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2020년 3월 29일 일요일

미 육군 차세대 경공격 헬기 우선 사업자로 선정된 벨과 시콜스키


(Artist's concepts of the Bell Helicopter Textron's 360 Invictus (top) and Sikorsky Aircraft's Raider X. Credit: Bell Helicopter Textron/Sikorsky/US Army)


 Bell OH-58 Kiowa 스카웃 헬기를 대체하기 위한 미 육군의 미래 공격 및 정찰 헬기 Future Attack and Reconnaissance (FARA) 사업이 최종적으로 벨 헬리콥터와 록히드 마틴/시콜스키 두 사업자를 선정했습니다. 2023년까지 실제 기체를 제작한 후 테스트를 거쳐 최종 후보를 가리게 될 것으로 보입니다. 아쉽게도 AVX 항공/L3 Harris, 보잉, 카렘 항공 (Karem Aircraft) 등은 후보에서 탈락했습니다. 결국 벨 360 인빅터스 Bell 360 Invictus와 레이더 X 경공격 헬기가 본선에서 경쟁하게 됐습니다. 







 둘 다 미래 지향적 외형과 성능을 지닌 헬기이므로 실물이 등장해 성능을 보여주면 상당한 눈요기감이 될 것 같습니다. 과거 사용된 미 육군의 주력 헬기들은 모두 검증된 성능을 지녔지만, 수십 년의 세월이 지나면서 항공 기술이 상당히 발전했습니다. 다른 경쟁국들의 헬기 제조 기술도 발전한 만큼 경쟁력을 유지하기 위해서는 더 강력한 신형 헬기의 도입이 반드시 필요합니다. 그리고 미 육군이 시작하면 다른 국가들도 자극을 받아 헬기 교체 사업을 진행할 것입니다. 이렇게 해서 헬기 전력에 새로운 시대가 시작될 것으로 예상됩니다. 


 참고 





두부 섭취가 심혈관 질환 위험도를 낮춘다?



(Credit: CC0 Public Domain)


 콩류나 두부처럼 콩을 이용한 식품에 풍부한 아이소플라본 (isoflavones)을 많이 섭취하는 사람이 심장 질환 위험도가 낮다는 연구 결과가 나왔습니다. 하버드 의대 및 브리검 여성 병원 (Harvard Medical School and Brigham and Women's Hospital)의 연구팀은 Nurses' Health Study (NHS) 및 Health Professionals Follow-Up Study에서 확보한 20만명 이상의 식생활 및 건강 데이터를 분석해 두부나 두유처럼 아이소플라본이 풍부한 식품 섭취와 심장 질환의 연관성을 조사했습니다. 


 연구 결과 두부를 한 주에 한 번 정도 섭취하는 사람의 경우 관상 동맥 심질환 (CHD, Coronary Heart Disease)의 위험도가 18% 정도 감소하는 것으로 나타났습니다. 반면 두유의 경우 큰 연관성이 없게 나타났습니다. 연구팀은 시판되는 두유의 경우 순수한 콩음료가 아니라 실제로는 상당한 양의 당류를 포함한 음료로 아이소플라본과 다른 유용한 성분의 효과를 희석시킬 수 있다고 해석했습니다. 


 아이소플라본 자체는 식물성 에스트로겐 phytoestrogens의 일종으로 과거 연구에서 골다공증이나 유방암의 위험도를 낮춘다는 보고가 있었습니다. 이런 이유로 건강 보조 식품으로 팔리고 있지만, 건강한 사람에서 아이소플라본이 진짜 도움이 되는지는 아직 데이터가 부족합니다. 이번 연구 연시 순수한 아이소플라본을 추출해 섭취한 것이 아니라 아이소플라본이 풍부한 콩류 기반 식품을 조사한 것으로 직접 연관성이 있는지는 확실치 않습니다. 


 하지만 두부 같은 콩을 이용한 식품이 식물성 단백질은 물론 식물성 불포화 지방, 식이 섬유 등 각종 유용한 영양 성분을 제공한다는 점은 확실합니다. 그리고 이런 식품을 자주 먹는 사람이 상대적으로 고기나 가공식품을 적게 먹어 심혈관 질환 위험도가 낮을 것입니다. 


 두부는 찌게에 넣어서 먹어도 튀겨 먹어도, 그냥 먹어도 맛있는 만큼 건강을 생각하지 않고도 먹을 수 있지만, 건강을 생각해서도 먹을 수 있다는 흥미로운 연구 결과인 것 같습니다. 


 참고 




Circulation (2020). DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.119.041306

2020년 3월 28일 토요일

태양계 이야기 809 - 소행성 베뉴의 세밀한 지형 사진 공개


(This global map of asteroid Bennu has a resolution of just 2 in (5 cm) per pixelNASA/Goddard/University of Arizona)


  나사의 소행성 탐사선 OSIRIS-REx가 역대 가장 상세한 소행성 베뉴(Bennu)의 표면 지형 사진을 공개했습니다. 이 이미지는 2155장의 사진을 합성한 것으로 해상도가 최소 5cm 수준입니다. 베뉴가 대기가 없는 작은 소행성이기 가능한 수치로 이 사진들은 2019년 3월 7일 4월 19일 사이 베뉴에서 3.1-5km 거리에서 찍은 것입니다. 


 앞서 소개한 것처럼 OSIRIS-REx는 나이팅게일로 명명된 착륙 지점에서 샘플을 채취한 후 2021년 3월 베뉴를 떠나 2023년 9월 지구에 착륙할 예정입니다. 




