Translate

2015년 6월 30일 화요일

신축성 회로를 지닌 입는 전자기기가 가능할까?


 웨어러블 기기가 크게 주목을 받으면서 다양한 형태의 플렉서블 회로가 등장하고 있습니다. 현재 널리 쓰이는 PCB 기판은 IT 혁명을 가능하게 만든 주역이지만, 딱딱한데다 신축성 있게 늘어나는 것은 아니라서 사람이 휴대할 수 있는 웨어러블 기기를 만드는데 걸림돌로 작용하고 있습니다. 따라서 이를 극복하기 위한 다양한 연구가 진행 중이죠.
 도쿄 대학의 연구팀은 매우 신축성 있게 늘어날 수 있는 플렉서블 전자회로를 옷감 위에 프린팅하는 새로운 방법을 저널 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 발표했습니다. 미래에 이런 방식이 널리 사용되게 될지는 아직 모르지만, 아무튼 개념은 꽤 그럴듯해 보입니다.

(The printed elastic conductor exhibited very high conductivity even when stretched to more than three times its original length
(Credit: Someya Laboratory))


(A new conductive ink can be applied to clothing and other textiles in a single-step printing process, thereby turning fabrics into sensors and wearable electronics
(Credit: Someya Laboratory))

 이 신박한 잉크는 은 입자를 포함한 여러 가지 혼합물(silver flakes, organic solvent, fluorine rubber, and fluorine surfactant)로 잉크젯 프린터처럼 한 번만 뿌려주면 전도성이 있는 전기 회로를 인쇄할 수 있습니다. 

 연구팀은 이 기술이 데모를 위해서 옷감위에 근육의 전기적 신호를 측정할 수 이는 회로를 프린팅해서 실제 작동이 가능하다는 것으로 시연했습니다. 다만 회로가 생각보다 매우 큰 것 같습니다. 

 아무튼 이 연구를 포함해 아주 다양한 형식의 신축성있는 플렉서블 회로를 옷감이나 혹은 피부 패치의 형태로 개발하려는 시도가 계속 진행중입니다. 이는 앞으로 의료 부분은 말할 것도 없고 다양한 용도의 플렉서블 기기를 위해서 응용될 수 있습니다.

 이렇게 많은 연구가 진행되면 언젠가는 정말 그럴 듯한 마법의 잉크가 나와서 복잡한 회로를 옷감이나 혹은 피부 패치위에 단숨에 그릴 수 있는 시대가 오지 않을까 생각됩니다.


 참고






메르스 치료제 개발을 위한 노력



(낙타의 상피세포에 있는 메르스 코로나 바이러스. MERS coronavirus particles (green) on camel epithelial cells. Credit: NIAID in collaboration with Colorado State University.  )
 메르스(MERS)는 2012년 첫 보고 이후 지금까지 400명이 넘는 인명을 앗아간 질환입니다. 특히 우리 나라에서는 예기치 않게 전파되어 큰 사회적인 문제를 만들었습니다. 한국의 사례를 볼 때 다른 국가에 전파되어 유사한 문제를 일으키지 말라는 법이 절대 없다는 것은 자명합니다. 메르스에 대한 백신과 치료제 개발이 필요한 이유라고 하겠습니다.
 현재까지 메르스에 대한 특이적인 치료는 없지만, 치료제를 만들기 위한 시도는 진행 중입니다. 미국 메릴랜드 의과대학(University of Maryland School of Medicine)과 ​Regeneron Pharmaceuticals, Inc 는 저널 PNAS에 쥐를 이용한 항체 연구 동물 모델에서 메르스 코로나 바이러스(MERS-CoV)를 무력화 시킬 수 있는 두 가지 항체를 발견했습니다.
 이 연구를 진행한 메릴랜드 의대의 매튜 프리맨 교수(Matthew B. Frieman, PhD, an assistant professor of microbiology and immunology at the University of Maryland School of Medicine)에 의하면 본래 쥐는 메르스에 걸리지 않는다고 합니다. 메르스 바이러스가 침투할 수 있는 경로가 없기 때문입니다.
 하지만 VelociGene technology라는 신기술을 통해서 인간과 유사한 경로를 쥐에 유전자에 삽입한 쥐를 만들면 메르스에 감염될 수 있습니다. 이렇게 메르스 감염쥐를 만든 이유는 메르스 코로나 바이러스를 무력화 시킬 수 있는 항체를 연구하기 위한 것입니다.
 메르스 코로나 바이러스의 S 단백질(Spike protein)은 숙주에 DPP4(dipeptidyl peptidase 4, CD26)라는 수용체에 달라붙어 바이러스를 세포내로 전파시킵니다. 그런데 우연히 사람, 박쥐, 낙타에 있는 DPP4에 메르스 코로나 바이러스의 S 단백질이 달라붙을 수 있는 것이죠.

 이번 연구에서는 메르스 코로나 바이러스의 S 단백질의 수용체 결합 부위(RBD; Receptor binding domain)에 결합하는 두 가지 항체가 발견되었습니다. REGN3051와 REGN3048라는 두 항체는 메르스 바이러스의 수용체 결합부위에 결합해 바이러스가 DPP4와 결합, 세포 내부로 침투하는 경로를 차단합니다. 결국 바이러스가 무력화 되는 것이죠.
 이 연구는 가까운 미래에 메르스 치료제 개발에 청신호로 다가오긴 하지만, 아직 치료제가 개발되었다고 말하기는 어렵습니다. 다만 치료제 개발의 목표를 설정하는데 큰 도움이 될 것으로 기대됩니다.
 이번 연구에서 주목할 점은 인간과 비슷한 면역 기전을 가진 유전자 조작 쥐를 빠르게 만드는 기술입니다. 이런 방식을 이용하면 매우 빠른 속도로 새로운 감염성 질환의 항체를 만들어낼 수 있을 것으로 기대됩니다. 

