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2025-04-04 (금)

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[신소재 신기술(162)] 국내 연구진, 박테리아 이용한 친환경 플라스틱 생산 기술 개발

국내 연구진이 최근 박테리아를 활용해 기존 플라스틱 생산 방식의 한계를 극복하고 친환경적인 폴리머 생산 가능성을 제시하는 연구 결과를 발표해 학계의 주목을 받고 있다. 플라스틱은 현대 사회에 필수적인 소재이지만, 생산 과정에서 화학 연료 기반 화학 물질 사용으로 인한 환경 문제와 폐기할 때 자연적으로 분해되지 않아 발생하는 환경 오염 문제가 지속적으로 제기되어 왔다. 이러한 가운데, 한국과학기술원(KAIST)의 생물분자공학자이자 공동저자인 이상엽 박사 연구팀은 포도당만을 연료로 사용해 유용한 폴리머를 생산할 수 있도록 박테리아는 유전자 조작하는 데 성공했다. 연구팀이 개발한 시스템은 박테리아가 특이한 영양 조건이 직면했을 때 사용하는 효소를 기반으로 하며, 다양한 종류의 폴리머를 생산할 수 있도록 조절이 가능하다. 해당 연구에 대해서는 과학기술 전문매체 아르스 테크니카, 네이처닷컴, PHYS.org 등 다수 매체가 17일(현지시간) 보도했다. 네이처 닷컴에 따르면, 매년 전세계적으로 약 4억 톤의 분해 불가능한 석유 기반 플라스틱 폐기물과 미세 플라스틱이 생산되어 야생동물과 인간의 건강을 위협하고 지구를 오염시키고 있다. 탄소 과잉 상태를 활용한 폴리머 합성 메커니즘 연구진은 박테리아 세포가 폴리하이드록시알카노에이트(PHA·폴리에스테르)를 생성하는 시스템에 주목했다. PHA는 박테리아 세포가 탄소원과 에너지를 충분히 공급받지만, 성장과 분열에 필요한 특정 영양소가 부족할 때 생성되는 화학 물질이다. 이러한 환경에서 박테리아 세포는 탄소 원자를 포함하는 작은 분자들을 연결하여 거대한 폴리머를 형성한다. 이후 영양 조건이 개선되면, 박테리아는 이 폴리머를 분해하여 개별 분자들을 에너지원으로 활용할 수 있다. 이 시스템의 핵심적인 특징은 폴리머를 구성하는 단량체의 종류에 크게 구애받지 않는다는 점이다. 지금까지 150가지 이상의 다양한 작은 분자들이 PHA에 통합될 수 있음이 확인됐다. 폴리머를 합성하는 효소인 PHA 합성 효소는 분자가 에스터 결합을 형성할 수 있는지 여부와 세포 내 생화학 반응의 중간체로 흔히 사용되는 코엔자임 A에 결합될 수 있는지 여부만을 중요하게 고려하는 것으로 나타났다. 일반적으로 PHA 합성 효소는 산소 원자를 통해 분자들을 연결하지만, 아미노산에서 발견되는 것과 같이 질소 원자를 통해 연결되는 유사한 화학 결합을 형성하는 것도 가능하다. 그러나 이러한 반응을 촉매하는 효소는 지금까지 알려진 바가 없었다. 이에 연구진은 기존 효소들이 통상적으로 수행하지 않는 반응을 유도할 수 있는지 실험하기로 결정했다. 연구진은 클로스트리디움(Clostridium) 속 박테리아에서 유래한 효소를 활용했는데, 이 효소는 다양한 화학 물질과 상호작용하는 것으로 알려져 있다. 실험 결과, 이 효소는 아미노산을 코엔자임 A에 비교적 효과적으로 결합시켰다. 아미노산들을 서로 연결하기 위해 연구진은 슈도모나스(Pseudomonas) 속 박테리아에서 유래한 효소에 네 가지 돌연변이를 도입하여 반응 물질의 범위를 넓혔다. 시험관 내 실험에서 이 시스템은 성공적으로 작동하여 아미노산들이 폴리머 형태로 연결되는 것을 확인했다. 세포 내 발현 및 생산량 증대 노력 다음 과제는 이 시스템이 실제 세포 내에서도 작동하는 지 확인하는 것이었다. 불행히도 사용된 두 효소 중 하나가 대장균(E. coli)에 약한 독성을 나타내 성장을 저해하는 것으로 밝혀졌다. 이에 연구팀은 해당 단백질을 내성적으로 발현하는 대장균 균주를 개발했다. 이 두 단백질을 모두 발현시킨 결과, 세포는 소량의 아미노산 폴리머를 생산했다. 배지에 특정 아미노산을 과량으로 첨가하면, 생성되는 폴리머에 해당 아미노산의 함량이 높아지는 경향을 보였다. 하지만 박테리아 무게 대비 폴리머 생산량은 다소 낮은 수준이었다. 연구팀은 "이러한 [아미노산]들은 적절한 탄소원으로부터 세포 내에서 생성될 경우 폴리머에 보다 효율적으로 통합될 수 있을 것"이라고 판단했다. 이에 특정 아미노산(라이신) 생산에 필요한 유전자 복제본을 추가적으로 도입했다. 그 결과 더 많은 폴리머가 생산됐으며, 폴리머 내 라이신 함량 비율도 높아졌다. 생성된 폴리머 대부분에는 에스터 결합을 형성할 수 있는 젖산이 상당량 포함되어 있었다. 젖산은 포도당 대사 과정의 잠재적 산물 중 하나이므로 세포 내에 자연적으로 많이 존재한다. 이에 연구팀은 젖산 생성의 주요 효소를 암호화하는 유전자를 제거해 폴리머에 통합되는 젖산의 양을 현저히 줄였다. 연구진은 다양한 조건에서 실험을 진행하여 두 가지 다른 아미노산 단량체의 혼합물로 이루어진 폴리머를 만들 수 있음을 입증했으며, 혼합물에 비아미노산 물질을 통합하는 데에도 성공했다. 대장균 균주에 몇 가지 추가적인 효소를 도입함으로써 박테리아 무게 대비 폴리머 생산량을 50% 이상으로 끌어올렸다. 또한, 중합 반응을 담당하는 효소에 돌연변이를 도입하여 특정 아미노산이 생성되는 폴리머에 선택적으로 더 많이 통합되도록 조절할 수 있음을 확인했다. 다양한 물성 조절 및 생분해 가능성 제시 연구팀이 개발한 시스템은 매우 유연하여 광범위한 학 물질을 폴리머에 통합할 수 있다는 점이 가장 큰 특성이다. 이는 생성되는 플라스틱의 다양한 물성을 조절할 수 있도록 해줄 것으로 기대된다. 또한, 효소를 통해 결합이 형성되었으므로 생성된 폴리머는 거의 확실하게 생분해될 가능성이 높다. 다만 몇가지 한계점도 존재한다. 폴리머에 통합되는 물질을 완전히 통제할 수는 없다는 것이다. 특정 아미노산 또는 기타 화학 물질의 혼합 비율을 높일 수는 있지만, 효소가 세포 내 대사 과정에서 생성되는 임의의 하학 물질을 어느 정도 수준으로 통합하는 것을 완전히 막을 수는 ㅇ첪다. 또한 생산된 폴리머를 제조 공정에 적용하기 전에 다른 세포 구성 성분으로 정제해야 하는 문제와 대규모 산업 생산에 비해 생산 속도가 느리다는 점도 해결해야 할 과제다. 비록 이 기술이 당장 전 세계 플라스틱 생산을 대체할 수 있는 수준은 아니지만, 생물 기반 제조의 잠재력을 훌륭하게 보여주는 연구 결과라는 평가를 받고 있다. 본 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 케미컬 바이올로지(Nature Chemical Biology)' 2025년 3월 18일 자 온라인판에 게재됐다. ◇ 참고 문헌: Tong Un Chae et al, Biosynthesis of poly(ester amide)s in engineered Escherichia coli, Nature Chemical Biology (2025). DOI: 10.1038/s41589-025-01842-2
- ESGC
2025-03-18 14:25:00
[먹을까? 말까?(92)] 초가공식품, 심혈관 질환 위험 높인다…연구 결과 속속 발표

핫도그, 감자칩부터 치킨 너겟, 탄산음료에 이르기까지, 초가공식품(UPF) 섭취가 미국 사회 전반에서 날로 증가하고 있는 가운데, 초가공식품과 심혈관 질환 발병 위험 간의 연관성을 탐구하는 연구 결과가 잇따라 발표되며 경각심을 높이고 있다. 미국인 식단의 최대 70%가 맛과 외관, 보존 기간을 늘리기 위해 제조 과정에서 다량의 첨가물이 투입되는 초가공식품으로 구성되어 있다는 분석이다. 지금까지 초가공식품에 대한 연구는 제한적이었으나, 최근 심혈관 질환 및 각종 건강 문제와의 연관성이 꾸준히 제기되고 있다고 메디컬 익스프레스가 6일(현지시간) 전했다. 미국 국립 심장·폐·혈액 연구소(NHLBI) 심혈관 과학 부서의 앨리슨 브라운 박사(영양학)는 "초가공식품은 포화 지방, 첨가당, 나트륨 함량이 높은 식품과 상당 부분 겹치며, 이들 성분은 이미 심혈관 질환의 주요 원인으로 알려져 있다"고 지적했다. 브라운 박사는 초가공식품 연구가 일부 진전을 보이고는 있으나, 여전히 복잡하고 난제에 직면해 있으며 미흡한 부분이 많다고 덧붙였다. 이러한 이유로 NHLBI를 포함한 미국 국립보건원(NIH) 연구진은 초가공식품의 건강에 미치는 영향과 유해 메커니즘을 심층적으로 규명하기 위한 연구에 본격적으로 착수했다. NIH 연구진은 작년 미국과 전 세계 사망 원인 1위인 심혈관 질환과 초가공식품의 연관성을 분석한 최대 규모의 포괄적인 연구 결과를 발표했다. 20만 명 이상의 미국 성인을 대상으로 진행된 전향적 코호트 연구와 120만 명의 건강 데이터를 메타 분석한 결과, 초가공식품 섭취량이 많은 집단에서 심혈관 질환 및 뇌졸중 발병 위험이 유의미하게 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 초가공식품 섭취가 가장 많은 그룹은 섭취량이 가장 적은 그룹에 비해 심혈관 질환 위험은 17%, 관상 동맥 심장 질환 위험은 23%, 뇌졸중 위험은 9% 더 높은 것으로 분석됐다. 논문의 공동 저자인 하버드 의대 교수이자 NHLBI 연구 보조금 수혜자인 조앤 맨슨 박사(의학, 공중보건학)는 "이번 연구는 초가공식품과 심혈관 질환의 연관성을 강력하게 시사한다"며 "다만, 모든 초가공식품이 동일한 것은 아니다. 일부 초가공식품은 다른 식품보다 심장에 더 해로운 것으로 보인다"고 설명했다. 연구진은 구체적인 예로, 설탕이 첨가된 음료와 핫도그, 델리 미트와 같은 가공육이 심혈관 질환 위험을 가장 높이는 초가공식품에 속한다고 밝혔다. 반면, 아침 식사용 시리얼, 요거트, 일부 통곡물 제품은 심혈관 질환 위험이 가장 낮은 초가공식품으로 분류됐다. 초가공식품에 흔히 사용되는 첨가물로는 액상 과당, 경화유, 아질산나트륨, 인공 색소 등이 있다. 초가공식품과 심혈관 질환의 연관성을 밝히는 관찰 연구는 늘고 있지만, 과학 연구의 ‘금standard’로 여겨지는 엄격한 임상 시험은 여전히 부족한 실정이다. 2019년 NIH 지원으로 진행된 소규모 임상 시험에서 초가공식품이 심혈관 질환의 위험 요인인 비만과 관련이 있다는 사실이 밝혀진 것이 예외적인 사례로 꼽힌다. 해당 임상 시험 결과, 초가공식품 위주 식단을 섭취한 그룹은 최소 가공 식품 위주 식단을 섭취한 그룹에 비해 동일한 칼로리 섭취량에도 불구하고 더 많은 칼로리를 섭취하고 체중이 현저하게 증가하는 것으로 나타났다. 국립 당뇨병·소화기·신장 질환 연구소의 수석 연구원이자 해당 임상 시험의 책임 저자인 케빈 D. 홀 박사(생리학)는 "우리 연구실은 초가공식품의 어떤 성분이 과식으로 이어지는지에 초점을 맞추고 있으며, 이것이 심혈관 질환으로 이어지는 가장 중요한 경로일 가능성이 높다고 생각한다"고 말했다. 홀 박사는 "만약 이 과정을 이해할 수 있다면, 과식을 유발하는 초가공식품을 줄이고 심혈관 질환 위험을 감소시킬 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 홀 박사는 칼로리 섭취와 무관하게 초가공식품이 심혈관 질환과 연관되는 다른 메커니즘도 존재할 수 있다고 언급했다. 그는 염증, 면역 체계 불균형, 장내 미생물군(장 속에 서식하는 박테리아 및 기타 미생물 집합체) 변화 등을 그 예로 제시하며, 향후 이러한 메커니즘을 심층적으로 탐구하고 추가 임상 시험을 진행할 계획이라고 밝혔다. 홀 박사는 "몇 가지 특정 초가공식품 또는 초가공식품 성분이 몇 가지 메커니즘을 통해 작용하는 것일 수 있다"며 "만약 이러한 메커니즘을 이해할 수 있다면, 소비자, 식품 제조업체, 정책 입안자들에게 더 나은 정보를 제공할 수 있을 것"이라고 강조했다. 한편, 초가공식품과 관련된 건강 문제는 심혈관 질환 외에도 계속해서 늘어나고 있다. 최근 연구들은 초가공식품이 체중 증가, 고혈압, 제2형 당뇨병, 만성 폐쇄성 폐질환, 암 등 다양한 건강 문제와 연관되어 있음을 보여준다. 초가공식품 섭취는 건강 불평등과도 밀접한 관련이 있다. 사회 경제적 지위가 낮은 계층일수록 초가공식품 섭취량이 더 많은 경향을 보이며, 이는 건강한 식품에 대한 접근성 제한, 신선 농산물의 높은 가격 등이 복합적으로 작용한 결과로 분석된다.
- 생활경제
2025-03-07 17:33:00
[퓨처 Eyes(72)] 주사 공포 끝?⋯피부에 '바르는' 백신 탄생

