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요크 대학의 연구자들은 빛이 암흑 물질을 만나면 미묘하게 색이 변할 수 있다고 제안하여 암흑 물질을 직접 감지할 수 있는 잠재적인 방법을 제시합니다. 이번 발견은 암흑물질과 빛이 측정 가능한 방식으로 상호작용하지 않는다는 오랜 믿음에 도전한다.

“보이지 않는” 힘에 대한 재고

지금까지 암흑물질은 은하계를 하나로 묶고 구조를 형성하는 중력 영향을 통해서만 알려졌습니다. 빛을 방출하거나 반사하지 않기 때문에 과학자들은 전통적으로 광학 수단을 통해 감지할 수 없다고 가정해 왔습니다.

그러나 새로운 연구에서는 이러한 견해가 불완전할 수 있음을 시사합니다. 요크 팀에 따르면, 우주를 여행하는 빛은 만나는 암흑물질의 종류에 따라 약간 붉은색이나 푸른색을 띠게 될 수 있습니다. 이러한 미묘한 변화를 감지하면 우주를 지배하는 보이지 않는 물질을 연구할 수 있는 새로운 창이 열릴 수 있습니다.

입자에 대한 “6개의 핸드셰이크 규칙”

이번 연구는 ‘6회의 악수 법칙’과 유사한 개념에 기초하고 있다. 이는 두 사람이 짧은 지인으로 연결되어 있다는 생각입니다. 과학자들은 아원자 입자들 사이에서도 비슷한 일이 일어날 수 있다고 제안합니다.

암흑물질이 빛과 직접 상호작용하지 않더라도 다른 입자를 통해 간접적으로 영향을 미칠 수 있습니다. WIMP(Weakly Interacting Massive Particles)라고 불리는 특정 암흑 물질 후보는 힉스 보손과 상부 쿼크와 같은 중간 입자 사슬을 통해 연결되어 빛에 영향을 줄 수 있습니다.

어둠 속의 색의 흔적

요크대학교 물리공학기술대학의 미하일 바쉬카노프(Mikhail Bashkanov) 박사는 다음과 같이 설명했습니다. “대부분의 연구자들이 암흑 물질이 어둡다는 데 동의하기 때문에 과학계에서 묻는 것은 상당히 특이한 질문입니다. 그러나 우리는 상상할 수 있는 가장 어두운 종류의 암흑 물질조차도 여전히 일종의 색상 특성을 가질 수 있다는 것을 보여주었습니다.

“이것은 매우 흥미로운 아이디어이며 더욱 흥미로운 점은 특정 조건에서 이 ‘색’이 실제로 감지될 수 있다는 것입니다. 올바른 종류의 차세대 망원경을 사용하면 이를 측정할 수 있습니다. 이는 천문학이 암흑 물질의 본질에 대해 완전히 새로운 것을 알려줌으로써 암흑 물질 검색을 훨씬 더 간단하게 만들 수 있다는 것을 의미합니다.”

암흑물질 탐지의 새로운 방향

이 연구는 과학자들이 특정 암흑 물질 모델을 제거하고 다른 모델을 개선할 수 있도록 향후 실험에서 이러한 간접적인 상호 작용을 테스트할 수 있는 방법을 설명합니다. 팀은 또한 이러한 발견을 미래 망원경 설계에 통합하는 것의 중요성을 강조합니다.

암흑물질은 물리학의 가장 큰 미스터리 중 하나로 남아 있으며 중력을 통해서만 그 모습을 드러냅니다. 이러한 결과를 확인하면 이를 탐지하는 완전히 새로운 접근 방식이 제공되고 우주가 어떻게 결합되어 있는지에 대한 이해가 깊어질 수 있습니다.

Bashkanov 박사는 “현재 과학자들은 다양한 실험을 구축하는 데 수십억 달러를 지출하고 있습니다. 일부는 WIMP를 찾고, 다른 일부는 액시온 또는 암흑 광자를 찾는 데 사용됩니다. 우리의 결과는 우리가 하늘에서 어디를 어떻게 바라보아야 하는지를 좁혀 잠재적으로 시간을 절약하고 이러한 노력에 집중하는 데 도움이 될 수 있음을 보여줍니다.”

해당 연구는 저널에 게재되었습니다. 물리학 편지 B.

지구, 에너지 및 환경부의 박사 과정 후보자인 보리스(Voris)는 새로 식별된 이 티라노사우루스가 약 8,600만 년 전에 살았다고 설명합니다. 다른 대형 육식공룡이 멸종한 후 진화한 중형의 빠르게 움직이는 포식자였습니다.

티라노사우루스 진화에 대한 간략한 소개

보리스에 따르면, “이 새로운 종은 우리에게 티라노사우루스 진화의 상승 단계를 엿볼 수 있는 창을 제공합니다. 작은 포식자에서 최상위 포식자 형태로 전환하는 바로 그 순간.” 칸쿠울루 다음과 같은 영화를 통해 대중화된 거대한 티라노사우루스의 가장 가까운 알려진 조상으로 간주됩니다. 쥬라기 공원.

이름 칸쿠울루 몽골어에서 유래되었으며 “용의 왕자” 또는 “용의 왕자”로 번역됩니다. 그 이름은 티라노사우루스 가계도에서 “왕” 앞에 “왕자”로 서 있는 위치를 반영합니다. 티라노사우루스 렉스. 약 750kg(말 크기 정도)의 이 공룡은 거대한 후손에 비해 2~3배 작았지만 많은 특징을 공유했습니다.

