처리 과정을 억제함으로써 제한될 수 있다. 자가포식은 세포 내 노폐물과 손상된 구성 요소를 제거하는 중요한 기능을 한다. 연구원들은 네모 단백질이 자가포식 과정에 관여하는 다른 단백질과 상호 작용하는 것을 발견했다. 윙클호퍼 박사는 이번 연구가 미국의 한 신경과 전문의가 치료한 환자의 사례에서 출발했다고 밝혔다. 해당 환자는 40대 초반에 진행성 파킨슨병을 진단받았다. 유전자 검사 결과, 이 환자의 네모 유전자에는 희귀한 돌연변이가 존재했으며, 이 변이된 네모는 선형 유비퀴틴 사슬과 결합할 수 없었다. 결과적으로, 이 돌연변이로 인해 환자의 뇌에서 α-시누클레인 단백질 응집체의 현저한 침착이 관찰됐다. 연구에 따르면, 네모(NEMO) 단백질은 알츠하이머병에서 발생하는 것과 유사한 다른 형태의 단백질 응집체도 감지할 수 있는 능력을 가지고 있다. 윙클호퍼 박사는 "이 발견은 네모와 관련된 질병의 병리학적 과정을 설명하고, 단백질 응집체의 품질 관리에서 네모가 수행하는 일반적인 역할을 강화한다"고 말했다. 한편, α-시누클레인은 140개의 아미노산으로 구성된 작은 단백질로, 주로 뇌에서 발견되며 심장과 근육을 비롯한 다른 조직에서도 소량 발견된다. 특히 파킨슨병이나 치매 환자의 뇌에서는 루이 소체라고 불리는 특정 부위에 섬유소의 형태로 집중되어 나타난다. 이러한 특성 때문에 과학자들은 α-시누클레인과 퇴행성 신경 질환 간의 연관성에 대해 적극적으로 연구를 진행하고 있다. 이 연구는 파킨슨병, 알츠하이머병, 그리고 기타 신경퇴행성 질환의 이해와 치료법 개발에 중요한 기여를 할 수 있다.
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- 생활경제
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파킨슨병, 단백질 응집체 분해 메커니즘 규명...치료제 개발 기대
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탄소 질화물, 다이아몬드를 뛰어넘는 초강력 물질 탄생
- 과학자들이 수십 년의 연구 끝에 다이아몬드에 필적하는 새로운 초경도 물질을 개발했다는 연구 결과가 공개됐다. 과학 전문매체 '사이테크데일리(scitechdaily)'에 따르면, 영국 에든버러 대학교(University of Edinburgh)를 포함한 국제 연구팀은 탄소와 질소를 혼합한 물질을 극한의 압력과 열에 노출시킴으로써, 다이아몬드보다 더 단단한 새로운 물질을 창출했다. 연구팀은 탄소와 질소를 혼합한 물질을 지구 내부와 유사한 약 100만 배의 대기압 압력에 노출시켰다. 더불어, 섭씨 150만 도 이상의 고온에서 가열하는 실험을 진행했는데, 이는 태양 표면의 온도에 가까운 극한의 조건이다. 이러한 극한 조건에서 탄소와 질소 원자는 강력하게 결합하여 '탄소 질화물(carbon nitride)'을 형성한다. 연구팀은 이 새로운 물질의 경도를 측정하기 위해 여러 강도 시험을 수행했다. 그 결과 이 탄소 질화물이 현재 알려진 물질 중 두 번째로 단단한 '입방정 질화붕소(cubic boron nitride)'보다 더 단단한 것으로 밝혀졌다. 이번 연구는 재료 과학 분야에 있어 중대한 발견으로, 특히 항공우주, 군사, 산업 분야 등에서의 응용 가능성이 높은 새로운 초경도 물질의 개발을 의미한다. 연구팀은 프랑스의 유럽 싱크로트론 연구 시설(European Synchrotron Radiation Facility, ESRF), 독일의 독일 전자 싱크로트론(Deutsches Elektronen-Synchrotron, DESY), 미국에 기반을 둔 고에너지 물리학 연구소(Advanced Photon Source, APS)에 있는 세 개의 입자 가속기를 이용하여 강렬한 X선 빔을 이용해 샘플을 조사했다. 이 X선 빔은 샘플 내의 원자 구조와 전자 분포를 산란시켜, 물질의 내부 구조를 세밀하게 분석할 수 있게 해준다. 연구 결과는 세 가지 다른 질화탄소 화합물이 초경도를 달성하기 위한 필수 구성 요소들을 보유하고 있다는 것을 보여준다. 특히 놀라운 점은, 이 세 화합물이 모두 일반적인 압력 및 온도 조건으로 돌아갔을 때도 다이아몬드와 유사한 특성을 유지한다는 것이다. 이러한 발견은 물질의 안정성과 내구성에 대한 새로운 이해를 제공하며, 과학 및 산업 분야에서의 응용 가능성을 확대한다. 추가적인 계산과 실험에 따르면 이 새롭게 개발된 물질이 광발광과 높은 에너지 밀도와 같은 여러 특별한 특성을 가지고 있음이 밝혀졌다. 이는 물질이 매우 적은 질량으로 상당한 양의 에너지를 저장할 수 있음을 의미한다. 연구팀은 이러한 초비압축성 탄소 질화물이 다양한 응용 분야에 적용될 잠재력이 크다고 지적했다. 그들은 이 물질이 다이아몬드와 비견될 수 있는 궁극적인 공학 재료로 자리 잡을 수 있다고 전망했다. 연구를 주도한 에든버러 대학교의 도미니크 라니엘(Dominique Laniel) 박사는 "이 새로운 질화탄소 물질 중 첫 번째 질화탄소 물질이 발견되었을 때, 우리는 지난 30년 동안 과학자들이 꿈꿔온 물질을 만들어낸 것이 믿기 어려웠다. 이러한 재료는 고압 재료 합성과 산업적 응용 사이의 간극을 메우는 데 강력한 동기를 제공한다."라고 말했다. 린셰핑 대학 플로리안 트리벨(Florian Trybel) 박사는 "이 물질은 다기능성이 탁월할 뿐만 아니라 지구 내부 깊숙한 곳에서 발견되는 조건과 유사한 극한의 합성 압력에서도 안정한 상태를 유지할 수 있다는 점을 보여준다. 우리는 이 공동 연구를 통해 이 분야에서 새로운 가능성을 열 것이라고 확신한다"라고 말했다. 이번 연구는 깨지지 않는 초단단 재료 개발 분야에서 중요한 진전을 이루었다. 이 새로운 재료는 자동차와 우주선의 보호 코팅, 내구성이 뛰어난 절삭 공구, 태양 전지판, 광검출기 등과 같은 다양한 산업 분야에 응용될 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 이는 기술적인 혁신 뿐만 아니라 산업 전반에 걸친 여러 응용 분야에도 중대한 영향을 미칠 수 있을 것으로 기대된다.
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탄소 질화물, 다이아몬드를 뛰어넘는 초강력 물질 탄생
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암세포, 근적외선 분자에 99% 파괴
- 과학자들은 근적외선을 사용해 아미노시아닌 분자를 활성화시키면, 이 분자가 진동하여 암세포의 막을 파괴하는 방법을 개발했다. 이 기술은 라이스 대학교, 텍사스 A&M 대학교, 텍사스 대학교의 연구팀에 의해 개발되었으며, 과학 전문 매체 '사이언스얼럿(ScienceAlert)'을 통해 보도됐다. 이 연구는 학술지 '네이처 케미스트리(Nature Chemistry)'에 게재됐다. 아미노시아닌 분자는 이미 바이오이미징 분야에서 합성 염료로 사용되고 있다. 암 탐지를 위해 저용량으로 사용하는 이 물질은 물속에서 안정적으로 유지되고 세포 외부에 부착하는 데 효과적이다. 라이스 대학교의 화학자 제임스 투어(James Tour)는 이 기술을 "분자 착암기"라고 부르며, "완전히 새로운 세대의 분자 기계로 이전의 페링가형 모터보다 기계적 움직임이 100만 배 이상 빠르고, 가시광선이 아닌 근적외선으로 활성화할 수 있다"고 강조했다. 연구팀은 근적외선이 신체 깊은 부분까지 도달할 수 있어, 뼈나 장기의 암을 수술 없이 치료할 수 있는 가능성을 열어준다고 설명했다. 이러한 발견은 암 치료 분야에 중요한 발전을 의미한다. 실험실에서 배양된 암세포에 대한 실험 결과, '분자 착암기'라는 새로운 방법이 세포를 파괴하는 데 99%의 높은 효율을 보였다. 또한 흑색종 종양이 있는 쥐에게 테스트한 결과, 실험에 참여한 쥐의 절반에서는 암이 사라졌다. 아미노시아닌 분자의 구조와 화학적 특성은 근적외선과 같은 적절한 자극이 있을 때 유지된다는 것을 의미한다. 이 분자가 움직일 때, 내부의 전자들은 플라스몬을 형성하고, 이는 전체 분자에 걸쳐 이동을 유도하는 집합적으로 진동하는 실체를 만든다. 라이스 대학의 화학자 키케론 아얄라 오로즈코(Ciceron Ayala-Orozco)는 "중요한 점은 우리가 이 분자들이 어떻게 작동할 수 있는지에 대한 새로운 이해를 얻었다는 것"이라고 강조했다. 그는 또한 "이 방법으로 분자 전체를 흥분시켜 특정 목표를 달성하는 데 사용되는 기계적 작용을 생성하기 위해 분자 플라즈몬을 사용한 것은 이번이 처음이다. 이 경우에는 암세포의 막을 파괴하는 것이 목표였다"고 덧붙였다. 플라스몬은 분자의 한쪽에 있는 팔을 통해 진동의 움직임으로 인해 분자를 암세포의 막에 연결하는 데 도움을 준다. 이 연구는 아직 초기 단계에 있지만, 이와 같은 초기 발견들은 매우 희망적인 결과를 보여주고 있다. 이 기술은 암세포가 어떤 종류의 방어 메커니즘을 진화시키기 어렵게 만드는 간단하고 생체역학적인 접근법이다. 연구팀은 이와 유사하게 작동할 수 있는 다른 종류의 분자들을 탐색하는 것이 다음 목표다. 아얄라 오로즈코는 "이 연구는 분자 차원에서 기계적 힘을 활용하여 암을 치료하는 새로운 방법에 대한 것"이라고 말했다. 이러한 접근은 암 치료 분야에서 새로운 잠재력을 열어줄 수 있는 중요한 발전이다. 한편, 플라스몬(plasmon)은 금속에서 발견되는 자유 전자의 집합적인 진동을 나타내는 물리학적 개념이다. 금속의 전자들은 특정 조건에서 집단적으로 진동할 수 있으며, 이러한 진동은 전기장과 상호작용하여 플라스몬을 생성한다. 플라스모닉스(plasmonics)라는 분야에서는 이러한 플라스몬의 고유한 성질을 이용하여 다양한 응용을 연구하고 있다. 플라스몬은 나노기술, 광학, 센서 기술 등에서 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 플라스몬을 이용한 나노입자는 의료 영상, 암 치료, 화학 센서 등에서 사용된다. 특히, 플라스몬의 능력으로 빛의 파장보다 작은 구조에서도 빛을 조작하고 집중시킬 수 있기 때문에, 고해상도의 광학적 기술 개발에 중요한 기초가 된다.
