Translate

2017년 11월 30일 목요일

화성에서 지렁이가 살 수 있다?



(Worms were found to improve crops grown in simulated Martian soil(Credit: Wieger Wamelink))


 영화 마션에서는 인간 배설물을 비료로 감자를 키우는 내용이 나옵니다. 물론 당장에 현실이 될 순 없는 이야기지만, 이 내용은 화성에서도 작물 재배가 가능한지에 대해서 다양한 논쟁을 불러왔습니다. 결론부터 말하면 영화처럼 되기는 어려워도 작물 재배 자체는 가능할 것이라는 증거들이 다수 등장했습니다. 




 비록 화성의 레골리스는 미생물과 유기물이 풍부한 지구의 토양과는 달리 단지 암석 부스러기에 불과하지만, 적당한 비료와 물, 기온, 공기가 있다면 식물이 자라지 못할 이유가 없습니다. 더 나아가 실제로 가능하다는 것도 어느 정도 입증이 된 상태입니다. 그런데 사실 식물이 건강하게 자랄 수 있는 토양이 만들어지기 위해서는 미생물과 비료 이외에 한 가지가 더 필요합니다. 바로 지렁이 입니다. 


 지렁이는 토양속에 있는 복잡한 유기물을 식물이 흡수하기 편한 더 단순한 형태로 바꿔 토양의 생산력을 높입니다. 동시에 토양에 통로를 만들어 물과 공기가 지나갈 수 있게 도와줍니다. 지구의 토양은 식물과 미생물은 물론 지렁이 같은 여러 생물들이 협력해서 만든 유기체라고 할 수 있습니다. 


 네덜란드의 바헤닝언 대학교(Wageningen)의 연구팀은 하와이의 모래로 만든 시뮬레이션된 화성의 모래를 바탕으로 지렁이가 이런 환경에서도 살 수 있는지 연구했습니다. 그 결과 지렁이의 먹이가 될 유기물 (이 경우에는 돼지 축사에서 얻은 거름)이 있다면 화성에서도 살 수 있다는 점이 확인되었습니다. 더 나아가 지렁이가 있는 경우 식물이 더 잘 자라는 것이 확인되었습니다. 


 물론 먼 미래의 일이 되겠지만, 화성 정착지가 건설되면 여기에는 당연히 식량을 재배할 인공 경작지도 필요할 것입니다. 이 경작지에 지렁이가 있다면 더 수월하게 식물들이 화성에 정착할 수 있을지 모릅니다. 


 참고


전기 버스 시장에 도전하는 메르세데스 벤츠




(The EvoBus Citaro E-CELL city bus can be customized with modular battery packs to satisfy differing range requirements(Credit: Mercedes-Benz))


 전기 버스는 이제 별로 신기하지 않은 물건이 되가고 있습니다. 최근에는 서울시도 모든 시내 버스로 교체하겠다는 계획을 밝혔고 현대 자동차같은 국내 업체도 뛰어드는 등 전기 버스에 대한 관심이 커지고 있습니다. 




 배기 가스 규제가 우리보다 더 엄격한 유럽에서 메르세데스 벤츠가 전기 버스를 내놓았다는 소식은 놀랍다기보다는 '이제서야' 라는 느낌이 들 정도로 이제 전기버스는 낯설지 않은 존재가 되고 있습니다. 


 메르세데스 벤츠가 개발하는 전기 버스는 과거 디젤 버스로 생산되었던 Citaro 의 EvoBus의 전기차 버전으로 뜨거운 스페인에서 영하의 북극권까지 다양한 장소에서 안정적인 작동을 테스트하고 있다고 합니다. 버스의 명칭은 EvoBus Citaro E-CELL으로 독일의 공공 운송 업체인 Rhein-Neckar-Verkehr GmbH와 계약을 맺고 2018년부터 공급할 예정이라고 합니다. 


 벤츠에 의하면 이 전기버스는 Citaro E-mobility 플랫폼을 사용하고 있는데 교체가 간단한 모듈식 설계를 통해 주행 거리를 쉽게 늘리거나 줄일 수 있다고 합니다. 따라서 다양한 노선 길이에 맞춰 공급이 가능하다고 하네요. 


 벤츠는 2030년까지 시내 버스의 70%가 무배출 차량으로 바뀔 것으로 예상하고 있습니다. 결국 상당한 버스 교체 수요가 있다는 이야기인데, 중소 기업은 물론 대형 자동차 메이커까지 이 시장에 뛰어들면서 내연 기관 버스도 과거의 추억이 될 가능성이 커지고 있습니다. 


 참고 


우주 이야기 720 - 이웃 은하의 별의 이동을 관측하다.



