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해양생물의 흔적 eDNA로 깊은 바다생태계 연구한다

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<KISTI의 과학향기> 제 2987호

과학향기 스토리 기사

170807해양생태계최종240 지구에 살고 있는 생물종은 얼마나 될까? 현재 과학자들은 전 세계 생물종 수가 적게는 1000만 종에서 많게는 1억 종 정도일 것으로 추정하고 있다. 그러나 현재까지 인류가 확인하고 기록한 종은 170만 종 수준에 불과하다. 사람들이 알고 있는 종보다 모르는 종이 훨씬 더 많은 셈이다.    그래서일까 과학자들은 해양생태계 연구에 많은 관심을 보여 왔다. 1993년 오스트레일리아의 생물학자 게리 푸어 박사와 조지 윌슨 박사는 바다 생물종 수가 1000만 종을 넘을 것이라는 결과를 ‘네이처’지에 발표했다. 바다 생물종 수만 하더라도 오늘날 과학자들이 이야기하는 최소 생물종 수를 넘어서는 것이다.    하지만 이를 증명하기란 어렵다. 머나먼 행성에서 생명체의 흔적을 발견하는 우주탐사처럼 광활한 바다에서 해양 생명체의 존재를 찾는다는 일이 말처럼 쉽지 않기 때문이다. 특히 사람이 직접 관찰할 수 있는 육지생물과 달리 해양생물을 찾기 위해서는 바닷속으로 들어가 생물을 관찰하거나 잡아와야 한다는 문제가 있다.    그런 가운데 개발된 eDNA 분석 기술은 해양생명체 연구에 큰 희망으로 떠올랐다. 환경DNA라는 뜻을 가진 eDNA는 동물들이 자신들의 세포와 피부 조직, 그리고 배설물에 남겨두는 DNA를 말한다. 현장에 남겨진 모든 정보를 토대로 사건을 밝혀내는 과학수사처럼 특정 지역에서 수집한 eDNA를 이용하면 그 지역에 어떤 생물이 사는지 알아낼 수 있다. 그러나 eDNA 분석 기술 역시 육지나 강, 얕은 바다의 생태계에만 활용할 수 있다는 한계가 존재했다. 깊은 바다에서는 바닷물의 흐름이 매우 복잡해 정확한 분석이 힘들기 때문이다.   미국 몬테레이만에서 바닷물을 채집하고 있다. 출처 : Collin Closek 지난 4월 25일 미국 공공과학도서관 온라인학술지 ‘플로스원(PLOS ONE)’에 흥미로운 연구결과가 게재됐다. 미국 스탠퍼드대 연구팀이 수심 2km 이상 깊은 바다에서 eDNA를 검출해냈다는 연구결과였다. 이제 깊은 바다에서도 eDNA 분...

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170731리튬이온최종240
FOCUS 4

2차 전지의 왕좌에 있는 리튬이온전지

바야흐로 2차 전지 전성기다. 스마트폰, 노트북 등 현대인의 필수품이 된 전자기기와 최근 이슈가 되고 있는 전기차 등이 모두 2차 전지를 핵심 부품으로 하고 있다. 1차 전지에 비해 2차 전지가 각광받는 이유는 단순하다. 한 번 쓰면 폐기해야 하는 1차 전지와 달리 여러 번 충전해 사용할 수 있다는 막강한 장점 때문이다. 만약 스마트폰을 사용할 때마다 매번 건전지를 갈아 끼워야 한다고 상상해보자. 과연 스마트폰을 제대로 사용할 수 있을까?   리튬의 우수성, 4차 산업혁명의 핵심 동력   2차 전지는 충전물질에 따라 니켈전지, 이온전지, 리튬이온전지, 폴리머전지, 리튬폴리머전지, 리튬-황전지 등으로 나뉜다. 이 중 가장 널리 활용되고 있는 전지는 단연 리튬이온이다. 리튬이온전지를 한마디로 설명하자면 리...
KISTI의 과학향기
제 2983호
2979물맛최종240
FOCUS 1