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암세포, 근적외선 분자에 99% 파괴
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[퓨처 Eyes(18)] 지구 온난화, 폭주 온실 효과로 '금성化' 위기⋯시뮬레이션 결과 '지옥 방불'
- 기후 변화로 인한 폭주 온실 효과로 지구가 금성화 위기에 처했다는 연구 결과가 나왔다. 제네바대학교(UNIGE)의 천문학자 연구팀은 파리와 보르도의 프랑스 국립과학연구소(CNRS)의 지원을 받아 온실효과 폭주의 모든 단계를 시뮬레이션 한 최초의 연구 결과를 발표했다고 과학 매체 '사이언스얼랏'이 최근 보도했다. 연구원들은 처음으로 온실 효과의 모든 단계를 시뮬레이션하여 앞으로 몇 세기 안에 우리의 녹색 행성을 사람이 살 수 없는 '지옥'으로 만들 수 있다는 사실을 발견했다. 미국 우주항공국(NASA)에 따르면 지구는 폭주 온난화를 촉진하기 위해 수십도만 가열하면 평균 표면 온도가 섭씨 464도(화씨 867도)인 금성만큼 살기 어려운 행성이 될 것이라고 한다. 온실 효과는 지구 대기의 특정 가스가 태양의 열을 가두는 과정을 말한다. 폭주 온실 효과란? 일부 온실 가스는 수증기처럼 자연적으로 발생한다. 이산화탄소와 같은 다른 온실가스는 인간이 석탄, 석유, 가스 등 오염 물질인 화석 연료를 태울 때 생성될 수도 있다. UNIGE-CNRS 연구에서 조사된 폭주 온실 효과는 태양 조사가 증가하여 지구의 온도가 눈덩이처럼 급격하게 상승할 때 발생한다. 천문학자들은 성명에서 "이 과정의 초기 단계부터 대기 구조와 구름의 범위가 크게 변화하여 거의 멈출 수 없고 되돌리기 매우 복잡한 폭주 온실 효과를 초래한다"라고 말했다. 돌이킬 수 없는 기후 변화 이 연구는 부분적으로 다른 행성, 특히 소위 외계 행성의 기후를 연구하는 도구를 제공하기 위해 설계됐다. 또한 앞으로 수 세기 동안 지구 기후에 미칠 위험에 대한 통찰력도 제공한다. 연구진은 바다와 생명체로 뒤덮인 멋진 파란색과 녹색 점인 지구와 태양계에서 가장 뜨거운 무균 상태의 유황 행성인 금성의 차이점을 강조했다. 그러나 천문학 및 천체물리학 리뷰에 게재된 이 연구에 따르면 "지구 온도를 수십도만 상승시키는 아주 작은 태양 복사량 증가만으로도 지구에서 돌이킬 수 없는 폭주 과정을 촉발하고 지구를 금성처럼 살기 힘든 곳으로 만들 수 있다"는 사실이 밝혀졌다. 온실 효과의 폭주라는 개념은 새로운 것이 아니다. 이 개념은 지구와 같은 온대 상태에서 표면 온도가 섭씨 1000℃(화씨 1832℃)가 넘는 행성으로 진화하는 것을 상상한다. 연구진은 온실 효과가 없다면 지구의 평균 기온은 영하로 떨어지고 지구는 생명체에 적대적인 얼음으로 덮인 공이 될 것이라고 지적하면서 어느 정도의 온실 효과는 유용하다고 말했다. 그러나 이 효과가 너무 크면 해양의 증발이 증가하여 대기 중 천연 온실가스인 수증기의 양이 증가하여 구조 담요처럼 열에 갇히게 된다. 임계값 전 UNIGE 박사후 연구원이며 이 연구의 수석 저자인 기욤 샤베로(Guillaume Chaverot)는 "이 정도의 수증기에는 지구가 더 이상 식을 수 없는 임계점이 있다"라고 말했다. 샤베로는 "거기서부터 바다가 완전히 증발하고 온도가 수백도에 도달할 때까지 모든 것이 사라진다"라고 설명했다. 이전의 시뮬레이션은 폭주 효과가 시작되기 전의 온화한 상태나 폭주 후의 사람이 살 수 없는 상태에만 초점을 맞췄지만, 연구진은 전체 과정을 시뮬레이션 한 것은 이번이 처음이라고 말했다. 전체 과정을 보여줌으로써 처음부터 높은 대기에서 폭주 효과를 증가시키고 그 과정을 되돌릴 수 없게 만드는 매우 특이하고 밀도가 높은 구름 패턴이 어떻게 나타나는지 설명할 수 있었다. 차베로는 "대기의 구조가 크게 바뀌었다"고 했다. 그는 현재 인간이 배출하는 온실 가스가 태양 광도의 약간의 증가와 동일한 폭주 과정을 유발할 수 있는지 여부를 조사하고 있다고 성명을 통해 밝혔다. 기후 과학자들은 지구의 평균 기온이 산업화 이전 수준보다 1.5°C 이상 상승하면 통제할 수 없는 기후 변화를 촉발할 위험이 있다고 경고했다. 이는 온실 폭주 과정과는 다르지만, 연구자들은 지구가 '종말 시나리오'에서 멀지 않았다고 경고했다. 한편, 3일 기상청 기상자료개방포털 자료에 따르면 지난해 한국의 전국 평균기온은 13.7℃를 기록, 전국에 기상관측망이 대폭 확충돼 각종 기상기록의 기준으로 삼는 시점인 1973년 이후 가장 높았다. 지난해 제주도의 평균기온은 역대 두 번째로 높았던 것으로 나타났다. 제주도의 연평균 최고기온은 20.4℃로, 2021년(20.6℃)에 이어 두 번째로 높았다. 게다가 지난 12월 공개된 해양기후예측센터의 자료에 따르면 지난 8월 동아시아 해역의 해면 수온은 평년보다 0.9℃높아 역대 2위를 기록했으며, 전 지구 해역의 해면 수온은 평년보다 0.6℃높아 역대 최고치였다. 올해 전 지구 표면온도가 사상 최고치를 기록할 것이라는 전망은 이젠 '기정사실'로 받아들여지고 있다. 엘니뇨는 적도 부근 동태평양 해수면 온도가 비정상적으로 상승하는 현상으로, 지구의 평균 온도를 높이며 폭풍우, 가뭄 등의 기상 이변을 유발한다. 엘리뇨는 2월께 최고조에 이르며 6개월은 더 갈 것이라는 예측이다.
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[퓨처 Eyes(18)] 지구 온난화, 폭주 온실 효과로 '금성化' 위기⋯시뮬레이션 결과 '지옥 방불'
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실리콘밸리 억만장자, 폴리스타틴 요법으로 노화 방지 도전
- 노령화 사회로 접어들면서 건강하게 젊어지는 방법에 대한 관심이 높아지고 있다. 미국의 경제 매체 비즈니스 인사이더(Business Insider)는 최근 실리콘밸리의 억만장자 벤처캐피탈리스트인 브라이언 존슨(Bryan Johnson)이 미국 식품의약국(FDA)의 승인을 받지 않은 유전자 치료를 받고 있다고 보도했다. 46세인 존슨은 지난 9월 카리브해의 외딴 섬을 방문해 생명공학 스타트업 미니서클(Minicircle)이 제안한 폴리스타틴 요법을 받았다고 인스타그램에 밝혔다. 폴리스타틴 요법이란? 폴리스타틴은 근육량을 늘리고 염증을 줄이는 데 도움이 되는 인체 단백질 기반의 치료법이다. 이 요법의 평균 비용은 한 번에 2만5000달러(약 3247만원)에 달한다. 그러나 이 치료법은 FDA의 승인을 받지 않았으며, 몇몇 과학자들은 그 효과에 대해 확신하지 못하고 있다. 미니서클은 억만장자 피터 틸(Peter Thiel)과 오픈AI CEO 샘 알트만(Sam Altman)의 지원을 받고 있다. 하지만 이 치료법은 FDA의 승인을 받지 않았으며, 일부 과학자들은 그 효과에 대해 확실하지 않다는 입장을 보이고 있다. 생명공학 스타트업 미니서클은 억만장자 피터 틸(Peter Thiel)과 오픈AI의 CEO 샘 올트먼(Sam Altman)의 지원을 받고 있다. 존슨은 노화 방지에 수백만 달러를 투자하고 있는 것으로 알려져 있지만, 미니서클의 공동 설립자는 언론매체와의 인터뷰에서 회사가 존슨에게 비용을 청구하지 않을 것이라고 말했다. 그는 '프로젝트 블루프린트(Project Blueprint)'라는 이름의 노화 방지 프로그램에 참여하고 있다. 이 프로그램은 다양한 보충제, 비건 식단, 그리고 최근에 추가된 유전자 치료 등을 포함하고 있다. 존슨은 프로젝트 블루프린트의 의사 팀이 28세의 피부, 37세의 심장, 18세의 폐활량을 갖도록 도왔다고 말했다. 물론 이러한 주장은 독립적으로 검증되지 않았다고 비즈니스 인사이더는 전했다. 노화 방지 프로젝트 참여 존슨의 노화 방지 프로젝트는 크게 다음과 같은 세 가지 요소로 구성된다. 첫째, 영양제와 식단으로 존슨은 매일 아침 100알이 넘는 영양제를 섭취하고, 채소 위주의 비건 식단을 고수하고 있다. 아침 식단에는 스퍼미딘(스페르미딘), 아미노산, 크레아틴, 콜라겐 등이 포함된 그린 자이언트라는 음료와 슈퍼 베지, 너티 푸딩이라는 음식이 포함되어 있다. 둘째, 운동으로 존슨은 매일 1시간씩 3단계로 나누어 운동을 하고 있다. 저강도 운동은 스트레칭과 자세 교정을 위한 것이고, 중강도 운동은 근력 운동, 고강도 운동으로는 히트(HIIT) 프로그램이나 크로스핏 운동 등이 포함된다. 셋째, 유전자 치료로 존슨은 지난 9월에 FDA의 승인을 받지 않은 폴리스타틴 요법을 받았다. 폴리스타틴은 근육량을 늘리고 염증을 줄이는 데 도움이 되는 인체 단백질이다. 한편, 존슨은 자신의 노화 방지 프로젝트가 성공적이라고 주장하고 있다. 그는 2년 만에 노화 속도가 31세로 늦춰졌다고 말했다. 존슨의 심혈관 염증 수치인 고감도 CRP 검사 결과는 18세의 수준이고, 골밀도와 테스토스테론 수치도 20대 초반을 기록하고 있다. 피부 나이 역시 본인의 생체 나이보다 22세가량 젊다. 그러나 존슨의 주장은 독립적이고 객관적으로 검증되지 않았으며, '생물학적 나이'가 정확히 무엇인지에 대한 격렬한 논쟁이 있다. 전문가 찬반 의견 팽팽 존슨의 노화 방지 프로젝트에 대한 전문가들의 의견은 엇갈리고 있다. 긍정적인 평가를 내리는 전문가들은 존슨의 프로젝트가 노화 방지 분야에 새로운 돌파구를 마련할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 노화생물학자인 제럴드 루이스 박사는 "존슨의 프로젝트는 영양제, 식단, 운동의 조화를 통해 노화 속도를 늦추는 데 효과적일 것으로 보인다"고 말했다. 반면, 부정적인 평가를 내리는 전문가들은 존슨의 프로젝트가 위험할 수 있다고 우려하고 있다. 노화생물학자인 폴 포스 박사는 "존슨의 프로젝트는 단기적으로는 효과적일 수 있지만, 장기적으로는 부작용을 초래할 수도 있다"고 말했다. 포스 박사는 "폴리스타틴 요법은 아직 임상 시험 단계에 있으며, 장기적인 안전성은 아직 검증되지 않았다"며 "특히 면역 체계에 영향을 미칠 수 있는 유전자 치료는 신중하게 고려해야 한다"고 말했다. 존슨은 이러한 우려에 대해 "나는 내 건강을 위해 최선을 다하고 있다"며 "나의 프로젝트가 성공한다면, 노화 방지 분야에 새로운 돌파구를 마련할 수 있을 것"이라고 말했다. 한편, 존슨은 2005년 결제처리회사인 브레인트리(Btriatree)를 설립했으며 2013년에 페이팔에 매각해 대부분의 자산을 모았다. 존슨은 또한 초기 단계의 과학 기술 기업에 투자하는 벤처 캐피탈 회사인 OS펀드(OS Fund)의 창립자이자 CEO이다. OS Fund는 2017년 설립된 이후, 100개 이상의 기업에 투자했다.