 이런 연구를 통해서 가까운 시일내로 메르스나 사스 같은 신종 질환을 정복하는 날이 다가오기를 기대해 봅니다.
 참고
​Pre- and postexposure efficacy of fully human antibodies against Spike protein in a novel humanized mouse model of MERS-CoV infection, PNAS,www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1510830112
     
 ​ 

고대의 가시벌레? 초기 동물의 방어 전략의 등장



(Collinsium ciliosum, a Collins' monster-type lobopodian from the early Cambrian Xiaoshiba biota of China. Credit: Javier Ortega-Hernández )​
 영국 캠브리지 대학(University of Cambridge)과 중국 유난 대학(Yunnan University )​의 연구자들이 약 5억 년전 캄브리아기에 살았던 새로운 유조 동물(velvet worms, or onychophora)의 화석을 발굴했습니다. 이 시기의 유조 동물은 위 아래, 앞뒤가 뒤늦게 밝혀진 할루키게니아( http://blog.naver.com/jjy0501/220402414941 참조)가 가장 유명한데, 새롭게 가시로 무장한 독특한 사촌이 발굴된 셈입니다.
 고생물학자 데스몬드 콜린스(Desmond Collins)의 이름을 따서 털이난 콜린스의 괴물이라는 뜻의 콜린시움 실리오숨(Collinsium ciliosum)이라 명명된 이 고대 화석은 5억 년전 중국에서 살았던 유조 동물입니다.
 콜린시움의 가장 큰 특징은 두 가지로 첫 번째는 온몸에 난 가시 같은 구조물입니다. 이 구조물의 용도는 아무래도 몸을 방어하기 위한 것으로 보이는데, 연구팀은 이를 무장한 벌레('super-armoured' worm)라고 표현했습니다. 두 번째는 아마도 바닷속의 유기물을 걸러먹는 용도로 생각되는 머리쪽의 그물망같은 부속지입니다.
 캄브리아 시기는 현생 동물문의 대부분이 등장한 다세포 동물 역사의 초창기로 온갖 기이하게 생긴 동물들이 살았던 시기입니다. 이 시기의 생물 다양성은 그 이전시기와 확연하게 구분되는데, 고생물학자들은 이를 캄브리아 대폭발이라고 부르고 있습니다. 그 이유에 대해서는 아직도 여러 가지 가설이 난무하고 있지만, 아무튼 이 시기가 온갖 다양한 생물이 등장한 진화상의 실험적인 시기였던 점은 분명합니다.
 유조 동물의 조상 역시 당시에 여러 가지 실험에 동참하고 있었습니다. 연구팀의 일원인 캠브리지 대학의 자비어 오르테카-에르난데스 박사(Dr Javier Ortega-Hernández of Cambridge's Department of Earth Sciences)는 오늘날의 유조 동물이 극도로 단순하고 똑같이 생긴 벌레인 반면 캄브리아 시기의 유조 동물은 훨씬 큰 다양성을 가진 생물이었다고 언급했습니다.


(콜린시움의 화석.  Collinsium ciliosum, a Collins' monster-type lobopodian from the early Cambrian Xiaoshiba biota of China. Credit: Jie Yang )
 콜린시움은 먼저 발견된 할루키게니아와는 달리 본격적으로 '무장'을 시작했습니다. 물론 할루키게니아 역시 등에 가시가 있지만, 옆구리가 훤하게 노출되어 있어 대체 이 가시의 용도가 무엇인지에 대해서 지금도 논란이 계속되고 있습니다. 어쩌면 실제보다 몸이 커보이게 해서 포식자를 물리치는 용도일수도 있고 혹은 이 가시가 잘 움직여서 생각보다 빈틈이 없었는지도 모르는 일이지만 확실하지는 않습니다.
 반면 콜린시움은 아주 분명하게 방어용인게 확실한 가시를 가지고 있습니다. 부드러운 몸에 돋아난 72개의 가시는 지금 보면 그다지 위협적으로 보이지는 않지만 과학자들은 매우 중요한 방어 도구로 보고 있습니다. 왜냐하면 당시에 살았던 동물들은 대부분 부드러운 몸만 가졌기 때문입니다.
 그런데 캄브리아 시기에 한 다세포 동물이 다른 다세포 동물을 잡아먹는 육식이라는 생존전략이 새로운 흐름으로 자리잡았습니다. 당연히 먹히는 입장에 있는 동물들은 새로운 방어수단을 개발할 필요가 있었습니다. 그 결과 이 시기에는 다양한 방어수단을 개발한 동물들이 등장했고 동시에 튼튼한 이빨 같은 새로운 공격수단을 개발한 동물들도 동시에 등장했습니다. 아마도 이것이 당시의 다양성의 원인 중 하나였을 것입니다.
콜린시움은 이런 초창기 방어수단의 등장을 알리는 좋은 표본입니다. 지금보면 강력한 보호수단 같지는 않지만, 당시에는 이런 가시가 있고 없고가 생존에 중요한 차이를 만들었을 것입니다. 그리고 자연 선택에 의해 보호수단이나 민첩한 행동같은 회피수단을 가진 동물들이 살아남으면서 결국 일부만 후손을 전달했을 것입니다.
 지금보면 기괴하게 생긴 동물들 역시 살기 위한 치열한 생존의 결과였을 것입니다. 그리고 그 중 성공한 것만 후손을 전달했을 것입니다. 우리 역시 그렇게 살아남은 동물들의 후손일 것입니다.
 이 연구는 저널 PNAS에 실렸습니다.
 참고

