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과학자들, 다른 바이러스에 부착하는 바이러스 첫 발견
- 바이러스가 다른 바이러스에 달라붙어 자신의 유전자를 숙주 세포에 삽입할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 과학전문 매체 뉴아틀라스에 따르면, 이번 발견은 미국 메릴랜드 대학교 과학자들이 실험 결과에서 나타난 명백한 오염을 통해 처음으로 확인됐다. 일반적으로 바이러스는 동물, 식물, 박테리아와 같은 숙주 유기체의 세포를 감염시키지만, 다른 바이러스에 직접 부착되는 현상은 알려지지 않았다. 이번 연구에서 주목된 것은 '도우미' 바이러스와 '위성' 바이러스 간의 관계다. 위성 바이러스는 생존을 위해 도우미 바이러스에 의존하며, 과학자들은 이번 연구에서 위성 바이러스가 도움을 주는 도우미 바이러스에 지속적으로 부착되어 있는 것을 관찰했다. 이번 발견은 박테리오파지(포도상구균 바이러스)를 연구하는 학부 프로젝트의 일환으로, 환경 샘플에서 바이러스를 분리하고 실험실에서 염기서열 분석을 수행하는 과정에서 시작됐다. 한 샘플에서 '마인드플레이어(MindFlayer)'라는 이름의 예상 바이러스 DNA가 발견되었지만, 분석 결과 알려지지 않은 DNA의 오염이 확인됐다. 반복된 실험에서도 같은 결과가 나타났다. 이 현상을 파악하기 위해 연구자들은 투과전자현미경(TEM)을 사용하여 샘플을 검사했다. 그 결과, 마인드플레이어 바이러스의 '목' 부분에 '미니플레이어(MiniFlayer)'라고 불리는 작은 위성 바이러스가 부착되어 있는 것을 발견했다. 이 현상은 일회성 사건이 아니었다. 관찰된 박테리오파지 중 80%, 즉 50개 중 40개에 위성 박테리오파지가 부착되어 있는 것이 확인됐다. 더욱 흥미로운 것은, 덩굴손이 존재하지 않았지만, 일부 박테리오파지가 과거에 덩굴손에 묶여 있었다는 흔적인 '덩굴손' 구조를 가지고 있었다는 점이다. 연구의 제1 저자인 메릴랜드 대학교의 타지드 드카발로(Tagide deCarvalho) 박사는 "이 현상을 목격했을 때 정말 믿기 어려웠다"고 말하며 "박테리오파지나 다른 바이러스가 다른 바이러스에 부착되는 것은 전례가 없는 일"이라고 강조했다. 연구팀은 발견 후 위성 바이러스와 헬퍼 바이러스, 숙주 바이러스의 게놈을 분석해 일어나고 있는 현상을 조사했다. 연구에서는 마인드플레이어 바이러스가 알려진 다른 위성 바이러스들과 달리 숙주의 DNA에 통합되는데 필요한 유전자가 없다는 것을 발견했다. 이는 마인드플레이어가 숙주 세포 내에서 복제하기 위해서는 근처에 있어야 한다는 것을 의미한다. 이번 연구의 수석 저자인 이반 에릴(Ivan Erill)은 "바이러스의 부착 메커니즘이 이제 명확해졌다. 부착하지 않으면 동시에 세포 안으로 들어갈 수 있다는 것을 보장할 수 없다"고 말했다. 이 메커니즘의 정확성과 다른 바이러스들 사이에서의 일반성을 확인하기 위한 추가 연구가 계획되어 있으며, 이 연구는 국제 미생물 생태학 학회지에 게재됐다.
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- IT/바이오
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과학자들, 다른 바이러스에 부착하는 바이러스 첫 발견
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美 스탠퍼드대 "불가사리는 머리가 다섯 개"
- 인기 애니메이션 '네모바지 스펀지밥' 주인공의 둘도 없는 친구는 뚱이다. 애니메이션에서 뚱이는 머리, 팔, 다리 등이 다 갖춰진 완벽한 인격체로 등장하지만 태생은 불가사리다. 그런데 불가사리 뚱이의 머리가 하나가 아닌 다섯 개라는 다소 충격적인 사실이 밝혀졌다. 일본 과학전문지 나졸로지(nazology)는 불가사리 몸의 대부분은 '머리'와 관련된 유전자로 이뤄졌다는 미국 스탠퍼드 대학(SU)의 최신 연구 결과를 보도했다. 이 연구 결과에 따르면, 불가사리는 머리가 다섯 개로 나눠진 존재로 '걷는 머리'라는 것이 증명됐다. 불가사리는 성게, 해삼, 갯나리 등과 함께 '극피동물' 그룹에 속한다. 불가사리 유생은 수컷과 암컷의 체외 수정으로 생성된 수정란에서 발생하여 1~2개월을 바다에서 부유하는 시기를 거친다. 발생 초기에는 불가사리의 몸 구조가 일반적인 동물과 같이 좌우 대칭을 이루지만, 해저에 정착하여 성장하면서 독특한 별 모양으로 변모한다. 이러한 5개의 동일한 부분이 중심에서 방사형으로 퍼져 나가는 구조를 '5방사상(pentaradial)' 형태라고 한다. 불가사리가 초기의 '좌우상칭' 구조에서 '5방사상' 구조로 변화하는 과정은 수세기에 걸쳐 생물학의 미해결 수수께끼로 남아 있다. 또한, 불가사리의 5개 기관을 '팔'로 봐야 하는지, 또는 '머리'가 어디에 위치하는지에 대해서도 정확한 이해는 아직 명확하지 않다. 스탠퍼드대 연구팀은 첨단 과학 기술을 활용하여 불가사리의 유전자 발현을 3D 맵으로 작성함으로써, 팔이나 머리와 같은 신체 부위의 발달에 관련된 유전자가 불가사리의 몸 어느 부분에 위치하는지 조사했다. 이 연구에는 신체 부위의 발달과 관련된 유전자 마커가 사용됐다. 유전자 마커는 특정 유전자가 어떤 신체 부위의 형성에 관여하는지를 나타내는 지표로, 예를 들어 '머리는 〇〇유전자에 의해', '팔은 △△유전자에 의해 형성된다'는 식으로 이해될 수 있다. 이 연구를 통해 포유류, 조류, 어류, 곤충, 그리고 선충에 이르는 다양한 생물군에서 발견되는 공통적인 유전자 마커가 무엇인지 파악할 수 있다. 즉, 다른 동물들의 유전자 마커를 분석하고 불가사리와 비교함으로써, 불가사리에서 머리와 팔의 정확한 위치를 확인하는 것이 가능하다. 이번 연구는 '파토리아 미니아타(Patiria Miniata)'라는 종류의 불가사리를 대상으로 진행했다. 연구팀은 먼저 불가사리의 다양한 부위에서 얇게 절삭한 조직 샘플을 채취하고, 이를 기반으로 불가사리의 몸을 3D 모델로 재구성했다. 이 3D 모델은 각각의 색상으로 골격(회색), 소화기관(황색), 신경계(파란색), 근육(적색), 수관계(보라색)를 나타낸다. 이후 연구팀은 불가사리의 신체 각 부위에서 어떤 유전자 마커가 발현되는지를 매핑했다. 그 결과, 이전까지 '팔'이라고 여겨졌던 5개의 부위가 실제로는 '머리'라는 사실이 밝혀졌다. 즉, 불가사리의 몸은 대부분 머리와 관련된 유전자를 발현하고 있으며, 머리가 다섯 부분으로 나뉘어 있는 형태다. 좌우상칭 동물에서 보이는 팔이나 몸통을 형성하는 유전자는 거의 발견되지 않았다. 이번 연구를 이끈 스탠퍼드대 홉킨스연구소의 로랑 포머리(Laurent Formery) 박사는 "마치 불가사리가 몸통을 완전히 잃어 버린 것처럼 보인다"며 "머리만 해저를 돌아다니고 있다고 표현하는 것이 가장 적절하다"라고 말했다. 이 연구 결과는 불가사리가 진화 과정에서 몸통을 형성하는 유전자를 잃었을 가능성을 시사한다. 연구팀의 일원이자 영국 사우샘프턴 대학(University of Southampton)의 제프 톰슨(Jeff Thompson)은 "우리의 연구는 극피동물의 신체 구조가 그동안 생각했던 것보다 훨씬 복잡하게 진화했다는 것을 보여준다. 이러한 매력적인 생물에 대해 아직 배워야 할 것이 많다"고 말했다.