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실리콘밸리 억만장자, 폴리스타틴 요법으로 노화 방지 도전
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미국 과학자, 남극서 150만년 전 얼음 탐사
- 미국 과학자들이 남극에서 약 150만년 전에 형성된 얼음을 탐사하고 있다. 이들은 과거의 기후와 생태계 비밀을 탐구하며, 특히 대기 중 온실가스 농도가 높았던 시기를 연구하는 것을 목표로 하고 있다. 미국 방송매체 CBS뉴스는 미국 과학자들은 기후변화 이해에 도움이 될 수 있는 가장 오래된 얼음 샘플을 찾고 있다고 보도했다. 남극 대륙은 지구에서 가장 건조하고 추운 곳으로, 강한 바람이 불기로 유명하다. 한국, 미국, 유럽, 호주 등 여러 나라의 과학자들이 남극에 연구기지를 설립하고 이곳의 신비를 탐구하고 있다. 이번 남극 탐험은 미국 대학과 과학 기관이 연방 자금을 지원받는 협력 단체인 콜덱스(COLDEX)의 일환으로 진행되고 있다. 콜덱스 팀들은 남극 근처에서 7주 동안 화장실 없이 샤워도 하지 못하고 얼음 위에서 캠핑하며 연구를 수행한다. 연구팀이 남극에서 수집한 얼음 샘플을 통해 미국 과학자들은 수십만 년 전의 기후 상태에 대한 중요한 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 콜덱스의 에드 브룩(Ed Brook) 이사는 "얼음 연구는 인간이 지구 환경에 어떠한 영향을 미치고 있는지를 명확하게 보여주는 중요한 역할을 한다"고 말했다. 이러한 연구를 통해 과거 기후 변화의 패턴을 이해함으로써 현재와 미래의 기후 변화에 대한 이해를 높일 수 있다. 얼음 트랩 온실가스의 기포 확인 눈이 내리면서 남극의 얼음 속에 작은 기포들이 갇히게 되는데, 이 지역의 추운 날씨로 인해 눈이 녹지 않고 얼음으로 변환되어 층을 이룬다. 이 얼음 속에 갇힌 기포들은 과거 온실가스의 수준을 담고 있어, 과학자들은 이를 분석하여 과거의 기후 변화를 재구성할 수 있다. 콜덱스의 현장 연구 책임자 피터 네프(Peter Neff)는 "빙하 코어에서 얻은 정보가 지구 기후의 작동 원리를 이해하는데 매우 중요하다"고 강조했다. 현재까지 발견된 가장 오래된 빙하 코어는 약 80만 년 전의 것으로, 이를 분석함으로써 과학자들은 기후 변화의 주요 원인인 이산화탄소 수준의 변화를 확인할 수 있었다. 특히 산업 혁명 이후 이산화탄소 수준이 급격히 증가하여 지구 온난화를 가속화시키고 있음을 알 수 있다. 빙하서 온실가스 수준 높았던 시기 탐사 콜덱스의 주요 목표는 현재의 80만년 전으로 거슬러 올라가는 빙하 코어 기록을 150만년 전으로 확장하여, 과거에 대기 중 온실가스 수준이 더 높았던, 지구가 지금보다 더 따뜻했던 시기를 연구하는 것이다. 브룩 이사는 "과거를 연구한다고 해서 현재의 상황과 똑같은 결과를 얻을 것이라고 주장하는 것은 아니다"라며, "우리가 찾고 있는 것은 지구의 기후 시스템이 따뜻한 날씨에서 어떻게 작동하는지에 대한 다양한 가능성들이다"라고 설명했다. 콜덱스 팀은 150만년 동안 잘 보존된 얼음층이 형성될 가능성이 높은 남극 대륙의 특정 지점을 식별하는 데 수년이 걸릴 수 있다. 일단 얼음층이 확인되면, 연구팀은 드릴을 사용하여 얼음 코어를 추출할 계획이다. 얼음 샘플은 녹지 않도록 온도 조절이 가능한 포장재에 담겨 미국 콜로라도의 국립 과학 재단 아이스 코어 시설로 운송될 예정이다. 만약 콜덱스의 임무가 성공한다면, 발견된 얼음 샘플은 콜덱스 현장 연구원인 사라 샤클레톤(Sarah Shackleton)이 근무하는 프린스턴 대학을 비롯한 여러 대학 연구실로 전송될 예정이다. 또한, 가장 오래된 얼음 탐사 임무는 미국 과학자들만의 도전이 아니다. 다른 여러 국가의 팀들도 남극 대륙에서 같은 목표를 가지고 자체적인 탐사 임무를 수행하고 있다. 유럽과 호주의 연구 팀들은 남극 대륙의 다양한 지역에서 시추 작업을 진행 중이다. 이들 중 먼저 얼음 샘플을 발견하는 팀은 국제적인 주목을 받을 것으로 예상된다.
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- 생활경제
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미국 과학자, 남극서 150만년 전 얼음 탐사
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인간, 혹등고래와 세계 최초로 의사소통 성공
- 최근, 인간이 혹등고래와 최초로 의사 소통에 성공했다는 소식이 전해졌다. 세상에서 가장 큰 포유류로 알려진 고래는 다양한 언어로 서로 소통한다는 사실이 밝혀져, 이들은 우리와 유사하게 사회적 동물로서 높은 지능을 지녔으며, 이와 관련한 많은 연구가 진행 중이다. 과학전문 매체 사이언스 얼랏(ScienceAlert)은 UC 데이비스, 알래스카 고래 재단(Alaska Whale Foundation), 그리고 SETI(외계 지능 검색)의 과학자들이 혹등고래와의 소통에 성공한 사례에 대해 보도했다. 이 획기적인 실험에서 팀은 '트웨인'이라는 이름을 붙인 혹등고래와 20분간 대화를 나눴다. 이 대화에서는 아직까지는 날씨나 최근 어류 동향과 같은 고차원적인 이야기는 이뤄지지 않았다. 그러나 이러한 소통 시도는 놀라운 결과를 가져왔다. 과학자들은 알래스카 해안에서 보트를 타고 바다로 이동하여 고래의 반응을 확인하기 위해 '접촉 호출'을 시도했다. UC 데이비스 수의과대학 교수이자 수석 저자인 브렌다 맥코완(Brenda McCowan)은 "연락처 통화는 사람의 인사말과 유사하다"며 "고래는 다른 고래를 부르거나 자신의 위치를 알리기 위해 이 장치를 사용한다"고 비즈니스 인사이더에 언급했다. 이번 논문의 저자이자 알래스카 고래 재단의 수석 조사관인 프레드 샤프(Fred Sharpe)는 "이들은 혹등고래의 사회적 음성 레퍼토리에서 가장 흔한 신호 중 하나"라고 설명했다. 놀랍게도, 혹등고래 트웨인은 배 주변을 헤엄치면서 맴돌았다. 다음 20분 동안, 과학자들은 동일한 '접촉 호출'을 36번 발신했고, 트웨인은 거의 동일한 간격으로 응답했다. 맥코완 교수는 "즉, 과학자들이 트웨인에게 다시 전화를 걸기 전에 10초를 기다렸다면, 트웨인도 10초를 기다린 후 응답하는 것처럼 보인다. 이러한 간격의 일치는 트웨인이 의도적으로 소통을 시도한 것을 시사한다"고 말했다. 샤프는 "우리는 분명히 우리의 말을 들은 것 같은 느낌이 들었다"며, 자신들의 연구는 국립해양수산청(National Oceanic and Atmospheric Administration)의 허가를 받아 진행되었으며, 독자들에게는 집(또는 바다)에서 이를 시도하지 말라고 강조했다. 맥코완 교수는 성명에서 "우리는 이것이 혹등고래와 인간 간의 의사소통 최초의 사례로 여기며, 이것이 혹등고래의 '언어'로 볼 수 있다고 믿는다"라고 밝혔다. 성명에서 들려준 울음소리는 연구자들이 트웨인을 호출하기 바로 전날 소규모 고래 무리로부터 녹음한 혹등고래로부터 나온 것이다. 고래 무리에는 트웨인이 포함되어 있었으므로 트웨인이 자신의 신호에 응답했을 가능성이 있다. 샤프는 "아마도 그녀(트웨인)가 직접 인사를 건넨 것일 수도 있다"고 말했다. 그렇다면 이것이 외계인과의 대화와 어떤 관련이 있을까. SETI 연구소의 수석 조사관이자 논문 공동 저자인 로런스 도일(Laurance Doyle)은 트웨인의 행동이 지능적인 외계 종족이 인류를 찾아내는 방식과 유사할 수 있다고 말했다. 도일은 성명에서 "외계 지능 탐색에 있어 중요한 가정은 외계인이 접촉에 관심을 갖고 인간 수신자를 대상으로 삼는다는 것"이라고 설명했다. 이는 트웨인이 과학자들의 연락 시도에 대한 반응과 유사하다. SETI의 도일과 그의 동료들은 UC데이비스와 알래스카 고래 재단의 고래 및 동물 전문가들과 협력하여 외계 지능 검색을 위한 지능형 필터를 개발하고 있다. 도일은 비즈니스 인사이더와의 인터뷰에서 외계인이 우주에서 우리에게 신호를 보내고 의사소통을 시도한다면, 어떤 것을 찾아야 하는지 명확하게 파악하지 못하면 그들을 놓칠 수도 있다고 말했다. 이러한 지능형 필터가 개발되면, 과학자들은 외계 종족과의 첫 접촉을 시도하기 위해 우주에서 지능형 신호를 식별하는 데 활용할 수 있을 것이다. 맥코완은 "이 행성에는 다양한 형태의 지능이 존재하며, 이를 연구함으로써 외계 지능이 어떤 특성을 가질지 더 잘 이해할 수 있을 것"이라며 "왜냐하면 그 지능은 우리와 완전히 다를 수 있기 때문이다"라고 설명했다. 또한, 이 연구는 우주에서 지능적인 외계 생명체가 우리를 찾아낼 가능성을 테스트하는 것 또한 목표로 하고 있다고 도일은 설명했다. 도일은 "고래 연구 결과에 따르면, 똑똑하고 호기심 많으며 접촉을 원한다는 특징이 드러났다"고 주장했다. 과학자들은 돌고래뿐만 아니라 다른 고래 종류, 협력적인 사냥 동물, 미어캣, 그리고 코끼리와 같이 지구 상의 다른 사회적인 동물들에게도 비슷한 작업을 적용할 가능성을 고려하고 있다. 해양수산부에 따르면, 고래는 언어와 사투리를 사용하여 의사소통하며, 일반적으로 12~25Hz 주파수의 소리로 의사소통합니다. 또한 거의 듣지 못하는 초음파의 짧고 날카로운 소리를 사용하여 주변 물체를 감지한다. 이러한 울음소리는 종에 따라 구별된다. 혹등고래의 울음소리는 높낮이가 있고, 이빨고래는 새의 지저귀는 것과 유사한 울음소리를 내며, 긴수염고래는 베이스 기타 소리와 유사한 울음소리를 내는 것으로 알려져 있다. 또한, 같은 종이라도 생활하는 지역이나 소속된 무리에 따라 서로 다른 울음소리를 내는데, 이는 사람의 사투리와 비슷한 개념으로 이해할 수 있다. 고래의 두 번째 의사소통 방법은 신체 언어다. 인간이 몸짓으로 의사를 전달하는 것처럼, 고래도 몸짓을 사용하여 서로 소통한다. 예를 들어, 혹등고래는 수면을 차고 오르기, 꼬리로 물 치기, 물속에서 거품을 내기 등 다양한 동작을 통해 언어를 사용한다.
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인간, 혹등고래와 세계 최초로 의사소통 성공
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알츠하이머, 미세아교세포 염증 유발 메커니즘 규명
- 알츠하이머병은 치매의 가장 흔한 원인으로, 뇌의 퇴행적인 질환 중 하나다. 이 질환은 독일의 정신과 의사 알로이스 알츠하이머(Alois Alzheimer) 박사에 의해 1907년에 처음으로 보고되었으며, 서서히 발병하여 기억력을 비롯한 인지 능력의 저하가 점진적으로 진행되는 특징을 갖고 있다. 아직까지 알츠하이머병에 대한 정확한 치료법은 없지만, 이 병에 대항할 수 있는 새로운 치료법이 곧 나타날 것으로 기대된다. 과학 전문매체 '사이언스얼럿(ScienceAlert)'은 워싱턴 대학교 연구팀이 인간 뇌 조직을 분석한 결과, 알츠하이머병 환자의 뇌에서 면역 세포의 행동이 건강한 뇌와 비교해 다른 방식으로 작용함을 발견했다고 최근 보도했다. 이러한 발견은 새로운 치료 대상을 제시하는 중요한 징조로 간주된다. 2023년 8월 발표된 워싱턴 대학교 주도의 연구에서는 알츠하이머병 환자의 뇌 조직에서 소교세포가 염증 초기 단계에 더 빈번하게 나타나며 이로 인해 보호 기능이 감소하는 것으로 나타났다. 소교세포는 노폐물을 청소하고 정상적인 뇌 기능을 유지하는 데 도움을 주는 면역 세포다. 이 특별한 소교세포는 감염에 대응하거나 죽은 세포를 제거하기 위해 더 민첩하게 움직여 침입자와 불필요한 물질을 소멸시킨다. 또한 발달 과정에서는 시냅스를 '가지치기'하여 뇌가 원활한 회로를 형성하는 데 도움을 준다. 알츠하이머병과 소교세포의 관련성은 여전히 확실하지 않지만, 이 신경퇴행성 질환을 앓고 있는 일부 개인들에서는 소교세포가 지나치게 활성화되어 뇌 세포의 염증과 죽음을 유발할 수 있다는 연구 결과가 있다. 안타깝게도, 알츠하이머병에 대한 항염증 치료에 대한 임상 시험에서는 유의미한 효과가 나타나지 않았다. 알츠하이머병에서 소교세포의 역할을 연구하기 위해 워싱턴 대학의 신경과학자 캐서린 프라터(Katherine Prater)와 케빈 그린(Kevin Green)은 여러 미국 기관의 협력 연구자들과 함께 연구 기증자(알츠하이머 환자 12명과 건강한 대조군 10명)의 뇌 부검 샘플을 분석했다. 연구팀은 새로운 단일핵 RNA 시퀀싱 기술을 활용하여, 세포에서 어떤 활동을 수행하는지에 대한 고유한 유전자 발현 패턴을 기반으로 뇌 조직에서 10개의 서로 다른 미세아교세포 클러스터를 깊게 식별할 수 있었다. 이 중 3개의 클러스터는 이전에 발견되지 않은 것이었으며, 그 중 하나는 알츠하이머병 환자에서 보다 더 빈번하게 나타났다. 이러한 유형의 소교세포는 염증 및 세포 사멸과 관련된 유전자가 활성화되어 있음이 확인됐다. 전체적으로, 연구자들은 알츠하이머병 환자의 뇌에 있는 미세아교세포 클러스터가 염증 초기 단계에 더 높다는 것으로 발견했다. 이는 뇌세포를 손상시키고 알츠하이머병의 진행에 기여할 수 있는 염증 분자를 생성할 가능성이 더 높다는 것을 시사한다. 알츠하이머병 환자의 뇌에 있는 소교세포 유형은 보호 기능이 더 적어 죽은 세포와 노폐물을 제거하며 건강한 뇌 노화를 촉진하는 역할을 손상시킬 수 있다. 과학자들은 또한 시간이 지남에 따라 소교세포의 형태가 변할 수 있다고 추정했다. 개별 개인의 뇌에서 어떤 종류의 소교세포가 존재하는지 정확히 알기 어렵다. 다만 미세아교세포의 변화를 추적함으로써, 알츠하이머병에 기여하는 방식을 이해하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다. 이 연구는 아직 초기 단계이지만 알츠하이머병에서 이들 세포의 역할에 대한 이해를 높이고 특정 소교세포 클러스터가 새로운 치료법의 표적이 될 수 있는 가능성이 있음을 시사한다. 연구팀은 이러한 연구 결과가 알츠하이머병 환자의 삶을 개선할 수 있는 새로운 치료법의 개발로 이어질 것으로 기대하고 있다. 프라터 박사는 "이제 우리는 이러한 소교세포의 유전적 특성을 파악했기 때문에 그들의 정확한 기능과 알츠하이머병에 기여할 수 있는 행동을 식별하려고 노력할 수 있다"며 "이들의 작용 방식을 이해한다면 이 질병을 예방하거나 진행을 늦출 수 있는 치료법으로 그들의 작용을 조절하는 데 기여할 수 있을 것이다"라고 설명했다. 한편, 서울대학교병원 의학 정보에 따르면, 알츠하이머병의 근본적인 치료법은 아직 개발되지 않았다. 그러나 증상을 완화시키고 진행을 지연시킬 수 있는 약물이 임상 현장에서 사용되고 있다. 대표적인 약물 중 하나로 아세틸콜린 분해 효소 억제제가 있다. 이 약물 계열은 질병의 진행을 완전히 막을 수는 없지만, 약 6개월에서 2년 정도 진행을 늦추는 효과가 있다. 이러한 약물은 알츠하이머병 환자의 뇌에서 감소한 아세틸콜린이라는 신경전달물질의 양을 증가시킴으로써 작용하며, 뇌 손상이 심하지 않은 경도 및 중등도 환자에게 특히 효과적이다.
