#과학과 놀자 | 생글생글

과학과 놀자
스트레스 받으면 장내 미생물도 불안정해져

많은 사람 앞에서 발표를 하거나 중요한 시험을 앞두고 있을 때, 혹은 지하철이나 버스에서 갑자기 배가 아프기 시작해 당장 화장실에 가야 할 만큼 난감한 상황을 겪어본 사람이 있을 것이다. 이렇게 대장에 특별한 이상이 없는데도 복통과 설사 등이 반복되는 질환을 '과민성장증후군'이라고 한다. 통계에 따르면 전 세계 성인의 약 10%가 과민성장증후군을 앓고 있다. 심한 사람의 경우 일상생활에 지장을 초래할 정도로 불편함을 겪기도 한다.과민성장증후군을 일으키는 명확한 원인은 아직까지 밝혀지지 않았다. 내장기관의 과민성, 장의 운동성 변화, 유전적 요인, 장내 세균 불균형 등 여러 가지가 이유로 꼽히고 있다. 스트레스도 그중 하나다.뇌에서 느끼는 정신적 긴장감과 부담감이 어떻게 멀리 떨어진 대장에까지 영향을 미칠 수 있는 걸까. 이를 설명하는 것이 바로 ‘장-뇌 축(gut-brain axis)’이라 불리는 이론이다. 장과 뇌는 신경계, 호르몬, 면역체계 등을 통해 밀접하게 연결되어 서로에게 영향을 주고받는다. 이때 장내에 살고 있는 미생물이 이들의 중개 역할을 한다. 장내 미생물이 만드는 물질이 신호가 되어 뇌에 변화를 일으키고, 반대로 정신적 스트레스나 기분 변화가 장내 미생물에 영향을 미쳐 장의 활동이 바뀐다.많은 과학자가 스트레스와 과민성장증후군의 관련성을 밝혀내고 있다. 최근에는 중국 약학대학교 연구팀이 스트레스가 어떻게 장내 미생물에 영향을 주어 과민성장증후군 증상이 일어나는지를 알아냈다. 연구팀은 2주간 생쥐를 스트레스 상황에 놓이게 한 뒤 대장에 미치는 영향을 관찰했다. 그 결과, 스트레스를 받은 쥐에서는 바이러스, 세균 등 병원체로부터
과학과 놀자
알레르기 유발 분자 억제…당뇨·비만에도 효과 기대

"이 음식에 땅콩 들어 있나요?" 식품 알레르기 환자들의 메뉴 주문은 늘 질문으로 시작한다. 음식을 조금만 잘못 먹어도 온몸에 두드러기가 올라오고, 입술이 부푸는 알레르기 반응이 나타나기 때문이다. 심한 경우 호흡곤란까지 일어난다. 피하는 것 외에는 마땅한 치료법도 없다. 알레르기 환자들이 외식할 때마다 조마조마할 수밖에 없는 이유도 여기에 있다. 그런데 최근 환자들의 걱정을 덜어줄 소식이 나왔다. 식품 알레르기 증상을 완화할 수 있는 치료제가 등장한 것이다.몸은 해로운 물질이 체내에 들어오면 이를 항원으로 인식하고 항체를 만들어내면서 면역반응을 일으킨다. 식품 알레르기는 면역계가 해가 없는 특정 음식 성분을 항원으로 인식하면서 비정상적 면역반응을 일으키는 것이다. 식품 알레르기는 성인보다 소아 유병률이 높으며, 일반적으로 소아의 6~8%, 성인의 1~2%가 앓고 있는 것으로 보고되고 있다.알레르기를 일으키는 음식은 다양하다. 미국 식품의약국(FDA)은 우유, 달걀, 땅콩, 견과류, 생선, 갑각류, 콩, 밀, 참깨 등 아홉 가지를 식품 알레르기를 일으키는 주요 원인으로 지목한다. 나라마다 차이가 있는데 미국과 영국은 땅콩·갑각류 알레르기가 흔하지만, 국내에서는 우유·달걀이 알레르기의 주요 원인이다. 과학자들은 국가마다 유전적·환경적 이유로 알레르기를 유발하는 식품에 차이가 난다고 보고 있다.식품 알레르기 반응은 피부가 가렵거나 두드러기가 나고, 입술이 부풀어오른다. 구토와 설사 증상이 일어나기도 한다. 심하면 호흡곤란과 어지럼증, 혈압 저하 등 아나필락시스까지 나타날 수 있다. 아나필락시스 환자의 약 35%는 식품 알레르기가 원
과학과 놀자
실제같이 정교한 영상…개방 앞두고 우려 목소리 커