 참고로 이 이미지의 원본 파일 크기는 859MB에 달합니다. 아래 사이트에서 받을 수 있습니다. 




 베뉴가 남은 임무를 성공적으로 마무리하고 지구로 무사히 귀환하기를 바랍니다. 


 참고 



점점 크기를 줄인 말의 조상과 반대로 키운 맥의 조상?



(Window into the 47 million year old ecosystem of the Geiseltal fossil locality with the small-sized horse-ancestor Propalaeotherium on the left, the ancient tapir Lophiodon in the middle, and a young terrestrial crocodile Bergisuchus in the background. Credit: Márton Szabó)

(Exceptionally well fossilized skeletons of the ancient tapir Lophiodon (top) and the ancestral horse Propalaeotherium (bottom) from the middle Eocene Geiseltal locality (Germany, Saxony-Anhalt). Credit: Oliver Wings)


 튀빙겐 대학의 마르톤 라비 박사(Dr. Márton Rabi from the University of Tübingen and the Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU))가 이끄는 독일의 고생물들이 독일 동부 게이셀탈 (Geiseltal)의 지층에서 흥미로운 사실을 발견했습니다. 연구팀은 에오세 (Eocene) 중반인 4700만년 전 말의 오래된 조상과 맥(Tapir)의 오래된 조상 화석을 연구하던 중 본래 몇 개의 다른 종이라고 생각했던 화석들이 사실은 하나의 종이 100만년 간 변한 것이라는 사실을 확인했습니다. 


 연구팀은 산소와 탄소 동위원소를 이용한 정밀한 연대 측정을 통해 100만년 동안 말의 조상에 해당하는 신생대 초기 동물인 프로팔라에오테리움 Propalaeotherium의 몸무게는 39kg에서 26kg으로 줄어든 반면 맥의 조상에 해당되는 로피오돈 Lophiodon의 몸집은 124kg에서 223kg으로 증가했다는 사실을 확인했습니다. 


 큰 몸집과 작은 몸집은 각기 장단점이 있습니다. 몸집이 작을수록 적은 먹이로도 생존이 가능해지고 개체수가 많아지므로 환경이 나쁠 때 자손을 남길 가능성이 커집니다. 또 수명이 짧아지는 만큼 번식에 더 많은 에너지를 쏟고 빠른 속도로 개체수를 늘릴 수 있습니다. 이런 전략을 선택한 대표적인 포유류는 쥐일 것입니다. 반면에 몸집이 커지면 포식자의 공격에서 매우 안전해집니다. 일반적으로 수명도 같이 길어지므로 한 개체가 자손을 남길 수 있는 시간도 길어집니다. 이런 전략을 택한 대표적인 포유류는 코끼리입니다. 


 연구팀은 에오세 중기에 게이셀탈 지층을 연구해 당시 기후 변화를 포함한 큰 환경 변화가 없었다는 사실을 확인했습니다. 당시에는 지구가 지금보다 더웠고 독일 지역은 열대 혹은 아열대 기후대에 속했습니다. 지금의 아프리카나 남미 지역과 비슷한 환경에서 말과 맥의 조상은 정반대의 생존 전략을 택한 것으로 보입니다. 애매한 생존 전략으로 비슷한 생태학적 지위를 다투는 것보다 오히려 특화되어 서로 다른 생태학적 지위를 차지하는 편이 모두의 생존에 유리하기 때문일 것입니다. 이것이 같은 장소에서도 다양한 생물을 볼 수 있는 이유 중 하나입니다. 


  아무튼 예외적으로 잘 보존된 화석 덕분에 시간에 따른 생물 진화를 상세히 확인할 수 있는 드문 기회인 것 같습니다. 


 참고 


Simon J. Ring et al. Divergent mammalian body size in a stable Eocene greenhouse climate, Scientific Reports (2020). DOI: 10.1038/s41598-020-60379-7



나사가 개발하는 팝업 형식의 미니 로봇 - A-PUFFER


(A shoebox-sized wheeled robot explores the rugged terrain on the surface of the Mars Yard at NASA's Jet Propulsion Laboratory during recent tests of the Autonomous Pop-Up Flat Folding Explorer Robot (A-PUFFER) project. Credit: NASA/JPL Caltech)

(Project manager Jean-Pierre de la Croix works on an Autonomous Pop-Up Flat Folding Explorer Robot (A-PUFFER) during recent trials in the Mars Yard at NASA's Jet Propulsion Laboratory. Credit: NASA/JPL-Caltech)


 나사 제트 추진 연구소(JPL)의 과학자들이 달과 화성 표면을 탐사할 팝업 형식의 미니 로봇을 개발 중입니다. Autonomous Pop-Up Flat Folding Explorer Robot (A-PUFFER) 로봇은 신발 상자 안에 들어가는 소형 로봇으로 카메라나 바퀴 부분을 접을 수 있어 작은 크기의 수납함에 들어갈 수 있을 뿐 아니라 큰 바퀴를 자유자재로 틀어 좁은 공간도 통과할 수 있습니다. 수년 전 공개한 영상(아래)에서 이제 상당히 발전한 상태로 수년 후 달 표면에 착륙할 상업 달 착륙선에 도입될 예정입니다. 




(PUFFER: Senses obstacles and self-adjusts appropriately.)