Journal Reference:
  1. Yang, J et al. A super-armoured lobopodian from the Cambrian of China and early disparity in the evolution of OnychophoraPNAS, 2015 DOI: 10.1073/pnas.1505596112





2015년 6월 29일 월요일

동화속 팅커벨을 현실로? 3D 공중 플라즈마 디스플레이



 일본 쓰쿠바 대학(University of Tsukuba)의 연구팀이 공중에 뜬 이미지를 만드는 3D 공중 플라즈마 디스플레이(3D midair plasma display)를 선보였습니다. 이미 이런 형태의 공중 플라즈마 디스플레이는 있었지만, 이번에 개발된 펨토세컨드 레이저(Femtosecond Laser) 기술은 안전하고 더 높은 해상도를 자랑하다는 것이 연구팀의 설명입니다. 심지에 공중에 뜬 작은 불빛을 만질수도 있고 상호 작용도 가능합니다. 


(Image: Yoichi Ochiai/University of Tsukuba)

 좀 더 구체적이 내용은 동영상을 보는 편이 이해가 빠를 것 같습니다. 



(설명 영상) 



(기술 설명)  

 공중 플라즈마 디스플레이 기술은 레이저를 이용해서 공기 분자를 이온화시키고 (즉 플라즈마 상태로 만듬) 이 입자가 빛을 내놓는 원리입니다. 그런만큼 뜨거운 입자가 형성되어 화상을 입을 가능성이 존재합니다. 공중에 뜬 빛을 손가락으로 터치하거나 상호 작용을 하는 일은 사실상 어려운 셈입니다. 

 이번에 공개한 펨토세컨드 레이저는 훨씬 짧은 시간 동안 레이저를 조사해 안전할 뿐 아니라 해상도도 더 높아졌습니다. 그래서 손가락 위에 올려놓을 만큼 작은 요정을 공중에 그릴 수 있는 것입니다. 엄청나게 짧은 시간 조사하는 레이저는 초당 20만개의 복셀(voxels)을 만들 수 있어 해상도도 매우 높습니다. 


(작동 원리. Images: Yoichi Ochiai/University of Tsukuba

 앞으로 이 기술은 여러 형태로 응용이 가능할 것으로 보입니다. 예를 들면 공중에 3D 이미지를 만드는 공중 프로젝터 같은 기술이죠. 이는 마치 스타워즈에 나왔던 것과 유사합니다. 

 지진 같은 재해가 많은 일본에서는 이를 재난 구조용으로 이용할 생각도 가지고 있습니다. 예를 들어 조난을 당했을 때 자신의 위치를 공중에 표시하거나 혹은 대피소나 구조대의 위치를 공중에 표시하는 방식입니다. 

 실용화 여부는 비용 등의 다른 문제들도 엮여 있기 때문에 장담할 순 없지만, 미래형 디스플레이로 꽤 괜찮은 기술이라는 생각이 드네요. 


 참고 





50TB 그리고 100TB HDD 로드맵을 다시 확인한 씨게이트



 씨게이트 테크놀로지는 자사의 NAS 관련 제품군을 공개한 자리에서 heat-assisted magnetic recording (HAMR) 기술을 바탕으로 2017-2018년 사이 차세대 고용량 HDD를 출시할 것이라고 언급했습니다. 씨게이트의 최고 기술 책임자인 마크 리(Mark Re, chief technology officer at Seagate)는 이 회사가 2017년에 첫 제품을 출시하고 2018년에는 완전 양산에 이를 수 있을 것이라고 언급했습니다. 


 그런데 사실 이 내용은 이전에 발표한 내용의 확인이라고 할 수 있습니다. 하드디스크 제조사들은 HAMR 기술을 통해서 HDD의 용량은 한 단계 끌어올릴 것이라고 이전부터 로드맵을 통해서 밝혀왔기 때문입니다. (  http://jjy0501.blogspot.kr/2014/11/Roadmap-of-the-100TB-HDD.html 참조) 


(ASTC 의 하드디스크 기술 로드맵    출처 : ASTC)

   
 웨스턴 디지털, 시게이트, HGST 가 연합해서 만든 HDD 기술 컨소시엄인  Advanced Storage Technology Consortium(ASTC)에서는 공동으로 현재의 PMR 기반 기술을 대체할 HAMR 기술을 개발하고 있습니다. 

 이미 현재의 하드디스크들은 플래터당 최고 1.43TB, 그리고 평방 인치당 0.95Tb(Tbpsi (Terra-bit per square inch)) 의 저장 밀도를 구현했습니다. 그리고 최근 씨게이트가 선보인 4TB 2.5인치 HDD의 경우 1.056Tbpsi 라는 엄청난 기록 밀도를 구현했습니다. 

