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[표지로 읽는 과학]벌레 신경세포의 연결망 'WWW'

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[표지로 읽는 과학]벌레 신경세포의 연결망 'WWW'

2019.07.06 09:26
네이처 제공
네이처 제공

국제학술지 네이처는 4일 이름과는 다른 모습을 가진 예쁜꼬마선충을 이번 주 표지 모델로 등장시켰다. 몸길이가 1㎜에 투명한 몸을 가진 예쁜꼬마선충은 다양한 생물학 연구에서 가장 애용되는 선충류다. 네이처가 이 작은 선충을 표지 모델로 등장시킨 건 최근 이 벌레의 신경세포가 모두 연결된 형태로 나타난 지도인 ‘커넥톰’이 완성됐기 때문이다. 네이처는 인터넷망을 뜻하는 ‘월드 와이드 웹’에서 영감을 얻어 신경망을 표현할 제목으로 ‘웜 와이드 웹’을 선택했다.

 

스콧 에몬스 미국 앨버트아인슈타인의대 유전학부 교수 연구팀은 예쁜꼬마선충의 각 성별 커넥톰을 완성하는 데 성공했다고 이달 5일 네이처에 발표했다. 예쁜꼬마선충은 자웅동체 혹은 암컷은 302개, 수컷은 385개의 뉴런을 가져 인간의 수십억 분의 일 수준으로 단순한 신경망을 갖고 있다. 하지만 신경망이 인간의 신경계와 같은 분자로 구성돼 있어 예쁜꼬마선충을 통해 인간의 신경망을 이해하려는 연구가 활발하다.

 

예쁜꼬마선충의 커넥톰 연구는 이번이 처음이 아니다. 영국의 생물학자 존 화이트가 예쁜꼬마선충을 약 8000등분으로 나눠 일일이 전자 현미경을 통해 관찰해 커넥톰을 그려냈다. 지난해 4월 타계한 예쁜꼬마선충 연구의 선구자이며 관련 연구로 노벨 의학상을 받은 시드니 브레너 박사의 제자이기도 한 그는 일일이 손으로 그려가며 신경과 5000여 개의 시냅스를 상세하게 표현했다. 하지만 당시에는 성별을 구별하지 않고 커넥톰을 그린 터라 미완으로 남아있던 연구였다.

 

에몬스 교수 연구팀은 전자현미경 자료를 과거처럼 수동으로 분석하지는 않고 분석 프로그램을 개발해 예쁜꼬마선충의 각 성별로 완전한 지도를 만들어냈다. 지도에는 뉴런 간 모든 연결과 신경세포와 근육, 내장같은 다른 조직으로 연결, 근육 세포 사이의 시냅스가 포함됐다. 시냅스 강도에 따른 추정치도 수록됐다. 연구팀은 성별 간 비교를 통해 약 30%의 시냅스가 강도 차이를 보임을 밝혔다.

 

에몬스 교수는 “이 네트워크는 예쁜꼬마선충의 신경이 행동을 어떻게 조절하는지를 밝히는 출발점 역할을 한다”며 “예쁜꼬마선충의 신경계는 인간 신경계와 같은 분자를 다수 포함하고 있어 인간을 이해하는 데도 도움을 줄 것”이라고 말했다.

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