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내몸감각  ≫ 후각
  
주화성 : 후각은 가장 원초적인 감각이다

후각의 역할 : 후각의 인식기작
- 후각은 가장 원시적(원초적) 감각으로 유전자의 많은 부분을 차지한다
- 후각은 시각정보에 의존하면서 퇴화중이다
- 감정과 기억력에 관여하고 중요도까지 적어진 것은 아니다

- 냄새의 종류 : 최소 400
- 지향성 : 주광성, 주화성
- 정자의 후각

박테리아는 크기가 몇 마이크로미터에 지나지 않는 단세포 생물이다. 그런 박테리아에게 ‘코’가 있다니? 박테리아의 대표 격인 대장균을 살펴보자. 사실 대장균에게 진짜 코가 달려 있는 것은 아니다. 인간이 공기 중의 화학물질을 코로 감지하는 것이 비유해서 대장균의 화학물질 센서를 코라고 부르는 것뿐이다. 대장균의 코, 즉 단백질 센서는 산소, 아미노산, 펩타이드, 당의 냄새를 구분한다. 센서는 막대 모양의 대장균 끝에 있으며, 이 센서에 화학물질이 결합하면 단백질의 세포막 안쪽에서 화학적인 변화가 일어난다. 대장균은 그중에서 자신에게 가장 중요한 영양분인 아스파라긴산을 감지하고 그 방향으로 움직이도록 편모 근육을 조절한다. 따라서 아스파라긴산 농도가 높으면 바람직한 자극이라고 판단해 편모가 빠르게 움직이고 반대로 농도가 약하면 아무런 움직임을 보이지 않는다. 짚신벌레는 진한 식염수를 떨어뜨리면 피하고, 묽은 아세트산 쪽으로는 몰려드는 것으로 알려져 있는데, 이는 짚신벌레가 식염수와 아세트산 용액 속에 든 분자들을 인식할 수 있는 능력이 있다.  미생물의 화학물질에 대한 이런 반응을 주화성(chemotaxis)라고 하는데, 세포 하나에 불과한 단세포 생물조차도 냄새를 맡을 수 있기에-화학물질을 구별할 수 있어- 후각은 가장 원시적인 감각이라는 별칭을 얻게 된 것이다. 후각은 여느 감각보다 수억년 앞서 35억년 전에 나타난 것으로 짐작된다.

대부분의 동물에게 후각은 생존에 필수적인 본능으로 진화되었다. 가장 예민한 후각을 가진 동물은 개나 다람쥐처럼 냄새분자가 가라앉은 땅에 코를 바짝 댄 채 기어다니는 짐승이다. 지구상의 모든 포유류의 공통점은 ‘후각’의 발달이다. 하지만, 인간은 직립보행을 하면서 ‘후각’은 퇴화하고 시각이 발달했다. 포유류는 양쪽 눈을 통해 먹이와의 거리를 정확히 판단할 수 있으며 먼거리를 봐야하는 조류가 발달했다.  남자는 사냥에 수단으로 시각적 정보를 중시하였고, 여자는 상대적으로 후각이 예민하다

인간이 태어날 때 가장 발달해 있는 감각이다.  인간의 신생아는 시력이 거의 없는 상태로 태어납니다. 갓 태어난 아기는 색을 구별하지 못하는데다가 심한 근시여서, 30cm 이상 떨어진 물체는 구별하지 못한다. 아기가 태어난 지 수개월이 지나서야 눈을 맞춘다. 이렇게 장님에 가깝게 태어나는 아기도 후각만큼은 매우 예민한 상태로 태어난다. 엄마 뱃속에서 이미 양수를 통해 엄마의 냄새을 알고 있으며, 아기는 냄새를 통해 엄마에게 친근감을 느끼며, 낯선 이를 알아챌 수 있다. 일차 후각신경로는 출생 전에 이미 수초화가 끝난다. 이 사실로 미루어 신생아의 후각을 담당하는 구조물들은 이미 발달이 끝난 상태라고 추정된다. 태아의 발달 과정 중에 다른 포유류에서 후각 정보를 전달하는 서골코기관(vomeronasal organ)이 일시적으로 형성된다는 것은 매우 흥미롭다. 쥐, 기니피그 등 후각이 발달한 동물들은 이 기관을 이용해 성적, 사회적 신호, 예를 들면 페르몬과 같은 신호 감지한다. 사람의 태아에서도 7주와 25주 사이에 형성되지만, 곧 퇴화되어 코중격에 흔적만 남아있다. 쥐를 이용한 실험 결과, 임신한 쥐의 양수에 주사기로 사과주스를 섞어 주었을 경우, 태어난 쥐는 사과주스 냄새를 매우 좋아한다는 결과가 있을 정도로 이미 태어나기 전부터 냄새를 구별하는 능력은 발달해 있다. 150년 전, 다윈은 생후 1개월 된 자신의 아들이 어머니의 젖가슴을 보고 입을 오물거리는 것을 관찰하고서 아들의 이런 반응이 시각이나 촉각과는 관련이 없을거라고 생각했다.

