February 23,2019

2015 인기 논문 베스트 10

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연말이면 ‘10대 과학뉴스’ 같은 제목으로 그 해에 가장 주목을 받은 연구결과나 과학자가 소개된다. 그런데 이와 비슷하면서도 다른 랭킹이 있으니 바로 ‘인기논문 베스트 100’이다.

영국의 과학논문 조사기관인 알트메트릭(Altmetric)은 학술적인 평가 뿐 아니라 언론이나 일반 대중의 반응까지 포함해 논문지수를 산정한다. 즉 뉴스 이야기, 블로그 포스트, 트위트, 페이스북 포스트, 구글플러스 포스트, 비디오, 위키피디아 참고문헌 등의 인용횟수를 수치화한다. 따라서 알트메트릭 논문지수가 높을 경우 그만큼 화제가 됐다는 뜻이다.

지난해 집계된 인기논문 베스트 100을 다 나열할 수는 없고 그 가운데 베스트 10을 소개한다. 나머지 11위에서 100위까지 논문이 궁금한 독자는 다음 사이트(관련 링크)에서 확인하기 바란다.

새로운 항생제를 찾은 과정. 아이칩의 단위 하나에 토양미생물 세포를 하나씩 넣고(맨 왼쪽) 자연환경에 가깝게 배양한다(왼쪽에서 두 번째). 황색포도상구균을 깐 뒤 생장이 억제된 곳을 찾는다(왼쪽에서 세 번째). 이렇게 찾은 곳에 있는 미생물에서 새로운 항생제 테익소박틴을 분리했다(맨 오른쪽). ⓒ ‘네이처’

새로운 항생제를 찾은 과정. 아이칩의 단위 하나에 토양미생물 세포를 하나씩 넣고(맨 왼쪽) 자연환경에 가깝게 배양한다(왼쪽에서 두 번째). 황색포도상구균을 깐 뒤 생장이 억제된 곳을 찾는다(왼쪽에서 세 번째). 이렇게 찾은 곳에 있는 미생물에서 새로운 항생제 테익소박틴을 분리했다(맨 오른쪽). ⓒ ‘네이처’

1위(논문지수 2782): 내성 없는 새로운 항생제 발견 (‘네이처’ 2015년 1월 22일자)

항생제 내성 병원균의 등장으로 감염된 환자가 속수무책으로 사망하는 사례가 종종 보도되곤 한다. 내성균의 등장이 항생제 남용 때문인 것처럼 얘기하지만 사실 이는 시간의 문제일뿐 언젠가는 일어나는 일이다. 항생제는 미생물이 다른 미생물과 경쟁하기 위해 만들어내는 물질로 곰팡이가 만드는 페니실린이 가장 유명하다.

1940년대에서 1960년대 사이 주로 토양미생물에서 새로운 항생제를 찾는 연구를 많이 했지만 한계에 다다르자(이렇게 찾은 새로운 항생제도 분자의 기본 골격이 같아 내성균을 죽이지 못함) 화학자들이 나서 자연에는 없는 새로운 구조의 항생제를 설계했지만 이런저런 이유로 대부분 실패했다.

미국 노스웨스턴대 킴 루이스 교수팀은 다시 토양미생물에서 새로운 항생제를 찾는 전략으로 돌아가기로 했다. 연구팀은 아이칩(iChip)이라는 미생물배양기술을 개발했다. 즉 토양미생물 대다수가 기존 배양법으로는 증식하지 못하기 때문에 과거에는 일부 토양미생물만을 조사한 셈이다. 새 배양법은 칩 안에 자연환경(흙)을 재현한 뒤 미생물 한 세포만을 넣어 배양한 것.

이렇게 배양한 토양미생물 1만 여 균주가 있는 칩 위에 황색포도상구균을 도포한 뒤 증식이 억제된 곳의 미생물에서 항생제 물질 테익소박틴(teixobactin)을 분리했다. 엘레프테리아 테레(Eleftheria terrae)라는 그람음성균이 만드는 테익소박틴은 황색포도상구균 같은 그람양성균의 세포벽을 이루는 지질을 방해해 항생 효과를 보이는 것으로 밝혀졌다. 이 구조는 돌연변이로 바꾸기도 어려워 내성이 생길 가능성이 거의 없다고 한다.

