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초파리와 모기의 뇌는 20만 개의 뉴런으로 구성되어 있다?


 

((Left) Whole brain of a fruit fly. (Right) Nuclei of neurons in fruit fly brain tissue. Credit: Joshua Raji and Christopher Potter, Johns Hopkins Medicine.)



 초파리나 모기 같은 작은 곤충은 크기에 비해 매우 복잡하고 영리한 행동으로 과학자는 물론 우리도 놀라게 합니다. 이 곤충들은 못 들어오게 아무리 잘 막아도 집으로 들어와 음식물을 노리거나 혹은 사람을 노립니다. 과학자들은 이 작은 곤충이 복잡한 3차원적 정보를 종합해야 하는 비행은 물론 먹이를 찾고 위협을 피하는 다양한 행동을 취할 수 있는 이유를 연구해왔습니다. 



 존스 홉킨스 의대의 크리스토퍼 포터 교수 (Christopher Potter, Ph.D., associate professor of neuroscience at the Johns Hopkins University School of Medicine)와 포닥 연구자인 조슈아 라지 박사(Joshua Raji, Ph.D)는 초파리 (Drosophila melanogaster)와 모기 세 종 (Aedes aegypti, Anopheles coluzzii, Culex quinquefasciatus)의 뇌 속의 뉴런 숫자를 조사했습니다. 



 물론 아무리 작은 곤충의 뇌라도 수많은 뉴런으로 구성되어 있는 만큼 이를 하나씩 셀 순 없습니다. 연구팀은 조직에 세포 숫자를 파악할 때 사용하는 등방성 분류법 (isotropic fractionator)을 이용해서 숫자를 조사했습니다. 우선 뇌 전체를 용액에 녹인 후 세포를 균일하게 분포시키고 각 구획별로 나눠 세포의 숫자를 구했습니다. 균등하게 분포된 용액에서 일부 구획만 숫자를 센 후 전체 숫자를 계산하는 것입니다. 



 그 결과 초파리는 199,380 ±3,400개의 뉴런과 기타 세포를 지니고 있는 것으로 나타났습니다. 모기 3종도 비슷한 숫자였습니다. ( 217,910 ±6,180 cells in Ae. aegypti, 223,020 ± 4,650 cells in An. coluzzii and 225,911±7,220 cells in C. quinquefasciatus) 절지 동물은 중앙에 있는 뇌 (central brain) 이외에 시각정보를 처리하는 시신엽 (optic lobe)를 지니고 있는데 시신엽의 뉴런 숫자는 뇌의 절반 정도인 것으로 나타났습니다. 



 참고로 인간의 뇌는 860억 개의 뉴런을 지니고 있으며 설치류도 120억 개의 뉴런을 갖고 있습니다. 따라서 20만 개 정도 (시신엽 까지 합쳐도 30만 개)의 뉴런을 지닌 곤충은 정말 단순한 뇌를 지니고 아주 복잡한 행동을 할 수 있는 것입니다. 많은 연구가 이뤄졌지만, 어떻게 이런 일이 가능한지는 현재도 대부분 베일에 가려져 있습니다. 



 하지만 쥐나 사람의 뇌에 비하면 곤충의 뇌는 진짜 단순하기 때문에 행동을 결정하는 뇌의 작동 방식을 연구하는 과학자들에게 더 이상적인 연구 대상입니다. 초파리는 뇌 연구에서도 많이 사용되는 실험 동물입니다. 앞으로도 뇌를 연구하는 과학자들에게 중요한 정보를 제공할 것으로 기대됩니다. 



 참고 



https://medicalxpress.com/news/2021-05-fruit-flies-mosquitos-brainier-people.html


Joshua I. Raji et al, The number of neurons in Drosophila and mosquito brains, PLOS ONE (2021). DOI: 10.1371/journal.pone.0250381


 
#생물학#초파리#뇌 태그수정

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