(Researchers in Coleen Murphy’s lab at Princeton University found that mother worms who encounter pathogenic Pseudomonas aeruginosa in their environment learn to avoid the bacterium via a mechanism involving the retrotransposon Cer1. Cer1 is also needed for inheritance of avoidance behavior by the worms’ offspring, and its release into the environment can transfer avoidance behavior to naïve worms. Image courtesy of Murphy lab. Credit: Murphy lab)
예쁜 꼬마 선충 (C. elegans)은 매우 단순한 뇌와 신경계를 지니고 있지만, 매우 복잡한 행동을 할 수 있어 뇌를 연구하는 과학자들이 선호하는 실험동물입니다. 프린스턴 대학의 콜린 머피 (Coleen Murphy)가 이끄는 연구팀은 예쁜 꼬마 선충이 기억을 세대 간 혹은 개체 간 공유한다는 사실을 발견하고 어떻게 이런 일이 가능한지를 조사했습니다.
예쁜 꼬마 선충은 토양에서 유기물을 먹으면서 살아가는데, 사람처럼 병원성 세균에 감염되면 질병에 걸릴 수 있습니다. 연구팀은 예쁜 꼬마 선충을 병원성 녹농균 (Pseudomonas aeruginosa)에 노출시켰습니다. 이 세균에 노출된 예쁜 꼬마 선충은 P11이라는 작은 RNA 조각을 장에서 흡수한 후 이를 생식 세포의 유전자에 포함시켰습니다.
연구팀은 P11을 넘겨 받은 예쁜 꼬마 선충의 후손들이 4세대 까지 병원성 녹농균을 회피한다는 사실을 발견했습니다. 이 유전자가 위험한 세균을 피하도록 각인시킨 것입니다. 다만 왜 시간이 지나면서 유전자 기록이 삭제되는지는 확실치 않습니다.
이보다 더 흥미로운 사실은 바이러스 입자와 비슷한 유전자 + 단백질 입자를 이용해서 개체 간 정보 공유도 가능하다는 것입니다. Cer1라는 레트로트랜스포존 (retrotransposon)에 노출된 예쁜 꼬마 선충은 이전에 병원성 녹농균에 노출된 적이 없어도 이를 회피하는 능력을 지니게 됩니다.
연구팀은 이 작은 유전자 조각이 어떻게 예쁜 꼬마 선충의 행동을 변화시키는지 그 기전까지는 알아내지 못했습니다. 하지만 후손은 물론 동료의 행동까지 변화시킬 수 있는 유전자 정보라는 점은 매우 흥미롭습니다. 이런 기억 시스템이 사람을 포함한 척추동물에서도 작동하는지 여부는 아직 모르지만, 그렇지 않더라도 충분히 연구할 가치가 있는 주제입니다.
뭔가 칼라를 통해 연결된 프로토스 같은 설정이지만, 위험한 세균에 대한 정보라면 아예 유전 정보에 기본으로 포함시켜도 될 것 같은데 그렇게 하지 않은 이유도 궁금합니다.
참고
https://phys.org/news/2021-09-scientists-mechanism-memory-individuals-elegans.html
Rebecca S. Moore et al, The role of the Cer1 transposon in horizontal transfer of transgenerational memory, Cell (2021). DOI: 10.1016/j.cell.2021.07.022
댓글
댓글 쓰기