2위(논문지수 2728): MMR백신과 자폐는 무관 (‘미의학협회저널(JAMA)’ 2015년 4월 21일자)

선진국에 교육수준이 높은 사람들 가운데 의외로 백신에 거부반응을 보이는 사람이 많다. 특히 MMR(홍역 볼거리 풍진) 백신을 맞은 아이가 자폐성 질환에 걸릴 가능성이 높다는 속설이 수십 년 째 이어져 오면서 미국의 경우 아이에게 MMR백신을 맞히지 않는 부모가 10% 정도 된다. 보통 MMR백신은 12~15개월에 한 차례, 4~6세에 또 한 차례 접종한다. 물론 백신과 자폐가 관련이 없다는 연구가 수도 없이 나왔지만 별 소용이 없다.

미국 르윈그룹의 안잘리 자인 박사팀은 손위 형제자매가 있는 어린이 95,727명을 대상으로 대규모 역학조사를 진행해 MMR백신과 자폐는 정말 관계가 없음을 보였다. 먼저 95,727명 가운데 994명(1%)이 자폐로 진단됐고 1929명(2%)이 손위 형제자매 중에 자폐가 있었다. 손위 형제자매 중에 자폐가 있을 경우 자폐인 아이는 134명(1929명의 6.9%)인 반면 손위 형제자매 중에 자폐가 없는데 자폐인 아이는 860명(93,798명의 0.9%)이었다. 즉 자폐는 유전적 성향이 있다는 말이다.

한편 손위 형제 가운데 자폐가 없을 경우 아이의 백신접종률은 두 살 때 84%, 다섯 살 때 92%였다. 반면 손위 형제 가운데 자폐가 있을 경우 아이의 백신접종률은 두 살 때 73%, 다섯 살 때 86%였다. 큰 아이가 백신 접종 때문에 자폐가 됐다고 생각한 부모가 작은 아이에게 접종을 안 시켰다는 말이다. 만일 이 논리가 맞다면 아이가 자폐가 될 가능성이 낮아야 하지만 위에서 봤듯이 훨씬 더 높다.

3위(논문지수 2432): 여섯 번째 대멸종은 정말 인류 때문 (‘사이언스 어드밴시스’ 2015년 6월 19일자)

대멸종하면 6600만 년 전 소행성 충돌로 공룡이 사라진 것 같은 순간적인 대파국을 떠올리지만 지질학적 시간 척도로 봤을 대 최근 수백 년 사이에 일어난 동식물의 멸종속도는 ‘여섯 번째 대멸종’이라고 불러도 전혀 과장이 아니라는 주장이 벌써부터 나왔다. 그러나 적지 않은 사람들은 이런 주장이 과장이고 각종 규제를 위한 구실이라고 반발하고 있다.

멕시코 국립자치대학 생태학연구소 게라도 케발로스 교수팀은 다양한 화석자료와 컴퓨터시뮬레이션을 이용해 인류의 활동으로 인한 여섯 번째 대멸종이 실제로 일어나고 있는 현상임을 규명했다. 이들은 화석을 토대로 과거 포유류의 멸종속도를 최대한 높게 계산한 결과 100년에 1만 종 가운데 두 종이 멸종한 것으로 나왔다. 다른 척추동물은 통계를 내기에는 화석이 충분하지 않았다.

한편 1500년 이후 척추동물의 멸종속도를 계산한 결과 보수적으로 봐도 100년에 1만 종 가운데 15종 꼴로 멸종한 것으로 나왔고 특히 1900년 이후에는 53종으로 급증했다. 이전 자료가 포유동물뿐이므로 이 가운데 포유동물만으로 집계한 결과 역시 1500년 이후는 100년에 1만 종 가운데 20종, 1900년대 이후는 55종의 비율로 멸종했다. 따라서 멸종속도가 수십 배 더 빨라진 셈이므로 현재 상황을 여섯 번째 대멸종이라고 부를만하다는 것이 연구자들의 결론이다.

4위(논문지수 2340): 암 발생의 상당 부분은 불운의 결과 (‘사이언스’ 2015년 1월 2일자)

암은 유전자 변이의 질환으로 그 원인은 크게 세 가지로 나뉜다. 먼저 환경 요인으로 발암물질이나 자외선 등에 노출돼 세포의 DNA가 손상된 결과 암세포가 생길 수 있다. 한편 변이유전자를 물려받은 경우 세포가 분열하다가 암세포로 바뀌기가 쉽다. 2013년 영화배우 앤젤리나 졸리가 자신이 유방암 변이유전자를 갖고 있다며(따라서 유방암에 걸릴 가능성이 높긴 하다) 멀쩡한 가슴을 제거하는 예방적 유방절제술을 받아 화제가 된 적이 있다.

끝으로 정상 세포가 분열하는 과정에 임의로 생긴 변이가 축적돼 암세포가 나오기도 한다. 현대의학은 발암요인으로 환경과 유전을 큰 비중으로 다루고 있지만 세 번째 가능성은 드물다고 보고 있다.