(A small part of the Sculptor Dwarf Galaxy, a satellite galaxy of the Milky Way, situated only about 300,000 light-years away from Earth. This is one of two different pointings of the telescope that were used in a study combining data from the NASA/ESA Hubble Space Telescope and ESA's Gaia satellite to measure the 3-D motion of stars in this galaxy. Credit: ESA/Hubble & NASA)


 나사와 유럽 우주국의 허블 우주망원경과 가이아(Gaia) 관측 위성의 장기간 합동 관측을 통해서 지구에서 30만 광년 떨어진 외부 은하의 별의 이동을 담은 3D 지도가 완성되었습니다. 이는 우리 은하 이외의 은하에서 가장 정확하게 측정된 별의 움직입니다. 


 조각자리 왜소은하 (Sculptor Dwarf Galaxy)는 우리 은하의 위성 은하로 왜소 구형 은하 (dwarf spheroidal galaxy) 입니다. 아무튼 거리를 생각할 때 이 은하에 있는 별의 이동속도를 측정하는 것은 매우 어려운 일입니다. 


 국제 과학자팀은 12년 간격으로 찍은 조각자리 왜소은하의 이미지를 정밀하게 분석해서 은하 전체의 이동은 물론 은하를 이루는 별들의 이동 속도까지 계산할 수 있었습니다. 물론 사진으로 보는 이미지는 2차원적인 것이지만, 별의 스펙트럼을 분석하면 우리쪽으로 다가오는지 멀어지는지 파악할 수 있어 결국 3차원적인 이동을 확인할 수 있습니다. 


 과학자들은 우리 은하 주변의 위성은하의 움직임을 파악해서 우리 은하와 주변 위성은하까지 퍼져 있는 암흑물질의 양과 분포를 추정할 수 있습니다. 암흑물질은 글자 그대로 보이지 않는 물질이지만, 중력을 행사하고 있기 때문입니다. 동시에 위성은하의 정확한 공전 궤도도 파악할 수 있습니다. 


 조각자리 왜소은하의 경우 꽤 기울어진 길쭉한 타원궤도 (high-inclination elongated orbit)를 공전하는 것으로 알려져 있습니다. 이번 연구에서는 이 은하가 현재 우리 은하에 가장 가까운 위치에 있다는 것과 가장 먼거리에서는 72.5만 광년 정도 떨어지게 된다는 사실을 발견했습니다. 글자 그대로 우리 은하 주변을 공전하는 위성은하인 셈입니다. 


 앞으로 장기간에 걸친 관측을 통해 과학자들은 주변 은하의 이동 속도와 별의 고유 속도를 계속해서 알아낼 것입니다. 이들의 이동 속도와 방향을 정확히 측정할 수 있다면 보이지 않는 암흑물질의 분포 역시 더 정확하게 추정할 수 있을 것입니다. 눈에 보이는 물질로부터 보이지 않는 진리를 끌어내는 셈입니다. 


 참고


 D. Massari et al, Three-dimensional motions in the Sculptor dwarf galaxy as a glimpse of a new era, Nature Astronomy (2017). DOI: 10.1038/s41550-017-0322-y


2017년 11월 29일 수요일

HDMI 2.1 규격 확정






(출처: HDMI 포럼) 


 앞서 소개드린 HDMI 2.1 규격이 확정 발표되었다는 소식입니다. 2.0과 비교해서 여러 가지 변경 사항이 있어 사실 2.1보다는 2.5에 가깝다고 할 수 있는데, 대표적인 것은 케이블 대역폭이 18Gbps에서 48Gbps로 확장되어 이전보다 많은 데이터와 다양한 기능을 지원할 수 있게 되었다는 점입니다. 




 물론 2.1 단자를 기존의 18Gbps에서 사용할 수 있으나 4k 120 프레임이나 8K 60프레임 이상의 성능을 원할 경우 48Gbps 케이블을 사용해서 최대 10K 100/120 프레임을 달성할 수 있습니다. 다만 이 경우 데이터의 양이 너무 많아서 디지털 압축 기술인 Display Stream Compression(DSC)을 사용하게 됩니다. 


 새로 추가되는 기술에는 dynamic HDR이 있습니다. 각각의 프레임에 보다 많은 색상과 톤을 입혀 더 생동감 넘치는 화면을 구성할 수 있습니다. 게임 유저들을 위한 Variable Refresh Rate (VFR) 기술도 추가되었습니다. 이는 엔비디아나 AMD의 프레임 싱크 기술과 비슷하게 가변적인 프레임에 화면의 리프레쉬 레이트가 변하는 것으로 화면 끊김이 없는 게이밍을 가능하게 할 것입니다. 


 Quick Media Switching (QMS) 기술은 다수의 기기의 화면을 변경하는 경우 화면을 더 부드럽게 넘어가게 해줄 수 있으며 Quick Frame Transport (QFT)는 각 프레임간의 레이턴시를 줄여 게임이나 영상의 프레임을 더 부드럽게 만들어주는 기술이라고 합니다. 


