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2015년 6월 21일 일요일

땅속에서 어떻게 길을 찾느냐고? 내몸에 나침판 있다



(예쁜꼬마선충의 머리 부분에 있는 자기장을 감지하는 기관.  Inside the head of the worm C. elegans, the TV antenna-like structure at the tip of the AFD neuron (green) is the first identified sensor for Earth's magnetic field. Credit: Andres Vidal-Gadea. )

 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)은 몸길이 1mm에 불과한 작은 선형동물로 불행히 예쁜 외모보다는 실험동물로 사용되어 널리 알려졌습니다. 이 작은 선충은 보관이 간편하고 기르기가 쉬우며 투명한 몸을 통해 내부를 들여다볼 수 있는 데다 발생 단계가 비슷해서 실험 재료로 널리 사용됩니다. 실제로 2002년 노벨 생리 의학상은 이 선충을 이용해 연구한 영국의 C.브레너와 J.E.설스턴, 미국의 H.R.호비츠에게 돌아갔습니다.

 이렇듯 실험동물로 널리 사용되는 예쁜꼬마선충이지만 아직도 과학자들은 이 작은 선충에 대해서 모르는 부분들이 많습니다. 그중에 하나는 이 선충이 컴컴한 땅속에서 어떻게 방향을 찾아가는지 입니다.

 예쁜꼬마선충은 보통 흙 속에서 유기물과 박테리아를 먹이 삼아 살아갑니다. 그런데 과학자들은 이 작은 동물이 생각보다 깜깜한 흙 속에서 길을 잘 찾는다는 사실을 발견했습니다. 하지만 지금까지 그 이유는 몰랐죠.

 텍사스 대학(University of Texas at Austin )의 과학자들은 이 작은 선충이 사실은 지구의 자기장을 감지할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 연구팀은 이 동물이 지구 자기장을 감지할 수 있는 능력이 있다는 사실을 입증하기 위해서 투명한 젤라틴이 든 튜브에 예쁜꼬마선충을 넣고 호주, 영국, 하와이 등 다른 지역에서 움직임을 조사했습니다.



(예쁜꼬마선충. Bob Goldstein, UNC Chapel Hill http://bio.unc.edu/people/faculty/goldstein/ - Own work )  

 그 결과 이 동물이 자기장의 방향이 다른 지역에서 다르게 움직인다는 사실을 발견했습니다. 이와 같은 자기장 감지 감각(magnetosensation)은 사실 여러 동물에서 그 사례를 볼 수 있지만, 몸길이 1mm의 원시적인 동물에서 이를 발견할 수 있다고 생각한 사람은 많지 않았습니다.

 연구팀은 여기서 더 나아가 과연 어떤 기관이 자기장을 감지하는지를 연구했습니다. 여러 신경과학자의 도움을 받은 결과 연구팀은 이 선충의 머리 부분에 TV 안테나 같은 모양을 한 독특한 신경세포(뉴런)을 찾아냈습니다. AFD neuron이라고 알려진 이 신경 세포는 이전에도 존재가 알려졌지만, 자기장을 감지한다는 사실은 이번에 처음 알아냈습니다.

 즉 연구자들이 자기장을 감지하는 능력을 지닌 자기장감지 신경세포(magnetosensory neuron)를 찾아내는 데 성공한 것입니다. 이 작은 신경 조직은 그야말로 머릿속의 나침판이나 다를 바 없는 역할을 해 땅속에서도 방향을 잃지 않게 도와줍니다.   

 사실 과거 지구 자기장을 감지하는 다른 동물들에서 이와 같은 감각 기관이 있을 것이라는 추정은 했지만, 정확히 어떤 세포인지는 알지 못했습니다. 예쁜꼬마선충은 매우 단순한 생물이기 때문에 과학자들에게 많은 도움을 주었는데, 이번에도 역시 단순한 구조를 가진 덕분에 도움을 준 셈입니다. 신경 세포가 많지 않은 단순한 구조로 찾기가 쉬었던 것입니다. 

 이 연구는 앞으로 더 복잡한 동물의 자기장 감지 능력을 연구하는데 도움을 줄 것으로 기대됩니다. 


 참고   







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