미국 존스홉킨스의대의 암유전학자 버트 보겔스타인 교수와 수리생물학자 크리스티안 토마세티 박사는 신체조직에 따라 암 발생률이 큰 차이를 보이는 현상에 의문이 들었다. 오늘날 암 발생의 주요 원인으로 널리 받아들여지고 있는 환경 요인과 유전 요인이 정말 그렇다면 이렇게 편차가 클 리가 없다는 것.

예를 들어 음식물에 포함된 발암물질(환경 요인)이 소화기 암을 일으킨다면 장기에 따라 암 발생률이 최대 24배나 차이가 나는 걸 설명하기 어렵다고. 음식이 지나가는 소화기관 순서대로 보면 일생동안 걸릴 위험성이 식도암은 0.51%, 위암이 0.86%, 소장이 0.2%, 대장이 4.82%다.

연구자들은 이 문제를 풀기 위해 진화생물학의 이론, 즉 암은 ‘다세포 생물이 진화하며 치러야 하는 대가’라는 측면에 주목했다. 즉 세포가 분열(DNA복제)을 하다보면 실수가 생기기 마련이고 실수가 쌓이다보면 암이 생긴다는 것. 이들은 신체조직에 따른 줄기세포의 평생에 걸친 분열횟수를 추측한 논문들을 추적했고 동시에 각 조직별 암 발생률 데이터도 모아 둘 사이의 상관관계를 조사했다.

연구자들은 둘 사이에서 0.804이라는 높은 상관계수를 얻었다. 상관계수가 1이면 두 변수가 100% 비례하는 것이고 0이면 전혀 관계가 없다는 뜻이다. 두 변수 사이가 인과관계라면 상관계수의 제곱이 한 변수가 다른 변수에 미치는 영향력이라고 한다. 즉 암 발생의 65%는 줄기세포의 분열횟수로 설명할 수 있다는 말이다. 세포분열이 왕성한 조직일수록 실수가 일어나는 횟수도 많기 때문에 암이 생길 가능성도 높다는 것.

연구자들은 이런 결과를 바탕으로 암 발생은 대부분 세포분열시 일어나는 임의의 돌연변이라는 ‘불운(bad luck)’의 결과라고 결론내렸다. 따라서 생활습관을 개선해 암을 예방하려는 노력도 중요하지만 여기에는 한계가 있다는 사실도 인식해야 한다고 덧붙였다.

5위(논문지수 2294): 심리학 논문 61%는 재현 안 돼 (‘사이언스’ 2015년 8월 28일자)

과학이 다른 학문과 다른 점은 엄밀성에 있고 이는 재현으로 입증된다고들 한다. 심리학 연구결과가 물리학이나 화학 같은 ‘하드한’ 과학 수준까지는 아니더라도 대부분은 재현될 거라는 게 일반인의 ‘상식’이다. 그런데 2008년 이후 주요 심리학 학술지 세 곳에 실린 논문들 가운데 중요하다고 판단되는 100편을 골라 재현실험을 한 결과 불과 39편만이 결과가 확실히 재현됐다는 충격적인 연구결과가 나왔다.

영향력 있는 심리학 논문 100편에 대한 재현실험을 한 결과 불과 39%에서만 충실하게 재현됐다. 이 연구를 주도한 미국 버지니아대의 심리학자 브라이언 노섹 교수는 학술지 ‘네이처’가 선정한 ‘2015년 화제의 인물 10’에 선정됐다. ⓒ 버지니아대

영향력 있는 심리학 논문 100편에 대한 재현실험을 한 결과 불과 39%에서만 충실하게 재현됐다. 이 연구를 주도한 미국 버지니아대의 심리학자 브라이언 노섹 교수는 학술지 ‘네이처’가 선정한 ‘2015년 화제의 인물 10’에 선정됐다. ⓒ 버지니아대

이 연구를 주도한 미국 버지니아대의 심리학자 브라이언 노섹 교수는 이 ‘업적’으로 학술지 ‘네이처’가 선정한 ‘2015년 화제의 인물 10’에 선정되기도 했다. 노섹 교수는 2013년 ‘열린과학센터’라는 비영리재단을 설립해 심리학 논문 100편에 대한 재현실험에 참여할 사람들을 모집했고, 세계 각지에서 심리학자 270명이 지원해 아무 ‘보상 없이’ 재현실험을 한 것. 그 결과 69편에서 결과가 재현되지 않았고 심지어 반대의 결과가 나온 경우도 있었다.

