The Nature Top Ten
2010년02월19일～2010년03월19일
사회적인 불평등 반대에 대한 신경학적 증거
Nature 463 (25 Feb 2010)
실험 및 현장에서의 결과를 바탕으로, 사회 과학자들은 인간의 행동이 최소한의 사람들이 불평등하도록 하는 ‘공정’한 결과를 더 선호한다고 생각되어 왔는데, 왜냐하면, 장기적으로 봤을 때, 이러한 경우에 모든 사람이 이익을 본다는 것을 경험적으로 알고 있기 때문이었다. 최근 뇌의 활동이 fMRI(functional magnetic resonance imaging)로 추적되고 있는 남성 지원자를 대상으로 한 새로운 역할 연기 실험을 통해서 불평등을 싫어하는 사회적 행위에 대한 신경학적 기초와 관련된 증거가 제시되었다. 실험은 한 쌍의 실험자들 중 한 사람이 엄청난 돈을 받아서 부자가 되고, 다른 사람은 아무것도 받지 못하여 가난한 상태로 남아 있는 것으로 시작하게 된다. 부자가 된 피험자의 선조체와 전전두엽에서의 신경 반응은 다른 피험자가 보상을 더 받을 경우에 더욱 강하게 나타났다. 가난한 피험자의 경우, 자기 자신이 보상을 받게 될 때, 동일한 뇌 영역에서의 활성이 더욱 강하게 나타났다. 이러한 연구 결과는 뇌의 보상 회로가 불평등한 분배에 민감하며, 상대적인 것에 의해서 활발하게 조절된다는 것을 보여주고 있다.
Letters p.1089
학습에 의한 뇌 구조 변화에 대한 정밀 뇌 이미지 분석
Nature 463 (18 Feb 2010)
지금까지의 연구를 통해서 뇌에서의 구조적인 변화와 감각적 경험 간의 상관관계가 논증되어 왔지만, 유사한 변화가 학습 과정에서도 일어나는지에 대해서는 명확하게 밝혀진 바가 없었다. 다자란 성체의 울음소리 패턴을 학습하는 어린 제브라 핀치(zebra finch)의 울음소리를 조절하는 HVC(higher vocal center)에 존재하고 있는 각각의 신경 세포에 대한 고해상도 2광자 in vivo 이미지 촬영(two-photon in vivo imaging)을 통해서 학습을 통해서도 이러한 구조적인 변화가 일어난다는 사실을 확인할 수 있었다. 어린 제브라 핀치들이 첫 번째 울음 소리를 학습하고 24시간 내에 HVC에 존재하고 있는 일반적인 다이나믹 수상돌기 소극(dynamic dendritic spine)이 더 커지고 안정화되며, 시냅스 활성이 강화된다는 사실을 확인할 수 있었다.
Letters p.948
고대 동물의 마이크로 RNA와 조직 특성의 진화
Nature 463 (25 Feb 2010)
최근 연구를 통해서 소형의 비암호화 유전 물질이면서 중요한 조절 역할을 하는 마이크로 RNA가 다세포 동물에서의 진화적 복잡성에 매우 중요한 역할을 한 것으로 확인되었다. 이들이 처음으로 진화하였을 때 마이크로 RNA의 역할은 무엇이었을까? 바다 갯지렁이(marine ragworm)인 Platynereis dumerilii에 대한 염기서열 분석과 다른 대칭 동물과의 비교를 통해서, 가장 고대의 마이크로 RNA로 알려져 있는 miR-100이 입 주위에 있는 신경분비 세포에서 초기에 활성화된다는 사실을 밝힐 수 있었다. 잘 보존된 다른 변이체는 편모 세포, 신경 시스템, 근계, 그리고 위장과 같은 특정 조직 및 기관 시스템에서 존재하고 있었다. 이번 연구를 통해서 대칭 동물의 마지막 공통 조상은 이러한 모든 구조를 가지고 있었을 것으로 보인다.