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美 스탠퍼드대 "불가사리는 머리가 다섯 개"
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99.6% 반사율 '초백색 세라믹' 개발⋯건물 냉각 혁신
- 99.6%라는 최고의 반사율로 건물을 시원하게 하는 혁신적인 '초(超)백색 세라믹'이 개발됐다. 홍콩의 과학자들이 햇빛과 열을 99.6% 반사해 건물을 획기적으로 냉각시킬 수 있는 새로운 초백색 세라믹 소재를 시연했다고 과학전문 매체 뉴아틀라스가 지난 12일(현지시간) 보도했다. 딱정벌레의 특성에서 영감을 받은 이 소재는 나노 구조 기술을 활용해 그 효과를 발휘하며, 외부 환경 조건에 견딜 수 있는 강한 내구력을 지녔다. 또한, 이 소재의 생산 과정은 상대적으로 간단하여 대량 생산으로 확장이 용이하다는 장점이 있다. 사람들은 집이 너무 더워지면 종종 에어컨을 먼저 켜곤 한다. 이는 즉각적인 냉방 효과를 가져올 수 있지만, 건물의 냉난방 비용이 전체 에너지 비용의 큰 부분을 차지하기 때문에 에너지 효율성은 낮은 편이다. 과학자들은 에너지 소모가 적으면서도 실내 온도를 수동적으로 조절하는 대체 방법을 찾고 있다. 그이러한 방법 중 하나는 건물과 옥상을 밝은 색으로 칠하는 것이다. 기본 물리학 원리에 따르면, 밝은 색상은 어두운 색상보다 빛을 덜 흡수하기 때문에 실내를 더 시원하게 유지할 수 있다. 이러한 원리를 바탕으로 최근에는 태양광을 95% 이상 반사하는 '초백색 페인트'가 개발됐다. 앞서 미국 퍼듀대학교의 연구팀은 2020년 10월, 햇빛의 95.5%를 반사하고 열을 거의 흡수하지 않는 초백색 페인트를 개발했다. 연구에 따르면, 이 페인트를 적용한 표면은 밤에는 주변보다 약 10도(°C) 낮은 온도를 기록했고, 낮 시간에는 태양이 가장 높은 위치에 있을 때도 온도가 최소 1.7°C 낮았다. 이 페인트는 자외선 흡수를 최소화하기 위해 시중 페인트에 주로 사용되는 이산화티타늄 대신 탄산칼슘을 충전제로 사용했다. 그 결과, 이 초백색 페인트는 햇빛을 80~90% 반사하는 기존의 열 차단 페인트들보다 훨씬 높은 빛 반사율을 달성했다 그러나 이러한 페인트는 건물의 냉각 효과를 상당히 개선할 수 있지만, 코팅 솔루션은 건물의 내구성과 관련된 문제들이 발생할 가능성이 있다. 최근 홍콩 시티대학교(CityU)의 과학자들은 다른 페인트보다 성능이 뛰어난 새로운 냉각 세라믹 소재를 개발했다. 이 소재는 단순한 흰색 페인트가 아니라 나노 구조에서 높은 반사율을 달성하는 것이 특징이다. 사이포칠러스 딱정벌레에서 영감을 얻은 이 소재는 거의 모든 스펙트럼의 햇빛을 효율적으로 산란시킨다. 이 연구의 결과로, 개발된 소재의 태양 반사율은 99.6%로 사상 최고치를 기록했으며, 적외선 열 방출량도 96.5%에 달하는 것으로 나타났다. 이 연구는 '사이언스' 저널에 게재됐다. 홍콩 시티 대학교 연구팀은 알루미나 소재가 태양열 흡수를 줄일 뿐만 아니라 날씨에 따라 냉각 세라믹의 내구성을 높여준다고 말했다. 다른 패시브 쿨링 소재와 코팅의 약점인 자외선 노출로 인한 성능 저하를 방지하고 표면에서 수분 증발 속도를 높여 증발 냉각의 보너스 효과를 더한다. 게다가 1000°C(1832°F) 이상의 온도에서도 견딜 수 있는 내화성까지 자랑한다. 이 연구의 공동 교신저자인 에드윈 초치얀 교수는 "이 냉각 세라믹의 장점은 고성능 PRC와 실제 환경에서의 애플리케이션에 대한 요구 사항을 모두 충족한다는 점"이라고 말했다. 초치얀 교수는 "우리의 실험에 따르면 냉각 세라믹을 주택 지붕에 적용하면 공간 냉각을 위해 20% 이상의 전기 절감을 달성할 수 있으며, 이는 기존의 능동 냉각 전략에 대한 사람들의 의존도를 줄이는 데 있어 냉각 세라믹의 큰 잠재력을 확인하고 전력망 과부하, 온실가스 배출과 도시 열섬을 피할 수 있는 지속 가능한 솔루션을 제공한다"고 설명했다. 연구팀은 또 알루미나와 같은 일반적인 재료와 상 반전 및 소결의 2단계 공정을 사용해 이 소재를 대량으로 쉽게 생산할 수 있다고 설명했다. 그리고 흰색 세라믹 기반의 소재에 다른 재료를 추가하면 다양한 색상과 패턴의 제품을 만들수 있다고 덧붙였다.
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99.6% 반사율 '초백색 세라믹' 개발⋯건물 냉각 혁신
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호주 산호초 명소 '그레이트배리어리프' 오염 주범은?
- 호주의 대표적인 자연 명소인 '그레이트배리어리프(Great Barrier Reef)'가 오염과 기후 변화의 영향으로 심각한 위협에 직면해 있다. 세계 최대의 산호초 지대인 그레이트배리어리프는 호주 북동부 퀸즈랜드 주 해안을 따라 약 2600km에 걸쳐 펼쳐져 있으며, 총 면적은 20만 7000㎢에 달한다. 여러 개의 암초와 약 900여 개의 섬으로 이루어진 이 지역은 그 폭이 500~2000미터에 이르는 방대한 규모로, 유네스코 세계자연문화유산으로 지정되어 보호되고 있다. 하지만 최근 기후 변화로 인한 바다의 온도 상승으로 대규모 백화 현상과 함께 다른 오염 요인들로 인해 이 세계 최대 산호초 생태계가 파괴되고 있다는 사실이 알려져 전 세계의 관심을 끌고 있다. 일본 여성지 타비라보(tabilabo)는 '환경과학기술(Environment Science & Technology)' 학술지의 발표를 인용해, 세계 최대의 산호초 생태계 그레이트배리어리프의 중대한 오염원이 '지하수'라고 전했다. 이 연구는 호주의 서던크로스대학교(Southern Cross University)의 해양과학 연구소와 CSIRO(오스트레일리아 연방 과학 산업 연구 기관)의 과학자들이 공동으로 10년에 걸쳐 수행한 결과다. 이들 연구진은 그레이트배리어리프로 유입되는 오염물질에 대한 철저한 조사와 분석을 진행했다. 호주 정부와 관련 기관들은 산호초로 유입되는 오염물질을 제어하는 것을 주요한 관심사로 삼고 있다. 이에 따라 그동안 리프로 유입되는 농업 폐수와 같은 오염원들에 대한 대책을 지속적으로 수립하고 실행해 왔다. 그러나 최근의 연구에 의하면, 과학자들은 대량의 오염물질이 지하수를 통해 그레이트배리어리프로 유입되고 있다는 사실을 발견했다. 연구진은 수질 개선을 통해 산호의 건강을 회복시키고, 이를 통해 지구 온난화로 인한 백화 현상으로부터의 회복 가능성을 높일 수 있다고 언급했다. 유엔의 과학자들은 그레이트배리어리프의 수질 개선이 충분히 빠르게 진행되지 않고 있다고 지속적으로 지적하고 있다. 이들은 현재의 속도로 대처할 경우, 리프가 세계 유산 위기 목록에 올라갈 가능성이 있다고 경고하고 있다. 이와 관련하여 연구진은 물 샘플을 채취하고 오염의 지표가 되는 라듐 동위체를 분석했다. 이 연구를 통해 구체적인 오염원은 밝혀지지 않았지만, 오염물질이 산호초에 도달하는 경로는 특정됐다는 보고가 있었다. 오염물질이 지하수를 통과할 수 있는 경로는 다양하며, 이 과정을 효과적으로 관리하기 위해서는 더욱 깊은 이해가 필요하다. 따라서 호주 정부와 여러 기관이 대책을 강구해 온 대책에 추가해 “관리 접근법의 전략적 전환의 필요성이 있다”는 의견을 제시했다. 연구진은 오염물질이 지하수를 통해 이동하는 경로가 다양하다고 밝혔으며, 이러한 과정을 효과적으로 관리하기 위해서는 보다 심층적인 이해가 필요하다. 이에 따라 호주 정부와 관련 기관들은 기존의 대책을 재검토하고, 새로운 관리 전략을 수립할 필요성을 있다고 제기했다. 호주의 주정부와 연방 정부는 그레이트배리어리프의 수질 개선에 수억 달러를 투입하겠다고 약속했다. 이 소중한 자연유산의 위협에 대한 이해가 깊어 질수록 보호와 회복을 위한 노력이 더욱 중요해지고 있다. 이와 별개로, 바다 온도 상승은 산호들이 광합성을 하는 작은 조류를 배출하게 만들고, 이것이 백화현상의 원인이 되고 있다고 알려져 있다. 환경단체 그린피스의 보고에 따르면, 지난 20년 동안 그레이트배리어리프의 약 91%의 산호초가 백화현상을 경험했다고 한다. 이러한 상황은 산호초 보호 및 복원 노력의 중요성을 더욱 부각시키고 있다.
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호주 산호초 명소 '그레이트배리어리프' 오염 주범은?
