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최강 재생력 : 플라나리아, 해면

동물의 최장 수명
- 불멸 DNA : 랍스터
- 불멸 DNA : 히드라
- 불멸 DNA : 해파리 투리토프시스

- 최강의 생물 : 물곰
- 최강의 곤충 : 바퀴벌레, 흰개미
- 장수 DNA : 벌거숭이 두더쥐
- 최강 : 리프티아(Riftia), 입도 내장도 없는 동물


유한한 삶은 사는 인간, 죽지 않는 것은 인간이 꿈꾸는 소망이자 이룰 수 없는 꿈 중 하나였다. 그러나 한 마리를 반으로 자르면 두 마리가 되는 플라나리아가 인간 불로장생의 열쇠가 될 수 있을 것으로 보인다.
지난달 28일, 미국 과학원회보 최신호에서 영국 노팅엄대 생물학 연구진은 단 한 마리의 플라나리아를 2만 마리까지 늘리는 데 성공했다고 보도했다. 최초의 플라나리아 한 마리가 2만 마리의 플라나리아로 재탄생 한 것이다. 이에 대해 연구팀은 플라나리아를 자르면 잘려진 몸체 안에서 개체를 죽지 않게 하는 효소를 무한히 생성해 근육과 피부, 내장, 뇌를 재생한다고 밝혔다. 또 이들의 염색체 말단을 보호하는 말단소체가 노화 방지에 중요한 역할을 하는 것으로 밝혀냈다. 연구팀을 이끈 애직 아부바커 박사는 “플라나리아의 이 같은 형태와 성질을 통해 사람이 늙어도 건강한 신체를 갖거나 질병으로 손상된 세포 역시 재생하는 방법을 찾을 수 있을 것”이라고 기대했다. 그렇다면 불멸의 실현 열쇠인 플라나리아는 어떤 생물일까.

플라나리아의 몸길이는 최대 3.5㎝, 너비 4㎜ 정도로 납작하며 몸체가 좌우 대칭인 편형동물의 대명사이다. 머리 양쪽에 짧은 더듬이가 있으며 입은 몸 중앙에 위치한다. 이들은 깨끗한 강이나 개울에서 생활하며, 강가와 호수의 밑바닥, 수중식물이나 돌 등에서 번식한다. 몸은 섬모로 덮여 있으며, 섬모를 움직이거나 근육을 수축시켜 기어 다니거나 꿈틀거리며 움직인다. 또한 플라나리아는 알에서 갓 태어난 치어와 같은 작은 크기의 동물을 잡아먹거나 죽은 생선을 먹는다.

플라나리아의 특징은 재생력이 강해 몸에서 잘라낸 일부분으로도 완전한 개체로 성장할 수 있다는 것이다. 이는 편형동물들 중에서도 플라나리아만이 가진 독특한 점이다. 예를 들어 편형동물의 일종인 지렁이는 몸이 잘리면 잘린 부분은 즉사하는 것에 비해 플라나리아는 자신의 몸에서 어느 부분을 절단하든지 절단된 몸체에서 새로운 뇌가 재생되기 때문이다. 이는 플라나리아의 유전자에는 재생에 필수적인 유전자를 가지고 있기 때문이다. 이 때문에 플라나리아는 몸의 일부분을 다른 개체에 이식하여 머리가 두 개거나 꼬리가 두 개인 몸을 만들 수 있는 등 실험재료로 유용하게 쓰인다.

http://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2013/07/19/2013071900700.html?rsMobile=false#csidx3224dccc2f7b6db81784e9b9c000070

플라나리아가 '기억 잃지 않는 벌레'라는 연구 결과가 나왔다.
최근 미국 터프츠대학교 연구진은 '플라나리아는 머리 부분을 제거해도 기억을 간직한 채 뇌 부분을 재생시킨다'라는 연구 결과를 발표했다.
연구자들은 플라나리아가 선호하지 않는 환경에서 먹이를 먹도록 훈련시킨 후에 플라나리아의 머리 부분을 제거했다.
그 결과 머리를 제거하기 전 훈련을 받은 벌레는, 제거 후에도 주변 환경에 빠르게 적응해 먹이를 섭취했다.
반면 훈련을 받지 않은 플라나리아는 상대적으로 먹이에 접근하는 데 오랜 시간이 걸렸다.
연구진은 실험 결과에 대해 "플라나리아의 기억 일부가 몸의 신경기관에 저장되며, 잘린 뇌를 재생할 때 이 신경기관이 새로운 뇌로 변형된다"고 설명했다. 이어 "플라나리아가 정확히 어떤 방식으로 기억을 되살리는 지에 대해서는 더 많은 연구가 필요하다"고 밝혔다.


