최근에는 세계적으로 우주개발이 활발해지고 있으며, NASA가 2024년까지 유인 달착륙을 목표로 아르테미스 계획을 추진하고 유인 화성탐사도 현실화할 조짐을 보이고 있습니다. 인류의 우주진출이 진행되는 가운데 칼튼대학의 연구진은 '장기간 우주여행의 열쇠를 쥐고 있다'며 여우원숭이의 일종인 회색쥐리머(Gray mouse lemur)에 주목합니다.
Hibernating lemurs may be the key to cryogenic sleep for human space travel
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Hibernating lemurs may be the key to cryogenic sleep for human space travel
Gray mouse lemurs are more closely related to humans than mice. They also have the ability to hibernate, and researchers are hoping to learn how to transfer that ability to humans.
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인간이 도달해야 할 목표 위치가 지구에서 멀어질수록 우주공간을 이동하는 시간이 길어집니다. 장기간의 임무를 달성하기 위해 우주비행사의 건강을 유지해야 하지만 우주는 인간에게 살기 좋은 장소가 아니라고 연구진은 지적합니다.
매우 추운 우주는 산소와 중력이 존재하지 않는 데다가 끊임없이 쏟아지는 유해한 우주선으로부터 보호해주는 대기와 자기장이 없습니다. 또한 지구의 중력에 적응하고 진화를 이룬 인간이 중력이 적은 환경에서 장기간 머무르게 되면 근육량과 골밀도가 저하되는 등의 문제도 발생합니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 인간은 탑승자를 안전하게 보호하는 우주선과 근력 트레이닝기구를 설치하는 등의 대책을 강구하고 있으며, 우주공간이 인체에 미치는 영향에 대해서도 조사를 실시하고 있습니다. 그러나 면역체계와 시력에 미치는 영향 등 많은 의학적인 문제를 해결하는 유력한 방법은 개발되어 있지 않습니다. 연구진은 이와 함께 우주선에 적재하는 식량과 물자의 할당 등의 물류 문제와 우주비행 중 장기간의 고립에 의한 문제에 직면해 있다는 것.
다양한 장기 우주여행에 대한 몇 가지 문제를 해결할 수 있다며 연구자들이 주목하고 있는 것이 동물의 신진대사 활동을 크게 억제하거나 정지한 상태에서 혹독한 겨울을 극복하게 하는 '동면'입니다. 우주선을 타고 인간을 동면상태로 목적지까지 수송할 수 있다면 장기간의 고립과 건강 문제, 우주선에 적재하는 음식과 물의 양, 우주선의 크기 등 많은 문제를 줄일 수 있다고 연구자들은 주장합니다.
동면상태에서 보내는 동물은 장기간에 걸쳐 음식을 섭취하지 않고 운동도 하지 않지만, 근육과 골밀도의 현저한 저하를 경험하지 않은 채 겨울을 극복할 수 있습니다. 생명유지에 필요한 생물학적 기능만 남기고 많은 에너지를 사용하는 기능만을 억제하는 능력은 먼 별로의 우주여행을 달성하기 위한 중요한 열쇠를 쥐고 있다는 것입니다.
그러나 불행히도 인간은 동면하는 동물이 아니라서 '어떻게 인간을 안전하게 동면상태로 만들고 적절한 시기에 근육과 뼈를 약화하지 않고 기상시킬 수 있을까'라는 새로운 과제가 있습니다. 그래서 연구자들이 주목하고 있는 것이 인간과 생물학적으로 유사한 영장류이면서 동면을 하는 난쟁이 여우원숭이과의 회색쥐리머라는 동물입니다.
회색쥐리머의 독특한 특징은 식량이 줄어들고 기온이 추워지면 '체온을 크게 낮추지 않고도 동면상태에 들어갈 수 있다'는 점입니다. 많은 포유동물은 동면상태의 체온이 10도 이하로 떨어집니다만, 인간이 10도 이하의 체온으로 생명을 유지하는 것은 어렵습니다. 한편 회색쥐리머처럼 체온을 유지한 채로 동면할 수 있다면, 동면중의 생명유지가 쉬워집니다.
체온의 저하없이 동면하는 회색쥐리머의 특수한 능력을 떠받치고 있는 것은 유전자 코드 자체를 변경하지 않고 유전자 발현을 조절하는 마이크로RNA입니다. 회색쥐리머가 유전자 발현의 조절에 사용하는 마이크로RNA 전략을 이용하면 인간의 동면을 도울 수 있는 가역적인 변화를 얻을 수 있을지도 모른다고 합니다.
연구자들은 생명을 유지하기 위해 어떤 생물학적 과정을 계속할지, 그리고 에너지를 절약하기 위해 어떤 과정을 차단할지를 규명하기 위해, 이를 제어하는 마이크로RNA의 구조를 조사하고 있습니다. 지금까지의 연구에서 일부 마이크로RNA는 동면하는 동안 근육의 소모를 억제하고 세포 사멸을 막으며 불필요한 세포증식을 감속 또는 정지하거나 당을 지방으로 전환한다는 것을 밝혀냈습니다.
마이크로RNA는 어디까지나 인간의 동면을 해결하는 퍼즐의 일부에 지나지 않으며, 연구자들은 회색쥐리머가 세포를 스트레스로부터 보호하는 방법과 동면에서 생존하기 위한 에너지를 축적하는 방법에 대해서도 조사하고 있다고 합니다. "인간에게 실행가능하다고 주목받고 있는 RNA기반의 새로운 개입에 우리의 연구가 기여하기를 기대합니다"라고 연구진은 말합니다.
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