 오디오 역시 eARC 양방향 채널 지원을 통해서 더 강화됩니다. 오디오 대역폭만 37 Mbits/sec로 크게 확장되어 압축하지 않은 5.1/7.1 채널 고해상도 오디오 전송이 가능할 뿐 아니라 Dolby Atmos, DTS Master, TrueHD, DTS:X 기능을 지원합니다. 


 다만 이 모든 기능은 케이블과 단자 규격만이 아니라 디스플레이 및 주변 기기의 지원이 필요합니다. 물론 이를 지원하는 컨텐츠는 기본으로 있어야 하겠죠. 따라서 HDMI 2.1을 제대로 누리기 위해서는 몇 년 정도 시간이 필요할 것입니다. 


 아무튼 이제 10K 규격이 나온 만큼 여기서 해상도를 더 높일 필요가 있는지를 고민해야 할 것 같습니다. 10K는 화소수가 4000만개를 넘어선 상태인데, 더 높은 해상도가 기술적으로 불가능하지는 않겠지만 과연 필요가 있는지라는 의문이 나올 수 있기 때문입니다. 10K 이후에도 과연 체감할 수 있는 디스플레이나 컨텐츠가 나올 수 있을지 궁금합니다. 


 참고 


결핵 예방 백신의 새로운 타겟이 발견되다.



 항결핵제의 개발과 보건 수준의 향상으로 인해 결핵은 과거처럼 심각한 불치의 병은 아니지만, 여전히 사라지지 않고 많은 사람에게 감염되는 질병입니다. 다른 감염성 질병과 마찬가지로 결핵을 박멸할 가장 좋은 방법은 매우 효과적인 예방백신이 등장하는 것입니다. 결핵 예방 목적으로 사용되는 BCG의 경우 결핵 예방 효과가 그렇게 좋지 못하며 심각한 결핵 감염을 막는 의미가 더 크기 때문에 아직 효과적인 결핵 백신은 없다고 말할 수 있습니다. 


 사우스햄프턴 대학의 살라흐 만수르 박사 (Dr Salah Mansour, of the University of Southampton)와 영국 공공 보건국 Public Health England (PHE)의 연구팀은 결핵균 (Mycobacterium tuberculosis)의 세포막을 형성하는데 중요한 지방산 가운데 하나인 미콜산 (mycolic acid)이 결핵 백신의 새로운 목표가 될 수 있다는 연구 결과를 저널 PNAS에 발표했습니다. 


 미콜산은 T세포의 CD1b과 결합해서 면역 반응을 일으키는데 중요한 역할을 하는 것으로 보입니다. 그렇다면 사람에서 결핵을 일으키는 M. tuberculosis을 막는 백신에 중요한 타겟이 될 수 있습니다. 현재 사용되는 BCG의 경우 소에서 결핵을 일으키는 우형 결핵균 (M. bovis)를 약독화한 것으로 사실 사람에서 결핵을 유발하는 M. tuberculosis와 면역 시스템에 조금 다르게 인식되기 때문에 효과가 그다지 좋지 않습니다. 만약 결핵균에서 면역을 유발하는 물질만 찾아서 이를 백신으로 개발한다면 이론적으로 BCG보다 효과가 좋을 것입니다. 


 물론 실제로 효과가 있을지는 더 연구가 필요합니다. 면역 시스템이 침입자를 인지하는 경로는 여러 가지이며, 결핵균의 경우 생각보다 면역 시스템을 잘 회피하기 때문에 효과가 기대에 미치지 못할 수 있습니다. 그러나 현재도 결핵으로 인해 고통받거나 사망하는 사람의 숫자가 적지 않기 때문에 아예 감염 자체를 원천 봉쇄할 수 있는 방법이 절실하게 필요합니다. 


 그런만큼 앞으로 좋은 소식이 있기를 기대하겠습니다. 


 참고 


 Andrew Chancellor et al. CD1b-restricted GEM T cell responses are modulated by Mycobacterium tuberculosis mycolic acid meromycolate chains, Proceedings of the National Academy of Sciences (2017). DOI: 10.1073/pnas.1708252114 


박테리아를 진화시키는 기계 - EVOPROG




(Credit: EVOPROG)


 인간처럼 세대가 긴 생물은 진화 역시 천천히 일어납니다. 수백 세대가 필요한 진화과정이라면 1만년이란 시간이 필요할수도 있습니다. 하지만 박테리아는 불과 한달도 안되 이보다 더 많은 세대를 진행할 수 있으며 매우 빠른 속도로 진화합니다. 이와 같은 사실은 우리가 항생제를 사용할 때 명확히 드러납니다. 일주일도 안되 내성 균주가 출현할 수 있기 때문입니다. 물론 이 경우 다른 세균에서 유전자를 공여 받는 경우도 있지만, 그렇지 않더라도 자연적인 돌연변이가 내성 균주의 출현을 부르게 되어 있습니다. 