신체적 특성과 사냥 스타일

칸쿠울루 머리에 작은 뿔 같은 구조가 있었는데, 이 특징은 나중에 다음과 같은 티라노사우루스 종에서 더욱 뚜렷해졌습니다. 알베르토사우루스 그리고 고르고사우루스짝짓기 표시 또는 협박에 사용되는 것으로 보입니다. 길고 얕은 두개골은 뼈를 부수는 물린 힘이 부족했음을 나타냅니다. T. 렉스. 대신 과학자들은 다음과 같이 설명합니다. 칸쿠울루 현대 코요테와 유사한 중포식자로서 사냥 속도와 민첩성에 의존합니다.

몽골의 화석이 새로운 이야기를 말하다

이 화석은 몽골 남동부의 바얀셔리 층(Bayanshiree Formation)에서 발굴되었으며, 1970년대 고생물학자 알탄게렐 페를레(Altanangerel Perle)에 의해 처음 연구되었습니다. 알렉트로사우루스 중국에서. 보리스는 2023년 몽골 고생물학 연구소에서 화석을 조사했을 때 화석과 구별되는 미묘하지만 중요한 차이점을 발견했습니다. 알렉트로사우루스.

대륙 간 티라노사우루스의 여행

Zelenitsky 박사는 다음과 같이 설명합니다. 칸쿠울루 또는 밀접하게 관련된 종이 약 8,500만 년 전에 아시아에서 북미로 이주했을 가능성이 높습니다. “우리의 연구는 대형 티라노사우루스가 이 이주 사건의 결과로 북미에서 처음 진화했다는 확실한 증거를 제공합니다”라고 그녀는 말합니다.

연구에 따르면 아시아와 북미 사이의 이러한 이동은 이전에 생각했던 것보다 더 드물고 제한적이었습니다. 칸쿠울루 티라노사우루스는 북미에서 다양화되기 전 아시아의 마지막 조상으로 알려져 있습니다.

“용왕자”에서 폭군왕까지

과학자들은 그렇다고 믿는다. 칸쿠울루또는 그 친척 중 한 명이 육교를 건너 북아메리카로 건너갔고, 그곳에서 강력한 정점 포식자 티라노사우루스로 진화했습니다. 화석 증거에 따르면 티라노사우루스는 수백만 년 동안 북미에서 번성한 후 아시아로 돌아왔습니다. 그곳에서 티라노사우루스의 계통은 두 갈래로 나뉘었습니다. 하나는 다음과 같은 거대한 포식자로 진화했습니다. T. 렉스다른 하나는 “피노키오 렉스”라는 별명을 가진 더 가늘고 긴 주둥이를 생산했습니다.

연구의 다음 단계

앞으로 팀은 티라노사우루스 진화 이야기의 남은 공백을 메우기 위해 이러한 정점 포식자의 더 일찍, 덜 이해된 조상을 연구할 계획입니다.

소화관에 살고 있는 미생물 집합을 장내 미생물군집이라고 합니다. 모든 사람이 하나를 가지고 있지만 일부 사람들의 미생물군집은 많은 양의 메탄을 생성하는 반면 다른 사람들은 거의 생성하지 않습니다.

섬유질에 숨겨진 미생물과 에너지

연구에 따르면 미생물군집이 더 많은 메탄을 생성하는 사람들은 고섬유질 식품에서 더 많은 에너지를 추출하는 경향이 있는 것으로 나타났습니다. 이는 동일한 식사가 결장에 도달하면 개인마다 다른 칼로리 수치를 제공할 수 있는 이유를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.

연구자들은 섬유질이 많은 식품이 여전히 유익하다고 강조했습니다. 사람들은 일반적으로 메탄 수준에 관계없이 가공 식품이 많이 함유된 전형적인 서양식 식단에서 더 많은 칼로리를 흡수합니다. 그럼에도 불구하고 섬유질이 풍부한 식단의 칼로리 흡수는 사람의 내장에서 생성되는 메탄의 양에 따라 달라집니다.

이러한 발견은 장내 메탄이 개인화된 영양, 즉 각 사람의 소화 시스템의 고유한 미생물 활동에 맞춰 식단이 조정되는 미래의 핵심 요소가 될 수 있음을 시사합니다.

이번 연구의 주저자이자 미생물군집을 통한 건강을 위한 바이오디자인 센터(Biodesign Center for Health Through Microbiome)의 대학원 연구원인 블레이크 더크스(Blake Dirks)는 “이 차이는 다이어트 개입에 중요한 영향을 미칩니다. 이는 동일한 다이어트를 하는 사람들이 다르게 반응할 수 있다는 것을 보여줍니다. 그 중 일부는 장내 미생물군집의 구성 때문입니다”라고 말했습니다. Dirks는 ASU 생명과학부의 박사 과정 학생이기도 합니다.

메탄 제조자를 만나보세요

에 게시됨 ISME 저널이 연구는 주요 플레이어인 메탄 생성균으로 알려진 메탄 생성 미생물을 식별합니다. 이러한 미생물은 보다 효율적인 소화 및 더 높은 에너지 흡수와 관련이 있는 것으로 보입니다.

미생물군집의 주요 역할은 신체가 스스로 소화할 수 없는 음식을 분해하는 것입니다. 미생물은 섬유질을 단쇄지방산(SCFA)으로 발효시켜 귀중한 에너지원을 제공합니다. 이 과정에서 수소 가스가 방출됩니다. 수소가 너무 많으면 발효가 느려질 수 있지만 다른 미생물은 수소를 소비하여 이를 방지하여 소화 화학의 균형을 유지합니다.

메탄생성물질은 수소 소비자입니다. 수소를 섭취하면서 부산물로 메탄을 방출합니다. 그들은 인간의 장에서 이 가스를 생성하는 유일한 미생물입니다.

“인체 자체는 메탄을 생성하지 않고 미생물만이 생성합니다. 따라서 우리는 이것이 단쇄 지방산의 효율적인 미생물 생산을 나타내는 바이오마커가 될 수 있다고 제안했습니다”라고 연구 교신저자이자 미생물군집을 통한 건강을 위한 바이오디자인 센터 소장인 Rosy Krajmalnik-Brown은 말했습니다.