노섹 교수는 이 가운데 의도적인 조작은 거의 없을 것이라며 ‘불완전한 실험설계나 무의식적인 편견’이 이유일 거라고 설명했다. 열린과학센터는 2016년 암관련 논문들을 대상으로 재현성 검증 실험을 실시할 예정이다.

6위(논문지수 2129): 바다에 5조 개가 넘는 플라스틱이 떠다닌다 (‘플로스원’ 2014년 12월 10일자)

20세기는 석유화학문명의 시대로 인류는 플라스틱이라는 신재료의 덕을 톡톡히 봤다. 그러나 플라스틱의 썩지 않는 성질이 재앙으로 뒤바뀌고 있다. 가끔 TV에도 나오지만 해변에 떠밀려온 각종 쓰레기의 상당부분이 플라스틱이다.

미국 파이브자이어연구소 마르쿠스 에릭센 박사팀은 2007~2013년 24차례의 탐사를 통해 전세계 바다의 플라스틱 오염 정도를 조사했다. 연구자들은 플라스틱을 크기에 따라 네 가지로 분류했다. 즉 0.33~1mm인 작은 마이크로플라스틱, 1.01~4.75mm인 큰 마이크로플라스틱, 4.76~200mm인 중간크기플라스틱, 200mm가 넘는 대형플라스틱이다.

그 결과 모든 플라스틱을 합친 개수는 최소한 5조 2500억 개이고 그 무게는 27만여 톤으로 추정됐다. 한편 크기가 4.75mm 미만인 마이크로플라스틱의 경우 예상치보다 개수가 적은 것으로 나와 해양에서 제거되는 메커니즘이 존재하는 것으로 보인다. 아마도 상당부분은 해양동물의 입을 통해 장 속으로 들어가지 않을까.

7위(논문지수 2013): 온도 상승 2도 이내로 하려면 화석연료 사용 왕창 줄여야 (‘네이처’ 2015년 1월 8일자)

이번 주는 모처럼 겨울다운 추위가 찾아왔지만 지난달은 정말 따뜻했다. 미국 뉴욕은 20도에 벚꽃이 피기도 했다. 이번 이상고온은 엘리뇨 때문이라지만 온실가스 증가로 인해 지구의 온도는 꾸준히 상승하고 있다. 연구자들은 지구 생태계의 파국을 막으려면 21세기 동안 온도상승을 2도 이내로 막아야 하고 그러려면 2050년까지 이산화탄소 배출량을 대략 1,100기가톤으로 제한해야 한다고 본다. 그런데 문제는 지금 추세라면 2050년까지 이보다 세 배는 나올 것 같다는 것.

영국 런던대(UCL)의 연구자들은 현재 석탄, 가스, 석유 등 화석연료의 매장량을 이산화탄소로 환산할 경우 11,000기가톤으로 추정했다. 그런데 기온상승을 2도 이내로 하려면 2050년까지 이산화탄소 배출량을 1100기가톤 수준으로 묶어야 한다. 화석연료 연소로 나온 이산화탄소의 상당수가 광합성 등으로 다시 고정되므로 그때까지 매장량의 10%만 써야 하는 것 아니다.

그럼에도 시뮬레이션을 한 결과 2050년까지 현재 석탄 매장량의 80%, 가스의 50%, 석유의 30%는 건드리지 않아야 기온상승 2도 이내의 목표를 이룰 수 있는 것으로 나타났다. 이를 국가별로 보면 중국과 인도는 자국의 석탄매장량의 66%를 놔둬야하고 미국과 호주, 러시아는 90% 이상은 건드리지 말아야 한다. 연구자들은 각국이 지구차원에서 협력하지 않으면 이런 목표를 이루기가 쉽지 않을 것으로 전망했다.

8위(논문지수 1913): 과학논문 작성에 쓰이는 프로그램 비교 (‘플로스원’ 2014년 12월 19일자)

최근 개봉한 ‘스타워즈: 깨어난 포스’가 세계적으로 흥행한 가운데 유독 우리나라에서만 반응이 밋밋해 화제가 됐다. 사실 이런 경우가 몇 가지 있는데 워드프로세서도 그 한 예다. 마이크로소프트 워드(줄여서 워드)라는 막강한 프로그램이 있음에도 ‘아래한글’(이하 한글)이 꿋꿋이 버티고 있다(필자 같은 사람 때문에?). 아무튼 서구권에서는 워드가 주류일 텐데 학계에서는 레이텍(LaTeX)이라는 프로그램을 사용하는 사람들도 꽤 되는 것 같다.

