선충에 대한 행동 특성이 세포 수준에서 규명됨으로써 신경계 연구가 활기를 띨 전망이다.
서울대 생명과학부 이준호 교수팀은 종의 확산 과정을 ‘예쁜꼬마선충(C. elegans)’이라는 동물을 통해 단일세포 수준에서 처음으로 밝혀냈다.
종의 확산은 찰스 다윈의 ‘종의 기원’에서 비롯됐는데, 조개가 새의 다리에 붙어 다른 곳으로 이동하는 현상처럼 특정한 종이 퍼져 나가는 현상.
예쁜꼬마선충은 길이 1mm 가량의 선충류에 속하는 작은 벌레로, 단순한 신경계를 갖고 있어 신경세포 연구에 폭넓게 이용되고 있다.
이 선충은 평소에 몸을 바닥에 붙이고 기어 다니다가 생존과 번식에 부적합한 환경에 처하면 꼬리를 바닥에 붙이고 몸 전체를 들어 올려 흔드는 ‘닉테이션’이라는 행동을 하며, 이런 행동으로 주변의 다른 동물에 부착할 확률을 높여 생존과 번식에 부적합한 환경에서 벗어나 새로운 서식지로 이동하는 것으로 알려져 왔다.
연구진은 이 행동이 생존과 번식에 이롭다는 점을 실험적으로 증명했다. 이 실험에서는 유전자 조작으로 ‘IL2 뉴런’을 제거한 선충이 부적합한 환경에서도 반응하지 않다가, ‘IL2 뉴런’을 복원하면 닉테이션도 회복된 것으로 나타났다.
즉, 선충의 닉테이션이 ‘IL2 뉴런’이라는 신경세포에서 반응하게 됨을 찾음으로써, 다윈이 ‘종의 기원’에서 제시한 종의 확산 과정을 세포학적으로 밝혀냈다는 의의를 갖게 됐다.
이 교수는 “이 연구를 통해 선충의 특정 행동이 세포 수준에서 규명됐다”며 “신경망이 어떻게 행동을 조절하는 지, 개별 신경세포들 사이에서 어떻게 정보 전달이 되는 지 종합적으로 밝혀내는데 중요한 실마리를 제공했다”고 설명했다.
이 연구 결과는 신경과학 부문 세계 최고 학술지인 ‘네이처 뉴로사이언스’ 11월14일 자에 실렸다.
꼬마선충
이 연구는 교육과학기술부 21세기프론티어 뇌기능활용 및 뇌질환치료기술개발사업의 지원을 받았다.
예쁜꼬마선충과 신경계
예쁜꼬마선충(사진)은 1974년 처음 논문으로 발표된 이후로 지금까지 세 번의 노벨상, 여섯 명의 노벨상 수상자들을 배출할 정도로 빠르게 각광받아온 동물 모델. 302개의 신경세포로 된 단순 신경계를 갖고 있고, 신경 네트워크상에서 모든 시냅스의 연결 관계가 완전히 알려져 있는 유일한 동물이다. 시냅스는 신경세포의 신경 돌기 말단이 다른 신경세포에 접합하는 부위를 가리킨다.