뱃속의 태아는 다른 감각기관들이 형성되기 훨씬 전인12주 째에 후각기능을 갖춘다. 실제 인간이 스스로의 감각을 통해 최초로 인지하는 외부는 가장 가까운 친족의 냄새, 바로 어머니 자궁 속의 (풍요한 화학물질로 가득찬) 양수 냄새다. 냄새는 본질적으로 물 속의 감각입니다. 비록 인간은 공기 중에 흩날리는 냄새를 맡지만 그 냄새분자도 코의 점액에 녹아야 비로소 냄새로 감지됩니다. 냄새는 잘 보이지 않고 잘 들리지 않는 사방이 액체인 바다 속에서 처음 발명된 감각이기 때문입니다. 그러나 인간이 성장함에 따라 후각은 그 중요성을 시각과 청각에게 양보하고  뒤로 물러난다.

식물도 냄새를 맡는다

2006년 09월 15일   류충민 한국생명공학연구원 시스템미생물연구센터 선임연구원

미국에서 대학원에 다니던 시절 독일 소설가 파트리크 쥐스킨트의 소설 ‘향수’를 읽었다. 마침 식물 뿌리 주위에 사는 세균이 향기(휘발성 물질)를 낸다는 사실을 증명하는 연구를 하던 참이었다. 이 향기를 식물이 인식하면 잘 자란다는 결과를 박사학위 논문으로 제출했다.
심사위원 로시 교수는 내 논문에 강력한 의문을 제기하면서 자신이 던지는 질문에 답하지 못하면 졸업할 수 없다고 으름장을 놓았다. 세균이 숨을 쉬면서 내놓는 이산화탄소를 식물이 광합성에 이용하기 때문에 잘 자라는 게 아니냐는 것이다. 일리가 있었다.
연구실로 돌아와 미국 텍사스텍대 파레 교수의 도움을 얻어 6개월간의 실험 끝에 세균에서 휘발성 물질을 직접 분리했다. ‘부탄디올’이라는 물질이었다. 이것이 식물의 생장을 촉진하는 직접적인 요인이라는 것을 밝혔다.
로시 교수를 다시 찾아갔다. 그런데 이번에는 세균이 어떤 경로로 부탄디올을 만들어내는지를 증명하라는 것이었다. ‘미생물학을 전공한 것도 아닌데….’ 순간 앞이 캄캄해졌다. 수많은 논문을 읽었다. 드디어 내가 연구한 것과 같은 종의 세균이 부탄디올을 생산하는 과정을 밝힌 논문을 찾았다. 하지만 이걸로 로시 교수가 만족할 리 없었다.
나는 부탄디올을 생산하지 못하도록 유전자를 조작한 세균을 구해 실험을 해봤다. 예상은 적중했다. 이 세균은 식물 생장을 촉진시키지 못했던 것. 드디어 됐구나 싶었다.
하지만 로시 교수는 식물이 세균이 만든 향기 성분을 어떻게 인식하는지에 대한 증거를 요구했다. 식물생리학을 완벽히 이해하지 못하면 풀기 힘든 수수께끼임을 알아차렸다. 이제 나도 질 수 없다는 오기마저 생겼다. 밤을 새워 식물생리학 교과서와 논문을 뒤졌다.
식물에는 사람의 코에 해당하는 냄새 수용체가 있다. 이 수용체가 제대로 작동하지 않는 돌연변이 식물을 구했다. 그리고 이 식물은 향기 성분을 인식하지 못해 생장이 빨라지지 않는다는 사실을 증명했다.
당당하게 웃으며 논문에 사인을 받으러 갔다. 내 웃음에 답하던 로시 교수의 미소를 지금도 잊을 수 없다.


 

 

 


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페이스북 올리기            방명록           수정 2014-10-31 / 등록 2010-08-03 / 조회수 : 16774 (765)



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