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알츠하이머, 미세아교세포 염증 유발 메커니즘 규명
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폭음, 과음보다 간 잘환 위험 3배 높아
- 폭음을 하면, 일주일간 술을 조금씩 마시는 것보다 간 질환 위험이 3배 높은 것으로 밝혀졌다. 사진=로이터/연합뉴스 술을 일주일 내내 조금씩 마시는 것보다 하룻밤에 폭음하는 것이 간 질환을 유발할 가능성이 더 높다는 연구 결과가 나왔다. 특히, 폭음하는 사람들은 알코올 관련 간경변증에 걸릴 확률이 3배 더 높았다. 미국 폭스뉴스는 런던 스탠다드(London Standard)에 보고서를 인용해 이 같은 내용의 연구결과를 보도했다. 이 연구에 따르면 하룻밤 동안 폭음하는 것이 일주일 내내 몇 잔의 술을 마시는 것(과음)보다 간 질환을 유발할 가능성이 더 높았다. 영국 런던대학교(University College London)의 연구에 따르면, 알코올 관련 간경변증(ARC) 발병 위험을 예측하는 데 알코올 섭취량을 측정하는 것보다 알코올 섭취 패턴을 측정하는 것이 더 정확한 것으로 나타났다. 존스 홉킨스대 의대(Johns Hopkins Medicine)에 따르면, ARC는 간에 심각한 손상이 생겨 간 기능이 제대로 작동하지 않게 되는 간 질환의 단계이다. 과학자들은 음주 패턴, 유전적 요인, 그리고 제2형 당뇨병이 ARC 발병 가능성에 미치는 영향을 평가하기 위해 영국의 활성 음주자 31만2599명의 데이터를 분석했다. UCL 전염병학 및 공중 보건 연구의 제1저자인 린다 응 파트(Linda Ng Fat) 박사는 이번 연구의 접근 방식이 "규모만 고려한 것보다 간 질환 위험을 더 잘 예측할 수 있는 지표"라고 설명했다. 이어 "음주 패턴에 집중하고 다른 접근법을 시도한 결과, 음주량보다 간 질환 위험을 더 정확하게 평가할 수 있는 것을 발견했다"며 "또 다른 중요한 발견은 더 많은 위험 요소가 결합될수록 이러한 요소 간의 상호 작용으로 인한 '초과 위험'이 더 높다는 것"이라고 설명했다. 파트 박사는 이번 연구에서 하루에 12단위의 알코올을 섭취하는 것으로 정의되는 과도한 폭음을 한 사람들이 ARC 발병 가능성이 3배나 높다는 사실을 확인했다고 말했다. 유전적 소인이 높은 사람들의 경우 위험이 4배, 제2형 당뇨병 환자의 경우 위험이 2배 더 높았다. 또한, 유전적 소인을 갖고 있으면서 폭음을 하는 사람들은 ARC 발병 가능성이 6배 더 높다는 연구 결과가 나왔다. 영국 간 트러스트(British Liver Trust)의 파멜라 힐리(Pamela Healy) 최고경영자(CEO)는 ”이번 연구를 통해 사람들이 술을 마시는 방식이 중요하며 과도한 음주는 중대한 결과를 초래할 수 있다는 사실이 밝혀졌다“라고 말했다. 힐리 CEO는 "이 연구는 전체 음주량뿐만 아니라 음주 방식 또한 중요하다는 점을 보여준다"며 "술을 많이, 빨리 마시거나 취하기 위해 술을 마시는 것은 간 건강에 심각한 결과를 초래할 수 있다"고 강조했다. 한편, 한국 성인 남성의 약 30%와 여성의 약 15%가 간에 지방이 5% 이상 축적된 지방간을 가지고 있다는 연구 결과가 나왔다. 지방간은 간세포 내에 지방 덩어리가 쌓여 간세포의 기능 저하와 간 내 혈액 및 림프액 순환에 이상을 초래할 수 있으며, 이로 인해 간염, 간섬유화증, 간경변증, 간암 등과 같은 심각한 간 질환으로 이어질 수 있다. 서울아산병원 건강증진센터의 연구에 따르면, 비알코올 지방간은 간암 발병 위험을 16.7배, 대장암 위험을 2배, 유방암 위험을 1.9배 높일 수 있다고 한다. 특히, 지방간을 방치하면 심혈관 질환, 치매, 이상지질혈증, 당뇨병 등 다양한 질환의 발생 위험이 증가할 수 있다. 지방간은 뚜렷한 증상이 나타나지 않기 때문에 식습관을 개선하고 예방을 위해 노력하는 것이 중요하다.
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- 생활경제
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폭음, 과음보다 간 잘환 위험 3배 높아
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빙하 침식으로 사라진 지구 지각, 깊은 바다에서 재발견
- "지구는 어떻게 형성되었을까", "지구에는 물이 얼마나 있었을까"와 같은 질문들은 전 세계 과학자들에게 끊임없이 제기되는 수수께끼 같은 문제들이다. 이러한 질문들은 지구의 과거에 대한 깊은 탐구와 이해를 요구한다. 우주 영상과 같은 첨단 기술은 지구 표면에 남아 있는 물의 흔적과 같은 미스터리를 해결하는 데 큰 도움을 주고 있다. 이러한 기술을 통해 과학자들은 지구의 역사와 진화에 대한 새로운 정보를 발견하고 있다. 그런데 한 세기가 넘도록 전문가들을 당혹스럽게 만들었던 또 다른 미스터리는 ‘대부정합’으로 알려졌으며 지질학적 기록에서 누락 된 지각의 큰 판을 언급했다. 지질학적 기록에서 누락된 지각의 큰 판을 언급하는 ‘대부정합’은 한 세기 이상 전문가들을 혼란스럽게 만들었던 또 다른 수수께끼다. 영국의 인디펜던트 온라인 뉴스판 인디100(indy100)은 대부정합이 사라진 것이 '눈덩이 지구'로 알려진 시기에 발생한 심각한 빙하 침식 때문일 수 있다는 새로운 연구 결과를 보도했다. 이 시기는 행성 전체가 거의 얼음으로 뒤덮였던 고대 지구의 상태를 나타낸다. 연구 결과에 따르면, 이전에 형성된 암석이 침식되면서 그 나이가 급격하게 변하고, 이 과정에서 더 젊은 암석으로 대체될 때 퇴적 기록에서 발생하는 공백이 생기게 된다. 이 현상은 암석층의 연속성이 끊어진 것으로 볼 수 있으며, 지질학적 기록의 중요한 부분이다. 이러한 현상은 1869년 애리조나주의 그랜드캐니언에서 처음 관찰됐다. 전문가들은 암석층 사이에 나타나는 연대의 급격한 변화에 주목했고, 이러한 현상이 전 세계 여러 곳에서 반복적으로 나타나는 것을 발견했다. 이러한 현상을 '대부정합(The Great Unconformity)'이라고 명명했다. 한 연구의 저자는 빙하 침식으로 인해 전 세계적으로 평균 3~5km(2~3마일) 두께의 암석이 벗겨져 지질학적 기록에서 누락된 것으로 추정할 수 있다고 주장했다. 이러한 발견은 지구의 과거를 이해하는 데 있어 중요한 단서를 제공하며, 지질학적 연구에 있어 중대한 의미를 가지고 있다. 이를 통해 과학자들은 지구의 역사와 지질학적 변화를 더욱 정확하게 파악할 수 있게 됐다. 이번 연구의 주요 저자인 버클리 지구연대학 센터의 브렌힌 켈러(Brenhin Keller) 박사는 암석 손실의 규모가 엄청나다고 설명하며 동료들과 함께 10억㎢(2억 입방 마일)의 선캄브리아기 물질이 누락되었거나 존재할 것으로 예상했다. 그들의 이론은 전문가들이 원래 생각했던 것보다 현생대가 시작되기 전에 훨씬 더 많은 침식이 발생했음을 시사한다. 연구팀은 그 시대의 결정이 하프늄과 산소의 동위원소(아이소타입)를 가지고 있음을 증거로 제시했다. 이러한 동위원소는 오래된 암석에서 침식되어 저온에서 퇴적된 것과 일치한다. 또한, 7억 년 미만의 소행성 분화구가 많고 그보다 오래된 소행성 분화구는 두 개만 존재하는 이유임을 시사한다. 암석의 현재 위치에 관해서는 퇴적암을 침식한 빙하가 바다로 휩쓸어 갔다는 주장도 있다.
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- 산업
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빙하 침식으로 사라진 지구 지각, 깊은 바다에서 재발견
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무알코올 맥주, 알코올 함량 낮으면 식중독 위험 높다
- 알코올 성분이 부족한 무알코올 맥주는 식중독 위험이 증가할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 프랑스 의학 전문 사이트 뿌르꾸와독퇴르(pourquoidocteur)는 코넬 대학의 연구 결과를 인용해 무알코올 또는 저알코올 맥주에 알코올이 부족하면 음료 내에 병원균과 박테리아가 번성할 수 있는 환경이 조성될 가능성이 있다고 소개했다. 무알코올 맥주는 도수 1% 미만인 비알코올 음료와 알코올이 포함되지 않은 도수 0%의 무알코올 음료를 통칭해서 부르는 말이다. 이 연구 결과는 '식품 보호 저널(Journal of Food Protection) '에 발표됐다. 연구에 따르면, 무알코올 맥주는 알코올이 없음에도 불구하고 건강에 위험을 초래할 수 있는 것으로 나타났다. 연구자들은 제조 및 보관 과정 중에 알코올이 부재한 상태에서 식인성 박테리아와 병원균이 번식할 수 있는 환경이 조성될 수 있음을 발견했다. 박테리아에 더 취약한 무알코올 맥주 무알코올 맥주의 맛을 향상시키기 위해 양조업자는 종종 홉과 같은 풍미 재료를 음료에 첨가한다. 그러나 이러한 과정 또한 병원균의 증식 가능성이 있다. 그럼에도 불구하고, 코넬 대학의 연구원들은 알코올 및 전통적인 맥주와 관련된 다른 요소인 낮은 산소 공급 또는 낮은 pH 등이 발달을 촉진할 수 있다고 말했다. 무알코올 맥주와 관련된 위험을 이해하기 위해 과학자들은 E-박테리아를 도입하는 실험을 수행했다. 무알코올 맥주 샘플에는 대장균 O157 :H7, 살모넬라 엔테리카, 그리고 리스테리아 모노사이토제네스와 같은 병원균을 두 가지 다른 온도(3.8도와 13도)에서 두 달 동안 보관했다. 후속 분석 결과, 병원균은 무알코올 맥주에서 생존 및 번식이 가능함을 확인했다. 구체적으로, 대장균 O157:H7과 살모넬라 엔테리카를 13도에서 보관할 경우 번식이 두 배로 증가했다. 반면 리스테리아균은 어떠한 온도와 조건에서도 감지되지 않았다. 연구를 주도한 랜디 워로보 교수는 "알코올을 제거하면, 그것은 더 이상 전통적인 맥주가 아니다"라며 "우리는 알코올 부재 시에도 식인성 병원균이 발생할 수 있다고 예상했다. 이 시점에서, 무알코올 맥주를 식품으로 취급하고 제품의 안전성을 확인하기 위해 모든 매개변수를 검토해야 한다"라고 지적했다. 무알콜 맥주, 제조 및 보관 방법 주의 이러한 우려를 고려하여, 연구원들은 무알코올 맥주를 안전하게 제조하기 위해 특수 처리 과정을 권장하고 있다. 연구자들은 "저알코올 및 무알코올 맥주는 상업적인 무균 상태를 유지하기 위해 저온 살균 처리가 필요하며, 멸균 여과와 방부제 추가도 미생물 위험을 줄이는 추가 단계로 고려되어야 한다"라고 설명했다. 또한, 이러한 맥주를 제공하는 데 사용되는 장비를 정기적으로 청소하고 소독하여 가능한 식품 병원균을 제거하는 것 역시 중요하다. 워로보 교수는 "멕주에 알코올이 없으면 식인성 병원균에 대한 안전장치가 부족해진다"며, "알코올이 제공하는 이러한 방어 기능이 없으면 제조업체는 원재료에서 병원균이 통합될 가능성을 고려해야 한다"라고 강조했다.
