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과학 기타‘미생물의 진화’ 수수께끼 풀릴까… 유전체 해독 연구 활발
미생물 유전체 이용한 신소재·바이오에너지 개발 박차 미생물은 너무 작아서 우리 눈에 보이지 않기 때문에 일상생활에서 그 존재를 인식하기 어렵다. 하지만 미생물은 인간의 생활과 산업 생태 측면에서 핵심적인 역할을 담당하는 중요한 동반자다. 이전부터 생명공학은 전부 미생물을 이용한 것이었으며 유전자 재조합 기술을 이용한 최신 생명공학 역시 미생물 활용 기술 없이는 불가능하다 해도 과언이 아니다. 최근에는 사람의 소장이나 구강, 피부 등에 공생하고 있는 미생물(human microbiome)의 다양성과 기능, 그리고 이들이 건강에 미치는 영향에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 점차 심각해지는 환경과 에너지 문제를 해결하는 데에도 미생물이 널리 이용되고 있다.⊙ 생물 자원에 대한 유전체 해독연구 활발최근 미생물을 이용한 연구의 발전은 유전체(genome · 한 생물이 가지는 모든 유전 정보)를 고속으로 해독하고 분석해 그 기능을 파악하고 나아가서는 유전체를 총체적으로 재설계하고 개량해 목적에 맞는 개체를 개발하는 것이 기술적으로 가능해졌기 때문이다. 특히 포스트 게놈 시대를 맞아 미생물의 활용 가능성은 더욱 커지고 있다.특히 2003년 30억 염기쌍에 해당하는 인간의 유전체를 모두 해독하는 것을 목표로 했던 인간 유전체 프로젝트가 공식적으로 종료되면서 이제는 유전체 이후 시대(post-genome era)의 인체 및 생물연구에 대한 논의가 활발하다. 연구자들은 유전체의 방대한 DNA 서열에서 확인된 유전자의 기능을 컴퓨터로 예측하거나 실험을 통해 밝히고 이로부터 미래의 '블록버스터'를 꿈꾸는 바이오 신약을 개발하기 위해 노력하고 있다. 그러나 몇 명 안되는 사람
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과학 기타사람도 겨울잠을 자면 봄이 와도 졸리고 피곤하지 않을까?
에너지 비축위해 겨울잠 자는 동물과 수면 메커니즘 달라 지난 한 주 내내 꽃샘추위로 인해 봄이 왔다는 실감이 없었다. 일기예보는 이번 주부터 날씨가 풀리면서 본격적으로 따스한 봄날씨를 만끽할 수 있을 것이라고 한다.봄은 지루하고 추운 겨울이 끝났다는 기쁨과 따뜻한 날씨를 전해주지만 불청객도 동반하고 나타난다. 황사와 더불어 나타나는 봄의 불청객 춘곤증이다. 날이 따뜻해져서 잠이 온다고 하기에는 날씨가 아직 춥고, 잠을 덜 잔 것 같지도 않은데 몸은 마냥 피곤하다. 실제 잠을 많이 자더라도 피곤한 경우도 있다.춘곤증 증세는 봄이 시작되고 난 뒤 최대 3주 정도가 지나면 저절로 사라진다고 하지만 시도 때도 없이 몰려드는 낮잠 때문에 공부도 업무도 힘들다. 반면 기나긴 겨울잠을 자고 난 동물들은 활발히 움직인다. 사람과 겨울잠을 자는 동물은 왜 이렇게 다를까. 서로 다른 수면 메커니즘에서 해답을 찾을 수 있다.⊙ 겨울잠은 에너지 비축을 위한 것'동면(冬眠)'이라고도 하는 겨울잠은 일부 동물들이 신체대사 활동을 최대한 줄인 상태에서 겨울을 나는 것을 말한다. 즉 먹을 것을 구하기 어려운 겨울철 에너지 소비를 최대한 줄이기 위해 오랜 수면을 취한다는 말이다. 이는 오랜시간 추위와 먹이 부족현상에 적응해 온 결과로 개구리, 뱀, 도마뱀, 거북 같은 양서류와 파충류에 속하는 변온동물 대부분과 일부 정온동물에서도 볼 수 있다. 양서류나 파충류는 온도 변화가 작은 물 밑이나 땅속에서 겨울을 나는데 체온은 주위 온도와 거의 같아지고 물질대사가 크게 저하되는 것이 일반적이다.겨울잠은 유형에 따라 개구리형, 곰형, 박쥐형으로 나뉜다. 우선 개구리형은 바
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과학 기타충전 걱정없는 온라인 전기자동차 만들었대요!
