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자연계의 동물은 특수한 감지능력으로 광대한 자연으로부터 먹이를 찾아내거나 외적으로부터 몸을 지키기도 합니다. 주로 아프리카에 분포하는 펠리컨과의 하다다따오기(Hadada ibis)는 '육감'이라는 뛰어난 지각능력을 가지고 있는데, 그럼에도 불구하고 서식지를 잃을 위기에 처한 이유에 대해 남아프리카에 있는 케이프타운대학의 아프리카 조류학 연구소에서 연구를 하는 칼라 재클린 듀토와 씨가 설명했습니다.

Good vibrations: remote‐tactile foraging success of wading birds is positively affected by the water content of substrates they forage in - du Toit - Journal of Avian Biology - Wiley Online Library
https://nsojournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/jav.03243

Hadeda ibises’ ‘sixth sense’ works best in wet soil: new research is a wake-up call for survival of wading birds with this superpower
https://theconversation.com/hadeda-ibises-sixth-sense-works-best-in-wet-soil-new-research-is-a-wake-up-call-for-survival-of-wading-birds-with-this-superpower-228854

하다다따오기는 사하라 이남의 아프리카에서 가장 잘 알려진 조류의 일종으로, 아침 일찍 큰 목소리로 특징적인 울음소리를 냅니다. 대부분은 강가의 숲과 늪지, 맹그로브 등 물가 근처에 서식하고 있으며 곤충과 갑각류, 지렁이 등을 먹이로 합니다.

케임브리지대학에서 연구를 하는 듀토와 씨는 케이프타운대학의 피츠패트릭·아프리카 조류학 연구소에서 박사과정을 보냈으며 그때부터 하다다따오기에 대해 연구를 했습니다. 듀토와 씨의 연구에서는 따오기 등 해안에 서식하는 조류의 대부분이 가지고 있는, 흙이나 물의 진동을 감지하여 보이지 않는 지중이나 수중의 먹이를 찾아내는 '원격촉각'이라는 능력을 하다다따오기도 가지고 있는 것이 밝혀졌습니다.

부리의 구조로부터 하다다따오기가 원격촉각을 사용하고 있었을 가능성이 높은 것은 이전부터 예측되었습니다. 그래서 연구에서는 소리와 냄새와 같은 다양한 감각의 단서가 동물의 자극을 감지하는 속도에 어떻게 영향을 미치는지 테스트하는 일련의 실험을 실시했습니다. 실험에서는 흙과 지렁이를 채운 트레이를 하다다따오기에게 주고 트레이의 옆에는 화이트 노이즈를 흘리는 스피커도 설치했습니다. 더해 흙에는 지렁이 분말을 섞어 냄새로 살아있는 지렁이의 위치를 ​​감지할 수 없게 했다는 것. 그 결과 화이트 노이즈도, 지렁이 분말도 하다다따오기가 먹이를 찾는 속도에 영향을 주지 않았기 때문에 하다다따오기는 청각이나 후각을 미끼 찾기에 이용하지 않는다고 연구팀은 결론을 내렸습니다.

게다가 원격촉각을 사용할 수 있는지 조사하기 위해 살아있는 지렁이와 죽은 지렁이를 흙에 배치했습니다. 그러자 하다다따오기는 움직이는 지렁이를 움직이지 않는 지렁이보다 압도적으로 빨리 발견했다고 합니다.

연구에서는 하다다따오기가 뛰어난 원격촉각을 가지고 있음을 보여주었지만 한편 하다다따오기의 원격촉각이 위협을 받고 있음을 듀토와 씨는 지적했습니다. 보이지 않는 위치의 먹이를 찾아내는 원격촉각은 토양의 수분량과 밀접하게 관계한다고 합니다. 토양의 물의 양이 하다다따오기의 먹이 찾기에 영향을 미치는지 테스트했는데, 하다다따오기는 젖은 토양에서 재빠르게 지렁이를 찾았고 건조한 토양에서는 2배 이상의 시간을 걸렸다고 합니다.

하다다따오기는 남아프리카에서 대규모로 서식지역을 확대시키고 있는데, 지금까지의 연구에서는 농장이나 교외의 확대에 의해 인공관개가 진행되면서 하다다따오기가 서식하는 물가가 늘어난 것이 원인이라고 생각되고 있었습니다. 그런데 듀토와 씨의 연구에서 하다다따오기가 먹이를 감지하기에 충분한 수분을 포함한 토양이 필요하다고 판명되었기 때문에 건조한 지역에서는 서식할 수 없고, 물가의 확대에 의해 서식지가 넓어진 것으로 추측된다고 합니다.

듀토와 씨가 실시한 또 다른 연구에서는 하다다따오기의 부리 구조는 유사한 원격촉각을 가진 따오기와 비교하여 민감하다는 것을 보여줍니다. 하다다따오기보다 더 민감하다고 생각되는 Calidris pygmea 등의 종은 토양의 변화에 ​​의해 멸종의 위기에 있기 때문에 토양의 수분량이나 기온변화에 의한 건조 정도가 변화하는 경우 하다다따오기의 서식지도 감소할 가능성이 있다고 듀토와 씨는 보았습니다.

물가에 서식하는 새들이 어떤 종류의 감각으로 먹이를 찾고 있었고, 이를 위해 어떤 기질의 토양을 찾고 있는지는 생태연구에서 오랫동안 주목받지 못했습니다. 조류의 감각에 대한 추가 연구를 진행함으로써 하다다따오기의 서식지를 지킬 수 있을 것이라고 듀토와 씨는 설명했습니다.

우리 인류와 오랫동안 함께 보내 온 역사를 가지고 현재도 반려동물의 대표격으로서 인기를 이분하고 있는 개와 고양이.그들은 외모와 성격이 다른 동물이지만 사실 공통된 조상을 가지고 있습니다.

개와 고양이의 공통조상이라는 '미아키스'는 약 6,500만~4,500만 년 전에 서식하던 동물입니다. 라틴어로 '동물의 어머니'라는 의미를 가진 미아키스는 주로 유럽 대륙 등의 숲에 분포했고 몸길이는 약 30cm, 슬림한 몸통에 긴 꼬리와 짧은 다리가 특징으로 족제비를 닮은 모습이었다고 생각됩니다.

그리고 개와 고양이는 사실 같은 식육목으로 분류되어 있으며, 미아키스는 생물학상에서는 이 식육목의 조상에 해당합니다. 식육목은 '개아목'과 '고양이아목'이라는 2가지로 각각 나뉘며 개는 '식육목 개과 개속', 고양이는 '식육목 고양이과 고양이속'으로 분류되어 있습니다. 또한 개아목에는 족제비와 너구리, 물개와 바다사자 등이 속해 있습니다.

이처럼 개와 고양이의 공통조상인 미아키스는 신체구조에도 양쪽과의 공통점을 찾아볼 수 있으며 골반의 모양은 개에 가깝고 고양이처럼 4개 다리의 끝에서 발톱을 세울 수 있다고 합니다.

한때 숲의 나무 위에 살고 있던 미아키스는 수상에서 파충류나 새의 알 등을 먹이로 생활하고 있었습니다. 그러나 점차 삼림에서의 생존경쟁이 펼쳐져 미아키스의 거처가 두 가지로 나뉘어지면서 개와 고양이 같은 다른 동물로 진화하는 계기가 되었습니다.

숲에서 초원으로 생활의 장소를 옮긴 미아키스가 이후 개로 진화해 나가는 조상이 되었습니다.

초원에서는 숲과는 달리 숨는 장소도 적기 때문에 몸을 지킬 수 있도록 근육질의 몸과 길고 빠르게 달릴 수 있는 각력이 발달했습니다. 게다가 넓은 초원에서 사냥을 하기 위해 무리에서 협력하여 먹이를 쫓기 위해 팀워크가 필요하게 되었고 리더가 출현해 주종관계가 생겨났다고 합니다.

그 외에도 먹이와 천적을 위협하기 위해 큰 목소리로 짖는 습성 등 개로 진화해 나가는 능력이 몸에 익은 반면 미아키스가 가지고 있던 고양이처럼 세울 수 있던 발톱은 퇴화해 갑니다.

초원으로 이동하지 않고 숲에 남아 살던 미아키스는 고양이의 조상으로 진화해 갔습니다.
숲에 숨어 적으로부터 몸을 지키고 때로는 먹이를 사냥하기 위해 다리의 끝에서 세울 수 있는 발톱은 더욱 날카롭게 발달했을 뿐만 아니라 순발력이나 청각, 나무들을 이동하기 위한 뛰어난 평형감각, 유연한 몸 등 고양이로 진화해 나가는 능력이 몸에 더해져 갔습니다.

또 초원에 나와 무리에서 생활하도록 진화한 개의 조상과는 달리 숲에서 몸을 숨기면서 단독행동으로 살던 습성이 고양이의 자유분방한 성격에 남아 있습니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 犬と猫の祖先は同じ?! 太古の動物「ミアキス」
https://www.chuo-a.ac.jp/anilab/learn/1272/

신생아기에 경험한 통증이 사춘기에 이르기까지 장기적인 영향을 미친다는 연구결과가 보고되었습니다. 통증의 경험은 유전자 수준에서 아이의 통증에 대한 반응시스템의 발달을 변화시키고 그 결과 이후의 삶에서 더 강한 통증반응을 일으키는 것으로 추정됩니다.

Macrophage memories of early-life injury drive neonatal nociceptive priming: Cell Reports
https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(24)00457-1

Immune cells carry a long-lasting 'memory' of early-life pain
https://medicalxpress.com/news/2024-04-immune-cells-memory-early-life.html

신시내티 소아병원 의료센터의 연구팀이 학술지의 Cell Reports에 게재한 논문에 따르면 통증에 대한 반응시스템의 변화는 면역계의 주요 요소 중 하나인 발달 중 대식세포에서 일어나고 있습니다. 대식세포는 백혈구의 일종으로 체내에 침입한 세균이나 변성 물질, 죽은 세포 등을 포식하는 작용을 가집니다.

신생아의 통증 경험이 이후의 삶에 어떤 영향을 미치는지 조사하기 위해 연구팀은 새끼 마우스에 외과적 상해를 가해 대조군의 마우스와 비교하였고 통증에 대한 반응의 차이를 관찰했습니다. 그리고 상해로부터 100일 이상 경과한 후 다시 두 군의 마우스에 통증을 가해 반응을 측정했습니다.