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- 생활경제
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무알코올 맥주, 알코올 함량 낮으면 식중독 위험 높다
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나사, 지구 표면 광물 분포 지도 최초 공개…지하자원 개발·환경오염 예측에 활용
- 미국 항공우주국(NASA)이 최근 지구 표면 광물 분포 지도를 처음으로 공개했다. 이 지도는 지하자원 개발과 환경 오염 예측 등에 활용될 것으로 전망된다. 나사의 EMIT(Earth Surface Mineral Dust Source Investigation, 지표면 광물 분진 출처 조사) 임무는 2023년 11월 종료된 연도의 데이터를 활용하여 지구의 건조한 지역에 존재하는 적철광, 괴철광, 카올리나이트와 같은 광물들에 대한 최초의 세계 지도를 제작했다. EMIT는 나사가 진행하는 미션으로, 지표에서 대기를 향해 상승하는 미네랄 분진의 근원을 조사하는 것을 목표로 한다. 이 미션은 2022년 4월, 국제 우주 정거장(ISS)에 장착된 EMIT(Earth Surface Mineral Dust Source Investigation) 분광기의 운영을 시작으로 본격적으로 진행되고 있다. EMIT은 나사의 제트추진연구소에서 개발한 이미징 분광계를 사용하며, 이 임무를 통해 지구 표면의 광물 구성에 대한 더 자세한 정보를 제공한다. 이 미션은 먼지가 공중에 떠 있는 때에 기후에 미치는 영향을 평가하기 위해 3가지 광물과 추가로 7가지 다른 광물에 대한 수십억 개의 측정값을 수집했다. 약 250마일(410km) 상공에서 지구 표면을 측량하는 EMIT은 지구의 지질학자나 항공기로는 측정하기 어려운 광범위한 지역을 스캔하면서 동시에 동등한 수준의 세부 정보를 효과적으로 수집한다. 현재까지, 이 임무는 지구 중심에서 약 6900마일(11,000km) 너비의 벨트 내 건조 지역을 포함한 연구 영역에서 55,000개 이상의 "장면" [50 x 50마일(80 x 80km) 표면 이미지]를 촬영했다. 이 임무는 또한 17개월 동안 궤도에서 매립지, 석유 시설, 그리고 기타 기반 시설에서 배출되는 메탄과 이산화탄소 기둥을 감지하는 등 다양한 추가 기능을 입증했다. 과학자들은 이 지도를 통해 기후 변화 및 다른 환경적 요인에서 미세 입자의 역할을 모델링하고 연구할 수 있게 됐다. EMIT 과학팀의 일원인 애리조나주 투산에 위치한 행성 과학 연구소의 로저 클라크(Roger Clark) 선임 과학자는 "표면의 화학적 특성을 이해하기 위해서는 이미징 분광학을 활용할 수 있다. 이미징 분광학은 빛의 반사와 흡수를 측정하여 표면의 구성을 파악하는 기술이다"라고 설명했다. 클라크 박사는 이어 "EMIT는 이미징 분광학을 통해 지구 표면의 광물 분포를 조사하는 임무다. EMIT의 데이터는 지구의 기후 변화와 생태계에 미치는 먼지의 영향을 보다 정확하게 이해하는 데 도움이 될 것이다"라고 덧붙였다. 기후 변화 연구 활용 먼지는 대기 중에서 태양 에너지를 흡수하거나 반사하여 지구의 기후에 영향을 미친다. 더 어둡고 산화철이 풍부한 먼지는 태양 에너지를 흡수하여 지구를 따뜻하게 만들 수 있다. 반면 철을 기반으로 하지 않는 더 밝은 먼지는 빛과 열을 반사하여 지구를 냉각시킨다. EMIT의 지도는 지구 표면에서 발생하는 먼지의 종류와 양을 보다 정확하게 파악할 수 있게 해줌으로써, 먼지가 기후에 미치는 영향을 보다 정확하게 예측하는 데 도움이 될 것으로 기대된다. 먼지가 생태계에 미치는 영향 먼지는 바다와 육지에 떨어져 생태계에 영향을 미친다. 바다에 떨어진 먼지는 식물성 플랑크톤의 번식을 촉진하여 수중 생태계를 풍요롭게 만든다. 또한, 육지에 떨어진 먼지는 토양을 비옥하게 하여 식물의 성장을 돕는다. EMIT의 지도는 먼지가 생태계에 미치는 영향을 더 정확하게 이해하는 데 도움을 줄 것으로 기대된다. 예를 들어, 먼지가 바다에 미치는 영향을 연구하기 위해 먼지 발생 지역과 바다 사이의 먼지 수송 경로를 추적할 수 있다. 또한, 먼지가 식물 성장에 미치는 영향을 연구하기 위해 먼지 발생 지역과 식물 성장 지역 사이의 먼지 확산 경로를 추적할 수 있다. 아울러 EMIT의 데이터는 광물 먼지 외에도 다양한 다른 연구 분야에 활용될 수 있다. 예를 들어, 희토류 원소와 리튬 함유 광물을 탐색하는 데 사용할 수 있다. 또한, 지구 표면의 식물 종류, 눈과 얼음의 분포, 인간 활동의 흔적 등을 연구하는 데 활용할 수 있다. EMIT의 연구팀은 "EMIT 데이터는 우리의 지구에 대한 이해를 크게 향상시킬 잠재력을 지니고 있음을 인식하고 있다"라고 강조했다.
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- IT/바이오
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나사, 지구 표면 광물 분포 지도 최초 공개…지하자원 개발·환경오염 예측에 활용
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입자물리학, 양자 우주 탐사 위한 10개년 계획 공개
- 입자 물리학 프로젝트 우선 순위 지정 패널(Particle Physics Projects Prioritization Panel·P5)은 최근 향후 5년에서 10년 간의 연구 자금 지원에 대한 권장 사항을 담은 상세한 보고서를 발표했다. 입자물리학은 기본입자의 특성과 상호작용을 탐구하는 물리학의 한 분야이다. 이 권고안은 뮤온, 중성미자, 암흑물질, 힉스 입자 등의 연구를 포함하고 있으며, 비록 구속력은 없지만 미국 입자 물리학 커뮤니티의 의견을 반영한다. 이는 물리학 연구 분야에서 가장 창의적인 아이디어 중 일부를 제시하는 것으로, 해당 분야의 발전 방향을 제안하고 있다. 인터넷 포럼 빅씽크(Big Think)는 최근 보도를 통해 미국 입자 물리학 커뮤니티가 다년간의 검토를 거쳐 향후 5년에서 10년간의 연구 비전을 발표했다고 전했다. 이들은 다양한 프로젝트들이 자금을 지원받을 경우, 연구자들이 자연의 법칙을 더 깊이 이해하는 데 크게 기여할 수 있을 것이라고 강조했다. 이번 권고안은 '양자 우주 탐사: 입자 물리학의 혁신과 발견을 위한 길'이라는 제목의 보고서에서 발표됐다. 이 보고서는 고에너지 물리학 자문 패널(HEPAP)의 하위 패널인 입자 물리학 프로젝트 우선순위 지정 패널(P5)에 의해 작성됐다. 이 권고안은 미국 에너지부 과학국과 국립과학재단 등 자금 지원 기관에 제출되어 향후 10년간의 자금 지원 결정을 안내하는 데 사용될 예정이다. 입자 물리학자들은 실험실에서 달성 가능한 최극단의 조건에서 물질의 거동을 연구한다. 이들은 양성자와 전자와 같은 아원자 입자를 거의 광속에 가까운 속도로 가속시키고, 크고 강력한 입자 가속기를 사용하여 이들을 충돌시킨다. 세계에서 가장 강력한 가속기를 사용하는 과학자들은 약 섭씨 7조도에 달하는, 상상하기 어려운 극도의 고온에 도달할 수 있다. 이는 태양의 핵심보다도 10만 배 더 뜨겁고, 초신성의 중심보다 약 100배 더 뜨겁다. 빅뱅 직후 1조분의 1초도 안 되는 시점부터 우주 전체에 걸쳐 온도가 균일하지 않았다. 미국 입자 물리학 커뮤니티는 약 5년마다 지난 5년 동안의 진전을 평가한다. 이 정보를 바탕으로, 단기적으로 진전을 이룰 가능성이 높은 연구에 우선 순위를 둔다. 커뮤니티는 예산, 필요한 기술의 존재 여부 및 개발 상황과 같은 실질적인 사항을 고려해야 한다. 과학적 영향력도 중요한 고려 대상이다. P5와 HEPAP는 모두 어떤 프로젝트를 추진해야 할지에 대한 권고를 제시하는 자문 및 정부 자금 지원 기관에 불과하다. P5 보고서는 다양한 규모와 영향력을 가진 프로젝트를 권장한다. 이 중 더 큰 프로젝트 중 하나는 우주의 우주 마이크로파 배경을 연구하기 위한 4세대 노력이다. 이 마이크로파는 빅뱅 이후 남은 가장 오래된 탐지 가능한 잔해로, 초기 우주의 모습을 직접 관찰할 수 있게 해 준다. 또 다른 주요 프로젝트는 세계적 수준의 중성미자 연구 프로그램을 강화하기 위해 페르미랩(Fermilab) 가속기 단지를 업그레이드하는 것이다. 페르미랩은 미국의 주요 입자물리학 연구소로, 지구 전체를 통과할 수 있는 드물게 상호작용하는 중성미자의 행동을 연구하기 위해 특별한 노력을 기울이고 있다. 중성미자 연구는 우주가 왜 물질로만 보이는지에 대한 해답을 찾는 데 중요한 역할을 할 수 있으며, 우리가 가진 최고의 이론은 반물질도 동등하게 존재해야 한다고 가정한다. P5 보고서는 또한 일반 물질보다 약 5배 더 널리 퍼져 있을 것으로 추정되는, 형태가 알려지지 않은 암흑물질을 찾기 위한 3세대 실험을 권장하고 있다. 만약 암흑물질이 실제로 존재한다면, 그것은 거의 상호작용 없이 지구를 통과할 것으로 예상된다. 이러한 이론적 형태의 물질을 탐지하기 위해서는 집중적인 연구 노력과 첨단 기술이 필요하다. 보고서는 또한 미국이 유럽이나 아시아에서 개발될 힉스 입자에 대한 심층 연구를 수행할 미래의 가속기 프로젝트에 참여하는 것을 권장한다. 이는 2012년에 발견된 힉스 입자가 다른 아원자 입자에 질량을 부여하는 역할을 한다는 것을 더 상세히 연구하는 데 중요하다. 또한, 고에너지 뮤온 충돌기의 개발 가능성을 탐구하는 것도 야심 찬 제안 중 하나다. 뮤온은 전자보다 무겁고, 빠르게 붕괴하는 특성을 가지고 있다. 뮤온 충돌기를 만들기 위해서는 연구자들이 뮤온을 생성하고 포획한 후, 매우 짧은 시간 내에 가속하고 충돌시켜야 한다. 이러한 시설의 구현 가능성은 아직 확실하지 않지만, 국가 가속기 과학 커뮤니티가 협력하여 이를 확인하는 것이 중요하다. 더 적당한 가격의 미래 시설에는 아이스큐브(IceCube) 감지기의 업그레이드가 포함된다. 아이스큐브는 남극 대륙의 입방 킬로미터 규모의 얼음을 활용하여, 현재까지 발견된 가장 강력한 에너지를 가진 우주 중성미자를 포함해 우주 중성미자를 연구한다. 이러한 연구는 초신성, 중성자별 충돌, 거대한 블랙홀 주변에서 가속되는 물질과 같은 격렬한 천문학적 현상에 대한 중요한 통찰력을 천문학자들에게 제공할 수 있다. 2세대 아이스큐브는 10배 더 많은 얼음을 사용하여 훨씬 더 정밀한 측정이 가능하다. P5 위원회의 권고안은 구속력은 없지만, 미국 입자물리학 커뮤니티의 판단을 반영하고 있다. P5 소집 전에는 수천 명의 물리학자들이 스노우매스 프로세스(Snowmass Process)를 통해 함께 작업했다. 여러 해에 걸쳐 이들은 최고의 아이디어를 제안하고, 이에 대한 토론을 위해 대규모 회의에 모였다. 토론, 비평 및 개선을 거쳐 스노우매스의 제안은 자연 법칙에 대한 우리의 이해를 향상시키는 가장 창의적인 아이디어 중 일부를 제시한다. P5 위원회는 스노우매스의 제안을 검토하여 일부는 개선하고, 나머지는 자금 지원 기관에 제출할 예정이다. 이 과정의 다음 단계는 미국 DOE(에너지부) 및 NSF(국립과학재단)와 같은 기관들이 국제적 차원의 협력을 고려하고 재정적 실제 상황을 반영하는 것이다. 2024년이 되면 미국 입자물리학 연구의 미래 방향이 더욱 명확해질 것으로 기대된다. 반면, 한국의 경우 연구 지원금이 끊기면서 연구진이 어려움을 겪고 있다. 한국의 연구팀은 우주에서 가장 높은 에너지를 가진 것으로 알려진 우주선(cosmic ray) 관측에 성공한 '텔레스코프 어레이(TA) 코퍼레이션' 국제 공동 연구에 참여 하고 있었다. 박일흥 성균관대 물리학과 교수가 이끄는 연구팀은 지난 연구 최종 평가에서 최우수 등급을 받았음에도 불구하고 한국연구재단의 우수연구자교류지원사업에서 탈락하여 연구 중단 위기에 직면했다. 이 연구팀이 관측하는 우주선은 우주공간에서 지구로 끊임없이 도달하는 다양한 입자와 방사선으로, 이를 통해 암흑물질을 비롯한 미지의 우주 구성물질을 규명하는 데 중요한 역할을 할 수 있다. 그러나 아쉽게도 2023년 1월, 연구비 확보의 불확실성으로 인해 박 교수 연구팀의 연구가 중단됐다. 결과적으로 한국 연구팀은 최소 1~2년 동안 TA 코퍼레이션 국제 공동 연구에 기여할 수 없게 됐다.