플라나리아는 몸길이가 10㎜ 밖에 안되는 아주 작은 동물로, 무한에 가까운 재생 능력으로 잘 알려져 있다. 칼로 반으로 자르면 머리 쪽에서는 꼬리가 만들어지고, 꼬리쪽 조각에서는 머리가 만들어지면서 개체 2개로 변한다. 128조각으로 자른 경우에도 각 조각이 각각 서로 다른 플라나리아 개체로 재생됐을 정도로 재생 능력이 강력하다. 그러나 플라나리아가 대체 어떤 과정을 거쳐 재생 능력을 보이는지에 대해서는 알려진 사실이 극히 적다.
레디엔 교수팀은 플라나리아가 신체를 재생할 때 만들어지는 근육 조직에 영향을 주는 유전자 myoD와 nkx1-1을 찾아내고, 이들의 새로운 기능을 찾아냈다. 두 유전자는 모두 근육을 재생하는 유전자다. myoD는 세로 방향 근섬유를, nkx1-1은 세로 근섬유를 따라 몸통을 둘러싸는 원형 근섬유(Circular fiberes)를 만든다. 몸 길이에 영향을 미치는 세로 근섬유가 제대로 만들어지지 않으면 플라나리아는 제대로 재생하지 않았다.
원형 근섬유와 관련된 nkx1-1은 재생 과정에서 특별한 영향을 주는 것이 밝혀졌다. 플라나리아를 여러 개로 조각낼 경우, 각 조각 중 머리와 가까운 부분은 머리로, 꼬리와 가까운 쪽은 꼬리로 재생된다. 그런데 nkx1-1 유전자에 문제가 생긴 조각은 꼬리는 만들어지지 않고 머리가 두 개인 플라나리아로 재생됐다. nkx1-1이 단순히 원형 근섬유를 재생하는 데 그치지 않고 주요 신체 부위를 만드는 것에 관여하는 것이 밝혔다.
연구팀은 “이번 연구는 근육을 관장하는 유전자가 움직임을 만드는 근육 조직을 만들 뿐만 아니라 다른 부위 재생에도 영향을 미친다는 것을 밝혀낸 것”이라고 말했다

초재생력
현실의 비슷한 사례로는 플라나리아와 해면, 해삼 등이 있다. 언급한 사례 모두 몸 구조가 동물 중에서는 간단한 축에 속한다.[3] 대부분의 동물과 비교하면 이 녀석들은 내장만 둥둥 떠다니는 놈들로서 회복 못 할 구석이 전혀 없는 놈들이다. 온몸이 층별로 복잡하게 나누어져 있는 포유류나 양서류등의 대부분의 동물들은 몸이 두 조각 난다던가 물체가 몸을 뚫고 지나간다던가 하면 목숨이 위태로운 치명상을 입고 자연적인 회복은 사실상 불가능에 가깝다.[4] 이 생물들은 온몸이 조각나도 구조적인 입장에서 보면 인간이 피부에 흠집이 난 수준에 불과하다. 따라서 회복을 할 만한 충분한 영양분과 시간과 환경이 주어져 있으면 재생 된다. 세포분열만 하면 회복 끝! 단 반대로 말하면 온몸이 워낙 단순한 구조이기 때문에 환경이 조금만 변해도 치명적이다. 플라나리아와 해면 모두 깨끗한 환경에서만 살 수 있는 지표 생물 임을 기억하자. 게다가 플라나리아는 실험실에서 3자리수 조각으로 분열돼도 살아난 전력이 있는 반면, 사는 물이 조금만 더러워지면 녹아 죽는다. 또한 지나치게 단시간에 손상을 너무 당하게 되면 절대 살아날 수 없다. 즉 상술했듯이 단지 자연회복이 빠를 뿐이지 불사신과는 거리가 먼 존재들이다.
조금 다른 경우로는 일부 양서류에서(주로 도롱뇽이나 영원 종류)의 사지의 재생이 있을 수도 있겠다. 이 경우는 다리 하나쯤 잘려도 시간이 지나면 다시 자라난다. 다만, 만화에서 보는 것처럼 막 자라나고 그런 건 아니고 그냥 평범하게 천천히 자라난다.[5] 또한 거미나 일부 곤충이 부절된 다리를 재생시키 경우도 있다.