물맛이 여섯번째 맛이 될 수 있을까

물에도 맛이 있을까? 이 질문은 고대부터 이어져 왔다. 철학자 아리스토텔레스는 기원전 330년경 물에는 아무런 맛이 없다고 주장했다. 그리고 과학자들 사이에서도 ‘물맛’은 존재하지 않는다는 견해가 지배적이었다.   그런데 최근 국제 공동 연구진이 쥐의 혀에서 물맛을 감지하는 신경세포로 이뤄진 미각수용체를 발견했다. 이로써 혀로 5가지 맛을 느끼는 것으로 알려졌던 사람의 미각에 여섯 번째 맛으로 물맛이 추가될 가능성이 높아졌다.   ●신맛 느끼는 신경세포가 ‘물맛’도 느낀다   포유류, 특히 사람의 혀는 최대 200가지의 다양한 맛을 구별할 수 있지만 순수하게 혀의 미각수용체만으로 인식하는 맛은 단맛, 짠맛, 신맛, 쓴맛, 감칠맛 등 5가지 맛으로 알려져 있다. 우리가 혀로 특정 맛을 느낄 수 있는 것은...
KISTI의 과학향기
제 2979호
2975인공지능최종240
FOCUS 4

인공지능이 인간의 뇌와 같은 능력을 갖춘다

컴퓨터과학자이자 SF 작가인 베너 빈지(Vernor Vinge)는 1993년 ‘특이점(singularity)’이란 개념을 처음 내놓았다. 이 개념은 기술의 발전이 점점 빨라져 결국엔 인간의 지능을 넘어서는 기계 지능이 탄생할 것이라는 것이 핵심이다.    사실 특이점이란 아이디어는 ‘무어의 법칙’에 기초하고 있다. 인텔의 공동 창업자인 고든 무어가 제시한 이 법칙은 마이크로칩의 밀도가 2년 내지 18개월마다 2배씩 늘어난다는 법칙이다. 다시 말해 컴퓨터 처리속도가 일정 시기마다 배가 되면서 기하급수적으로 빨라진다는 의미다.    당시 빈지 박사는 기계 지능의 폭발 시점, 즉 특이점이 도래할 시기를 2005년에서 2030년 사이로 예측했다. 그런데 최근 인공지능(AI)의 특이점이 도래하고 있다는 징후가 ...
KISTI의 과학향기
제 2975호
2971나노하우스최종240
FOCUS 2

더 가볍게, 더 튼튼하게, 더 빠르게! 나노기술로 짓는 미래 우리 집

2017년 3월 미국에서 흥미로운 소식이 전해졌다. 하루 만에 1000만 원 정도의 작은 비용을 들여 15평짜리 주택을 짓는 데 성공했다는 것이다. 이토록 빠른 속도와 저렴한 비용으로 집을 지을 수 있었던 비밀은 3D 프린터에 있다. 3D 프린터는 밑단부터 재료를 차곡차곡 쌓아 올리는 방식으로 미리 설계한 3차원 모형을 만드는 프린터를 말한다. 대중에게 널리 알려진 3D 프린터는 주로 플라스틱과 같은 고분자 물질을 이용해 작은 모형을 만든다. 이 프린터를 통해 인공 뼈를 만들어 수술할 수도 있고 생체 재료를 이용해 인공 장기를 만드는 방법도 연구 중이다.    ●3D 프린터로 빠르게 집을 짓는 비결은 ‘나노 기술’   3D 프린터의 크기를 키우고 들어가는 재료를 바꾼다면 집처럼 크고 거대한 물체를 만드...
KISTI의 과학향기
제 2971호
2967멜라닌 최종240
FOCUS 6