미국 스탠퍼드대학교 연구팀이 피부에 서식하는 무해한 박테리아를 이용해 강력한 면역 반응을 유도하는 새로운 백신 기술을 개발했다. 연구팀은 이 박테리아의 특정 단백질을 변형해 생백신으로 전환시켰고, 이를 통해 면역 체계를 훈련시켜 파상풍과 디프테리아 같은 질병을 예방하는 데 성공했다. 백신 접종이 크림을 피부에 바르는 것만으로 가능해지는 상상이 현실로 다가오고 있는 것. 스탠퍼드리포트에 따르면 생체공학적으로 개량된 이 박테리아를 접종받은 실험용 쥐는 치명적인 독소 투여에도 생존할만큼 면역력을 형성했다. 현재 인간 대상 임상시험이 진행중이며, 피부에 바르는 방식으로 백신 접종의 새로운 패러다임을 만들 가능성이 크다. 기존의 주사 방식과 달리 이 기술은 간편한 접종 방식으로 통증이나 발열 부기 등 부작용이 적은 장점을 갖추고 있어 대중 보급이 빠르게 진행될 수 있다. 피부 박테리아의 놀라운 발견 피부에 바르는 생백신은 주사로 인한 통증과 부작용이 없으며, 병원 방문 없이 간편하게 접종할 수 있어 의료 비용 절감에도 기여할 것으로 보인다. 특히 예방접종을 두려워하는 어린이나 주사를 기피하는 성인들에게 긍정적인 변화를 줄 수 있다. 스탠퍼드대학교 연구진은 거의 모든 사람의 피부에 존재하는 박테리아를 활용해 새로운 백신 접종 방식을 연구하고 있다. 마이클 피시바흐 스탠퍼드대학교 생명공학 교수는 "주삿바늘을 좋아하는 사람은 아무도 없다. 주사 대신 크림을 바르는 방식으로 예방 접종을 할 수 있다면 누구나 환영할 것이다"라고 말했다. 이러한 방식은 특히 의료 인프라가 부족한 개발도상국에서도 백신 접종 접근성을 개선하는 데 기여할 수 있다. 피부 박테리아, 면역 반응 촉진 역할 피시바흐 교수에 따르면 인간 피부는 대부분의 미생물에게는 가혹한 환경이다. 건조하고 염도가 높으며, 영양분도 부족하기 때문에 미생물이 살아가기 쉽지 않다. 하지만 표피포도상구균(Staphylococcus epidermidis)과 같이 척박한 환경에서도 살아남은 강한 미생물들이 존재한다. 이 박테리아는 인간의 모낭에 서식하며, 우리 몸과 공생 관계를 유지한다. 지금까지 면역학자들은 피부에 서식하는 박테리아가 인체 면역 체계에 큰 영향을 미치지 않는다고 생각해 왔다. 하지만 최근 연구 결과, 표피포도상구균이 예상보다 훨씬 강한 면역반응을 유도한다는 사실이 밝혀졌다. 이는 피부 박테리아가 단순한 공생 미생물이 아니라 면역 체계의 중요한 일부라는 점을 보여준다. 항체 반응과 백신 효과 피시바흐 교수 연구팀은 최근 학술지 네이처(Nature)에 발표한 논문에서 면역 반응의 핵심 요소인 항체 생성이 주목했다. 항체는 특정 미생물의 단백질에 달라붙어 감염을 막는 단백질이다. 연구팀은 쥐의 피부에 표피포도상구균을 도포했을 때 면역 반응이 어떻게 나타나는 지 실험했다. 실험 결과, 쥐의 항체 수치가 점짐적으로 증가해 6주 후에는 일반적인 백신 접종보다 높은 수준에 도달했다. 이는 쥐들이 마치 백신을 접종받은 것과 같은 효과를 나타냈다. 피시바흐 교수는 "인간 역시 자연적으로 표피포도상구균에 대한 항체를 형성하며, 그 수치는 일반적인 백신 접종으로 얻는 항체 수치와 비슷하다"고 설명했다. 생백신 개발과 적용 가능성 연구팀은 표피포도상구균을 활용하여 피부에 바르는 형태의 생백신 개발에 성공했다. 생백신은 약한 독소가 있는 살아있는 병원체를 사용하여 면역 반응을 유도하는 백신이다. 이 백신의 핵심은 Aap이라는 단백질이다. 이 단백질은 표피포도상구균의 세포벽에서 돌출된 형태로, 면역 감시 세포가 항원을 인식하고 면역 반응을 유도하는 데 중요한 역할을 한다. 연구팀은 Aap 단백질의 유전자를 조작하여 파상풍 독소의 일부를 발현하도록 만들었다. 실험 쥐에게 이 박테리아를 도포한 결과, 높은 수준의 파상풍 항체가 생성되는 것을 확인했다. 이와 같은 방식으로 디프테리아 항체 생성에도 성공해, 다양한 질병을 예방하는 백신 개발 가능성을 열었다. 연구진은 박테리아 배양액에서 Aap 단백질을 대량 생산한 후, 파상풍 독소 단편을 화학적으로 결합하는 방식을 시도하기도 했다. 놀랍게도 이 방식으로 만든 백신 역시 강력한 면역 반응을 유도했으며, 실험용 쥐를 치사량의 6배에 달하는 독소로부터 보호하는 효과를 보였다. 이는 백신의 효능을 높이고 지속성을 유지하는 데 중요한 의미를 가진다. 임상시험과 미래전망 피시바흐 교수는 "쥐 실험을 통해 효과를 확인했으며, 이제 원숭이 실험을 거쳐 인간 임상 시험을 진행할 계획"이라고 밝혔다. 연구팀은 2~3년 안에 임상 시험을 시작할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 이 기술이 인간에게도 효과적인 것으로 밝혀질 경우, 백신 접종 방식에 획기적인 변화가 일어날 가능성이 크다. 기존 백산과 달리 염증 반응을 유발하지 않아 부작용이 거의 없을 것으로 보이며, 장기적으로는 다양한 질병 예방을 위한 백신 플랫폼으로 발전할 수 있을 것이다. 이 연구는 미국 국립보건원(NIH), 빌&멜린다 게이츠 재단, 찬 저커버그 바이오허브, 스탠퍼드 미생물 치료 이니셔티브 등의 지원을 받았다. 캘리포니아대학교 데이비스 캠퍼스, 미국 국립인간게놈연구소, 국립알레르기 및 감염병연구소, 국립관절염 및 근골격계 및 피부질환 연구소의 연구자들이 이 연구에 기여했다.
- 포커스온
2025-02-20 14:23:00
[먹을까? 말까?(90)] 해독 주스, 정말 건강에 좋을까?

해독주스는 오랫동안 우리 몸의 독소를 해독하고 건강에 도움이 된다고 알려져왔다. '주스 클렌즈(Juice Clense)'라고도 불리는 해독주스는 과일이나 채소의 착즙 주스만을 일정 기간 음용하면서 체내의 독성물질을 몸 밖으로 배출하는 디톡스 요법이다. 말 그대로 '주스로 깨끗하게 하다'라는 의미를 가지고 있는 해독주스는 정말 건강에 도움이 될까. 미국 노스웨스턴 대학교 연구팀은 섬유질이 거의 없는 주스만 먹는 식단은 단 3일만이라도 염증과 인지 저하와 관련된 구강 및 장 박테리아에 변화를 가져온다는 것을 발견했다고 메디컬익스프레스, 어스닷컴 등 다수 외신이 전했다. 이러한 변화는 염증과 인지 기능 저하와 관련이 있어 주스의 장기적인 영향에 대한 우려를 불러일으킨다. 주스가 비타민과 항산화제를 제공하지만, 장 건강에 중요한 역할을 하는 섬유질이 부족하다는 점도 문제점으로 지적된다. 해당 연구는 학술지 '뉴트리언트(Nutrients)'에 게재됐다. 연구팀은 해독주스가 인체에 어떤 영향을 미치는 지 확인하기 위해 건강한 성인 그룹 3팀을 대상으로 연구를 진행했다. 한 그룹은 주스만 섭취했으며, 두 번째 그룹은 주스와 통곡물을 함께 섭취했고, 세 번째 그룹은 식물 기반 통곡물만 섭취했다. 팀은 유전자 염기서열 분석 기술을 사용해 박테리아의 변화를 분석하기 위해 식단 전, 식단 중간, 식단 후에 타액, 뺨 면봉과 대변 샘플을 수집했다. 연구 결과 주스만 마신 그룹은 염증 및 장 투과성과 관련된 박테리아가 가장 크게 증가한 반면 식물성 식품만 섭취한 그룹은 유익한 미생물 변화가 관찰됐다. 주스와 통곡물을 섭취한 그룹은 일부 박테리아 변화가 있었지만 주스만 마신 그룹보다는 변화가 더뎠다. 이 연구는 주스 전용 식단이 실제로 건강을 지원하는지, 아니면 장과 입안의 세균의 미묘한 균형을 깨뜨리는지 확인하는 것을 목표로 했다. 많은 사람들이 주스를 몸을 깨끗하게 하는 자연적인 방법이라고 생각하지만, 연구 결과는 그 반대일 수 있음을 시사한다. 노스웨스턴 대학교 파인버그 의대의 오셔통합건강센터 소장이자 노스웨스턴 의대 의사인 수석 저자 멜린다 링(Melinda Ring)박사는 "대부분의 사람들은 주스를 건강한 해독으로 생각하지만 이 연구는 현실을 직시할 필요성이 있음을 보여준다"고 말했다. 링 박사는 "섬유질이 거의 없는 주스를 많이 섭취하면 미생물 군집 불균형이 발생해 염증과 장 건강 악화와 같은 부정적인 결과를 초래할 수 있다"고 설명했다. 해독주스와 마이크로바이옴 불균형 연구 결과, 주스만 전적으로 섭취한 그룹에서 염증 및 장 투과성과 관련된 세균이 가장 많이 증가한 것으로 나타났다. 반면, 식물 기반 통곡물 식품 그룹은 더 유익한 미생물 변화를 보였다. 주스와 통곡물 식품을 함께 섭취한 그룹에서도 일부 세균 변화가 나타났지만, 주스 전용 그룹에서 관찰된 변화보다는 덜 심각했다. 멜린다 링 박사는 "대부분의 사람들은 주스를 건강한 해독으로 생각하지만, 이 연구는 현실 점검을 제공한다. 섬유질이 거의 없는 많은 양의 주스를 섭취하면 염증 및 장 건강 감소와 같은 부정적인 결과를 초래할 수 있는 마이크로바이옴 불균형을 초래할 수 있다"고 말했다. 장 건강에서 섬유질의 역할 주스 클렌즈의 가장 큰 문제점 중 하나는 섬유질 제거이다. 과일과 채소를 주스로 만들 때 대부분의 섬유질이 제거된다. 섬유질은 장내 유익한 세균의 먹이가 되어 부티레이트와 같은 항염증 화합물을 생성하도록 돕는다. 섬유질이 없으면 당을 좋아하는 세균이 증식하고 주스의 높은 당 함량이 이들의 성장을 부추긴다. 이러한 불균형은 유해 세균이 유익한 세균보다 많아지게 해 장내 세균 불균형을 초래할 수 있다. 시간이 지남에 따라 이는 소화 문제, 면역력 약화, 심지어 정신 건강 문제의 위험을 증가시킬 수 있다. 이 연구는 또한 섬유질 섭취 감소가 신진대사에 부정적인 영향을 미쳐 신체가 혈당과 에너지 수준을 조절하는 것을 더 어렵게 만들 수 있음을 시사한다. 구강 마이크로바이옴의 빠른 변화 이 연구는 장내 세균은 비교적 안정적으로 유지되는 반면, 구강 마이크로바이옴은 주스 전용 식단에 빠르게 반응한다는 것을 보여주었다. 연구진은 유익한 '페르미쿠테스(Firmicutes·비만세포)' 세균의 감소와 염증과 관련된 프로테오박테리아(Proteobacteria)의 증가를 관찰했다. 링 박사는 "이는 식단 선택이 건강 관련 세균 집단에 얼마나 빨리 영향을 미칠 수 있는지를 강조한다. 구강 마이크로바이옴은 식단 영향의 빠른 바로미터인 것으로 보인다"고 말했다. 구강 세균의 변화는 주스가 구강과 인후의 염증에 기여할 수 있음을 시사하며, 이는 전반적인 건강에 영향을 미칠 수 있다. 파괴된 구강 마이크로바이옴은 잇몸 질환, 충치, 심지어 심혈관 문제와 같은 질환과 관련이 있다. 추가 연구의 필요성 이 연구는 해독주스의 잠재적 위험을 강조하지만, 다양한 식단이 마이크로바이옴에 어떤 영향을 미치는지, 특히 어린이의 경우 더 많은 연구가 필요하다. 많은 사람들이 과일 전체를 주스로 대체하면 동일한 이점을 제공한다고 여긴다. 그러나 이 연구는 주스가 장과 구강 내 세균에 미치는 영향 때문에 적절한 대체품이 아닐 수 있음을 시사한다. 연구의 제1 저자이자 로마 산 라파엘레 대학 식품 미생물학 교수인 마리아 루이사 사보 사르다로(Maria Luisa Savo Sardaro)는 "주스 식단의 영양 성분, 특히 당과 탄수화물 수준은 장과 구강 모두에서 미생물 역동성을 형성하는 데 핵심적인 역할을 하며 신중하게 고려해야 한다"고 말했다. 향후 연구에서는 주스에 섬유질을 다시 추가하거나 통곡물 식품과 함께 섭취하는 것이 이러한 영향을 완화하는 데 도움이 될 수 있는지 탐구할 수 있다. 주스 클렌즈의 장기적인 결과를 이해하는 것은 진정으로 건강을 지원하는 식단 지침을 만드는 데 필수적이다. 해독주스를 더 건강하게 만드는 방법 이 연구에서 제기된 우려에도 불구하고 주스를 즐기는 사람들이 주스를 완전히 끊을 필요는 없다. 대신, 더 건강하게 만들기 위한 조치를 취할 수 있다. 한 가지 방법은 주스 대신 블렌딩하는 것이다. 블렌딩은 섬유질을 유지하면서도 과일과 채소에 함유된 비타민과 항산화제를 전달한다. 주스를 선호하는 사람들의 경우, 통곡물 식품과 함께 섭취하면 그 영향을 균형 있게 조절하는 데 도움이 될 수 있다. 주스와 함께 섬유질이 풍부한 음식을 섭취하면 유해한 세균 변화를 예방하고 보다 안정적인 마이크로바이옴을 지원할 수 있다. 당분이 적은 채소를 선택하고 치아씨나 아마씨와 같은 재료를 첨가하는 것도 섬유질 섭취를 유지하는 데 도움이 될 수 있다. 링 박사는 "주스를 좋아한다면 섬유질을 그대로 유지하기 위해 블렌딩하는 것을 고려하거나 마이크로바이옴에 대한 영향을 균형 있게 조절하기 위해 주스를 통곡물 식품과 함께 섭취하는 것을 고려하라"고 조언했다. 장기적인 건강을 위해서는 주스 클렌즈에 의존하기보다, 과일과 채소 전체를 포함하는 균형 잡힌 식단을 유지하는 것이 더 바람직하다. 이번 연구 결과는 섬유질의 중요성을 강조하며, 식단이 신체 내 미생물 균형에 얼마나 빠르게 영향을 미칠 수 있는지를 보여준다.
- 생활경제
2025-02-07 14:58:00
[먹을까? 말까?(87)] 엘더베리 주스, 체중 관리와 대사 건강 개선에 도움