 HAMR을 사용할 경우 HDD의 저장 밀도는 현재의 두 배인 2Tbpsi를 쉽게 달성할 수 있을 것이며, 더 나아가 4~5Tbpsi의 저장 밀도도 가능할 것으로 여겨지고 있습니다. 단순히 산술적으로 계산해도 HDD의 용량이 지금보다 최대 5배가 늘어나는 것입니다. 6장의 플래터를 지닌 기업형 제품의 경우 40-50TB 의 용량을 확보할 수 있을 것이며 일반 소비자용의 경우에도 25TB 에서 32TB의 용량 확보가 가능해질 것입니다.

 이 시기는 빠르면 2018년에 다가올 것으로 보입니다. 물론 그 사이에도 조금씩 기록 밀도가 더 올라가 10TB 이상의 HDD가 점차 보급될 것으로 생각됩니다. 

 HAMR 이후에는 BPMR 및 HDMR 같은 다음 기술 로드맵이 존재하며 이를 통해서 10Tbpsi 의 기록 밀도를 달성할 수 있다면 미래에는 100TB 이상의 용량을 가진 HDD도 등장할 것으로 예상됩니다. 

 전세계적으로 폭발적으로 증가 중인 데이터를 저장하기 위해서 HDD 의 수요는 SSD의 보급에도 줄어들지 않고 있습니다. 모든 자료를 SSD로만 저장할만큼 돈이 많은 기업이나 개인은 많지 않기 때문에 앞으로도 고용량 HDD에 대한 수요는 계속 존재할 것으로 보입니다. 


 참고 

   


인력 전기 하이브리드 운송 수단? GinzVelo



 세상에 등장하는 수많은 아이디어 가운데 상당수는 결국 빛을 보지 못하고 사라집니다. 여러 가지 기발한 발명품들 역시 마찬가지죠. 하지만 어떤 것이 성공적인 아이디어고 세상을 바꿀 신제품인지 알기는 어렵습니다. 대다수의 기묘한 발명품이 역사 속으로 사라지지만, 일부는 성공을 거둬 우리가 너무 자연스럽게 사용하는 제품이 되죠. 

 킥 스타터에 등장한 진즈벨로(GinzVelo) 라는 아이디어 역시 마찬가지입니다. 어떤 면으로 보면 그럴 듯 한데 다른 한편으로 보기에는 기묘한 발명품 이상은 아닌 것 같은 제품입니다. 










(Credit: GinzVelo ) 


 일단 이 제품의 정체성은 자동차, 오토바이, 전기차량, 그리고 자전거에 걸쳐있습니다. 일단 1인승으로 제작된 이 차량은 경량의 파이버글라스 같은 소재를 사용해 매우 가볍고 공기 역학적으로 제조되었습니다. 사고가 날 경우 당연히 일반 차량보다는 위험하겠지만, 대신 오토바이나 자전거보다는 훨씬 안전하도록 제조되었다고 할 수 있습니다. 

 공기역학적인 구조와 더불어 일단 탑승자가 누워서 타는 형식이므로 당연히 저항을 덜 받습니다. 우천시에는 자전거나 오토바이보다 훨씬 편안한 주행을 보장할 것입니다. 

 동력원은 두 가지 입니다. 39kg 중량의 진즈벨로에는 20 Ah 리튬 이온 폴리머 배터리, 그리고 500와트급의 모터가 장착되어 있습니다. 가벼운 중량 덕분에 최고 속도는 시속 32km/hr에 달하며 한번 충전으로 갈 수 있는 거리는 120-161km 에 달합니다. (상당히 거리가 긴 데 이 부분은 실제 출시후 검증이 필요할 것 같습니다) 

 따라서 일종의 전기 오토바이로 볼 수도 있지만 두 번째 동력원 때문에 하이브리드라고 불러야 할 것 같습니다. 

 옵션이긴 하지만 탑승자는 내부에 장착된 페달을 열심히 돌려서 주행거리를 무한대(?)로 연장할 수 있습니다. 가벼운 중량과 공기저항을 최소화한 구조 덕분에 생각보다 매우 긴 거리를 주행할 수 있지만 페달을 열심히 돌릴 의지만 있다면 더 먼 거리도 갈 수 있는 셈입니다. 

 가격은 6000 달러인데, 다소 비싼 부분은 있지만 나름 친환경 운송 수단이라는 점에서는 주목할만 합니다. 서론에서 말했듯이 기발한 아디이어일수도 있지만, 성공 여부는 솔직히 의문시 되는 그런 경우인 것 같습니다. 과연 이런 하이브리드 탈것이 미래에는 일반화 될 수 있을지 궁금하네요. 


 참고  



2015년 6월 28일 일요일

신속 에볼라 진단 키트 테스트 성공 - 에볼라 관리에 새로운 길 열릴 듯



 2014년 서아프리카에서 맹위를 떨친 에볼라는 2014년 가을을 계기로 점차 수그러지는 듯한 양상을 보였지만, 불행이 그 불길이 완전히 잡히지 않고 있습니다. 2015년 6월 14일로 끝난 주에도 여전히 24명의 확진 케이스가 기니와 시에라리온에서 나왔습니다. 다행히 다른 국가로의 전파는 심각하지 않은 상태지만, 에볼라는 언제든지 밖으로 번저나갈 수 있습니다. 

 에볼라와 싸우기 위해서 의료진에게 가장 필요한 것은 정확한 정보입니다. 물론 에볼라를 100% 예방할 수 있는 백신이 있고 이를 모든 위험군에게 접종할 수 있다면 가장 좋겠지만, 현재 진행 중인 백신 개발은 좀 더 시간이 필요합니다. 에볼라에 특화된 백신이나 치료제가 개발되기 전까지 에볼라 전파 방지와 환자 치료를 위해서는 빠른 진단이 무엇보다 핵심적인 과제입니다. 