Letters p.1084
물질-파장 간섭을 이용한 중력적 적색 편이 정밀 측정
Nature 463 (18 Feb 2010)
일반 상대성 이론의 주요 가설은 중력장 내에서 시간이 천천히 흘러가는 것으로 예측하고 있다. 중력적 적색 편이(gravitational redshift)라고 일컫는 이러한 현상을 측정하기 위한 기존의 연구는 서로 다른 높이에 있는 시계를 이용 하였으며, 지금까지 구부러진 시공간 이론(curved space-time theory)을 뒷받침하는 파라미터들을 정확히 측정하지 못했었다. 최근 약 10여 년 전에 수행되었던 자유 낙하에서의 가속화 실험에서 수행되었던 실험을 통해서 구부러진 시공간 이론을 뒷받침 할 수 있는 매우 정확한 결과를 얻을 수 있었다. 원자 분수(atomic fountain)에서 아래 위로 움직이고 있는 단일 세슘 원자의 양자 간섭(quantum interference)에 대한 분석을 통해서 정확도가 10,000배 정도 증가한 물질-파장 간섭(matter-wave interference)을 기초로 한 측정 방법이 개발될 수 있었다.
Letters p.926
앙자 컴퓨터를 위한 하드웨어 구축
Nature 464 (4 Mar 2010)
양자 역학의 이래적인 현상에 의해서 지배되는 기본 정보 처리 단위인 큐비트(qubit)를 통해서 양자 컴퓨터는 ‘비트’를 이용하는 기존 컴퓨터에 비해서 특정 계산 과정을 훨씬 더 잘 처리할 수 있는 가능성을 가지고 있다. 하지만 어떤 기술을 통해서 이러한 양자 컴퓨터를 실용화 하게 될 것인지에 대해서는 명확히 밝혀진 바가 없었다. 양자 컴퓨터 분야의 뛰어난 연구자 6명에 의한 심층 리뷰를 통해서 양자 정보 처리 시스템 하드웨어 구축에 대한 최근 연구 결과가 제공되었다. 최근 연구되고 있는 재료들은 도핑된 실리콘에서의 공여 원자의 핵 스핀, 갈륨 비소의 전자 스핀과 다이아몬드에서의 질소 공동 센터(nitrogen-vacancy center)에 대한 내용을 포함하고 있으며, 이러한 재료들은 실제 사용될 수 있을 것인지에 대해서는 여전히 명확하지 않다.
Review Article p.45
브레드포트 및 화성 크레이터의 고자기장 비교 분석
Nature 435 (12 May 2005)
화성으로의 최근 탐사를 통해서 거대 충돌 크레이터인 헬라스(Hellas)와 아가이(Argyre) 및 주변 지역에 존재하는 낮은 자기장이 밝혀졌다. 축소된 자기장은 운석 충돌 과정에서 생성된 충격파에 의해 유발된 압력 소자(pressure demagnetization)에 원인이 있으며, 이는 충돌이 일어날 당시에는 화성에 내부 자기장이 존재하고 있지 않았다는 사실을 의미한다. 지구상에 존재하는 가장 오래되고 거대한 크레이터인 아프리카 남부 지역에 있는 브레드포트 크레이터(Vredefort crater)는 거대한 화성 크레이터와 유사한 지구상의 크레이터이다. 브레드포트 크레이터에 대한 연구를 통해서 화성의 거대 크레이터 상의 자기장 세기가 평균보다 낮다는 사실이 밝혀졌다. 비록 크레이터에 존재하는 암석들은 지구상의 다른 유사 암석보다 훨씬 강한 자기장을 가지고 있었다. 고자기장 데이터는 이러한 크레이터 암석의 자기장 방향이 무작위적인 방향성을 가진다는 사실이 밝혀졌으며, 화성 크레이터의 비정상적인 자기장이 화성에 자기장이 존재하지 않아서 발생하는 결과가 아니라는 사실을 보여주고 있다.
Letters p.198
핵단백질 암호화 염기서열 분석을 통한 절지동물 계통 분류
Nature 463 (25 Feb 2010)
절지동물의 진화 과정에서의 상호관계는 오랜 동안 논란의 대상이었다. 75종의 생물로부터 얻어진 DNA의 41,000 염기 쌍에 대한 분석을 기초로 한 새로운 계통분류법은 절지동물의 주요한 모든 계통을 포함하고 있으며, 논란에 대한 합의를 쉽게 이끌어 낼 수 있을 것으로 여겨진다. 이번 데이터는 곤충이 육상에 서식하는 갑각류라는 가설을 뒷받침해주고 있다. 갑각류는 최소한 명확히 구분되는 3종류의 절지류 형태의 집합으로 이루어져 있으며, 그 중에서도 다족류(myriapod)는 ‘공통 갑각류’ 그룹에 가장 가까운 형태를 가지고 있다.