미생물이 신진대사를 형성하는 방법

ASU 연구진은 이들 미생물 간의 상호작용이 신진대사에 직접적인 영향을 미칠 수 있다는 사실을 발견했습니다. 더 많은 메탄을 생산한 참가자들은 단쇄 지방산 수치도 더 높았으며, 이는 장에서 더 많은 에너지가 생성되고 흡수된다는 것을 나타냅니다.

이러한 효과를 테스트하기 위해 각 참가자는 두 가지 다른 다이어트를 따랐습니다. 하나는 고도로 가공된 저섬유질 식품을 포함하는 반면, 다른 하나는 전체 식품과 섬유질을 강조했습니다. 두 식단 모두 동일한 비율의 탄수화물, 단백질, 지방을 함유했습니다.

이 연구는 전문 시설에 대한 접근을 제공하는 AdventHealth 중개 연구소(AdventHealth Translational Research Institute)와 협력하여 수행되었습니다. 각 참가자는 전체 방 열량계라고 불리는 밀폐된 호텔과 같은 방에서 6일을 보냈습니다. 이러한 환경을 통해 연구자들은 신진대사와 메탄 생산량을 정확하게 측정할 수 있었습니다.

단일 호흡 테스트에 의존하는 기존 방법과 달리 이 설정은 호흡 및 기타 배출물(에헴)을 통해 방출되는 메탄을 지속적으로 포착하여 미생물 활동에 대한 보다 정확한 보기를 제공합니다.

“이 연구는 임상 중개 과학자와 미생물 생태학자 사이의 협력의 중요성을 강조합니다. 전체 방 열량계를 통한 에너지 균형의 정확한 측정과 ASU의 미생물 생태학 전문 지식의 결합으로 핵심 혁신이 가능해졌습니다.”라고 연구소의 공동 저자이자 부연구원인 Karen D. Corbin은 말합니다.

에너지 및 미생물 활동 추적

혈액 및 대변 샘플에서 수집된 데이터는 참가자가 음식에서 흡수하는 에너지의 양과 장내 미생물이 얼마나 활동적인지 보여줍니다. 그런 다음 연구자들은 메탄 생산량이 높은 사람들과 수준이 낮은 사람들을 비교했습니다.

거의 모든 참가자가 가공식품 식단에 비해 고섬유질 식단을 섭취하는 동안 더 적은 칼로리를 흡수했습니다. 그러나 메탄 생산량이 많은 사람들은 시스템에 메탄이 ​​적은 사람들보다 섬유질이 풍부한 식품에서 더 많은 칼로리를 흡수했습니다.

맞춤형 건강을 향한 한 걸음

이번 발견은 향후 연구와 의료 응용을 위한 중요한 토대를 마련했습니다.

이 연구는 미래 연구와 의학 치료의 기반을 마련합니다.

“우리 연구에 참여한 사람들은 상대적으로 건강했습니다. 제가 살펴볼 가치가 있다고 생각하는 것 중 하나는 비만, 당뇨병 또는 기타 건강 상태가 있는 사람들과 같은 다른 인구 집단이 이러한 유형의 다이어트에 어떻게 반응하는지입니다.”라고 Dirks는 말합니다.

이 연구는 체중 감량을 유도하는 것을 목표로 하지 않았지만 일부 참가자는 고섬유질 식단을 따르는 동안 소량을 감량했습니다. 향후 연구에서는 메탄생성 물질이 체중 감량 노력이나 전문 영양 프로그램에 어떻게 영향을 미치는지 탐구할 수 있습니다.

Krajmalnik-Brown은 “미생물군집이 개인화되는 것이 얼마나 중요한지 알 수 있습니다.”라고 말합니다. “구체적으로, 우리가 이 실험을 위해 미생물군집을 강화하기 위해 매우 신중하게 설계한 식단은 각 사람에게 서로 다른 영향을 미쳤습니다. 부분적으로는 일부 사람들의 미생물군집이 다른 사람들보다 더 많은 메탄을 생성했기 때문입니다.”

ASU 연구팀의 다른 구성원으로는 Bruce Rittmann 교수와 대학원 연구원 Taylor Davis가 있습니다.

이 프로젝트는 국립 보건원 산하 당뇨병, 소화기 및 신장 질환 연구소의 자금 지원을 받았습니다.

“이 연구는 우리가 청각 장애와 관련된 새로운 유전자 돌연변이를 발견했기 때문에 흥미롭습니다. 그리고 더 중요한 것은 실제로 이 상태를 완화할 수 있는 치료 목표를 가지고 있기 때문입니다”라고 수석 저자이자 시카고대 신경학 질환 연구 잭 밀러 교수인 Rong Grace Zhai 박사는 말했습니다. 이번 연구는 CPD 유전자에 대한 희귀한 돌연변이 조합을 가진 개인에 초점을 맞췄지만, 단일 돌연변이가 연령 관련 청력 상실과 연관된다면 더 넓은 의미가 있을 수 있다고 그녀는 덧붙였습니다.

CPD와 청력 상실의 연관성

연구자들은 영구적인 청각 장애를 유발하는 선천성 및 유전성 질환인 감각신경성 청력 상실(SNHL)의 영향을 받은 서로 관련이 없는 터키 가족 세 명에서 비정상적인 돌연변이 조합을 확인한 후 CPD를 조사하기 시작했습니다.

SNHL은 일반적으로 유아기에 진단되며 오랫동안 되돌릴 수 없는 것으로 간주되어 왔습니다. 보청기와 인공와우가 소리 인식을 개선하는 데 도움이 될 수 있지만 근본적인 손상을 복구할 수 있는 직접적인 의학적 치료법은 없습니다.