 하지만 반대로 이와 같은 빠른 진화 속도를 인간에게 유용하게 사용할수는 없을까요? 유럽 연합의 Future and Emerging Technologies (FET) 프로그램의 일부로 진행도는 EVOPROG가 여기에 대한 답을 제시하고 있습니다. 


 EVOPROG는 진화 기계라고 할 수 있습니다. 박테리아가 원하는 물질을 생성하도록 박테리오파지를 이용해서 계속해서 선택을 하는 장치입니다. 원하는 물질을 생산하는 박테리아는 살려두고 그렇지 않은 박테리아는 배제하는 방식으로 박테리아를 한쪽 방향으로 몰고 갈 수 있습니다. 마지막에는 박테리아를 모두 제거해 버리면 원하는 물질만 남게되는 것입니다. 




(동영상) 


 이런 식으로 원하는 물질을 얻는데는 2주 정도면 충분하다고 합니다. 흥미로운 것은 배양기를 3D 프린터로 제작해서 맞춤형 배양기를 만드는 연구도 같이 진행 중이라는 것인데, 원하는 물질의 종류에 따라 매우 다양한 형태의 배양기가 가능할 것으로 보입니다. 


 박테리아를 미니 화학 공장으로 삼아 유용한 물질을 생산하는 것은 이전에도 있어왔지만, EVOPROG가 기존의 유전자 삽입 방법보다 더 효율적이고 경제적이거나 혹은 생산하기 힘든 물질을 생산할 수 있다면 상용화 가능성이 있다고 생각됩니다. 


 생물을 원하는 방향으로 진화시킨다는 발상은 뭔가 위험해 보일 수도 있지만, 사실 우리가 식량으로 삼는 거의 모든 재배 작물과 가축은 대부분 이런 과정을 거친 것들입니다. 오랜 세월에 걸쳐 인간에게 유용한 돌연변이를 인위적으로 선택하고 이종 교배를 통해서 매우 다양한 품종을 만들어온 것이죠. 이를 세균으로 옮겨서 세균 품종 개량을 하는 셈인데, 과연 상용화 될 수 있을지 결과가 궁금합니다. 


 참고 






2017년 11월 28일 화요일

미국에 건설되는 대형 수력에너지 저장 시설



(Photo: Absaroka Energy)


 전기가 남아돌 때 펌프를 이용해서 높은 저수지에 물을 저장했다가 전력이 필요할 때 위치에너지 차이를 이용해서 전기를 공급하는 발전 방식은 우리에게도 낯설지 않습니다. 쉽게 말해 양수력 발전이기 때문이죠. 다만 최근 진행되는 수력 에너지 저장 시설은 기존에 건설된 댐을 이용하는 것이 아니라 별도의 저수지 두 개를 만들어 에너지를 저장한다는 점에서 차이가 있습니다. pumped hypdro 혹은 pumped storage 라고 불리는 이 방식은 막대한 에너지를 배터리 대신 물로 저장한다는 점이 특징입니다. 


 앞서 소개드린 가이도르프(Gaidorf)의 풍력 - 수력 저장 시스템 역시 그런 사례이지만, 70MWh로 용량이 비교적 작은데 비해서 몬타나 주에 건설이 추진되는 고든 버트 프로젝트(Gordon Butte project)는 기본 용량 400MW에 목표 용량 800MW급으로 웬만한 원자력 발전소와 맞먹는 용량을 지니고 있습니다. 




 고든 버트 프로젝트를 추진하는 것은 아브사로카 에너지(Absaroka Energy)라는 다소 생소한 기업으로 연방 에너지 조절 위원회에서 50년간 고든 버트 프로젝트에 대한 라이센스를 받았다고 합니다. 이 발전소는 2049MW 용량의 석탄 발전소를 2022년까지 폐쇄하기로 결정함에 따라 그 빈자리를 메꾸기 위해 건설되는 것으로 조감도에서처럼 312m 높이의 산 위에 70에이커 (283,280㎡) 넓이의 저장소를 가지고 있습니다. 


 본래 이 발전기는 400MW의 용량을 가지고 있으나 GE renewable energy에서 개발한 새로운 적층형 터빈을 사용하면 발전량을 두 배인 800MW까지 늘릴 수 있다고 합니다. 그러면 킬로와트 당 설치 비용을 1130달러까지 낮출 수 있어 가스 화력 발전 대비 경쟁력을 가질 수 있다고 하네요. 무엇보다 신재생에너지와 같이 사용하면 공해나 이산화탄소 배출 없는 발전이 가능합니다. 


(This illustration shows the ternary configuration of the Gordon Butte pumped hydro project, in which a generator is stacked on a turbine, which is stacked on a torque converter. Illustration: Absaroka Energy)


 실제 계약이 이뤄지면 이런류의 에너지 저장 장치 가운데 규모가 큰 편이기 때문에 주목을 받을 것으로 보입니다. 물론 이보다 더 큰 양수력 발전소가 없는 것은 아니지만, 대개는 기존에 있던 댐을 이용한 것이기 때문에 발전 장소나 용량에 한계가 있었으나 이렇게 아예 새로 저수지를 건설하는 방식은 건설 부지가 꽤 많아서 이론적으로 용량을 엄청나게 늘릴 수 있기 때문입니다. 