그 결과 암컷 마우스라면 신생아기에 상해를 입은 군이 대조군보다 통증반응이 강하고 장기적으로 지속되는 것으로 나타났습니다. 한편 수컷 마우스의 경우는 두 군에서 통증의 반응에 큰 차이가 보이지 않았다는 것. 게다가 연구팀이 마우스의 대식세포를 조사한 결과 상해를 입은 후 후 후생유전학적 변화가 대식세포에서 일어나고 그 후 다른 상해에 대한 더 강한 통증반응을 촉진하는 것으로 나타났습니다. 특히 'p75NTR''이라는 유전자에서 일어나는 변화는 인간의 대식세포에서도 발견됩니다.

암컷 마우스에서는 첫 번째 부상으로부터 100일 이상 통증 기억의 영향이 검출되었습니다. 골수 줄기세포가 상해에 더 강하게 반응하도록 프라이밍된 대식세포를 생성하여 통증을 증가시키는 메커니즘입니다. 한편 수컷 마우스에서도 비슷한 조기 부상을 경험했을 경우 같은 후성적 변화가 보였지만 암컷과 같은 장기적인 통증의 기억은 유지되지 않는 것으로 나타났습니다. 덧붙여 마우스의 100일 이상은 인간에게는 약 10~15년에 상당한다고 합니다.

연구팀은 이번 연구결과에서 통증을 억제하기 위해서는 단순히 진통제의 용량을 변경하는 것만으로는 해결할 수 없을지도 모른다며 오히려 상해에 반응하여 대식세포의 재프로그래밍을 막기 위해 보다 특이적이고 표적화된 치료법을 개발할 필요성을 시사했습니다. 추가 연구에서 대식세포의 p75NTR 수용체를 특이적으로 차단할 수 있는 기술을 개발할 수 있지만 이 접근법이 임상시험에서 사람에게 적용될 때까지 상당한 연구가 필요할 것으로 보았습니다.

자석을 먹으면 내장 손상을 초래할 수 있으며 수술이 필요할 수 있습니다. 그런데 가축 소에게 자석을 먹이는 조치가 권장되고 있습니다.

育成牛の第二胃内鋭性金属異物に対するマグネットの効果
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jvma1951/48/12/48_12_941/_article/-char/ja

「牛マグネット」その1｜永久磁石の製造販売-マグナ
https://www.magna-tokyo.com/outtech/support/blog/no1

소는 먹이를 먹을 때 먼저 삼키는 습성이 있습니다. 게다가 소는 호기심 왕성하여 축사  곳곳을 핥거나 떨어져 있는 것을 삼키기도 합니다. 이 때문에 먹이에 섞인 못과 나사 등의 금속 조각도 삼켜 버립니다. 구라요시 가축보건위생소가 2014년~2016년에 걸쳐 실시한 조사에서는 이물질을 삼켰던 소 18마리 중 67%의 소화관 내에서 금속 조각이 발견되었습니다.

소가 삼킨 금속은 배출되지 않고 제2위에 머무르고 위의 수축이나 운동으로 인해 구멍이 나는 경우도 있습니다. 이 금속 조각으로 인한 위의 손상을 막기 위해 고안된 것이 '자석 먹이기'입니다. 소에 먹는 자석은 '소 마그넷', '파넷」'이라고 불리며 많은 축산 농가에서 소에게 자석을 먹이고 있습니다.

BOVIVET Ruminal Magnets - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=fzOchVyyEdc

자석은 위장 손상의 예방뿐만 아니라 개선에도 효과적입니다. 예를 들어 오비히로축산대학이 1995년에 발표한 연구논문에서는 금속 조각으로 위가 손상된 소에게 자석을 먹이자 증체량이 개선되었다고 보고했습니다.

또 자석의 형상이나 구성의 개발도 진행되고 있습니다. 예를 들면 자석 메이커인 마그나가 개발한 소마그넷 '류맥스 21'은 자석의 배치를 고려하여 기존 자석보다 금속 조각의 돌출을 억제하는 데 성공했습니다.

재해나 이상기상 등의 영향을 받아 미국에서는 2000년 이후 꿀벌의 수가 대폭 감소하고 있는 것이 보고되었는데 미국 국가농업통계국(NASS)에 의한 조사에서는 최근 꿀벌의 수가 급속한 성장을 보이고 있음이 밝혀졌습니다.

Wait, does America suddenly have a record number of bees? - The Washington Post
https://www.washingtonpost.com/business/2024/03/29/bees-boom-colony-collapse/

미국에서는 2000년 이후 병이나 기생충, 농약, 재해, 이상기상 등의 영향을 받아 꿀벌의 콜로니 수가 대폭 감소하고 있으며 2020년 겨울에는 꿀벌의 연간 손실률이 비영리 단체 'Bee Informed Partnership'에 의한 2010년 조사 개시 이래 최고인 37.7%를 기록한 것으로 보고되었습니다.

그러나 NASS에 의한 조사에서는 2007년 이후 꿀벌은 미국 내에서 가장 급속하게 성장하고 있는 가축으로, 그 수는 2007년부터 2022년에 걸쳐 31% 증가했고 380만 개의 콜로니가 존재하는 것이 밝혀졌습니다. The Washington Post가 NASS의 데이터를 바탕으로 2007년 이후의 가축의 증감비율을 그래프화한 것을 살펴보면 바가 노란색으로 표시되는 것은 감소 경향에 있는 가축, 바가 파랗게 표시되어 있는 것은 증가하고 있는 가축으로 닭이나 오리도 증가하고 있지만 꿀벌의 증가율은 압도적입니다.

NASS에 의한 조사에서는 꿀벌의 콜로니가 급속한 증가 추세에 있음을 보여주었지만 미 농무부(USDA)의 꿀벌 연례 보고서에서는 실제로 꿀벌의 콜로니 수가 감소하는 경향이 있음이 확인되었습니다. The Washington Post가 NASS의 조사결과와 USDA의 보고서를 1장으로 정리한 그래프를 살펴보면 NASS의 데이터가 진한 갈색, USDA의 데이터가 옅은 노란색으로 그려져 있습니다. NASS의 수치는 꿀벌의 콜로니 수가 2002년 이후 증가해 2017년에 일단 저조했지만 2022년에 과거 최고 수준으로 증가한 것을 나타내고 있는 한편 USDA의 수치는 2017년 이후 감소 경향에 있습니다.

이 요인에 대해 농무부의 이코노미스트인 스탠 다버커 씨는 “NASS의 조사는 1000달러(약 150만 원) 이상의 농산물을 판매하는 국내의 모든 농장을 대상으로 하고 있는 반면 USDA의 보고서는 5개 이상의 벌통을 가진 대규모 양봉가에 초점을 맞추고 있다”고 지적했습니다. 다버커 씨에 의하면 NASS에 의한 1000달러라는 정의는 조사가 시작된 1975년 이후 변경되지 않았고 최근의 인플레이션에 의해 꿀의 가격이나 수분료 등이 증가함에 따라 조사대상에 포함되지 않았던 작은 농장도 점차 포함되었을 가능성이 있다고 합니다.

이러한 소규모 양봉가는 텍사스주 등의 주에서 급속히 증가하고 있으며 특히 텍사스주에서는 2012년 이후 5에이커(약 2만 평방미터)에서 20에이커(약 8만 평방미터)의 토지에서 꿀벌을 5년간 사육하면 농업세제 우대조치의 대상이 되는 제도를 도입했습니다. 그 결과 텍사스주에서는 양봉가의 수가 폭발적으로 증가했고 2012년부터 2022년에 걸쳐 그 수는 4배 이상이 되었습니다.

이러한 노력은 인위적인 수분이 필요한 농작물에도 좋은 영향을 주었으며 미국에서는 꿀벌의 증가에 의해 아몬드의 수확량이 급속히 증가하는 경향이 있다고 합니다. 실제로 아래의 그래프에서는 2007년 이후 짙은 색으로 표시된 아몬드의 재배면적이 우상향하는 것을 알 수 있습니다.

반면에 Bee Informed Partnership의 조사에서는 2022년부터 2023년 4월까지 1년간 조사대상이 된 양봉가는 꿀벌 콜로니의 절반을 잃고 조사 개시 이후 과거 두 번째로 높은 손실률을 기록한 것으로 나타났습니다. 빈번한 교체나 여왕벌의 교체, 철저한 병원균에 대한 대처 등의 관리를 실시해 이러한 손실에 대항하고 있다는 것.

빙엄턴대학의 곤충학자 이라이자 그라메스 씨는 “양봉가에 의한 꿀벌의 관리는 나비나 나방 등의 꽃가루 매개자인 재래종에게 좋은 것은 아니다”라고 지적했습니다. 그라메스 씨에 따르면 길들여진 꿀벌은 미국에 사는 4000종의 꽃가루를 매개하는 재래종에게 위협이 되고 40%가 멸종 직전이라고 합니다.

곤충보호단체인 Xerces에서 꽃가루 매개자와 농업의 생물다양성을 설교하는 메이스 본 씨는 “꿀벌과 양봉가 모두를 지원하면서 재래종을 구하는 방법은 농장과 정원에 꽃이 피어나는 아름다운 서식지를 만드는 것”이라고 보았습니다.

풍부한 지식과 아이디어를 가진 뛰어난 과학자라도 기술적인 이유 등으로 미발견이나 미해결의 수수께끼는 많이 남아 있습니다. 영국의 주요 신문사인 The Guardian이 각 분야에서 최전선을 달리는 톱 과학자 9명에게 “우리 지구상의 생명에 대해 남겨진 가장 큰 비밀은 무엇인가?”라는 질문을 던졌습니다.

Great unknowns: nine top scientists on the one mystery on Earth they’d like to solve | Global development | The Guardian
https://www.theguardian.com/environment/2023/dec/26/great-unknowns-nine-top-scientists-on-the-one-mystery-on-earth-theyd-like-to-solve

세계 최대 규모의 런던자연사박물관의 연구자였으며 2019년 유엔의 Global Assessment Report(방재에 관한 국제평가보고서)의 공동저자인 앤디 퍼비스 씨는 “지구상에는 몇 종류의 종이 있는가?"를 최대의 수수께끼로 꼽았습니다. 지금까지의 연구에서 우리는 300만에서 1억 종이 있다고 추정했지만 정확한 예측은 이루어지지 않았습니다.