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암 조기 진단 위한 새로운 혈액 검사 개발
- 암을 조기 발견할 수 있는 저렴하고도 새로운 혈액 검사 방법 개발됐다. 대부분의 암은 증상이 나타나기 전까지 진단되지 않고, 증상이 나타난 시점에는 이미 질병이 널리 퍼져 치료가 어려운 경우가 많다. 바이오마커(biomarker)는 암을 감지하는 데 사용되지만, 일부는 증상이 나타난 후 혹은 특정 암 유형에만 감지가 가능하다. 그러나 이제 빠르고 저렴한 새로운 혈액 검사가 개발되어 증상이 나타나기 전에 암을 발견하는 것이 가능해졌다. 이로 인해 암 진단 방법에 혁신이 일어날 것으로 기대된다. 미국 매체 뉴아틀라스에 따르면, 뉴욕시 록펠러대학교의 연구팀은 다양한 암의 조기 발견 가능성을 보여주는 암세포에서 생산되는 주요 단백질을 검출하는 매우 정밀한 혈액 검사를 개발했다. 검사 비용은 약 3달러로 저렴한 비용으로 눈길을 끌었다. 'LINE-1 ORF1p'는 과학계에서 주목받고 있는 비교적 새로운 바이오마커 단백질이다. 바이오마커는 단백질이나 DNA, RNA, 대사 물질 등을 활용해 몸 안의 변화를 알아낼 수 있는 지표로 사용된다. 'LINE-1(Long interspersed element-1)'은 모든 인간 세포에서 발견되는 레트로트랜스포존(retrotransposon)으로 바이러스와 유사한 특성을 가지며, 게놈의 새로운 위치에 자신을 복사해 붙여넣는 메커니즘을 통해 복제된다. 레트로트랜스포존은 DNA의 일부분이 유전체 내의 한 곳에서 다른 곳으로 이동할 수 있는 전이인자(transposable element) 중 하나다. '오픈 리딩 프레임 1 프로틴(ORF1p)'은 식도암, 결장암, 폐암, 유방암, 전립선암, 난소암, 자궁암, 췌장암, 두부암, 머리와 목 등의 가장 흔하고 치명적인 암 중 많은 암에서 높은 수준으로 생산되는 단백질이다. 이번 연구의 공동 저자인 존 라카바(John LaCava) 박사는 "트랜스포존은 주로 정자와 난자, 배아 형성 과정에서 활성화되므로 트랜스포존이 비병리학적으로 활성화될 수도 있다. 하지만 그렇지 않은 경우, 이러한 '점핑 유전자'는 게놈 내에서 침묵 상태를 유지하며, 그 활동이 세포에 스트레스와 손상을 유발하기 때문이다"라고 말했다. 대부분의 경우 신체는 LINE-1을 통제한다. 하지만 LINE-1이 ORF1p를 생성하고 표출할 때, 이는 뭔가 잘못되었을 수 있는 신호일 수 있다. 라카바는 "LINE-1이 표출되지 않도록 하고 ORF1p를 생성하는 것을 방지하는 메커니즘이 있으므로 전사체를 제어할 수 없는 건강하지 못한 세포에 대한 대용으로 이 단백질을 사용할 수 있다"며 "건강한 사람의 혈액에서 ORF1p가 검출되어서는 안 된다"고 지적했다. 암세포는 질병 초기부터 ORF1p를 생산하는 것으로 알려져 있으므로 이를 정확하게 탐지하는 방법을 개발하는 것은 암을 초기 단계에서 발견할 수 있음을 의미한다. 연구팀은 혈장 내에서 ORF1p를 검출하기 위한 빠르고 저렴한 검사를 개발했다. ORF1p는 기존 임상 실험실 방법의 검출 한계보다 훨씬 낮은 농도에서 발견되기 때문에 연구팀은 소량의 혈청, 혈장 또는 뇌척수액에서 바이오마커를 측정하기 위한 미세분자 기반 검출 기술인 시모아(Simoa)를 사용했다. 이들은 라마에서 파생되고, 조작된 맞춤형 나노바디 시약을 사용하여 ORF1p 단백질을 검출하고 포획했다. 라카바는 "우리는 대장암에서 ORF1p와 다른 단백질의 분자적 연관성을 포착하고 설명하려는 임무의 일환으로 이러한 시약을 개발했다"고 말했다. 연구팀은 대부분의 대장암에 LINE-1 단백질이 풍부하게 발견된다는 것을 인지하고 있었으며, 이 단백질이 형성하는 상호 작용이 암의 성장에 도움을 주면서 정상 세포 기능의 조절을 방해할 수 있다고 추측했다. LINE-1 입자를 분리함으로써 이러한 상호 작용을 자세히 관찰할 수 있었다는 것이 라카바의 설명이다. 연구팀은 새롭게 개발된 분석 방법을 이용하여 다양한 암 유형을 가진 환자들과 암이 없는 것으로 알려진 400명 이상의 '건강한 대조군' 개인들을 조사했다. 대조군의 약 99%에서는 혈장 ORF1p가 검출되지 않았다. 하지만 ORF1p가 검출된 5명 중 가장 높은 수치를 보인 한 환자는 6개월 후에 진행성 전립선암이 발견됐다. 연구에 포함된 초기 단계의 8명의 난소암 환자 중 4명에서 ORF1p에 대해 양성 반응이 나타났는데, 이는 바이오마커가 초기 질병을 나타내는 지표가 될 수 있음을 시사한다. 전반적으로 연구팀은 이 검사가 난소암, 위식도암, 대장암 환자의 혈액 샘플에서 매우 정확하게 ORF1p를 검출한다는 사실을 발견했다. 검사 비용은 3달러(약 3940원) 미만이며, 결과는 2시간 이내에 나온다. 이 검사는 암 진단뿐만 아니라 암 치료의 효과성을 평가하는 데에도 유용하게 사용될 수 있다. 치료가 성공적일 경우, 환자의 ORF1p 수준이 감소해야 한다. 연구팀은 위식도암 치료를 받는 19명의 환자를 연구한 결과, 치료에 반응한 13명의 환자에서 ORF1p 수준이 검출 한계 아래로 떨어지는 것을 관찰했다. 연구팀은 이 검사가 조기 경보 시스템으로 일상적인 건강 관리에 통합될 것으로 기대하고 있다. 라카바는 "건강한 시기에는 ORF1p 수준을 측정하여 기준점을 설정할 수 있을 것"이라고 말했다. 그는 "이후 의사는 ORF1p 수준의 변화를 관찰할 것이며, 이는 건강 상태에 변화가 있음을 나타낼 수 있다. ORF1p 수준의 약간의 변동은 정상일 수 있지만, 지속적인 상승은 심층적인 조사가 필요한 이유가 될 있다"고 말했다. 더욱 광범위한 연구 대상 집단을 사용한 추가 연구는 이 검사의 효과를 더욱 확실하게 검증하고, 세포암 이외의 다른 암 유형을 감지할 수 있는지 확인하기 위해 필요하다. 또한 순환 중인 ORF1p의 정상 기준 수준이 무엇인지와 이 수준에 영향을 주는 요인들을 이해하기 위한 추가 연구가 요구된다. 한편, 한국의 아이엠비디엑스는 최첨단 유전자 분석 기술을 바탕으로 한 알파리퀴드 플랫폼을 개발해 활용 중이다. 이는 인공지능(AI) 초정밀 유전자 검사법을 활용해 암 조기진단부터 진행성 암의 재발 예측과 치료 프로파일링 서비스를 제공한다. 암세포에서 혈액으로 방출된 DNA 조각인 '순환 종양 DNA(ctDNA, circulating-tumor DNA)'를 검출하고 차세대 염기서열 분석(NGS)을 통해 DNA 정보를 스캔해 유전자변이를 분석한다. 이 간편한 혈액검사는 비침습적 검사법으로 출혈이나 감염 등의 부작용이나 방사선 노출 위험이 없다. 기존 검사로는 발견하기 어려운 1cm 미만의 작은 종양도 검출할 수 있는 것으로 알려졌다.
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암 조기 진단 위한 새로운 혈액 검사 개발
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혁신적인 친환경 커피 컵 '더 굿 컵' 출시
- 커피를 즐기는 많은 이들이 뜨거운 커피를 마실 때 뚜껑의 불편함을 경험한 적이 있을 것이다. 뚜껑을 열면 뜨거운 커피가 흘러넘칠 위험이 있고, 자칫 잘못하면 화상 위험까지 있다. 이러한 불편함을 해결하기 위한 새로운 솔루션으로 '더 굿 컵'이 등장했다. 야후 라이프의 최근 보도에 따르면, 캐나다의 스타트업 '추즈 플래닛 A(Choose Planet A)'가 개발한 '더 굿 컵'은 혁신적인 디자인으로 뜨거운 커피를 마실 때 별도의 뚜껑이 필요 없다. '더 굿 컵'은 종이로 제작되어 재활용과 분해가 가능하며, 사용자의 편의를 위해 컵의 윗부분이 접혀 있는 디자인을 채택하고 있다. 이 제품은 커피 마실 때의 불편함을 최소화하면서 동시에 환경 보호에 기여할 수 있다는 점에서 주목받고 있다. '더 굿 컵'의 출시는 커피 문화와 친환경 소비 트렌드를 결합한 혁신적인 사례로 평가받고 있다. 개발 과정 3년, 샘플 1000개 제작 '더 굿 컵'은 지속 가능한 미래를 추구하는 'Choose Planet A'가 개발했다. 이 회사는 웹사이트를 통해 "시장에 지속 가능한 플라스틱 대체제를 제공함으로써 산업 전반의 포장 재료에 대한 개선된 최종 사용 주기를 촉진하고자 한다"고 밝혔다. '더 굿 컵' 개발에는 약 3년의 시간이 소요되었으며, 이 과정에서 약 1000개의 수작업 샘플이 제작됐다. 현재 이 제품은 캐나다에서만 판매 중이지만, 앞으로 글로벌 시장으로 확대될 계획이다. 회사는 향후 전 세계적으로 제품의 디자인을 라이선스하려는 목표를 가지고 있으며, 이를 통해 제조 비용과 운송 과정에서 발생하는 폐기물을 줄이고자 한다. 플라스틱 폐기물 감소 기대 플라스틱 폐기물 감소는 현재 중대한 환경적 도전 과제 중 하나로 꼽힌다. 유엔 환경 프로그램은 플라스틱으로 인한 지구의 심각한 오염 상황을 지적하며, "우리의 행성이 플라스틱으로 질식하고 있다"고 경고한다. 특히 일회용 플라스틱 커피 뚜껑은 환경에 부정적인 영향을 끼친다. 환경 비영리 단체인 푸드 프린트(FoodPrint)에 따르면, 일회용 커피 뚜껑은 주로 재활용이 어려운 폴리프로필렌 또는 폴리스티렌 No.6으로 제작되어 환경 문제를 가중시킨다. 이러한 문제의식을 바탕으로 제작된 '더 굿 컵'은 뜨거운 커피를 마실 때의 불편함을 줄이는 동시에 환경 보호에도 기여할 수 있는 혁신적인 제품으로 기대를 모으고 있다.
