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2016년 5월 3일 화요일

파충류도 꿈을 꾸는가?



(Sleeping bearded dragon (Pogona vitticeps). Credit: MPI f. Brain Research/ S. Junek)


 제목은 소설 안드로이드는 전기양의 꿈을 꾸는가?에서 따온 것이지만, 내용은 그렇다라는 것입니다. 과학자들은 포유류와 조류가 렘 수면(REM, Rapid-Eye-Movement)을 보인다는 사실을 알고 있습니다. 대부분의 꿈은 이 순간 발생합니다. 아직도 그 정확한 이유는 모르지만, 렘 수면과 그와 연관된 뇌파의 움직임은 뇌가 휴식을 하고 정보를 정리하는데 중요한 역할을 하는 것으로 보입니다. 


 그런데 포유류나 조류보다 더 원시적인 파충류 역시 렘 수면을 할 수 있다는 연구 결과가 나왔습니다. 독일 막스 플랑크 연구소의 뇌 과학 연구소(Max Planck Institute for Brain Research in Frankfurt)의 질레스 로렌트(Gilles Laurent)와 그의 동료 과학자들은 호주에 살고 있는 턱수염 도마뱀인 포고나 비티셉스(Australian dragon Pogona vitticeps)가 렘 수면을 한다는 사실을 발견해 이를 저널 사이언스에 발표했습니다. 


 파충류, 조류 (공룡류 포함), 포유류는 양막류라는 공통 분모를 가지고 있습니다. 양막을 진화시키므로써 물속이 아니라 물밖에서도 알이나 새끼를 낳을 수 있게 된 것이죠. 이는 반수생 생물인 양서류에서 보다 완전한 육지 생물로 진화한 것입니다. 


 최초의 양막류는 3억 2천만 년 정도 전에 등장한 것으로 추정됩니다. 그리고 턱수염 도마뱀이 이 분류에서 갈라진 것은 2억 5천만 년 정도 전입니다. 포유류, 파충류, 조류 모두 렘 수면의 증거가 있다면 아마도 렘 수면의 기원은 이들이 공통 조상인 초기 양막류에서 진화했을 가능성이 높습니다. 



 연구팀은 파충류의 수면 패턴이 포유류와 유사하지만 그 시간은 매우 짧다는 사실을 발견했습니다. 이들의 생리적 활동은 외부 온도에 따라 변하게 되는데 (변온 동물이기 때문) 섭씨 27도에서 수면 사이클이 80초에 불과한 것으로 나타났습니다. 따라서 주의 깊게 관측하지 않으면 이들의 렘 수면과 뇌파 활동을 알아채기 어려울 수 있습니다. 인간의 경우 이 사이클은 60분에서 90분에 달하고 고양이처럼 작은 포유류에서도 30분 정도 지속되는 것과 대비됩니다. 


(Sleep constitutes an uninterrupted epoch of regular oscillations between two spectral profiles. The figure shows the time evolution of the color coded delta/beta power spectral ratio (delta and beta being the 0-4Hz and 10-30Hz frequency bands respectively). The delta/beta ratio was measured piecewise over 10s-long data segments in 1s steps. Rows along x represent successive 30-min segments running continuously (L to R) from top to bottom. Following lights off (at 19:00), the animals assume a typical sleep posture and oscillations in delta/beta increase in amplitude. These oscillations later gradually decrease followed by the waking up of the animal. Credit: MPI f. Brain Research/ S. Junek)


 물론 아직 연구가 되지 않았을 뿐이지 사실 렘 수면이 척추 동물 전체에서 발견될 가능성도 배제는 할 수 없습니다. 앞으로도 연구가 계속되어야 할 부분이지만, 렘 수면이 이렇게 오래전부터 진화되었다면 분명히 그 나름의 중요한 기능이 있을 것입니다. 과연 렘 수면과 꿈의 목적이 무엇이고 왜 진화했는지 앞으로 더 많은 연구가 필요할 것 같습니다. 



 참고 


"Slow waves, sharp waves, ripples, and REM in sleeping dragons," Science, DOI: 10.1126/science.aaf3621 


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