 A-PUFFER는 달 착륙선의 여유 공간에 여러 대가 탑재된 후 주변 환경을 자율적으로 탐사합니다. 이후 화성에서도 같은 기술을 적용한 로봇이 사용될 계획입니다. 나사의 과학자들은 이 로봇이 주변 환경을 빠르게 정찰하고 세밀한 지도를 작성해서 달과 화성 탐사에 제 역할을 할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 


 재미있게 생긴 미니 로봇인데, 실제 우주에서 어떻게 활약할지 궁금합니다. 동력원은 어떻게 할지 역시 궁금하네요. 태양광 패널이 가장 무난할 것으로 보이지만, 아직 로봇에는 탑재되지 않았습니다. 


 참고 



2020년 3월 27일 금요일

코로나 19와 싸우기 위한 국제 슈퍼컴퓨터 컨소시엄 구성


 IBM을 포함한 여러 기업과 기관들이 슈퍼컴퓨터를 이용한 SARS-CoV-2 코로나바이러스 연구에 협력한다고 발표했습니다. 이미 오크 릿지 국립 연구소(Oak Ridge National Laboratory)의 슈퍼컴퓨터 서밋(Summit)은 코로나바이러스의 표면 돌기 단백질에 결합할 수 있는 물질 8000개를 시뮬레이션 해서 이중에서 가장 가능성 높은 물질을 선별하는 성과를 거뒀습니다. 


 IBM이 주도하는 COVID-19 High Performance Computing Consortium 은 여기에 더해 16개 슈퍼컴퓨터를 동원해 코로나 19 치료제 개발은 물론 분자 모델링과 역학 등 다양한 연구를 지원할 계획입니다. 이 슈퍼컴퓨터들의 연산 능력을 모두 합치면 330 페타플롭스에 달하는데 총 775,000개의 CPU와 34,000개의 GPU를 사용한 결과입니다. 연구에 참가하는 기관은 아래와 같습니다. 


 IBM, Lawrence Livermore National Lab (LLNL), Argonne National Lab (ANL), Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Sandia National Laboratory (SNL), Los Alamos National Laboratory (LANL), the National Science Foundation (NSF), NASA, the Massachusetts Institute of Technology (MIT), Rensselaer Polytechnic Institute (RPI), and other technology companies (including Amazon, Google, Cloud, and Microsoft).


 물론 이것이 코로나 19 치료제나 예방법 개발로 바로 이어지는 것은 아니지만, 이미 약물 개발 및 유전자 연구 부분에서 슈퍼컴퓨터의 중요성은 점점 커지고 있습니다. 이번 위기를 기회로 삼아 슈퍼컴퓨터를 이용해서 신속하게 치료 약물을 개발할 수 있는 기술이 발전하기를 기대해 봅니다. 


 참고 


말라리아 치료제는 코로나 19에 효과가 없다?


(Structural diagram of hydroxychloroquine. Created using ACD/ChemSketch 8.0 and Inkscape.  Fvasconcellos.)


 중국에서 진행된 소규모 연구에서 말라리아 치료제인 하이드록시클로로퀸(hydroxychloroquine)이 코로나 19 치료에 효과가 없다는 연구 결과가 나왔습니다. 앞서 일부 관찰 연구에서 관절염 등 다른 이유로 하이드록시클로로퀸을 복용하던 감염자의 임상 경과가 양호했다는 결과가 나오면서 하이드록시클로로퀸과 클로로퀸은 일반 대중들에게까지 널리 알려졌습니다. 심지어 트럼프 미국 대통령까지 이를 언급했을 정도입니다. 


 하지만 이번 연구에서 코로나 19 확진자 30명을 대상으로 파일럿 연구를 진행한 결과 의미 있는 차이가 발견되지 않았습니다. 15명씩 하이드록시클로로퀸과 위약을 투여한 결과 실험군에서는 13명이 음성으로 반전된 반면 대조군에서는 14명이 음성으로 완치되어 차이가 없었기 때문입니다.


 다만 아직 소규모 연구로 결론을 내리기에는 충분한 데이터라고 하기 어렵습니다. 최근 발표된 프랑스 연구에서는 항생제인 아지스로마이신(azithromycin)과 복합 요법에서 효과가 있다는 보고도 있어 병합 요법이나 혹은 더 대규모 연구에서 효과가 입증될 가능성도 있습니다. 아직 여러 국가에서 연구가 계속 진행되고 있어 효과가 있다 없다를 지금 결론 내리기는 이른 상태입니다. 


 아무튼 가능성 있는 약물에 대한 임상 테스트가 매우 빠르게 진행되고 있어 효과가 있는 약물이 등장할 가능성도 같이 높아지고 있다고 생각합니다. 1000번을 실패해도 한 번만 성공하면 치료제 개발에 성공한 것인만큼 포기하지 않고 계속 도전할 필요가 있습니다. 


 참고 


A pilot study of hydroxychloroquine in treatment of patients with common coronavirus disease-19 (COVID-19) www.zjujournals.com/med/EN/10. … 1008-9292.2020.03.03


과도한 설탕 섭취가 비만이나 당뇨 없이도 수명을 갉아먹는 이유




 설탕을 많이 먹으면 건강에 좋지 않을 뿐 아니라 기대 수명도 짧아 진다는 사실은 널리 알려져 있습니다. 과도한 당분 섭취가 비만을 부르는 것은 물론 당뇨나 대사증후군의 위험도를 높이기 때문입니다. 이 내용은 제 책인 과학으로 먹는 3대 영양소에서 상세히 다룬 바 있습니다.

