[사이테크+] 눈파리가 눈 속에 사는 비결은…"체내 발열과 항동결 단백질"

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국제 연구팀 "영하 6℃에서도 생존…세포·조직 저온 손상 예방에 활용 기대"

(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 눈 위에서 짝짓기하고 알을 낳는 곤충 눈파리(snow fly : Chionea alexandriana)가 영하 기온에서도 살아갈 수 있는 비결은 체내에서 열을 급격히 방출하고 항동결 단백질을 만들 수 있기 때문이라는 연구 결과가 나왔다.

미국 노스웨스턴대 마르코 갈리오 교수가 이끄는 국제연구팀은 25일 과학 저널 커런트 바이올로지(Current Biology)에서 눈파리의 유전체를 분석, 눈파리가 북극 물고기에서 발견되는 항동결 단백질을 만들고 스스로 열을 생성하는 유전자를 가지고 있음을 확인했다고 밝혔다.

연구팀은 이 연구 결과는 생명체가 극한 환경에서 살아남도록 어떻게 적응해왔는지 보여준다며 이 결과는 잠재적으로 세포, 조직, 재료를 저온 손상으로부터 보호할 수 있는 새로운 전략을 개발하는 데 기여할 수 있다고 말했다.

눈파리(Chionea)는 극한의 저온 환경에 특이하게 적응한 날개 없는 각다귀류 곤충으로 성충은 겨우내 활동하며, 영하 6℃의 온도에서도 눈 위에서 정상적인 생활을 유지한다.

공동 교신저자인 갈리오 교수는 "곤충은 변온동물이기 때문에 삶이 외부 온도에 좌우된다"며 "일반 곤충은 추워지면 은신처를 찾고 조건이 나아질 때까지 휴면상태에 들어가지만 눈파리는 오히려 눈 덮인 환경을 선호하고 눈이 녹아 따뜻해지면 숨는다"고 말했다.

연구팀은 이 연구에서 눈파리가 저온에서 생존할 수 있는 체내 메커니즘을 규명하기 위해 눈파리의 유전체를 처음으로 해독하고, 이를 저온 생존에 특화되지 않은 관련 곤충들과 비교했다.

그 결과 눈파리는 지금까지 다른 동물에서는 발견되지 않은 정체불명의 유전자들이 여러 종류의 항동결 단백질을 생성하는 것으로 밝혀졌다.

연구팀은 눈파리의 항동결 단백질은 얼음 결정에 결합해 성장을 막는 방식으로 세포가 손상되지 않게 보호한다며 이는 북극 물고기에서 발견되는 항동결 단백질과 유사하다고 설명했다.

실제로 초파리의 유전자를 조작해 항동결 단백질을 생성하도록 한 다음 냉동고에 넣어 생존 여부를 실험한 결과 유전자 조작 초파리가 정상 초파리보다 훨씬 높은 생존율을 보였다.

갈리오 교수는 "놀랍게도 눈파리의 일부 항동결 단백질은 실제로 북극 물고기의 항동결 단백질과 구조적으로 관련이 있다"며 "이는 진화가 추위라는 공통의 문제에 대해 북극 물고기와 곤충에서 동일한 해결책에 도달했음을 시사한다"고 설명했다.

또 눈파리에서는 에너지 사용 및 열 생성과 관련된 세포 과정에 연결된 특이한 유전자 집합도 발견됐다. 이는 눈파리가 단지 동결에 저항할 뿐 아니라 스스로 열을 생성한다는 것을 뜻한다.

눈파리와 다른 곤충들이 있는 공간의 온도를 영하로 낮추면서 곤충 내부 온도를 측정한 결과 눈파리는 체내 발열로 다른 곤충들보다 체온이 수℃ 높은 상태를 유지하는 것으로 나타났다.

갈리오 교수는 "북극곰 같은 많은 동물은 열 생성을 위한 갈색 지방이 있으며 동면에 들어가면 이를 연소해 열을 생성한다"며 "눈파리는 어떤 면에서 북극곰과 북극 물고기의 생존 전략을 결합해 사용하는 셈"이라고 말했다.

◆ 출처 : Current Biology, Marco Gallio et al., 'Coordinated molecular and physiological adaptations enable activity at subfreezing temperature in the snow fly Chionea alexandriana', https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(26)00247-2

scitech@yna.co.kr

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