코넬대학에서 개미를 전문으로 연구하는 진화생물학자 콜리 모로 씨는 5억 4000만 년 전에 일어난 것으로 여겨지는 '생물학적 빅뱅'을 보고 싶다고 말했습니다. 캄브리아기로 구분되는 그 시대에는 단기간에 대부분의 식물그룹이 급속히 대두했다고 생각되고 있습니다. 왜 다양한 동물그룹이 태어났는지 그리고 삼엽충과 같은 생물이 왜 살아남지 못했는지 알고 싶다고 합니다.

영국의 런던스쿨 오브 이코노믹스(LSE)에서 기후변화와 환경을 연구하는 수석강사인 보니 웨어링 씨는 최소한의 생명체인 미생물이 규모가 큰 기후문제에 영향을 미치는지 알고 싶다고 밝혔습니다. 식물을 잘 키우는 건강한 토양에는 박테리아와 미생물이 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 그러나 이러한 미생물의 대부분은 실험실에서 배양할 수 없기 때문에 생태에 대해서는 거의 알 수 없다고 합니다. 그 중에서도 특정 미생물은 나무의 성장을 크게 도울 것으로 밝혀졌기 때문에 웨어링 씨는 “이러한 '선량한 미생물'은 기후변화와 싸우고 식량안보를 촉진하는데 인류의 아군이 될 수 있을 것”이라고 보았습니다.

영국의 왕립 식물원인 큐가든의 과학부장인 알렉산드르 안토넬리 씨는 아마존이나 콩고 분지 등으로 대표되는 열대우림에는 왜 고도의 생물다양성이 있는지 주목하고 있습니다. 1만 평방미터 정도의 지역에 얼마나 다양한 생물이 있는지, 그 생물은 언제 어디서 왔는지, 어떤 관계나 상호작용을 가지고 있는지 등을 알면 그 가치를 명확히 하여 보호하는 것이 중요하다고 보다 깊이 이해하고 전달할 수 있다고 합니다.

옥스포드대학의 생태계 과학교수인 야드빈더 마르히 씨는 Guardian의 질문에 대해 "수분이나 씨앗 살포 등 동물이 생태계에 종사하고 있다는 것은 잘 알려져 있지만 그 외에도 영양소의 순환, 식물의 선택적 섭취, 포식자와 피식자의 복잡한 네트워크 등 작지만 놀라울 정도로 중요한 상호작용이 많은데 그 연구는 잘 진행되지 않았습니다. 마르히 씨에 의하면 동물이 지구라는 행성의 메커니즘을 어느 정도 형성하는 것인지가 큰 수수께끼라고 합니다.

영국에서 가장 유명한 기후학자 ​​중 한 명인 로버트 왓슨 씨는 “현시점에서 알아야 할 불확실한 일이 있다면 북대서양의 아열대 순환의 서쪽 끝에 형성되는 멕시코 만류가 갑자기 멈추어 유럽의 기후를 완전히 바꾸고 기온이 급격히 떨어져 치명적인 영향을 줄 수 있는지 여부"라고 말했습니다.

아르헨티나의 코르도바 국립대학의 생태학 교수인 산드라 마나 디아스 씨는 식물과 동물의 진화에 보편적인 규칙이 있는지를 중요한 수수께끼로 꼽습니다. 완전히 다른 조상을 가진 생물도 어느 정도의 범위에서 일반적인 스타일을 따릅니다. 그 스타일을 지배하는 가장 흔하고 단순한 규칙은 무엇이며 왜 중요한 규칙이 되는지는 깊고 어려운 문제입니다.

우간다 최초의 야생동물 수의사이자 자연보호의 선구자가 된 그래디스 칼레마 지쿠소카 씨는 “지구는 몇 명의 인간을 먹일 수 있는가?”라는 주제를 꼽았습니다. 세계 인구는 계속 증가하고 있으며 2023년 기준 10년 후에는 10억 명이 더 증가할 것으로 예측됩니다. 늘어난 인구는 식량을 찾아 자연이나 생태계를 파괴하거나 기후변화나 판데믹의 발생 등으로 이어지거나 지구환경을 지속 불가능하게 하고 있습니다. 우리가 균형을 잡고 자연과 조화롭게 살 수 있다면 지구는 몇 명까지 인간을 받아들일 수 있는지를 알고 싶다고 합니다.

마지막으로 영국 정부의 전 수석 과학고문이자 자연사박물관 이사회의 이사장으로 근무하는 패트릭 밸런스 씨는 종의 적응의 한계에 주목했습니다. 기후가 변화하고 생물종이 거기에 적응하는 가운데 변화에 적응하지 못하고 멸종하는 종도 나타납니다. 어떤 종이 ​​어느 시점에서 적응할 수 없게 되는지, 무엇이 적응의 한계를 좌우하는지 등 기본적인 의문에는 규명되지 않은 점도 많이 있습니다. 밸런스 씨는 “이 질문에 대한 대답은 미래의 자연계의 모습을 결정할 뿐만 아니라 생물학이 어떻게 작동하고 진화하는지에 대한 깊은 통찰력을 제공한다”고 보았습니다.

문어 유전자의 상세한 분석에서 지금까지 알을 낳는지 여부로만 구분하던 문어의 수컷과 암컷을 결정짓는 성염색체가 있고 그것이 적어도 약 2억 5000만 년 전으로 거슬러 올라가는 가장 오래된 기원을 가진 것으로 밝혀졌습니다.

Oldest known animal sex chromosome evolved in octopuses 380 million years ago
https://www.nature.com/articles/d41586-024-00637-0

Octopuses Might Have The Oldest Sex Chromosomes in The Animal Kingdom : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/octopuses-might-have-the-oldest-sex-chromosomes-in-the-animal-kingdom

Oldest known sex chromosome emerged 248 million years ago in an octopus ancestor | Live Science
https://www.livescience.com/animals/octopuses/oldest-known-sex-chromosome-emerged-248-million-years-ago-in-an-octopus-ancestor

사람이 남성으로 태어날지 여성으로 태어날지는 X와 Y의 성염색체에 의해 결정됩니다. 한편 무엇이 문어의 성별을 결정하는지는 지금까지 불분명했기 때문에 전문가들은 어느 개체가 알을 낳는지, 어느 개체가 정자를 생산하는지로 성별을 구분했습니다. 또 일부는 벌레류나 어류와 마찬가지로 문어의 성별이 온도 등의 환경 요인에 좌우된다고 생각되었습니다.

최근 미국 오레곤 대학의 연구팀은 전체 게놈 서열이 해독된 최초의 두족류인 캘리포니아 투스팟 문어(Octopus bimaculoides)의 유전자를 해석하여 수컷과 암컷을 나누는 게놈을 특정하는 작업에 성공했습니다.

문어의 성별을 결정하는 게놈이 발견된 것은 17번째의 염색체로, 수컷에는 이것이 2개 있다고 합니다. 이에 반해 암컷 문어는 17번째 염색체를 하나만 가지고 있었습니다.

인간의 경우 2개의 X염색체를 가지는 'XX'는 여성, X와 Y를 1개씩 가지는 'XY'는 남성이 됩니다. 한편 문어의 염색체는 Z로 나타내며 문어의 수컷은 Z염색체를 2개 가지는 'ZZ'인데 반해 암컷은 1개밖에 없기 때문에 'Z0'라고 표현됩니다.

이 시스템이 다른 두족류에도 공통되는지를 조사하기 위해 연구팀은 문어 3종, 오징어 3종, 그리고 문어와 오징어의 먼 친척에 해당하는 앵무조개의 게놈을 비교했는데 'ZZ/Z0'의 시스템을 가지는 것은 오징어와 문어뿐이었습니다. 이것은 성염색체의 진화가 앵무조개의 계통과 현생 오징어와 문어로 이어지는 계통이 분기된 후에 일어난 것임을 나타냅니다.

이를 통해 연구팀은 Z염색체가 등장한 것은 문어나 오징어의 조상과 앵무조개가 분기한 4억 5500만 년부터 2억 4800만 년 전 사이라고 추정했습니다.

지금까지 알려진 가운데 가장 오래된 동물의 성염색체는 약 1억 8000만 년 전에 철갑상어에서 진화했다고 생각되고 있으며, 이번 발견이 옳다면 이 기록이 크게 바뀌게 됩니다. 또한 일부 곤충의 성염색체는 4억 5000만 년 전에 기원을 가진 것으로 알려져 있는데 이르면 4억 5500만 년에 등장한 두족류의 성염색체는 곤충의 성염색체보다 오래된 역사일 가능성이 있습니다.

연구팀은 이번 연구결과를 프리프린트 서버의 bioRxiv에 공개했으며 이 논문은 아직 검토를 받지 않았습니다. 이 연구에 직접 참여하지 않은 성염색체 전문가인 허드슨 알파 생물공학 연구소의 사라 캐리(Sara Carry) 씨는 과학지 Nature와의 인터뷰에서 "이 논문에서 발표된 데이터는 두족류가 동물과 식물보다 가장 오래된 성염색체를 가지고 있음을 분명히 암시한다"고 평가했습니다.

마다가스카르 남서부에 서식하는 라보드 카멜레온(Labord's chameleon)은 알려진 사지동물 중 수명이 가장 짧아서 부화한 후 반년도 살 수 없습니다. 그런 라보드 카멜레온이 다음 세대를 낳은 후 짧은 일생을 끝내는 순간이 동영상에 담겼습니다.

Female Chameleon Erupts with Color Before Death - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=0LZ2K44LIxM

미국의 공공방송 서비스(PBS)가 마다가스카르 서부의 Kirindy 삼림 보호구에서 촬영한 암컷 라보드 카멜레온의 산란과 죽음의 순간을 동영상에 담았습니다.
나레이터는 "그녀의 짧은 삶은 이 순간을 맞이하기 위해 있었다"고 설명합니다.

알을 낳은 후 마지막 힘을 짜내 알에 흙을 덮습니다. "모체 카멜레온은 알이 땅에서 긴 가뭄을 극복할 수 있도록 산란에 전력을 쏟고 에너지를 거의 소진하면 알을 낳고 불과 몇 시간 만에 죽는다"고 프로듀서인 발레리아 패브리 케네디 씨와 미국 자연사 박물관의 생물학자인 크리스 럭스워지 씨는 IT계 뉴스사이트 Live Science와의 인터뷰에서 전했습니다.