지난 2월 챗GPT를 개발한 미국 기업 오픈AI가 동영상 생성 인공지능(AI) ‘소라(Sora)’를 공개해 관심이 뜨겁다. 소라는 프롬프트를 입력하면 동영상을 생성하는 AI로, 현재는 제한된 수의 창작자만 사용할 수 있도록 허용하고 있다.지난 2월 챗GPT를 개발한 미국 기업 오픈AI가 동영상 생성 인공지능(AI) 소라(Sora)를 공개해 관심이 뜨겁다. 소라는 프롬프트를 입력하면 동영상을 생성하는 AI로, 현재는 제한된 수의 창작자만 사용할 수 있도록 허용하고 있다. 챗GPT를 필두로 글 쓰는 AI, 이미지를 제작하는 AI, 번역하는 AI, 코딩하는 AI 등 고유한 능력을 지닌 AI가 속속 등장했지만, 유독 소라의 등장에 주목하는 이유는 무엇일까.소라 이전에도 영상을 만들어주는 AI는 있었다. 하지만 이전의 AI들이 만든 영상은 총길이가 20초를 넘지 못했고 품질도 떨어졌다. 반면 오픈AI의 발표에 따르면 소라는 최대 1분 길이의 고화질 영상을 신속하게 만들 수 있다.더 놀라운 것은 소라가 생성한 영상의 내용이다. 소라가 만든 영상은 굉장히 생생하고 정교해 미국의 기술 전문 매체 테크노피디아는 소라가 세상에 나왔다는 소식을 전하며 ‘할리우드의 종말’이라는 말을 기사에 실었다. 영상에는 강아지 털에 하얀 눈이 덮여 있는 모습이나 수많은 사람이 오고 가는 거리에서 한 여자가 걸어가는 모습, 멸종된 털매머드가 털을 휘날리며 눈 덮인 들판을 밟으며 다가오는 모습 등이 담겼는데, 그야말로 실제보다 더 실제 같았다. 오픈AI의 발표에 따르면 이 모든 영상은 오직 텍스트 몇 문장만으로 탄생했다.오픈 AI는 소라 공개 이후 반나절 뒤 기술 보고서를 공개했다. 보고서에 적힌 바에 따르면 소라의 핵심 기술은 &lsquo
과학과 놀자
공 궤적·선수 키 등 반영…판정 정확도 99.9%

지난달 3월 23일, 2024년 프로야구가 개막했다. 올해는 특히 미국 메이저리그에서 뛰던 류현진 선수가 친정 팀인 한화이글스로 복귀하면서 정규 리그가 시작되기 전부터 큰 화제를 모았다. 그런데 올해 프로야구에 류현진 선수만큼 팬들에게 뜨거운 반응을 끌어내고 있는 것이 있다. 바로 인공지능(AI)을 이용한 '자동투구판정시스템(ABS)'이다.ABS는 카메라가 실시간으로 투구를 추적해 스트라이크와 볼을 자동으로 판정해주는 시스템이다. 구장에 설치된 여러 대의 고해상도 카메라가 투수의 손에서 공이 떠나간 순간부터 이동경로를 정확하게 기록하고, 공이 스트라이크존을 통과할 때 공의 위치와 속도를 계산해 스트라이크인지 볼인지 판단한다.간단해 보이지만, 생각보다 고려해야 할 요소가 많다. 우선 마운드, 홈플레이트, 베이스 등 고정 그라운드와 투수 및 타자의 위치 정보가 바탕이 되어야 한다. 또 선수마다 신장이 다른 만큼 각 타자의 데이터에 따라 스트라이크존을 달리 설정해야 한다. KBO에 따르면, 상단은 선수 신장의 56.35%, 하단은 27.64%인 위치가 스트라이크존의 기준이다. 공이 홈플레이트의 중간 면과 끝 면 두 곳에서 상하 높이 기준을 맞춰 통과하면 스트라이크로 판정한다. 판정 결과는 음성으로 변환돼 주심이 착용하고 있는 이어폰으로 전달된다. 주심은 수신호로 스트라이크 또는 볼 판정을 내린다.ABS는 2019년 미국의 독립 리그인 애틀랜틱리그에서 처음 시작됐다. 한국에서는 2020년부터 2군 리그인 퓨처스리그에서 시범적으로 사용하다 올해 세계 최초로 1군 리그에 도입했다. ABS를 도입된한 가장 큰 이유는 ‘공정하고 일관된’ 기준으로 스트라이크와 볼을 판정하기 위해