 과거부터 물을 이용한 에너지 저장 장치가 많이 제안되었는데, 최근 신재생에너지와 관련해서 실제 실행으로 옮겨지는 프로젝트가 늘어나고 있습니다. 과연 실제 경제성이 어떨지 궁금하네요. 


 참고 






태양계 이야기 666 - 새로운 그물망 바퀴를 개발 중인 나사







(Credit : NASA)


 나사가 차세대 로버에 사용될 새로운 형태의 바퀴를 개발하고 있습니다. 나사의 로버는 지난 20여 년간 화성에서 큰 활약을 해왔지만, 예상보다 임무 기간이 길어지면서 피로가 누적된 부품들이 하나씩 고장나는 일을 피할 수 없었습니다. 그 가운데 특히 바퀴의 경우 예상보다 훨씬 긴 시간 작동을 하고 있긴 하지만, 점차 부서지면서 나사의 과학자들을 긴장시키는 부품 가운데 하나입니다. 


 큐리오시티 로버의 경우 예상보다 빨리 바퀴 손상이 심해지고 있는데, 이는 큐리오시티 자체가 무거운데다 거친 지형을 주행하면서 생기는 문제입니다. 따라서 나사의 연구팀은 이를 극복할 새로운 형태의 바퀴를 개발하고 있습니다. 


 부품 수리나 교체가 불가능한 화성의 환경을 생각할 때 공기압 타이어는 사실 생각하기 어려운 일입니다. 작은 구멍이 나도 바퀴의 기능이 크게 떨어지기 때문입니다. 그래서 알루미늄 판을 연결해 만든 바퀴를 사용하는데, 일부가 파손되도 사진에서 보는 것처럼 바퀴의 대부분 유지됩니다. 하지만 이것 역시 울퉁불퉁한 장소를 계속 주행하다보면 기계적 압력을 받으면서 하나씩 떨어져 나가게 됩니다. 


 나사가 개발하는 그물망(메쉬, mesh) 구조 바퀴는 이를 극복할 새로운 대안입니다. 단단한 금속판 형태의 바퀴에 비해 충격을 훨씬 잘 흡수하며 한 쪽에 구멍이 나도 기능에 손상을 받지 않습니다. 만약에 떨어져 나간다고 해도 금속판 통째로 조각나는 일은 없을 것입니다. 다만 이런 형태의 바퀴라면 모래나 작은 자갈이 사이에 끼는 문제가 발생할 수 있습니다. 또 장시간 사용시 본래 형태가 변할 수도 있습니다. 




(동영상) 


 나사는 이 문제를 극복하기 위해서 모양이 변형되도 본래 모습으로 돌아가는 니켈 - 티타늄 형상기억 합금 (shape memory alloy) 소재를 사용하고 있습니다. 그리고 화성의 환경을 시뮬레이션 해서 기존의 금속 바퀴와의 성능과 내구성을 비교하고 있습니다. 


 물론 더 검증이 필요하겠지만, 이런 새롭고 다양한 시도야 말로 나사의 장점이 아닐까 생각합니다. 


 참고 



태양계 이야기 665 - 외계 소행성을 추적한다? project Lyra



(Artist’s impression of the first interstellar asteroid, "Oumuamua". This unique object was discovered on 19 October 2017 by the Pan-STARRS 1 telescope in Hawaii. Credit: ESO/M. Kornmesser)


 최초로 확인된 인터스텔라 소행성 오우무아무아 (Oumuamua) (?)는 과학자들 사이에서 큰 관심을 불러일으키고 있습니다. 우리가 가까운 이웃 행성계인 프록시마 센타우리를 방문하기 위해서는 몇 만년을 비행해도 어려운 상황이지만, 마침 외계에서 스스로 찾아온 손님을 찾은 셈이기 때문입니다. 하지만 태양을 기준으로 속도가 26km/s에 달해 오우무아무아에 탐사선을 보내는 일은 거의 불가능합니다. 


 그런데 놀랍게도 이 일을 하자고 주장하는 사람들이 있습니다. Initiative for Interstellar Studies (i4iS)라는 연구 단체가 그들로 이들은 프로젝트 리라 (Project Lyra)로 명명된 소행성 추적 프로젝트를 제안했습니다. 프로젝트의 명칭은 이 소행성이 온 방향인 거문고자리(Lyra)에서 유래했습니다. 


 프로젝트 리라는 매우 빠른 탐사선을 보내 오우무아무아를 추격해서 따라잡는 것입니다. 이를 위해서 지금 33-76km/s로 날아가는 우주선을 만들면 5-10년 후에 명왕성 궤도보다 훨씬 먼 50-200AU 거리에서 이 소행성을 따라잡을 수 있습니다. 다만 이렇게 빠른 우주선을 만드는 것이 가장 큰 문제라고 하겠습니다. 