과학자들이 유전자 데이터베이스를 통해 검색을 확장했을 때, 다른 CPD 돌연변이가 있는 개인도 조기 발병 청력 상실의 징후를 보여 이 유전자와 청각 기능 사이의 연관성을 강화한다는 사실을 발견했습니다.

CPD가 감각 세포를 보호하는 방법

CPD가 청력에 어떻게 영향을 미치는지 이해하기 위해 팀은 쥐를 사용하여 실험을 수행했습니다. CPD 유전자는 일반적으로 아미노산 아르기닌 생성을 담당하는 효소를 생성하며, 이는 신경 신호 전달에 관여하는 핵심 신경 전달 물질인 산화질소 생성을 돕습니다. 내이에서는 CPD의 돌연변이가 이 과정을 방해하여 산화 스트레스와 소리 진동을 감지하는 섬세한 감각 유모 세포의 죽음을 유발합니다.

“CPD가 유모 세포의 아르기닌 수준을 유지하여 산화질소를 생성함으로써 신속한 신호 전달이 가능하다는 것이 밝혀졌습니다.”라고 Zhai는 설명했습니다. “그리고 그것이 신경계 전체의 다른 세포에서 편재적으로 발현되지만, 특히 이러한 유모 세포는 CPD 손실에 더 민감하거나 취약한 이유입니다.”

초파리 실험을 통해 가능한 치료법이 밝혀졌습니다

연구자들은 또한 CPD 돌연변이가 청력에 어떤 영향을 미치는지 조사하기 위한 모델로 초파리를 사용했습니다. 결함이 있는 유전자를 가진 파리는 청각 장애 및 균형 문제와 같은 내이 기능 장애와 일치하는 행동을 보였습니다.

잠재적 치료법을 테스트하기 위해 과학자들은 두 가지 접근법을 시도했습니다. 하나는 유전자 결함으로 인해 손실된 것을 대체하기 위해 아르기닌 보충제를 제공하는 것이었습니다. 다른 하나는 환원된 산화질소에 의해 파괴된 신호 경로 중 하나를 자극하는 것으로 알려진 약물인 실데나필(비아그라)을 사용하는 것이었습니다. 두 치료법 모두 환자 유래 세포의 세포 생존을 향상시켰고 초파리의 청력 상실 증상을 감소시켰습니다.

Zhai는 “이것이 정말 큰 영향을 미치는 이유는 이러한 종류의 청각 장애에 대한 기본 세포 및 분자 메커니즘을 이해할 뿐만 아니라 이러한 환자를 위한 유망한 치료 방법을 발견했다는 것입니다. 이는 FDA 승인 약물을 희귀 질환 치료를 위해 용도를 변경하려는 우리 노력의 좋은 예입니다”라고 말했습니다.

이 연구는 또한 연령 관련 질환을 포함한 신경 질환을 연구하기 위한 초파리 모델의 가치를 입증했다고 Zhai는 말했습니다. “그들은 우리에게 질병 병리학을 이해할 수 있는 능력을 제공할 뿐만 아니라 치료 접근법을 식별할 수 있는 능력도 제공합니다”라고 그녀는 말했습니다.

더 넓은 인구 집단으로 연구 확대

연구자들은 내이의 감각 시스템에서 산화질소 신호 전달이 어떻게 기능하는지 계속해서 연구할 계획입니다. 그들은 또한 더 큰 인구 집단에서 CPD 돌연변이가 얼마나 흔한지, 그리고 이것이 다른 형태의 청력 상실에 기여할 수 있는지 여부를 조사하는 것을 목표로 합니다.

“얼마나 많은 사람들이 이 유전자의 변이를 가지고 있으며 청각 장애나 연령에 따른 청력 상실에 취약합니까?” 그녀는 말했다. “즉, 이것이 다른 유형의 감각 신경병증의 위험 요소입니까?”

이 연구에는 마이애미 대학교, 에게 대학교, 앙카라 대학교, Yüzüncü Yıl 대학교, Memorial Şişli 병원, 아이오와 대학교, 노샘프턴 대학교(영국) 등 여러 기관의 공동 연구자가 포함되었습니다.

파충류가 고형 폐기물로 물을 절약하는 방법

모든 생명체는 폐기물을 제거해야 하며, 파충류도 예외는 아닙니다. 인간의 경우 신체는 요소, 요산 및 암모니아의 형태로 소변을 통해 과도한 질소를 제거합니다. 그러나 파충류와 새는 다른 접근 방식을 취합니다. 그들은 동일한 질소 기반 화합물 중 일부를 “요산염”이라고 알려진 고체로 변환하고, 이는 배설강이라는 공유 구멍을 통해 배출됩니다. 과학자들은 이러한 고체 형태의 폐기물이 물을 보존하기 위한 적응으로 진화했다고 생각합니다. 이는 종종 건조한 환경에 사는 동물에게 귀중한 특성입니다.

인간에게 위험한 것이 뱀에게는 정상입니다

소변에서 결정을 형성하면 파충류의 생존에 도움이 되지만 동일한 과정이 사람에게 심각한 건강 문제를 일으킬 수 있습니다. 사람의 요산 수치가 너무 높아지면 결정이 관절에 모여 통풍을 일으키거나 요로에 신장 결석이 형성될 수 있습니다. 파충류가 어떻게 이러한 결정을 안전하게 배설하는지 이해하기 위해 Jennifer Swift와 그녀의 연구팀은 20종 이상의 요산염을 분석했습니다.

“이 연구는 파충류가 이 물질을 안전하게 배설할 수 있는 방법을 이해하려는 열망에서 영감을 얻었으며, 질병 예방 및 치료에 대한 새로운 접근 방식에 영감을 줄 수 있기를 바랍니다.”라고 해당 연구의 교신 저자인 Swift는 설명합니다.