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입자물리학, 양자 우주 탐사 위한 10개년 계획 공개
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[퓨처 Eyes(15)] 20m 미만 소형 입자 가속기, 의료·반도체 혁신 예고
- 미국 텍사스대학교(UT) 오스틴 캠퍼스 연구원들이 전자 에너지가 높고 공간도 적게 차지하는 소형 입자 가속기를 개발했다. '입자 가속기'는 우주를 구성하는 기본 입자들의 속성과 상호작용을 연구하는 데 필수적인 장치다. 현대 물리학의 중심에 서 있는 이 기술은 반도체 응용 분야, 의료 영상 및 치료, 재료, 에너지 및 의학 연구에 큰 잠재력을 가지고 있다는 평가다. 특히 기존 가속기는 수 킬로미터에 달하는 넓은 공간을 차지해 가격이 비싸고 소수의 국립연구소와 대학에서만 사용할 수 있었다. 미국 과학 기술 매체 사이테크데일리에 따르면, UT 연구팀이 개발한 소형 입자 가속기는 길이 20m 미만으로, 기존 가속기보다 훨씬 콤팩트하다. 또한, 100억 전자볼트(10 GeV)의 에너지를 가진 전자빔을 생성할 수 있어, 기존 가속기와 동일한 수준의 성능을 갖는다. 현재 미국 내에서 이와 같은 높은 전자 에너지 수준에 도달할 수 있는 가속기는 단 두 대에 불과하며, 둘 다 길이가 약 3km에 달한다. 이 연구의 공동 저자인 비요른 마누엘 헤겔리히(Bjorn "Manuel" Hegelich) UT 물리학 부교수는 "우리는 이제 이러한 에너지 수준에 매우 가까운 거리, 약 10cm 내에서 전자 빔에 도달할 수 있다"고 말했다. 이번 연구는 입자 가속기 기술의 발전에 중요한 진전을 의미하며, 향후 다양한 과학적, 의료적 응용에 사용될 수 있다. 헤겔리히 교수는 저널 '극한에서의 물질과 방사선(Matter and Radiation at Extremes)'에서 "우리의 가속기는 우주 장치의 방사선 내성 테스트, 새로운 반도체 칩의 3D 내부 구조 이미지화, 심지어 혁신적인 암 치료법과 고급 의료 영상 기술 개발에 활용될 수 있다"고 말했다. 또한, 이 가속기는 X선 자유 전자 레이저 구동에도 사용될 수 있다. 이 레이저는 원자나 분자 수준에서 일어나는 프로세스를 슬로우 모션으로 촬영하는 데 이용 가능하다. 가속기 기술의 혁신 '소형 입자 가속기' 입자 가속기는 원자와 같은 작은 입자들을 매우 높은 속도로 가속시켜, 이들을 서로 충돌시키거나 특정 표적에 충돌시킴으로써 그 속성을 탐구한다. 이러한 과정을 통해 과학자들은 입자들과 이를 구성하는 힘에 대해 깊이 있게 연구할 수 있다. 입자 가속기는 주로 하전 입자의 속도를 증가시키는 데 사용된다. 양성자, 원자핵, 전자와 같은 양전하나 음전하를 지닌 입자들이 이에 해당한다. 이 입자들은 때때로 빛의 속도에 근접한 속도로 가속된다. 입자가 표적 물질이나 다른 입자와 충돌할 때, 다양한 현상이 발생한다. 충돌로 인해 에너지가 방출되고, 핵 반응이 일어나며, 입자가 산란되고 새로운 입자가 생성된다. 예를 들어, 중성자와 같은 다른 입자들이 이러한 충돌에서 생겨날 수 있다. 이 과정을 통해 과학자들은 원자, 원자핵, 핵자를 결합하는 힘과 '하이그스 보손(Higgs boson)'과 같은 특별한 입자들의 성질을 연구할 수 있다. 하이그스 보손, 우주 기본 입자의 질량 부여하는 '신의 입자' '하이그스 보손'은 기본 입자 물리학의 중요한 개념 중 하나로, 입자들이 질량을 갖게 되는 메커니즘을 설명하는 데 핵심적인 역할을 한다. 이 입자는 1964년 물리학자 피터 하이그스와 다른 몇몇 이론 물리학자들에 의해 처음으로 제안됐다. 2012년 유럽입자물리연구소(CERN)의 대형 강입자 충돌기(LHC)에서 처음 발견됐다. 하이그스 보손은 매우 무거운 입자로, 질량은 약 125GeV이다. 이는 약 125억 전자볼트와 같다. 하이그스 보손은 또한 매우 불안정한 입자로, 평균 수명은 약 1.56x10¯²²초로 추정된다. 이는 하이그스 보손이 생성된 직후 거의 즉시 다른 입자들로 붕괴한다는 것을 의미한다. 하이그스 보손의 발견은 물리학 연구에 새로운 동력을 불어넣었다. 이로 인해 피터 하이그스와 프랑수아 앵글레르는 2013년 노벨 물리학상을 수상했다. 이 발견은 우주의 근본적인 성질에 대한 이해를 크게 향상시켰으며, 여전히 많은 연구가 진행 중이다. 입자 가속기 활용 분야 입자 가속기는 우주의 기원과 구조, 물질의 기본 구성 요소, 자연법칙 등을 연구하는 데 사용된다. 입자 가속기를 이용하여 새로운 입자를 발견하거나, 기존 입자의 성질을 연구할 수 있다. 또한 입자 가속기는 생물학, 의학, 재료과학, 나노기술 등 다양한 분야의 응용과학 연구에 활용된다. 입자 가속기를 이용하여 새로운 약물이나 치료법을 개발하거나, 새로운 재료나 소재를 개발할 수 있다. 예를 들어, 암 치료를 위한 정밀 방사선 요법이나 새로운 재료의 연구에 활용될 수 있다. 종양을 제거하거나 염증을 치료하는 방사선 치료를 수행할 수 있다. 입자 가속기를 사용하여 의료용 동위원소를 생산할 수도 있다. 의료용 동위원소는 암 진단, 치료, 방사선 치료 등 다양한 의학 분야에서 사용된다. 입자 가속기는 반도체 제조, 금속 재료 연구, 환경 오염 측정 등 산업 분야에도 다양한 용도로 활용되고 있다. 입자 가속기를 이용하여 반도체의 미세 회로를 제조할 수 있다. 또 식품이나 의약품을 살균하거나, 디스플레이 등을 제조할 수 있다. 아울러 새로운 물리학 이론을 탐구할 수 있다. 표준 모델 이외의 이론, 예를 들어 초대칭성, 여분의 차원, 양자 중력 이론 등을 실험적으로 탐구하는 것이 다음 세대 가속기의 중요한 목표 중 하나가 될 것이다. 또한 대규모 입자 가속기 프로젝트는 국제적 협력을 필요로 한다. 이러한 협력은 물리학뿐만 아니라 정치적, 경제적, 교육적 측면에서도 광범위한 영향을 미칠 것으로 보인다. 웨이크필드 레이저 가속기 웨이크필드 레이저 가속기는 1979년에 처음으로 개념이 제시된 이후 괄목할 만한 발전을 거듭해왔다. 이 기술은 강력한 레이저를 헬륨 가스에 충돌시켜 플라즈마 상태로 가열하고, 이 과정에서 고에너지 전자 빔이 가스의 전자를 밀어내며 파동을 생성한다. 지난 수십 년간 여러 연구 그룹이 이 기술을 발전시켜 더욱 강력한 버전을 개발했다. 헤겔리히 교수와 그의 연구팀은 나노기술을 이용해 주요 발전을 이루었다. 부가적인 레이저가 가스 셀 내의 금속판과 충돌하면, 금속 나노입자들이 흘러나와 파동에서 전자로 에너지 전달을 증가시키는 역할을 한다. 이 과정은 보트가 호수를 가로질러 나아가며 남기는 항적과 유사하며, 전자는 서퍼가 파도를 타는 것처럼 이 플라즈마 파동을 타고 이동한다. 이러한 혁신적인 접근 방식은 웨이크필드 레이저 가속기 기술의 효율성과 성능을 높이는 데 크게 기여하고 있다. 앞으로도 이 분야의 연구와 개발에 중요한 역할을 할 것으로 예상된다. 헤겔리히 교수는 웨이크필드 가속기의 원리를 비유를 통해 설명했다. 그는 "웨이크 서핑을 하려면 큰 파도에 들어가기 어렵기 때문에 서퍼들은 제트 스키에 끌려들어간다"고 비유했다. 이어서 "우리 가속기에서는 제트 스키와 유사한 역할을 하는 것이 적절한 시간과 위치에서 전자를 방출하는 나노입자이다. 이를 통해 파도 위에 더 많은 전자를 끌어들여 가속하는 것이 우리의 '비밀 소스'"라고 부연했다. 이 실험을 위해 연구팀은 세계에서 가장 강력한 펄스 레이저 중 하나인 '텍사스 페타와트 레이저(Texas Petawatt Laser)'를 사용했다. 이 레이저는 UT에 설치되어 있으며, 매시간 한 번씩 초강력 빛 펄스를 발사한다. 단일 페타와트 레이저 펄스의 전력은 미국 전력의 약 1000배에 달하지만, 지속 시간은 150펨토초에 불과하다. 이는 번개 방전의 10억분의 1도 안 되는 짧은 시간이다. 웨이크필드 레이저 가속기는 강력한 레이저를 헬륨 가스에 충돌시켜 플라즈마 상태로 가열하고, 이 과정에서 고에너지 전자 빔이 가스의 전자를 밀어내며 파동을 생성한다. 전자는 이 플라즈마 파동을 타고 이동하면서 에너지를 얻게 된다. 헤겔리히 교수와 그의 연구팀은 나노기술을 이용해 주요 발전을 이루었다. 부가적인 레이저가 가스 셀 내의 금속판과 충돌하면, 금속 나노입자들이 흘러나와 파동에서 전자로 에너지 전달을 증가시키는 역할을 한다. 소형 입자 가속기 연구의 의미와 전망 UT 연구팀의 이번 연구는 소형 입자 가속기 기술의 발전에 중요한 진전을 이루었다는 점에서 의미가 있다. 소형 입자 가속기는 기존 가속기의 단점인 비용과 공간 제약을 극복할 수 있어 다양한 분야에서 활용될 가능성이 높다. 연구팀은 향후 현재 개발중인 소형 입자 가속기를 테이블 위에 올려 놓고 초당 수천 번 반복적으로 발사할 수 있는 레이저로 시스템을 구동하여 기존 가속기보다 훨씬 더 콤팩트하고 훨씬 더 넓은 환경에서 사용할 수 있는 가속기를 만드는 것을 목표로 하고 있다. 한편 현재 세계 각국은 입자 가속기의 성능을 향상시키기 위한 연구에 박차를 가하고 있다. 유럽입자물리연구소(CERN)는 현재 운영 중인 대형 강입자 충돌기(LHC)의 성능을 개선하기 위한 작업을 진행하고 있다. 또한, 미국, 중국, 일본 등에서도 새로운 입자 가속기의 건설을 추진하고 있다. 이러한 노력을 통해 입자 가속기는 우주와 물질의 기본 법칙을 이해하고 새로운 기술을 개발하는 데 더욱 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
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- 포커스온
