[라엘리안 과학통신 75호] 생각이 많으면 왜 피곤해지는가?

◆ 외계인과 접촉 준비하는 기구 설립
과학자들이 외계 생명체의 발견을 준비하는 새로운 연구기구를 설립했다. 세인트 앤드루스 대학의 존 엘리엇 교수는 다양한 분야의 전문가들과 함께 대학의 외계 행성 과학센터와 글로벌 법률 및 거버넌스센터가 주최하는 ‘세티 사후 감지 허브(SETI Post-Detection Hub)’를 설립했다. 이 기구는 외계인 종들이 우리 앞에 나타날 때의 위험성과 우리의 대응 여부, 그리고 우리가 그들에게 응답을 보낸다면 어떤 내용을 말할 것인지에 관해 논의할 것이다. 그래서 이러한 문제들에 대한 해결책을 고안하면서 미래에 인간들이 외계인들을 발견할 가능성에 대비할 수 있도록 도움을 줄 것이다. 엘리엇 교수는 외계 생명체가 멸종했든 현존하든, 그리고 미생물과 같은 존재이든 기계적인 존재이든, 또는 상상할 수 없는 어떤 존재이든, 결국 우리가 외계 생명체를 발견할 것이라고 기대한다.

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https://www.vice.com/en/article/n7z5ez/scientists-have-founded-a-post-detection-hub-to-prepare-for-alien-contact


◆ 세포 하나를 잡을 수 있는 ‘마이크로 로봇’
이스라엘 텔아비브 대학의 길라드 요시폰 박사 연구팀은 세포와 세포 사이를 이동하면서 세포가 건강한지 죽었는지와 같은 세포 상태를 확인하면서 세포 하나를 잡아 이동시킬 수 있는 마이크로 로봇을 개발했다. 이 로봇은 전자기장으로 작동하며, 인체 안에 집어넣어 이용할 수 있다. 로봇의 폭은 5~27 마이크로 미터이며, 전도성 물질인 크롬, 니켈 및 금으로 코팅된 폴리스티렌 구로 만들어졌다. 연구팀은 이 로봇을 하나의 혈액세포, 암세포 그리고 박테리아를 잡는 것에 이용했다. 이러한 방법으로 로봇은 특정 암세포를 확인해 치료하거나 죽일 수 있다. 이 연구는 학술지 Advanced Science에 발표됐다.

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https://www.sciencealert.com/this-incredible-tiny-robot-can-locate-and-capture-individual-cells

◆ 유전자 편집기술로 수컷 쥐 2마리에서 건강한 쥐 출산
일본 오사카 대학의 카츠히코 하야시 박사 연구팀은 유전자 편집기술을 이용해 2마리의 수컷 쥐로부터 새끼 쥐를 탄생시켰다. 연구팀은 X 염색체와 Y 염색체를 가진 수컷 피부세포를 재프로그래밍, 어떠한 세포로도 분화할 수 있는 만능줄기세포를 만들었다. 이후 이 만능줄기세포에 유전자 편집기술을 이용해 Y 염색체를 제거한 후 X 염색체만을 복제해 XX 염색체를 가진 난자세포로 분화시켰다. 이렇게 수컷으로부터 만들어진 난자세포를 2마리의 수컷 쥐 정자와 수정시켜 7마리의 새끼 쥐가 태어났으며, 모두 건강한 모습이었다. 다음 단계로 연구팀은 이 기술을 인간세포에 적용할 것이라고 말한다. 이 연구는 인간 유전체 편집 학회(Human Genome Editing conference)에 발표됐다.

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https://www.sciencealert.com/healthy-mice-created-from-2-fathers-in-radical-gene-editing-breakthrough


◆ 지구 대기는 자체 정화된다
미국 캘리포니아 대학의 세르게이 니즈코로 박사 연구팀은 공기 중 물방울과 주변 공기 사이에 존재하는 강한 전기장이 수산기(OH)를 생성한다는 사실을 발견했다. "OH는 대기 화학의 핵심적인 역할을 한다. OH는 대기 중 오염물질을 분해하고, 이산화황과 산화질소와 같은 유해 화학물질을 대기에서 제거하는 데 도움을 준다"고 연구팀은 말한다. 기존 통념에 의하면 OH는 햇빛이나 촉매 역할을 하는 금속이 있어야 만들 수 있었다. 본 연구는 이들 중 어느 것도 필요하지 않으며, OH는 순수한 물 자체에서 물방울 표면의 특수한 조건에 의해 자연적으로 생성될 수 있다는 것을 보여준다. 이 연구는 학술지 Proceedings of the National Academy of Sciences에 발표됐다.