 지금까지 인류가 만든 가장 빠른 물체는 보이저 1호로 16.6km/s의 속도를 가지고 있습니다. 이보다 더 빠른 우주선을 만드는 일은 가능하기는 하지만, 바로 사용할 수 있는 로켓은 사실 하나 뿐입니다. 바로 나사가 개발중인 SLS 로켓입니다. 문제는 이 로켓이 이미 달 선회궤도 임무에 할당되어 있어 지금 임무를 변경할 순 없다는 점입니다. 다른 대안은 스페이스 X가 공개한 Big Falcon Rocket (BFR)인데, 아직 서류상으로만 존재하는 물건이라 실현 가능성이 매우 낮아보입니다. 


 사실 우주선을 개발하는 데 걸리는 시간을 고려하면 지금 아무리 서둘러도 오우무아무아를 추격할 탐사선을 개발하기는 힘들어 보입니다. 따라서 사실 다음 기회를 노려봐야 할 것 같은데, 다음 인터스텔라 소행성이 언제 올지는 아무도 알 수 없다는 점이 문제입니다. 


 여러 모로 아쉽긴 하지만, 프로젝트 리라는 현재로써는 제안에 그칠 것으로 보입니다. 


 참고 


 Arxiv: arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1711/1711.03155.pdf

2017년 11월 27일 월요일

파리는 생각보다 더 유해하다? (혐짤 주의)



(Researchers used a scan electron microscope to find where bacterial cells and particles attach to the fly body. The electron microscope captures an up close look at the head of a blowfly in this picture. Credit: Ana Junqueira and Stephan Schuster)


 파리가 위생에 좋다고 믿는 사람은 거의 없을 것입니다. 일단 날아다니는 소리 부터가 불쾌할 뿐 아니라 썩은 음식물이나 대변 위에 자주 앉았다가 이동하는 습성 덕분에 일단 파리가 여러 마리 있으면 그 자체로 위생이 나빠 보입니다. 그리고 실제로 수면병 같은 위험한 질병을 매개하는 체체파리를 비롯해서 질병을 옮기는 파리도 존재합니다. 다행이 우리 나라를 비롯해 여러 나라에서 파리가 옮기는 심각한 전염성 질환은 없지만, 그럼에도 파리가 생각보다 많은 박테리아를 옮길 수 있다는 연구 결과가 나왔습니다.


  펜실베니아 주립대학의 도날드 브라언트 교수 (Donald Bryant, Ernest C. Pollard Professor of Biotechnology and professor of biochemistry and molecular biology, Penn State.)가 이끄는 국제 과학자팀은 여러 나라에서 수집한 116마리의 집파리 (housefly)와 검정파리(blowfly)에서 수집한 마이크로비움 (microbiome)을 조사했습니다. 마이크로비움이란 한꺼번에 여러 세균의 DNA를 검출해서 존재를 확인하고 연구하는 방법으로 전통적인 세균 배양 및 동정에서는 하기 어려웠던 다양한 세균을 검사하고 유전자형도 확인할 수 있다는 장점이 있습니다. 


 연구팀은 여기서 생각보다 많은 세균을 발견할 수 있었습니다. 그리고 그 중 상당수는 인체에 유해할 수도 있는 세균이었습니다. 특히 다리와 날개에 다양한 세균이 서식하고 있었습니다. 물론 파리의 생태를 생각하면 놀랍지 않은 일일수도 있으나 예상하지 않았던 세균들도 발견되었습니다. 대표적인 것은 헬리코박터 파일로리 (Helicobacter pylori)로 브라질에서 모은 파리에서 대규모로 발견되었습니다. 이 세균이 오염된 물이나 음식 뿐 아니라 파리에 의해서도 전파될 수 있다는 점은 놀라운 일입니다. 


 또 다른 의외의 결과는 마굿간에서 잡은 파리보다 오히려 도시 지역에서 잡은 파리에서 더 많은 세균이 나왔다는 점입니다. 오히려 다양한 식량 공급원이 있는 환경이 영향을 미친 것으로 보입니다. 


 다행히 대부분의 나라에서 집파리나 검정파리는 치명적인 세균을 옮기는 곤충은 아닙니다. 하지만 우리 생각보다 더 많은 질병을 매개할 수 있으며 새로 전파되는 신종 감염병의 벡터 역할을 할 가능성도 있습니다. 우리가 파리와 함께 운반되는 세균에 대해서 잘 이해한다면 감염병을 줄이거나 막는데 도움이 될 수 있을 것입니다. 


