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중성자별 충돌 관측, 신종 오랑우탄...2017년을 빛낸 과학계 10대 사건

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2017년 12월 22일 21:00 프린트하기

과학저널 사이언스는 ‘2017년을 빛낸 과학계 10대 사건’ 1위로 세계 과학자 3674명이 지상의 모든 관측 수단을 총동원해 중성자별 충돌 현상을 최초로 관측한 연구 성과를 꼽았다.  지구에서 약 1억3000만 광년 떨어진 지점에 있던 중성자별 2개가 나선형을 그리며 서로 가까워지다 충돌을 일으킨 후 하나로 병합됐다는 사실을 밝혔다. 두 별의 질량은 각각 태양의 1.36∼1.60배, 1.17∼1.36배로 추정된다.

 

 

<1> 다중신호 천문학, 중성자별 충돌 현상 규명
 
8월 17일 레이저중력파간섭계연구소인 미국의 라이고(LIGO)와 유럽의 비르고(VIRGO)는 새로운 중력파를 포착하고 이를 전 세계 과학자들에게 알렸다. 이들은 수십 초에서 몇 시간, 며칠, 길게는 2주 뒤 이 천체 현상에서 발생한 신호를 포착했다. 중성자별이 충돌 후 블랙홀이 되면서 중력파는 물론 엄청난 양의 라디오파, X선, 감마선, 가시광선 등을 내뿜은 것이다. 이런 현상을 이론으론 ‘킬로노바’ 현상이라고 하는데, 이번에 관측을 통해 처음 입증됐다.
 


‘시공간의 잔물결’로 불리는 중력파는 별의 폭발, 블랙홀 생성 등 우주에서 질량이 있는 물체가 가속운동을 할 때 발생하는 에너지 파동으로 시공간을 휘게 한다. 중력파로 조기에 포착한 천체를 다양한 천체 관측법을 이용해 다각도로 분석해낸 것은 이번이 처음이다. 사이언스는 “다중 신호를 통해 천체 현상의 면면을 밝혀낸 역사적 사건”이라고 평가했다. 연구 결과는 10월부터 ‘네이처’ ‘사이언스’ ‘피지컬 리뷰 레터스’ 등 논문 10여 편에 걸쳐 발표됐다.

 
<2> 90년 만에 새로운 오랑우탄 종 발견
 


새로운 사람과(호미니데) 영장류인 ‘퐁고 타파눌리엔시스(Pongo tapanuliensis)’를 발견이 차지했다. 살아 있는 사람과 영장류가 발견된 것은 약 90년 만이다. 사람과 영장류에는 보노보, 침팬지, 고릴라, 오랑우탄, 사람이 속한다. 인도네시아 수마트라섬에서 발견된 퐁고 타파눌리엔시스는 새로운 오랑우탄 종이다. 이름의 ‘타파눌리’는 이들이 서식하는 바탕토루 숲의 구역 이름을 땄다.
 


<3> 극저온전자현미경, 생명현상 관측의 지평을 넓히다
 
올해는 ‘극저온전자현미경(cryo-EM)’을 활용한 연구 성과도 잇달아 발표됐다. cryo-EM은 수용액에 담긴 생화학 분자를 영하 200도 이하 극저온 상태로 급격하게 냉각시켜 정밀 관찰하는 방식의 전자현미경이다. 세포 내에서 움직이는 단백질, 바이러스 등 생체 분자의 ‘스냅샷’을 찍을 수 있다. 이를 이용한 획기적인 연구 성과가 많이 나오면서 cryo-EM 개발을 이끈 과학자 3명은 노벨 화학상을 수상하기도 했다.
 


<4> 폭발적으로 늘어난 생물학 논문 초고 공유
 
최근 생물학 분야 연구자들의 논문 초고 공유가 대폭 늘었다. ‘동료평가(peer-review)’를 받는 저널에 투고하기 전, 자신의 논문을 동료 과학자들에게 공유하는 것이다. 발 빠르게 진보하는 생물학 분야에선 흔치 않은 일이었다. 그러나 4년 전 미국 뉴욕의 콜드스프링하버연구소가 논문 초고 공유 사이트인 ‘바이오아카이브(bioRxiv)’를 열면서 점차 사용자가 늘어 현재는 수천 명의 생물학자들이 평가 받지 않은 논문들을 온라인상에서 공유하게 됐다. 하지만 아직까지도 저널에 발표되기 전 초고가 공유되는 생물학 분야 논문은 1.5% 수준이다.
 