 그런데 영국 MRC 런던 의과학 연구소 (MRC London Institute of Medical Sciences, UK)의 과학자들은 비민이나 당뇨 없이도 과도한 당분 섭취가 수명을 짧게 만드는 기전을 발견했습니다. 헬레나 코케메 박사(Dr. Helena Cochemé)가 이끄는 연구팀은 초파리를 이용한 동물 모델을 통해 과도한 설탕 섭취가 수명과 건강에 미치는 영향을 조사했습니다.


 초파리 역시 과도한 설탕을 섭취하면 당뇨 같은 대사 이상이 발생합니다. 그래도 초기에 수분을 섭취하면 어느 정도 증상을 완화할 수 있습니다. 적절한 수분 섭취의 중요성은 말할 필요가 없지만, 탈수를 유발하는 설탕, 소금 섭취 시에는 더 중요합니다. 초파리도 적절히 수분을 섭취하면 수명 단축도 막을 수 있습니다. 그런데 연구팀은 수분을 충분히 섭취해도 대사 이상은 생긴다는 점에 주목했습니다. 그 이유를 밝히기 위해 연구팀은 콩팥을 포함한 신장계(renal system)을 조사했습니다.


 그 결과 이 초파리들이 상당히 많은 양의 요산(uric acid)을 분비하고 있음을 확인했습니다. 요산은 DNA의 주성분인 퓨린 등을 분해할 때 나오는 대사 산물로 정상인의 혈액에도 존재하고 소변으로 배출되지만, 너무 많은 경우 신장 결석, 통풍, 관절염 등의 원인이 될 수 있습니다. 이 연구에서는 요산 과량 생산이 설탕 과량 섭취와 연관된 대사 이상과 연관이 있다는 증거가 발견됐습니다. 요산 생성을 막을 경우 호전되는 것을 확인했기 때문입니다.


 다만 과도한 당 섭취가 대사에 미치는 영향은 여러 가지이기 때문에 이것 하나만으로 수명 단축과 대사 이상이 설명되지는 않을 것입니다. 또 인간에서도 같은 기전이 존재하는지도 확실하지 않습니다. 연구팀은 후속 연구를 통해 이 문제를 풀어갈 계획입니다.



 아마도 확실하게 말할 수 있는 건 당 섭취가 과도하면 초파리나 인간 모두 건강하지 않다는 것입니다.




참고



"Sugar-Induced Obesity and Insulin Resistance Are Uncoupled from Shortened Survival in Drosophila", Cell Metabolism (2020). DOI: 10.1016/j.cmet.2020.02.016



https://medicalxpress.com/news/2020-03-sugar-early-death-due-obesity.html



2020년 3월 26일 목요일

미스터리 캄브리아기 생물의 정체가 밝혀지다.



(New fossil specimen helped University of Kansas graduate student Anna Whitaker solve a 50-year-old marine-worm mystery. Credit: Anna Whitaker, et al.)


 1969년에 발견된 캄브리아기 화석이 반세기만에 자신의 자리를 찾았다는 소식입니다. 유타주에서 발견된 이 벌레 모양 화석은 머리와 입처럼 중요한 부분이 잘 보존되지 않아 정확히 어떤 동물인지 확인하는데 애를 먹었습니다. 그래서 과학자들은 어느 분류에 속하는지 알수 없는 생물이라는 뜻의 Wastebasket taxon (글자 그대로 쓰레기통이라는 뜻)에 속하는 Palaeoscolex라는 속의 일부로 적당히 분류했습니다. 그리고 진짜 쓰레기통에 버린 것처럼 50년간 잊고 지냈습니다. 


 그런데 유타주의 화석 수집가이자 교사인 폴 제이미슨과 그의 학생인 릴리 스미스 (Paul Jamison, a teacher from Logan, Utah, and private collector, and his student Riley Smith)는 유타 주에 있는 스펜스 쉐일(Spence Shale)에서 매우 잘 보존된 5억 600만년 전의 화석을 발견했습니다. (사진) 이 화석은 캔자스 대학의 대학원생인 안나 휘태커 (Anna Whitaker)에 의해 분석됐습니다. 


 그냥 육안으로만 보면 이 화석 역시 썩 보존 상태가 좋은 것 같지 않지만, 연구팀은 주사 전자 현미경 (scanning electron microscopes)과 에너지 분산 X선 분광기 (energy-dispersive X-ray spectrometry), 광학 현미경을 통해 상세히 분석해 이 미스터리 고대 생물의 상세한 모습을 복원했습니다. 연구 결과 이 동물의 입은 새예동울 (Priapulida)와 비슷했습니다. 


 새예동물은 입에 해당하는 부위에 가시 같은 돌기를 지닌 특징이 있는데, 이를 통해서 움직이거나 먹이를 먹습니다. 바다 밑바닥에서 사는 해양 무척추동물의 일종으로 식용으로 사용되거나 우리 눈에 잘 띄는 동물이 아니기 때문에 별로 친숙하지는 않은 생물입니다. 아무튼 연구팀은 이 동물이 새예동물과 연관성이 있는 생물로 보고 Utahscolex라는 새로운 속명을 부여했습니다. 


 우리가 보기에는 별로 의미 없는 연구 같지만, 캄브리아기의 미스터리 생물들의 연관성을 밝히는 것은 초기 동물문이 어떻게 진화하고 등장했는지 이해하는데 중요합니다. 연구팀에 의하면 유타스콜렉스는 포식자로 당시 바다에서는 그렇게 작은 편이 아니었기 때문에 이 시기에 등장한 여러 원시적 동물들을 바다 밑바닥에서 사냥했을 것이라고 합니다. 절지 동물의 초기 조상은 이들의 주된 먹이 중 하나였습니다. 


