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- 빗해파리는 배측 기관(AO)이라고 불리는 특수한 감각 구조를 지니고 있다.
- 이 기관을 통해 중력, 압력, 빛을 감지
- 수천 장의 초박형 단면 이미지를 획득한 후 컴퓨터를 이용해 3차원 모델로 재구성
- 독립적인 진화적 발달의 증거

바닷속 무지개
빗해파리의 감각 기관은 생각보다 훨씬 복잡하다.

마치 다른 행성에서 온 외계 생물처럼, 이 생물은 어둠 속을 떠다닌다. 투명한 두 개의 몸이 대칭으로 펼쳐져 있고, 그 사이에는 무지개처럼 다채로운 색깔로 반짝이는 섬모들이 줄지어 있다. 사실 이 생물은 바다 생물인 빗해파리다. 

▲ 위에서 본 화려한 색깔의 빗해파리. © Alexandre Jan, Michael Sars Centre/University of Bergen

빗해파리(유즐동물문)는 지구상에서 가장 오래된 동물 중 하나로, 약 5억 5천만 년 전에 진화한 것으로 추정된다. 하지만 이름과 달리 진짜 해파리는 아니고, 동물계 내에서 독자적인 문(門)을 이룬다. 빗해파리의 몸은 대부분 투명한 젤라틴질 조직으로 이루어져 있다. 또한 빗살 모양의 늑골이라고 불리는 미세한 섬모들이 줄지어 있는데, 이 섬모들이 움직이면서 빛을 굴절시켜 반짝이는 색깔을 만들어낸다.

감각 기관 내부 살펴보기

빗해파리는 배측 기관(AO)이라고 불리는 특수한 감각 구조를 지니고 있다. 빗해파리는 이 기관을 통해 중력, 압력, 빛을 감지할 수 있다. 노르웨이 베르겐 대학교의 안나 페라이올리(Anna Ferraioli) 연구팀은 체적 전자현미경을 사용해 빗해파리의 기관(AO)을 자세히 관찰했다. 광학 현미경과 달리 이 기술은 전자빔을 사용하여 훨씬 더 작은 구조까지 볼 수 있게 해준다.

연구진은 수천 장의 초박형 단면 이미지를 획득한 후 컴퓨터를 이용해 3차원 모델로 재구성했다. 이를 통해 기관의 세포 구조를 상세하게 재구성하고 다양한 세포 유형을 식별할 수 있었다. 또한 빗해파리의 기관에서 활성화되는 발생 유전자를 조사하여 기관의 진화적 기원에 대한 통찰력을 얻고자 했다.

놀라울 정도로 많은 세포 유형

결과: 이미지 분석 결과 빗해파리 기관에서 총 17가지의 서로 다른 세포 유형이 발견되었다. 그중 11가지는 이전에 알려지지 않은 세포 유형으로, 물질을 분비하는 세포(분비 세포)와 미세한 털로 덮인 세포 등이 포함된다. “나는 배측 기관 세포의 형태학적 다양성에 거의 즉시 매료되었다. 체적 전자현미경 데이터를 분석하는 것은 매일 새롭고 흥미로운 것을 발견하는 기분이다”고 페라이올리는 말했다.

해파리나 산호와 같은 자포동물, 그리고 좌우대칭 구조를 가진 동물들의 유사한 감각 기관과 비교했을 때, 배측 기관은 훨씬 더 복잡하다. “정말 독특하다!”고 페라이올리는 말했다.

독립적인 진화적 발달의 증거

발달 유전자 분석은 빗해파리의 배측 기관이 다른 동물의 뇌 구조와 독립적으로 진화했을 가능성을 시사하는 증거를 제공했다. 빗해파리는 다른 동물 그룹에서도 신체 조직화에 관여하는 많은 유전자를 가지고 있지만, 이 유전자들은 신체의 다른 부위에서 활성화된다.

“다시 말해, 진화는 중추 신경계를 한 번 이상 만들어낸 것으로 보인다”고 페라이올리의 동료인 파벨 부르크하르트는 말했다. 심해에서 발견된 이 외계 생명체는 복잡한 감각 및 신경계가 어떻게 진화했을지에 대한 새로운 단서를 제공한다.

출처: 노르웨이 베르겐 대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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