엘더베리 주스가 체중 관리와 대사 건강 개선에 도움이 될 수 있다는 연구 결과가 나왔다고 사이테크데일리가 전했다. 블루베리와 생김새와 맛이 비슷한 엘더베리는 유럽딱총나무(Sambucus nigra)의 열매다. 엘더베리는 주로 유럽과 북미에서 자라는 나무로, 품종이 다양하며 성분도 여러 가지다. 히포크라테스가 '기적의 열매'라고 불렀던 엘더베리에는 비타민, 탄닌, 아미노산, 카로틴, 안토시아닌 등이 함유되어 있다. 미국 워싱턴 주립대학교 연구팀은 '뉴트리언츠(Nutrients)' 저널에 발표한 임상 실험에서 엘더베리 주스 섭취가 장내 미생물군에 유익한 변화를 가져오고, 포도당 내성을 개선하며, 지방 산화를 증가시키는 것으로 나타났다고 밝혔다. 연구팀은 과체중 성인 18명을 대상으로 무작위 위약 대조 임상 실험을 진행했다. 참가자들은 표준화된 식단을 유지하면서 엘더베리 주스 또는 유사한 색상과 맛을 가진 위약을 1주일 동안 매일 350ml씩 섭취했다. 그 결과, 엘더베리 주스를 섭취한 참가자들은 유익한 장내 세균(퍼미큐티스, 액티노박테리아 등)이 증가하고 해로운 세균(박테로이데테스 등)이 감소하는 것으로 나타났다. 또한 혈당 수치가 평균 24% 감소하고 인슐린 수치도 9% 줄어들어 포도당 처리 능력이 향상됐다. 안토시아닌 성분, 지방 분해 도와 엘더베리 주스는 신체의 지방 연소 능력을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 엘더베리 주스를 섭취한 참가자들은 고탄수화물 식사 후, 그리고 운동 중 지방산 분해가 증가하는 것으로 나타났다. 연구팀은 이러한 긍정적인 효과가 엘더베리에 풍부하게 함유된 안토시아닌 때문이라고 설명했다. 안토시아닌은 항염, 항당뇨, 항균 효과 등 다양한 건강상 이점을 가진 식물성 생리 활성 물질이다. 연구팀은 엘더베리의 생리 활성 성분을 체중 관리 및 장 건강 개선을 위한 보충제 또는 다른 용도로 사용하는 것에 대한 특허를 출원했다. 또한 추가 연구를 통해 엘더베리 주스의 장기적인 효과와 다양한 집단에 대한 효능을 확인할 계획이다. 이번 연구는 미국 농무부 국립식량농업연구소(NIFA)의 지원을 받아 수행됐다. 콜로라도 주립대학교, 노스캐롤라이나 주립대학교, 버몬트 대학교의 연구진도 연구에 참여했다.
- 생활경제
2025-01-14 11:07:00
패스트푸드부터 유기농까지…플라스틱 오염, 식탁 전반에 확산

눈에 보이지 않는 미세 플라스틱이 우리가 먹는 식품을 심하게 오염시키고 더 나아가 인체의 건강에 위해를 가하고 있는 것으로 확인됐다. 2025년을 앞두고 미국 전역의 소비자들은 대장균, 리스테리아균, 살모넬라균 발병과 관련된 여러 식품 리콜로 타격을 입었다. 작년 9월, 슬라이스 델리 육류와 관련된 치명적인 리스테리아균 발병으로 인해 보어스 헤드(Boar's Head)는 버지니아 주 재럿에 있는 공장을 무기한 폐쇄해야 했다. 11월에는 스프라우트(Sprouts), 트레이더 조스(Trader Joe's), 웨그먼스(Wegmans) 및 기타 소매업체에서 판매된 봉지 당근이 치명적인 대장균 발병으로 인해 리콜됐다. 그리고 최근에는 월마트에서 판매된 브라가 프레쉬의 브로콜리(Marketside Broccoli Florets)가 리콜됐다. 리스테리아 모노사이토게네스균에 오염될 가능성 때문이었다. 불행히도 소비자들에게는 박테리아만이 그들의 음식을 괴롭히는 것은 아니다. 독립 연구 그룹인 플라스틱리스트(PlasticList)의 최근 연구에 따르면 플라스틱 오염이 우리가 먹는 식품에 만연되어 있다고 뉴스위크 등 외신이 전했다. 플라스틱 오염 리스트는 증류수나 이유식부터 햄버거와 시중에서 판매하는 쌀에 이르기까지 약 300개의 식품을 테스트한 결과, 플라스틱을 더 유연하고 내구성 있게 만드는 데 사용되는 화학 물질인 프탈레이트가 높은 수준으로 검출되었다고 밝혔다. 프탈레이트는 버거킹의 치킨 너겟과 웬디스 햄버거를 포함한 패스트푸드 메뉴에서 특히 많이 검출되었다. 놀랍게도, 더 고품질의 건강한 식품을 제공한다고 자부하는 패스트 캐주얼 체인점에서 플라스틱 오염이 유난히 높게 나타났다. 쉐이크쉑(Shake Shack)의 치즈버거는 스위트그린(Sweetgreen)의 치킨 페스토 파마 샐러드(Chicken Pesto Parm Salad)와 함께 가장 많이 플라스틱에 오염된 패스트푸드 중 하나였다. 또 유기농 식품에서 플라스틱 오염이 높은 수준으로 검출됐다. 홀푸드(Whole Foods) 유기농 롱 그레인 백미, 홀푸드 유기농 파스타 스파게티, 홀푸드 뼈 없는 쇠고기 립아이 스테이크(목초지 사육) 등 일상 필수품도 마찬가지였다. 미국에서 음료의 경우, 프탈레이트 수치가 가장 높은 것은 맥도날드 바닐라 셰이크(1회 제공량당 <4,500나노그램)였다. 홀푸드 모짜렐라 스트링 치즈 저수분 부분 탈지유(1회 제공량당 <280나노그램)는 모든 유제품 중에서 가장 높은 수치를 보였다. 전자레인지 크래프트 맥앤치즈(1회 제공량당 <700나노그램)는 조리식품 부문에서 1위를 차지했다. 그리고 홀푸드 콜드 스모키드 애틀랜틱 연어(1회 제공량당 <570나노그램)는 해산물 중에서 가장 오염이 심했다. 미세 플라스틱은 인체 건강에 특히 해롭다. 또 세포와 조직에 축적돼 신체의 내분비계와 면역 체계를 방해할 수도 있다. 특히 프탈레이트는 유방암, 생식력 감소, 비만, 천식 및 생식 문제를 일으킨다. 베이 지역에서 실시된 이 연구와 관련, 연구진은 이 결과는 "소수의 제품 샘플에서 얻은 특정 시점의 결과를 보여준다. 테스트 방법이 다양하기 때문에 실제 제품 내용물을 완전히 반영하지 않을 수도 있다"고 밝혔다.
- 생활경제
2025-01-08 09:11:00
하버드대 "뼈 노화, 장내 미생물과 무관"⋯기존 학설 뒤집는 연구 결과

골다공증과 같은 뼈의 노화 증상이 장내 미생물 군집과 무관하게 발생한다는 사실이 발견됐다. 이는 기존의 학설을 뒤집는 연구 결과라고 과학 전문 매체 사이테크데일리가 전했다. 이로 인해 미래의 골다공증 치료법은 미생물 솔루션에서 벗어날 수 있을 것이라는 전망이다. 하버드 의과대학의 연구에 따르면 생물 쥐의 노화에 따른 뼈 악화는 미생물과 관계없이 일관적으로 나타났으며, 이는 다른 유전적이나 호르몬 또는 환경적 요인이 뼈 건강을 관리하는 데 더 중요할 수 있음을 시사하고 있다. 뼈 건강과 미생물 뼈 노화가 장내 미생물과 무관하게 발생한다는 연구 결과는 기존의 학설을 뒤집는 놀라운 발견이라는 평가다. 연구진은 무균 쥐와 체내에 미생물이 있는 쥐의 뼈 건강 상태를 비교 분석한 결과, 장내 박테리아가 뼈의 노화에 거의 영향을 미치지 않는다는 사실을 발견했다. 이 획기적인 발견은 골다공증 치료의 새로운 방향의 길을 열 수 있다. 골다공증 치료의 현재 과제 골다공증은 특히 노인들에게 중요한 전 세계적인 건강 문제다. 약물 치료가 가능하지만 부작용이나 높은 비용, 접근성 문제가 있어 많은 환자가 사용을 중단하고 있다. 지금까지는 장내 미생물은 뼈 대사에서 중요한 역할을 할 수 있다는 사실이 주목을 받았다. 그러나 세월이 진행됨에 따라 나타나는 노화는 미생물의 안정성과 건강에 미치는 영향을 복잡하게 만들어 뼈 노화와 약화를 유발하는 다른 요인은 없는가를 탐구할 필요성을 제기했다. 이를 해결하기 위해 연구진은 노화와 관련된 뼈 악화에 기여하는 비미생물 요인을 발견하는 데 초점을 맞추었다. 본 리서치(Bone Research)에 최근 게재된 하버드 의대의 연구는 이 문제를 본격적으로 다룬 결과 보고서다. 연구진은 첨단 유전자 염기서열 분석 및 대사체 도구를 사용해 무균 및 미생물 군집이 체내에 있는 두 가지 조건에서 CB6F1 쥐의 뼈 건강을 조사해 노화 중 미생물 군집이 뼈 손실에 미치는 영향을 평가했다. 미생물 및 뼈 건강에 대한 주요 결과 이 연구에서 무균 쥐의 뼈 손실이 미생물 군집이 있는 쥐의 뼈 손실과 유사하다는 사실을 밝혀냈으며, 장내 미생물이 노화 관련 뼈 악화에 상당한 영향을 미친다는 종래의 믿음을 뒤집었다. 21개월 동안 관찰한 결과, 두 그룹 모두 해면골 부피와 피질 두께에서 비슷한 감소를 보였던 것. 이는 뼈 손실이 장내 미생물군과 무관하게 발생한다는 것을 가리킨다. 아미노산 및 단백질 생합성 증가와 같은 미생물 구성 및 기능의 노화 관련 변화가 관찰되었지만, 이러한 변화는 뼈 건강에 영향을 미치지 않았다. 젊거나 나이가 든 노령 기증자의 미생물군을 무균 마우스로 이식한 경우에도, 기증자의 연령이나 미생물군 이식 기간에 관계없이 눈에 띄는 영향이 없었다. 이 결과는 골다공증의 가능한 원인으로서 다른 경로로 주의를 돌린다. 향후 골다공증 치료에 대한 의미 연구진은 "이 연구는 노화 관련 뼈 손실에서 장내 미생물군의 역할에 대한 오랜 믿음을 뒤집는다. 다른 메커니즘으로 초점을 전환함으로써 효과적인 골다공증 치료를 위한 새로운 경로를 추적해야 할 것"이라고 말했다. 연구진은 미생물군이 일반적인 신체 건강에 미치는 영향은 크다고 강조하면서도 뼈의 노화에서는 역할이 제한적이라고 지적했다. 이러한 결과는 골다공증이 유전적, 호르몬 또는 환경적 요인이 더 크고 중요할 수 있음을 시사한다. 향후 연구에서는 이 결과를 활용해 혁신적인 골다공증 치료법을 개발하고 궁극적으로 노령층의 치료를 개선할 수 있을 것으로 기대된다.
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2025-01-03 11:10:00
"생명 진화의 시작은 20억 년 전부터"⋯타임라인 15억 년 끌어 올렸다