생태가 별로 알려지지 않은 라보드 카멜레온의 생활사를 규명하기 위해 연구팀이 라보드 카멜레온을 관찰하고 있었는데 어느 개체의 움직임이 급속하게 둔해져 갔습니다. 연구팀이 바로 미속 촬영 카메라를 설치했고 야생의 라보드 카멜레온의 마지막 순간을 담는데 성공했습니다.

땅에 누워서 잠시 약하게 숨을 쉬고 있던 카멜레온은 곧 체색이 어지럽게 변화하기 시작했습니다. Live Science에 의하면 카멜레온은 나노결정을 포함한 특수한 세포를 팽창, 수축하여 빛의 반사를 변화시켜 피부의 색을 바꾼다고 합니다. 패브리 케네디 씨는 "죽음의 순간에도 신경신호가 계속 전달되어 피부세포의 형상이 변화하고 혼돈스러운 극채색의 패턴을 만들어내는 모습이 영상에 담겼다"고 설명했습니다.

마침내 숨이 끊긴 암컷 카멜레온. 이 시기에는 마다가스카르의 숲에서는 수컷을 포함한 모든 라보드 카멜레온이 일제히 수명을 맞이하고 건기가 도래할 무렵이 되면 라보드 카멜레온은 흙 아래의 알을 남기고 전멸합니다.

알에서 부화한 성체의 수명이 약 4~5개월인데 반해 알이 부화하기까지 걸리는 시간은 약 8~9개월간입니다. 즉, 라보드 카멜레온은 일생의 약 3분의 2를 알의 형태로 지중에서 보내게 됩니다.

패브리 케네디 씨는 “찍은 영상을 확인했을 때 우리는 이 색채 풍부한 광경에 놀랐고 감동했습니다. 이것은 과학자들이 지금까지 야생에서 본 적이 없는 광경이었습니다”라고 말했습니다.

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

지금까지 비피더스균은 아기가 태어날 때 모체의 산도를 통해 계승(모자 전파)되어 장내에 정착하는 것이 통설이었는데 2018년 모자간에 한정하지 않고 가족간(부자간이나 부부간)으로 비피더스균이 전파하고 있을 가능성이 나타났습니다. 이번 가족 간 장내세균총 전파경로로서 입욕 습관에 주목한 연구를 실시한 결과 다음의 3가지가 밝혀졌습니다.

① 입욕 후의 욕조수와 입욕한 피험자의 장내에는 공통의 장내세균이 존재하고 있었다.
② 욕조 내에서 살아있는 비피더스균이 검출되었고 그 게놈정보는 피험자의 장내에 서식하는 비피더스균과 거의 동일하였다.
③ 아이와 부모가 함께 목욕하는 가족과 따로 목욕하는 가족에서는 전자 쪽이 공통 장내세균의 종류가 많았다.

이상의 결과로부터 비피더스균을 비롯한 장내세균의 가족간 전파는 가족이 함께 목욕하는 습관을 통해서도 일어나고 있을 가능성이 나타났습니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- Genomic diversity and distribution of Bifidobacterium longum subsp. longum across the human lifespan.

학습, 기억, 문제해결과 같은 지성의 능력에 대해 대부분의 과학자들은 5억 년 전에 '뇌'가 처음으로 생겨나면서 가능해졌다고 생각합니다. 한편 일부 과학자는 뇌를 높은 처리능력이 있는 기관으로 인정하면서도 사고나 인식과 같은 지성의 능력은 세포에 내포되어 있고 뇌는 그것을 강화해 인지능력을 높인다고 지적했습니다.

Brains Are Not Required When It Comes to Thinking and Solving Problems--Simple Cells Can Do It | Scientific American
https://www.scientificamerican.com/article/brains-are-not-required-when-it-comes-to-thinking-and-solving-problems-simple-cells-can-do-it/

과학지인 Scientific American에서 주로 생물학 기사를 게시하는 로완 제이콥슨 씨는 플라나리아의 관찰을 통해 인지시스템에 대한 통찰력을 설명했습니다. 플라나리아는 현저한 재생능력을 가진 편형동물로, 상하로 찢어져도 머리 쪽에서는 새로운 꼬리가, 꼬리 쪽에서는 새로운 머리가 자라 2마리의 플라나리아로 움직입니다.

미국의 터프츠대학에서 주로 단세포 생물의 연구를 하는 마이클 레빈 씨는 머리를 완전히 잃어도 생존하고 머리를 재생시키는 플라나리아에 주목했고 생물의 지성은 어느 정도 뇌 밖에 있을 것이라고 생각했습니다. 레빈 씨는 “모든 지성은 어떠한 부품으로 구성된 인식시스템을 가진 집합지”라고 표현했습니다.

레빈 씨는 연구에서 퓨레 형태의 레버를 접시 한가운데에 늘어뜨리고 맛있는 먹이가 있다는 것을 플라나리아에 학습시켰습니다. 플라나리아는 곧 본래 서투른 파형 접시도 잘 극복하며 먹이 쪽으로 향하게 됩니다. 마찬가지로 플라나리아가 움직이기 쉬운 매끄러운 접시에서도 먹이의 장소를 학습시켜 '험한 파형의 접시로 먹이를 기억한 플라나리아 A'와 '매끄러운 접시로 먹이를 기억한 플라나리아 B'를 준비했습니다.

그 후 훈련된 플라나리아의 목을 잘라내고 꼬리로부터 새로운 머리가 재생될 때까지 약 2주간 기다렸다. 그 결과 재생한 플라나리아 B는 파형 접시에서는 지형을 무서워 움직이지 않았지만 재생한 플라나리아 A는 험한 지형 앞에 먹이가 있다는 것을 기억하고 대부분의 개체가 먹이를 먹으러 향했습니다.

레빈 씨는 이 결과에 “플라나리아는 뇌를 완전히 잃었음에도 불구하고 뇌를 잃기 전의 기억과 학습을 유지하고 있었다”고 결론지었습니다. 이 발견은 '기초적 인지'라는 새로운 분야로 이어졌으며 발전한 연구에서는 뇌 내부뿐만 아니라 외부에도 학습과 기억, 문제 해결 등의 지성의 특징이 있다고 발견되었습니다. 즉, 기초적 인지 연구자에 따르면 뇌와 그 이외의 세포와의 차이는 기억이나 학습이 가능한지라는 차이가 아니라 얼마나 고도로 기억이나 학습을 할 수 있는지라는 정도의 문제라는 것.

뇌가 없는 생물이 기억과 학습을 하는 예로는 식물도 주목받고 있습니다. 이탈리아의 피렌체대학에서 식물의 지능에 관한 연구를 하는 스테파노 맨쿠소 씨는 “식물에서는 거의 모든 세포가 전기신호를 생성할 수 있는 정상적인 능력을 가지고 있다”고 말했습니다.

피렌체대학의 연구팀은 만지면 접혀서 쭈그러드는 방어반응을 가진 식물이 상처를 입지 않고 자극을 가하면 곧바로 그 자극을 무시하게 되는 것을 발견했습니다. 그리고 그 식물을 1개월 방치한 후에 같은 자극을 주었는데 식물은 그 경험을 기억하고 있었다고 합니다.

제이콥센 씨는 “식물의 가장 주목할만한 행동은 우리가 매일 눈에 띄는 것이기 때문에 과소평가되는 경향이 있다”며 식물은 자신이 어떤 형태를 하고 있는지 정확하게 파악하고 있어서 주위의 광경이나 소리, 냄새 등을 민감하게 수용합니다. 여기에서 뇌가 없는 한정된 세포만이라도 세계를 인식하고 기억하며 문제를 해결하는 확실한 능력을 가지고 있다고 보았습니다.

기억에 대한 전통적인 견해는 '기억은 뇌의 뉴런 사이의 시냅스 연결의 안정적인 네트워크로 저장된다'는 것이지만 레빈 씨는 "그 견해는 분명히 무너지고 있다"며  기억능력은 뉴런뿐만 아니라 모든 세포가 가질 수 있으며 심지어 세포 내뿐만 아니라 생물체를 흐르는 미세한 생체전류에도 보존되어 있는 것으로 보인다는 것.

레빈 씨가 2000년대에 실시한 연구에서는 플라나리아의 머리 측과 꼬리 측에서 다른 전압을 발견했고 꼬리 측의 전압을 머리 측과 같이 변화시킨 후 꼬리를 분리하자 꼬리가 아닌 두 번째 머리가 재생되었습니다. 또 후속 연구에서는 올챙이에 특정 전압을 가하여 눈과 다리의 생성을 유도하는 데 성공했습니다.

레빈 씨는 이것을 프로그래밍에 비유하여 '서브 루틴 호출'이라고 부르고 눈이나 다리의 세세한 구조를 세세하게 관리하지 않아도 생체전기의 레벨로 제어하는 ​​식으로 세포가 제휴해 기관의 생성을 제어할 수 있음을 시사했습니다.

기초적 인지의 연구나 생체전기에 의해 세포에 접근하는 발견은 인간의 의학에도 중대한 의미를 가져올 가능성이 있습니다. 암은 몸의 일부가 다른 부분과 협력하지 않게 되었을 때 발생하기 때문에 생체전기로 세포를 제어하여 직접 암 치료에 도움이 될 가능성을 레빈 씨는 제시했습니다. 게다가 과학자들이 세포에 올바른 패턴으로 성장을 시작하도록 지시하는 생체전기를 해독할 수 있으면 기능부전에 빠진 신장이나 심장 등의 재생에도 도움이 될 수 있습니다.

그 외 기초적 인지는 다양한 분야에서도 응용이 생각되고 있습니다. 제이콥센 씨는 “기초적 인지 연구는 인공지능 과학자에게 '미래의 인공지능은 뇌 중심의 인간모델을 모방할 것임에 틀림없다'는 생각을 벗어날 수 있는 수단이 된다”고 말합니다. 또 철학적 사고에서도 기초적 인지의 연구에 의해 뇌라는 제한으로부터 해방됨으로써 새로운 아이디어로 이어질 가능성이 있습니다.

레빈 씨와 자주 공동연구를 하는 버몬트대학의 로봇공학자인 조쉬 본가드 씨는 로봇의 형상(신체)이 세계와 어떻게 상호작용하는지에 초점을 맞추어 로봇을 설계하는 '신체적 인지'의 선구자입니다. 본가드 씨는 “AI는 머리가 너무 좋기 때문에 계산능력은 높지만 로봇 등을 움직여 세계와 관련되는 것은 좋지 않습니다. 기초적 인지 연구에서 왜 몸이 필요한지 등 시스템에 대해 이해가 진행될 것"이라고 보았습니다.