 아무튼 이렇게 흔적 같은 화석을 가지고도 많은 내용을 알아낸다는 점이 재미있습니다. 


 참고 


Anna F. Whitaker et al, Re-description of the Spence Shale palaeoscolecids in light of new morphological features with comments on palaeoscolecid taxonomy and taphonomy, PalZ (2020). DOI: 10.1007/s12542-020-00516-9


3D 프린터를 이용한 의료 물자 긴급 생산


(The 3D-printed face shield will offer doctors protection from sneezing or coughing patients. Credit: Prusa Research)

(Prusa Research team has turned its focus on creating protective gear and has come up with a 3D-printed protective face shield. Credit: Prusa Research)

(Prusa Research is committed to donating 10,000 units to the Czech Ministry of Health over the coming weeks. Credit: Prusa Research)



 체코 프라하의 3D 프린터 공장에서 현재 전세계적으로 품귀 현상을 보이는 의료 보호용 장비를 생산한다는 소식입니다. 요제푸 프루사(Josef Prusa)가 설립한 프루사 리서치(Prusa Research)사는 1,096개의 3D 프린터를 갖고 있어 필요한 물품을 빠르게 생산할 수 있습니다. 이 회사는 안면 보호용 쉴드를 1만개 출력해 체코 보건부에 기증하기로 결정했습니다. 


 환자의 기침이나 비밀에서 얼굴과 호흡기를 보호하는 안면 보호대는 투명 필름에 간단한 플라스틱 지지대로 구성된 단순한 장비이기 때문에 평소에는 부족할 이유가 없습니다. 하지만 코로나 19사태로 모든 의료 소모품의 공급이 갑자기 부족해진 상태에서는 이야기가 달라집니다. 


 프루사 리서치는 보유한 3D 프린터의 1/5만 사용해도 하루 800개의 보호구를 제조할 수 있다고 설명했습니다. 하지만 이것도 부족한 경우 가정용 3D 프린터로 출력할 수 있게 도면을 공개했습니다. 3D 프린터의 가장 큰 장점을 보여주는 사례입니다. 물론 3D 프린터로 모든 필요한 의료 용품 생산은 어렵지만, 가능한 일부라도 적용하려는 시도는 바람직해 보입니다. 이번 일을 계기로 긴급 물품의 대체 생산에 3D 프린터를 활용하는 기술이 발전하지 않을까 예상해 봅니다. 


 참고 



전갈독에서 추출한 태아 알코올 증후군 치료 약물 후보



(Hottentotta tamulus, The Indian red scorpion from Mangaon, Maharashtra, India. Shantanu Kuveskar - Wikipedia/Own work)


 앞서 소개한 것처럼 과학자들은 전갈 독에서 여러가지 유용한 신약을 개발하기 위해 연구 중입니다. 이번에는 전갈독에서 추출한 물질이 태아 알콜 증후군 fetal alcohol spectrum disorder (FASD) 치료제로 개발할 수 있을지 모른다는 연구 결과가 네이처 뉴로사이언스에 발표됐습니다. 태아 알코올 증후군은 임산부가 임신 기간 중 술을 마신 경우 생기는 선천성 질환으로 소뇌증, 심장 기형, 발달 장애 등 여러가지 문제를 일으킵니다. 


 워싱턴 DC의  국립 소아 병원의 카즈에 하시모토 토리 박사 (Dr. Kazue Hashimoto-Torii, scientists from the Washington DC-located Children's National Hospital)가 이끄는 연구팀은 인도 붉은 전갈(Indian red scorpio, 사진)의 독에서 추출한 타마핀 (Tamapin)이라는 물질을 쥐를 이용한 동물 모델을 통해 테스트 했습니다. 


 새끼를 밴 쥐에게 임신 16-17일 정도에 알코올을 노출시킨 후 생후 30일이 되었을 때 새끼를 관찰하면 운동 가능 장애를 확인할 수 있습니다. 연구팀인 타마핀을 투여해 운동 기능을 회복시킬 수 있음을 발견했습니다. 이 물질은 칼슘 활성화 포타슘 채널 calcium-activated potassium channel을 막아 효과를 내튼 것으로 보입니다. 


 물론 이 물질이 사람에서도 효과가 있는지는 아직 미지수이지만, 연구팀은 약물로 개발해 상용화 하기 위해 후속 연구와 스핀 오프 회사를 설립한 상태입니다. 어느 정도 가능성을 믿는다는 이야기인데, 전갈독에서 추출한 물질을 통해 태아 알코올 증후군 치료 약물을 개발했다는 뉴스를 보게 될지 궁금합니다. 


 참고 



2020년 3월 25일 수요일

빠른 속도로 날아오는 물체를 피하는 드론



(Researchers at the University of Zurich have developed a new system that lets drones dodge high-speed obstacles. Credit: UZH)


 자율적으로 비행하는 드론에서 중요한 과제는 장애물을 피하는 것입니다. 최근 기술 발전 덕분에 최신 자율 비행 드론의 장애물 인식 및 회피 능력은 크게 향상됐지만, 그래도 새나 다른 드론처럼 빠르게 비행하는 물체를 회피하는 능력에는 제한이 있습니다. 지금 사용되는 충돌 회피 시스템은 반응 시간이 20-40 밀리초 정도기 때문입니다. 건물처럼 고정된 물체를 회피하는데는 충분하지만 고속으로 비행하는 다른 물체를 회피하는데는 제한이 있습니다. 