지구에서 생명의 시작은 약 20억년 전에 발생했다는 새로운 연구 결과가 나왔다. 전 세계 생명체의 역사는 암석에 기록된다. 생명의 역사와 진화는 화석 및 화석이 발견되는 퇴적물 층에 새겨져 있다. 지금까지의 정설은 생명의 시작은 대략 5억 년 전부터였다. 그런데 최근 미국 버지니아 공대 연구진은 생명의 역사를 거의 20억 년 전으로 확장, 시간표를 15억 년이나 연장하는 연구 보고서를 발표했다. 이 연구는 사이언스지에 실렸으며 어스닷컴이 요약해 전했다. 생명 차트 확장 지금까지 발견된 화석의 증거는 지난 5억 년 동안 생물 진화의 이정표를 기록해 왔다. 그런데 버지니아 공대 지생물학자 슈하이 샤오 박사가 이끄는 연구진은 원생대 고대 생명체 시대를 최대 25억 년 전까지 확장하는 분석 결과를 얻었다. 원생대 생명체는 일반적으로 더 작고 부드러웠으며, 뼈대가 없는 해면동물은 화석 흔적을 거의 남기지 않았다. 이 흔적을 연구진이 찾아낸 것. 샤오 박사는 "이번 연구는 지금까지 이 기간에 대한 가장 포괄적인 최신 분석이다"라고 말했다. 연구진은 분석을 위해 더 높은 시간적 해상도의 그래픽 상관관계 프로그램을 적용했다. 연구 결과는 원생대 생명체의 전 세계적 다양성과 진화에 대한 고해상도 분석을 제공한다. 생명 차트는 광대한 기간 동안 생명의 역사가 어떻게 전개되었는지에 대한 정보를 제공한다. 원생대 생명체에 대한 기초적인 이해 연구에 따르면 약 25억 년에서 5억 4100만 년 전까지 지속된 원생대 기간 동안, 지구상의 생명체는 대부분 단순하고 미세했다. 박테리아나 조류 등 작은 단세포 유기체가 바다에서 유영했던 것으로 보인다. 이러한 초기 생명체는 지구를 형성하는 데 큰 역할을 했다. 그들은 광합성을 통해 산소를 생산했고, 산소가 점차 대기를 채워 더 복잡한 생명체가 발달할 수 있는 기반을 마련했다. 원생대 중반에는 진핵생물이라는 더 진보된 세포가 나타났다. 이 세포들은 오늘날 모든 식물과 동물의 구성 요소로, 세포 안에는 핵과 다른 특수한 구조가 있다. 원생대가 진행되면서 생명은 더욱 진화하기 시작했다. 원생대가 끝나갈 무렵, 진핵 세포 중 일부는 단순한 다세포 유기체를 형성하기 시작했다. 이는 오늘날 우리가 보는 생명체의 다양성을 위한 토대를 마련했다. 이 시대의 화석은 작은 세포 군집과 단순한 바다 생물의 첫 징후를 보여준다. 생명은 여전히 대부분 바다에 서식했지만, 이러한 초기의 진화는 다음 시대인 현생대에 일어날 생명의 폭발을 위한 무대를 제공했다. 원생대 해양 진핵생물의 진화 연구팀은 핵이 있는 세포를 가진 유기체인 고대 해양 진핵생물의 진화를 분석했다. 이 초기 진핵생물은 동물, 식물, 균류의 조상이었고, 이들은 지구상의 복잡한 생명의 길을 열었다. 연구진은 진핵생물이 적어도 18억 년 전에 처음 나타났다는 것을 발견했다. 그리고 '지루한 10억 년'이라고 불리는 그 다음 10억 년 동안 이 상황은 크게 변하지 않았다. 종은 느리게 진화했고 다양성은 안정적으로 유지되었으며 새로운 종이 출현하거나 오래된 종이 멸종하는 경우는 거의 없었다고 한다. 이 지루하지만 평온했던 기간은 지구가 극적인 변화를 겪으면서 결국 끝났다. 그 후 환경 변화와 진화로 다양성이 급증했고 오늘날 우리가 알고 있는 복잡한 생태계의 발전 무대가 마련됐다. 빙하기가 생명의 진화에 미친 영향 7억 2000만 년에서 6억 3500만 년 전에 지구는 적어도 두 번의 심각한 빙하기를 경험했다. 전 지구적 빙하기는 지구를 얼음 속으로 몰아 넣었고, 생명체의 궤적을 바꾸어 놓았다, 샤오 박사는 "빙하는 다양성과 역동성 측면에서 진화 경로를 재설정한 주요 요인이었다"라고 설명했다. 빙하기 직후 진핵생물 종이 빠르게 교체된 것이다. 이로써 지루한 10억 년이 끝나고 역동적인 생물 다양성 시대가 시작됐다. 그렇다면 지루한 10억 년 동안 진핵생물 진화는 왜 그렇게 느리고 안정적으로 유지되었을까. 그 이유는 이 기간 동안 종의 교체율이 낮았기 때문이다. 빙하기를 거치면서 기후 변화와 대기 중 산소 수치 상승이 생명체 진화를 가속하는 역할을 했을 것으로 추정된다. 또는 유기체 간의 경쟁이나 상호 작용이 신속한 종의 진화를 이끌었을 것이라는 해석도 있다. 원생대 생명에 대한 이번 연구는 현대 동물, 식물, 균류의 조상인 초기 진핵생물이 어떻게 진화했는지에 대한 이해를 높여주고 있다. 또 수십억 년에 걸쳐 생물과 지구 환경이 어떻게 서로에게 영향을 미쳤는지도 보여준다는 지적이다.
- IT/바이오
2024-12-27 14:22:00
[먹을까? 말까?(82)] 콩 단백질, 심부전 진행 억제에 효과⋯장내 미생물 조절 기전 규명

콩 단백질이 심장 건강에 도움을 주는 것으로 나타났다. 일본 나고야대학교 의과대학원 연구팀은 콩 단백질의 일종인 베타-콘글리시닌(β-conglycinin, β-CG)이 심부전 진행을 억제하는 데 효과적이라는 연구 결과를 발표했다고 사이테크데일리가 보도했다. 심부전은 심장의 기능 저하로 신체에 혈액을 제대로 공급하지 못해서 생기는 질환을 말한다. 서울대학교 병원 측에 따르면 심부전의 가장 흔한 증상은 숨이 차는 것(호흡곤란)이고, 심장에서 혈액을 제대로 짜내지 못하므로 피로감, 운동 능력 저하가 나타나며 부종(발목이나 종아리) 등의 증세가 나타난다. 본 연구는 쥐 실험을 통해 β-CG 섭취가 장내 미생물 환경을 변화시켜 심장 기능을 개선하는 효과를 확인했으며, 이는 식이요법을 통한 심부전 예방 가능성을 시사한다는 점에서 주목받고 있다. 연구팀은 심부전 유발 쥐에게 β-CG를 풍부하게 함유한 식단을 제공하고 심장 기능 변화를 관찰했다. 그 결과, β-CG 섭취는 심장 기능 개선, 심근 비대 감소, 심장 조직 손상 감소 등 심부전 진행과 관련된 주요 증상을 완화하는 것으로 나타났다. 장내 미생물 환경 변화로 심장 기능 개선 이러한 효과는 β-CG 섭취에 따른 장내 미생물 변화와 밀접한 관련이 있는 것으로 밝혀졌다. β-CG는 장내 유익균인 부티리시모나스(Butyricimonas), 마빈브라이언티아(Marvinbryantia), 아나에로트룬쿠스(Anaerotruncus)의 증식을 촉진하고, 이들 유익균이 생성하는 짧은사슬지방산(SCFAs)인 아세트산, 부티르산, 프로피온산의 농도를 증가시키는 것으로 확인됐다. SCFAs는 장 건강 유지에 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 항염증 작용을 통해 심장을 고혈압으로 인한 손상으로부터 보호하는 효과를 가지는 것으로 알려져 있다. 연구팀은 항생제를 사용하여 쥐의 장내 SCFAs 생성 미생물을 감소시켰을 때 β-CG의 심장 보호 효과가 사라지는 것을 확인했다. 또한, SCFAs 중 하나인 프로피온산 나트륨을 쥐에게 투여한 결과 β-CG 섭취와 유사한 심장 보호 효과를 나타냈다. 이는 β-CG의 심장 보호 작용에 장내 미생물과 SCFAs가 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다. 연구를 주도한 노조미 후루카와 박사는 "이번 연구는 콩 단백질의 기능성 성분이 심혈관 질환 예방에 효과적일 수 있음을 보여준 중요한 결과"라며 "β-CG 섭취는 장내 미생물 변화를 통해 주요 SCFAs 생성을 증가시켜 심부전 진행을 억제하는 효과를 나타냈다"고 설명했다. 콩 알레르기 환자, 효과 제한적 하지만 후루카와 박사는 "콩과 그 성분은 알레르기가 있는 사람들에게는 효과적이지 않을 수 있다"며 "향후 β-CG의 구조와 SCFAs 증가의 분자 메커니즘을 더욱 자세히 연구하여 새로운 치료 및 예방법 개발에 활용할 계획"이라고 밝혔다. 이번 연구는 심부전 치료에 있어 식이요법과 장 건강의 중요성을 강조하며, 식습관과 심장 건강 사이의 연관성에 대한 새로운 시각을 제시했다. 전 세계적으로 주요 사망 원인 중 하나인 심부전 치료에 있어 β-CG 또는 그 유도체가 천연 치료제로 개발될 가능성을 제시한 본 연구 결과는 심장 건강 유지에 중요한 영향을 미칠 것으로 기대된다. 본 연구 결과는 국제 학술지 '임상 영양학(Clinical Nutrition)'에 게재됐다.(DOI: 10.1016/j.clnu.2024.09.045)
- 생활경제
2024-12-09 15:43:00
[먹을까? 말까?(79)] 감자 vs 고구마, 건강에 더 좋은 것은?