세균의 증식은 2배씩 늘어납니다. 대장균 등은 충분한 영양소가 있고 사람의 체온 정도의 따뜻함이 있으면 20분마다 2배가 됩니다. 60분에 8배, 2시간에 64배, 하루에 1000억의 100억 배의 수로 늘어납니다. 대장균의 크기는 1mm의 1000분의 1 정도. 이것을 1000억의 100억 배 모으면 컵 한잔 정도입니다.

하루 더 방치하면 1000억의 100억 배 개의 대장균 하나하나가 1000억의 100억 배 개가 됩니다. 총수는 1000억의 100억 배의 1000억 배의 100억 배로 체적은 웬만한 산 정도일 것입니다. 여기서 하루를 더 두면 목성 정도가 됩니다.

물론 이것은 계산상의 이야기로 이 정도의 대장균을 기를 영양소도, 공간도 없습니다. 이처럼 세균의 증식은 우리의 상상을 초월합니다. 이 폭발적인 증식력은 그들의 무기 중 하나입니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 細菌の増殖
https://www2.nupals.ac.jp/~fmfsc/Topics/xi_junno_zeng_zhi.html#:~:text=%E7%B4%B0%E8%8F%8C%E3%81%AE%E5%A2%97%E6%AE%96%E3%81%AF%E3%80%81%EF%BC%92,%E6%99%82%E9%96%93%E3%81%A7%E3%81%AF%E3%80%8164%E5%80%8D%E3%81%A7%E3%81%99%E3%80%82

토마토는 건강과 미용에 좋은 것으로 알려져 있는데, 최근의 연구에서 살모넬라균의 일종이며 장티푸스라는 위험한 질병을 일으키는 병원균을 토마토에 포함된 성분이 죽이는 것으로 밝혀졌습니다.

Tomato Juice’s Antimicrobial Properties Can Kill Salmonella | ASM.org
https://asm.org/Press-Releases/2024/January/Tomato-Juice-s-Antimicrobial-Properties-Can-Kill-S

Tomato Juice Can Kill Salmonella, The Bacteria That Terrorizes Our Guts : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/tomato-juice-can-kill-salmonella-the-bacteria-that-terrorizes-our-guts

장티푸스는 살모넬라균의 일종인 Salmonella enterica Typhi(티푸스균)이 장에서 혈류를 타는 것으로 발병하고 발열과 복통, 설사 등의 증상을 나타냅니다. 장티푸스는 식품의 적절한 취급과 항생제로 막을 수 있지만 여전히 깨끗한 물과 위생시설이 충분하지 않은 세계의 많은 지역에서 중요한 공중보건 문제가 되고 있습니다. 2016년에는 광범위한 약제 내성을 가진 장티푸스가 파키스탄 전역에서 유행했고 감염증 전문가들은 지역적·세계적인 유행을 우려하고 있습니다.

그래서 코넬대학의 미생물학자인 송정민 준교수 연구팀은 토마토와 토마토 쥬스가 티푸스균을 포함한 장내 병원체를 죽일 수 있는지를 조사하는 연구를 실시했습니다. 토마토는 전세계의 폭넓은 범위에서 재배·소비되고 있으며 항균 펩티드라는 항균 활성을 나타내는 천연 화합물이 풍부하게 포함되어 있습니다. 그러므로 연구팀은 토마토의 항균 활성을 조사하는 것이 라이프스타일 개입에 대한 잠재적인 접근으로 이어질 것이라고 보았습니다.

먼저 연구팀이 실험실에서 배양한 티푸스균을 신선한 토마토 쥬스에 노출시키자 24시간 이내에 티푸스균이 사멸한 것이 확인되었습니다. 토마토 쥬스의 수소 이온 지수(pH)는 약 4.5이며 연구팀은 이 pH 조건의 비교 증식 시험에서 티푸스균이 순조롭게 번식하는 것을 확인했기 때문에 토마토 쥬스의 산성도에 티푸스균이 죽은 것이 아니라는 것도 확인되었습니다.

이어서 연구팀은 토마토의 게놈을 스캔하여 항균 펩티드를 코딩하는 유전자를 찾고, 4가지의 초기 후보로부터 항생제 내성을 가진 티푸스균을 죽인 2가지의 항균 펩티드를 확인했습니다. 그리고 이 두 항균 펩티드의 형상을 모델화하고 세균의 세포막과의 상호작용에 대해 시뮬레이션을 실시한 결과, 이들 항균 펩티드는 티푸스균의 세포막을 불과 45분만에 파열시키는 것으로 나타났습니다.

추가 조사에서는 토마토의 항균 펩타이드가 장티푸스가 아닌 비치사성 급성 위장염을 일으키는 살모넬라균이나 요로 감염을 일으키는 요로병원성 대장균(UPEC) 등의 배제에도 효과적인 것으로 나타났습니다.

송 준교수는 “우리의 연구는 토마토와 토마토 쥬스가 살모넬라균과 같은 장내 박테리아를 제거할 수 있음을 보여주고 있다”고 설명했습니다. 이번 연구는 어디까지나 세포실험에 지나지 않기 때문에 토마토 쥬스를 많이 마시면 ​​장티푸스가 막을 수 있다고 단정할 수 있는 것은 아니지만 식사에 토마토를 도입하는 것이 공중위생의 촉진에 유효할 가능성을 시사하고 있습니다.

또한 아시아, 아프리카, 라틴 아메리카, 카리브해 국가에서는 영양실조가 문제가 되고 있으며 64개 개발도상국에 사는 2세 미만의 어린이를 대상으로 한 연구에서는 45.7%가 야채와 과일를 적절히 섭취하고 있지 않았습니다. 따라서 토마토가 개발도상국에서 장티푸스의 유행을 막을 수 있는지 여부는 가격과 이용 가능성에 있다고 분석했습니다.

학명：Adelobasileus sp.(아델로바실레우스의 일종)
분류：단궁강 포유형류 목미정
시대： 중생대
학명의 의미 : 숨겨진 왕

아델로바실레우스는 삼조기 후기(약 2억 2700만 년 전~약 2억 850만 년 전)의 남아메리카에 서식하던 포유류(포유형류)입니다.

1989년에 육식동물의 분뇨 화석에서 두계골의 일부가 발견되었습니다.

조상그룹인 단궁류(키노돈류)로부터 갓 갈라진 얼마 안된 가장 오래된 포유류(포유형류)로 추정되고 있습니다.

두개골의 크기는 약 1.5cm, 추정체 길이는 10cm 정도.

포유류와 공룡류는 출현 시기는 거의 같지만 아델로바실레우스는 체장 10cm 정도, 공룡류는 이미 체장 10m 가까운
종이 나왔습니다.

포유류의 조상그룹인 단궁류에는 체장 6m를 넘는 대형종도 있었지만 페름기말의 대량 멸종으로 많은 그룹이 멸종했습니다.

아델로바실레우스는 어떤 포식성 동물의 분뇨 화석에서 발견되었는데 그 포식생물이 공룡인지, 악어인지, 양서류인지 알 수 없습니다.

포유형류는 포유류를 포함한 큰 그룹으로, 포유류 앞의 그룹이 포유형류에 포함됩니다. 포유형류에 포함된 생물은 조상그룹인 키노돈류의 특징과 포유류의 특징을 볼 수 있습니다.

아델로바실레우스는 귀의 뼈와 턱관절은 퀴노돈류와 같은 구조였다고 추측되고 있습니다. 더해 키노돈류가 갖고 있지 않은 포유류적인 특징인 안와의 뒤에 신경을 통과시키는 구멍이 비어 있기 때문에 키노돈류로부터 포유류에 한 걸음 가까워진 그룹인 포유형류에 포함되어 있습니다.

치아의 형태는 현재의 식충성 땃쥐류와 비슷한 치아인 점에서 곤충을 주로 먹었다고 생각되고 있습니다.

이런 특징에 야간에 곤충을 찾아 지상을 돌아다니고 있었다고 생각되고 있습니다.

아델로바실레우스는 두개골 이외에 발견되지 않았으나 겉모습은 현생의 도마뱀과 비슷하다고 여겨지고 있습니다. 삼조기 후기의 포유형류는 사지가 몸의 옆에 돌출한 형태였을 것으로 추정됩니다. 앞다리와 뒷다리 모두 몸통 아래로 똑바로 뻗어 직립보행하는 포유류가 나타나는 것은 아델로바실레우스로부터 약 1억 년 후인 백악기가 되고 나서입니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- アデロバシレウス、最古の哺乳類
https://ichi1kun.com/adelobasileus/

유글레나 조류는 다양한 생물의 융합체로 알려진 단세포 진핵생물의 일종으로 식물과 같은 광합성과 동물과 같은 포식을 결합하여 에너지를 얻습니다. 유글레나 조류는 약 10억 년 전에 탄생한 것으로 여겨지지만 화석기록은 거의 발견되지 않았지만 국제 과학자팀은 발표된 논문에서 유글레나 조류의 화석을 발견했다고 밝혔습니다.

Microfossils shed light on the long fossil record of euglenoids - News - Utrecht University
https://www.uu.nl/en/news/microfossils-shed-light-on-the-long-fossil-record-of-euglenoids

Bizarre Fossils Are Neither Plant Nor Animal, But a 'Weird Fusion' of Life : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/bizarre-fossils-are-neither-plant-nor-animal-but-a-weird-fusion-of-life

독일 하이델베르크 대학에서 미생물 화석을 연구하는 안드레아스 코조덴드리스 씨를 비롯한 연구팀은 이미 발표된 과학연구의 '광범위한 논문의 흔적'에서 고대 유글레나 조류의 화석을 발견했다고 주장했습니다. 이러한 화석은 중심부에 원형 조직이 있을 수도 있고 오랜 세월 벌레 알이나 포자 등으로 오인되거나 1962년 논문에서는 조개로 불리기도 했다는 것. 코조덴드리스 씨에 따르면 유글레나 조류의 생태와 서식지는 밝혀지지 않았다고 말할 수 없으며, 과거 연구에서 보인 사진과 그림에 대해 유글레나 조류로 지적되었던 적이 없었다고 합니다.