큰 의학적 잠재력을 지닌 미세한 구체

연구원들은 강력한 현미경을 사용하여 볼 비단뱀, 앙골라 비단뱀, 마다가스카르 나무 보아스와 같은 종들이 직경이 1~10마이크로미터 사이의 작은 질감의 구체로 구성된 요산염을 생성한다는 사실을 발견했습니다. X선 분석 결과, 이러한 미세구는 요산과 물로 만들어진 훨씬 더 작은 나노결정으로 구성되어 있는 것으로 나타났습니다. 연구팀은 또한 요산이 독성 화합물인 암모니아를 보다 안전한 고체 형태로 변환하는 데 도움이 된다는 사실을 발견했습니다. 그들은 요산이 인간에게도 유사한 보호 역할을 할 수 있다고 믿습니다. 더 많은 연구가 필요하지만 이러한 발견은 파충류 폐기물의 화학 물질이 결국 과학자들이 요산 관련 질병에 대한 더 나은 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있음을 시사합니다.

연구 지원 및 협업

이 연구는 국립과학재단, 조지타운대학교, 국제회절데이터센터, 치리카와 사막 박물관의 지원을 받았습니다.

연구팀은 JWST(James Webb Space Telescope)의 MIRI(중적외선 장비)를 사용하여 우리 은하계와 가장 가까운 이웃 은하인 대마젤란운에서 탄소 기반 화합물 5개를 식별했습니다. 메릴랜드 대학교와 NASA 과학자 Marta Sewilo가 주도한 이 연구는 천체 물리학 저널 편지 2025년 10월 20일.

외계 얼음에서 생명의 화학 성분 탐지

Sewilo의 연구팀은 어린 원시별을 둘러싸고 있는 얼음 내에서 5개의 복합 유기 분자(COM)를 발견했습니다. 여기에는 메탄올과 에탄올(두 가지 알코올 유형 모두), 메틸 포르메이트와 아세트알데히드(지구상의 산업용 화학물질), 아세트산(식초의 주성분)이 포함되었습니다. 화합물 중 하나인 아세트산은 이전에 우주 얼음에서 명확하게 관찰된 적이 없었고, 나머지 화합물인 에탄올, 메틸 포르메이트, 아세트알데히드는 은하수 밖의 얼음에서 처음으로 검출되었습니다.

연구팀은 또한 RNA 형성과 관련된 당 관련 분자인 글리콜알데히드의 징후를 발견했지만 이를 확인하려면 추가 분석이 필요합니다.

JWST의 날카로운 비전으로 우주 화학의 새 창을 열다

Sewilo는 “우리가 멀리 떨어져 있는 원시성 주변의 얼음과 관련된 희미한 스펙트럼 특징을 감지할 수 있는 것은 JWST의 탁월한 감도와 높은 각해상도 덕분입니다.”라고 말했습니다. “JWST의 스펙트럼 분해능은 신뢰할 수 있는 식별이 가능하도록 충분히 높습니다.”

Webb 망원경 이전에는 메탄올이 원시별 주변의 얼음에서 확인된 유일한 복합 유기 분자였습니다. 심지어 우리 은하계에서도 마찬가지였습니다. Sewilo에 따르면, 새로운 데이터의 뛰어난 정밀도 덕분에 그녀의 팀은 단일 스펙트럼에서 전례 없는 양의 정보를 추출할 수 있었습니다.

생명의 기원을 연구하는 가혹한 은하계

이번 발견은 분자가 발견된 위치 때문에 특히 놀랍습니다. 지구에서 약 160,000광년 떨어진 곳에 위치한 대마젤란운은 초기 우주와 유사한 조건에서 별이 어떻게 형성되는지 연구하기에 이상적인 환경입니다. 이 작은 은하는 우리 태양계의 중원소(원자번호가 헬륨보다 큰 원소)의 약 1/3에서 1/2에 불과하며 훨씬 더 강한 자외선 복사를 견뎌냅니다.

Sewilo는 “낮은 금속성 환경, 즉 수소와 헬륨보다 무거운 원소의 양이 줄어든다는 것은 초기 우주 시대의 은하계와 유사하기 때문에 흥미롭다”고 설명했습니다. “우리가 대마젤란운에서 배운 내용은 우주가 훨씬 더 젊었을 때부터 더 먼 은하계를 이해하는 데 적용할 수 있습니다. 가혹한 조건은 화학 반응에 사용할 수 있는 탄소, 질소, 산소와 같은 중원소가 훨씬 적은 원시 환경에서 얼마나 복잡한 유기 화학이 발생할 수 있는지에 대해 더 많이 알려줍니다.”

우주 먼지에서 복잡한 분자가 형성되는 방식

연구 공동 저자인 네덜란드 라이덴 대학의 Will Rocha는 COM이 기체 상태와 성간 먼지 입자를 코팅하는 얼음 층 모두에서 형성될 수 있다고 지적했습니다. 일단 형성되면 이러한 얼음은 나중에 분자를 다시 가스로 방출할 수 있습니다. 메탄올과 포름산 메틸은 이미 대마젤란운 내의 기체 상태에서 관찰되었지만, 이는 그러한 분자가 고체 얼음 자체에서도 형성되고 있다는 최초의 증거입니다.

Rocha는 “얼음 속의 COM 탐지는 이러한 결과를 뒷받침합니다.”라고 말했습니다. “대마젤란 구름에서 얼음 COM이 발견된 것은 이러한 반응이 태양 근처보다 훨씬 더 가혹한 환경에서 효과적으로 COM을 생성할 수 있다는 증거를 제공합니다.”

생명의 성분은 우주 초기에 형성되었을 수 있습니다

초기 우주에서 발견된 것과 유사한 낮은 금속성 환경에서 이러한 복잡한 분자의 존재는 생명체의 구성 요소가 과학자들이 한때 생각했던 것보다 훨씬 더 일찍, 그리고 더 넓은 범위의 조건에서 형성되기 시작했을 수 있음을 시사합니다.

