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2017년 5월 25일 목요일

초파리 뇌 안에 나침판이 있다.



(When a fruit fly turns, E-PG nerve cells that form the ellipsoid body compass (purple) get updates from P-EN nerve cells in the handlebar-shaped protocerebral bridge (green). Credit: Credit: Tanya Wolff and Gerry Rubin)


(Experiments with flies tethered to thin metal rods helped researchers see how nerve cells in the doughnut-shaped ellipsoid body interact to create a reliable compass. Credit: Igor Siwanowicz)



 동물 가운데는 지구 자기장을 감지하는 능력을 지닌 것들이 있습니다. 몸 안에 나침판이 있어 눈으로 보지 않고도 방위를 측정할 수 있는 셈인데, 새와 어류는 물론 곤충에서도 그런 사례가 있습니다. 놀라운 점은 아주 작은 뇌를 지닌 초파리 역시 지구 자기장을 감지할 수 있다는 것입니다. 과학자들은 어떻게 그럴 수 있는지를 알기 위해서 계속해서 연구를 진행하고 있습니다. 


 하워드 휴즈 의학 연구소 (Howard Hughes Medical Institute)의 비벡 자야라만 (Vivek Jayaraman)이 이끄는 과학자 팀은 초파리의 작은 신경 세포가 지구 자기장을 감지할 수 있는 사실을 밝혀내 저널 네이처에 보고했습니다. 


 연구팀은 초파리에 뇌에 작은 바늘을 넣어서 E-PG 뉴런이라는 신경 세포를 자극하는 실험을 진행했습니다. 이 신경은 지구 자기장을 감지하는 데 큰 역할을 담당하지만, 혼자서 모든 일을 하지는 않는 것으로 나타났습니다. P-EN 뉴런이라는 다른 신경이 같이 협력해서 정확한 위치와 방향을 파악하는 데 도움을 주는 것입니다. 


 E-PG 뉴런이 (사진에서 원형 고리로 생긴 신경) 자기장을 감지한다면 P-EN 뉴런 (사진에서 손잡이 보양으로 생긴 신경)은 초파리가 방향을 트는 것을 확인해서 신호를 보내줍니다. 스마트폰으로 비유하면 하나는 나침판 역할이하고 하나는 동작을 감지하는 가속도 센서나 자이로 센서의 역할을 담당하는 것입니다. 


 이 두 신경의 조합으로 초파리는 매우 정확하게 방향을 파악하고 비행이 가능합니다. 초파리의 뇌 크기를 고려하면 놀라울 정도로 작은 기관이 이 일을 담당하는 것입니다. 이는 자연의 경이라고 할 수 있습니다. 


 물론 사람의 뇌가 초파리와는 비교할 수 없이 복잡한 고도의 사고 능력을 처리할 수 있지만, 이런 기능을 하는 뉴런은 없습니다. 만약 사람에도 이런 기관이 존재해서 동서남북의 방위를 느낄 수 있다면 유용하겠지만, 아마도 생존에 필수적이지는 않았을 것입니다. 인간은 다른 감각기관과 인지능력이 발달되어 있고 초파리처럼 빠르게 비행을 하는 생물이 아니기 때문이겠죠. 


 참고 


Jonathan Green et al, A neural circuit architecture for angular integration in Drosophila, Nature (2017). DOI: 10.1038/nature22343


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