논문의 공동저자인 네덜란드의 고생물학자인 버스 판 데 스쿠트 브뤼헤 씨와 폴 스트로저 씨는 약 2억 년 전의 퇴적물에서 미생물의 화석을 식별하는 작업에 2012년경부터 임했습니다. 그 과정에서 과거에도 확인된 원형 화석이 유글레나 조류의 일종일 가능성을 깨달았다고 합니다. 스트로저 씨는 “우리가 만난 미세화석 중 일부는 슬로바키아의 동료들이 설명한 현대의 대표적인 유글레나 조류의 특징과 놀라울 정도로 유사성을 보였는데, 문제는 이와 같은 주장을 하고 있는 출판물이 세계에서 단 하나밖에 없다는 것”이라고 말했습니다.

그래서 스쿠트 브뤼헤 씨와 스트로저 씨는 미국과 영국의 고생물학자와 협력하여 비슷한 특징을 가진 화석에 관한 문헌을 약 500건 조사했습니다. 연구에 협조한 미국 위스콘신 대학교 오클레어의 고생물학자인 윌슨 테일러 씨는 “우리는 이러한 미생물의 구조에 매우 놀랐습니다. 현미경으로 관찰한 결과 다른 많은 조류와는 분명히 다른 구조를 가지고 있습니다”라고 말했습니다.

오래된 연구에서 화석에 유글레나 조류가 포함되어 있다는 것을 깨닫지 못한 큰 이유로는 살아있는 유글레나 조류가 위기를 느낀 경우 등에 자기증식 상태가 되는 '낭포화'하는 모습을 관찰하기 어려운 점이 있습니다. 그러나 현미경으로 관찰을 취미로 하는 호주인 파비안 웨스턴 씨가 2023년 12월에 “드물게 보이는 유글레나 조류의 낭포 형성”이라는 영상을 올렸고 연구의 중요한 열쇠가 되었습니다. 스트로저 씨는 “본인도 자각하지 않는 동안 웨스턴 씨는 우리에게 중요한 증거를 제공해 주었습니다. 아마도 그는 현미경으로 유글레나 조류의 낭포를 목격한 지구상의 유일한 사람일 것"이라고 영상의 중요성을 강조했습니다.

Euglena Encystment - A Rarely Seen Event - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=wytez4cAjb8

호주 연못에서 채취된 유글레나과의 연두벌레를 4억 년 이상 전의 낭포 화석과 결합시킴으로써 유글레나 조류의 진화의 역사가 크게 규명되었습니다. 이로 인해 더 오래된 화석에서도 유글레나 조류의 발견으로 이어질 것이라고 연구자들은 생각하고 있습니다. 스쿠트 브뤼헤 씨는 연구에 대해 “어떤 생물이 어떤 낭포를 생성했는지 알게 되었기 때문에 고환경의 해석에 사용해 조사를 깊게 해 나갈 수도 있습니다. 아마도 이러한 생물은 화산과 소행성의 충돌로 인해 파괴된 거대 생물과 달리 낭포 형성 능력으로 모든 어려움을 극복해 왔을 것"이라고 보았습니다.

우리의 눈은 수정체로 모은 빛의 초점을 광채로 맞추어 망막에 상을 투영하고 포착한 것을 보고 있습니다. 다만 눈에 비친 상을 그대로 보고 있는 것은 아니며 본 것을 뇌로 화상처리해 인식하고 있습니다. 캐나다의 가구 디자이너인 마티아스 반델 씨가 눈으로 본 것을 처리하는 프로세스나 눈의 능력이 가지는 특색에 대해 시각화한 데모를 설명했습니다.

Your vision isn't what you think it is -- see for yourself - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=JTKwpqE9fsc

사람의 눈은 카메라와 같은 구조로 광채는 카메라의 조리개, 수정체는 렌즈, 망막은 필름과 대응합니다. 눈이 무엇을 보는 과정은 여러 면에서 카메라와 비슷하지만 반델 씨에 따르면 눈의 세부사항에서는 수정체와 망막이 인식할 수 있는 것을 강화하기 위해 뇌 내에서 많은 화상처리가 이루어지고 있어서 눈으로 보이고 있는 것 이상의 것을 보고 있다고 생각된다는 것.

이 가설을 설명하기 위해 반델 씨는 몇 가지 데모를 제시했습니다. 아래의 이미지는 영어문장을 이미지화한 것인데 해상도가 낮기 때문에 읽기 어렵습니다.

문자의 해상도는 동일하게 문장 전체를 표시한 것이 아래의 이미지인데 꽤 읽기 쉽다는 것을 알 수 있습니다. 반델 씨는 이것을 "이미지를 이해하는 뇌의 능력이 작동하여 본래 있어야 할 모습에 가까운 상태를 복원한 것으로 보인다"고 설명했습니다. 카메라는 렌즈의 종류에 따라 너무 작은 것을 읽는 것은 어렵지만 눈은 큰 것부터 작은 것까지 폭넓게 처리하는 능력도 갖추고 있습니다.

그 외의 눈의 특징으로서 눈이 문자를 읽을 때의 인식능력은 문자나 문장의 공간에도 의존하고 있습니다. 영상에서는 문자간과 행간의 크기를 애니메이션으로 나타내어 사람에 의해 얼마만큼 문자간, 행간이 좁아지면 문자가 흐려져 보이는지 검증할 수 있게 되어 있습니다.

잠수함에 의해 촬영된 2000개에서 3000개의 알을 단 채 심해를 떠도는 오징어의 영상을 미국 슈미트해양연구소가 공개했습니다. 알의 육성기간은 최장 9개월로, 모체 오징어는 그동안 전혀 먹이를 먹을 수 없고 자신의 다리를 먹으면서 알을 지키고 유영하며 마지막은 알이 부화하는 것을 지켜보면서 죽는다고 합니다.

Astonishing Video Gives Rare Glimpse of a Mother Squid's Ultimate Sacrifice : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/astonishing-video-gives-rare-glimpse-of-a-mother-squids-ultimate-sacrifice

The Rare Sight Of A Brooding Squid
https://www.sciencefriday.com/articles/the-rare-sight-of-a-brooding-squid/

슈미트해양연구소는 공식 Instagram 계정에 포란한 Gonatus onyx의 암컷 동영상을 투고했습니다. 이 영상은 Instagram에서 보기 쉽게 90도 회전되어 있습니다.

One of the few squids that brood their eggs
https://www.instagram.com/reel/C0vFjw2OrA_/?utm_source=ig_web_button_share_sheet

알이 성장하는데 필요한 기간은 6개월에서 9개월로 추정되고 있으며, 그 동안 모체 오징어는 튜브 모양의 에 난초에 싸인 2000~3000개의 알을 껴안고, 팔을 부드럽게 신축시켜 산소가 한정된 심해의 물을 알에 보냅니다.

포란 중인 모체 오징어는 알로 입이 완전히 막혀 버리기 때문에 먹이를 먹을 수 없고, 체내에 축적한 에너지만으로 유영을 계속합니다. 사우스 플로리다대학의 해양생물학자인 브래드 세이벨 씨는 2005년의 논문에서 모체 오징어의 섭식용 부속지가 없어졌는데, 산란 전의 모체 오징어가 알의 방해가 되지 않도록 스스로 팔을 먹었을 가능성이 있다고 지적했습니다.

Gonatus onyx는 에너지를 사용하지 않고 떠오를 수 있는 중성부력을 가지고 있지만 포란 중에는 빨리 유영할 수 없기 때문에 심해에 숨어 있는 해양 포유류에서 발견되면 좋은 표적이 되어 버립니다. 세이벨 씨의 연구에서는 잠수함의 접근을 깨달은 모체 오징어가 에너지를 짜내 팔을 움직여 성숙한 알을 조기에 부화시키는 모습이 관찰되었습니다.

또한 이 연구는 알이 성숙함에 따라 모체 오징어의 근육과 소화기의 기능이 점차 감소하는 것으로 확인되었습니다. 모체 오징어는 평생 한 번만 번식을 완료하고 알이 부화한 후에는 죽어 버린다고 생각됩니다.

Gonatus onyx는 산란 후 알을 돌보는 것을 알고 있는 2종류의 오징어 중 1종인데 같은 두족류 중에는 한층 더 강한 육아가 확인된 것이 있습니다.

세이벨 씨는 2014년에 발표한 논문에서 Graneledone boreopacifica라는 심해 문어가 53개월, 즉 4년 반 동안 알을 지킨 사례를 보고했습니다.

수술을 예정하고 있던 70세의 중국인 남성을 검사하는 도중에 의사들이 예상하지 않았던 기생충의 존재가 판명되었다는 증례가 보고되었습니다.

Watch parasitic worms get pulled from man's abdomen after surprise discovery during routine surgery | Live Science
https://www.livescience.com/health/viruses-infections-disease/watch-parasitic-worms-get-pulled-from-mans-abdomen-after-surprise-discovery-during-routine-surgery

Revolting video shows FIVE wiggly parasitic worms trapped inside a 70 year-old man's abdomen | Daily Mail Online
https://www.dailymail.co.uk/health/article-12907029/parasitic-worm-inside-man-parasite.html

이번에 보고된 사례는 결장암을 제거하는 수술을 받을 예정이었던 70세 남성의 복부를 소형 카메라로 검사한 결과 담도에서 5마리의 기생충이 움직이고 있는 것을 발견했습니다.

A 70-year-old man undergoing cholangioscopy to evaluate dilatation of the common bile duct was found to have flatworms in his biliary tract (shown in a video). Read the full clinical case:
https://twitter.com/i/status/1741127056648528054

발견된 기생충은 일반적으로 간흡충이라는 기생충 Clonorchis sinensis였습니다.

적출된 간흡충은 갈색이며 평평한 모양을 하고 있습니다. 간흡충을 발견한 중국 광동성 중산대학 제일부속병원의 의사들은 이 사례를 2023년 12월 23일자의 의학지 The New England Journal of Medicine에 보고했습니다.

간흡충은 전 세계에서 6억 명이 감염 위험에 노출되어 있는 것으로 추정되는 기생충으로, 서식하는 지역의 담수어와 새우를 생식 혹은 가열이 불충분한 상태로 먹는 것이 일반적 감염경로입니다.