감자와 고구마 중 어떤 것이 우리 몸에 더 좋을까. 감자와 고구마는 땅속에서 자라는 뿌리 채소라는 공통점을 지니지만 서로 다른 식물군에 속하며 서로 다른 독특한 맛과 풍미를 자랑한다. 둘 다 탄수화물이 풍부하고 병충해에 강해 구황 작물(흉년 등으로 기근이 심할 때 주식물 대신 먹을 수 있는 농작물)로 여겨졌으며, 현재에도 건강 식품으로 사랑받고 있다. 감자는 가지과에 속하며 페루, 칠레 등 안데스 산맥 원산으로 온대 지방에서 주로 재배한다. 주로 흰색과 연한 주황색(자주감자)의 과육이 있다. 반면 고구마는 메꽃과에 속한다. 남아메리카가 원산지로 알려졌으며 과육이 주로 연한 주황색과 선명한 주황색을 띄며, 달콤한 맛이 특징이다. 감자와 고구마 모두 복합 탄수화물의 공급원이며 섬유질, 항산화제, 비타민, 무기질을 제공하지만 고구마는 비타민 A 함량이 더 높다. 감자의 영양학적 이점 감자와 각종 비타민과 무기;질이 풍부하다. 껍질이 황갈색인 러셋 감자(약 114g)에는 일일 권장량의 11%에 해당하는 비타민 C가 들어 있다. 비타민 C는 면역 기능, 콜라겐 생성, 철분 흡수를 돕는 항산화제다. 감자는 일일 권장량의 25%에 달하는 비타민 B6를 함유하고 있다. 비타민 B6는 적혈구 생성, 음식의 에너지 전환, 기분과 수면을 조절하는 신경전달물질 생성에 필수적이다. 또한 소화를 돕고 포만감을 높이는 섬유질과 혈압 조절, 신경 및 근육 기능을 지원하는 칼륨을 함유하고 있다. 감자는 저항성 전분이라는 탄수화물을 함유하고 있다. 파스타나 흰 쌀밥의 단순 탄수화물과 달리 저항성 전분은 소장에서 분해되지 않고 대장으로 이동하여 유익한 박테리아에 의해 발효되어 단쇄 지방산(SCFA)을 생성한다. 단쇄 지방산은 체중 관리, 혈당 조절, 장 건강 개선 등의 잠재적 건강 효능과 관련이 있다. 구운 감자는 삶은 감자보다 저항성 전분이 더 많고, 차가워진 구운 감자는 뜨거운 감자나 재가열한 감자보다 저항성 전분이 더 많아. 또한 감자를 껍질 째 섭취하는 것이 섬유질 함량과 영양학적 이점을 극대화하는 가장 좋은 방법이다. 고구마의 영양학적 이점 고구마는 섬유질, 비타민, 무기질, 항산화제가 풍부한 식품이다. 특히 고구마 껍질의 섬유질은 프리바이오틱스 효과를 지니고 있어 유익한 박테리아의 성장을 촉진하고 장 건강을 증진하는 것으로 알려져 있다. 과육이 주황색인 고구마는 항산화제이자 프로비타민 A인 베타카로틴이 풍부하게 함유되어 있다. 베타카로틴은 장에서 비타민 A로 전환된다. 중간 크기의 고구마(114g) 하나는 일일 권장량의 122%에 달하는 비타민 A를 제공하며, 이는 세포 성장 및 발달, 면역 체계 기능, 생식, 눈 건강에 중요한 역할을 한다. 고구마에는 염증 감소, 콜레스테롤 수치 개선, 혈당 조절과 관련된 항산화제인 폴리페놀이 풍부하다. 특히 자색 고구마에 함유된 안토시아닌은 염증을 줄이고 신진대사를 돕는 효과가 있다. 고구마는 비타민 A 외에도 비타민 C, 비타민 B6, 저항성 전분의 좋은 공급원이다. 저항성 전분은 장 건강, 혈당 관리, 포만감 증진에 도움을 줄 수 있다. 감자와 고구마의 영양 성분 비교 흔히 고구마가 감자보다 건강에 더 좋다고 여겨지지만, 두 가지 모두 균형 잡힌 식단에 건강하게 추가될 수 있다. 감자와 고구마는 칼로리, 단백질, 지방, 탄수화물 함량이 유사하다. 비타민 B6와 칼륨 함량 또한 비슷한 수준이다. 가장 큰 영양학적 차이점은 고구마가 감자보다 비타민 A 함량이 훨씬 높다는 것이다. 또한 고구마는 섬유질, 비타민 C, 망간, 구리, 판토텐산 함량이 감자보다 약간 더 높다. 고구마는 흰 감자보다 혈당 지수(GI)가 약간 낮은데, 이는 고구마의 높은 섬유질 함량 때문일 가능성이 높다. 삶은 흰 감자의 평균 GI는 71인 반면, 삶은 고구마는 63으로 약간 낮다. 혈당 지수는 식품이 혈당을 얼마나 빨리 높이는지 측정하는 지표이며, 점수가 낮을수록 혈당이 더 느리고 점진적으로 상승함을 의미한다. 감자와 고구마 모두 항산화 화합물을 함유하고 있다. 감자는 페놀산(주로 클로로겐산)이 풍부한 반면, 고구마는 강력한 항산화 작용을 하는 카로티노이드인 베타카로틴이 풍부하다. 어떤 것이 건강에 더 좋을까? 감자와 고구마는 모두 건강에 좋은 식품이며 복합 탄수화물, 섬유질, 비타민, 무기질, 항산화제를 제공한다. 고구마는 시력과 면역 기능에 중요한 비타민 A 함량이 높다는 점에서 감자보다 약간의 우위를 점하고 있다. 균형 잡힌 식단의 일환으로 감자와 고구마를 모두 섭취하면 건강에 필요한 영양소를 얻는 데 도움이 된다. 단백질, 채소, 건강한 지방과 함께 다양한 식단을 구성하는 것이 건강 유지에 좋다.
- 생활경제
2024-11-22 16:43:00
[퓨처 Eyes(59)] 햇빛 먹는 동물? 광합성 동물 세포 탄생!

햇빛을 받아 에너지를 만드는 동물, 상상이나 해봤는가? '광합성을 하는 동물'은 마치 SF 영화 속 이야기 같지만, 이제 현실이 되고 있다. 일본 도쿄대학교 마츠나가 사치히로 교수 연구팀은 동물 세포에 조류(藻類)의 엽록체를 이식해 광합성을 가능하게 하는 혁신적인 기술을 개발했다. 이는 동물과 식물의 생물학적 경계를 허물며 의학, 식량 생산, 환경 개선 등 다양한 분야에서 획기적인 변화를 예고한다. 50년 넘는 난제, 마침내 해결! 광합성은 햇빛, 물, 이산화탄소를 이용해 산소와 포도당을 생성하는 과정으로, 지구 생태계를 유지하는 핵심이다. 식물, 조류, 일부 박테리아가 광합성을 통해 스스로 영양분을 만들고 산소를 생성한다. 이는 동물의 생존에 필수적인 요소다. 동물 세포에 광합성 기능을 도입하려는 시도는 1970년대부터 있었지만, 동물 세포가 엽록체를 이물질로 인식하고 파괴하는 면역 반응 때문에 번번이 실패했다. 마츠나가 교수 연구팀은 이러한 난제를 해결하기 위해 동물 세포의 고온 환경(37℃)에서도 생존 가능한 홍조류(紅藻類)인 시아니디오시존 메롤래(Cyanidiochyzon merolae) 엽록체를 선택하고, 동물 세포가 엽록체를 '먹이'로 섭취하도록 유도해 면역 반응을 우회하는 전략을 사용했다. 이 홍조류는 이탈리아의 화산 온천에서 자라고 37℃ 이상의 온도에서 광합성을 할 수 있었다. 연구팀은 이 엽록체를 동물 세포에 강제로 주입하는 대신 배양액에 첨가한 다음 중국 햄스터 난소 세포에 먹였다. 동물 세포, 엽록체와 공존하며 광합성하다! 그 결과, 동물 세포는 엽록체를 파괴하지 않고 최대 48시간 동안 공존하며 광합성 초기 반응을 성공적으로 나타냈다. 뿐만 아니라 엽록체로부터 추가적인 에너지를 공급받아 성장 속도가 증가하는 현상도 확인됐다. 연구팀은 이틀간의 공동 배양 직후 세포의 1%가 "엽록체가 풍부해졌다"고 밝혔다. 이는 엽록체를 7개 이상 흡수했다는 의미다. 추가로 20%의 세포는 엽록체가 1개에서 3개 사이인 것으로 밝혀졌다. 중요한 것은 이들 엽록체가 이틀 동안 더 활동했으며, 이 기간 동안 숙주 세포가 빠른 속도로 성장했다는 점이다. 이는 엽록체가 잠재적으로 탄소 공급원으로 작용하면서 광합성이 실제로 일어나고 있음을 나타난다고 IFL 사이언스가 전했다. 마츠나가 교수는 "50년 동안 모든 생물학 연구자들이 포기했던 일을 해냈다는 사실에 놀랐다"며 이번 연구 성과에 대한 소감을 밝혔다. 생물학의 경계를 허물다 연구팀은 이러한 동물-식물 잡종 세포를 영어의 식물(plant)과 동물(animal)을 합성한 신조어인 '플래니멀(planimal)' 세포라고 이름을 붙였다. 이 기술은 동물 세포가 스스로 에너지를 생성하는 가능성을 열며 생명과학의 패러다임을 바꾸고 있다. 엽록체를 통해 공급받은 에너지로 동물 세포의 성장 속도가 증가하는 현상이 확인되면서, 자율적인 에너지 생산 시스템 구축에 대한 기대감이 높아지고 있다. 의학·식량·환경, 응용의 무한 가능성 이번 기술은 바이오산업의 여러 분야에서 실질적인 변화를 가져올 것으로 예상된다. 먼저, 의료 분야에서는 심장병 환자의 손상된 심장에 광합성 세포를 이식하여 빛으로 산소를 공급, 회복을 돕는 치료법이 개발될 수 있다. 또한, 산소 공급의 한계를 극복해 대형 조직 배양 및 이식 기술을 크게 발전시킬 수 있다. 식량 생산 분야에서는 배양육 생산에 광합성 동물 세포를 활용하여 외부 산소 공급 없이 자체적으로 산소를 생성, 생산 비용을 절감하고 효율성을 극대화할 수 있다. 이는 지속 가능한 식량 생산의 돌파구가 될 전망이다. 환경 문제 해결에도 기여할 수 있다. 광합성 동물 세포는 이산화탄소를 흡수하고 산소를 배출하는 기능을 통해 탄소 배출 감소와 환경 복원에 기여할 수 있으며, 탄소 중립 목표를 추구하는 기업들에게 획기적인 솔루션을 제공할 수 있다. 남은 과제와 미래 전망 물론 아직 넘어야 할 산도 있다. 추가 관찰 결과 이 이식된 엽록체는 2일 후에 분해되기 시작해 4일째 완전히 파괴됐다. 이 기술을 완성하기 위해서는 더 많은 연구가 필요하지만, 연구팀은 "이미 합성 생물학 기반 접근법이 인공 광합성 동물 세포를 만드는 데 기초가 될 수 있다"며 이번 연구 성과에 대해 기대감을 드러냈다. 그럼에도 불구하고 광합성 기능을 안정적으로 유지하려면 엽록체의 장기 생존 및 효율적인 공생 메커니즘 구축이 필수적이다. 또한, 이 기술이 대규모로 활용되기 위해서는 사회적 수용성과 윤리적 검토도 병행되어야 한다. 광합성 동물 세포 기술은 생명공학의 새로운 문을 열며, 지속 가능한 미래를 위한 혁신적인 도구로 자리매김할 전망이다. 이 기술이 의학, 식량, 환경 등 다양한 분야에서 어떠한 변화를 가져올지, 앞으로의 발전이 더욱 기대된다. 이번 연구는 단순한 학문적 성과를 넘어, 미래 바이오산업의 초석이 될 기술적 기반을 제공했다는 점에서 주목할 만하다. "동물이 햇빛을 먹는다"는 발상이 이제는 더 이상 SF 영화 속 이야기가 아닌, 현실로 다가오고 있는 것이다. 이 연구 결과는 '일본 학술원 회보 B(proceedings of tje Japan Academy, Series B)' 저널에 게재됐다.
- IT/바이오
2024-11-21 15:08:00
MZ세대 대장암 급증 이유는?…"식단이 문제, 확 바꿔야"