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혁신적인 친환경 커피 컵 '더 굿 컵' 출시
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암 치료, "일반 화학요법 약물, 예상과 다르게 작용"
- '암'은 비정상적인 세포 성장으로 인해 발생하는 질병으로, 양성 종양과 악성 종양으로 나누어진다. 그러나 최근 연구에 따르면, 종양 치료를 위해 널리 사용되는 화학요법이 아직 완전한 잠재력을 발휘하지 못하고 있음이 드러났다. 연구원들과 의사들이 암 치료에 사용되는 가장 일반적인 약물 중 일부가 종양을 억제하는 방식에 대해 오랜 기간 잘못 이해해 왔기 때문일 수 있다는 연구 결과가 나온 것. 과학기술 전문매체 '사이테크데일리(SciTechDaily)'에 따르면, 위스콘신-매디슨 대학의 최근 연구는 많은 환자들에게 효과적인 특정 화학요법의 작동 원리를 밝혀냈다. 더 중요한 것은 이 연구는 세포 분할을 막는 데만 의존해 새로운 화학요법 약물을 찾는 노력이 부족했다는 점도 지적했다. 기존의 연구는 주로 암 세포 분할을 막는 방식에 초점을 맞춰왔으나, 이 방식만으로는 충분하지 않음을 강조했다. 수십 년 동안 연구자들은 '미세소관 독성 물질(microtubule poisons)'이라 불리는 약물군이 암 종양의 세포 분할을 중단시키는 것으로 생각했다. 하지만 위스콘신-매디슨 대학의 연구팀은 환자들에서 이러한 미세소관 독성 물질이 실제로 암세포의 분할을 중단시키지 않는다는 것을 발견했다. 이 약물들은 오히려 분할 과정을 변형시키며, 이로 인해 새로운 암세포의 사멸과 질병의 후퇴(종양의 크기가 줄어들거나 증상이 개선되는 것)로 이어졌다. 암은 정상 세포와 달리 무한한 분할과 증식을 통해 성장하고 퍼지는 특성을 가지고 있다. 미세소관 독성 물질이 암세포의 분할을 중단한다는 가설은 실험실 연구를 통해 그 가능성을 제시했지만, 최근의 연구는 이러한 가정에 대해 새로운 시각을 제공한다. 이 연구는 베스 웨버 교수와의 협력 하에 수행되었으며, 그 목적은 종양 치료에 사용되는 미세소관 독성 물질이 파클리텍셀처럼 어떻게 작용하는지를 파악하는 것이었다. 파클리텍셀은 난소와 폐암 같은 일반적인 악성종양 치료에 사용되는 약물이다. 웨버 교수는 이전 연구 결과에 대해 "매우 놀라운 발견"이라고 언급했다. 그는 "수십 년 동안 우리는 파클리텍셀이 종양의 세포분열, 즉 미토시스를 중단시키는 방식으로 작용한다고 생각해왔다"며 "전 세계 실험실에서 진행된 연구들이 이를 뒷받침했지만, 문제는 실제 종양 내에서의 농도보다 훨씬 높은 농도를 사용했다는 점이었다"고 지적했다. 웨버 교수와 그의 동료들은 다른 미세소관 독성 물질이 파클리텍셀과 유사한 방식으로 작동하는지 알아보고자 했다. 이들의 관심사는 단순히 세포 분할을 중단시키는 것이 아니라, 분할 과정을 혼란스럽게 만드는 메커니즘이었다. 이러한 질문은 새로운 암 치료 방법을 모색하는 과학자들에게 매우 중요한 영향을 미친다. 이는 약물의 치료 효과를 담당하는 메커니즘을 파악하고, 이를 복제하거나 개선하는 데 크게 의존하는 약물 개발 노력의 핵심 요소이기 때문이다. 미세소관 독성 물질은 모든 환자에게 효과적인 치료법이 아닐 수 있지만, 연구자들은 이 약물들이 수행하는 작용을 모방하는 다른 치료 방법을 개발하기 위해 오랜 시간 노력해왔다. 암세포의 분열을 중단시키는 새로운 화학물질을 찾는 이전의 시도들은 어려움에 부딪혔지만, 이러한 연구는 계속 진행 중이다. 웨버 교수는 "아직도 유사분열을 중단시키는 것을 종양을 죽이는 메커니즘으로 간주하는 과학 커뮤니티가 많다"며, "이것이 환자에게 중요한지 이해하고자 한다"고 말했다. 연구팀은 윈스콘신 대학교 카본 암센터(UW Carbone Cancer Center)에서 표준 항-미세소관 독성 물질을 기반으로 한 화학요법을 받은 유방암 환자들로부터 얻은 샘플을 연구했다. 연구팀은 종양에 전달된 약물의 양을 측정하고, 종양 세포가 어떻게 반응하는지를 분석했다. 그들은 약물에 노출된 후에도 세포가 계속해서 분열하긴 하지만, 그 분열이 비정상적으로 일어나는 것을 관찰했다. 이러한 비정상적인 세포 분열은 종양 세포의 사멸을 유도할 수 있는 가능성이 있음을 시사한다. 일반적으로, 세포 내에서 유사분열 과정 동안 염색체는 복제되어 이분화되며, 이로 인해 두 개의 동일한 염색체 세트가 새로운 세포로 이동한다. 이 염색체 이동은 방추사(mitotic spindle)라는 특수한 세포 구조에 염색체가 연결되면서 발생한다. 정상적인 방추사에는 두 개의 끝, 즉 방추체 극이 존재한다. 방추사는 세포의 체세포분열 때 생성되는 가는 실 모양의 섬유질 단백질을 의미한다. 한 개의 세포가 두 개의 세포로 분열할 때, 복제된 염색체는 방추사를 통해 정확하게 두 개의 딸 세포로 분리되어야 한다. 이 과정에서 미세소관으로 구성된 방추사가 중요한 역할을 한다. 웨버 박사 팀은 파클리텍셀과 같은 미세소관 독성 물질이 유사분열을 중지시키기보다는 오히려 혼란을 야기하는 비정상적인 상태를 유발한다는 사실을 발견했다. 이 혼란은 종양 세포가 염색체의 한 세트를 넘어서 두 개 이상의 여러 방향으로 당기면서 유전체에 혼란을 일으키는 것이다. 웨버 박사는 "유사분열 후에 유전적으로 동일하지 않은 딸 세포가 생기고, 염색체 손실이 발생하면 세포의 사멸 가능성이 높아진다"고 설명했다. 그는 이어 "이 연구 결과는 미세소관 독성 물질이 많은 환자에게 왜 효과적인지를 밝혀내고, 유사분열을 중지시키는 것만을 목표로 한 새로운 화학요법 약물 개발 시도가 실패한 이유를 설명하는 데 중요한 역할을 한다"고 강조했다.
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암 치료, "일반 화학요법 약물, 예상과 다르게 작용"
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건강한 비만, 대사 관련 질환 위험 ↓
- 전 세계적으로 비만의 유병률이 상승하고 있으며, 이로 인해 대사 관련 질환의 위험도 증가시키고 있다. 대사 관련 질환에는 고혈압, 당뇨병, 이상지질혈증 등이 포함되어 있다고 의학 전문 매체 '뉴스 메디컬 라이프 사이언스(NEWS MEDICAL LIFE SCIENCES)'가 최근 보도했다. 과학 저널 '사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)'에 최근 발표된 연구에서는 비만의 다양한 유형과 호르몬인 렙틴(LEP)과 아디포넥틴(ADP) 수치 간의 관련성을 분석했다. 이 연구에 따르면 비만은 대사적으로 건강한 비만(MHO)과 대사적으로 건강하지 않은 비만(MUO)으로 구분할 수 있다. MHO는 대사 관련 질환에 대한 위험이 상대적으로 낮으며, 반면 MUO는 그 위험이 높다는 설명이다. 비만과 대사 관련 질환 연구 방법 연구팀은 중국 신장에서 실시한 연구에 참여한 178명의 데이터를 분석했다. 참가자들은 비만도계산(BMI) 기준에 따라 참가자들을 세 그룹으로 나누어졌다. BMI가 99kg/m2이상인 대사적으로 건강하지 않은 비만(MUO) 그룹, BMI가 99kg/m2 이상이면서 대사 질환은 없는 건강한 비만(MHO) 그룹, 그리고 BMI가 24kg/m2 미만인 건강한 대조군(HC) 그룹이다. 연구팀은 참가자들로부터 공복 상태에서 혈액 샘플을 채취하고, 이를 기반으로 혈청 렙틴(LEP)과 아디포넥틴(ADP) 수치를 측정했다. 렙틴(LEP)은 포도당의 이용을 촉진하고 인슐린의 민감도를 향상시켜 몸의 에너지 균형을 유지하는데 중요한 역할을 한다. 아디포넥틴(ADP)은 인슐린 작용의 향상, 포도당 대사의 개선, 지질 산화 증가 등을 통해 비만과 관련된 심혈관 질환의 위험을 줄이는 염증 억제 호르몬으로 알려져 있다. 연구진은 참가자들의 생물학적 성별, 허리둘레(WC), 혈청 트리글리세라이드(TG), 공복 인슐린(FINS), 공복 혈장 포도당(FPG) 수치, 혈압(BP), 체질량 지수(BMI), 그리고 체중 등을 측정했다. MUO그룹, 아디포넥틴↓ 렙틴↑ 건강하지 않은 비만(MUO) 그룹의 참가자들은 건강한 비만(MHO) 그룹에 비해 체질량 지수, 허리 둘레, 허리-엉덩이 비율(WHR), 혈청 트리글리세라이드, 총 콜레스테롤(TC), 저밀도지질단백질-콜레스테롤(LDL-C), 공복 혈장 포도당, 공복 인슐린, 인슐린 저항성 수치(Homa-IR)와 혈압 수치가 상대적으로 높았다. 게다가 건강하지 않은 비만(MUO) 그룹이 아디포넥틴 수치는 더 낮았고, 렙틴 수치는 더 높았다. 아디포넥틴은 허리둘레, 내장 지방, 혈압, 혈중 지질, 혈장 포도당 및 인슐린 수치와의 역상관 관계를, 렙틴은 허리 둘레, 허리-엉덩이 비율(WHR), 체질량 지수, 체지방량과의 양의 상관 관계를 보였다. 대사적으로 건강하지 않은 비만(MUO) 그룹과 건강한 비만(MHO) 그룹 사이에서 렙틴과 아디포넥틴 호르몬 수치에는 차이가 없었다. 그러나 두 그룹 모두에서 렙틴 수치는 체지방량과 양의 상관 관계를 보였으며, 아디포넥틴 수치는 내장 지방, 혈압, 혈중 지질, 혈장 포도당 및 인슐린 수치와 역상관 관계를 보였다. 비만 관련 대사 장애 지표 활용 이 연구는 비만 표현형에 따른 렙틴과 아디포넥틴 수치의 차이를 조사한 최초의 연구 중 하나다. 연구 결과, 대사적으로 건강하지 않은 비만(MUO) 그룹은 건강한 비만(MHO) 그룹에 비해 대사 질환의 위험이 더 크다는 것이 확인됐다. 아디포넥틴과 렙틴 수치의 변동은 비만과 관련된 대사 장애의 유용한 지표가 될 수 있음을 시사한다. 아디포넥틴은 비만과 관련된 심장대사 문제의 예방에 기여하는 반면, 렙틴은 신체의 에너지 균형 유지에 중요한 역할을 한다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 비만 관련 대사 장애의 조기 발견과 치료에 대한 새로운 접근 방법이 마련될 수 있을 것으로 기대된다.
