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- 총 138개의 마이크로RNA 패밀리가 있는 오징어는 척추동물인 닭보다 훨씬 많다.
- 문어에서만 발생하는 43개의 마이크로RNA 중 34개가 하나 이상의 신경 조직에서 활성화
- 마이크로 RNA는 아마도 뇌와 신경 조직의 발달에 중요한 역할

문어가 그렇게 큰 뇌를 가진 이유
오징어는 다른 무척추 동물보다 신경 조직에 더 많은 마이크로 RNA를 가지고 있다.

RNA의 작은 조각은 우리 척추동물과 무척추동물 오징어에서 큰 뇌의 발달에 중요한 역할을 할 수 있다. 연구 결과에 따르면 다른 무척추동물보다 문어의 신경 조직과 뇌에서 더 많은 마이크로 RNA가 활동하기 때문이다. 사실, 단백질 생산을 위한 이들 조절자의 레퍼토리는 전체 동물계에서 세 번째로 크다. 이것은 이 두족류의 비정상적으로 높은 지능을 설명할 수 있다. 

▲ 지능과 학습 능력 면에서 문어는 많은 척추동물보다 열등하지 않다. © Nir Friedman

오징어는 독특하다. 그들의 게놈 구조는 다른 모든 동물 그룹과 다르며 다른 어떤 무척추동물도 그렇게 복잡한 신경계와 높은 수준의 지능을 발달시키지 못했다. 문어, 오징어 등은 학습 능력이 뛰어나고 기억력이 강하며 혁신적이다. 도구를 세고 사용할 수 있다. 오징어는 또한 쥐보다 뇌에 더 많은 뉴런을 가지고 있으며 개와 비슷한 수의 신경 연결을 가지고 있다.

마이크로 RNA 표적화

그러나 오징어가 그렇게 크고 복잡한 뇌를 발달시킨 이유와 그 방법은 부분적으로만 이해되었다. 베를린에 있는 막스 델브뤼크 분자 의학 센터의 그리고리 졸로타로프(Grygoriy Zolotarov)가 이끄는 연구원들은 환자 세포 생물학의 매우 특별한 측면인 마이크로 RNA를 조사했다. 이 작은 리보핵산 조각에는 메신저 RNA와 같은 단백질 코딩 유전자가 포함되어 있지 않다. 그러나 그들은 이 mRNA에 도킹할 수 있으므로 코드가 단백질로 변환되는 정도를 조절할 수 있다.

그들의 연구를 위해 Zolotarov와 그의 동료들은 일반적인 문어(Octopus vulgaris)와 캘리포니아 점박이 문어(Octopus bimaculoides)의 18가지 다른 조직에서 miRNA 활동을 분석했다. 138개 이상의 마이크로RNA 계열을 포함하는 놀라운 수의 RNA 스니펫이 문어의 조직에서 활동하고 있었다. 또한 이러한 microRNA 계열 중 90개는 이전에 다른 곳에서는 문서화되지 않았다.

miRNA 레퍼토리의 폭발적인 확장

다음 단계에서 연구원들은 문어의 microRNA 레퍼토리를 왜소 오징어 Euprymna scolopes 및 원시적이고 덜 지능적인 두족류 Nautilus의 것과 비교했다. 그 결과 "90개의 새로운 microRNA 계열 중 12개는 앵무조개와 왜소 오징어에서도 발견되었다. 따라서 이들은 두족류의 기본 장비를 나타낸다"고 과학자들은 보고했다.

▲ 어린 문어와 같은 전형적인 오징어는 큰 수정체 눈, 큰 뇌 및 복잡한 신경계다. © Nir Friedman

 

대조적으로, 43개의 마이크로RNA 패밀리는 문어와 왜소 오징어에서만, 또 다른 35개는 문어에서만 발견되었다. 따라서 노틸러스와 같은 단순한 두족류에서 지능적이고 뇌가 큰 오징어로 진화하는 과정에서 마이크로 RNA의 수가 급격히 증가했다.

 

Zolotarov는 "이것은 동물계에서 세 번째로 큰 microRNA 계열의 확장이며 척추동물을 넘어서는 최대 규모다"고 말했다. 다른 어떤 무척추동물도 그렇게 많은 수의 마이크로RNA를 가지고 있지 않다. 총 138개의 마이크로RNA 패밀리가 있는 오징어는 예를 들어 척추동물인 닭보다 훨씬 많다.

주로 뇌와 신경조직에서 활동

이것은 microRNA 레퍼토리의 놀라운 확장이 문어의 큰 뇌와 비정상적으로 높은 지능과 관련이 있는지에 대한 의문을 제기한다. 이를 명확히 하기 위해 Zolotarov와 그의 동료들은 오징어의 microRNA가 활성화된 곳을 조사했다. "문어에서만 발생하는 43개의 마이크로RNA 중 34개가 하나 이상의 신경 조직에서 활성화되었다"며 "평균적으로 비신경 조직에서보다 이러한 조직에서 13배 더 강하게 발현되었다"고 보고했다.

따라서 마이크로 RNA는 아마도 뇌와 신경 조직의 발달에 중요한 역할을 할 것이다. "오징어에서 microRNA 레퍼토리의 현저한 폭발은 microRNA와 그 특화된 신경 기능이 동물의 복잡한 뇌 발달과 밀접하게 관련되어 있음을 나타낼 수 있다. 그들은 아마도 그것을 위해 필요할 것이다"고 연구자들은 말했다.
(Science Advances, 2022; doi:10.1126/sciadv.add9938)
출처: Science Advances, Helmholtz Association의 Max Delbrück 분자 의학 센터

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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