단세포 생물이 편모를 조절해서 움직이는 비결은 ?

(Microscope images showing two species of algae which swim using tiny appendages known as flagella. Credit: Kirsty Wan & Raymond Goldstein)

단세포 생물도 움직일 수 있습니다. 대표적으로 긴 꼬리 같은 구조물인 편모(flagella)를 이용하는 방법이 있습니다. 이렇게 생각하면 단세포 생물이 움직이는 방법은 매우 단순한 것 같지만, 사실 더 복잡한 문제가 남아있습니다. 여러 개의 편모를 가진 생물의 경우 과연 어떻게 이들을 조절해서 원하는 방향으로 이동하는 것일까요?

척추동물에서라면 뇌와 척수를 비롯한 중추신경계가 사지의 근육을 컨트롤해서 원하는 방향으로 몸을 이동시킬 수 있습니다. 하지만 단세포 생물의 내부에는 당연히 신경이 존재할 수 없습니다. 그럼에도 이들은 놀란만큼 완벽하게 자신의 편모들을 컨트롤할 수 있습니다.

케임브리지 대학의 커스티 완 박사(Dr Kirsty Wan)와 그녀의 동료들은 저널 PNAS에 발표한 연구에서 단세포 녹조류 (green algae)가 세포내에 존재하는 엘라스틱 섬유 네트워크(networks of elastic fibres)를 이용해서 다수의 편모를 컨트롤할 수 있다는 사실을 밝혀냈습니다.

연구팀에 의하면 이들 단세포 생물들의 움직임은 매우 다양해서 마치 척추 동물이 걷거나 뛰거나 도약하는 것 같은 수준의 다양한 움직임을 할 수 있다고 합니다. 이들의 다양한 움직임은 과학자들을 놀라게 만들었는데, 사실 세포내 섬유 네크워크만이 조절에 관여하는 것은 아니라고 합니다.

연구팀은 세포내 액체의 수력학적 (hydrodynamic)흐름 역시 영향을 미친다고 설명했습니다. 이들이 조합되면 단세포 조류는 생각보다 훨씬 복잡하고 다양한 움직임을 보일 수 있는 것입니다.

물론 그래도 중추신경계를 가진 생물처럼 다양한 움직임을 할 수 있는 건 아니지만, 단세포 생물들도 최대한 다양한 생존 기술을 진화시켰습니다. 비록 크기는 비교할 수 없을 만큼 작지만 이 단세포 생물에서 볼 수 있는 생명의 경이는 결코 작지 않다는 것을 보여주는 좋은 사례입니다.

참고

Kirsty Y. Wan et al, Coordinated beating of algal flagella is mediated by basal coupling,Proceedings of the National Academy of Sciences (2016). DOI: 10.1073/pnas.1518527113

http://phys.org/news/2016-05-algae-tails-gallop-quadrupeds.html#jCp

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