Letters p.1079
표지 기사: 남아프리카 코이산족 및 반투족 지놈 분석
Nature 463 (18 Feb 2010)
이번 주 네이처에는 나미비아의 칼라하리 사막의 토착 수렵 채집민과 남아프리카 반투족의 전체 염기서열 분석 결과가 칼라하리 사막의 다른 세 그룹의 수렵 채집민으로부터 얻어진 단백질 암호화 영역에 대한 결과와 함께 발표되었다. 어느 쪽이 훨씬 더 오래된 현대 인류의 계통에 해당하는지를 밝히기 위한 초기 유전자 변이 분석결과는 인류 다양성을 이해하는데 많은 도움이 되었으며, 남아프리카인들을 의학적 지놈 분석 프로젝트에 포함시킬 수 있었다. 데이터로부터 얻어진 초기 분석 결과에서 두 부시맨 간의 핵산 치환(nucleotide substitution)을 비교하였을 때, 이들 간의 차이가 전형적인 아시아 인종과 유럽 인종 간의 차이보다도 더 크다는 사실을 확인할 수 있었다. 이들 지놈 간의 변이와 현재까지 수집된 다른 데이터들은 이들이 농경 생활 방식으로 어떻게 적응하게 되었는지를 보여줄 수 있을 것으로 여겨진다. 표지 사진: 칼라하리 사막 남부지역에서 식량을 찾아 떠돌아다니던 부시맨을 묘사한 이미지. 이번 연구에서 이들 집단의 전체 지놈이 분석되었다. (표지사진 제공: Stephan C. Schuster)
Letters p.943
해양 침전물에서의 공간적으로 분리된 생물지질화학적 프로세스
Nature 463 (25 Feb 2010)
어떤 미생물은 세균 나노와이어(bacterial nanowire) 또는 전자 셔틀(electron shuttle)이라고 불리는 현상을 통해서 세포외부 전자 전달이 가능하다. 이러한 세균 나노와이어 현상이 해양 침전물에서는 중요한 프로세스이며, 이를 통해서 수 센티미터 깊이에 있는 물질들이 산소에 의해서 산화되게 된다. 해양 침전물에 묻혀 있는 죽은 조류 및 배설물들은 미생물에게 좋은 영양분 공급원이지만, 수 밀리미터 이상의 깊이에서는 산소가 부족하기 때문에, 이러한 공급원의 이용이 제한적이다. 덴마크 연안 오르후스 지역의 해저 침전물에 대한 분석을 통해서 미생물들이 세포 외부의 차이를 보여주고 있으며, 이를 통해서 이러한 제한 사항을 극복할 수 있었다. 침전물의 표면을 이용하는 세균은 충분한 산소를 이용하며, 깊은 곳에 위치한 세균은 영양분을 획득하는 역할을 하였다.
Letters p.1071
스핑고지질과 천식과의 상관관계
Nature 463 (25 Feb 2010)
스핑고지질(sphingolipd) 및 세라마이드(ceramide)와 스핑고신(sphingosine)과 같은 생합성 중간체들은 세포 성장, 세포막 신호 전달, 그리고 염증 반응과 같은 세포 성장과 같은 핵심 프로세스에 관여하고 있다. 최근 유전학적 연구를 통해서 ORMDL3 유전자 인근에 발생하는 돌연변이는 청소년기의 천식과 관련되어 있다는 것이 알려져 있다. 효모 세포를 이용한 기능적 유전학 연구를 통해서 Orm 단백질이 스핑고지질의 항상성 유지에 관여하며, 이러한 조절 작용에 문제가 발생하는 경우 스핑고지질 생산에 이상이 발생하며, 독성 대사 물질들이 축적되는 것으로 밝혀졌다. 이번 연구 결과는 스핑고지질의 조절 이상은 천식 발생과 직접적으로 연관되어 있다는 것을 보여주고 있다.
Articles p.1048
