플라나리아의 재생 능력은 번식 때문?

(Planarian species, as pictured here, differ significantly in their ability to regrow body parts. Among other things, this could be related to the species’ reproductive system. Credit: Miquel Vila-Farré, Max Planck Institute for Multidisciplinary Sciences)

플라나리아는 놀라운 재생 능력으로 잘 알려져 있습니다. 꼬리가 잘리면 꼬리만 재생되는 게 아니라 꼬리에서도 머리가 재생되는 능력은 편형동물에서도 사실 보기 드문 사례입니다.

독일 괴팅겐의 막스 플랑크 연구소 (Max Planck Institute (MPI) for Multidisciplinary Sciences in Göttingen)의 과학자들은 플라나리아의 재생 능력이 진화한 이유를 연구했습니다.

요헨 링크 (Jochen Rink)가 이끄는 연구팀은 40종이 넘는 세계에서 가장 큰 플라나리아 컬렉션을 보유하고 있습니다. 연구팀은 같은 플라나리아 그룹에서 재생 능력이 각기 천차만별이라는 사실에 주목하고 그 유전적 배경과 진화 과정을 연구했습니다.

연구의 1저자인 미구엘 빌라-파레 (Miquel Vila-Farré)는 36종의 플라나리아를 분석해 이들이 재생 능력에 따라 크게 3 그룹으로 나뉘어진다는 사실을 확인했습니다.

첫째 그룹은 플라나리아라는 이름이 무색하게 재생 능력이 아예 없거나 미미한 수준이고 두 번째 그룹은 제한적인 재생 능력을 지니고 있습니다. 세 번째 그룹은 우리에게 잘 알려진 놀라운 재생 능력으로 꼬리에서 머리가 생기는 그룹입니다.

연구팀은 이 차이가 Wnt 신호에 의해 생긴다는 점을 확인했습니다. Wnt 신호의 역할은 알과 고환을 만들도록 자극하는 것으로 유성 생식과 연관이 있습니다.

연구팀에 따르면 플라나리아의 재생 능력은 생존보다는 사실 번식을 위한 것으로 이들은 이분법으로 증식하는 보기 드문 다세포 동물입니다. 따라서 유성 생식을 주로 하는 그룹은 꼬리에서 머리까지 재생될 필요가 없는 것입니다. 따라서 Wnt 신호가 강하면 재생 능력은 역으로 감소하는 것입니다.

이 연구는 왜 모든 편형 동물이 플라나리아 같은 재생 능력을 지니지 않는지를 보여주고 있습니다. 이분법에 의한 증식은 성체를 복제하기 때문에 특정 환경에서는 생존에 유리할 수 있지만, 모든 환경에서 유성생식보다 생존에 더 유리하지 않습니다. 그것이 우리가 플라나리아 같는 재생 능력을 자연계에서 흔히 보지 못하는 이유일 것입니다.

참고

https://phys.org/news/2023-10-worms-regenerate.html

Miquel Vila-Farré et al, Evolutionary dynamics of whole-body regeneration across planarian flatworms, Nature Ecology & Evolution (2023). DOI: 10.1038/s41559-023-02221-7

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