KAIST, 세계최초 개발… 무선으로 전력 공급받아 운행 국내 연구진이 무선으로 전력을 공급받아 운행하는 온라인 전기자동차(On－Line Electric Vehicle · OLEV)를 세계 최초로 개발해 시험운행에 성공했다. KAIST(총장 서남표)는 지난 9일 과천 서울대공원에서 지금까지 디젤기관으로 운행돼왔던 무궤도 코끼리 열차를 온라인 전기자동차로 제작해 시범운행에 돌입했다고 발표했다.⊙ 전 세계는 전기자동차 개발 열풍전 세계 자동차 시장은 석유에너지 고갈과 환경오염 문제로 인해 친환경 에너지 절약형 자동차 위주로 재편되고 있는 중이다. 세계 각국 정부는 △그린카 기술개발 △전기자동차의 구입 지원 △탄소가스 배출에 대한 과세 △연비 향상 의무화 등의 정책을 적극적으로 추진하고 있으며 자동차업체들은 친환경 자동차, 특히 전기자동차 개발에 경쟁적으로 투자하고 있는 상황이다.그렇지만 전기자동차 상용화를 위한 많은 노력에도 불구하고 현재까지 개발된 순수한 전기자동차는 배터리에만 전적으로 의존하기 때문에 배터리의 중량과 부피가 지나치게 크고 비용이 과도하게 증가한다는 문제점을 안고 있다. 일부 국가에서는 배터리를 국가가 소유하고 배터리를 교환하는 방식을 통해 문제 해결을 시도하거나 구입 초기 세제 지원 등 전폭적인 지원을 통해 전기자동차의 보급을 위해 노력하고 있으나 과다한 배터리 유지보수 비용 등 아직까지 배터리 문제와 충전 인프라 문제를 근본적으로 해결하는 데는 한계를 지니고 있다.이 같은 일반 전기자동차의 배터리 문제와 충전 인프라 문제，배터리 유지보수 과다 부담금 문제 등을 동시에 해결하는 방안으로 제시된 개념이 주행 중 도로 바닥에서
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과학 기타지구촌 곳곳에 지진 ‘재앙’… 한반도 역시 지진 안전지대는 아니다?
“한반도가 아무르판과 유라시아판의 경계에 있어 지진 위험” 최근 연일 신문과 방송을 장악하고 있는 큰 뉴스 중 하나는 바로 지진이다. 2010년이 시작된 지 불과 두 달 만에 아이티와 칠레 등지에서 대형 지진이 연이어 발생해 큰 피해를 냈다. 아이티의 경우는 100만명의 사상자가, 칠레는 약 1500명의 사망자가 발생한 것으로 집계되고 있다. 3월 들어 필리핀과 키르기스스탄에서도 각각 진도 6.1과 6.3짜리 지진이 발생했다. 최근 진도 6 이상의 큰 지진이 전 세계적으로 발생함에 따라 사람들의 불안도 커지고 있다. 과연 지진의 원인과 대처 요령은 무엇일까? 그리고 우리가 살고 있는 한반도는 지진에 안전한 것일까?⊙ 지진의 원인과 메커니즘은 무엇인가?대부분의 지진은 지층의 연결이 끊어지는 단층(斷層)과 함께 발생하는 것으로 알려져 있다. 단층의 중앙을 가로지르는 직선을 중심으로 지각의 왼쪽 부분과 오른쪽 부분에 변형력이 서로 반대 방향으로 작용하면 탄성에너지가 모여 지층의 모양이 변하기 시작한다. 변형이 점차 심해지면 변형력이 주위보다 강하게 작용하는 지각의 한 지점에서 암석이 쪼개져 어긋나며 단층이 생긴다. 이 점을 진원(震源)이라고 하고 진원으로부터 수직 방향으로의 지표상 지점을 진앙(震央)이라 한다. 진원에서의 지층이 어긋나게 되면 인접지역의 지층을 변형시키는 힘을 증가시켜 더욱 넓은 지역의 암석이 쪼개지면서 단층이 전달된다. 이러한 과정이 끝나면 왼쪽 부분과 오른쪽 부분에 각각 위치 변화가 생기게 된다. 이때 지각의 양면이 쪼개져서 반대 방향으로 튕겨짐에 따라 주위에 모였던 탄성에너지가 파동에너지로 바뀌어 지진파가 사방으로 전파된
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과학 기타항공기·우주선 만드는데 쓰이는 타이타늄합금 볼트 기술 개발