물고기와 같은 중간 숙주에서 인간의 소화기에 들어가면 간흡충 유충이 소장에서 시스트라는 주머니에서 나와 담도로 이동하여 간과 담즙에 기생합니다. 수가 적으면 무증상이지만 간흡충의 수가 증가하면 복통이나 두통, 현기증 등의 증상을 일으킵니다. 추가 치료없이 방치하면 간흡충은 때로는 30년 동안 계속 살며 간비대증과 영양실조와 같은 심각한 증상을 초래합니다.

일반적인 경우에는 환자의 대변에서 기생충의 알이 발견됨으로써 간흡충에 감염된 것이 판명되지만, 이 환자에서는 알이 발견되지 않았다는 것. 남성은 암의 종양과 담즙을 적출하는 수술을 받을 예정이었고 그 전에 시행하는 담도 내시경 검사에서 간흡충이 발견되었습니다.

기생충이 적출된 남성은 수술 후 항기생충약이 처방되었고 암치료를 위한 화학요법이 개시되었다고 합니다.

최근 새의 눈에서 보이는 세상이 밝혀져 나가기 시작했습니다. 새는 자외선을 볼 수 있으며 인간보다 넓은 시야를 가지고 있습니다. 새가 보는 세상은 인간과 완전히 다르고 인간에게 없는 몇 가지 기능이 있습니다.

How Birds Really See the World
https://www.youtube.com/watch?v=bG2y8dG2QIM

새는 자외선을 볼 수 있습니다. 우리 인류는 빨강, 파랑, 녹색을 감지하기 위해 3종류의 광수용체 원추형 세포를 눈 안에 가지고 있습니다.

한편 새는 4종류의 피라미드 세포를 가지고 있으며 네 번째 피라미드 세포는 자외선 영역의 감지를 가능하게 합니다.

예를 들어 푸른박새(Eurasian blue tit)를 자외선을 감지할 수 있는 새의 감각으로 보면 깃털이 라이트업되어 크리스마스 트리 같습니다.

새뿐만 아니라 많은 것이 우리에게는 보이지 않는 자외선을 반사하고 있습니다. 예를 들어 소변에는 자외선을 반사하는 인이 포함되어 있고, 쥐를 잡는 데 매우 유용합니다.

그러나 새에서 보는 세상이 정말 놀라운 점은 자기장이 보이는 것과 사람에게 보이지 않는 색까지 감지할 수 있는 것만이 아닙니다.

그들은 특수한 중심와도 가지고 있습니다. 중심와는 고화질의 중심시야에서의 시각에 기여하고 있으며, 망막의 황반부의 중심에 위치하고 있습니다.

인간은 각각의 눈에 하나씩 훌륭한 중심와를 가지고 있지만, 그것에는 한계가 있습니다. 중심와가 시야의 40도 밖에 보이지 않고 더욱 집중해서 볼 수 있는 것은 그 안의 10도뿐입니다.

새는 중심와를 각각의 눈에 2개씩 가지고 있습니다.
이것은 카메라가 매크로 렌즈와 마이크로 렌즈를 모두 갖춘 것과 같습니다. 하나의 중심와가 멀리 있는 물체에 초점을 맞추면서 다른 하나로 눈앞에 있는 물체의 상세한 부분까지 인식할 수 있습니다.

반면에 갈매기는 점이 아니라 길쭉한 선과 같은 하나의 큰 중심와를 가지고 있습니다. 그들의 중심와는 망막 전체로 뻗어 있어서 비행 중에도 명확한 수평선을 항상 유지할 수 있습니다.

항상 명확한 시야를 유지하는 망막혈관

메모 용지 등의 중간에 구멍을 뚫고 들여다 보이는 컴퓨터 화면의 빛에 집중해 보면 몇 초 후에 눈의 혈관이 보이기 시작할 것입니다. 또는 최소한 혈관이 망막에 투영하는 그림자가 보일 것입니다. 나무들 사이를 날아다니는 새는 다양한 각도로부터 빛을 받아 이 현상이 일어나고 있을지도 모릅니다. 즉 보고 있는 경치가 자신의 혈관 그림자로 인해 불명확하게 되어 버리는 것입니다. 시속 80km로 날아가면서 쥐를 찾고 있다면 매우 성가신 현상이지요. 따라서 새는 모든 혈관을 고정하는 망막혈관이라고 불리는 특수한 구조를 안구에 갖추고 있습니다. 이것은 망막의 활동을 방해하는 혈관 유동의 필요성을 낮추는 반면 필요한 영양소를 안구조직에 보내는 데 도움이 됩니다. 덕분에 받는 빛의 각도가 변화해도 항상 명료한 시야를 유지할 수 있습니다.

종합하면 새들은 우리보다 더 많은 색을 감지할 수 있으며 그 빛이 더 밝게 보입니다. 자기장도 볼 수 있어 스마트폰의 카메라 기능보다 뛰어난 눈을 가지고 있습니다.

프랑스 국립과학연구센터의 고바야시 타로 박사 연구원과 도쿄대학 생물 보편성 연구기구의 이치바시 노리카즈 교수 연구팀은 물질의 모임인 RNA의 자기복제 시스템을 시험관 내에서 다양한 계통으로 자발 진화시키는 데 성공했습니다.

物質から生命への進化を可能にしたカギは寄生体との共進化か
https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/press/z0109_00395.html

생명이 태어나기 전의 시대에는 RNA나 짧은 단백질 등의 분자로 이루어지는, 분자의 자기복제 시스템(예를 들면 RNA 월드에서의 자기복제 RNA 등)이 존재했고 그것들이 진화하면서 현재와 같은 다양하고 복잡한 생물계가 만들어진 것으로 상상됩니다. 그러나 지금까지의 분자의 자기복제 시스템에서는 진화가 곧 멈추어, 생명에 접근해 가는 모습은 관찰되지 않았습니다. 이 연구에서는 독자적으로 개발한 RNA의 자기복제 시스템을 원시 생명체의 모델로서 이용해, 실험실에서 약 300세대에 이르는 장기의 진화실험을 실시했습니다. 그 결과 지금까지 본 적이 없는 진화현상을 관찰하는 데 성공했습니다. 우선 원래의 RNA(숙주 RNA라고 부른다)에 의존해 증가하는 기생형의 RNA(기생체 RNA라고 부른다)가 RNA의 재조합에 의해 자연발생했습니다. 그리고 이 기생체 RNA와 원래의 숙주 RNA는 서로에 대한 내성을 차례로 획득해 갔습니다. 이 진화적 군확경쟁으로 불리는 현상의 결과, 숙주 RNA와 기생체 RNA의 양쪽이 멈추지 않고 진화를 계속하였고 다양한 종류로 분화하는 것이 발견되었습니다.
　
지금까지 바이러스 등의 기생체와 숙주생물과의 공진화는 생물진화에 있어서 중요한 구동력의 하나라고 생각되어 왔지만 이 연구성과는 그 기원이 생명 탄생 전까지 거슬러 올라갈 가능성을 보여줍니다. 기생체와의 공진화가 물질에서 생명으로의 진화를 가능하게 한 열쇠일 것으로 연구팀은 추정했습니다.


▣ 용어 해설

RNA의 자기복제 시스템
- RNA는 리보 핵산(ribonucleic acid)의 약칭으로 DNA와 마찬가지로 유전자의 정보를 기록합니다. 이 연구에서 사용한 RNA는 RNA 복제효소의 유전자를 코드하고 있습니다. RNA로부터 이 유전자가 번역되어 RNA 복제효소가 생성되며 원래의 RNA가 복제되게 됩니다. 이 RNA의 번역과 복제반응은 무세포 번역 반응액만 공급되면 몇 세대라도 계속됩니다. 복제 시에는 일정 확률로 돌연변이도 일어나므로 복제과정에서 원래 RNA보다 빠르게 증가하는 변이형 RNA가 태어날 수 있다면 RNA는 자손을 많이 남겨 집단을 차지하게 됩니다. 즉 RNA 집단은 진화하는 것입니다.

진화
- 진화는 분야마다 여러 가지 의미로 사용됩니다. 여기에서는 진화생물학적 정의에 근거해 'RNA 집단의 유전적 조성이 변화하는 것'이라는 의미로 이용하고 있습니다. 예를 들어 한 RNA에 돌연변이가 들어가 원래 RNA보다 빠른 증가가 가능하게 되면 RNA 집단에서 그 변이체의 비율이 증가합니다. 이러한 현상을 우리는 진화라고 부릅니다. 일반적으로 상상하는 생물의 진화는 물고기에 다리가 자라 양서류가 된다는 형태적인 변화인데, 이것도 사실 형태에 관계되는 유전자의 어떠한 변이가 집단내에 퍼지는 것에 기인합니다. 이 연구가 보고 있는 것과 본질적으로는 다르지 않고, 단지 보이는 방법이 다를 뿐입니다.

RNA의 재조합
- RNA는 긴 사슬형 구조를 가지고 있습니다. 저빈도이지만 때로는 분자 간이나 분자 내에서 이 사슬의 연결이 바뀝니다. 이것을 RNA의 재조합이라고 합니다. 만약 숙주 RNA가 자신 안에서 RNA 재조합을 일으키면 원래 가지고 있던 RNA 복제효소 유전자 부분을 결락시켜 버리는 일이 있습니다. 이 누락에 의해 기생체 RNA가 태어나는 것입니다. 이번에 실시한 진화실험에서는 108개의 대량의 숙주 RNA 분자를 취급했기 때문에 저빈도이지만 유전자 부분을 누락한 기생체 RNA가 바로 출현했습니다.

진화적 군확경쟁
- 2종류의 생물이 대립관계에 있는 경우, 서로가 상대에게 강해지는 진화를 번갈아 반복하는 것을 가리킵니다. 예를 들어 바이러스에 대해 숙주가 내성을 진화시키고, 그에 대해 바이러스가 내성을 돌파하는 진화가 계속되는 경우입니다. 공진화 현상 중 하나로 간주됩니다.

도쿄대학 의과학연구소 감염증 국제연구센터 시스템 바이러스학 분야의 사토 준 교수 연구팀은 인간을 포함한 160종의 포유류의 게놈서열의 메타분석으로 바이러스 감염을 방어하는 유전자 APOBEC3의 진화원리를 밝혔다.