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https://phys.org/news/2023-04-scientists-earth-atmosphere.html


◆ 인공지능이 의사 진료기록을 보고 환자 생존율 예측
브리티시 컬럼비아 대학의 존-호세 누네즈 박사 연구팀은 이전 도구보다 더욱 쉽게 이용할 수 있고 정확하게 예측할 수 있는 인공지능 모델을 개발했다. 이 인공지능은 복잡한 인간 언어를 이해하는 자연어 처리(NLP)기술을 사용하고, 암환자의 최초 진료방문 후 종양 전문의가 작성한 진료기록을 분석한다. 연구팀은 브리티시 컬럼비아주 전역에 위치한 6개 암 센터에서 4만7625명의 환자 데이터를 이용해 이 모델을 훈련하고 테스트했다. 그 결과, 인공지능 모델은 각 환자의 고유 특성을 식별해 6개월, 36개월, 60개월 생존율을 80% 이상 정확도로 예측했다. 이 연구는 학술지 JAMA Network Open에 발표됐다.

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https://medicalxpress.com/news/2023-03-ai-cancer-patient-survival-doctor.html


◆ 디지털 쌍둥이, 염증 질환의 효과적 치료법 제시
류머티즘성 관절염과 같은 염증질환은 같은 증상을 가진 환자라도 서로 다른 복잡한 질환 메커니즘을 나타낸다. 이는 많은 환자에게서 현재 이용되는 약물이 효과가 거의 없음을 의미한다. 카롤린스카 연구소의 미켈 벤슨 박사 연구팀은 디지털 쌍둥이를 이용해 이 질환에서 활동하거나 활동하지 않는 단백질에 대해 더욱 깊이 이해할 수 있었다. 이 디지털 쌍둥이라는 첨단 디지털 모델은 모든 생리적 과정을 수학 방정식으로 나타낸다. 그래서 이 모델은 혈액과 조직에서 수천 개의 개별 세포에 있는 모든 유전자 활동을 분석해 환자 고유의 상황에 맞게 조정할 수 있다. 이 디지털 쌍둥이는 약물 복용량과 같은 조건이 변경될 경우 나타나는 생리적 반응결과를 계산하는 데 이용될 수 있다. 이 연구는 학술지 Cell Reports Medicine에 발표됐다.

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https://medicalxpress.com/news/2023-02-digital-twin-effective-treatment-inflammatory.html


◆ 원숭이, 인공배아로 임신 성공
중국 과학아카데미의 치앙 선 박사 연구팀은 세계 최초로 원숭이 줄기세포로 인공배아를 만들고, 이를 대리모 원숭이에 이식해 임신 초기 단계까지 진행됨을 확인했다. 연구팀은 실험실 배양접시에서 원숭이의 배아줄기세포에 성장인자를 처리한 후 배반포 유사체로 분화시켰다. 현미경으로 확인한 결과, 7단계의 배아와 유사한 구조를 갖는 것으로 확인됐다. 이는 인간의 경우, 수정 후 약 18~21일에 해당하는 발생단계다. 이후 연구팀은 만들어진 몇몇 원숭이 배반포 유사체를 8마리의 암컷 대리모 원숭이에 8~10개씩 이식했으며, 이후 20일 동안 초음파 검사와 호르몬 검사를 시행했다. 배반포 유사체는 3마리의 대리모 원숭이에 성공적으로 착상됐고, 1주일 동안 초기 임신과정의 형태를 나타냈다. 또한 프로테스네론, 융모성 생식선 자극호르몬 그리고 임신 관련된 호르몬도 증가했다. 이러한 인공배아들은 모두 일주일 후에 사라졌지만, 착상된 후 임신 관련 호르몬 분비가 촉진된 것은 대리모 원숭이가 임신했다는 사실을 보여준다. 이 연구는 학술지 Cell Stem Cell에 발표됐다