 현재 에볼라는 RT-PCR 방식으로 진단을 하고 있습니다. 에볼라 바이러스의 유전자를 찾아내는 이 과정은 고도의 시설을 갖춘 선진국의 대형 병원에서는 문제가 되지 않지만, 에볼라가 창궐하는 가난한 서아프리카 국가에서는 매우 어려운 일입니다. 여기에다 시간이 많이 걸리는 것은 말할 것도 없습니다. 

 사정이 이렇다보니 에볼라 의심 환자가 나와도 최종 확인되는 데는 몇 일이 걸리는 것이 보통이며, 그 의심환자를 격리하는 과정에서 오히려 의료진이나 환자가 감염되는 문제가 생길 수도 있습니다. 예를 들어 의심자의 혈액을 뽑는 과정에서 혈액에 의한 감염 등의 문제가 생길 수 있습니다. 그리고 확진 전까지 격리하는 것도 의료 시설이 극도로 열악한 현지에서는 쉬운 일이 아닙니다. 에볼라 치료소에 격리되었다가 실제 환자가 아닌 의심자가 감염되는 문제까지 제기되고 있다고 합니다. 

 이 문제를 해결하기 위해서 하버드 의대 니라 폴로크(Nira Pollock, senior author of the paper and HMS assistant professor of medicine)교수가 이끄는 연구팀은 ReEBOV Antigen Rapid Test라는 에볼라 신속 진단 키트를 서아프리카 현지에서 테스트 했습나다. 항원 항체 반응을 이용한 이 신속 진단 키트는 Corgenix 라는 회사에서 개발한 것으로 이 회사는 연구에 사용할 수 있는 키트를 기부했습니다. 

 현실적으로 에볼라 진단 키트를 테스트할 만한 대유행이 2014년 이전에는 없었고 테스트를 하기 위해 현지에 가는 것 자체가 상당히 위험한 일인데, 하버드 의대 연구팀이 이 임무를 담당하겠다고 하니 아마도 이 회사는 혼쾌히 기부했을 것으로 보입니다. 그래서 좋은 결과가 나오면 그 이후에는 승인을 받아 정식으로 판매를 할 수 있죠. 

 아무튼 연구팀은 서아프리카 현지에서 106명의 환자로부터 284개의 샘플을 얻어 테스트 했습니다. 환자의 혈액은 기존의 RT-PCR 방식과 새로운 진단 키트 두 가지 방식 모두로 테스트 되었습니다. 

 그 결과 놀랍게도 새 진단 키트는 모든 확진 케이스를 놓치지 않고 진단했습니다. 즉 민감도(sensitivy)가 100% 였습니다. 특이도(specificity)는 92%로 위양성(실제로 질병이 없는데 있다고 진단하는 경우)는 매우 적었습니다. 

 신속 진단 키트는 집에서 하는 자가 임신 테스트만큼 쉽게 할 수 있습니다. 혈당 검사를 하듯 작은 주사침으로 피를 뽑아서 키트 위에 흘리면 양성인 경우 특정 색상의 띄가 나타나는 방식입니다. 저렴하고 빠른 것은 말할 것도 없고 심지어는 병원에 올 필요조차 없이 자가 진단까지 가능합니다. 이는 의료 시설이 열악한 아프리카 국가에서는 매우 중요한 장점입니다. 현지 임시 의료소에서 바로 환자 확인이 가능해지는 것입니다. 

 좀 더 연구를 통해서 검증이 완료되면 이 신속 진단 키트는 머지않아 에볼라 진료에서 사용될 것으로 기대됩니다. 그러면 에볼라와 사투를 벌이는 의료진에게 매우 유용한 진단 수단으로 사용될 것입니다. 혁신적인 연구란 이런 것이 아닐까 생각됩니다. 

 이 연구는 저널 란셋 실렸습니다. 


 참고 


Journal Reference:
  1. Mara Jana Broadhurst, John Daniel Kelly, Ann Miller, Amanda Semper, Daniel Bailey, Elisabetta Groppelli, Andrew Simpson, Tim Brooks, Susan Hula, Wilfred Nyoni, Alhaji B Sankoh, Santigi Kanu, Alhaji Jalloh, Quy Ton, Nicholas Sarchet, Peter George, Mark D Perkins, Betsy Wonderly, Megan Murray, Nira R Pollock. ReEBOV Antigen Rapid Test kit for point-of-care and laboratory-based testing for Ebola virus disease: a field validation study. The Lancet, 2015; DOI: 10.1016/S0140-6736(15)61042-X

거북이 진화의 키 포인트 발견



 거북이는 가장 오래된 파충류의 하나입니다. 최초의 거북이의 조상이 어떤 것인지에 대해서는 논란이 있지만, 과학자들은 대략 2억 2,000만년 전 거북이의 조상이라고 할 만한 동물이 출현했다는 것을 알고 있습니다. 그런데 아직 제대로된 등껍질을 가지기전 나타난 더 오래된 조상등은 어떤 생물일까요? 

 분명 초창기 거북의 조상은 아직 등껍질이라고 할만한 구조물을 가지지 못했을 것입니다. 그 모양세는 오늘날의 도마뱀과 흡사했을 것으로 추정되고 있습니다. 