 취리히 대학의 연구팀은 이를 획기적으로 개선한 시스템을 개발했습니다. 이들이 개발한 카메라와 고속 이미지 인식 알고리즘은 반응 시간을 3.5초로 줄이는데 성공했습니다. 작은 드론에 여러 가지 센서를 탑재할 순 없기 때문에 연구팀은 카메라에 포착되는 모든 픽셀을 실시간으로 확인해 공처럼 날아오는 물체에 신속하게 반응하는 알고리즘을 개발해야 했습니다. 연구팀이 개발한 새로운 알고리즘은 날아오는 물체의 크기에 따라 인식율이 81-97%에 달했지만, 크기만이 아니라 도달하는 시간까지 계산하기 위해서 두 개의 카메라가 필요했습니다. 연구 결과 드론은 불과 3m 앞에서 초속 10m로 다가오는 공도 피할 수 있었습니다. (영상 참조) 




(동영상) 



 현재 기술 발전을 고려하면 마치 살아 있는 새처럼 신속하게 장애물을 피하면서 날아다니는 드론의 개발도 결코 꿈이 아니라고 생각합니다. 앞으로 후속 연구가 더 필요하긴 하지만, 현재의 반응 속도도 놀라운 것 같습니다. 


 참고 


코로나 19 (SARS-CoV-2) 바이러스의 치료 목표 단백질을 추가하다.


(The complex nsp10/16. Credit: Northwestern University)


 과학자들이 코로나 19 감염을 일으키는 SARS CoV-2에 대한 새로운 치료 목표를 발견했습니다. 현재 전세계 과학자들은 코로나 19 치료제를 개발하기 위해 국제적으로 협력하고 있는데, 그 중요한 단계로 우선 바이러스의 주요 단백질의 구조를 확인하고 있습니다. 


 국제 연구 컨소시엄인 CSGID (Center of Structural Genomics of Infectious Diseases)의 과학자들은 감염에 필수적인 역할을 하는 SARS-CoV-2의 단백질 두 개의 구조를 공개했습니다. nsp10/16는 바이러스의 단백질을 사람의 RNA와 유사한 형태로 바꿔 인체의 면역 기전을 회피할 수 있게 만듭니다. 따라서 이 물질을 억제하면 면역 시스템이 바이러스를 더 쉽게 제거할 수 있습니다. 


 연구팀이 찾아낸 또 다른 주요 단백질 세가지는 nsp15 endonuclease, nsp3 ADP ribose phosphate, nsp9 replicase로 이 역시 치료제 개발의 목표가 될 수 있습니다. 널리 알려진 타겟 물질인 ACE2 수용체 이외에도 여러 가지 다양한 물질에 대한 테스트가 이뤄질 것으로 기대됩니다. 


 현재 과학자들은 이미 개발된 약물을 대상으로 치료 효과를 확인하는 한편 새로운 약물 개발을 위해 여러 가지 물질을 테스트 하고 있습니다. 조만간 희망적인 소식이 들리기를 기대합니다. 


 참고 


Youngchang Kim et al. Crystal structure of Nsp15 endoribonuclease NendoU from SARS-CoV-2, (2020). DOI: 10.1101/2020.03.02.968388


코로나 19 (SARS-CoV-2) 바이러스의 생존 기간은 무엇을 의미하는가?


(This scanning electron microscope image shows SARS-CoV-2 (colored in orange) isolated from a patient in the U.S., emerging from the surface of cells (green) cultured in the lab. Credit: NIAID-RML)


 얼마 전에 코로나바이러스가 특정 물체 표면에서 수일 간 생존할 수 있다는 연구 결과가 나오면서 일반 대중은 물론이고 심지어 전문가 집단도 해석에 혼성이 빚어졌습니다. 이 연구의 의미는 다양한 환경에서 코로나바이러스 SARS-CoV-2의 반감기와 검출이 가능한 시간에 대한 것으로 그 자체가 감염력이 있다는 것과는 또 다른 이야기입니다. 이 연구 내용에 대해서 좀 더 상세히 설명해 보겠습니다. 




 저널 NEJM에 발표된 논문에서 연구자들은 두 가지 균주 - SARS-CoV-2 nCoV-WA1-2020 (MN985325.1)와 SARS-CoV-1 Tor2 (AY274119.3) - 를 포함한 5마이크로 미터 이하의 에어로졸을 분사해 공기 중, 카드보드지, 구리, 스테인리스 및 플라스틱 표면에서 바이러스를 검출하는 실험을 했습니다. 그 결과 언론에 배포된 보도 자료처럼 공기 중에서는 최대 3시간 정도 바이러스 검출이 가능하며 구리는 4시간, 카드보드지에는 24시간, 스테인리스 및 플라스틱 표면에서는 최대 3일간 검출이 가능했습니다. 


 연구팀은 50% 조직 배양 감염량 (50% tissue-culture infectious dose [TCID50])이라는 단위를 사용해서 반감기도 같이 표시했습니다. 예를 들어 스테인리스 스틸 표면에서 바이러스의 반감기는 13시간이었고 카드보드지에서는 8시간, 플라스틱 표면에서는 16시간이었습니다. 이는 바이러스가 어떤 물질의 표면에서 오래 가는지 보여주기는 하지만, 감염력을 가진 다는 것과는 다른 이야기입니다. 만약 택배 박스에 사용되는 카드보드지를 만져도 쉽게 감염된다면 이미 인구 중 대부분이 바이러스에 노출 될 것입니다. 더구나 이 실험은 모두 같은 조건에서 이뤄졌지만, 실제 환경에서는 온도, 습도, 태양광 유무 등 여러 가지 요소가 결합해 작용하기 때문에 반감기도 모두 달라질 수 있습니다. 


