가장 거대한 신경 세포 마우스너 세포의 비밀

(Zebrafish in an aquarium of the Department of Animal Physiology at the University of Bayreuth. Credit: Wolfram Schulze.)

 동물에서 가장 큰 신경세포는 사실 의외로 포유류나 조류가 아니라 양서류와 어류에 존재합니다. 마우스너 세포 (Mauthner cell)는 어류와 양서류에서 발견할 수 있는 매우 큰 신경세포로 이들의 생존에 중요한 빠른 반응에 특화된 세포로 알려져 있습니다. 포식자가 이들을 공격할 때 순식간에 피할 수 있는 비결은 다른 신경 세포보다 반응시간이 짧은 마우스너 세포 덕분입니다. 하지만 이들이 왜 다른 척추동물에서 볼 수 없는지, 그리고 정확히 어떻게 반응하는지는 잘 모르는 부분이 많습니다. 

 독일 바이로이트 대학교 (University of Bayreuth)의 연구팀은 마우스너 세포의 기능에 대해 중요한 사실을 알아냈습니다. 과거 연구자들은 이 세포의 몸통이라고 할 수 있는 신경세포체 (soma)를 파괴해 어류의 반응 속도를 연구했는데, 사실 별 차이가 없다는 사실을 발견했습니다. 따라서 마우스너 세포의 기능이 제한적이라는 판단을 내렸습니다. 

 하지만 연구팀은 사실은 신경세포체가 죽은 상태에서도 이 세포의 축삭돌기(Axon) 부분이 살아남아 기능을 유지한다는 새로운 사실을 알아냈습니다. 쉽게 말해 컴퓨터 본체는 꺼졌지만, 랜선은 살아서 정보를 수신할 수 있다는 놀라운 이야기입니다. 마우스너 세포의 기능은 Axon Initial Segment (AIS)라는 핵심 전선 부분이 고장나지 않는한 유지되었습니다. 아마도 생존에 매우 중요한 부분이기 때문에 쉽게 죽지 않도록 이중 삼중의 백업 시스템이 있는 것으로 생각됩니다. 

 그런데 이렇게 요긴한 세포라면 왜 포유류, 조류, 파충류에서는 사라졌는지가 의문입니다. 어류에서 양서류가 진화하고 양서류에서 다른 사지 동물이 진화한 점을 생각하면 어느 시점에서 사라진 셈인데, 굳이 그래야 하는 이유가 있었는지 궁금합니다. 과학자들은 이 의문을 포함해 여러 가지 의문을 풀기 위해 마우스너 세포를 계속해서 연구할 것입니다. 

 참고 

Alexander Hecker et al, Removing a single neuron in a vertebrate brain forever abolishes an essential behavior, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.1918578117

https://phys.org/news/2020-02-biologists-role-largest-animal-brain.html