재료硏 국내 최초로 ‘온간성형 기법’ 이용해 생산단가 대폭 낮춰 항공기,우주선 등에 사용되는 타이타늄 소재의 비싼 가격 문제와 성형 및 가공상의 어려움을 개선해 타이타늄합금 볼트의 생산 단가를 획기적으로 낮춘 생산기술이 국내연구진에 의해 개발됐다. 지난 24일 재료연구소는 염종택 구조재료연구본부 박사팀이 ‘온간성형 기법(냉간과 열간의 중간 온도인 400~600℃에서 성형)’을 이용해 타이타늄합금 볼트의 제조비용과 생산시간을 최대 30% 줄일 수 있는 기술을 국내 최초로 개발했다고 발표했다. ⊙ 타이타늄합금이란 항공기，선박 등에 활용되는 타이타늄합금은 일반 탄소강，스테인리스，특수합금강 보다 강도 및 내식성이 높고 가볍다는 특징이 있다. 또 타이타늄은 지구상에 채굴 가능한 다양한 금속 중에서 알루미늄，철，마그네슘 다음으로 풍부한 금속이다. 따라서 산업계에서는 기존의 철강 소재를 타이타늄으로 대체하기 위해 많은 노력이 수행되고 있으며 군수장비와 민간산업에서 급격한 수요 증가세를 보이고 있다. 국내에는 몇몇 중·소규모의 볼트 생산 업체가 있으나 대부분 탄소강，스테인리스강，특수합금강 등 철계 합금에 국한해 생산하고 있다. 성형하기 어려운 타이타늄 합금을 기반으로 일부 볼트 개발을 시도한 경험은 있으나，생산 공정 증가로 인한 단가상승과 품질상의 문제로 국산화에 실패해 국내 양산 업체는 전무한 실정이다. 향후 국내·외 타이타늄합금의 수요는 꾸준히 증가할 것으로 예상되나 타이타늄 합금은 가공 난이도가 높고，가공구간(process window)이 좁기 때문에 현재 일부 골프클럽，안경테，산업용 부품에 한정돼 사용되는 상황이다. 반면
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과학 기타대기오염 물질이 이상 기후 일으키는 주범?
인구 밀집된 거대도시, 미세먼지·온실가스 등 집중 배출 최근 북미 대륙을 비롯한 전 세계에 몰아친 한파와 폭설의 원인으로 대기오염이 지목되고 있다. 이산화탄소(??)를 비롯한 각종 대기오염물질로 인해 기후가 이상현상을 보이고 있다는 것. 수억년 동안 거의 변동이 없던 지구의 기후가 최근 100년간 급격히 변동한 것은 빠른 도시화가 배경이라는 것이 전문가들의 지적이다.최근에 발간된 유엔의 세계 도시화 전망 보고서에 따르면 도시가 차지하는 면적은 지표의 1% 미만에 불과하지만 세계 인구의 50% 이상이 도시지역에 살고 있고 2030년에는 50억명의 인구가 도시지역에 거주할 것으로 전망하고 있다. 현재 인구 1000만명 이상이 거주하는 이른바 거대도시는 전 세계적으로 19개에 이른다. 서울을 비롯한 멕시코시티, 상파울루, 뭄바이, 자카르타, 테헤란 등은 1970년에 비해 2000년에 인구가 세 배 이상 증가한 도시다. 유엔은 2015년까지 거대도시의 수는 24개로 늘어나며 이들 가운데 16개가 아시아지역에 위치할 것으로 전망한다.거대도시의 발달은 인프라와 자원의 효율적 사용을 가능하게 하는 등 긍정적인 측면을 갖고 있지만 그러나 기후변화를 일으키는 원인 물질인 온실가스와 각종 대기오염 물질이 도시지역에서 집중적으로 배출되게 만드는 역기능도 갖고 있다. ⊙ 대기오염의 주범인 미세먼지 '에어로솔'공기 중에 떠다니는 크기가 수 마이크로미터 미만의 미세 먼지인 에어로솔이나 지표 부근의 오존 등 대기오염 물질은 호흡기 질환이나 심혈관 질환을 유발시켜 이로 인해 병을 유발하고 사망률을 크게 증가시킨다. 특히 우리나라의 서울과 같이 인구가 밀집된 거대도시에서는 영향이 더
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과학 기타식물도 사람처럼 유전자 네트워크가 있었네!
