우주에서 온 방랑자 19시간의 추적

우주에서 온 방랑자 19시간의 추적 [표지로 읽는 과학]네이처, 영미 국제 연구팀 지름 4m소행성 접근 폭발 전 과정 살펴 2009년 03월 26일 글자 크기

‘더사이언스’는 한 주간의 세계 주요 학술소식을 모은 ‘표지로 읽는 한 주의 과학’을 연재합니다. 세계적인 과학저널 ‘사이언스’와 ‘네이처’, ‘셀’에 한 주간 발표된 표지 논문을 재미있는 설명을 덧붙여 소개합니다. 매주 과학계의 전문가들이 가장 엄선한 저널의 표지는 학술적 의미와 함께 여러분을 심미의 세계로 이끌 것입니다. 이번 주 주제는 ‘우주에서 날아온 소행성’과 ‘실시간 관찰한 탄소 원자의 운동’을 담은 표지사진 두 장입니다. 또한 경골어류의 진화를 밝혀줄 물고기 화석의 발견과 여러 개 유전자를 연결한 플라스미드를 이용해 만든 한층 안정된 줄기세포 기술을 살펴봤습니다. - 에디터 주 ● 지구 접근부터 폭발까지…우주 소행성 전 과정 관찰해 지난해 10월 6일 대서양 카나리아 제도 라팔마 관측소에서는 ‘2008 TC₃’라는 지름 4m짜리 소행성이 발견됐다. 이 소행성은 관찰된 지 19시간 후 아프리카 수단 누비아 사막 상공 37㎞에서 폭발했다. 네이처 표지사진. 사진제공 네이처 영국에서 발행하는 네이처 26일자는 영국과 수단, 미국 연구팀이 발견한 이 소행성 파편 47개에 관한 조사 논문을 소개했다. 연구팀에 따르면 소행성 파편의 무게는 총 3.95㎏에 이른다. 지금까지 소행성 파편은 여러 차례 발견됐지만 지구 궤도 가까이에서 폭발하는 전 과정이 관측된 것은 처음이다. 성분 분석 결과 소행성은 흑연과 같은 탄소 화합물과 니켈, 철 등 금속 물질로 구성된 것으로 나타났다. 고압과 충돌과정에서 생긴 것으로 보이는 나노 다이아몬드도 관찰됐다. 연구진은 “이 소행성이 행성이 되지 못한 채 약 45억 년간 우주를 떠돌던 암석으로 태양계의 탄생 과정을 규명하는 열쇠를 쥐고 있다”고 했다. 네이처는 경골어류의 초기 진화를 알려줄 물고기 화석을 발견한 중국과 미국 연구팀의 연구 결과도 소개했다. 중국 남부에서 약 4억1900만 년 전 살던 것으로 추정되는 이 물고기는 현재도 살고 있는 원시어류 ‘실러캔스’와 같은 엽상형 어류의 특징과 꼬리지느러미가 가는 어류의 특징을 함께 갖고 있다. 엽상형 어류는 꼬리지느러미가 나뭇잎과 같은 형태를 갖는 물고기를 말한다. 연구진은 “이번 연구는 두 어류가 적어도 4억1900만 전에 분리돼 나왔다는 사실을 알려준다”고 말했다. 네이처는 매일 수백만 개의 적혈구와 백혈구를 만드는 조혈 줄기세포에 관한 연구와 DNA가 RNA를 통해 단백질을 생성하는 ‘센트럴도그마’에서 중요한 스플라이싱 과정에 대한 새 연구성과를 소개했다. 미국과 일본 연구진은 DNA를 구성하는 4가지 핵산 중 하나인 아데닌(A)에 붙는 ‘Gsa단백질’이 부족해지면 조혈 줄기세포가 원활히 순환하지 않다는 사실을 알아냈다. 