 고생물학자들은 2억 2000만년 전 살았던 트라이아이스 중기 거북이의 조상인 오돈토첼리스(Odontochelys)가 거의 완전한 형태의 가슴 껍질 혹은 복갑(plastron)을 진화시켰다는 사실을 알고 있습니다. 한편 2억 6000만년 전에 살았던 것으로 보이는 유노토사우루스(Eunotosaurus)의 경우 거북류의 조상 같은 형태를 가지고 있지만, 아직 등과 가슴 껍질이 전혀 발달하지 않은 모습을 가지고 있습니다. 그렇다면 아직 발견되지 않은 중간 단계의 화석이 있을 법 합니다. 

 미국과 독일의 국제 고생물학자 팀은 이번에 바로 여기에 해당되는 화석을 찾아냈습니다.  스미소니언 자연사 박물관의 고생물학자인 한스-디에터 수(Hans-Dieter Sues, curator of vertebrate paleontology in the Department of Paleobiology at the Smithsonian's National Museum of Natural History, and Rainer Schoch, curator of fossil amphibians and reptiles at the State Museum of Natural History in Stuttgart, Germany)와 그 동료들은 2억 4000만년 전 살았던 고대 동물의 화석을 독일 남부에서 발견했습니다. 

 이번에 발견된 파포첼리스(Pappochelys)의 모습은 영락없는 도마뱀이지만, 과학자들은 이 고대 파충류의 가슴 뼈와 어어깨뼈의 일부가 서로 융합하기 시작했다는 증거를 발견했습니다. 이는 앞서 언급한 오돈토첼리스와 유노토사우루스 사이의 전이종이 가질 수 있는 유력한 특징입니다. 


(파포첼리스의 복원도.   Pappochelys could grow up to 8 inches in length, had a long tail and used its tiny, peg-like teeth to feed on small insects and worms in what is now southern Germany. In June 2015, an international team of researchers from the United States and Germany discovered this new extinct species of reptile and identified a key missing link in the evolutionary history of turtles. Credit: Rainer Schoch, Stuttgart Natural History Museum)



(파포첼리스의 복원 골격 모양. This reconstructed skeleton of Pappochelys features its ribs (in black) and openings in its skull, confirming that turtles did not evolve from early stem-reptiles, as traditionally thought, but are most closely related to lizards among present-day reptiles. In June 2015, an international team of researchers from the United States and Germany discovered this new extinct species of reptile and identified a key missing link in the evolutionary history of turtles. Credit: Rainer Schoch, Stuttgart Natural History Museum and Hans Sues, Smithsonian’s National Museum of Natural History)




(발굴된 화석. 
This fossil specimen of Pappochelys confirms that the belly portion of the turtle shell, called the plastron, formed through the fusion of rib-like structures and parts of the shoulder girdle. In June 2015, an international team of researchers from the United States and Germany discovered this new extinct species of reptile and identified a key missing link in the evolutionary history of turtles. Credit: Rainer Schoch, Stuttgart Natural History Museum)



(Credit: Copyright: SMNS, R. Schoch.)


 파포첼리스는 호숫가 근처에서 살던 수생 파충류로 생각됩니다. 긴 꼬리를 포함한 전체 길이는 약 20cm 정도로 비교적 작은 파충류이지만, 파충류 진화사에서 차지하는 비중은 절대 적지 않습니다. 일단 파포첼리스의  뼈 융합은 과거 과학자들이 생각했던 거북의 진화 이론과 부합했습니다. 

 하지만 거북류의 조상이 바로 파충류 조상 그룹(early stem reptile)에서 진화했을 것이라는 기존 이론과는 다르게 파포첼리스는 도마뱀 그룹과 유사성을 지니고 있었습니다. 더 많은 연구가 필요하겠지만, 이 역시 매우 흥미로운 발견 가운데 하나입니다. 

 초기 파충류의 시대를 거쳐 2억 1400만 년 전에는 거의 완전한 형태의 껍질을 가진 프로가노첼리 (Proganochely)가 등장합니다. 이후 거북류는 크게 번성해 지금에 이르고 있습니다. 거북이의 진화를 알려주는 중요한 화석으로써 이번 발견은 학술적으로 큰 가치가 있다고 하겠습니다. 

 이 연구는 네이처에 실렸습니다. 


 참고 


 "A Middle Triassic stem-turtle and the evolution of the turtle body plan." Nature (2015) DOI: 10.1038/nature14472




우주 이야기 346 - 죽은 별 주변에서 다시 회춘하는 행성이 있다?



(백색 왜성 PG 0010+280 주변에 다시 뜨거워진 목성형 행성의 개념도. This artist's concept shows a hypothetical "rejuvenated" planet -- a gas giant that has reclaimed its youthful infrared glow. NASA's Spitzer Space Telescope found tentative evidence for one such planet around a dead star, or white dwarf, called PG 0010+280 (depicted as white dot in illustration).
Credits: NASA/JPL-Caltech )  

 언제가 수명이 다하는 것은 인간과는 비교도 안 되게 오랜 세월을 사는 별에도 예외가 아닙니다. 태양도 100억 년이라는 수명이 정해져 있습니다. 별이 수명이 다하는 것은 핵융합 반응에 사용되는 연료가 고갈되는 것과 연관이 있습니다. 별의 중심부에서 연소에 필요한 수소 고갈되면 헬륨같이 더 무거운 원소를 연소시켜 임시방편으로 수명을 더 연장하긴 하지만 더 무거운 원소를 연소시키기 위해선 더 고온 고압의 환경이 필요하므로 결국 오래가지 못합니다. 

