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- 다채롭고 관 모양의 몸을 가진 멍게(Ascidiacea)는 바다에서 가장 이상한 생물 중 하나
- 무척추동물 중에서 인간과 가장 가까운 친척으로 간주

대자연이 선사하는 '도자기 작품'
마찰이 멍게의 배아 발달을 촉진하는 방법

이 보라색-흰색 튜브는 먼 행성에서 온 외계 전구처럼 보이지만 지구의 바다에 살고 있다. 더욱이 그들은 뿌리줄기가 아니라 동물이다. 그들은 멍게이며 과학이 인간 배아 발달을 더 잘 이해하는 데 도움이 된다. 그들의 도움으로 연구팀은 수정 후 난자 세포가 정확히 어떻게 모양을 바꾸는지 발견했다. 따라서 연구원들이 "Nature"에서 보고한 것처럼 그것은 모두 마찰의 문제다. 

▲ 멍게는 적어도 배아 발달 측면에서는 우리 인간과 많은 공통점을 가지고 있다. © Shutterstock/ISTA

다채롭고 관 모양의 몸을 가진 멍게(Ascidiacea)는 아마도 바다에서 가장 이상한 생물 중 하나일 것이다. 그러므로 무척추동물 중에서 인간과 가장 가까운 친척으로 간주된다는 것은 믿기 어렵다. 그러나 성체 멍게가 바위와 산호에 몸을 고정할 때 취하는 고무 같은 관 모양에서는 큰 유사성이 덜 분명하지만, 오히려 동물의 유충 단계에서는 그 유사성이 더 분명하다.

멍게는 일생의 첫 부분을 바다에서 자유롭게 헤엄치며 보내며, 배아 척추동물과 비슷한 발달 과정을 거치지만 그다지 복잡하지는 않다. 따라서 연구에서 이들은 초기 인간 배아 발달에 대해 더 많은 것을 밝혀주는 이상적인 모델 유기체로 간주된다.

난자 세포를 들여다보세요

인간과 다른 모든 동물과 마찬가지로 멍게의 삶은 정자가 난자와 만나면서 시작된다. 수정의 결과로 난자의 내부가 변하기 시작한다. 예를 들어 멍게의 경우 수축극이라고도 불리는 작은 돌기가 형성되는데, 여기에 배아의 나중에 성숙을 위한 중요한 물질이 수집된다.

오스트리아 과학 기술 연구소(ISTA)의 Silvia Caballero-Mancebo가 이끄는 연구원들은 이 수축 극이 정확히 어떻게 생성되는지 처음으로 조사했다. 이를 위해 그들은 특히 세포막 아래의 역동적인 구조인 액토미오신 피질에 초점을 맞춰 수정된 멍게알의 내부를 현미경으로 관찰했다. 이는 액틴 필라멘트와 모터 단백질로 구성되며 일반적으로 세포의 모양 변화를 위한 모터 역할을 한다.

마찰을 핵심으로

멍게의 경우도 마찬가지다. “우리는 세포가 수정될 때 증가된 장력으로 인해 액토미오신 피질이 수축해 움직이며, 이것이 세포 모양의 첫 번째 변화로 이어진다는 것을 발견했다”고 Caballero-Mancebo는 보고했다. 세포 소기관과 분자로 구성된 층인 근질은 이러한 형태 변화에 또 다른 중요한 역할을 하는 것으로 보인다.

액토미오신 피질이 움직일 때 근질은 두 구성 요소 사이의 마찰력으로 인해 접히고 수많은 꼬임이 형성된다고 연구진은 설명했다. 액토미오신의 움직임이 멈추면 마찰력도 사라진다. Caballero-Mancebo는 "이 정지는 궁극적으로 수많은 근질 돌출부가 잘 정의된 종 모양의 돌기로 용해되면서 수축극의 확장으로 이어진다"고 말했다.
연구팀은 이 과정을 도공이 손의 압력과 마찰만으로 부드러운 점토를 새로운 모양으로 만드는 과정과 비교한다. 그러나 이러한 유형의 "도자기"가 인간 세포에서도 나타나는지는 아직 알 수 없다.
(Nature Physics, 2024; doi: 10.1038/s41567-023-02302-1)
출처: Institute of Science and Technology Austria

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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