 그런데 코로나바이러스에 감염이 되기 위해서는 바이러스 1-2개로는 불가능합니다. 침입한 바이러스가 우연히 ACE2 수용체에 결합하려면 확률적으로 충분한 숫자의 바이러스가 들어와야 하는데, 단지 표면에서 검출이 가능한 수준으로는 어려울 수 있기 때문입니다. 따라서 이 연구의 의미는 플라스틱 표면의 바이러스가 3일간 감염력을 유지한다는 것은 아닙니다. 그보다는 플라스틱 표면에서 상대적으로 오래 간다는 이야기입니다. 코로나바이러스는 외부 환경에 약하기 때문에 비말을 통한 사람 사이의 전파가 기본적인 감염 경로입니다. 


 하지만 이 연구 결과는 여전히 사물을 통해 바이러스가 다른 사람에게 전파될 수 있음을 보여줍니다. 손에 바이러스가 뭍어도 바로 감염되지는 않지만, 손으로 코와 입주변을 만질 경우 바이러스가 침투할 가능성이 있으며 눈을 비벼도 마찬가지입니다. 바이러스가 감염되는 데 필요한 ACE2 수용체는 손에는 없지만, 호흡기 및 안구 세포에는 존재하기 때문입니다. 따라서 이 연구 결과는 손을 잘 씻고 소독제를 사용해야 하는 이유는 충분히 설명할 수 있습니다. 또 비말 전파를 방지하기 위해 마스크 착용도 필요할 것입니다. 


 참고 





2020년 3월 24일 화요일

96코어 384쓰레드 ARM 서버 칩 - 마벨 썬더 X












(출처: Marvell)


 컨트롤러 및 SoC 제조사인 마벨 (Marvell)에서 자사의 ARM 기반 서버 칩인 썬더 X3 (Thunder X)를 공개했습니다. 마벨이라는 이름도 그렇고 칩 이름도 썬더 X라 뭔가 만화에 나올 법한 서버 같지만, 실제로 존재하는 서버 칩입니다. 마벨이 ARM 서버 칩을 제조하게 된 사연은 2018년 ARM 서버칩 제조사인 Cavium을 인수한데서 비롯됩니다. 이 시기만 해도 ARM 서버 칩은 아직 주목받지 못했지만, 최근 1-2년 새 커스텀 ARM 서버 칩에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 아마존 같은 대형 IT 회사가 이를 통해 자사의 클라우드 서비스의 비용을 절감했다고 발표했기 때문입니다. 




 마벨의 3세대 썬더 칩의 가장 흥미로운 특징은 다른 ARM 서버칩과 달리 4way SMT 기술을 지원한다는 것입니다. 따라서 96코어로 384쓰레드를 구현할 수 있습니다. 쓰레드 한 개당 성능은 낮겠지만, 아무튼 단일칩으로 구현할 수 있는 가장 많은 쓰레드라고 할 수 있습니다. 그런 만큼 여러 개의 가상 컴퓨터 지원에 유리합니다. 참고로 8채널 DDR4 3200메모리를 지원하고 TSMC의 7nm 공정으로 제조되었습니다. 


 AWS의 그라비톤 2와 마찬가지로 썬더 X3 역시 인텔과 AMD의 x86 서버칩보다 전력 대 성능비는 물론 절대 성능에서도 앞선다고 주장하고 있습니다. 이 부분은 검증이 필요한 부분이지만, 고성능 ARM 코어를 엄청나게 넣은 이상 어느 정도 성능은 보장할 것으로 생각됩니다. 문제는 얼마에 나오느냐와 얼마나 팔리느냐 입니다. 


 현재 서버 CPU 시장을 인텔이 장악하고 AMD가 여기에 거센 도전을 할 수 있는 이유는 x86 서버가 사실상 거의 표준으로 사용되고 있기 때문입니다. 서버라는 물건은 24시간 365일 쉬지 않고 오류 없이 돌아가야 하는 만큼 안정성이 매우 중요하며 사용하는 어플리케이션과의 호환성도 중요합니다. 아마존의 그라비톤 2야 아예 AWS를 목표로 개발된 만큼 당연히 최적화 되어 나왔겠지만, 썬더 X3의 경우 먼저 도입해서 테스트할 회사가 얼마나 많을지 다소 의문입니다. 


 아무튼 여기 저기서 ARM 기반 서버칩이 등장한다는 것은 그만큼 성능이 올라갔다는 이야기입니다. ARM 기반 CPU가 x86과 리턴 매치에서 승기를 잡을 수 있을지 결과가 궁금합니다. 


 참고 





손과 팔의 진화를 알려주는 초기 사지류의 조상 물고기


(An artist's impression of Elpistostege as it may have looked nearly 400 million years ago, Credit: Katrina Kenny)

(Comparative anatomy of pectoral limb endoskeleton and humerus of stem-tetrapod fish and earlier. Credit: Flinders University)

(Evolutionary fish family tree showing significance of Elpistostege in understanding the origin of tetrapods. Credit: Dr. Brian Choo/Flinders University)


 과학자들이 사지류 손의 초기 진화를 보여주는 화석을 발견했습니다. 플린더스 대학의 존 롱 교수 (John Long, Strategic Professor in Palaeontology at Flinders University)를 비롯한 연구팀은 캐나다의 미과샤 국립 공원 (Miguasha National Park)에서 10년전 발견된 후기 데본기 화석을 조사하던 중 중요한 사실을 발견했습니다. 