 결국, 어느 시점에 가면 태양과 비슷한 질량을 가진 별은 크게 팽창해 적색 거성이 된 이후 주변부에 있는 가스는 흩어지고 나머지는 중심부로 다시 뭉쳐서 백색 왜성을 만들게 됩니다. 이때 이 별 주변을 도는 지구 같은 행성의 운명은 대개 별에서 얼마나 멀리 떨어진 위치에서 공전하는지에 따라서 결정되겠죠. 수성이나 금성처럼 매우 가까운 위치에서 공전하던 행성들은 적색 거성 단계에서 별로 흡수되어 사라질 것입니다. 

 좀 더 먼 거리에서 공전하던 행성들은 다행히 이런 운명은 피할 수 있지만, 빛나던 별이 백색 왜성이라는 잔해만 남기고 사라지는 만큼 절대 영도에 가까운 차디찬 암흑세계가 되어 나머지 인생을 살아가야 합니다. 영겁의 세월을 이렇게 쓸쓸히 살아갈 것이라고 믿어 의심치 않는 백색왜성 시기의 행성에게도 회춘의 기회가 있을까요? 새로운 관측 결과에 의하면 그렇다고 합니다. 

 UCLA의 천문학자들은 나사의 스피처 우주 망원경을 이용해서 PG 0010+280이라고 명명된 백색 왜성을 관측했습니다. 이들은 나사의 다른 우주 망원경인 WISE를 통해서 이 백색 왜성이 예상보다 많은 적외선을 내놓고 있다는 사실을 알고 있었습니다. 연구팀이 처음 이 백색 왜성을 관측한 이유는 아마도 이 백색 왜성이 소행성대를 가지고 있는 것으로 보였기 때문이었습니다. 

 하지만 연구를 진행한 결과 실제로 소행성대가 있을 가능성보다는 다른 가능성이 더 크다는 쪽으로 결론이 났습니다. 그 가능성이란 목성 같은 거대 가스 행성이나 혹은 행성과 별의 중간 질량을 가진 천체인 갈색 왜성이 다시 뜨거워졌을 가능성이죠. 그런데 어떻게 그럴 수 있을까요?  

 백색 왜성이 되기 전 마지막 순간에 별은 주변으로 가스를 방출합니다. 그러면 이 가스는 주변을 공전하는 목성 같은 행성에 새로운 질량을 공급할 수 있습니다. 뜨거운 가스를 주입받은 행성은 다시 온도가 상승해 '회춘'을 하게 되는 것입니다. 따라서 이를 적외선 영역에서 관측하면 더 많은 에너지를 내놓는 것을 확인할 수 있습니다.

 만약 이 이론이 옳다면 최근에 형성된 백색 왜성 주변에는 이런 '회춘'한 행성(Rejuvenated planet)들이나 혹은 갈색 왜성이 많을 것입니다. 이번 관측 결과는 이와 같은 가설을 지지하는 결과입니다. 다만 이런 이론적인 행성들을 직접 관측하기는 매우 어렵습니다. 지구에서 관측하기에는 극도로 어둡기 때문이죠. 이 문제를 해결할 방법은 물론 더 강력한 망원경입니다.

 나사는 머지않아 역사상 가장 강력한 망원경인 제임스 웹 우주 망원경을 발사할 계획입니다. 이 망원경이 성공적으로 발사되면 지금까지 알 수 없었던 여러 가지 수수께끼들이 풀리게 될 것으로 기대됩니다.

 이런 회춘 행성들이 다수 존재한다면 제임스 웹 우주 망원경을 통해서 그 존재가 분명히 증명될 것입니다. 비록 잠시 더워졌다가 다시 차가워질 행성들이지만, 이를 발견할 수 있다면 백색 왜성 주변에 얼마나 많은 별이 남는지에 대한 중요한 증거가 밝혀질 것으로 기대됩니다. 이는 지구와 태양계 행성들의 먼 미래를 예측할 수 있는 중요한 단서를 제공할 것입니다.  


 참고 




우주 이야기 345 - 800개 이상 발견된 암흑 은하



(새로 발견된 암흑 은하는 녹색 원. 노란색 원은 작년에 발견된 것. A color image made with B, R, and i-band images from the Subaru Telescope. A small region of 6 x 6 arcmin is cut out from large Coma Cluster images. Yellow circles show two of the 47 dark galaxies discovered last year, and green circles are the ones discovered in this new study. Credit: NAOJ


 과학자들이 놀랄만큼 어두운 은하계를 854개나 새롭게 찾아냈다고 합니다. 보통 은하라고 하면 수천억개의 별이 모여서 형성된 천체입니다. 그런 만큼 어두운 은하라는 표현은 좀 이상하지만 이 은하들은 암흑 은하(dark galaxy)라는 표현이 전혀 이상하지 않을 만큼 어둡고 독특한 은하입니다. 

 좀 더 구체적으로 말하면 이 은하들은 우리 은하와 비슷한 크기지만, 그 밝기는 1/1000 수준에 불과합니다. 그 이유는 은하를 구성하는 대부분의 물질이 암흑 물질이기 때문입니다. 

 암흑 물질(dark matter)은 우리 우주에 매우 흔한 물질로 우리가 아는 형태의 물질보다 훨씬 많습니다. 플랑크 위성의 최신 관측 결과에 의하면 우리 우주를 구성하는 에너지와 물질 가운데 우리에게 친숙한 물질은 4.9%에 불과하며 26.8%는 암흑 물질, 나머지 68.3%는 암흑 에너지라고 합니다. 