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◆ 생각을 많이 하면 왜 피곤해지는가?
몇 시간 동안 생각을 많이 하게 되면, 두뇌 전두엽 피질에서 독성 있는 부산물이 쌓이게 된다. 이는 결국 의사결정에 대한 통제력에 영향을 미쳐 필요한 노력을 하지 않거나 인지활동의 피로감으로 단지 상황이 변화하기를 수동적으로 기다리는 행동을 하게 된다. 프랑스 피티에-살페트리에르 대학의 마티아스 페시글리오네 교수 연구팀은 자기 공명 분광법(MRS)을 사용, 많은 생각이 필요한 업무를 해야 하는 사람과 상대적으로 생각이 덜 필요한 업무를 하는 사람의 두뇌 반응을 분석했다. 결과적으로 생각을 많이 한 사람의 두뇌 전전두엽 피질의 시냅스에서 더욱 많은 글루탐산염이 발견됐다. 이 글루탐산염이 두뇌에 많이 축적되면 전두엽 피질의 활동이 억제돼두뇌활동 조절이 어려워진다. 이 연구는 학술지 Current Biology에 발표됐다.

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https://neurosciencenews.com/cognitive-fatigue-21226/?fbclid=IwAR1UZ_mmxCyh0ncHlkre-LHzM9ID_oMUjA3YJFrG2Yvo0jsQ7ACasCigoYc


◆ 용서가 편집증을 감소시킨다
사우샘프턴 대학의 린 엘리엇 박사 연구팀은 편집증에 대한 용서의 효과를 연구하기 위해 102명의 영국 대학생을 대상으로 설문지를 주고 용서에 대한 수치를 측정했다. 이후 연구팀은 한 그룹의 참가자들에게는 용서 수치가 높다고 말해줬고, 다른 그룹 참가자들에게는 용서 수치가 낮다고 말해줬다. 하지만 이러한 용서의 수치는 연구를 위해 조작된 수치였다. 이후 실험 참가자들의 편집증 수치를 조사한 결과, 자신이 용서하는 마음이 높다고 믿은 참가자는 편집증 수치가 낮았고, 자신이 용서하는 마음이 낮다고 믿은 참가자는 편집증 수치가 높았다. 이는 용서가 편집증을 감소시킨다는 사실을 보여준다. 이 연구는 학술지 Journal of Personality에 발표됐다.

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https://www.psypost.org/2022/11/psychologists-provide-evidence-for-a-causal-link-between-greater-forgiveness-and-reduced-paranoia-64233


◆ 공기에서 물과 수소 가스를 만드는 ‘인공 잎’
스위스 로잔연방공대(EPFL) 케빈 시불라 연구팀은 태양열만을 이용해 물을 모으고 수소가스를 만들 수 있는 인공 잎을 만들었다. 이 인공 잎은 투명하고 다공성의 전극 위에 만들어졌으며, 공기 중에서 물을 모아 수소 연료로 전환한다. 연구팀은 인공 잎에 사용된 반도체에 햇빛 노출을 최대화하기 위해 투명하게 코팅하고, 공기 중 물과의 접촉을 최대화하기 위해 다공성으로 만들었다. 그 결과, 이 인공 잎은 단지 햇빛에 노출되는 것만으로 공기에서 물을 가져와 수소가스를 생성했다. 이 연구는 학술지 Advanced Materials에 발표됐다.