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건강한 비만, 대사 관련 질환 위험 ↓
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美 스탠퍼드 대, 질병‧노화 새 지표 '리피돔' 발견
- 인간의 DNA염기 서열이 분석되면서 불로장생(不老長生)을 향한 과학자들의 노력이 이어지고 있다. 이를 통해 희귀암 환자에게 삶을 연장할 수 있는 희망의 길이 열리고, 질병의 원인이 무엇인지도 밝혀지고 있다. 그러나 이런 것만으로는 신체 활동을 전부 표시하기에는 부족하다. 미국 과학기술 전문매체 사이테크데일리(SciTechDaily)는 스탠퍼드 대학교 과학자들이 건강과 질병, 노화에 대한 새로운 지표인 '리피돔(lipidome)'을 발견했다고 최근 보도했다. 리피돔은 지방이나 오일과 같은 성분을 포함하는 넓은 범주의 분자로, 트리글리세라이드, 콜레스테롤, 호르몬과 일부 비타민을 포함한다. 우리 몸에서는 세포막을 구성하고 세포 전달자 역할을 하며 에너지를 저장하고, 감염에 대응하고 신진대사를 조절하는 데 중요한 역할을 한다. 먼저 리피돔을 이해하기 전에 프로테옴(proteome)에 대한 이해가 필요하다. 게놈이 사람이 지닌 모든 유전 정보의 집합체라면 프로테옴은 특정 세포나 특수 상황에서 만들어지고 작용하는 단백질의 총합을 말한다. 인간의 게놈은 본질적으로 안정적이다. 프로테옴은 건강과 환경의 영향을 받기는 하지만 유전자에 의해 암호화된 내용에 크게 좌우된다. 반면 리피돔은 우리가 먹는 음식과 장 내에 살고 있는 미생물에 의해 직접적으로 변경될 수 있다. 리피돔은 장을 더 유연하게 만들기도 한다. 그러나 지질 분자의 수와 다양성(적어도 수천 개가 있음)으로 인해 연구하기가 어렵다. 스탠퍼드 대학교 FACS 유전학 교수인 마이클 P. 스나이더(Michael P. Snyder) 박사는 "리피돔은 사실상 모든 것과 관련이 있지만, 너무 다양하고 많기 때문에 대부분의 리피돔이 어떤 작용을 하는지 알지 못할 수도 있다"고 지적했다. 스나이더 박사의 연구팀이 2023년 9월11일 학술지 '네이처 메타볼리즘(Nature Metabolism)'에 발표한 새로운 연구는 인간 리피돔에 대해 깊이 파고들어 건강한 상태와 질병에 따른 변화를 추적했다. 이는 제2형 당뇨병의 발병에서 리피돔이 어떻게 변하는지 추적한 최초의 연구 중 하나다. 건강 지표 리피돔 당뇨병 위험이 있는 많은 참가자를 포함한 100명 이상이 건강할 때는 3개월마다 혈액 샘플을 제공하고, 질병이 발생하면 주기적으로 샘플을 제공해 최대 9년 동안 추적했다. 연구팀은 분자 무게와 전하에 따라 화합물을 분리하는 질량 분석 기술을 사용해 약 800개의 리피돔과 인슐린 저항성, 바이러스 감염, 노화 등의 연관성을 기록했다. 연구 결과 모든 사람의 리피돔이 시간이 지나도 안정적으로 유지되는 독특한 특성이 있지만, 특정 유형의 리피돔은 사람의 건강에 따라 예측 가능하게 변한다는 사실을 발견했다. 예를 들어, 목록에 있는 리피돔 중 절반 이상이 인슐린 저항성(신체 세포가 인슐린을 사용하여 혈액에서 포도당을 흡수할 수 없는 경우)과 연관되어 있으며, 이는 제2형 당뇨병으로 이어질 수 있다. 인슐린 저항성은 혈당을 측정해 진단할 수 있지만, 리피돔의 변화를 이해하면 작용 중인 생물학적 과정을 밝혀낼 수 있다. 제2형 당뇨병과 리피돔 이 연구의 공동 저자인 다니엘 호른버그(Daniel Hornburg) 박사는 "질병과 관련된 모든 분자는 메커니즘에 대한 더 많은 정보를 제공하고, 질병 진행에 영향을 미치는 대상으로 작용할 수 있다"고 말했다. 또한, 호흡기 바이러스 감염 과정에서 변동하는 200개 이상의 리피돔을 확인했다. 리피돔의 수준이 상승하고 하락함에 따라 초기 감염 시 체내 고에너지 대사 및 염증을 반영해 질병의 경과를 나타낼 수 있다. 인슐린 저항성을 가진 사람들은 감염에 대한 이러한 반응에서 일부 이상을 보였을 뿐 아니라 백신에 대한 약한 반응도 보였다. 인간의 노화는 사람에 따라 빠르게 진행되기도 하고, 느리게 진행되기도 하다 연구팀은 20~79세까지 참가자의 광범위한 연령 범위와 오랜 연구 기간을 통해 노화에 따라 리피돔이 어떻게 변하는지 확인할 수 있었다. 콜레스테롤과 같은 대부분의 리피돔이 노화에 따라 증가하지만 오메가-3 지방산을 포함한 일부 리피돔은 감소한다는 것을 발견했다. 게다가, 리피돔의 이러한 노화 징후는 모든 사람에게 동일한 속도로 발생하지 않는다. 예를 들어 인슐린 저항은 이러한 변화를 가속화 시키는 것으로 보인다. 공동 저자이자 스나이더 연구실의 또 다른 전 연구원인 시 우(Si Wu) 박사는 "리피돔 프로필은 흥미롭게도 개인이 생물학적으로 더 빨리 또는 더 느리게 노화가 진행되는 것을 예측할 수 있다"고 말했다. 또 일부 리피돔 그룹들이 항산화제로 알려진 세포 신호 전달에 관여하는 에테르 결합 포스파티딜에탈올아민(phosphatidylethanolamines)과 같은 특정 그룹의 리피돔과 건강의 연관성이 얼마나 일관되게 나타나는지를 관찰했다. 이는 건강을 모니터링하거나 새로운 식이 보충제를 섭취하는 데 도움이 될 수 있다. 앞으로 스나이더 연구팀은 이러한 조사에서 얻은 정보를 기반으로 특정 리피돔과 생활방식 변화 사이의 상관관계를 조사할 계획이다. 한편, 일상생활에서 노화를 늦추기 위해서 제일 먼저 균형잡힌 영양과 규칙적인 식사를 하는 것이 좋다. 또한 적게 먹는 소식과 규칙적인 운동, 충분한 수면도 노화를 늦추는 방법이 될 수 있다.
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美 스탠퍼드 대, 질병‧노화 새 지표 '리피돔' 발견
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AI 에너지 효율성 100배 개선⋯클라우드 의존 없는 실시간 나노전자소자 개발
- 노스웨스턴 대학교 엔지니어들은 가장 에너지 효율적인 방식으로 정확한 머신러닝 분류 작업을 수행할 수 있는 새로운 나노 전자 장치를 개발했다. 12일(현지시간) 미국 매체 노스웨스턴나우(northwestern now)에 따르면 기존 기술보다 100배 적은 에너지를 사용하는 방식으로 실시간으로 인공지능(AI) 작업을 수행할 수 있다. 이 장치의 가장 큰 특징은 클라우드를 이용하지 않고도 대용량 데이터를 실시간으로 처리하고 분석할 수 있는 점이다. 따라서 설치 공간이 협소하고 전력 소비가 적은 웨어러블 기기, 예를 들어 스마트 시계나 피트니스 트래커에 적용하기에 이상적이다. 연구 팀은 이 새로운 나노전자소자의 성능을 확인하기 위해 심전도(ECG) 데이터를 활용해 불규칙한 심장 박동인 부정맥을 진단하는 실험을 진행했다. 실험 결과, 이 장치는 다양한 부정맥 유형을 거의 95%의 높은 정확도로 판별할 수 있었다. 이번 연구 결과는 공학과 의학 분야에서 큰 파장을 일으킬 것으로 보이며, 관련 논문은 12일 '네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)' 저널에 게재됐다. '개인화된 서포트 벡터 머신 분류를 위한 재구성 가능한 혼합 커널 이종 접합 트랜지스터'라는 제목의 이 연구는 미국 에너지부, 국립과학재단, 육군 연구소의 지원을 받아 진행됐다. 이 연구의 선임 저자인 노스웨스턴의 마크 허삼(Mark C. Hersam) 박사는 "오늘날 대부분의 센서는 데이터를 수집한 다음 클라우드로 전송하고, 분석은 에너지 소모가 많은 서버에서 수행된 후 최종적으로 사용자에게 결과를 전송한다"며 "이 접근 방식은 엄청나게 비싸고 상당한 에너지를 소비하며 시간이 많이 걸린다"고 성명했다. 이어 "우리 장치는 에너지 효율이 매우 높아 웨어러블 전자기기에 직접 배치하여 실시간 감지 및 데이터 처리를 할 수 있으므로 건강 응급상황에 보다 신속하게 개입할 수 있다"고 말했다. 나노기술 전문가로 유명한 허삼 박사는 노스웨스턴 맥코믹 공과대학에서 월터 머피 재료과학 및 공학 교수로 활약하고 있다. 또한 재료 과학 및 공학과 학과장, 재료 연구 과학 및 공학 센터 소장, 그리고 국제 나노기술연구소 회원 등 왕성한 역할을 하고 있다. 허삼 박사는 이번 연구를 서던캘리포니아 대학교의 한 왕(Han Wang) 교수, 노스웨스턴 대학교의 비노드 상완(Vinod Sangwan) 연구 조교수와 공동으로 주도했다. 머신러닝 툴은 신규 데이터를 분석하기 전에, 먼저 학습 데이터를 다양한 카테고리에 정확하게 분류하는 과정을 거쳐야 한다. 예를 들어, 사진을 색상별로 분류하는 도구의 경우, 빨간색이나 노란색, 파란색 등 각 사진의 색상을 정확히 식별할 수 있어야 한다. 이러한 작업은 인간에게는 간단하지만, 기계에게는 상당한 에너지를 소모하는 복잡한 작업이다. 현재 실리콘 기반 기술로 심전도와 같은 대규모 데이터 세트를 분류하려면 100개 이상의 트랜지스터를 필요로 한다.이러한 각각의 트랜지스터는 작동과정에서 에너지를 소비한다. 하지만 노스웨스턴의 나노 전자 장치는 단 두 개의 장치로 동일한 머신러닝 분류를 수행할 수 있다. 