과학과 놀자
존재 가능성에 무게…우주신호 등 분석 활동

매년 4월 1일이 되면 세계인들은 피오키오가 된다. 만우절! 공식적으로 거짓말을 즐길 수 있는 날이다. 그런데 최근 과학계에서 역대급 거짓말이 들통났다. 만우절이 아니었는데도 말이다. 어쩌면 조금은 식상한 말, ‘외계인이 나타났다!’. 멕시코에서 벌어진 때아닌 외계인 논란, 어떤 일이 있었던 걸까.2023년 가을, 멕시코 의회에 이상한 물체가 나타났다. 오래된 미라 같은 시체 한 구였다. 납작한 얼굴에 한껏 위로 올라간 눈, 지나치게 앙상한 팔다리와 몸뼈, 손가락은 3개인 데다 머리뼈가 뒤쪽으로 뻗어나온 것이 마치 영화 를 연상케 했다.역시나 이 시체를 내보이며 외계인이라고 주장하는 사람이 등장했다. 멕시코 언론인이자 자칭 ‘UFO 연구가’인 하이메 마우산은 “지금으로부터 한 6년 전인 2017년, 페루 나스카 인근 모래 해안 깊은 곳에서 이것을 포함한 시체 여러 구를 발견했다”고 주장했다.사실 이 지역은 이미 외계인 출현과 연관성이 높은 곳이다. 넓다란 대지에서 미스터리한 문양이 발견된 곳이기 때문이다. 거미와 고래, 원숭이 등의 그림은 물론 소용돌이, 직선 같은 기하학 무늬까지 다양한데, 그림 하나의 크기가 약 100~300m에 달할 정도로 커서 누가 어떻게 만들었는지 알 수 없었다. 게다가 종종 실제 인간 미라가 발견되기도 한 곳이었다.그래서일까. 일단 ‘나스카 지역에서 발견한 미라’라는 점이 사람들의 이목을 끌었다. 그는 방사성 탄소연대 측정법으로 계산했을 때 이 시체가 약 1000년 전의 것으로 추정한다고 말했다. 또 지구상에 알려진 어떤 종과도 관련 없는, 인간이 아닌 존재라고 주장했다. 심지어 그 중 1구는 암컷으로, 몸 안에 알이 있었다는 설
과학과 놀자
숯덩이 파피루스문서에서 색깔·내용 등 밝혀내

고고학자들은 도자기, 무기, 장신구, 옷 같은 유물의 모양, 형태, 기능 등을 연구해 당시 문화나 기술 수준, 사람들의 생각을 알아낸다. 여기에 과학기술이 더해지면서 유물 연구는 더 많은 사실을 밝혀고 있다. 최근에는 인공지능(AI) 기술까지 가세하며 지금까지 불가능하던 영역에 도전하고 있다. '베수비오 프로젝트' 이야기다.베수비오 프로젝트는 베수비오 화산 폭발로 망가진 유물의 내용을 AI로 읽어내는 대회다. 유물 연구는 고고학자의 영역이다. 그런데 공개적으로 대회를 열고, 정보를 대중에게 공개하며 연구해달라니. 이 대회가 열리게 된 전말은 이렇다.2000여 년 전, 이탈리아 나폴리 지역에 있는 베수비오 화산이 폭발했다. 이로 인해 폼페이를 비롯한 주변 도시가 묻히고 말았다. 이후 오랜 시간이 지난 뒤, 후세 사람들에 의해 이때의 유물들이 발견되었는데, 불에 탄 두루마리 형태의 파피루스문서도 그중 하나다.파피루스문서는 발견 당시 숯처럼 까맣게 그을린 상태였다. 종이는 보통 불에 타버리지만, 발화점 이상으로 뜨거운 잿더미에 오래 노출되면서 오히려 타지 않고 탄화됐다. 숯이 되는 과정과 같은 원리다. 문제는 탄화된 파피루스문서는 살짝만 건드려도 우수수 부서져버린다는 것이다. 당시 사람들은 두루마리처럼 돌돌 마는 종이를 책 또는 문서로 사용했다. 그러니 고고학자들은 안의 내용을 읽고 싶었다. 하지만 손만 대면 부서져버리니, 난감했다.결국 이 유물을 연구하기 위해선 직접 손을 대지 않고 안의 내용을 읽어내야 했다. 미국 켄터키대 컴퓨터과학과의 브렌트 실스 교수팀은 X-RAY와 고해상도 컴퓨터단층촬영(CT)으로 파피루스 두루마리를 찍었다. 그리고 예상대로
과학과 놀자
생명체에 필요한 '6대 원소' 모두 발견돼