이 발견은 생명체가 다른 곳에 존재한다는 것을 증명하지는 않지만, 유기 화합물이 행성 형성 과정을 견딜 수 있고 잠재적으로 젊은 행성에 통합되어 언젠가 생명체가 나타날 수 있는 조건을 만들 수 있음을 나타냅니다.

우주 화학 검색 확장

Sewilo와 그녀의 공동 연구자들은 대마젤란운과 소마젤란 구름 모두에서 더 많은 원시별을 조사하여 이러한 분자가 얼마나 널리 퍼져 있는지 탐구함으로써 연구를 확장할 계획입니다.

Sewilo는 “우리는 현재 대마젤란운에 하나의 광원만 갖고 있고 은하수 얼음에 있는 이러한 복잡한 유기 분자를 탐지할 수 있는 광원은 4개뿐입니다. 이 두 은하 사이의 COM 풍부도의 차이를 나타내는 초기 결과를 확인하려면 두 곳에서 더 큰 샘플이 필요합니다”라고 Sewilo는 말했습니다. “그러나 이번 발견으로 우리는 우주에서 어떻게 복잡한 화학이 나타나는지 이해하고 생명이 어떻게 탄생했는지에 대한 새로운 연구 가능성을 여는 데 있어 상당한 발전을 이루었습니다.”

멜라닌 세포 줄기 세포(McSC)는 머리카락과 피부의 색을 담당하는 색소 생성 세포인 멜라닌 세포를 생성하는 특수 세포입니다. 포유동물에서 이러한 줄기세포는 모낭의 돌출부-하부-팽대부 영역으로 알려진 부위에서 발견됩니다. 여기에서는 미성숙 멜라닌모세포로 존재하여 반복적인 재생 주기를 통해 머리카락과 피부가 색상을 유지하도록 보장합니다.

DNA 손상이 어떻게 머리 백발을 유발하는지 발견

2025년 10월 6일 온라인 출판 자연 세포 생물학도쿄 대학의 Emi Nishimura 교수와 Yasuaki Mohri 조교수가 주도한 연구에서는 McSC가 다양한 유형의 DNA 손상에 어떻게 반응하는지 탐구했습니다. 연구진은 생쥐의 장기 계통 추적 및 유전자 발현 프로파일링을 사용하여 McSC가 DNA 이중 가닥 절단을 경험할 때 노화 결합 분화(seno-분화)로 알려진 과정을 겪는다는 사실을 발견했습니다. 이 상태에서는 줄기세포가 영구적으로 성숙하다가 결국 소실되어 머리카락이 회색으로 변하게 됩니다. 이 과정은 p53-p21 신호 전달 경로의 활성화에 의해 제어됩니다.

McSC가 7,12-디메틸벤즈(a)안트라센 또는 자외선 B 방사선을 포함한 특정 발암 물질에 노출되면 동일한 보호 경로를 따르지 않습니다. DNA 손상이 존재하더라도 이들 세포는 세노분화를 피하고 계속해서 스스로 재생됩니다. 대신 주변 조직과 표피에서 방출되는 KIT 리간드 신호의 도움을 받아 클론으로 확장됩니다. 이러한 틈새에서 파생된 신호는 보호 분화 반응을 차단하여 줄기세포를 암에 취약한 상태로 만듭니다.

반대되는 세포 운명: 노화 또는 암

Nishimura에 따르면, “이러한 발견은 동일한 줄기 세포 집단이 스트레스 유형과 미세 환경 신호에 따라 길항적 운명(고갈 또는 확장)을 따를 수 있음을 보여줍니다.” 그녀는 “이는 흰머리와 흑색종을 관련 없는 사건이 아니라 줄기세포 스트레스 반응의 다양한 결과로 재구성합니다”라고 덧붙였습니다.

연구진은 이번 연구 결과가 흰머리가 발생하는 것이 암을 예방한다는 것을 의미하지는 않는다고 강조했습니다. 대신, 세노 분화는 손상된 줄기 세포가 유해해지기 전에 제거하는 스트레스 유발 방어 메커니즘 역할을 하는 것으로 보입니다. 이 보호 장치가 실패하거나 우회되면 손상된 세포가 살아남아 잠재적으로 흑색종으로 이어질 수 있습니다.

노화, 암 및 세포 자기 파괴의 연결

줄기세포가 보호적 고갈을 겪는지 위험한 확장을 겪는지 여부를 결정하는 분자 경로를 밝혀냄으로써 이 연구는 조직 노화의 생물학을 암 형성과 연결합니다. 또한 악성으로 변할 수 있는 세포를 희생시켜 암을 예방하는 데 도움이 되는 생물학적 과정인 ‘세놀리시스’를 통해 손상된 줄기 세포를 자연적으로 제거하는 것의 가치를 강조합니다.

EKN은 노화와 장수의 메커니즘을 밝히고 제어하기 위한 AMED 프로젝트(JP22gm1710003-JP25gm1710003), 과학 연구(S)(25H00439)를 위한 JSPS 보조금 지원을 받습니다. (JP17gm5010002-JP21gm5010002), 세계 최고의 백신 연구 개발 센터를 위한 AMED SCARDA 일본 이니셔티브(JP223fa627001), 과학 연구를 위한 JSPS 보조금(A)(20H00532) 및 혁신적인 분야의 과학 연구를 위한 JSPS 보조금 ‘줄기세포 노화와 질병'(26115003), 2025년도 국제공동연구과제 선정(번호:K25-1185).

Yasuaki Mohri는 JSPS 젊은 과학자를 위한 보조금(18K15114) 및 JSPS 과학 연구를 위한 보조금(C)(25K10315)의 지원을 받습니다.