국내 연구진, 세계 최대 식물유전자 네트워크 규명 국내연구진이 세계 최대 식물유전자 네트워크를 규명해 농업 및 바이오에너지 연구의 새로운 발전 가능성 제시했다. 교육과학기술부는 이인석 연세대학교 생명공학과 교수가 식물유전자 2만개 간에 존재하는 100만 개 이상의 기능적 상관관계를 지도화한 세계 최대 식물유전자네트워크를 규명했다고 2일 발표했다. 이승연 미국 카네기연구소 박사, 마콧(Marcotte) 텍사스주립대 박사와의 국제 공동 연구를 통해 수행된 이번 연구결과는 생명공학분야의 국제저널인 ‘네이처 생명 공학(Nature Biotechnology)’ 온라인판에 게재됐다.⊙ 유전자 네트워크란? 유전자들간의 상호관계를 의미하는 유전자 네트워크는 밝혀지지 않은 유전자들의 숨겨진 기능을 쉽게 찾을 수 있도록 돕는다. 사람들은 서로 연결돼 ‘사회’라는 휴먼네트워크를 이룬다. 컴퓨터들은 서로 연결돼 ‘인터넷’이라는 컴퓨터 네트워크를 구성한다. 이같이 생물체 안에 존재하는 유전자들도 기능적으로 서로 연결돼 ‘유전자 네트워크’를 형성한다. 이같은 유전자 네트워크를 규명하는 것은 매우 유용하다. 이는 성격이 비슷한 사람들이 더욱 가깝게 지내듯이 기능이 유사한 유전자들은 보다 밀접하게 관련돼있기 때문이다. 이들 관련성을 지도화한 유전자네트워크를 이용하면 지금까지 알려지지 않은 유전자의 기능을 밀접하게 연관된 이웃 유전자들의 이미 잘 알려진 기능을 근거로 예측하는 것이 가능하다. 이전까지 생물학자들은 유전학은 유전자만 연구하면 되는 것으로 알았다. 그러나 2000년에 들어서면서 과학자들은 단순히 유전자만 연구하는 것으로는 생명체를 이해하기에
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과학 기타줄기세포가 신체 장애 치료 ‘구원의 빛’ 될까
제대혈 줄기세포 이식해 뒷다리 마비된 개 치료 성공 줄기세포를 이용해 불의의 교통사고로 하반신 등이 마비된 환자를 치료할 수 있게 될 가능성이 현실화되고 있다. 최근 국내 연구진이 사람의 줄기세포로 뒷다리가 마비된 개를 치료해 다시 뛰게 만들었기 때문이다. 김휘율 건국대 수의과대학 교수 연구팀은 히스토스템(서울탯줄은행)과 공동으로 사람의 탯줄혈액(제대혈)으로부터 분리한 줄기세포를 척수마비 개에게 이식，급성 척수손상을 치료하는 데 성공했다고 지난달 25일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 신경과학전문 저널인 '척추 신경외과(Journal of neurosurgery Spine)' 최신호에 게재됐다.⊙ 윤리적 문제 없는 제대혈 줄기세포 이용 지금까지 학계에 사람의 골수나 지방에서 추출한 줄기세포로 개의 척수손상을 치료했다고 보고된 적은 있으나 제대혈 줄기세포로 치료에 성공한 것은 이번이 처음이다. 연구팀은 개에게 투여한 줄기세포가 분화를 거듭해 척수에 없어진 신경세포를 만들어냈으며 척수손상을 정상 수준으로 치료했다고 밝혔다. 연구팀은 이 같은 방법으로 척수신경이 손상된 실험견 비글 6마리 가운데 5마리에서 치료 효과를 확인했다. 치료 효과가 있던 5마리 가운데 4마리는 치료가 시작된 4주 후부터 걷기 시작했다.제대혈 줄기세포는 윤리적 문제가 없을 뿐 아니라 대량으로 보관이 가능한 장점을 갖고 있다. 척수는 척추(등뼈) 안에 있는 중추신경.제대혈 줄기세포는 출산 과정에서 나오는 탯줄 혈액인 제대혈에서 추출한 줄기세포를 말한다. 제대혈 줄기세포는 온전히 사람으로 분화될 가능성을 가진 배아 줄기세포가 아니기 때문에 생명윤리 논란에서 자유롭다.특히 이번