태양계에서 두 번째로 큰 행성인 토성은 태양계에서 가장 많은 145개 위성을 품고 있다. 과학자들이 토성 위성에 주목해온 이유는 단지 수가 많기 때문이 아니다. 인류가 오랫동안 질문해온 '태양계에 생명체가 존재할까?'라는 물음에 답을 찾아줄 것으로 기대하고 있기 때문이다. 그 근거로는 '바다'가 있다. 바다의 존재가 곧 생명체의 존재를 의미하진 않지만, 과거 지구에서는 바다로부터 생명체가 탄생했기에 생명체 존재의 가능성이 훨씬 높아진다.토성 위성에 존재하는 바다는 지구와 달리 지하 깊숙한 곳에 존재한다. 지난 2월 8일, 프랑스 및 영국 등 국제공동연구팀이 토성 위성 ‘미마스(Mimas)’에 지하 바다가 존재할 가능성이 높다는 연구 결과를 국제학술지 <네이처>에 발표했다. 이번 연구는 미항공우주국(NASA)가 1997년 발사해 2017년 임무를 끝낸 토성 탐사선 카시니호에서 보낸 관측 자료를 바탕으로 이뤄졌다.미마스는 토성으로부터 18만6000km 떨어진 10번째 위성이며, 지구의 달처럼 앞면이 행성을 향해 고정된 채로 0.9일 주기로 공전한다. 연구팀은 2014년 미마스가 자전과 공전을 하는 도중에 흔들리는 현상을 발견했는데, 이런 현상은 미마스 내부에 단단한 암석 핵이 있거나 액체 지하 바다가 있다는 증거다. 이후 추가로 카시니호가 보낸 관측 자료를 분석한 결과, 카시니 탐사선이 토성을 탐사한 13년 동안 미마스 궤도가 약 10km 이동한 것이 확인됐다. 연구팀은 이 결과를 토대로 시뮬레이션을 한 뒤 미마스에는 암석 핵이 아닌 지하 바다가 존재한다고 추론했다.연구팀은 추가 분석을 통해 미마스 지하 바다의 탄생 시기는 지질학적 관점에서 비교적 최근인 약 2500만~200만
과학과 놀자
빈혈 치료에 사용 승인…유전성질환 극복 길 열어

인간이 태어날 때부터 질병에 걸릴 위험 없이 건강하게 살 수 있다면 어떨까. 질병을 일으키는 유전자만 없애고 유전질환을 근본적으로 치료할 수 있다면 의학 분야에 엄청난 혁명이 될 것이다. 2012년에 등장한 '크리스퍼(CRISPR)' 유전자가위 기술은 인류에게 이런 희망을 품게 해주었다. 그리고 최근, 최초의 크리스퍼 유전자가위 치료제가 등장했다.크리스퍼 유전자가위는 원하는 위치의 DNA를 잘라내는 기술이다. 원래 이 기술은 바이러스의 침입을 막는 세균의 면역체계에서 비롯됐다. 세균은 바이러스의 공격을 받으면 해당 바이러스의 DNA 일부를 자신의 유전체에 끼워 넣어 그 바이러스를 기억한다. 이 위치를 ‘크리스퍼’라고 부른다. 이후 비슷한 바이러스가 침입하면, 바이러스 DNA에 결합하는 ‘가이드 RNA’를 만들고, ‘캐스9(Cas9)’이라는 효소가 바이러스 DNA를 자른다. 이 시스템을 이용한 것이 크리스퍼 유전자가위 기술이다. 가이드 RNA를 만들어 편집하고자 하는 DNA의 위치를 찾은 뒤, 캐스9 효소로 자르는 것이다.이 기술은 의학 분야에 새로운 시대를 열었다는 평가를 받았다. 질병을 일으키는 유전자변이를 정확히 찾아 없애거나 교정함으로써 유전질환을 치료할 수 있기 때문이다. 이 공로로 크리스퍼 유전자가위 기술을 개발한 제니퍼 다우드나 미국 UC버클리 교수와 에마뉘엘 샤르팡티에 독일 막스플랑크연구소 교수는 2020년 노벨화학상을 받았다. 현재 많은 제약 회사에서 난치성 유전질환을 치료하기 위해 크리스퍼 유전자가위를 이용한 치료제를 개발하고 있다.이 중 낫 모양의 적혈구 빈혈증과 베타-지중해빈혈 치료제인 ‘카스거비(Casgevy)’가 지난해 말

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10