Jun Seita는 노화와 장수의 메커니즘을 규명하고 제어하기 위한 AMED 프로젝트(JP19gm5010003, JP20gm5010003)와 과학 연구를 위한 JSPS 보조금(C)(18K08377)의 지원을 받습니다.

멜라닌 세포 줄기 세포(McSC)는 머리카락과 피부의 색을 담당하는 색소 생성 세포인 멜라닌 세포를 생성하는 특수 세포입니다. 포유동물에서 이러한 줄기세포는 모낭의 돌출부-하부-팽대부 영역으로 알려진 부위에서 발견됩니다. 여기에서는 미성숙 멜라닌모세포로 존재하여 반복적인 재생 주기를 통해 머리카락과 피부가 색상을 유지하도록 보장합니다.

DNA 손상이 어떻게 머리 백발을 유발하는지 발견

2025년 10월 6일 온라인 출판 자연 세포 생물학도쿄 대학의 Emi Nishimura 교수와 Yasuaki Mohri 조교수가 주도한 연구에서는 McSC가 다양한 유형의 DNA 손상에 어떻게 반응하는지 탐구했습니다. 연구진은 생쥐의 장기 계통 추적 및 유전자 발현 프로파일링을 사용하여 McSC가 DNA 이중 가닥 절단을 경험할 때 노화 결합 분화(seno-분화)로 알려진 과정을 겪는다는 사실을 발견했습니다. 이 상태에서는 줄기세포가 영구적으로 성숙하다가 결국 소실되어 머리카락이 회색으로 변하게 됩니다. 이 과정은 p53-p21 신호 전달 경로의 활성화에 의해 제어됩니다.

McSC가 7,12-디메틸벤즈(a)안트라센 또는 자외선 B 방사선을 포함한 특정 발암 물질에 노출되면 동일한 보호 경로를 따르지 않습니다. DNA 손상이 존재하더라도 이들 세포는 세노분화를 피하고 계속해서 스스로 재생됩니다. 대신 주변 조직과 표피에서 방출되는 KIT 리간드 신호의 도움을 받아 클론으로 확장됩니다. 이러한 틈새에서 파생된 신호는 보호 분화 반응을 차단하여 줄기세포를 암에 취약한 상태로 만듭니다.

반대되는 세포 운명: 노화 또는 암

Nishimura에 따르면, “이러한 발견은 동일한 줄기 세포 집단이 스트레스 유형과 미세 환경 신호에 따라 길항적 운명(고갈 또는 확장)을 따를 수 있음을 보여줍니다.” 그녀는 “이는 흰머리와 흑색종을 관련 없는 사건이 아니라 줄기세포 스트레스 반응의 다양한 결과로 재구성합니다”라고 덧붙였습니다.

연구진은 이번 연구 결과가 흰머리가 발생하는 것이 암을 예방한다는 것을 의미하지는 않는다고 강조했습니다. 대신, 세노 분화는 손상된 줄기 세포가 유해해지기 전에 제거하는 스트레스 유발 방어 메커니즘 역할을 하는 것으로 보입니다. 이 보호 장치가 실패하거나 우회되면 손상된 세포가 살아남아 잠재적으로 흑색종으로 이어질 수 있습니다.

노화, 암 및 세포 자기 파괴의 연결

줄기세포가 보호적 고갈을 겪는지 위험한 확장을 겪는지 여부를 결정하는 분자 경로를 밝혀냄으로써 이 연구는 조직 노화의 생물학을 암 형성과 연결합니다. 또한 악성으로 변할 수 있는 세포를 희생시켜 암을 예방하는 데 도움이 되는 생물학적 과정인 ‘세놀리시스’를 통해 손상된 줄기 세포를 자연적으로 제거하는 것의 가치를 강조합니다.

EKN은 노화와 장수의 메커니즘을 밝히고 제어하기 위한 AMED 프로젝트(JP22gm1710003-JP25gm1710003), 과학 연구(S)(25H00439)를 위한 JSPS 보조금 지원을 받습니다. (JP17gm5010002-JP21gm5010002), 세계 최고의 백신 연구 개발 센터를 위한 AMED SCARDA 일본 이니셔티브(JP223fa627001), 과학 연구를 위한 JSPS 보조금(A)(20H00532) 및 혁신적인 분야의 과학 연구를 위한 JSPS 보조금 ‘줄기세포 노화와 질병'(26115003), 2025년도 국제공동연구과제 선정(번호:K25-1185).

Yasuaki Mohri는 JSPS 젊은 과학자를 위한 보조금(18K15114) 및 JSPS 과학 연구를 위한 보조금(C)(25K10315)의 지원을 받습니다.

Jun Seita는 노화와 장수의 메커니즘을 규명하고 제어하기 위한 AMED 프로젝트(JP19gm5010003, JP20gm5010003)와 과학 연구를 위한 JSPS 보조금(C)(18K08377)의 지원을 받습니다.

자연적으로 나타나는 생명체의 가능성 없는 가능성

이 연구는 그럴듯한 프리바이오틱스 조건 하에서 체계화된 생물학적 정보가 형성되는 것이 얼마나 엄청나게 어려운지 조사합니다. Endres는 이를 페이지에 임의의 문자를 던져서 선도적인 과학 웹사이트에 일관된 기사를 작성하려고 시도하는 것과 비교하여 이를 설명합니다. 복잡성이 증가함에 따라 성공 확률은 빠르게 거의 0으로 떨어집니다.

이 문제를 탐구하기 위해 Endres는 정보 이론과 알고리즘 복잡성의 원리를 적용하여 원시 세포로 알려진 최초의 단순 세포가 기본 화학 성분으로 스스로 조립되는 데 필요한 것이 무엇인지 추정했습니다. 이 접근법은 그러한 과정이 자연적으로 일어날 가능성이 놀라울 정도로 낮다는 것을 보여주었습니다.