또 미국 연구팀은 RNA가 단백질을 만드는 과정에서 필요 없는 ‘인트론’을 잘라내는 ‘스플라이싱’과정에서 snRNP가 인트론에 결합한 모습을 원자 수준에서 관찰했다. ● 플라스미드로 줄기세포 안전성은 향상 이번 주 사이언스는 실리콘을 대체할 꿈의 신소재로 꼽히는 ‘그래핀’의 구조를 찍은 사진을 표지로 선정했다. 구리보다 전기가 100배나 잘 흐르고 구부리거나 접을 수 있어 신소재 분야의 기대주로 평가받는 그래핀은 육각형 탄소 원자가 평면으로 이뤄진 형태를 띤다. 그간 물리적 특성에 관한 연구는 많았지만 원자 구조를 관측한 것은 처음이다. 기존에 사용되던 원자현미경(AFM)와 주사형터널링현미경(STM)은 해상도가 낮고 신호를 재구성하는 시간이 오래 걸려 관찰하기 힘들었다. 사이언스 표지사진. 사진제공 사이언스 미국 연구진은 AFM과 STM 대신 투과전자 수차교정 현미경(TEAM)을 통해 그래핀에서 일어나는 탄소 원자의 재결합과 배열을 관찰했다. TEAM은 1Å(100억분의 1m) 이하의 해상도를 갖고 있어 원자나 분자를 관찰할 수 있다. 원자와 분자 크기나 결정의 격자 간격은 1Å 정도다. 연구진은 “가장자리 탄소원자가 지그재그 형태를 띨 때 구조의 안정성이 높아진다는 것을 확인했다”고 말했다. 사이언스는 병정개미와 일개미 유전자는 왕개미와 여왕개미의 유전적 특징이 공통으로 나타난 반면 새 여왕개미가 된 암컷개미에는 왕개미 유전자가 없다는 미국과 일본 연구팀의 연구결과도 소개했다. 연구팀은 이런 차이는 생식방법이 달라 여왕개미가 유성생식으론 일개미와 병정개미를 낳고 무성생식으로 미래의 여왕개미를 낳기 때문이란 사실을 알아냈다. 연구진은 “생식방법의 차이는 무리 안에서 유전적 다양성을 확보하고 열성 형질이 잘 나타나는 동종교배를 막기 위한 것으로 보인다”고 했다. 사이언스는 이밖에 아프리카 모래폭풍의 감소와 허리케인의 상관관계에 대한 연구 결과 유도다기능줄기세포(iPS)를 만드는 안전한 방법에 대한 연구를 소개했다. 미국 연구진은 26년간 위성이 관측한 자료를 분석한 결과 “아프리카 모래 폭풍과 열대 화산활동의 감소로 대서양의 수온이 꾸준히 오르고 있다”고 발표했다. 먼지나 화산재 등이 대기를 떠돌며 햇빛을 반사시키기 때문이다. 수온 상승은 허리케인에 직접적인 영향을 미친다고 연구진은 밝혔다. 연구진은 “카트리나 등 허리케인으로 극심한 피해를 입었던 2005년과 허리케인으로 인한 피해가 비교적 없었던 1994년 간 수온차이는 불과 1.8도였다”고 했다. 미국 위스콘신대 연구팀은 플라스미드를 이용해 iPS를 만드는 방법을 발표했다. iPS는 난자 대신 체세포에 분화를 일으키는 유전자를 넣어 줄기세포처럼 다시 분화하게 만든 세포를 말한다. 윤리적 문제가 없고 면역거부반응도 없어 큰 기대를 모으고 있다. 하지만 체세포에 역분화 유전자를 삽입할 때 운반용으로 사용하는 바이러스가 암 등을 유발할 수 있다는 문제가 남아있었다. 연구팀은 “유전자 여러 개를 넣은 플라스미드가 바이러스와 똑같은 기능을 하지만 신체에 무해하다”며 “이를 활용하면 더 안정한 줄기세포를 만들 수 있다”고 말했다. 변태섭 동아사이언스 기자 xrockism@donga.com