<5> 발 빠르게 진화한 ‘염기교정 유전자 가위’
 
DNA와 RNA를 구성하는 유전자 염기서열에서 단일 염기 하나만 바꿀 수 있는 ‘염기교정 유전자 가위’도 꼽혔다. 유전자는 아데닌(A), 티민(T), 시토신(C), 구아닌(G) 중 3개의 조합으로 구성되는데, 유전 질환 6만여 종 중 3만5000종은 염기 하나가 잘못돼 발생한다. 데이비드 리우 미국 하버드대 교수팀은 지난해 C 염기를 G로 교정하는 기술을 처음 개발한 데 이어, 올해는 G 염기를 C로 교정하는 기술을 개발하는 데도 성공했다. 펭장 브로드연구소 교수팀은 G 염기를 A로 교정하는 기술을 개발하는 데 성공했다.
 


<6> 미국 FDA 승인을 받은 면역치료제
 
올해 5월 미국 식품의약처(FDA)는 면역치료제 성분인 ‘펨브롤리주맙(pembrolizumab)’의 임상 사용 허가를 승인했다. 미국 머크가 제조한 ‘키트루다’는 그동안 일부 초기 암 환자들에게만 사용할 수 있었다. 하지만 이번 승인으로 암 세포가 갑상선 세포에서 왔든 췌장 세포에서 왔든 관계없이 면역 체계를 치료하는 게 가능해졌다.

 

 

<7> 남극 해빙 속 갇혀 있던 270만 년 전 지구 대기 발견
 
올해 8월 미국 프린스턴대 등 연구진은 남극에서 270만 년 전 얼어붙은 해빙을 발견했다고 발표했다. 현재까지 발견된 가장 오래 된 얼음 샘플보다도 170만 년이 이르다. 특히 얼음에는 당시의 지구의 대기가 담겨 있어 과거 지구의 기후 역사를 밝히는 데 큰 도움이 된다. 연구진의 분석 결과, 마지막 빙하기는 10만 년 전이 아닌, 불과 4만 년 전인 것으로 드러났다.
 


<8> 가장 오래 된 30만 년 전 호모사피엔스 유골 발견
 
20만 년 전 출현했을 것으로 알려져 있던 현생 인류의 기원 ‘호모사피엔스’의 30만 년 전 유골이 올해 6월 발견됐다. 독일 막스플랑크연구소, 모로코 국립고고학유산연구소 등 연구진이 모로코의 제벨 이르후드 동굴에서 발견한 유골과 석기, 동물 뼈 등을 분석한 결과다. 이는 기존 기록보다 10만 년 앞선 것으로 가장 오래된 인간 화석으로 현생 인류의 역사를 뒤집었다는 평가를 받는다.
 


<9> 성공적인 유전자 치료의 소규모 임상 연구
 
올해는 유전자 치료에 대한 소규모 임상시험에서 매우 긍정적인 가능성을 확인할 수 있었다. 국제 공동 연구팀은 아기가 태어나기 전 결손이 일어난 유전자를 ‘아데노 관련 바이러스(AAV)’를 이용해 척수 신경세포에서 교정했는데, 이렇게 태어난 아기가 건강하게 자란 것이다. 치료를 받지 않은 채로 태어난 경우에는 보통 2세가 되기 전에 사망한다.
 


<10> 뉴트리노의 새로운 물리현상을 밝히다
 
올해 물리학자들은 14.5kg짜리 소형 검출기를 이용해 중성미자의 일종인 뉴트리노의 새로운 물리 현상을 밝혀내기도 했다. 지난 40년 동안 풀리지 않았던 난제를 해결한 것이다. 서로 다른 핵종에서 산란된 뉴트리노를 분석해 핵의 구조를 밝힐 수 있는 새로운 방법도 제안했다.

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