유럽인의 피부는 처음부터 희지 않았다

유치원에 들어간 아이에게 새 크레파스를 사주고, 잃어버리지 않도록 크레파스에 이름표를 붙여주던 날이었다. 빨강, 주황, 노랑, 연두, 초록, 파랑처럼 발음마저도 귀여운 색색의 크레파스 속에 낯선 이름이 하나 보였다. ‘살구색’이라는 이름의 크레파스였다. 필자가 어릴 적엔 ‘살색’이라고 불렸던 바로 그 색이었다. 2000년대 초 “크레파스의 특정 색을 ‘살색’이라고 표현한 것은 인종차별”이라며 국가인권위원회에 접수된 진정이 받아들여져 현재는 기술표준원에서 해당 색깔을 ‘살구색’이라고 표기하고 있다. 살색에서 살구색으로 글자 하나만 추가됐을 뿐인데 그것만으로도 어감이 확 달라져 훨씬 따뜻하고 편안한 느낌으로 다가온다.    지구상에 존재하는 사람들의 ‘살색’은 저마다 다르다. 흰 눈처럼 창백한 하얀색부터 ...
KISTI의 과학향기
제 2967호
뇌에 전기 자극최종240
FOCUS 4

뇌 전기자극하면 기억력이 좋아지고 더 정직해진다

인간의 뇌 기능을 현재 수준보다 더 높이는 것이 가능할까. SF영화에나 나올 것 같은 상상처럼 보이지만 실제 과학자들이 학계에 보고하고 있는 연구성과들을 보면 불가능한 일은 아닌 것 같다. 전 세계 과학자들은 인간의 뇌 능력을 높이는 방법 중 하나로 뇌에 전기자극을 주는 방법(뇌 전기자극술)을 연구하고 있다. 뇌에 전기자극을 줘 기억력을 높이거나 거짓말을 못하게 하거나 치매나 뇌전증 등의 질병까지 완화하는 효과가 나타나고 있다.   뇌 전기자극술은 뇌에 전기자극을 줘 질병의 증상을 완화하거나 뇌의 특정 기능을 강화시키거나 약화시키는 방법이다. 뇌 심부에 직접 긴 바늘형태의 전극을 심는 뇌심부자극술(DBS)부터 수술 없이 뇌의 두피에 전극을 붙여 뇌 심부까지 전기자극을 전달하는 경두개직류자극술(DCS)까...
KISTI의 과학향기
제 2963호
2959최종240
FOCUS 3

어느 참전 용사의 67년 만의 귀향

2000년 시작된 국군 전사자 유해발굴 사업이 올해로 17년째를 맞았다. 국방부 전사자 유해발굴사업은 한국전쟁 50년 기념사업의 하나로 시작됐다. 경북 칠곡군 다부동 328고지에서 국군 유해가 처음 발견된 뒤 갈수록 많은 유해가 발굴되면서 사업을 계속 추진하자는 공감대가 형성되면서 지금에 이르렀다.    국방부 유해발굴감식단에 따르면 2016년까지 발굴된 전사자 유해는 1만 808구에 이른다. 이 중 국군과 유엔군이 9523구, 북한군과 중공군(현 중국군) 유해는 1284구다. 지난 1월 17일 고(故) 조영환 하사가 올해 처음으로 가족 품에 안겼다. 1928년 경기 화성군에서 4남4녀 중 장남으로 태어난 조 하사는 1950년 8월 수도사단 17연대 소속으로 참전했다가 전사했다. 지금까지 조 하사처럼 ...
KISTI의 과학향기
제 2959호
2955240
FOCUS 3

스포츠 용품 속 나노 기술, 인간의 한계를 극복하게 하다

2016년 브라질 리우 올림픽 마라톤 부문에서 케냐의 엘루이드 킵초게는 유명 스포츠 브랜드 ‘나이키’의 러닝화를 신고 금메달을 목에 걸었다. 당시 킵초게가 신었던 신발은 2017년 6월에 발매하는 신발로, 나이키의 설명에 따르면 밑창에 탄소섬유를 덧대 내딛는 힘은 13% 올리고 기존의 신발보다 에너지 소모를 4% 줄여준다. 전문가들의 설명에 따르면 이 정도 기능은 1~1.5도의 내리막을 뛰는 것과 같은 효과다. 과학기술이 스포츠 영역에서 인간의 한계를 극복시켜주고 있는 셈이다.   그림 1. 탄소섬유를 이용한 소재 (출처: Brett Jordan)     ■ 1kg도 안되는 자전거, 나노 기술로 가능하다 탄소섬유는 탄소가 주성분인 마이크로미터(μm, 1μm는 10-6m) 단위 굵기의 섬유를 말한...
KISTI의 과학향기
제 2955호
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