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https://actu.epfl.ch/news/a-step-towards-solar-fuels-out-of-thin-air/


◆ 모든 살아있는 세포는 자기장을 느낄 수 있다
영국 맨체스터 대학의 리차드 베인스 박사 연구팀은 동물들에서 자기장을 느끼는 ‘자기수용감각(magnetoreception)’이 우리가 생각했던 것 보다 더 일반적임을 제시한다. 이전의 연구에서 이주하는 새의 눈 망막에 있는 크립토크롬(cryptochrome)이라고 불리는 수용체가 양자얽힘 효과를 통해 빛과 자기장을 느낀다는 사실이 밝혀졌다.　본 연구에서 연구팀은 플라빈아데닌 디뉴클레오티드(Flavin Adenine Dinucleotide, FAD)라는 물질이 크립토크롬을 구성하며, 실제적인 자기장 수용체라는 사실을 발견했다. 이 단백질은 양적인 정도는 다르지만 모든 세포들에서 발견되며 높은 농도로 존재할수록 자기장 감수성이 높아졌다. 이 발견은 실험실에서 인간 세포가 지구 자기장에 대한 감수성을 느낄 수 있는 이유를 설명한다. FAD는 많은 세포에서 발견되기 때문에 자기장을 이용해 세포에서 유전자 활성화를 조절하는 연구에 새로운 길을 제시할 수 있다.　이 연구는 학술지 Nature에 발표됐다.

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◆ 단식이 제2형 당뇨병 발병 위험성을 감소시킨다
호주 남부 애들레이드 대학 과학자들은 간헐적 단식과 저칼로리 섭취의 두 가지 식이요법을 비교, 어떤 것이 제2형 당뇨병에 걸릴 수 있는 사람들에게 더 도움이 되는지 연구했다. 제2형 당뇨병은 몸의 세포들이 인슐린에 효과적으로 반응하지 않고, 혈액에서 당을 조절하는 호르몬을 생성하는 능력을 잃어버리기 때문에 나타난다. 본 연구는 호주 남부지역 200명의 참가자를 대상으로 18개월 동안 연구했다. 실험 참가자들은 시간에 제한을 두는 간헐적 단식을 하는 그룹과 저칼로리를 섭취하는 그룹으로 나뉘었다. 그 결과, 일주일에 아침 8시부터 낮 12시 사이에만 식사를 하면서 3일 단식한 사람은 매일 저칼로리를 섭취한 사람보다 6개월 후 당에 대한 내성이 더 커지고 인슐린에 더 민감하게 반응했으며, 혈중 지질도 크게 감소했다. 이 연구는 학술지 Nature Medicine에 게재됐다.

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◆ 식이요법과 생활방식 프로그램으로 생물학적 나이가 젊어지다
버지니아 커먼 웰스 대학의 카라 N. 피츠제럴드 박사 연구팀은 50세에서 72세 사이 6명 여성들이 DNA 메틸화와 생물학적 나이에 영향을 줄 수 있는 식단과 생활방식 프로그램에 참여한 연구결과를 발표했다. 8주 동안 시행된 이 프로그램에서 참가자들은 식단, 수면, 운동, 긴장 완화, 유산균 보충제와 식물성 영양소 섭취와 같은 지도를 받았다. 그 결과, 프로그램 참가자 6명 중 5명은 그들의 생물학적 나이가 1.22세에서 11.01세까지 감소했다. 평균적으로는 3.23세 감소했다. 이 연구결과는 학술지 Aging에 발표됐다.

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◆ 사회적 고립이 두뇌 학습능력 감소, 기억손상 야기
베일러 의과대학의 벤자민 데넨 박사 연구팀은 사람이 사회적으로 고립되는 동안, 두뇌의 별아교세포가 과도하게 활성화돼 두뇌 신경회로와 기억형성이 억제된다는 사실을 발견했다. 과도하게 활성화된 별아교세포을 다시 억제하면, 사회적 고립으로 야기된 기억손상이 회복됐다. 연구팀은 쥐 실험에서 사회적으로 고립된 쥐의 경우, 두뇌에서 별아교세포의 활성화를 나타내는 칼슘이온이 과도하게 방출된다는 사실을 발견했다. 그 결과 억제성 신경전달물질인 GABA 호르몬이 과도하게 분비돼 신경회로와 기억형성이 저해됐다. 중요한 점은 칼슘이온 채널인 TRPA1 단백질을 약물이나 유전적으로 억제할 경우, 생리학적 인지 손상이 회복된다는 것이다. 이 연구는 학술지 Neuron에 발표됐다.

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