MZ 세대를 중심으로 한 젊은 층의 대장암 진단이 급증, 의사들을 당혹스럽게 하고 있다. 분석 결과, 지난 30년 동안 25~49세의 젊은 층의 치명적인 대장암 발병이 52%나 급증한 것으로 나타났다. 이에 따라 세계 최고의 대장암 전문가 3명이 이 같은 추세에 대한 흥미로운 설명을 내놓아 주목된다고 영국 데일리메일이 전했다. 예일대 의대 위장병 전문의인 미셸 휴즈 박사는 현실적으로 가장 걱정되는 대장암 원인으로 미세 화학 물질을 언급했다. 젊은 층의 대장암 증가는 식품 용기에서 과일과 채소에 이르기까지 일상 용품에 들어 있는 미세한 화학 물질 사용이 증가한데 따른 것일 가능성이 크다는 것이다. 장내 박테리아의 건강한 균형을 방해하는 화학 오염 물질과 공기 중 미립자 등 미세 화학 물질은 의학적으로 내분비 교란 요소로 알려져 있는데, 이로 인해 염증과 스트레스가 발생해 암으로 이어질 수 있다는 설명이다. 휴즈 박사는 "1950년 이후 태어난 사람들은 평생 더 많은 환경 변화와 오염 물질에 노출되었기 때문에 더 위험할 수 있다"고 부연했다. 전문가들이 더 우려하는 내분비 교란 화학 물질의 한 예는 살충제이다. 살충제는 과일과 채소 재배 과정에서 피해를 줄이거나 수확량을 늘리기 위해 사용되는 독성 화학 물질이다. 암과 사회의 프론티어(Frontiers in Cancer and Society) 저널에 발표된 한 연구에 따르면 농업에 사용되는 살충제에 노출되면 특정 암 위험을 증가시킬 위험이 담배 연기만큼 높을 수 있다고 지적했다. 잡초와 해충을 없애는 데 사용되는 제초제나 살충제는 과일과 채소에 잔류할 수 있기 때문에 사람은 소량씩 장기적으로 이를 섭취할 수 있다. 살충제와 암 발병 연관성 시사 콜로라도의 로키 비스타 대학교 연구진은 영국에서 사용되는 농업용 제초제 다이클로로아세트산과 글리포세이트를 포함해 69가지 살충제를 조사하고 다양한 화학 물질에 노출되었을 때의 해로움에 대해 경고했다. 연구진은 농업 비중이 크고 살충제에 많이 노출된 지역에서 대장암 발병률이 증가한다는 것을 발견했다. 결과에 따르면 제초제와 살충제 노출은 비호지킨 림프종, 백혈병 및 방광암, 대장암, 폐암 및 췌장암의 발병과 관련이 있는 것으로 나타났다. 다만 살충제와 암 사이의 연관성만을 지적할 뿐 살충제가 암을 유발한다는 확실한 증거는 제시하지 않았다. 그러나 살충제는 신경계 장애, 호르몬 장애, DNA 손상 및 염증을 유발하고, 결국 암 위험도 증가시킬 수 있다. 초가공식품 섭취도 암 발병 위험 높여 전문가들은 또한 암 발병률 증가가 열악한 식단 때문이라고 말한다. 설탕이 들어간 음료, 감자칩, 과자와 같은 초가공 식품(UPF)을 대량으로 섭취하면 여러 유형의 암 발병 위험이 높아진다. UPF가 가득한 식단은 체중 증가를 촉진하여 암 위험을 증가시킨다. 건강한 소화 시스템에 필수적인 섬유질은 매우 부족하다. 그래서 인기 다이어트 앱 조(Zoe)를 만든 영양학자이자 교수인 팀 스펙터는 뉴스위크지와의 인터뷰에서 과일, 채소, 통곡물, 견과류와 같은 섬유질이 풍부한 음식을 섭취하는 것이 중요하다고 말했다. 그는 대장암으로부터 자신을 보호하기 위해서는 나쁜 것을 피해야 할 뿐 아니라 신체에 도움이 되는' 음식을 섭취하는 것도 중요하다고 설명했다. 스펙터 교수는 섬유질이 배변을 조절하고 유해 물질이 대장과 접촉하는 것을 줄이는 데 도움이 된다고 강조했다. 진단 기술 개발로 대장암 진단 늘어 비 생물학적 요인도 대장암 증가에 영향을 미칠 수 있다. 대장암에 대한 인식이 높아지고 진단 기술이 개선돼 MZ 세대가 대장암 진단을 받는 숫자가 늘어나게 된 것도 한 요인이다. 논리적으로, 젊은 사람들의 대장암 지식이 깊어질수록 검진을 받을 확률도 높아진다. 그러나 대장암에 기인한 배변 습관의 변화, 대변 혈액, 피로, 복통 등의 증상을 여전히 과민성대장증후군(IBS) 등 여타 질환으로 오인하는 경우가 많다는 경고도 있다. 따라서 모든 연령대가 대장암의 경고 신호를 인식하고 의료 지원을 받아야 할 것이라는 지적이다.
- 생활경제
2024-11-21 14:13:00
[신소재 신기술(133)] 물에 녹는 바이오플라스틱 'MECHS' 개발

플라스틱 오염 문제가 점점 더 심각해지는 가운데, 물에 녹는 새로운 바이오플라스틱이 개발되어 주목받고 있다. 미국 노스이스턴 대학교의 아비나쉬 만줄라-바사반나(Avinash Manjula-Basavanna) 연구원과 닐 조쉬(Neel S. Joshi) 교수 연구팀은 물과 퇴비에서 빠르게 분해되는 바이오플라스틱 'MECHS'를 개발했다고 어스닷컴이 보도했다. 이번 연구 결과는 학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 저널에 발표됐다. 새로운 바이오플라스틱 'MECHS'의 특징 MECHS는 '퇴비화, 치유, 확장가능성을 갖춘 기계적으로 조작된 살아있는 물질(Mechanical Engineered Living Materials with Compostability, Healability, and Scalability)'의 약자이다. 이 소재는 유전자 조작된 대장균 박테리아와 섬유 매트릭스를 결합하여 종이 또는 필름 형태로 제작된다. 기존 바이오플라스틱과 달리 MECHS는 빛과 같은 외부 자극에 반응하고 자가 재생 및 조절 능력을 갖추고 있다. 또한 물과 퇴비에 빠르게 분해되어 환경 오염을 줄이는데 기여할 수 있다. 연구팀은 "MECHS는 변기에 버려도 생분해될 정도로 친환경적"이라고 설명했다. 대량 생산 가능-플라스틱 포장재 대체 기대 MECHS는 종이와 유사한 방식으로 대량 생산이 가능하며, 플라스틱 포장재를 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 앞서 설명했듯이 기본적으로 이 제품은 유전자 조작된 대장균 박테리아가 섬유 매트릭스와 얽힌 종이 또는 필름과 같은 형태로 만들어진다. 섬유질 구조로 인해 이 바이오플라스틱은 비밀 랩처럼 늘어날 수 있고, 다양한 강성을 위해 유전적으로 조작할 수 있으며 자가 치유 능력까지 갖추었다. 만줄라-바사반나 연구원은 "플라스틱 포장재는 수명이 며칠에서 2년 정도로 짧지만, 현재 사용되는 석유화학 플라스틱은 생분해되는 데 수백 년이 걸린다"며 "MECHS는 생분해성, 수세성(침투액의 물에 의한 세척의 정도를 비교하기 위해 사용되는 척도), 기계적 조정 가능성을 갖춘 지속 가능한 대안"이라고 강조했다. 플라스틱 포장재는 현재 플라스틱 시장의 3분의 1을 차지한다. 상용화 위해 유전자 안정성 확보해야 MECHS는 혁신적인 소재지만 상용화를 위해서는 몇 가지 과제를 해결해야 한다. 먼저, 유전자 조작된 대장균 박테리아(E.coli 박테리아)의 유전적 안정성을 확보해야 한다. 또한 기존 플라스틱 산업의 전환에 따른 경제적, 물류적 문제와 대중의 인식, 규제 문제 등을 해결해야 한다. 연구팀은 MECHS를 시작으로 다양한 생분해성 소재를 개발하고 환경 보존, 의료 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 전망했다. 이들의 연구는 생물학, 화학, 공학 분야의 협력을 통해 지속 가능한 해결책을 제시하는 모범 사례로 평가받고 있다.
- IT/바이오
2024-11-19 15:43:00
미세 플라스틱, 구름 형성 촉진…극한 날씨와 기후변화 가속 우려

미세 플라스틱이 대기 중 구름 형성을 촉진시켜 극한 날씨와 기후 변화를 가속화시킨다는 연구 결과가 최근 발표됐다. 구름은 대기 중의 보이지 않는 기체인 수증기가 먼지와 같은 작은 부유 입자와 결합해 물방울이나 얼음 결정으로 변할 때 형성된다. 최근 발표된 연구에서 미세 플라스틱 입자도 동일한 효과를 낼 수 있는 것으로 밝혀졌다. 또 미세 플라스틱이 없는 물방울보다 섭씨 5~10도 더 따뜻한 온도에서 얼음 결정이 생성될 수 있음도 보여주었다고 더컨버세이션이 전했다. 연구 결과는 공기 중에 미세 플라스틱이 없었다면 구름이 형성되지 않았을 좀 더 따뜻한 조건에서 미세 플라스틱이 구름을 생성함으로써 날씨와 기후에 적지 않은 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. 대기 화학자 중심으로 구성된 연구진은 다양한 유형의 입자가 액체 물과 접촉할 때 어떻게 구름 속에서 얼음이 형성되는지를 분석했다. 대기에서 지속적으로 발생하는 이 과정은 '핵 형성'이라고 부른다. 대기 중의 구름은 액체 물방울, 얼음 입자 또는 두 가지의 혼합물로 구성된다. 기온이 섭씨 0도에서 영하 38도 수준인 중상층 대기의 구름에서 얼음 결정은 일반적으로 건조한 토양의 미네랄 먼지 입자나 꽃가루 또는 박테리아와 같은 생물 입자 주위에 형성된다. 미세 플라스틱도 그런 입자 중 하나다. 미세 플라스틱은 너비 5mm 미만으로 연필 끝에 달린 지우개 정도의 크기다. 일부는 이보다 더 작고 미세하다. 미세 플라스틱은 매우 작기 때문에 공기 중으로 쉽게 이동할 수 있다. 구름 속의 얼음은 날씨와 기후에 중요한 영향을 미친다. 대부분의 강수는 얼음 입자로 시작되기 때문이다. 전 세계 대부분 지역의 구름은 대기 중으로 높이 확장되고 차가운 공기가 구름 꼭대기 수분을 얼린다. 얼음이 형성되면 주변의 액체에서 수증기를 끌어당기고, 얼음 결정은 떨어질 만큼 무거워진다. 얼음이 형성되지 않으면 구름은 비나 눈으로 내리기보다는 증발하는 경향이 있다. 구름은 또한 여러 가지 방식으로 날씨와 기후에 영향을 미친다. 지구 표면에서 들어오는 햇빛을 반사하여 냉각 효과를 내기도 하고 지구 표면에서 방출되는 일부 복사선을 흡수해 온난화 효과를 증폭시킨다. 반사되는 햇빛의 양은 구름에 포함된 액체 상태의 물과 얼음의 양에 따라 달라진다. 미세 플라스틱이 구름에서 얼음 입자를 증가시키면, 이 비율의 변화는 구름이 지구의 에너지 균형에 미치는 영향을 바꿀 수 있다. 물이 섭씨 0도에서 언다고 하지만, 항상 그런 것은 아니다. 먼지 입자와 같이 핵을 형성할 물질이 없다면 물은 섭씨 영하 38도까지 얼지 않고 과냉각될 수 있다. 더 따뜻한 온도에서 동결하려면 물에 녹지 않는 물질이 물방울에 존재해야 한다. 이 입자는 첫 번째 얼음 결정이 형성될 수 있는 표면을 제공한다. 미세 플라스틱이 존재하면 얼음 결정이 형성돼 비나 눈이 더 많이 내릴 수 있다. 연구진은 미세 플라스틱 조각이 물방울의 핵 역할을 할 수 있는지를 확인하기 위해 대기 중에서 가장 널리 퍼진 네 가지 플라스틱, 즉 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 이용했다. 각각은 깨끗한 상태와 자외선, 오존 및 산에 노출된 상태 두 가지로 테스트되었다. 이 모든 것이 대기 중에 존재하며 미세 플라스틱의 구성에 영향을 미칠 수 있다. 연구진은 미세 플라스틱을 작은 물방울에 현탁시키고, 물방울을 천천히 냉각시켜 어는 시점을 관찰했다. 또한 플라스틱 조각의 표면을 분석해 분자 구조를 파악했다. 얼음 핵 형성은 미세 플라스틱의 표면 화학 성질에 따라 달라질 수 있기 때문이었다. 테스트한 대부분의 플라스틱에서 물방울의 50%는 섭씨 영하 22도로 냉각될 때까지 얼었다. 일부 미세 플라스틱은 미세 플라스틱이 없는 물방울보다 더 따뜻한 온도에서 얼음 핵을 형성했다. 자외선, 오존 및 산에 노출되면 입자의 얼음 핵 형성 활동이 감소하는 경향이 있었다. 이는 얼음 핵 형성이 미세 플라스틱 입자 표면의 작은 화학적 변화에 민감하다는 것을 시사한다. 그러나 이 플라스틱들은 여전히 얼음 핵을 형성하므로 구름 속 얼음의 양에 영향을 미칠 수 있다. 미세 플라스틱이 날씨와 기후에 어떤 영향을 미치는지 이해하려면 구름이 형성되는 고도에서의 농도를 알아야 한다. 또 미네랄 먼지 및 생물학적 입자 등 얼음 핵 형성이 가능한 다른 입자와 비교해 미세 플라스틱의 농도를 확인해야 한다. 이러한 측정을 통해 미세 플라스틱이 구름 형성에 미치는 영향을 모델링할 수 있다. 플라스틱 조각은 크기와 구성이 다양하다. 향후 연구에서는 가소제와 착색제 등 첨가제가 포함된 플라스틱과 미세 플라스틱 입자를 이용해 분석을 진행할 계획이다.
- 포커스온
2024-11-11 14:36:00
[먹을까? 말까?(76)] 수돗물 속 '영원한 화학물질', 젊은층 질병 급증의 원인?

