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호주 연구팀 "배아 발달도 지연…프로게스테론 투여로 일부 회복 가능성"
(서울=연합뉴스) = 우주 같은 미세중력 환경에서는 정자의 방향 탐색 능력이 떨어져 수정률이 저하되고 초기 배아 발달도 지연된다는 연구 결과가 나왔다. 하지만 프로게스테론 호르몬이 이런 영향을 일부 완화할 가능성도 확인됐다.
[Sperm and Embryo Biology Laboratory, Adelaide University 제공. 재판매 및 DB 금지]
호주 애들레이드대 니콜 맥퍼슨 교수팀은 국제 학술지 커뮤니케이션스 바이올로지(Communications Biology)에서 인간과 쥐, 돼지의 정자를 이용한 실험으로 미세중력이 생식 과정에 미치는 영향을 분석해 이런 결과를 얻었다고 밝혔다.
맥퍼슨 박사는 "미세중력 조건에서 생식관 같은 통로를 성공적으로 통과한 정자 수가 정상 중력에서보다 크게 감소했다"며 "이 연구는 생식관을 따라 이동하는 정자의 탐색 능력에 중력이 중요한 요소임을 처음으로 보여준다"고 말했다.
저중력 환경인 달과 화성 유인 우주 임무가 향후 10년 내 추진될 계획이다.
연구팀은 미세중력은 이전 연구에서 인간의 남성 호르몬 수준과 쥐의 줄기세포 분화에 영향을 미치는 것으로 나타났지만, 생식세포 행동과 초기 배아 발달에 미치는 영향은 아직 명확하지 않다고 지적했다.
이들은 이 연구에서 클리노스탯(clinostat)이라는 3차원 회전 장치를 이용해 우주와 유사한 미세중력 상태를 구현하고 사람과 쥐, 돼지의 정자를 일정 시간 미세중력에 노출한 다음, 여성 생식관을 모방한 미세 채널을 통과하도록 했다.
그 결과 미세중력 환경에서는 정상 중력에 비해 정자가 목적지를 찾아가는 능력이 크게 떨어지는 것으로 나타났다. 정자의 운동성에는 변화가 없음에도 이런 현상이 나타난 것은 방향을 찾는 정자의 능력이 저하된 데 따른 것으로 분석됐다.
연구팀은 이런 현상은 인간뿐 아니라 쥐와 돼지에서도 나타났다며 이는 우주공간 등의 미세중력이 포유류 전반의 생식 과정에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다고 말했다.
이어 체외수정 실험을 통해 미세중력이 실제 수정과 배아 발달에 미치는 영향을 조사한 결과, 약 4시간 동안 미세중력에 노출된 뒤 정자와 난자의 수정 성공률은 정상 중력에서보다 약 30% 낮아졌다.
또 미세중력 환경에 노출된 시간이 4~6시간으로 늘어난 경우에는 수정률 저하와 함께 초기 배아 발달 과정에도 지연 현상이 나타났다.
특히 돼지에서는 배반포 단계로의 발달이 저해됐고, 쥐와 돼지 배아에서는 미분화 배아의 포배강에 형성되는 내세포괴와 상배엽 세포수 변화가 관찰되는 등 초기 발달 과정이 미세중력의 영향을 받은 것으로 나타났다.
연구팀은 다만 모든 정자가 영향을 받은 것은 아니고 일부는 수정에 성공해 미세중력 영향을 상쇄하는 생물학적 메커니즘이 있을 가능성이 있으며, 임신에 중요한 성호르몬인 프로게스테론을 추가하면 인간 정자의 방향 탐색 능력이 부분적으로 회복됐다고 설명했다.
이어 우주 환경에서 생식이 완전히 불가능한 것은 아니지만 성공적인 번식을 위해서는 수정 전후 환경을 정밀 제어할 필요가 있다며 달과 화성 등 저중력 환경에서 인간이 장기간 거주하려면 이에 대한 이해가 필수적이라고 밝혔다.
맥퍼슨 박사는 "이 연구는 미세중력에서도 건강한 배아 형성이 가능함으로 보여줘 우주에서도 인간 생식이 가능하다는 희망을 준다"며 정상 중력과 미세중력 차이 이해는 인간 생식 계획과 건강한 발달을 지원하는 인공중력 시스템 설계에 꼭 필요하다고 말했다.
◆ 출처 : Communications Biology, Nicole McPherson et al., 'Simulated microgravity alters sperm navigation, fertilization and embryo development in mammals', https://www.nature.com/articles/s42003-026-09734-4
scitech@yna.co.kr
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