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- 두족류의 신경줄기세포, 인간과 유사한 방식으로 배열
- 복잡한 신경계 형성 생각보다 더 보편적일 수 있다는 것 시사
- 오징어가 "유일한" 무척추동물이지만 왜 그렇게 높은 지능을 개발했는지 설명할 수 있다.

오징어의 두뇌는 우리와 비슷하게 자란다.
큰 신경계의 형성은 분명히 유사한 메커니즘을 따른다.

큰 두뇌 코드:
문어는 놀라울 정도로 지능적일 뿐만 아니라 크고 복잡한 두뇌가 우리와 매우 유사하게 형성되어 있다는 연구 결과가 나왔다. 이에 따르면, 이들 무척추동물의 신경 줄기세포는 인간과 유사한 방식으로 배열되어 있으며, 이들 세포의 분열 행동도 비슷하다. 이것은 복잡한 신경계의 형성이 이전에 생각했던 것보다 더 보편적일 수 있음을 시사한다. 

▲ 두족류의 신경계는 우리와 유사하게 형성된다. © Freder/ Getty Images

문어나 오징어와 같은 두족류는 어떤 무척추동물보다 뇌가 가장 복잡하며 가장 지능적인 바다 생물 중 하나다. 그들은 계산하고 문제를 해결하며 도구를 사용할 수도 있다. 또한 오징어의 기억 중추는 고도로 발달하여 나이가 들어도 기억력이 떨어지지 않는다. 이 크기의 신경계는 척추동물에서만 알려져 있기 때문에 이 복잡한 뇌가 정확히 어떻게 발달하는지는 오랫동안 미스터리였다.

비슷하게 배열된 신경 줄기세포

하버드 대학의 프란체스카 나폴리(Francesca Napoli)가 이끄는 연구팀이 이제 이 미스터리를 푸는 데 한 걸음 더 다가섰다. 그녀와 그녀의 동료들은 문어 Doryteuthis pealeii 배아의 망막 세포가 어떻게 발달하고 분열하는지 연구했다. 두족류의 눈은 매우 복잡하고 카메라처럼 만들어졌다. 그들의 광수용체 세포를 분석하는 것은 이 무척추동물의 전체 신경계가 어떻게 발달하는지에 대한 기초를 이해하는 효과적인 방법임이 입증되었다.

오징어의 신경 줄기세포는 척추동물의 신경 줄기세포와 구조가 비슷하다는 것이 이전의 관찰에서 이미 밝혀졌다. 배아에서 그들은 길쭉한 세포의 단일 층인 소위 가중층상피에 배열된다. 척추동물에서 상피는 신경계가 그토록 크고 복잡하게 성장할 수 있는 이유 중 하나로 여겨진다. 그러한 구조는 실제로 무척추동물에게 매우 이례적이다.

▲ 과학자들은 오징어 배아의 신경 세포가 어떻게 분열하는지 실시간으로 관찰했다. © Kristen Koenig

핵 이동 추적

척추동물에게만 나타나는 전형적인 특징:
신경 상피 세포의 핵이 이동해 세포가 대량으로 분열하여 복잡한 신경계로 발달할 수 있다. 이러한 핵 이동이 오징어 배아에서도 일어난다면, 오징어의 신경계가 척추동물의 신경계와 유사하게 형성된다는 추가 증거를 제공할 것이다.

이를 확인하기 위해 나폴리(Napoli)와 동료들은 형광 현미경을 사용하여 배아 오징어 망막의 줄기세포가 어떻게 분열되었는지 추적했다. 현미경은 몇 시간 동안 10분마다 고해상도 이미지를 제공했다. 세포를 더 잘 인식할 수 있도록 과학자들은 이전에 형광 염료로 세포를 표시했다.

새로운 시각으로 보는 복잡한 신경계

망막 상피 세포의 핵은 실제로 세포 분열 중에 이동한다. 두족류의 신경 줄기세포는 신경계가 막 발달하는 척추동물 배아의 신경 줄기세포와 매우 유사하게 행동한다. 이 발견은 과학자들을 놀라게 했다. 이러한 메커니즘 중 많은 부분이 척추동물에만 있는 것으로 오랫동안 여겨져 왔기 때문이다. 두족류와 같은 무척추동물이 신경계를 형성할 때 유사한 방식으로 진행한다는 사실은 일반적으로 복잡한 신경계의 구조에 대한 완전히 새로운 관점을 열어준다.

Napoli의 동료인 Kristen Koenig는 "과정이 매우 유사하다는 사실은 서로 독립적으로 발생하는 이 두 개의 매우 큰 신경계가 동일한 메커니즘을 사용해 이를 구축한다고 가정하도록 이끈다”고 설명했다. 이것은 또한 오징어가 "유일한" 무척추동물이지만 왜 그렇게 높은 지능을 개발했는지 설명할 수 있다.
(Current Biology, 2022, doi: 10.1016/j.cub.2022.10.027)
출처: Harvard University

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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