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[퓨처 Eyes(15)] 20m 미만 소형 입자 가속기, 의료·반도체 혁신 예고
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완전 채식, 단 몇 주 만에 심장 건강 개선
- 고기 섭취를 줄이는 것이 심혈관 건강에 유익하다는 연구 결과가 최근 많이 나오고 있다. 이는 채식이 건강에 좋을 수 있다는 것을 시사하지만, 극단적인 채식은 영양 불균형을 초래할 수 있으므로 균형 잡힌 식단 구성이 중요하다. 프랑스 매체 푸어꾸아뚜쿠뚜(pourquoidocteur)는 쌍둥이를 대상으로 실시한 한 연구에서는 완전 채식과 잡식성 식단이 심혈관 건강에 미치는 영향을 비교한 결과, 채식이 심장 건강에 좋은 영향을 미친다는 연구 결과에 대해 소개했다. 미국 스탠포드 대학의 연구팀은 쌍둥이를 활용하여 심혈관 건강에 대한 완전 채식과 잡식 식단의 효과를 비교한 것. 쌍둥이는 같은 환경에서 성장하고 유사한 생활 방식을 유지했기 때문에, 유전학적 요인을 통제하고 다른 변수를 최소화할 수 있었다. 최근 '자마 네트워크 오픈'(JAMA Network Open) 저널에 게재된 연구에서 과학자들은 심혈관 건강에 미치는 영향을 조사하기 위해 특별한 식단 실험을 실시했다. 이 연구를 위해 심혈관 건강이 양호한 22쌍의 쌍둥이, 총 44명이 선정됐다. 연구 기간 동안인 8주간, 쌍둥이 한 명은 완전 채식 식단을, 다른 한 명은 잡식성 식단을 따르도록 분리 배정됐다. 여기서 완전 채식 식단은 모든 동물성 제품을 배제한 식단을 의미하며, 잡식성 식단에는 닭고기, 생선, 계란, 치즈, 유제품 및 다른 동물성 식품이 포함됐다. 이 연구의 중요한 부분은 모든 참가자가 야채, 콩류, 과일, 통곡물과 같은 건강에 좋은 식품을 섭취하고 정제된 설탕과 전분이 없는 음식을 먹는 것이었다. 이러한 방식으로 연구팀은 완전 채식과 잡식성 식단이 심혈관 건강에 미치는 영향을 보다 정확하게 비교, 평가할 수 있었다. 연구팀은 "임상시험 처음 4주 동안은 쌍둥이에게 식단별 맞춤 식사를 배달 서비스로 제공했으며, 5주차부터 8주차까지는 참가자들이 각 식단에 맞는 식사와 간식을 직접 준비했다"고 밝혔다. 또한, 영양사가 연구 기간 내내 참가자들에게 다이어트에 관한 조언을 제공하고 그들의 질문에 답변했다. 참가자들은 자신의 식습관에 대해 정기적으로 질문을 받았으며, 자신이 섭취한 음식을 노트에 기록하는 것이 요구됐다. 완전 채식, 콜레스테롤 및 인슐린 수치 개선 연구 결과에 따르면, 완전 채식 식단을 따른 성인들에서 몇 가지 긍정적인 건강 변화가 관찰됐다. 식단 변경 후 첫 4주 동안, 완전 채식을 한 참가자들은 잡식성 참가자들에 비해 저밀도 지단백 콜레스테롤(LDL-C), 인슐린 수치 및 체중이 현저히 낮아진 것으로 나타났다. 이러한 개선은 심혈관 건강 증진과 연관이 있으며, 채식주의자들은 잡식성 성인에 비해 평균적으로 4.2kg의 체중 감량과 함께 공복 인슐린 수치가 약 20% 감소한 것으로 나타났다. 임상시험 시작 시점의 평균 LDL-C 수치는 채식 그룹이 110.7㎎/dL, 잡식성 그룹이 118.5㎎/dL으로 나타났지만 시험 종료 시점에는 채식 그룹이 95.5㎎/dL, 잡식성 그룹이 116.1㎎/dL로 채식 그룹 수치가 크게 개선됐다. LDL-C는 건강을 위해 100㎎/dL 미만을 유지하는 것이 권장된다. 채식 그룹은 또 당뇨병 발병 위험 요소인 공복 인슐린 수치도 약 20% 감소했다. 체중 또한 채식 그룹이 잡식성 그룹보다 평균 1.9kg 줄어들었다. 이 연구의 공동 저자인 크리스토퍼 가드너(Christopher Gardner)는 "이러한 결과가 장수와 관련이 있을 수 있음을 지적하며, 완전 채식이 장내 세균 증가 및 텔로미어 손실 감소를 통해 신체 노화를 늦출 수 있는 추가적인 이점을 제공할 수 있다"고 말했다. 가드너 교수는 이 연구에 대해 "쌍둥이를 대상으로 한 이 연구는 기존 잡식 식단과 비겨했을 때 완전 채식 식단이 건강에 더 유리할 수 있다는 것을 보여주는 중요한 방법론을 제공하고 있다"고 덧붙였다. 그러나 연구팀은 엄격한 완전 채식보다는 식단에 더 많은 식물성 식품을 포함시키는 것이 더 중요하다고 강조했다. 이는 식단의 다양성을 유지하고 균형 잡힌 영양 섭취를 촉진하는 방법으로, 건강한 생활 방식을 추구하는 데 있어 중요한 점이다. 한편, 헬스조선에 따르면, 채식은 심혈관질환과 대장암 위험을 낮춰주는 등 장점이 많은 반면, 영양 불균형을 고려하지 않으면 탈모, 근육량 감소, 면역력 불균형, 골밀도 감소, 피로감 등의 부작용이 생긴다. 특히, 극단적인 채식은 특히 뼈 건강에 나쁜 영향을 주는 것으로 알려졌다. 한 연구에서 실제 채식만 하는 남녀 대학생 67명과 일반적인 식사를 하는 남녀 대학생 143명의 골밀도를 조사했다. 연구 결과 채식을 하는 남자 대학생의 평균 골밀도는 101.73, 여자 대학생은 84.15였다. 이는 채식을 하지 않는 남자(107.43), 여자(89.64) 대학생보다 낮은 수치다. 다른 음식은 먹지 않고 채소, 과일, 곡류만 섭취하는 극단적인 채식을 하면 비타민, 무기질, 칼슘, 단백질 등이 부족해져 뼈 건강에 악영향을 줄 수 있다. 채식을 할 때는 뼈를 건강하게 하는 영양소가 많이 든 해조류, 견과류, 콩류 등을 다양하게 먹는 것을 권장한다.
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- 생활경제
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완전 채식, 단 몇 주 만에 심장 건강 개선
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지구의 자전축 이동, 지하수 고갈이 원인
- 지하수 고갈이 지구 자전축 이동의 원인이라는 새로운 연구 결과가 나왔다. 미국 매체 인디100(indy100)은 본질적으로 지구의 기울기는 시간이 지남에 따라 변하고 있으며, 몇 년 전 과학자들은 이를 지구 온난화와 극지방의 만년설이 녹는 현상으로 분류했다고 지적했다. 그러나 과학자들은 최근 연구에서 지구 자전축의 이동이 기존에 알려진 원인 이외에 다른 요소로 인해 발생하고 있다는 사실을 발견했다. 이 새로운 연구는 지하수 고갈이 지구의 물리적 균형에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 이해를 넓히는데 중요한 역할을 하며, 기후 변화 및 지구 시스템에 대한 우리의 이해를 더욱 심화시킬 것으로 기대된다. 이는 지구의 물 순환 및 환경 관리에 대한 새로운 관점을 제공할 수 있다. 지구의 극은 빙상이 녹는 현상으로 움직일 수 있는 것으로 알려졌지만, 관개로 인한 지하수의 고갈도 같은 일이 일어날 수 있다는 것이다. 북극은 현재 점차 영국 방향으로 느린 속도로 이동하고 있으며, 이론적으로 이러한 극의 이동은 시간이 지나면서 지구의 계절 변화에 영향을 미칠 수 있는 능력을 가지고 있다. 가장 우려되는 점은 최근 '지구물리학 연구 학술지(Geophysical Research Letters)'에 게재된 연구에서 밝혀진 것으로, 지구 천연자원의 소비 방식, 특히 탈수된 땅에서 사용되는 염수와 관련한 연구 결과들이다. 이 연구에 공동으로 참여한 서울대학교 지구과학교육과 서기원 교수는 "지구의 회전 극은 실제로 큰 변화를 겪고 있으며, 우리 연구에 따르면 지하수의 재분배가 지구의 회전 극의 표류에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다"고 우려했다. 서기원 교수가 이끄는 연구팀은 1993년부터 2010년까지 인류가 사용한 지하수의 양이 약 2조 1500톤에 달하며, 이로 인해 해수면이 약 6mm 상승하고, 지구의 자전축이 약 80cm 이동했다고 주장했다. 이 연구는 인간 활동이 해수면 상승에 중요한 영향을 미치고 있음을 시사한다. 지하수 사용이 증가함에 따라 육지의 물은 감소하고, 대신 바닷물이 증가하여 지구의 물질량 분포와 자전축의 위치에 변화를 가져왔다. 이 연구 결과는 물이 지표면에서 천천히 지하로 새어 나가는 현상을 발견한 최근의 과학적 발견에 이어 나온 것이다. 연구에 따르면, 액체는 지각판 아래로 하강하여 약 2900km 이동한 후 지구의 코어에 도달한다. 이 과정은 느리지만 수십억 년에 걸쳐 지구의 외핵 용융 금속과 맨틀 사이에 새로운 표면이 형성되었다. 이러한 발견은 지구과학에서의 중요한 이정표로, 인간 활동이 지구의 물리적 균형과 환경에 미치는 영향을 이해하는 데 중요한 기여를 한다. 지구의 자전축이 변하면 각 지역이 태양에 노출되는 정도에 변화가 생겨, 이로 인해 심각한 기후 변화가 발생할 수 있다. 특히 해수면 상승은 해발고도가 낮은 섬나라와 해안 도시들에게 큰 위협이 되며, 한국도 이러한 위험에서 자유롭지 못하다. 한국 해양수산부의 자료에 따르면, 1991년부터 2020년까지 한국의 평균 해수면은 매년 3.03mm씩 상승하여 총 9.1cm 높아진 것으로 나타났다. 국립해양조사원과 서울대학교의 연구에 따르면, 2100년까지 한국의 해수면은 최대 82cm까지 상승할 것으로 예측되며, 이는 2021년 발표된 예측치보다 10cm 높은 수치다. 전 세계적으로 해수면이 1미터 상승한다면 약 4억 명의 인구가 피해를 입을 것으로 추정된다. 이러한 상황은 우리가 탄소 배출을 줄여야 하는 중요한 이유를 제시한다.
