플라나리아의 생명력

Two headed Dugesia japonica / https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Two_headed_Dugesia_japonica.jpg

플라나리아는 체장 3~20밀리의 작은 수거동물이다. 육안으로는 작은 지렁이처럼 보이지만 현미경이나 돋보기로 보면 두 눈이 앙증맞은 생물임을 알 수 있다.

플라나리아는 불사신적인 생명력을 가진 동물로 알려져 있다. 잘라도 잘라도 그 단편으로부터 완전한 개체가 재생된다. 1774년에 프랑스인이라고 생각되는 팔라스라는 사람이 플라나리아의 강력한 재생능력에 대해서 처음으로 실험해 기록했다. 이후 많은 과학자가 플라나리아에 관심을 갖고 많은 실험을 시도했다.

플라나리아는 머리, 입, 꼬리의 세 부분으로 크게 나눌 수 있다. 입은 몸통의 한가운데인 복부에 있다. 입 위에서 플라나리아를 앞뒤로 자르면 머리부분에서 꼬리가 재생되고 꼬리부분에서 머리가 재생된다. 절단면은 같은 장소이지만 머리 쪽에서는 꼬리를 만들라는 명령이 나오고 꼬리 쪽에서는 머리를 만들어라는 명령이 나오게 된다. 이 지침은 분자 수준에서 일부 물질의 작용으로 인한 것으로 간주된다. 어떤 분자가 이러한 지침을 운반하는지가 관심 중 하나이다.

プラナリアの再生（基礎生物学研究所）
https://m.youtube.com/watch?v=zwAlLlngHcU

꼬리의 재생은 도마뱀 등에서도 볼 수 있지만 머리가 재생하는 동물은 드물다. 앞뒤로 절단된 플라나리아의 꼬리는 뇌를 상실했기 때문에 잠시 움직임이 멈춘다. 2일 정도면 뇌와 눈이 재생되어 평소의 움직임을 되찾는다. 이런 소박한 동물인데 좌우의 눈의 신경이 인간과 마찬가지로 뇌의 좌측과 우측의 양쪽에 들어가도록 배선되어 있는 것이 연구에서 밝혀졌다. 신경의 재생이 어떻게 이루어져 가는지도 관심 중 하나이다.

플라나리아는 진화의 도상에서 처음 탄생한 좌우상칭의 생물이라고 생각된다. 이 이전의 생물은 해파리와 불가사리의 공통조상이지만 모두 방사상을 하고 있다. 플라나리아를 중앙부에서 좌우로 자른다면 어떻게 될까? 자연계에서는 이런 형태로 분열하지 않기 때문인지 그들에게는 상당히 부담이 심한 것 같다. 절단된 플라나리아는 상처가 수축하여 둥글게 된다. 한쪽 눈이 재생해도 뇌의 데미지가 크기 때문에 잠시 정상적인 움직임을 할 수 없고 한 방향으로 돈다. 플라나리아는 동물의 좌우성을 조사하는데 매우 적합한 생물이다.

염화리튬 등 호흡을 방해하는 약제를 사용하면 3안과 4안의 플라나리아를 만들 수 있다. 약에 의해 눈의 재생과정에서 어떠한 오류가 일어났기 때문이라고 생각된다. 이러한 실험은 우리의 눈이 제대로 만들어지고 유지되기 위해 어떤 구조가 작동하고 있는지를 알 수 있는 단서가 된다. 특히 뇌와 눈의 관계에 주목하여 연구가 진행되고 있다.

플라나리아를 약이나 높은 온도에 노출시켜 재생 실험을 하면 꼬리가 없는 양두의 플라나리아가 생길 수도 있다. 세포, 분자 수준에서의 플라나리아의 이해를 깊게 함으로써 우리를 포함한 동물이 어떻게 몸을 만들고 유지하고 있는지 그 구조를 밝힐 수 있다는 기대가 있다.

플라나리아를 절단하거나 열에 노출시키는 것은 플라나리아에 있어서 하나의 스트레스로 작용한다. 이 스트레스에 의해 스트레스 단백질이 유도되어 재생의 방아쇠가 될 것이라는 가설이 제창되고 있다. 자연계의 플라나리아도 몸이 커지거나 환경의 온도에 변화가 있으면 입 아래에서 분열하여 두 마리가 된다. 분열하는 부근에 스트레스 단백질이 나오고 머리부분의 신경 지배가 차단되어 끊어져 가는 것이라고 추정된다.

플라나리아의 재생도 기본적으로는 우리의 혈구나 장의 세포와 같이 씨앗의 세포로부터 새로운 세포가 계속해서 태어나는 것과 같은 현상이다. 네오 블라스트(신생 세포)라는 씨앗 세포가 플라나리아의 전신에 분포하고 있으며 거기에서 뇌와 눈, 심지어 몸이 재생되는 것이다.

플라나리아의 눈으로부터 취한 유전자의 해석으로부터 인간에게 작용하는 것과 같은 물질(아레스틴)이 플라나리아에서도 기능하고 있는 것을 발견했다. 인간에서는 여러 세포를 거쳐 신경이 뇌에 도달하지만 플라나리아는 하나의 시세포가 직접 뇌까지 뻗어 있다. 그러나 그러한 계층적 차이를 제외하면 플라나리아의 눈과 인간의 눈은 기본적으로 동일하다. 7~8억 년의 옛날에 탄생한 원시동물과 인간이 같은 눈을 가지고 있다는 사실은 진화의 묘미를 느끼게 한다.

플라나리아는 물이 깨끗하면 근처의 시냇가에서 얼마든지 찾을 수 있다. 주변에 이런 재미있는 생물이 인간을 지지하고 있는 근본원리를 밝히는데 도움을 주고 있다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- プラナリア - その生命力の秘密 https://www.brh.co.jp/publication/journal/001/experiment_1#:~:text=%E3%83%97%E3%83%A9%E3%83%8A%E3%83%AA%E3%82%A2%E3%81%AF%E4%B8%8D%E6%AD%BB%E8%BA%AB%E3%81%AA%E7%94%9F%E5%91%BD%E5%8A%9B,%E8%A1%8C%E3%81%AA%E3%82%8F%E3%82%8C%E3%81%A6%E3%81%8D%E3%81%BE%E3%81%97%E3%81%9F%E3%80%82