기회만으로는 충분하지 않은 이유

이번 발견은 무작위 화학 반응과 자연적 과정이 초기 지구에서 제한된 시간 내에 생명체가 어떻게 출현했는지 완전히 설명하지 못할 수도 있음을 시사합니다. 시스템은 본질적으로 무질서해지는 경향이 있기 때문에 생명에 필요한 복잡한 분자 조직을 구축하는 것은 큰 도전이었을 것입니다.

이것이 생명의 기원이 불가능하다는 것을 의미하는 것은 아니지만, 엔드레스는 현재의 과학 모델에 핵심 요소가 빠져 있을 수 있다고 주장합니다. 그는 무생물에서 생명이 출현하는 이면의 물리적 원리를 규명하는 것이 생물물리학에서 해결되지 않은 가장 큰 문제 중 하나라고 강조합니다.

투기적 대안을 고려하다

이 연구는 또한 프란시스 크릭(Francis Crick)과 레슬리 오르겔(Leslie Orgel)이 제안한 논란의 여지가 있는 아이디어인 지향성 범정자론(directed panspermia)에 대해서도 간략하게 고려합니다. 이 가설은 진보된 외계 문명에 의해 의도적으로 지구에 생명체가 도입되었을 수 있음을 시사합니다. Endres는 이 아이디어가 논리적으로 가능하다는 점을 인정하지만 이는 단순한 설명을 선호하는 원칙인 Occam의 면도날에 어긋난다고 지적합니다.

자연적 기원을 배제하는 대신, 연구는 그 과정이 얼마나 어려웠을지를 정량화하는 방법을 제공합니다. 이는 생명에 대한 막대한 정보 및 조직적 장벽을 극복하는 데 도움이 될 수 있는 새로운 물리적 법칙이나 메커니즘의 잠재적인 필요성을 지적합니다. 이 연구는 생명체가 어떻게 발생할 수 있는지에 대한 보다 수학적인 근거를 갖춘 이해를 향한 중요한 움직임을 나타냅니다.

계속되는 미스터리

이 연구는 과학에서 가장 심오한 질문 중 일부가 여전히 답을 얻지 못한 채 남아 있음을 상기시켜 줍니다. 연구자들은 수학과 생물학을 결합함으로써 인류의 가장 오래된 미스터리 중 하나인 존재 자체가 어떻게 시작되었는지에 대한 새로운 통찰력을 발견하기 시작했습니다.

Universe Today에 원래 게시된 기사를 각색했습니다.

자연적으로 나타나는 생명체의 가능성 없는 가능성

이 연구는 그럴듯한 프리바이오틱스 조건 하에서 조직화된 생물학적 정보가 형성되는 것이 얼마나 엄청나게 어려운지 조사합니다. Endres는 이를 페이지에 임의의 문자를 던져서 선도적인 과학 웹사이트에 일관된 기사를 작성하려고 시도하는 것과 비교하여 이를 설명합니다. 복잡성이 증가함에 따라 성공 확률은 빠르게 거의 0으로 떨어집니다.

이 문제를 탐구하기 위해 Endres는 정보 이론과 알고리즘 복잡성의 원리를 적용하여 원시 세포로 알려진 최초의 단순 세포가 기본 화학 성분으로 스스로 조립되는 데 필요한 것이 무엇인지 추정했습니다. 이 접근법은 그러한 과정이 자연적으로 일어날 가능성이 놀라울 정도로 낮다는 것을 보여주었습니다.

기회만으로는 충분하지 않은 이유

이번 발견은 무작위 화학 반응과 자연적 과정이 초기 지구에서 제한된 시간 내에 생명체가 어떻게 출현했는지 완전히 설명하지 못할 수도 있음을 시사합니다. 시스템은 본질적으로 무질서해지는 경향이 있기 때문에 생명에 필요한 복잡한 분자 조직을 구축하는 것은 큰 도전이었을 것입니다.

이것이 생명의 기원이 불가능하다는 것을 의미하는 것은 아니지만, 엔드레스는 현재의 과학 모델에 핵심 요소가 빠져 있을 수 있다고 주장합니다. 그는 무생물에서 생명이 출현하는 이면의 물리적 원리를 규명하는 것이 생물물리학에서 해결되지 않은 가장 큰 문제 중 하나라고 강조합니다.

투기적 대안을 고려하다

이 연구는 또한 프란시스 크릭(Francis Crick)과 레슬리 오르겔(Leslie Orgel)이 제안한 논란의 여지가 있는 아이디어인 지향성 범정자론(directed panspermia)에 대해서도 간략하게 고려합니다. 이 가설은 진보된 외계 문명에 의해 의도적으로 지구에 생명체가 도입되었을 수 있음을 시사합니다. Endres는 이 아이디어가 논리적으로 가능하다는 점을 인정하지만 이는 단순한 설명을 선호하는 원칙인 Occam의 면도날에 어긋난다고 지적합니다.

자연적 기원을 배제하는 대신, 연구는 그 과정이 얼마나 어려웠을지를 정량화하는 방법을 제공합니다. 이는 생명에 대한 막대한 정보 및 조직적 장벽을 극복하는 데 도움이 될 수 있는 새로운 물리적 법칙이나 메커니즘의 잠재적인 필요성을 지적합니다. 이 연구는 생명체가 어떻게 발생할 수 있는지에 대한 보다 수학적인 근거를 갖춘 이해를 향한 중요한 움직임을 나타냅니다.

계속되는 미스터리

이 연구는 과학에서 가장 심오한 질문 중 일부가 여전히 답을 얻지 못한 채 남아 있음을 상기시켜줍니다. 연구자들은 수학과 생물학을 결합함으로써 인류의 가장 오래된 미스터리 중 하나인 존재 자체가 어떻게 시작되었는지에 대한 새로운 통찰력을 발견하기 시작했습니다.

Universe Today에 원래 게시된 기사를 각색했습니다.