해면동물이 식물처럼 보일지 모르지만, 아리스토텔레스와 대(大)플리니우스는 해면동물을 정확하게 동물로 분류하였습니다. 전문가들의 추정에 따르면, 전 세계의 호수와 바다에는 적어도 1만 5000종의 해면동물이 살고 있으며 그 모양과 색깔이 엄청나게 다양합니다. 해면동물의 모양을 몇 가지만 언급하자면, 가느다란 손가락 모양, 가운데가 불룩한 통 모양, 넓게 펼쳐진 양탄자 모양, 우아한 부채 모양이 있는가 하면, 심지어 섬세한 수정 꽃병 모양도 있습니다. 어떤 것은 쌀알보다 작지만, 사람의 키보다 크게 자라는 것도 있습니다. 일부 해면동물들은 나이가 수백 살이나 되었을지도 모른다고 과학자들은 생각합니다.
“해면동물은 구조와 기능과 성장 과정이 다른 동물들과 현격한 차이가 있다”라고 「브리태니커 백과사전」에서는 알려 줍니다. 그러면 어떤 차이가 있습니까? 다른 동물들과는 달리, 해면동물의 몸에는 내부 기관이 없습니다. 해면동물은 심장도 뇌도 신경계도 없는데 어떻게 살아갑니까? 해면동물 속에 있는 작은 세포들이 생명을 유지시켜 주는 여러 기능들을 수행합니다. 특수 세포들이 먹이를 잡고 영양분을 운반하고 노폐물을 제거합니다. 골격 물질이나 표피 물질을 생산하는 세포들도 있습니다. 어떤 세포들은 필요할 경우에 한 가지 형태에서 다른 형태로 바뀔 수도 있습니다.
해면동물은 그 밖에도 몇 가지 면에서 독특합니다. 살아 있는 해면동물을 짓이겨서 체로 친다 해도, 세포들은 한데 뭉쳐서 원래의 해면동물이 됩니다. 두 마리의 해면동물을 함께 갈아 버린다 해도, 세포들은 차츰차츰 나뉘어 각각 원래의 해면동물을 다시 구성합니다. “그 어떤 식물이나 동물도 이런 식으로 재생될 수 없다”라고 「내셔널 지오그래픽 뉴스」에서는 알려 줍니다.
해면동물은 또한 놀라울 정도로 융통성 있는 생식 방법을 사용합니다. 일부 해면동물은 다른 지역을 식민지로 개척하기 위해 세포로 이루어진 “배”에 필요한 것을 갖추어 그것을 띄워 보냅니다. “이주자들”은 휴면 상태로 다니다가 마침내 상륙하여 휴면에서 깨어난 다음 “배”에서 나와 새로운 해면동물이 됩니다. 유성 생식을 하는 해면동물도 있는데, 각각의 해면동물은 필요할 경우에 암컷과 수컷의 역할을 바꿉니다. 알을 낳는 해면동물도 있습니다. “지극히 단순한 생물이라도 자세히 들여다보면 볼수록, 복잡한 면을 더 많이 보게 된다”라고 저술가 폴 모리스는 경탄하면서 말합니다.
해면동물은 “동물들 중에서 독특한 섭식 시스템”을 가지고 있다고 동물학자 앨런 콜린스는 기술합니다. 외피에 있는 작은 구멍들은 해면동물의 온몸에 미로처럼 얽혀 있는 관과 방들로 이어집니다. 이 미로 같은 곳의 벽들에는 수많은 동정세포 즉 편모 운동을 하는 작은 세포들이 있습니다. 각각의 세포는 채찍 모양의 털을 뻗어 앞뒤로 휘젓습니다. “로마의 갤리선에서 노를 젓는 사람들처럼, [이 세포들]은 끊임없이 물의 흐름을 일으켜 물이 해면동물의 다른 세포들을 지나가게 하는데, 다른 세포들은 물에 있는 먹이 입자들을 잡아 섭취하게 설계되어 있다”라고 저술가 벤 하더는 설명합니다. 해면동물은 시간당 자기 몸의 10배나 되는 양의 물을 지나가게 하면서 영양분과 독성 화학 물질 그리고 물에 있는 모든 세균의 약 90퍼센트를 끌어들입니다. 또한 물의 흐름이 바뀔 경우 그에 대처하거나 몸 안의 침전물을 제거하기 위해 양수(揚水) 동작을 조절하거나 그 방향을 반대로 바꿀 수도 있습니다. “해면동물은 ··· 바다의 가장 효과적인 진공청소기”라고 존 후퍼 박사는 말합니다.
해면동물은 몸 안으로 먹이와 물이 끊임없이 드나들기 때문에 새우나 게 등의 작은 동물이 살기에 이상적인 곳입니다. 한 해면동물에는 1만 7128마리의 동물이 살고 있었습니다. 무수히 많은 세균, 조류, 진균류들이 해면동물과 협동 즉 공생 관계를 이루고 있습니다. 해면동물이 물을 품고 있는 상태에서 세균의 무게가 전체 무게의 무려 50퍼센트를 차지하는 경우도 있습니다.