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[핵잼 사이언스] 머리가 잘려도 빛을 볼 수 있는 편형동물의 비밀

입력 2021. 05. 15. 11:11

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인간 같은 복잡한 척추동물은 신체 재생 능력이 크게 떨어진다.

인도 하이데라바드 대학 줄기세포 과학 및 재생 의학 연구소의 과학자들은 머리가 잘린 편형동물의 몸통 부분이 빛을 감지하는 능력을 검증했다.

다시 말해 편형동물은 몸으로 빛을 볼 수 있다.

따라서 사물을 보지 못해도 특정 파장의 빛의 세기를 감지할 수 있는 감각 세포를 몸 전체에 갖춘 것으로 해석된다.

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[서울신문 나우뉴스]

자외선 (UV-A)에 반응해 움직이는 머리가 잘린 편형동물

인간 같은 복잡한 척추동물은 신체 재생 능력이 크게 떨어진다. 특화된 기능을 지닌 장기와 복잡한 조직 때문에 본래 모습대로 재생하기가 쉽지 않은 것이다. 반면 편형동물 같은 단순한 무척추동물은 몸이 둘로 잘려도 살아남을 수 있다. 몸을 여러 조각으로 잘라도 각각의 조각이 완전한 개체로 재생되는 플라나리아가 대표적이다. 참고로 플라나리아 역시 편형동물의 일종이다.

플라나리아의 뛰어난 재생 능력의 비결은 단순한 몸 구조와 더불어 반복적인 구조에 있다. 예를 들어 플라나리아의 신경은 사다리 모양으로 몸통을 따라 배치되어 있으며 뇌는 이 가운데 가장 큰 신경절에 불과하다. 따라서 머리 부분이 잘려도 몸통 부분의 신경절이 뇌의 역할을 대신하면 그만이다. 그러나 눈의 역할을 하는 안점(eyespot)은 머리 부분에 한 쌍만 존재한다. 따라서 머리를 자를 경우 몸통 부분은 눈을 재생할 때까지 한동안 장님이 되는 수밖에 없다.

편형동물의 눈은 작고 원시적이라서 없어도 될 것처럼 보이지만, 사실 생존에 매우 중요한 역할을 한다. 대표적인 역할은 편형동물에 치명적인 자외선(UV-A)를 감지하는 것이다. 주로 토양에 사는 편형동물은 매우 얇고 약한 외피를 지니고 있어 자외선에 오래 노출되면 치명적이다. 따라서 이런 환경에 노출되지 않도록 빛을 감지하는 눈이 필요하다. 과학자들이 잘려 나간 몸통 부분이 생존에 불리할 것으로 예상한 이유다. 하지만 실제로는 그렇지 않다는 연구 결과가 발표됐다.

인도 하이데라바드 대학 줄기세포 과학 및 재생 의학 연구소의 과학자들은 머리가 잘린 편형동물의 몸통 부분이 빛을 감지하는 능력을 검증했다. 연구팀은 빛을 감지하는 단백질인 옵신(opsin)이 눈 이외의 부위에서도 검출되었다는 이전 연구 결과를 토대로 혹시 눈 이외의 다른 부분도 빛을 감지하는 것이 아닌가 의구심을 품었다.

이를 증명할 방법은 간단하다. 편형동물의 머리를 자른 후 자외선을 비춰주고 각 부분이 어떻게 움직이는지 관찰하면 된다. 그 결과 연구팀은 몸통 부분도 해로운 자외선을 피해 달아나는 것을 확인했다. 이후 연구팀은 편형동물의 세포를 분석해 광수용체를 지닌 특수 감각 세포가 몸 전체에 퍼져 있다는 사실을 확인했다. 이 광감각 세포는 눈이 아니라 몸통에서 해로운 자외선을 독립적으로 감지해 편형동물이 피할 수 있게 해준다. 다시 말해 편형동물은 몸으로 빛을 볼 수 있다.

편형동물은 대부분 긴 지렁이처럼 생겼기 때문에 머리 부분에서만 해로운 자외선을 감지하면 몸 전체를 보호하지 못할 위험이 있다. 따라서 사물을 보지 못해도 특정 파장의 빛의 세기를 감지할 수 있는 감각 세포를 몸 전체에 갖춘 것으로 해석된다. 따라서 몸이 잘려도 어디서든 빛을 감지할 수 있다. 한 가지 더 흥미로운 사실은 이 광감각 세포가 잘 때도 빛을 감지해 편형동물을 이동시킨다는 점이다. 잠자는 도중에도 빛은 볼 수 있다는 것인데, 이 역시 생존을 위한 적응으로 생각된다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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