최근 미국에서 수돗물, 식품 포장재, 샴푸 등 일상생활에 널리 사용되는 제품에 함유된 과불화화합물(PFAS)이 젊은층의 질병 급증과 관련이 있다는 연구 결과가 잇따라 발표되면서 사회적 불안감이 고조되고 있다. 자연적으로 잘 분해되지 않아 이른바 '영원한 화학물질'로 불리는 PFAS는 체내 및 환경에서 분해되지 않고 축적되는 특성을 지니고 있으며, 1940년대부터 제품의 방수, 방유, 방오 기능을 위해 널리 사용되어 왔다. 그러나 최근 연구를 통해 면역체계 약화, 임신 합병증, 신장암, 고환암 등 다양한 건강 문제와의 연관성이 속속 드러나면서 PFAS의 심각성이 부각되고 있다고 영국 매체 데일리 메일이 온라인 판에서 전했다. 미국 환경보호국(EPA)에 따르면 PFAS에 장기간 노출되면 전립선암, 신장암, 고환암 위험이 증가하고, 어린이의 발달 지연, 여성의 생식력 감소, 신체 호르몬 균형이 깨질 수 있다. 장내 미생물 균형 파괴, 염증 유발 특히 PFAS는 장내 미생물의 섬세한 균형을 파괴해 염증을 유발하고, 이는 대장암과 같은 질병 발생 위험을 높이는 것으로 밝혀졌다. 미국 남부캘리포니아 대학교(USC) 연구팀이 20세 전후의 건강한 성인 78명을 대상으로 진행안 연구 결과, PFAS가 높은 사람들은 장내 염증을 억제하는 박테리아인 '라크노스피라(Lachnospiraceae)' 수치가 현저하게 낮게 나타났다. 이는 PFAS가 장내 미생물 구성을 변화시켜 염증성 장 질환, 대장암 등의 발병 위험을 높일 수 있음을 시사한다. 신장 기능 저하, 면역력 약화 PFAS는 신장 기능에도 심각한 영향을 미치는 것으로 드러났다. USC 연구팀의 4년간 추적 관찰 결과, PFAS 노출은 신장 기능을 최대 50%까지 감소시키는 것으로 나타났다. 신장 기능 감소는 노폐물 여과 기능 저하로 이어져 체내 독성 물질 축적, 주요 장기 기능 손상 등을 유발할 수 있다. 또한 노스이스턴 대학교 연구팀은 PFAS가 면역 체계를 약화시켜 감염에 대한 저항성을 떨어뜨린다는 사실을 밝혀냈다. 이는 면역력 저하로 인한 각종 감염성 질환, 만성 염증성 질환 발병 위험 증가로 이어질 수 있다. 미국, PFAS 규제 강화…식수 오염 심각성 인지 미국에서는 PFAS 오염 문제의 심각성을 인지하고 규제 강화에 나서고 있다. 2024년 연구 결과에 따르면, 7000만 명 이상의 미국인이 PFAS로 오염된 식수에 노출된 것으로 추정된다. 이에 따라 미국 환경보호청(EPA)은 2025년까지 모든 공공 상수도 시스템에 PFAS 검사 및 제한 조치를 의무화하는 법안을 마련했다. 유럽연합(EU)는 2025년부터 PFAS 1만종 이상의 사용을 제한하는 규제를 시행할 예정이다. PFAS 노출 경로 다양⋯생활속 경각심 필요 미국 질병통제예방센터(CDC)에 따르면 PFAS는 수돗물뿐만 아니라 PFAS 공장 인근에서 생산된 식품, 오염된 물에서 잡힌 생선, 토양 및 먼지 등 다양한 경로를 통해 인체에 흡수될 수 있다. 특히 소방관들은 화재 진압용 거품에 포함된 PFAS에 직접적으로 노출되어 대장암 발병 위험이 높은 것으로 알려져 있다. 이번 연구 결과는 과학 저널인 '종합환경과학'에 게재됐다. SUC의 제스 굿리치 교수는 가디언과의 인터뷰에서 "이러한 대사성 질환과 함께 당뇨병이나 만성 신장 질환의 위험이 높아지며, 이는 미국에서 가장 빠르게 증가하는 사망 원인 중 하나이므로 정말 중요한 문제"라고 지적했다. 국내 상황 및 대책 마련 시급 한국은 현재 PFAS에 대한 구체적인 법적 규제가 마련되지 않고, 다만 먹는 물 수질 기준으로 PFOA(퍼플루오르옥탄산)와 PFOS(과불화옥탄술폰산)에 대한 기준(0.07㎍/L)만 설정되어 있다. 국내에서도 PFAS에 대한 우려가 커지고 있는만큼, 국민 건강을 보호하기 위한 적극적인 대책 마련에 나서야 할 것이다. PFAS 노출 경로를 파악하고, 오염원 관리, 규제 강화, 대체 물질 개발 등 다각적인 노력을 통해 국민 건강을 지켜야 할 것이다.
- 생활경제
2024-11-07 17:10:00
[퓨처 Eyes(56)] 전기 농업, 식량 위기 극복할 미래 농업의 혁신

햇빛 없이도 식물을 키운다? 마치 공상과학 영화에서나 나올 법한 이야기지만, 현실이 될 날이 머지않았다. 광합성은 지구 생명체의 근원이지만 에너지 효율은 겨우 1%에 불과하다. 이 비효율을 극복하고 미래 식량 위기를 해결할 혁신적인 기술이 바로 '전기 농업(electro-agriculture)'이다. 최근 생명공학 학술지 줄(Joule)에 발표된 논문에서 생명공학자들은 전기 농업이라는 새로운 식량 생산 패러다임을 선보였다. 태양 에너지를 이용해 CO₂를 식물의 먹이로 바꾸는 이 기술은, 햇빛에 의존하는 광합성을 대체하며 농업에 필요한 토지는 94%로 감소해 농업의 미래를 뒤흔들 잠재력을 지녔다. 광합성을 대체하는 전기 농업 캘리포니아 리버사이드 대학교의 생물공학자 로버트 진커슨(Robert Jinkerson) 교수와 워싱턴대학교 세인트루이스 캠퍼스의 전기화학자인 펑 지아오(Feng Jiao) 교수는 새로운 전기 농업 기술을 통해 농작물이 빛이 없는 환경에서도 자랄 수 있는 가능성을 제안했다. 농업의 혁신을 가져올 수 있다고 확신하는 진커슨은 "더 이상 햇빛을 필요로 하지 않는다면, 우리는 농업을 환경으로부터 완전히 분리해 통제된 실내 환경에서 식량을 재배할 수 있다"고 강조한다. 이는 농업이 더 이상 기후나 조건에 영향을 받지 않고 언제 어디서든 필요한 식량을 생산할 수 있음을 의미한다. 전기 농업은 단순히 빛을 대체하는 것 이상의 의미를 갖는다. 진커슨 교수의 연구팀은 태양광 패널을 통해 태양 에너지를 흡수하고, 이 에너지를 CO₂와 물 사이의 화학 반응에 활용해 아세트산염을 생성한다. 이 아세트산염은 식물이 에너지와 탄소 공급원으로 사용하게 된다. 진커슨 교수는 "우리는 식물의 발아 과정에서 사용되는 대사 경로를 다시 활성화시켜, 식물이 광합성 없이 아세트산염만으로도 자랄 수 있도록 연구하고 있다"고 덧붙였다. 현재 토마토와 상추를 대상으로 실험 중이며, 향후 고구마나 곡물 등 주요 작물로도 확장할 계획이다. 이 기술이 상용화될 경우, 전통 농업에서 발생하는 온실가스 배출을 크게 줄일 수 있다. 펑 자오 교수는 "현재 약 4%의 에너지 효율을 달성했으며, 이는 기존 광합성의 4배 수준이다. 이 방식이 더 효율적이기 때문에 식량 생산에 따른 CO₂ 배출량을 크게 감소시킬 수 있을 것"이라고 전망했다. 이는 농업의 환경적 부담을 대폭 줄일 뿐만 아니라, 식량 생산의 새로운 장을 열 수 있음을 의미한다. 빛 없도 농사를 지을 수 있는 전기 농업은 우주에서의 까다로운 식량 생산 문제도 해결할 수 있다. 기존 농업은 심각한 삼림 벌채로 이어지는 경우가 많은 데, 이는 생물다양성 손실과 기후 변화의 주요 원인이 되도 한다. 전기 농업은 작물 생산에 필요한 토지의 양을 대폭 줄임으로써 토지 개간에 따른 생태적 피해의 일부를 회복시킬 수 있다. 아울러 수로를 오염시키고 수생태계에 영향을 미칠 수 있는 비료와 살충제에 대한 의존도를 낮추므로 지속 가능한 식량 생산에 대한 유망한 대안을 제시한다. 전기 자극을 통한 수확량 증대 전기 농업의 또 다른 중요한 연구는 전기를 이용해 농작물의 성장을 촉진하는 방법이다. 이 기술은 19세기 말에서 20세기 초에 잠시 유행했던 '전기 재배(electroculture)'의 현대적 버전으로 볼 수 있다. 당시에는 전기를 식물에 직접 적용해 수확량을 늘리거나 해충을 제거하려는 시도가 있었으나, 명확한 과학적 근거 없이 실패한 사례들이 많았다. 하지만 오늘날 연구자들은 더 정교한 방법으로 전기를 농업에 적용하고 있다. 미국 앨라배마주의 오크우드 대학교 생화학자인 알렉산더 볼코프(Alexander Volkov) 교수는 저온 플라즈마(Cold Plasma)를 이용해 씨앗을 자극하는 연구를 진행 중이다. 이 연구에서는 식물의 수확량이 20~75% 증가한 결과를 얻었으며, 감자의 경우 수확량이 40%까지 늘어났다. 볼코프 교수는 "우리는 씨앗을 플라즈마로 1분 미만 처리했을 때, 수확량이 눈에 띄게 증가하는 것을 확인했다. 양배추 수확량도 75% 증가했으며, 맛도 더 달았다"라고 밝혔다. 씨앗의 플라즈마 처리는 농업 분야에 떠오르는 기술로, ㅊ플라즈마를 이용해 씨앗의 발아율을 높이고 생장을 촉진하는 기술이다. 플라즈마는 고체, 액체, 기체 상태 다음의 제4의 물질로, 이온, 전자, 중성 입자 등으로 구성된 이온화된 기체이다. 플라즈마는 씨앗 껍질의 표면을 변화시켜 물 흡수율을 높이고, 발아에 필요한 효소 활성을 증가시켜 발아율을 향상시킨다. 또한 플라즈마는 씨앗 내부의 생화학적 반응을 촉진해 뿌리와 씨앗의 생장을 촉진한다. 게다가 플라즈마는 씨앗 표면의 박테리아, 곰팡이 등 병원균을 살균해 씨앗의 건강을 증진시킨다. 저온 플라즈마는 단순히 씨앗의 수확량을 증가시키는 것뿐만 아니라 씨앗이 발아할 때 환경 스트레스를 덜 받게 만들어 준다. 셰튼홀 대학교의 호세 로페즈(Jose Lopez) 교수는 "씨앗이 처음 발아할 때는 외부 환경의 스트레스에 매우 취약하다. 플라즈마는 씨앗의 껍질을 미세하게 구멍을 내어. 씨앗이 물과 양분을 더 쉽게 흡수할 수 있도록 돋븐다"고 설명했다. 그 결과 플라즈마로 처리된 씨앗은 처리되지 않은 씨앗보다 훨씬 더 빠르게 자란다. 전기 농업의 미래 전기 농업을 도입한다면 자연 서식지의 점진적인 복원이 용이해지고, 생물 다양성이 향상되며 탄소 발자국을 줄일 수 있다. 이처럼 엄청난 잠재력에도 불구하고, 전기 농업은 여전히 해결해야 할 과제가 남아 있다. 핵심 문제로는 태양열 화학 반응기의 초기 설치 비용과 유지 관리, 그리고 대규모 실내 농업시설을 지원하는 데 필요한 인프라를 꼽을 수 있다. 또한 아세트산을 주요 에너지 원으로 사용할 때 식물 생리학에 미치는 장기적인 영향을 이해하기 위해서는 추가 연구가 필요하다. 진커슨은 "식물의 경우, 식물이 이런 방식으로 성장하도록 진화하지 않았기 때문에 아세트산염을 탄소원으로 활용하도록 하는 연구 개발 단계에 있다"고 말했다. 그는 "하지만 버섯과 효모, 해조류는 현재 이런 방식으로 재배할 수 있으므로 이러한 응용 분야가 먼저 상용화되고 식물은 나중에 상용화될 것으로 생각한다"고 덧붙였다. 전기 농업이 성공한다면 식량 생산 자체에 혁명을 일으킬 수 있는 환경 친화적이고 공간 효율적인 방법이 될 수 있다.
- 포커스온
2024-10-31 15:27:00
"페니실린계 항생제 복용하면 파킨슨병 발병 위험 줄어든다"