  
 엘피스토스테가(Elpistostege)라고 명명된 이 데본기 어류는 줄기 사지류에 속하는 어류로 미래에 인간을 포함한 사지 동물로 진화할 조상 그룹에 속합니다. 데본기 후기 강과 호수에는 다양한 육기어류가 등장했는데, 이들 가운데 일부는 다리와 폐를 진화시켜 사지동물로 진화합니다. 이 과정에 대해서는 제 책인 포식자에서 상세히 다룬 바 있습니다. 




 엘피스토스테가의 화석 표본은 157cm에 달하는데, 이 가운데 가장 중요한 것은 다리 부분입니다. 엘피스토스테가의 다리 화석에는 사지류의 앞다리 뼈에 있는 주요 뼈가 모두 보존되어 있는데, 이번에 발견된 중요한 사실은 틱타알릭보다 더 진화된 손가락의 증거가 있다는 것입니다. (두 번째 사진 참조) 사지동물의 손이 어떻게 진화했는지 알 수 있는 결정적 자료가 담겨 있는 것입니다. 


 하지만 그렇다고 해서 엘피스토스테가가 육지를 걸어다녔던 것은 아닙니다. 그러기에는 다리 힘이 너무 약했습니다. 초기 사지 어류처럼 다리처럼 생긴 지느러미의 주 용도는 얕은 강과 호수 바닥을 움직이는 것일 가능성이 큽니다. 엘피스토스테가가 살았던 시기는 3억9300-3억5900만년 사이로 좀 더 다리가 진화한 아칸토스테가와 이크티오스테가의 시대에 이르러 본격적으로 육지를 넘볼 수 있게 됩니다. 그 전까지 다리는 걷기 위한 것은 아니었습니다. 다만 엘피스토스테가가 폐어 처럼 물 밖에서도 숨쉴 수 있다면 잠시 육지 위를 기어다닐 수 있었을지 모릅니다. 




(동영상) 


 초기 사지동물의 진화에 대해서는 지난 수십년간 새로운 사실이 다수 발견되었습니다. 우리는 이제 바다에서 살던 척추동물의 조상이 어떻게 육지에서 사는 동물이 되었는지 보다 자신있게 이야기할 수 있게 됐습니다. 


 참고 




5억 5천만년 전 좌우 대칭 동물의 조상 화석 발견


(Artist's rendering of Ikaria wariootia. Credit: Sohail Wasif/UCR)

(A 3D laser scan that showing the regular, consistent shape of a cylindrical body with a distinct head and tail and faintly grooved musculature. Credit: Droser Lab/UCR)

(Ikaria wariootia impressions in stone. Credit: Droser Lab/UCR)


 과학자들이 캄브리아기 이전에 존재했던 좌우대칭 동물의 조상 화석을 발견했습니다. 인간과 같은 좌우대칭형 동물은 동물군에서 가장 크고 중요한 그룹으로 해파리같은 방사대칭형 동물과 캄브리아기 이전에 이미 갈라진 것으로 생각되어 왔습니다. 하지만 초기 방사대칭형 동물은 매우 크기가 작고 단단한 부분이 없는 동물로 실제 화석상의 증거를 확보하기 어려울 것으로 예상됐습니다. 이 예상은 빗나가지 않아 지금까지 과학자들이 발견한 것은 오래된 동물이 지나간 것으로 보이는 작은 굴 같은 흔적 뿐이었습니다. 


 UC 리버사이드의 스콧 에반스와 마리 드로저 교수 (Scott Evans, a recent doctoral graduate from UC Riverside; and Mary Droser, a professor of geology)는 15년전 5억 5천만년 전 동물이 지나간 흔적이 있었던 호주의 닐페나 (Nilpena)의 에디아카라기 지층에서 가장 오래된 좌우대칭형 동물의 화석을 찾아냈습니다. 


 이카리아 와리우티아 (Ikaria wariootia)라고 명명된 이 작은 좌우대칭형 동물은 처음에는 그 형태를 확인하기 어려웠으나 연구팀은 나사의 exobiology 기금에서 지원받은 3D 레이저 스캐너를 이용해 그 존재를 확인하는데 성공했습니다. 작고 부드러운 몸을 지닌데다 영겁의 세월을 거치면서 알아보기 힘든 흔적만이 남았지만, 연구팀은 이 동물이 머리, 몸통, 꼬리의 원통형 구조와 내부에 소화기관을 지닌 좌우대칭형 동물의 조상이라는 사실을 확인했습니다. 크기 역시 2-7mm에 폭 1-1.25mm로 이전에 확인된 구멍의 크기와 일치했습니다.


 이카리아는 지금 기준으로 보면 매우 원시적인 생물체이지만, 딕킨소니아 같이 동시대에 번영했던 에디어카라 동물군에서는 찾아보기 힘든 중요한 특징을 지니고 있습니다. 이카리아는 마치 가운데가 빈 어묵 같은 형태의 동물로 입, 장, 항문을 갖춘 동물이었습니다. 대다수 에디아카라기 생물들이 단순한 여과 섭식자 혹은 공생 조류와 함께 살았던 평화로운 생물이었던 반면 이카리아는 1000만년 후 캄브리아기에 시작될 포식자의 폭발적인 진화를 예고하는 생물이었던 것입니다. 


 작고 알아보기 힘든 화석임에도 큰 의미를 지닌 것은 그 때문입니다. 


 참고 


Scott D. Evans el al., "Discovery of the oldest bilaterian from the Ediacaran of South Australia," PNAS (2020). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2001045117