 참고 


 Ana Carolina M. Junqueira et al. The microbiomes of blowflies and houseflies as bacterial transmission reservoirs, Scientific Reports (2017). DOI: 10.1038/s41598-017-16353-x 




태양계 이야기 664 - 목성의 작은 위성들 1

통계보기 번역하기 전용뷰어 보기


 목성의 위성이라고 하면 늘 4대 위성 이야기가 나올 정도로 목성 위성의 질량 대부분을 차지하는 것이 이 4개의 거대 위성 - 이오, 유로파, 가니메데, 칼리스토 - 입니다. 하지만 미니 태양계라는 별명처럼 목성은 행성에 해당하는 거대 위성 이외에 소행성이라고 할 수 있는 작은 위성과 고리를 지니고 있습니다. 기회되면 한 번 포스팅 하려고 생각했던 목성의 작은 위성들의 이야기를 해보겠습니다. 


 - 아말테이아 (Amalthea)

 4대 위성 가운데 가장 작은 유로파(에우로파)의 지름이 3121.6km인데 비해 5번째로 큰 위성인 아말테이아의 크기는 250 × 146 × 128 km에 불과합니다. 그만큼 목성의 4대 위성을 제외한 다른 위성의 크기가 작은 셈입니다. 사실 토성도 비슷해서 위성 질량의 대부분은 타이탄이 가지고 있고 나머지 일부를 다양한 위성과 고리가 차지하고 있습니다. 



(These four images of Jupiter's moon, Amalthea, were taken by Galileo's solid state imaging system at various times between February and June 1997. North is approximately up in all cases. Amalthea, whose longest dimension is approximately 247 kilometers (154 miles) across, is tidally locked so that the same side of the satellite always points towards Jupiter, similar to how the nearside of our own Moon always points toward Earth. In such a tidally locked state, one side of Amalthea always points in the direction in which Amalthea moves as it orbits about Jupiter. This is called the "leading side" of the moon and is shown in the top two images. The opposite side of Amalthea, the "trailing side," is shown in the bottom pair of images.  Credit: NASA)


(The most detailed existing image of Amalthea (2.4 km/pix). Anti-Jupiter side. Ida Facula and Lyctos Facula are on the left side (on the terminator). Bright spot underside is associated with crater Gaea. Photo by Galileo (2000). Credit : NASA)


 아말테이아는 1892년 처음 발견되었으며 보이저 1/2호와 갈릴레오 탐사선에 의해 그 근접 이미지가 촬영되었습니다. 다만 그 해상도는 그렇게 높지 않아 간신히 큰 크레이터와 전체 모습을 볼 수 있습니다. 물론 당시 탐사의 주요 목표가 4대 위성과 목성 자체였기 때문입니다. 아말테이아의 가장 높은 고해상도 이미지는 픽셀당 2.4km로 크기를 고려하면 저해상도 이미지 밖에 없습니다. 


 아무튼 갈릴레오 탐사선 덕분에 주요 크레이터 및 외형에 대한 정보를 알게되어 그 밀도가 정확히 측정되었습니다. 아말테이아의 밀도는 물보다 낮은 0.86g/㎤ 인데, 이 위성이 주로 얼음으로 되어 있거나 내부에 빈공간이 많은 다공성 구조임을 시사합니다. 동시에 큰 크레이터가 다수 보이는 점으로 봤을 때 과거 여러 차례 충돌을 겪었음을 알 수 있습니다. 


 목성에서의 거리는 18만km 정도로 지구 - 달 거리의 절반인데, 조석 고정이 이뤄져 공전 주기와 자전 주기가 같고 항상 한 쪽만 목성을 바라보는 형태를 지니고 있습니다. 궤도 역시 거의 원궤도이며 공전 주기는 11시간 57분입니다. 


 지구 - 달 거리의 절반 정도 거리에서 공전할 뿐 아니라 목성 자체가 달보다 훨씬 크기 때문에 아말테이아의 표면에서 목성을 바라보면 보름달보다 92배 정도 크게 보인다고 합니다. 밝기는 900배 정도라고 하네요. 물론 목성을 향한 면을 봐야지 보이지만, 아무튼 밤하늘에 목성 말고 다른 건 눈에 잘 들어오지 않을 듯 합니다. 


 참고로 신화에서 아말테이아는 제우스의 유모 역할을 한 님페인데 종종 암염소를 데리고 있거나 혹은 그 자신이 암염소로 변했다고 하는 전설이 있습니다. 물론 위성 아말테이아는 목성에 비하면 너무 왜소해서 그런 관계라고 생각하기도 어려울 정도지만 말이죠. 


 마지막으로 한 가지 더 흥미로운 사실은 이 위성이 목성의 고리 가운데 하나인 아말테이아 고사머 고리(Amalthea gossamer ring)와 연관이 있다는 점입니다. 이 고리는 목성의 표면에서 12.9만km에서 18.2만km 떨어져 있는데, 끝 부분이 위성과 닿아 있습니다. 이 위성의 중력은 매우 약해서 표면 물질이 쉽게 탈출할 수 있기 때문에 미세 운석과 충돌한 후 그 파편이 고리의 형성에 기여하는 것으로 보입니다. 