페니실린 항생제를 여러 차례 복용한 사람들은 파킨슨병 발병 위험이 15% 낮았다는 새로운 연구 결과가 발표됐다고 뉴로사이언스뉴스가 전했다. 럿거스 헬스(Rutgers Health) 연구진이 주도한 이 연구는 ‘파킨슨증 및 관련 장애(Parkinsonism & Related Disorders)’ 저널에 게재됐다. 연구진이 9만 3000명 이상의 의료 기록을 분석한 결과, 장 건강과 파킨슨병 사이에 연관이 있음을 발견했으며, 장내 미생물군을 변화사키는 것이 파킨슨병 위험에 영향을 미칠 수 있음을 시사했다. 연구진은 이것이 소화관 내 박테리아와 뇌 건강 간의 복잡한 관계를 나타내고 있다고 말한다. 이 연구에서는 흥미롭게도 항진균제를 복용한 사람들은 파킨슨병에 걸릴 위험이 16% 더 높았다. 항진균제가 페니실린 항생제와는 반대되는 현상이 나타난 것. 이 연구는 신경 퇴행성 질환에서 장-뇌 상호 작용과 그 역할을 탐구하는 것이 매우 중요하다는 점을 강조하고 있다. 연구진은 파킨슨병 진단 전 5년 동안 페니실린 항생제를 5회 이상 복용한 사람들은 항생제를 전혀 복용하지 않은 사람들에 비해 파킨슨병 발병 위험이 약 15% 낮았다는 것을 발견했다. 연구를 이끈 럿거스 로버트 우드 존슨 의과대학 신경과 전문의 지안 팔 박사는 “연구진은 페니실린 투입 횟수와 기간에 걸쳐 파킨슨병 발병 위험 사이의 관계를 추적했다”라며 “이 발견은 예상치 못한 것이었고 일부 선행 연구와는 대조되는 결과다”라고 말했다. 이 발견은 인간의 소화기관에 사는 수조 개의 미생물이 신체의 운동과 균형에 영향을 미치는 진행성 뇌 질환인 파킨슨병에 중요한 역할을 할 수 있다는 증거의 하나다. 일부 전문가들은 특정 장내 세균의 염증이나 독소가 파킨슨병 발병에 영향을 미친다고 주장했고, 일반적으로 질병은 장에서 시작되고 장의 염증에 따른 독소가 신경을 통해 뇌로 전달된다는 생각이었다. 장내 세균과 파킨슨병 사이의 연관성을 조사하기 위해 연구진은 영국의 대규모 데이터베이스에서 익명으로 처리된 의료 기록을 조사했다. 연구진은 파킨슨병 진단을 받은 1만 2557명과 파킨슨병이 없는 8만 804명을 비교했다. 페니실린 사용과 관련된 위험이 감소하는 것과는 달리 진단 전 5년 동안 두 가지 이상의 항진균제를 복용한 사람들이 파킨슨병에 걸릴 위험이 약 16% 더 높다는 것을 발견했다. 이는 과거 핀란드에서의 연구 결과와 일치한다. 그러나 팔 박사는 그런 연관성이 상대적으로 작기 때문에 의학적 결정에 영향을 미쳐서는 안 된다고 말했다. 그는 "결과는 모두 매우 경미하므로 항생제나 항진균제를 언제 사용할지에 대한 결정에 영향을 미치지 않을 것"이라고 말하고 "이 연구의 중요성은 장내 미생물 군집에서 일어나는 일이 파킨슨병에 영향을 미칠 수 있다는 것을 시사한다는 것이지, 약의 복용에 영향을 미치는 것은 아니다"라고 부연했다. 연구진은 그럼에도 불구하고 "미생물 군집을 변화시키기 위해 며칠 동안 복용하는 약물이 파킨슨병 위험을 바꿀 수 있다는 사실은 매우 중요하다. 이는 미생물 군집이 파킨슨병과 관련돼 있다는 강력한 증거"라고 강조했다. 파킨슨병은 전 세계적으로 1000만 명 이상이 앓고 있으며 인구가 고령화됨에 따라 발병은 증가할 것으로 예상된다. 정확한 원인은 아직 불분명하지만 연구진은 유전적 요인과 환경적 요인이 결합되어 발생한다고 추정한다. 팔 박사 연구진은 향후 장내 특정 진균 또는 박테리아가 파킨슨병 발병과 관련이 있는지를 후속으로 연구한다는 계획이다. 연구진은 또 특정 장내 미생물 수치를 변경하면 파킨슨병 위험을 줄이거나 질병의 진행을 늦출 수 있는지 확인하는 연구도 진행할 예정이다.
- IT/바이오
2024-10-30 14:41:00
[우주의 속삭임(72)] 화성, 얼음 아래 생명체 존재 가능성⋯NASA 연구 결과 발표

화성에 과연 생명체가 존재할 수 있을까? 화성은 태양계에서 지구와 가장 닮은 행성으로, 붉은색 표면과 극지방의 만년설, 과거 물이 흘렀던 흔적 등 다양한 특징을 가지고 있다. 화성은 표면에 산화철이 풍부해 붉게 보인다. 이 때문에 '붉은 행성'이라는 별명을 가지고 있다. 과거에 물이 존재했던 흔적이 발견되면서 생명체가 존재했거나, 존재할 가능성이 제기되고 있다. 미국 항공우주국(나사·NASA)은 최근 홈페이지를 통해 화성 표면의 얼음 아래에 미생물이 서식할 수 있는 환경이 조성될 수 있다는 가능성을 제시했다고 밝혔다. NASA 연구진은 컴퓨터 모델링을 통해 화성의 얼음을 투과하는 햇빛의 양이 얼음 아래 얕은 물웅덩이에서 광합성을 일으키기에 충분하다는 것을 보여주었다. 지구에서도 얼음 내부에 형성된 유사한 물웅덩이에서 조류, 균류, 미세한 시아노박테리아(남조류) 등 광합성을 통해 에너지를 얻는 다양한 생명체가 발견됐다. 이 연구의 주요 저자인 NASA 제트추진연구소의 아디티아 쿨러는 "우주 어딘가에서 생명체를 찾고 있다면, 화성의 얼음층은 가장 근접하기 쉬운 장소 중 하나일 것"이라고 말했다. 화성 먼지 쌓인 얼음층 주목 연구진은 화성의 먼지가 섞인 얼음층에 주목했다. 나사에 따르면 화성에는 얼어붙은 물과 얼어붙은 이산화탄소라는 두 가지 얼음이 존재한다. 쿨러와 그의 동료 연구진은 네이처 커뮤니케이션즈 지구와 환경(Nature cummunications Earth & Environment)에 게재된 논문에서 과거 수백만년 동안 화성의 빙하기에 눈과 먼지가 섞여 표면에 떨어져 형성된 얼음층을 조사했다. 먼지 입자는 깊은 곳까지 햇빛이 도달하는 것을 막을 수 있지만, 표면 근처에서는 햇빛을 흡수해 얼음을 녹이고 얕은 웅덩이를 만들 수 있다. 지구에서도 먼지가 섞인 얼음에서 '크라이오코나이트(Cryconite) 구멍' 이라는 작은 공간이 형성되는 현상이 흔히 관찰된다. 바람에 날린 먼지 입자가 얼음에 쌓이고 햇빛을 흡수하면서 얼음이 녹아 물 웅덩이가 만들어지는 것이다. 어두운 먼지는 주변 얼음보다 더 많은 햇빛을 흡수해 얼음이 따뜻해지고 표면 아래 몇 피트까지 녹을 가능성이 있다. 이러한 물웅덩이는 조류 등 단순한 생명체에게 생존에 필요한 환경을 제공한다. 연구진은 이러한 현상이 화성에서도 일어날 수 있으며, 먼지가 섞인 얼음층 아래 3m 깊이까지 광합성이 가능할 정도의 햇빛이 도달할 수 있다고 분석했다. 또한, 얼음층은 얕은 물웅덩이의 증발을 막고 유해한 방사선으로부터 생명체를 보호하는 역할도 할 수 있다. 연구진은 화성의 북반구와 남반구의 위도 30도에서 60도 사이 지역에서 이러한 얼음층이 존재할 가능성이 높다고 예측했다. 쿨러는 앞으로 실험실에서 화성의 먼지가 섞인 얼음을 재현해 추가 연구를 진행하고, 화성에서 얕은 물웅덩이가 존재할 가능성이 높은 지역을 지도로 만들어 미래의 탐사 목표를 설정할 계획이다.
- IT/바이오
2024-10-21 10:53:00
[신소재 신기술(119)] 홍합에서 영감 얻은 접착 박테리아, 플라스틱 폐기물 분해 속도 높여

과학자들이 홍합의 자연적인 접착 특성을 활용해 플라스틱 폐기물 분해 속도를 높이고 있다는 희소식이 전해졌다. 미국 라이스 대학교 연구팀은 홍합의 접착력에서 영감을 얻어 플라스틱 표면에 강하게 달라붙는 미생물을 개발했다고 밝혔다. 이 미생물은 플라스틱 분해 효소와 결합하여 플라스틱 폐기물을 효율적으로 분해할 수 있는 가능성을 제시한다. 플라스틱 오염의 가장 큰 문제점은 자연적으로 분해되는 데 수 백년 이상 걸린다는 점이다. 또한 플라스틱은 완전히 분해되지 않고 미세 플라스틱이라는 작은 조각으로 분해된다. 이러한 미세 플라스틱은 토양과 바다를 오염시키고, 먹이 사슬을 통해 동물의 몸속에 축적된다. 결국 이러한 미세 플라스틱은 인간의 식탁까지 올라와 건강에 악영향을 미칠 수 있다. 연구팀은 유전자 코드 확장 기술을 이용해 박테리아 유전자 코드에 홍합의 접착 단백질에 존재하는 도파(DOPA· 3, 4-디하이드록시페닐알라닌)라는 아미노산을 도입했다. 이를 통해 박테리아는 플라스틱의 주요 성분인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 표면에 강하게 부착하고, PET를 분해하는 효소와 함께 작용해 플라스틱 분해 효율을 높였다. 미국은 매년 최대 4천만톤의 플라스틱 폐기물을 배출한다고 인터레스팅엔지니어링이 전했다. PET는 플라스틱의 한 종류로 이 폐기물의 약 64%를 차지한다. PET는 분해되기까지 수 세기가 걸릴 수 있다. 이번 연구를 이끈 화학, 생명과학 및 생명공학 한 샤오(Han Xiao) 부교수는 "이 기술은 플라스틱 오염 문제 해결에 큰 도움이 될 것"이라며 "유전자 코드 확장 기술이 재료 및 세포 공학 분야에서 혁신적인 도구가 될 수 있음을 보여준다"고 설명했다. 생물 부착 방지 기술 활용성 가능성 제시 연구팀은 이 기술이 플라스틱 오염 문제 해결뿐만 아니라 선박, 해양 구조물, 물 처리 시설 등에서 발생하는 생물 부착 문제 해결에도 활용될 수 있다고 밝혔다. 도파를 이용해 변형된 단백질은 다양한 표면에 보호막을 형성해 미생물의 부착을 막는 효과를 나타냈다. 연구팀은 이 기술이 의료 기기, 조직 공학, 약물 전달 등 다양한 생물 의학 분야에도 응용될 것으로 기대하고 있다. 이번 연구 결과는 재료 과학 분야 학술지 '스몰 메서드(Small Methods)'에 게재됐다.
- IT/바이오
2024-10-10 15:38:00
하수구 박테리아, 플라스틱 분해해 '먹이'로 활용⋯플라스틱 오염 해결 가능성 제시

하수구에서 서식하는 박테리아가 플라스틱을 분해하는 것으로 밝혀져 플라스틱 오염 해결 가능성을 제시했다. 미국 노스웨스턴 대학 연구팀이 코마모나스(Comamonas) 박테리아가 플라스틱을 분해하여 영양분으로 활용하는 메커니즘을 밝혀냈다고 PHYS.org가 3일(현지시간) 보도했다. 이 연구 결과는 환경 과학 분야 저명 학술지 '환경 과학 및 기술(Environmental Science & Technology)'에 게재됐다. 연구팀은 하수구에서 흔히 발견되는 코마모나스 박테리아가 플라스틱을 작은 조각(나노플라스틱)으로 분해한 다음, 특수 효소를 분비하여 플라스틱을 더 작은 단위로 분해하는 것을 확인했다. 박테리아는 이 과정에서 플라스틱에서 얻은 탄소 원자를 먹이로 사용한다. 코마모나스는 그람 음성균으로, 극성 편모를 이용하여 운동하는 호기성 세균이다. 다양한 유기물을 분해할 수 있는 능력을 가지고 있어, 환경 정화에 중요한 역할을 한다. 연구를 이끈 루드밀라 아리스틸드 교수는 "이번 연구는 하수구 박테리아가 플라스틱을 분해하고, 이를 탄소원으로 사용하는 전체 과정을 체계적으로 보여준 첫 번째 사례"라며 "플라스틱 분해에 관여하는 핵심 효소를 파악했으며, 이를 활용하여 환경 오염을 일으키는 플라스틱을 제거하는 기술 개발에 기여할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 플라스틱 오염 문제 해결 기대 플라스틱, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 자연 분해가 어려워 환경 오염의 주범으로 꼽힌다. PET는 전 세계 플라스틱 사용량의 12%를 차지하며, 하수구에 존재하는 미세 플라스틱의 최대 50%를 차지한다. 미세 플라스틱은 크기가 최대 5mm에 달하며, 나노 플라스틱은 그보다 더 작은 크기로 10억분의 1미터 단위로 측정한다. 이번 연구 결과는 코마모나스 박테리아를 이용하여 PET를 포함한 플라스틱 오염 문제를 해결하는 데 새로운 가능성을 제시한다. 미세 플라스틱 생성 과정 이해에 도움 연구팀은 코마모나스 박테리아가 플라스틱을 나노 크기의 입자로 분해하는 것을 확인하고, 이 과정에서 박테리아가 어떤 도구를 사용하는지 밝혀냈다. 아리스틸드 교수는 "이번 연구는 하수 처리 과정에서 미생물 활동으로 나노플라스틱이 생성될 수 있음을 보여준다"며 "하수구에서 강과 호수로 이어지는 플라스틱의 이동 경로를 이해하는 데 중요한 정보를 제공한다"고 강조했다. 연구팀은 이번 연구 결과를 바탕으로 플라스틱 분해 효소의 효율성을 높이는 연구를 진행할 계획이다. 또한, 코마모나스 박테리아를 이용한 플라스틱 오염 정화 기술 개발에도 박차를 가할 예정이다.
- 생활경제
2024-10-04 14:31:00