 암흑 물질은 현재까지 실제 관측에 성공한 적은 없지만, 과학자들은 이 물체가 행사하는 중력의 힘을 통해서 이 물질이 있다고 확신하고 있습니다. 과연 암흑 물질의 정체가 무엇인지는 현대 과학이 직면한 최대 궁금증 가운데 하나라고 할 수 있습니다. 

 2014년 그 정체가 드러난 암흑 은하는 전체 구성 물질 가운데 물질은 1%도 되지 않으며 나머지 99% 이상이 암흑물질인 아주 독특한 은하입니다. 암흑 은하라는 명칭은 단순히 어두워서뿐이 아니라 실제로 구성 물질 자체가 그렇다는 걸 의미하고 있죠. 보통 일반적인 은하의 85%정도만 암흑 물질입니다. 

 스토니부룩 대학(Stony-Brook University)과 일본 국립 천문대의 과학자들은 스바루 망원경을 이용해서 콤마 은하단(Coma cluster)에서 암흑 은하를 무려 854개나 찾아냈습니다. 이 관측 결과는 암흑 은하가 생각보다 드물지 않다는 사실을 시사합니다. 

 그런데 왜 이런 이상한 은하들이 생겨나는 것일까요? 여기에는 몇 가지 가능한 이론들이 존재합니다. 예를 들면 수십 억년 전 이 은하들이 어떤 이유로 해서 가스를 잃어버리고 별을 별로 생성하지 않게 되었다는 것입니다. 그리고 남은 은하에는 대부분 암흑 물질만 존재하는 암흑 은하가 되는 것입니다. 아마도 근처를 지나는 다른 은하와의 상호 중력 작용 등이 가능한 이유 중에 하나이지만, 아직 그 이유는 정확히 모르고 있습니다. 

  앞으로 암흑 은하의 생성 원인을 밝히는 것은 암흑 물질의 정체를 알아내는 것과 밀접한 연관이 있을 것으로 생각됩니다. 

 암흑 은하에 대한 연구는 이제 시작이라고 할 수 있습니다. 앞으로 더 강력한 망원경이 등장하면 그 미스터리가 풀리는 날도 오리라 믿습니다. 


 참고 


태양계 이야기 382 - 세레스 표면에 찾은 재미난 지형들. 산도 있고 계곡도 있다?



 나사의 던 우주선은 이제 궤도를 세레스 표면에서 4,400km까지 낮춰 표면을 정밀 관측하고 있습니다. 세레스의 매우 상세한 지형이 드러나자 크레이터 투성이의 표면 이외에도 재미있는 지형들이 다수 있다는 사실이 드러났습니다. 



(세레스 표면의 산같은 구조물.  NASA's Dawn spacecraft took this image, which includes an interesting mountain in the upper right, on June 6, 2015.
Credits: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)

 세레스 표면에 마치 여드름처럼 돋아나 있는 산 같은 구조물의 정체는 아직 미정입니다. 평야 지형에 갑자기 뜬금없이 튀어나온 이 지형의 크기는 높이 5km 정도로 절대 작지 않습니다. 세레스 같은 작은 천체에 존재하기에는 다소 큰 지형인 셈이죠. 보통 산이라는 것은 지질활동으로 인해 생겨납니다. 이 지형은 세레스의 과거에 얼음 화산 같은 지질활동이 있었을 가능성을 시사하는 것 같습니다. 물론 아직 정확한 원인은 모릅니다. 

 이 산 위에는 밝은 점이 보이는데 폭은 9km 정도입니다. 이 반사율이 높은 물질의 정체에 대해서는 아직 의견이 갈리지만, 아마도 얼음이나 혹은 다른 염분 성분일 가능성이 높아 보입니다. 얼음 화산이라고 본다면 내부에 얼음과 일부 녹은 상태의 물이 있으면서 표면이 미세한 흙과 먼지로 덮혀 있는 소행성일 가능성도 있습니다. 그러면 표면의 산과 밝은 지형의 미스터리가 어느 정도 해결될 수 있는데, 아직 확정된 이론은 아닙니다. 



(가장 밝은 점이 있는 부위. A cluster of mysterious bright spots on dwarf planet Ceres can be seen in this image, taken by NASA's Dawn spacecraft on June 9, 2015.
Credits: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA



(거대한 협곡 구조와 크레이터.  A variety of craters and other geological features can be found on dwarf planet Ceres. NASA's Dawn spacecraft took this image of Ceres from an altitude of 2,700 miles (4,400 kilometers) on June 5, 2015.
Credits: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

 세레스의 표면에는 역시 거대한 크레이터 들이 존재합니다. 하지만 그것만이 전부는 아닙니다. 세레스의 거대 크레이터 구조 주변에는 뭔가 협곡 같은 구조도 있습니다. 이는 세레스에 어떤 지질학적 활동이 있었다는 것을 시사합니다. 지름 950km 정도에 불과한 작은 천체에는 매우 흥미로운 지형이라고 할 수 있습니다. 어쩌면 표면에 물 같은 액체가 흘렀던 흔적일 수도 있습니다. 

 이런 흥미로운 지형에 대한 정밀 관측은 8월 이후에 더 상세하게 진행됩니다. 던은 세레스 표면에서 1450km의 낮은 고도로 내려가서 더 정밀 관측을 할 예정입니다. 이 때 더 상세한 이야기가 나오게 될 것으로 기대됩니다.    


 참고