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지구의 자전축 이동, 지하수 고갈이 원인
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항암제 알펠리십, 유방암 환자 고혈당증 위험 높인다
- 최근 과학자들은 일반적으로 사용되는 암 치료 약물에 잠재적인 부작용이 있을 수 있다는 것을 발견했다. 특히, 경구용 암 치료제인 알펠리십을 복용하는 유방암 환자들 사이에서 고혈당증이나 고혈당 발생률이 증가하는 경향이 관찰됐다. 과학기술 전문 매체 '사이테크데일리(SciTechDaily)'는 미국 암 학회(American Cancer Society)의 심사 저널 '캔서(Cancer)'에 게재된 이 같은 연구결과를 보도했다. 알펠리십은 세포 성장에 중요한 역할을 하는 포스포이노시티드 3-키나아제(PI3K) 단백질을 특이적으로 억제하는 약물이다. PI3K 단백질의 돌연변이는 암 발병과 연관이 있어, 이를 타겟으로 하는 치료법이 개발됐다. 2019년에는 미국 식품의약국(FDA)이 특정 유형의 전이성 유방암 치료를 위해 에스트로겐 수용체를 차단하는 약물 풀베스트란트와 함께 알펠리십의 사용을 승인했다. 하지만 최근의 연구는 PI3K 타겟 약물이 고혈당증과 같은 부작용을 유발할 수 있음을 시사한다. 이러한 부작용은 심할 경우 탈수나 신장 손상을 초래하고, 입원이 필요할 수도 있다. 메모리얼 슬론 케터링 암 센터(Memorial Sloan Kettering Cancer Center)의 셰리 셴(Sherry Shen) 박사와 그의 연구팀은 알펠리십을 복용하는 전이성 유방암 환자들에서 고혈당증의 발생률, 위험 요인 및 치료 패턴에 대한 연구를 시작했다. 이 연구는 임상시험 및 해당 기관에서 표준치료로 치료받은 환자들을 대상으로 이루어졌다. 연구 결과에 따르면, 알펠리십을 표준치료로 받은 147명의 환자 중 80.3%에서 고혈당증이 발생했으며, 이 중 40.2%는 중증의 고혈당증을 겪었다. 임상시험 기간 동안 알펠리십 치료를 받은 100명의 환자 중에서는 고혈당증 발생률이 34.0%, 중증 고혈당증 발생률이 13.0%로 나타났다. 이 연구에서 알펠리십 투여 후 고혈당증 발병까지 평균 소요 시간은 16일이었다. 연구팀은 당뇨병 전증이나 당뇨병의 지표인 헤모글로빈 A1c의 초기 상승이 고혈당증 발병의 위험 요인임을 발견했다. 고혈당증이 발생한 환자 중 66.4%가 치료를 받았으며, 이 중에서 가장 일반적으로 사용된 치료제는 당뇨병 약물인 메트포르민이었다. 셴 박사는 "PI3KCA 돌연변이가 있는 환자들이 알펠리십 치료를 받을 경우, 헤모글로빈 A1c 수치를 체크하고 환자의 주치의 및 내분비학자와 협력하여 혈당 수치를 최적화하는 것이 필요하다"고 강조했다. 이는 알펠리십 복용을 시작하기 전에 혈당 상태를 관리하고 당뇨병 전증/당뇨병에 대한 선제적 대응을 통해 고혈당증 발병 위험을 낮출 수 있기 때문이다. 또한 셴 박사는 또한 "알펠리십 치료를 시작하기 몇 달 전에 이러한 조치를 취해야 한다. 알펠리십을 복용하면 대부분의 경우 치료 후 처음 몇 주 이내에 고혈당증이 발생하는 경향이 있기 때문이다"라고 덧붙였다. 그는 혈당 상태를 개선하고 당뇨병 전증/당뇨병을 치료하는 데 선제적으로 대처하면 환자의 고혈당증 발병 위험을 낮출 수 있어 암에 효과적일 수 있는 약물을 중단해야 할 위험을 낮출 수 있다"고 주장했다. 이러한 조치는 암 환자들에게 효과적인 약물 치료를 지속하는 데 도움이 되며, 고혈당증으로 인한 치료 중단의 위험을 줄일 수 있다. 선임 연구자인 닐 M. 아이옌가(Neil M. Iyengar) 의학박사는 암 치료 중 환자의 혈당 수치를 최적화하기 위해 식이 요법, 운동 패턴의 변화, 그리고 특정 약물의 도입이 필요할 수 있다고 언급했다. 아이옌가 박사는 "생활습관의 개선을 통한 대사 위험 요인 관리는 알펠리십의 용량 전달과 효과를 높일 수 있다"며, "현재 우리 연구팀과 다른 연구 그룹들은 케톤 생성 식이요법이나 당뇨병 치료에 사용되는 새로운 약물 등 대사 중재가 PI3K 경로를 표적으로 하는 암 치료의 효능을 향상시키는지 여부를 임상시험을 통해 검증하고 있다"고 말했다.
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- IT/바이오
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항암제 알펠리십, 유방암 환자 고혈당증 위험 높인다
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중국, 지하 2400ｍ에 세계 최대 암흑물질 탐사 연구시설 가동
- 중국이 쓰촨성 진핑산 지하 2400ｍ에 암흑물질(dark matter) 탐사를 위한 세계 최대 지하 연구시설을 가동했다. 사우스차이나 모닝 포스트(SCMP)는 7일(현지시간) 중국 관영 신화통신을 인용, 쓰촨성 진핑산에서 지하 2400ｍ에 위치한 33만㎡ 규모의 세계 최대 초심층 연구실 '중국 진핑 지하 실험실(China Jinping Underground Lab)'이 이날 가동을 시작했다고 보도했다. 진핑 지하 실험실은 올림픽 수영 경기장 120개에 해당하는 규모로, 이전까지 최대 지하실험실 이었던 이탈리아 그란 사소 국립실험실(Gran Sasso National Laboratory)의 약 두 배 크기다. 이 실험실은 2010년 1단계 공사에서 4000㎡ 규모로 건설됐으며 2020년 12월 칭화대 등과 함께 2단계 확장 공사를 시작해 3년만에 완공됐다. 실험실은 터널을 통해 자동차로 접근할 수 있다. 세계에서 가장 깊은 땅속에 위치한 이 실험실은 다른 곳에서는 접할 수 없는 특별하고 조용한 청정 실험 환경을 제공한다. 대부분의 우주선(cosmic ray)을 차단하는 극도의 깊이에 위치한 이 연구실은 과학자들이 우주 구성 총물질의 약 26%를 차지한다고 여겨지는 보이지 않는 물질인 암흑물질 탐지에 이상적인 '초(ultra)청정'한 환경을 조성하는 것으로 알려졌다. 암흑물질은 우주를 구성하는 총 물질의 26.8%를 차지하는 정체불명의 물질이다. 유럽 핵연구기구(CERN)에 따르면 암흑 물질은 빛을 흡수, 반사 또는 방출하지 않기 때문에 발견하기가 매우 어렵다. CERN은 미지의 물질인 암흑물질을 연구하는 장비를 보유하고 있다. CERN의 강력한 입자 가속기인 대형 강입자 충돌기는 프랑스-스위스 국경의 제네바 인근 지하 100m에 위치해 있다. 이 충돌기는 국제 연구자들이 암흑물질을 찾는 데 사용된다. 과학자들은 암흑물질이 가시 물질에 미치는 중력 효과를 통해 암흑물질의 존재를 추론할 수 있었다. 즉 암흑물질은 전파나 적외선, 가시광선, 자외선, X선, 감마선 등과 같은 전자기파로도 관측되지 않으며 오로지 중력을 통해서만 존재를 인식할 수 있는 가설상의 물질이다. 암흑물질은 우주생성 초기부터 널리 존재하면서 은하의 구조 등을 결정하는 중요한 역할을 한 것으로 알려졌으나 빛을 내지 않고 다른 물질과 거의 반응하지 않기 때문에 관측이 대단히 어렵다. 암흑물질의 수수께끼를 풀면 연구자들이 우주의 구성과 은하가 어떻게 서로 결합하는지 더 잘 이해할 수 있을 것으로 보인다. 과학자들은 눈에 보이는 물질은 우주 전체 질량의 5%만을 차지하고 나머지 95%는 암흑물질과 암흑에너지라고 추정한다. 2010년 진핑 연구소의 1단계 공사가 완공되었을 때 약 4000㎥의 규모였다. 칭화대학교와 국영 야롱강 수력발전회사가 공동으로 2단계 공사를 2020년 12월에 시작했다. 칭화대 웨첸(Yue Qian) 교수는 신화통신에 "진핑 실험실은 지구 표면 우주선의 1억분의 1에 해당하는 극소량의 우주선에만 노출되기 때문에 암흑물질 연구를 위한 초청정한 공간을 제공한다"고 말했다. 또 "실험실 내 환경 방사선과 자연 발생 방사성 가스 라돈의 농도가 극도로 낮은 것도 암흑물질 탐지를 향상시킬 수 있다"면서 "우리는 가장 중요한 과학적 탐구에 착수할 수 있다"고 말했다. 그는 "이 연구실이 입자 물리학, 핵 천체 물리학, 우주론, 생명 과학 및 암석 역학 분야 등의 학제간 연구를 지원할 것"이라고 덧붙였다. 신화통신은 칭화대, 상하이 교통대, 베이징 사범대학의 과학자와 중국원자력연구소, 중국과학원 암석 및 토양 역학 연구소 등으로 구성된 10개의 연구팀이 이미 이 시설에 주둔했다고 전했다. 한편, 한국은 강원도 정선군의 예미산 지하 1000미터에 위치한 세계적 수준의 고심도 지하실험시설 '예미랩'에서 우주의 비밀을 밝히고 있다. 이곳에서는 '암흑물질'과 우주를 구성하는 기본 입자인 '중성미자' 연구 등이 진행되고 있다.
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중국, 지하 2400ｍ에 세계 최대 암흑물질 탐사 연구시설 가동
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박테리아 게놈서 희귀 CRISPR 시스템 188종 발견
- 최근의 한 연구에서 과학자들은 박테리아 게놈에서 188종의 새롭고 희귀한 CRISPR(크리스퍼, 유전자 가위) 시스템을 발견했다. 새로 발견된 이 시스템들은 인간 세포의 DNA를 편집할 수 있는 잠재력을 가지고 있으며, RNA를 표적으로 하는 것은 물론 다양한 기능을 가진 여러 세포를 편집할 수 있다고 알려져 있다. 사이테크데일리에 따르면 188종의 CRISPR에는 수십억 개의 단백질 서열 중에서 발견된 새로운 7형 CRISPR-Cas 시스템이 포함된다. 이 접근법의 발견은 CRISPR 시스템을 활용하고 방대한 미생물 단백질의 다양성을 탐구할 수 있는 새로운 가능성을 제시한다. 미국의 IT전문 매체 인터레스팅 엔지니어링(INTERESTING ENGINEERING)은 CRISPR는 유전자 가위와 같은 역할을 하는 유전자 편집 도구로, 과학자들이 원하는 위치의 DNA의 원하는 위치를 원하는 방식으로 변경할 수 있게 해준다고 보도했다. 이 기술에는 원하는 표적 유전자와 일치하는 가이드 RNA와 이중 가닥 DNA 절단을 유발하는 엔도뉴클레아제인 Cas9(크리스퍼 관련 단백질 9)의 두 가지 필수 구성 요소가 포함되어 있다. 하나는 원하는 표적 유전자와 일치하는 가이드 RNA이고, 다른 하나는 이중 가닥 DNA 절단을 유발하는 엔도뉴클레아제인 Cas9이다. CRISPR의 두 가지 구성 요소 중 가이드 RNA는 DNA 분자에서 표적 유전자를 인식한다. Cas9는 가이드 RNA를 따라 표적 유전자에 결합한 다음, DNA를 절단한다. 이 절단은 유전자의 활성이나 발현을 변화시킬 수 있다. CRISPR 시스템은 유전자 가위처럼 작용하여 DNA를 정밀하게 편집할 수 있는 혁신적인 유전자 편집 도구이다. CRISPR는 유전적 질병의 치료에 큰 잠재력을 가지고 있으며, 유전적 질병을 유발하는 유전자를 제거하거나 교체하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 혈우병이나 암과 같은 질병의 치료에 크리스퍼 기술을 활용할 수 있다. 그러나 크리스퍼의 사용은 윤리적인 문제를 야기하고 있다. 크리스퍼를 통해 인간의 유전자와 배아를 수정할 수 있다는 점은 유전적 우월주의를 조장하거나 개인의 신체적 자율성에 대한 침해 가능성을 제기한다. 이러한 윤리적 고려사항은 CRISPR 기술의 발전과 적용에 있어 중요한 고려사항으로 남아 있다. 새로운 알고리즘 '플래시클러스터' 이 연구는 MIT와 하버드 대학교의 브로드 연구소, MIT 맥거번 뇌 연구소, 그리고 미국 국립보건원(NIH) 산하 국립 생명공학 정보 센터(NCBI)의 과학자들이 참여했다. 연구팀은 새로운 알고리즘인 '플래시클러스터(FLSHclust)'를 사용하여 이번 발견을 주도했다. 플래시클러스터는 대규모 게놈 데이터베이스를 신속하게 검색할 수 있는 기술로, 지역성 민감성 해시 기반으로 작동하여 유사한 개체를 클러스터링하는 방식으로 구성되어 있다. 이 기술을 활용함으로써 연구팀은 수십억 개의 단백질 및 DNA 염기서열을 훨씬 더 짧은 시간 안에 분석할 수 있게 됐다. 새로운 기능 발견 연구팀은 이 시스템 중 두 가지가 인간 세포의 DNA에 작은 변화를 일으킬 수 있다는 것을 확인했다. 또한 이러한 Type I 시스템은 CRISPR-Cas9과 크기가 유사하기 때문에 현재 CRISPR에 사용되는 것과 동일한 유전자 전달 방법을 사용하여 동물이나 인간의 세포에 전달될 수 있다. 또한, 또 다른 Type I 시스템은 셜록(SHERLOCK)과 같은 신속한 질병 진단에 사용되는 방법과 유사하게 표적화 후 광범위한 핵산 분해를 일으켰다. 이 연구는 또한 RNA 편집 및 유전자 발현 또는 세포 활동 감지에 유용한 Type IV 및 Type VII CRISPR 시스템의 새로운 기능을 발견했다. CRISPER의 잠재적 응용 이 연구는 CRISPR 시스템의 다양성과 게놈 편집, 진단 및 세포 활동 이해와 같은 다양한 분야에서의 잠재적 응용 분야를 탐구하는 것을 목표로 했다. 연구팀은 이 새로운 알고리즘을 통해 과학자들이 결과를 복구하고 생물학적 가설을 세울 수 있을 만큼 충분히 짧은 시간 프레임에 데이터를 분석할 수 있다고 설명했다. 연구소에 따르면 알고리즘은 분석 시간을 몇 달에서 몇 주로 단축했다. 이 연구는 박테리아 게놈에 존재하는 다양한 CRISPR 시스템의 잠재적 응용 분야를 탐구하는 데 중요한 단계이다. 새로운 알고리즘은 과학자들이 이러한 시스템을 더 빠르고 효율적으로 연구할 수 있도록 하여 새로운 치료법과 기술 개발에 도움이 될 수 있으로 기대된다.
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박테리아 게놈서 희귀 CRISPR 시스템 188종 발견
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