독일 기센대 심리학과 마르쿠스 크나우프 교수팀은 워드와 레이텍의 장단점을 비교했다. 이 논문이 8위에 선정된 건 평소 논문을 많이 쓰는 연구자들의 관심이 반영된 결과일 것이다. 한글과 마찬가지로 워드도 며칠만 익히면 기본적인 사용에는 문제가 없을 정도가 되고 입력이 쉽지만 레이텍은 진입장벽이 좀 있다고 한다. 하지만 일단 익수해지면 수식을 넣는 것 같은 복잡한 작업을 하는데 레이텍이 더 편하다.

당연한 결과이겠지만 수학, 컴퓨터과학, 공학도들이 레이텍을 선호하고 작업과정을 즐기는 경향이 있다고 한다. 하지만 레이텍은 입력속도가 느리고 문법실수가 잦아 논문을 쓸 때는 전체적인 효율성을 고려해 프로그램을 선택해야 한다고 저자들은 조언했다.

9위(논문지수 1873): 신경 알고리듬으로 미술 스타일 재현 (아직 출판 안 됨)

미국 코넬대에서 운영하는 아카이브(arXiv)라는 사이트가 있다. 주로 수학이나 물리학 분야의 출판 전 논문을 모아둔 곳으로, 가끔 이곳에 있는 논문이 저널에 실리기도 전에 화제가 되기도 한다. 이 논문도 그런 경우로 ‘딥뉴럴네트웍스(Deep Neural Networks)’라는 컴퓨터 모형 시스템을 써서 화가가 특정 작품을 그릴 때 스타일을 재현하는 알고리듬을 만들었다.

화가가 특정 작품을 그릴 때 구사한 기법을 재현하는 알고리듬에 대한 논문이 정식으로 학술지에 실리기도 전에 논문지수 9위에 오르는 기염을 토했다. A. 튀빙겐의 넥카프론트 풍경 사진. B. 윌리엄 터너의 ‘미노타우로스의 난파선(작은 그림)’ 버전. C. 빈센트 반 고흐의 ‘별이 빛나는 밤’ 버전. D. 에드바르트 뭉크의 ‘절규’ 버전. E. 파블로 피카소의 ‘앉아있는 여인의 누드’ 버전. F. 바실리 칸딘스키의 ‘구성Ⅶ’ 버전. ⓒ 튀빙겐대

화가가 특정 작품을 그릴 때 구사한 기법을 재현하는 알고리듬에 대한 논문이 정식으로 학술지에 실리기도 전에 논문지수 9위에 오르는 기염을 토했다. A. 튀빙겐의 넥카프론트 풍경 사진. B. 윌리엄 터너의 ‘미노타우로스의 난파선(작은 그림)’ 버전. C. 빈센트 반 고흐의 ‘별이 빛나는 밤’ 버전. D. 에드바르트 뭉크의 ‘절규’ 버전. E. 파블로 피카소의 ‘앉아있는 여인의 누드’ 버전. F. 바실리 칸딘스키의 ‘구성Ⅶ’ 버전. ⓒ 튀빙겐대

즉 한 사진을 놓고 어떤 화가가 특정 작품을 그릴 때 기법을 재현한 알고리듬을 적용하면 그 화가가 그린 것 같은 그림이 나온다. 독일 튀빙겐에서 경치가 좋기로 소문난 넥카프론트(Neckarfront)를 담은 한 사진을 윌리엄 터너, 빈센트 반 고흐, 에드바르트 뭉크, 파블로 피카소, 바실리 칸딘스키가 그린 버전(물론 컴퓨터 알고리듬이)으로 보면 꽤 흥미롭다. 아직 정식으로 학술지에 실리지 않았음에도 9위에 뽑힌 이유일 것이다.

10위(논문지수 1634): 신심이 깊은 아이일수록 반사회적? (‘커런트 바이올로지’ 2015년 11월 16일)

지구촌 인구의 84%인 58억 명이 종교인이라고 한다. 물론 신심의 정도는 천차만별이라 종교를 위해 목숨도 버리는 경우도 있는 반면 평생 세 번만 교회에 간다(세례 받을 때, 결혼식 때, 자기 장례식 때)는 우스개로 있다.

미국 시카고대 심리학과 연구자들은 여섯 개 나라(캐나다, 중국, 요르단, 터키, 미국, 남아공)의 5~12세 어린이 1,170명을 대상으로 가족의 종교적 분위기와 아이의 태도의 관계를 조사했다. 그 결과 종교 영향이 큰 집안의 아이일수록 감정이입과 정의감이 높은 것으로 나타났다. 그러나 이타적인 성향은 낮았고 타인의 잘못에 대해 좀 더 가혹하게 벌하려는 경향이 있었다. 이에 대해 연구자들은 종교가 친사회적 행위라는 기존 관점에 대해 도전하는 결과라고 평가했다.

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