연구진은 디바이스 수를 줄임으로써 전력 소비를 획기적으로 줄이고 표준 웨어러블 기기에 적용 가능한 훨씬 더 작은 크기의 디바이스를 개발했다. 이 새로운 디바이스의 비결은 다양한 소재를 혼합하여 전례 없는 조정성을 구현한 것이다. 기존 기술은 실리콘을 사용하지만 연구진은 2차원 이황화몰리브덴과 1차원 탄소 나노튜브로 소형화된 트랜지스터를 제작했다. 따라서 데이터 처리 단계마다 하나씩 많은 실리콘 트랜지스터가 필요한 대신, 재구성 가능한 트랜지스터는 다양한 단계 간에 전환할 수 있을 만큼 동적이다. 이번 새로운 디바이스의 성공 비결은 다양한 소재의 혼합과 창의적인 조절 능력에 있다. 기존에는 실리콘을 주로 사용했으나, 이번 연구에서는 2차원 이황화몰리브덴과 1차원 탄소 나노튜브를 활용하여 소형화된 트랜지스터를 구현했다. 이러한 혁신적 접근 방법 덕분에, 각 데이터 처리 단계에 여러 개의 실리콘 트랜지스터를 사용하는 것이 아니라, 하나의 재구성 가능한 트랜지스터만으로도 다양한 단계를 동적으로 전환할 수 있게 되었다. 허삼 박사는 이에 대해 "두 가지 서로 다른 재료를 하나의 디바이스에 통합함으로써, 전류 흐름을 강력하게 조절할 수 있는 동적 재구성이 가능하다"며 "이런 방식으로 단일 디바이스에서도 높은 수준의 조절이 가능해져, 작은 공간과 적은 에너지만을 소비하면서도 정교한 분류 알고리즘 실행이 가능하다"고 덧붙였다. 연구진은 장치를 테스트하기 위해 공개적으로 사용가능한 의료 데이터 세트를 찾았다. 먼저 심전도 데이터를 해석하도록 디바이스를 훈련시켰는데, 이는 일반적으로 숙련된 의료진이 상당한 시간을 들여야 하는 작업이다. 그런 다음 장치에 정상, 심방 조기 박동, 심실 조기 수축, 속도 박동, 왼쪽 다발 분기 블록 박동, 오른쪽 다발 분기 블록 박동 등 6가지 유형의 심장 박동을 분류하도록 요청했다. 연구팀은 장치의 성능을 테스트하기 위해 공개적으로 접근 가능한 의료 데이터 세트를 활용했다. 첫 단계에서 연구팀은 디바이스를 훈련시켜 심전도 데이터를 해석할 수 있도록 하였는데, 이는 일반적으로 전문 의료인력이 상당한 시간을 투입해야 해결할 수 있는 문제였다. 연구팀은 이어서 장치에게 정상 심장 박동, 심방 조기 박동, 심실 조기 수축, 속도 박동, 왼쪽 번치 가지 블록, 오른쪽 번치 가지 블록 등 총 6가지 유형의 심장 박동 패턴을 구분하도록 요청했다. 이렇게 개발된 나노전자 장치는 1만 개의 심전도 샘플을 분석하며 각각의 부정맥 유형을 정확하게 식별할 수 있었다. 또한, 이 장치는 데이터를 클라우드로 전송할 필요가 없어, 환자의 소중한 시간을 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 환자의 개인 정보 보호도 가능하다. 허삼 박사는 "데이터가 전송될 때마다 도난당할 위험이 증가한다"고 주장했다. 그는 "개인 건강 정보가 손목 시계와 같은 웨어러블 장치에서 로컬로 처리될 경우, 정보의 도난 위험이 크게 감소한다"고 덧붙였다. 그러면서 이런 방법으로 이 장치가 개인 정보의 보호를 강화하고 정보 유출의 위험을 줄일 것이라고 강조했다. 그는 이러한 나노전자 장치가 향후 웨어러블 기기에 통합되어, 각 사용자의 건강 상태에 맞춰 개인화되며 실시간 애플리케이션에 적용될 것으로 전망했다. 이를 통해 사용자들은 추가적인 전력 소모 없이도 기존에 수집된 데이터를 최적화하여 활용할 수 있을 것으로 보인다고 말했다. 허삼 박사는 "AI 도구들이 전력 소비의 큰 부분을 차지하고 있는 상황"이라며 "현재의 컴퓨터 하드웨어에 계속 의존하는 것은 지속 가능하지 않다"라고 경고했다.
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AI 에너지 효율성 100배 개선⋯클라우드 의존 없는 실시간 나노전자소자 개발
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나사, 베누 소행성 샘플서 '탄소와 물' 존재 확인
- 나사(NASA)가 우주에서 채취해 지구로 가져온 45억 년 된 소행성 '베누(Bennu)' 샘플에 탄소와 물의 존재가 확인됐다. 베누 샘플 연구는 지구 생명체의 구성 요소가 암석에서 어떻게 출현했는지 실마리를 제공할 것으로 보인다. 미국 항공우주국(NASA)은 11일(현지시간) 텍사스주 휴스턴에 있는 존슨우주센터(JSC)에서 지난 9월 24일 귀환한 소행성 탐사선 '오시리스-렉스'(OSIRIS-REx)가 채취한 '베누' 샘플을 처음으로 공개했다. 이 발견은 NASA의 오시리스-렉스(OSIRIS-REx, 기원, 스펙트럼 해석, 자원 식별 및 보안 - 레골리스 탐사선) 과학팀의 예비 평가의 일부였다. 빌 넬슨 NASA 국장은 "오시리스-렉스 샘플의 돌과 먼지에는 물과 많은 양의 탄소를 포함하고 있다"며 "과학자들이 앞으로 여러 세대에 걸쳐 지구 생명체의 기원을 조사하는 데 도움이 될 것"이라고 밝혔다. 풍부한 물과 탄소 함유 NASA는 소행성의 암석과 먼지에 담긴 비밀은 앞으로 수십 년 동안 연구되어 태양계가 어떻게 형성되었는지, 지구에 생명체의 전구 물질이 어떻게 뿌려졌는지, 지구와의 소행성 충돌을 피하기 위해 어떤 예방 조치를 취해야 하는지에 대한 통찰력을 제공할 것으로 기대했다. 넬슨 국장은 "오시리스-렉스 샘플은 지금까지 지구로 보내진 소행성 샘플 중 가장 탄소가 풍부하다"며 "첫 번째 분석 결과, 점토 광물 속에 물이 상당히 많이 함유돼 있다. 광물과 유기 분자 모두에 탄소도 있다"고 말했다. NASA 존슨의 큐레이션 전문가들은 특별히 지어진 새로운 클린룸에서 지난 열흘 동안 샘플 반환 하드웨어를 조심스럽게 분해하여 그 안에 들어 있는 대량의 샘플을 엿볼 수 있었다. 당초 소행성 샘플은 60g으로 계획됐지만 과학자들은 처음 과학용 캐니스터 뚜껑을 열었을 때 수집기 헤드, 캐니스터 뚜껑, 베이스 외부를 덮고 있는 소행성 물질을 추가로 발견했다. 여분의 물질이 너무 많아서 기본 샘플을 수집하고 담는 세심한 과정이 느려졌다는 설명이다. 넬슨은 "이 물질들은 지구 형성에 중요한 요소"라며 "이는 생명체가 탄생할 수 있었던 원소의 기원을 규명하는 데 도움이 될 것"이라고 말했다. 태양계와 지구 원소 규명 기대 처음 2주 동안 과학자들은 주사 전자 현미경, 적외선 측정, X-선 회절, 화학 원소 분석을 통해 이미지를 수집하여 행성 초기 물질에 대한 "빠른" 분석을 수행했다. 또한 X-선 컴퓨터 단층 촬영을 통해 입자 중 하나의 3D 컴퓨터 모델을 생성하여 다양한 내부를 들여다봤다. 이 초기 모습을 통해 샘플에 탄소와 물이 풍부하다는 증거를 확인할 수 있었다. 오시리스-렉스 소행성 탐사선에 탑재된 캡슐은 2016년 9월 케이프 커내버럴 우주센터에서 발사된 지 7년 만에 38억6000마일(62억km)에 달하는 대장정 끝에 지난 2023년 9월 24일 지구로 무사히 귀환했다. 이 탐사선은 2020년 10월 지구에서 약 3억3300만㎞ 떨어진 곳에 있는 베누 표면에서 흙과 자갈 등 샘플 250ｇ을 채취한 뒤 2021년 5월 지구로의 귀환을 시작했다. 이는 미국으로선 첫 번째 소행성 샘플 채취였지만, 앞서 일본이 이토카와(2010년), 류구(2020년) 소행성으로부터 각각 채취한 샘플 1g 미만과 5.4g보다는 많은 양이다. 기상 현상과 지각 변동 등으로 크게 변형된 지구와 달리 베누는 45억년 전 태양계 형성 초기의 물질을 그대로 간직하고 있을 것으로 추정되고 있다. 투손 애리조나 대학교의 오시리스-렉스 수석 연구자인 단테 로레타(Dante Lauretta)는 "소행성 베누의 먼지와 암석 속에 보존된 고대의 비밀을 들여다보면서 우리는 태양계의 기원에 대한 심오한 통찰력을 제공하는 타임캡슐을 열어보고 있다"라고 말했다. 로레타는 "탄소가 풍부한 물질과 물을 함유한 점토 광물이 풍부하게 존재하는 것은 우주 빙산의 일각에 불과하다. 수년간의 헌신적인 협력과 최첨단 과학을 통해 이루어진 이러한 발견은 우리가 살고 있는 천체뿐만 아니라 생명의 시작에 대한 잠재력을 이해하는 여정으로 우리를 이끌고 있다"고 전했다. 우주 신비 규명 기대 한편, NASA는 존슨우주센터 내 전용 청정실에서 앞으로 2년간 베누의 샘플을 정밀 분석할 예정이다. 베누에서 채취된 샘플이 어떻게 소행성이 형성되고 진화했는지 우주 유산의 신비를 풀 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 또한 이를 통해 지구에 생명체 출현에 대한 인류의 오랜 궁금증을 풀고 앞으로 이 소행성이 지구를 어떻게 비껴갈 수 있는지를 연구하는 데에도 도움을 줄 수 있을 것으로 보고 있다. 과학자들은 베누가 지금부터 약 160년 후 지구와 충돌할 가능성이 큰 것으로 추정하고 있다. NASA는 미래 세대의 과학자를 포함한 전 세계 과학자들의 추가 연구를 위해 베누 소행성 샘플의 최소 70%를 존슨 기지에 보존할 예정이다. 아울러 올가을에는 스미소니언 박물관, 휴스턴 우주 센터, 애리조나 대학교에 추가 샘플을 대여하여 공개적으로 전시할 계획이다.
