지구 최강 생물 곰벌레, 방사선도 이기는 DNA 복구 능력

8개의 다리를 가진 외계 생명체 같은 미세 생물 곰벌레는, 사람에게 치명적인 양의 약 1,000배에 달하는 방사선도 견딜 수 있으며, 생물이 생존할 수 없을 정도로 혹독한 환경에서도 살아남는, 지구상에서 가장 강력한 생명체 중 하나다. 최근에 새로운 곰벌레 종은, 높은 수준의 감마선에 노출되었을 때, 스스로 DNA 손상을 복구할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

 

 

우주 연구에서도 활용되는 곰벌레

 

곰벌레는 무려 1,500종에 달하는데, 이 지구 최강의 무척추동물이 어떻게 방사선으로부터 자신을 보호하는지 등 생태에 대해서는 여전히 많은 의문이 남아 있다. 이번 연구에서는  ‘Hypsibius henanensis’라는 종에 주목해, 곰벌레의 분자적 생존 메커니즘에 대한 단서를 찾고 있다.

 

이 연구 결과는 향후 우주 비행사가 방사선의 영향을 덜 받도록 하는 새로운 방법이나, 인류가 장기간 우주 비행을 가능하게 할 실마리가 될 수 있다.

 

수십 년 동안 휴면 가능한 곰벌레

 

곰벌레의 유명한 방어 메커니즘 중 하나는, 죽은 것처럼 보이는 휴면 상태에 들어가는 능력이다. 곰벌레는 8개의 다리를 모두 안으로 집어넣고, 몸을 둥글게 말아 체내의 물을 거의 모두 잃은 상태로 바싹 마른 상태가 된다. 이는 다른 방어 조치들과 결합해 수십 년 이상 극한 환경에서 생존할 수 있도록 하며, 동결 온도, 강력한 방사선, 심지어 우주의 진공 상태에서도 견딜 수 있다. 물만 있다면, 언제든지 다시 깨어날 수 있다고 한다.

 

스스로 DNA를 복구하는 곰벌레

 

과학 저널 사이언스에 발표된 연구 논문에서, 약 6년 전에 중국 허난성에서 발견된 곰벌레의 유전체 배열을 해독했다고 한다. 이 곰벌레 종은 방사선에 노출되었을 때 고도의 방어 시스템을 활성화하여 DNA를 손상으로부터 보호할 뿐만 아니라, 손상된 부분을 복구하는 것으로 확인되었다.

 

이 새로운 종은 총 14,701개의 유전자를 가지고 있으며, 그중 30%는 곰벌레에 특유한 유전자라고 한다. 일련의 실험에서 과학팀은 이 곰벌레를 200 그레이와 2,000 그레이(방사선량의 표준 단위)로 조사했으며, 그 결과 DNA 복구, 세포 분열, 면역 반응에 관여하는 2,801개의 유전자가 활성화된다는 사실을 발견했다.

 

이 중 하나인 유전자 "TRID1"은 DNA 이중 가닥 절단을 복구하기 위해 손상 부위에 단백질 "53BP1"을 호출하는 역할을 한다. 또한 곰벌레의 내성에는 다른 유전자도 관여하는 것이 밝혀졌다. 방사선에 의해 생성되는 활성화학물질을 제거하는 역할을 하는 유전자 "DODA1"은, 원래 박테리아, 식물, 균류에 존재하는 항산화 색소를 생성하고, "BCS1"이라는 유전자는 곰벌레 세포를 미토콘드리아 손상으로부터 보호한다고 한다.

 

지구 어디서나 생존하는 곰벌레

 

와이오밍 대학교의 분자 생물학과 교수인 토마스 부스비(Thomas Boothby)는 곰벌레에 대해 “곰벌레는 깊은 바다에서부터 고산지대, 심지어 남극 대륙을 포함한 모든 대륙에서 발견됩니다. 극한 환경에 대한 내성이 곰벌레가 다양한 생물군계로 널리 진출할 수 있게 한 원동력일 것입니다.”라고 설명했다.

 

부스비 교수는 2021년 곰벌레를 우주로 보내 국제우주정거장의 극한 환경에서 곰벌레가 어떻게 살아남는지 연구한 인물이다. “곰벌레가 우주 공간이나 우주 비행 환경에서 어떻게 생존하는지를 이해하는 것은 중요합니다. 왜냐하면 장기간의 우주 비행 중에 인간이 경험할 수 있는 환경이나 기능 장애에 대한 치료법 및 대책을 개발하는 데 도움이 되기 때문입니다. 이는 우주 경제를 확장하고 인류의 우주에서의 안전하고 생산적인 존재를 증진하는 데 필수적인 연구입니다”라고 부스비 교수는 말했다.

 

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