 참고



적당한 커피 섭취는 건강에 이롭다


 일반적으로 커피는 건강에 좋지 않은 것처럼 알려져 있습니다. 물론 커피에 과도한 첨가물 (특히 설탕)을 넣는 경우 문제가될 수 있지만, 커피 자체만 놓고 보면 적당한 섭취가 아예 먹지 않는 것보다 건강에 이롭다는 증거들이 많습니다. 


 최근 사우샘프턴 대학 (University of Southampton)의 연구팀은 이전에 발표된 관찰 연구 201개와 중재 연구 (interventional studies) 17개를 메타 분석해 커피 섭취와 건강과의 관련성을 조사했습니다. 그 결과 하루 3-4잔의 커피가 가장 낮은 전체 사망률 (relative risk 0.83, 95% confidence interval 0.83 - 0.88)과 연관이 있었으며 심혈관 질환 사망률 (0.81, 0.72 - 0.90) 및 암으로 인한 사망률 (0.82, 0.74 - 0.89) 감소와 연관이 있는 것으로 나타났습니다. 


 다시 말해 커피를 하루 3-4잔 마시는 사람이 전혀 마시지 않는 사람보다 사망률이 17% 정도 낮다는 이야기인데, 정확한 이유는 모르지만 흥미로운 내용이 아닐 수 없습니다. 참고로 이는 카페인으로 따지면 대략 400mg/day에 해당합니다. 


  하지만 커피 섭취가 해로운 경우도 있었습니다. 임산부의 경우 커피 섭취는 저체중아 출산, 임신 1기 및 2기 유산과 연관이 있는 것으로 나타났으며 여성에서 골절 증가와 연관성이 보고되었습니다. 따라서 임산부나 골절 위험이 있는 고령 여성에서는 커피 섭취를 중단하거나 적절히 조절할 필요가 있어 보입니다. 다만 남성에서는 특별한 건강 위험도 증가가 관찰되지 않았습니다. 


 흥미로운 사실은 커피와 같이 섭취하는 우유, 설탕 같은 첨가물을 보정해도 같은 결과가 얻어졌다는 점입니다. 우유는 그렇다쳐도 첨가당의 경우 건강에 위해성이 알려져 있으나 의외로 커피의 이득이 더 큰 것으로 나타나 흥미로운 결과라고 하겠습니다. 


 여러 연구 결과를 종합하면 건강에 나쁠까봐 커피를 피해할 이유는 전혀 없을 것 같습니다. 다만 카페인에 민감해서 잠을 잘 못자거나 가슴이 두근거리는데도 건강에 좋다니까 참고 마실 이유 역시 없을 것 같습니다. 자신의 몸이 받는 만큼 적당히 즐기는 것이 커피를 가장 맛있게 마시는 방법일 것입니다. 


 참고 






2017년 11월 26일 일요일

박테리아를 이용해서 데이터를 기록한다?




(The researchers compare the technique used to store data on bacteria as similar to that used by audio tape(Credit: Wang Lab/Columbia University Medical Center))


 컬럼비아 대학의 연구팀이 대장균을 이용해서 데이터를 기록하는 새로운 방법을 개발했습니다. 최근 DNA에 데이터를 기록하는 연구가 많이 진행 중인데, 이번에 개발된 방법은 대장균이 주변에서 발생한 이벤트를 DNA에 기록한다는 점에서 획기적입니다. 


 연구팀은 대장균에 본래부터 존재하는 면역 시스템인 CRISPR-Cas에 주목했습니다. 세균 역시 바이러스의 공격에 끊임없이 시달리는데, 이를 막기 위해서 바이러스의 유전자를 기록해 이를 감지하는 시스템을 진화시켰습니다. 물론 이를 위해서는 침입한 바이러스의 유전자를 따로 저장할 시스템이 필요한데 CRISPR-Cas가 저장장치의 기능을 하는 것입니다. 


 연구팀은 작은 DNA 조각인 플라스미드를 이용해서 CRISPR 위치에 일정한 시간 간격으로 유전자를 삽입하는 유전자와 시그널이 있을 때 유전자를 삽입하는 유전자를 넣었습니다. 그 결과 마치 자기 테이프처럼 시간에 따라 이벤트가 있을 때마다 기록하는 일이 가능하게 되었습니다. 




(동영상) 


 이 대장균을 사용하면 체내에서 이벤트 (발열이나 염증 등)가 있을 때 기록이 가능할 뿐 아니라 정확히 어느 시간에 어떤 일이 있었는지도 검증이 가능합니다. 이는 새로운 형태의 진단 방법 및 연구 방법을 제시한 것으로 평가됩니다. 


 정말 생각치도 못했던 기발한 아이디어인데, 세상에는 머리 좋은 사람들이 참 많다는 것을 다시 느끼게 만드는 소식입니다. 이 연구는 사이언스에 실렸습니다. 


 참고