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- 산업
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나사, 베누 소행성 샘플서 '탄소와 물' 존재 확인
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맥주, 거품 많을수록 더 맛있다
- 맥주 거품이 많을 수록 풍미가 깊어 더욱 맛있다는 연구결과가 나왔다. 직장인들은 시원한 맥주로 하루 일과를 마무리하기를 기대한다. 특히, 맥주 거품이 입 안에서 퍼질 때의 그 특별한 느낌은 하루의 스트레스를 한방에 날려버릴 것 같은 효과가 있다. 또한 맥주 광고에는 시각과 미각을 자극하는 풍부한 거품이 빠지지 않고 등장한다. 이 맥주 거품에 관한 흥미로운 연구결과가 최근 발표됐다. 거품이 많을수록 맥주 맛이 더 좋아진다는 분석이 나온 것. 미국 매체 메일온라인(MailOnline)은 후쿠오카 규슈산교대학(Kyushu Sangyo University)과 일본 아사히 맥주 연구팀의 결과를 인용, 맥주에 풍부한 거품이 존재할 때 그 향미가 더욱 깊어진다고 전했다. 해당 연구팀이 실험실에서 테스트한 결과, 거품이 풍부할 때 맥주의 향기는 최대 2배까지 강화될 수 있다는 사실을 발견했다. 이 거품층 안에는 수백만 개의 거품이 있고, 이들 속에는 향미 화합물이 함유되어 있다. 그리고 이 거품들이 붕괴되면서 향미 화합물이 대기 중으로 방출되어 맥주의 향미를 강화시킨다. 연구팀은 맥주의 거품이 향미를 강화시키는 데 중요한 역할을 하며, 특정 향미 화합물의 방출을 촉진한다는 사실을 강조했다. 이 논문들을 통해 알 수 있는 사실은, 맥주의 거품이 구체적이며 매력적인 향미를 방출하며, 거품은 맥주를 마시는 사람의 후각에 직접 전달하는 중요한 역할을 한다는 것이다. 거품은 맥주의 신선함, 청량감, 그리고 건강함에 대한 첫 느낌을 주며, 그로 인해 우리는 맥주에 함유된 다양한 향기, 예를 들면 과일향, 맥아향 혹은 흙향 같은 향미를 코의 후각 수용체를 통해 감지하게 된다. 이것은 마신 사람에게 맥주의 맛, 신선함, 청량함 및 건강함에 대한 첫 번째 매혹적인 시작점을 제공한다. 과일향, 맥아향 또는 흙향 같이 다양한 향미를 맥주에서 감지할 수 있는 것도 코의 후각 수용체 덕분이다. 한편, 우리의 혀에 위치한 미뢰(혀에서 맛을 느끼는 미세포가 모여있는 미세구조)는맥주의 '맛'을 감지하는 부분으로, 달콤하거나, 시거나, 쓴 맛과 같은 다양한 맛과 향미를 구별하게 해준다. 맥주에는 양조 과정에서 발효를 통해 생성되는 수백 종류의 향미 화합물이 포함되어 있어 그 다양한 맛과 향을 느낄 수 있다. 예를 들면, 바나나나 배와 같은 냄새를 내는 화합물에는 초산이소아밀(이소아밀 아세테이트isoamyl acetate)이 있으며, 레몬이나 다른 과일의 향을 가진 에틸 데카노에이트(ethyl decanoate) 역시 포함되어 있다. 이 연구에서는 일본 현지 시장에서 구매한 맥주를 대상으로 실험을 진행했다. 비록 연구 참여자 중 3명이 아사히 회사 출신이었지만, 연구에서 사용된 맥주의 브랜드나 종류(에일 혹은 라거)는 공개되지 않았다. 맥주를 밀봉된 유리 실린더에 넣어 향기가 내부로 흐르는 질소의 도움을 받아 상단에 있는 유리 빨대를 통해서만 빠져나올 수 있도록 했다. 맥주는 밀봉된 유리 실린더 안에 담겨, 실린더 내부를 통해 흐르는 질소의 도움으로 유리 실린더 상단의 빨대를 통해서만 향기가 방출될 수 있게 만들어졌다. 이렇게 방출된 향기는 공기 샘플의 화합물을 실시간으로 측정해 특수한 유형의 질량 분석기(mass spectrometer)를 사용해 모니터링됐다. 과학자들은 초음파 파동을 활용해 주점에서 맥주를 유리잔에 따를 때 일어나는 물리적 현상을 재현했다. 이를 통해 거품이 많은 맥주와 거품이 없는 맥주에서 사람이 음식을 섭취할 때 코로 흡입되는 향기 화합물을 모두 모니터링했다. 연구팀은 거품이 있는 맥주에서 '향기 화합물의 집중도'가 거품이 없는 맥주에 비해 약 1.3~1.9배 높다는 것을 확인했다. 맥주의 풍성한 거품과 맛의 상관관계 비밀이 풀린 것이다.
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- 생활경제
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맥주, 거품 많을수록 더 맛있다
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나사 탐사선 '오시리스 렉스', 7년 만의 귀환⋯소행성 베누 샘플 채취
- 미국 항공우주국(NASA)에서 쏘아올린 소행성 연구 우주 탐사선 오시리스 렉스(OSIRIS-REx)가 7년 만의 귀환을 앞두고 있다. 미국 우주항공전문매체 스페이스닷컴(SPACE.com)에 따르면, 나사의 오시리스 렉스 미션의 소행성 샘플 반환 캡슐이 2023년 9월 24일(현지시간) 오전 10시 EDT (GMT 1400)에 미국 유타 주의 더그웨이 근처에 위치한 국방부 유타 시험 및 훈련 범위(Department of Defense's Utah Test and Training Range)에서 착륙할 예정이다. 2016년 9월에 발사된 오시리스 렉스는 2020년 10월에 소행성 베누에 도착해 표면에서 샘플을 성공적으로 채취했다. 이제 9월 24일, 7년 간의 깊은 우주 여정을 마치고 채취한 샘플을 지구로 가져옴으로써 NASA는 새로운 우주 탐사 역사의 한 페이지를 장식하게 될 것으로 보인다. 천문학자 지안루카 마시(Gianluca Masi)는 이번 오시리스 렉스의 지구 접근을 이탈리아 체카노의 망원경으로 관측할 계획이다. 그는 이날 밤에는 무료 라이브 스트림으로 오시리스 렉스의 귀환을 공개할 예정이며, 관심 있는 이들은 해당 방송을 통해 직접 관찰할 수 있다. 한편, NASA는 2017년에 오시리스 렉스 탐사선을 소행성 베누 탐사를 위해 발사했다. 이 탐사선은 2020년에 소행성에 도착해 샘플을 성공적으로 채취했고, 그 샘플이 이제 지구로 안전한 귀환을 몇시간 앞두고 있다. 특별한 반환 캡슐과 낙하산을 이용해, 소중한 샘플들이 안전하게 지구에 돌아올 예정이다 탐사선의 샘플 반환 캡슐은 착륙 약 4시간 전에 모체선에서 분리될 예정이며, 이후 지구로의 귀환 여정을 시작하게 된다. 천문학자들은 망원경을 통해 오시리스 렉스의 탐사 대상인 소행성 베누를 관측했을 때, 단단한 물체로 판단했다. 그러나 오시리스 렉스 미션의 주요 과학자 케빈 월쉬의 분석에 따르면, 베누는 느슨한 자갈과 다공성의 저밀도 바위로 이루어진 '지옥 같은' 공간이라는 사실이 드러났다. 오시리스 렉스 우주선은 2023년 9월 24일로 예정된 소행성의 샘플을 지구로 반환하기 위해 마지막 궤도 조정을 진행했다. 현재 이 우주선은 지구로부터 약 280만 km 거리에 있으며, 시속 약 23,000km로 지구에 접근 중이다. 24일 일요일, 지구에서 약 10만2000km 위의 공간에서 오시리스 렉스는 샘플 캡슐을 분리해 유타 사막의 36마일 x 8.5마일 구역에 착륙시킬 예정이다. 이 작업을 위해 나사와 미국 군대가 현장에서 대기 중이다. 이 샘플 캡슐에는 500미터 폭의 소행성 베누에서 채취된 물질이 담겨있다. 이 물질은 태양계의 역사에 관련된 중요한 정보를 담고 있을 것으로 예측된다. 오시리스 렉스가 2018년에 소행성 베누에 접근했을 때, 그 모습은 예상했던 것과 크게 달랐다. 이 프로젝트의 주요 과학자인 다른테 로레타는 "소행성의 표면 구조가 우리의 예상과는 크게 달라, 우주선은 베누의 느슨하고 자갈로 덮인 표면에 안전하게 착륙하기 위해 재프로그래밍이 필요했다"고 스페이스 닷컴에 전했다. 2016년 시작된 7년 미션의 마무리 단계에 접어든 오시리스 렉스는 지난 9월 10일 강력한 추진 엔진을 발사해 지구로의 궤도 변경을 수행했다. 그러나 오시리스 렉스의 미션이 단순히 지구에 안착하는 것으로 끝나지 않는다. 캡슐 내부가 오염될 수 있으므로 이를 텍사스 휴스턴의 존슨 우주 센터에 위치한 이동식 클린룸으로 옮겨진다. 클린룸에서는 캡슐의 외부를 깨끗하게 제거하여 내부 샘플에 접근해야 한다. 존슨 우주 센터의 관계자는 "베누에서 가져온 샘플 중 4분의 1은 오시리스 렉스 팀이 보관하게 될 것"이라며 "나머지 샘플은 향후 수십 년간 다양한 연구에 활용될 예정"이라고 밝혔다.
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나사 탐사선 '오시리스 렉스', 7년 만의 귀환⋯소행성 베누 샘플 채취
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美 나사, 1경 규모 금속 행성 탐사선 10월 발사
- 미국 텍사스주 크기의 행성이 엄청난 속도로 지구를 향해 돌진하고 있다. 미국 우주항공국(NASA)는 비행선을 보내 이 행성에 구멍을 뚫고, 핵탄두를 설치해 폭파하는 방법으로 행성을 둘로 쪼개는 아이디어를 낸다. 영화 '아마겟돈' 이야기다. 그런데 영화 같은 일이 실제로 벌어질 전망이다. 나사는 이번엔 행성을 폭파하는 것이 아니라 어떤 광물이 있는지 조사하기 위해 비행선을 발사한다. 독일의 날씨전문 누리집 '다스베터(daswetter)'에 따르면, 과학자들은 '16프시케(16 Psyche)'라는 이름의 소행성을 탐사할 예정이다. 이번 탐사는 행성의 구성을 파악하기 위한 것이다. 이 소행성은 지난 1852년 3월 17일 이탈리아의 천문학자 안니발레 드 가스프리스(Annibale de Gasparis)가 발견했으며, 소행성대에서 가장 무거운 10개의 소행성 중 하나로 꼽힌다. 과학자들의 이번 탐사는 행성의 형성과 관련된 금속 및 기타 구성 요소에 대한 탐색을 목적으로 한다. 우주는 끊임없이 새로운 비밀을 품고 있으며, 이를 탐사하는 과학자들의 노력은 계속 이어진다. 소행성 '16프시케'는 철, 니켈, 금 등의 금속 성분을 주요 구성 요소로 갖는다. 이러한 특징은 태양계를 구성하는 미행성 핵이 대체로 금속 성분으로 형성됐을 가능성을 시사하며, 과학계는 이 점에 큰 관심을 가지고 있다. 나사가 그린 위의 프시케 상상도처럼 이 소행성의 형태는 감자와 유사한 불규칙한 모양을 하고 있다. 어쩌면 편평한 타원형으로 보일 수도 있다. 적도를 가로지르는 가로 길이는 약 280km, 세로 길이는 232km로, 전체 표면적은 약 16만5800 ㎢에 이른다. 최근의 연구에서는 이 소행성의 주요 성분이 금속으로 되어 있다고 분석됐다. 일반적으로 유리와 모래에서 발견되는 금속성분과 규산염의 복합체로 이해하면 된다. 레이더를 통한 관찰과 소행성의 열관성 측정 결과, 프시케는 암석과 금속의 조합으로 이루어져 있을 가능성이 높다. 특히, 전체 부피 중 30~60% 정도가 금속성분으로 구성되어 있는 것이 확인됐다. 과학자들은 광학과 레이더 관찰을 이용해 프시케의 3D 모델을 구축했다. 이 모델에는 두 개의 함몰된 분화구가 포함되어 있다. 그 결과 소행성 표면에는 금속 함량과 색상에 상당한 차이가 있음이 드러났다. 이 소행성은 우리 태양계를 구성하는 요소 중 하나인 소행성 핵에서 파생된 대량의 금속성분으로 이루어져 있을 가능성이 높다고 과학자들은 추정하고 있다. 소행성 프시케는 태양계 형성 초기에 자주 일어났던 여러 차례의 격렬한 충돌을 견뎌낸 것으로 추정된다. 이는 우리에게 지구의 핵이나 다른 암석 행성의 핵이 어떻게 형성되었는지에 대한 통찰을 제공할 수 있다. 프시케는 태양으로부터 3억7800만~4억9700만km 떨어진 화성과 목성 사이의 태양을 공전한다. 이는 2.5~3.3AU(1AU, Astronomical unit, 지구와 태양 사이의 거리)거리로, 프시케가 태양 주위를 회전하는데 지구 시간으로 약 5년이 걸리지만, 자체 축(프시케의 하루)을 중심으로 한 번 회전하는 데는 4시간이 조금 넘게 걸린다. 나사는 2023년 10월 5일에 '프시케(Psyche)'라는 탐사선을 발사할 계획이다. 이 탐사선은 중력을 이용해 화성 상공을 지나가며, 이후 태양 전기 추진을 활용해 소행성에 접근할 예정이다. 탐사선이 소행성에 도착하면, 4개의 다른 궤도에서 탐사 활동을 시작한다. 주된 연구 목적은 프시케가 실제로 소행성의 핵심 부분인지 파악하는 것이다. '프시케 임무'의 핵심 과학적 목표는 행성 형성의 기본 구성 요소를 분석하고, 이전에 경험하지 못한 새로운 세계를 탐험할 계획이다. 연구팀은 프시케에 핵의 잔여 물질이 있는지, 그 연대는 어느 정도인지, 그리고 지구의 핵과 유사한 환경에서 형성되었는지, 그 표면의 특성은 어떠한지를 밝히려고 한다. 프시케 탐사 우주선과 태양전지는 테니스장 정도의 크기다. 우주선의 몸체는 소형 픽업트럭 보다 약간 크고, 높이는 농구 골대 정도다. 우주선에는 △금속성분과 규산염 성분을 구분할 수 있는 고해상도 멀티스펙트럴 이미저(Multispectral Imager) △ 소행성의 원소 구성을 감지하는 감마선 및 중성자 분광계, △ 잔류 자기장을 감지하고 측정하는 자력계, △ X-밴드 무선 통신 시스템을 사용해 중력장을 고정밀도로 측정하고 프시케의 내부 구조에 대한 정보를 얻을 수 있는 전파과학, △ 짧은 시간에 많은 데이터를 전송할 수 있는 심우주 광통신(DSOC) 등이 탑재된다. 16프시케가 예상대로 대량의 금속으로 이루어져 있다면 그 가치는 약 10조 달러(한화로는 약 1경3280조원)로 추정된다. 그러나 이번 탐사 임무의 주요 목적은 단순한 채굴이나 경제적 이익이 아니라 해당 행성의 구성물질을 파악하는 것에 있다. 미국과 일본 등 우주 강국은 다른 소행성 탐사 프로젝트도 활발히 진행 중이다. 2019년에 발사된 일본의 우주선 '하야부사2'는 2030년 이후 다른 소행성으로의 여정을 계획하고 있다. 나사의 '오시리스 렉스' 탐사선은 소행성 베누(Bennu)에서 수집한 샘플을 지구로 가져오기 위해 오는 9월24일 복귀할 예정이다.
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- IT/바이오
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美 나사, 1경 규모 금속 행성 탐사선 10월 발사
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바나나 섞은 블루베리 스무디, 심장 건강에 안 좋다
- 바나나와 블루베리 등 플라보놀이 풍부한 과일을 섞어 만든 스무디는 심장 건강에 좋다고 생각하는 사람들이 많다. 미국 과학기술 전문매체 매체 사이테크데일리는 미국 연구진이 최근 발표한 연구결과에 따르면, 바나나와 같은 일부 과일은 플라보놀의 흡수를 방해하는 효소를 함유하고 있어, 스무디로 섭취할 경우 오히려 심장 건강에 해로울 수 있다고 전했다. 이 연구는 미국 캘리포니아 데이비스 캠퍼스(UC 데이비스)의 하비에르 오타비아니 부속 연구원이 이끈 팀이 지난 8월 말 로열 소사이어티 오브 케미스트리의 저널 '음식과 기능(Food and Function)'에 게재한 것이다. 이 팀은 바나나와 같은 일부 과일에 들어 있는 폴리페놀 산화효소(Polyphenol oxidase, PPO)가 심장 건강에 좋은 플라보놀(Flavanol)의 흡수를 감소시킬 수 있다고 밝혔다. 특히 베리와 같이 플라보놀이 풍부한 재료와 섞을 때 이러한 영향이 두드러진다고 한다. 연구진은 바나나, 파인애플, 오렌지, 망고, 요거트 등 폴리페놀 산화효소(PPO) 활성이 다른 재료들을 사용해 다양한 스무디를 만들고, 이를 섭취한 후 체내에서 플라보놀의 양을 측정했다. 플라보놀은 심혈관 및 인지 건강에 좋은 생체 활성 물질로, 사과, 배, 블루베리, 블랙베리, 포도 및 코코아 등에 자연적으로 포함되어 있고 스무디 재료로 자주 사용된다. 그러나 바나나와 같은 과일은 PPO 효소를 함유하고 있어, 공기에 노출되거나 절단되거나 찰과상을 입을 때 음식 내의 플라보놀 수준을 감소시킨다. 에를 들어 사과를 절단하거나 바나나 껍질을 벗기면 과일이 빨리 갈색으로 변한다. 이는 해당 음식에 자연적으로 존재하는 폴리페놀 산화효소 때문이다. 연구 참가자들에게는 자연적으로 높은 PPO 활성을 가진 바나나로 만든 스무디와 자연적으로 낮은 PPO 활성을 가진 혼합 베리로 만든 스무디를 마시도록 했다. 참가자들은 또한 플라보놀 캡슐을 별도로 복용했다. 혈액 및 소변 샘플을 분석해 스무디와 캡슐을 복용한 후 체내에 얼마나 많은 플라보놀이 존재하는지를 측정했다. 연구 결과 바나나 스무디를 마신 참가자들의 체내 플라보놀 농도가 대조군과 비교해 84% 낮았다는 것을 발견했다. 오타비아니 부속 연구원은 "바나나를 추가하는 것이 스무디 내 플라보놀 농도와 체내 플라보놀 농도를 얼마나 빠르게 낮출 수 있는지에 대한 결과에 정말 놀랐다"고 말했다. 그는 "이는 음식의 조합이 음식 내 화학물질의 이용에 어떤 영향을 미치는지를 강조한다"고 덧붙였다. 연구진은 플라보놀을 섭취하려는 사람들은 플라보놀이 풍부한 과일인 베리를 파인애플, 오렌지, 망고, 요거트 등의 PPO 활성이 낮은 재료와 함께 섞어 스무디를 만들 것을 권장했다. 단, 바나나 등 높은 PPO 활성 과일 및 채소는 스무디나 음식에 사용하는 경우 베리, 포도, 코코아와 같은 플라보놀이 풍부한 과일과 섞지 않도록 주의해야 한다고 강조했다. 이 연구 결과는 음식이 어떻게 플라보놀에 어떤 영향을 미칠 수 있는지에 대한 미래 연구를 자극할 수 있다. 오타비아니는 하나의 예로써 우리가 자주 마시는 차(tea)는 플라보놀의 중요한 식이원이며 차를 즐기는 방법에 따라 플라보놀의 이용 가능량이 다를 수 있다고 지적했다. 그는 "이는 폴리페놀과 생체 활성 물질의 일반적인 분야에서 더 많은 관심을 받을 만한 영역"이라고 말했다.
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바나나 섞은 블루베리 스무디, 심장 건강에 안 좋다
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