내인성 레트로바이러스(endogenous retrovirus; ERV)는 숙주의 게놈에 남아 있는 바이러스 감염·침략의 흔적이다. 인간을 포함한 포유류에서 ERV는 게놈의 큰 비율을 차지하기 때문에 포유류 조상은 많은 양의 레트로바이러스 감염에 노출되어 왔다고 생각된다. 이러한 레트로바이러스 감염에 대항하기 위해 포유류는 다양한 바이러스 감염 방어 메커니즘을 진화시켜 왔다. 바이러스 감염 방어를 담당하는 유전자 중 하나는 APOBEC3 패밀리 유전자이다. 흥미롭게도 APOBEC3 패밀리 유전자는 포유류의 진화과정에서 유전자 중복에 의해 카피 수를 증가시키고 다양화한 것을 시사하고 있다. 이를 통해 레트로바이러스의 복제·증식을 억제하기 위해 포유류의 APOBEC3 패밀리 유전자의 중복과 다양화가 일어났을 가능성이 생각되었다.

이 가능성을 검증하기 위해 이 연구에서는 대규모 생물 정보학 분석에 의해 게놈이 해독된 160종의 포유류 각각의 종이 보유하는 APOBEC3 패밀리 유전자의 수와 게놈에 삽입된 ERV의 수를 세었다. 그 결과 많은 ERV가 게놈에 축적되어 과거에 대량의 레트로바이러스 감염을 경험한 것으로 보이는 동물종일수록 다양한 APOBEC3 패밀리의 유전자를 가지고 있는 것이 분명해졌다. 이 결과는 APOBEC3 패밀리 유전자와 레트로바이러스가 포유류의 진화과정에서 진화적인 군확경쟁을 펼치고 공진화해 왔음을 강하게 시사한다.


▣ 용어 해설

APOBEC3 유전자
- Apolipoprotein B mRNA editing enzyme, catalytic polypeptide-like 3의 약어. 핵산의 시토신의 아미노기를 탈아미노화하여 우라실로 전환하는 효소. 레트로바이러스 복제의 역전사 과정에서 합성된 마이너스 가닥(난센스 가닥)의 바이러스 게놈에서 시토신을 우라실로 변이시킴으로써 플러스 가닥(센스 가닥)의 바이러스 게놈에 구아닌에서 아데닌으로의 변이를 축적시킨다. 바이러스 유전자에 미스센스 변이, 난센스 돌연변이가 삽입되어 바이러스 유전자의 기능이 상실되고 바이러스 감염을 저해하는 유전자로서 알려져 있다. 인간은 7개의 APOBEC3 패밀리 유전자를 코딩하고 있지만 마우스는 1개의 APOBEC3 유전자만을 코딩, 코알라와 같은 유대류는 APOBEC3 유전자를 갖지 않는 것으로 알려져 있다.

내인성 레트로바이러스(endogenous retrovirus; ERV)
- 포유류의 게놈에 통합된 과거 레트로바이러스 감염의 흔적. 생식세포를 감염시키고 게놈에 혼입된(내재화) 레트로바이러스는 게놈의 일부로서 자손에게 인계된다. 내인성 레트로바이러스는 고대 레트로바이러스의 '분자화석'으로 간주될 수 있다. 이 때문에 내인성 레트로바이러스를 연구함으로써 숙주의 조상에게 한때 어떤 레트로바이러스가 감염되어 있었는지 혹은 숙주의 조상과 바이러스가 어떻게 진화적 공방을 펼쳐왔는지를 규명하기 위한 귀중한 단서를 얻을 수 있다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- ほ乳類とレトロウイルスの進化的軍拡競争の網羅的描出
https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/ja/press/z0201_00103.html

43억 년 전에 지구는 형성되었고, 38억 년 전에 생명이 탄생했습니다.

생명은 크게 진화했고 현재의 유전정보를 코딩하는 DNA 분자가 탄생한 'DNA 월드'가 열렸다고 생각되고 있습니다. DNA월드 이전에는 DNA와는 다른 분자인 RNA에 유전정보가 코딩되어 있던 시대 'RNA월드'가 있었다고 생각되고 있습니다.

환경 중에는 화석 바이러스가 존재합니다. 화석 바이러스의 일부는 RNA와 DNA의 중간체 분자를 가진 게놈을 가지고 있습니다. 이 바이러스를 'dU형 바이러스'라고 부릅니다.

연구실에서는 dU형 바이러스를 지금까지 분리를 시도해 왔고 이번에 dU형 바이러스의 게놈정보를 해석해, 그 게놈정보를 기초로 환경 중의 모든 바이러스 게놈에 대해서 '바이러스 헌팅'을 실시했습니다.

분리된 dU 바이러스와 환경 중의 dU형 바이러스를 사용하여, 전체 환경 바이러스와의 비교나 계통분류학적 분석을 실시했습니다. 이 결과로부터 dU형 바이러스는 세균의 2개의 큰 분류인 그람 양성균과 그람 음성균이 분기하기 전에 이미 탄생하고 있었던 것이 분명해졌습니다.

이 연구 성과는 생명의 진화 규명에 기여할 것으로 기대된다고 합니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- ウイルスの進化から生命に迫る研究！
https://www.okayama-u.ac.jp/user/saikin/posts/blog75.html

19세기에 유럽에서 담배잎에 모자이크병이 발생했고, 이 질병은 담배잎의 주액으로 전염된다는 것을 아돌프 마이어(Adolf Mayer)가 증명했습니다. 그 후 1892년에 러시아의 생물학자 드미트리 이바노프스키(Dmitri Ivanovsky)는 이 병원체가 당시 멸균에 사용되고 있던 여과기를 통과한다는 것을 발견했습니다. 따라서 담배 모자이크병은 박테리아가 생산하는 독소 또는 매우 작은 미지의 박테리아로 인해 발생하는 것으로 여겨졌습니다. 1898년에 네덜란드의 미생물학자인 마티너스 바이어링크(Martinus Beijerinck)는 이 질병의 병원체가 식물의 몸에서 성장할 수 있음을 보여주었습니다. 그리고 이것을 새로운 병원체라고 생각하여 “contagium vivim fluidum (살아있는 감염성 액체)”라고 부르고 라틴어로 "독소"를 의미하는 "virus(바이러스)"라는 단어를 사용했습니다. 이런 과정으로 바이러스라는 개념이 탄생했습니다.

바이러스의 발견으로 이어진 담배 모자이크병의 원인은 담배 모자이크 바이러스(tobacco mosaic virus)라고 불리게 되었습니다. 1935년 웬델 스탠리가 담배 모자이크 바이러스를 결정화하는 데 성공했습니다. 당시 결정화된 물질이 복제나 돌연변이라는 생물의 성질을 가지고 있는 것으로 드러나 큰 충격과 동시에 바이러스가 생물인지 아닌지에 대한 논의의 계기가 되었습니다. 웬델 스탠리는 1946년 노벨 화학상을 수상했습니다.

1938년, 헬무트 루스카 등이 전자현미경을 이용하여 담배 모자이크 바이러스를 가시화하는 데 성공했습니다. 인류가 처음으로 바이러스의 형태를 본 순간입니다. 덧붙여서 헬무트 루스카는 전자현미경을 발명한 에른스트 루스카의 동생입니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 細菌より小さな未知なる病原体の発見
https://www.ims.riken.jp/poster_virus/history/discovery/

순록의 수면에 대한 조사 결과, 순록은 반추 중에 거의 논렘 수면과 같은 상태가 되어 있다는 것을 알게 되었습니다.

Reindeer in the Arctic reduce sleep need during rumination: Current Biology
https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(23)01667-6

Reindeer Sleep and Eat Simultaneously, Saving Precious Time in the Short Arctic Summer | Science| Smithsonian Magazine
https://www.smithsonianmag.com/science-nature/reindeer-sleep-and-eat-simultaneously-saving-precious-time-in-the-short-arctic-summer-180983495/

취리히대학 소아병원 아동연구센터의 신경과학자인 멜라니 팔러 씨는 순록의 뇌파 데이터를 이용하여 순록의 수면에 대한 연구를 실시했습니다.

연구팀은 노르웨이 트롬소대학의 시설 내에 야생에서 살았을 경우의 동지(어둠), 하지(백야), 가을에 가까운 환경을 재현하여 4마리의 암컷 순록이 4일간 지내게 하고 뇌파 데이터를 수집했습니다.

대부분의 생물은 체내시계를 가지고 이를 아침 빛을 받거나 식사를 취할 때 조정하고 있습니다. 그러나 순록에는 체내시계가 거의 존재하지 않고, 환경광의 조건에 따르는 것을 알았습니다. 팔러 씨는 밤의 길이와 마찬가지로 수면시간도 여름은 짧고 겨울은 길 것으로 예상했지만 실제로는 여름도 겨울도 수면시간에 큰 차이는 없었습니다.

대신 순록은 밤이 짧은 여름에도 충분한 수면시간을 확보하기 위해 반추 중에 수면상태가 될 수 있음이 밝혀졌습니다.

조사에 의하면 반추 중의 순록의 뇌파는 논렘 수면 중의 뇌파와 닮았다고 합니다. 반추 중 순록은 깨어나 있는 상태보다 주위에 대한 주의력이 떨어졌고, 마치 잠들었을 때와 가까운 반응을 보였습니다.

이 연구에 대해 옥스포드대학의 수면생리학자인 블라디슬라프 비아조프스키 씨는 “순록은 뇌를 명상모드로 전환하고 명상효과를 얻기 위해 반추를 하고 있을지도 모른다"고 추정했습니다.

무산소 상태에 빠진 쥐의 뇌파를 해석하는 연구에서 죽음으로 향하고 있는 뇌에서 일어나는 임사체험의 실태와 그 뒤에 밀려오는 '죽음의 파도'이라는 다이나믹한 프로세스의 상세한 부분이 밝혀졌다고 발표되었습니다. 이 연구는 뇌파가 평평해지는 것이 뇌기능의 돌이킬 수 없는 정지의 결정적인 사인이라는 현대의료의 상식에 의문을 던지는 것이라고 합니다.

Laminar organization of neocortical activities during systemic anoxia - ScienceDirect
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0969996123003613

Brain dynamics of the "wave of death" highlig | EurekAlert!
https://www.eurekalert.org/news-releases/1010894

의료의 발달로 인해 생에서 죽음으로의 전환은 어느 순간의 사건이 아니라 천천히 이행하는 연속적인 프로세스이며, 때로는 역전하는 복잡한 현상이라는 것을 알게 되었습니다. 프랑스에 있는 소르본대학 파리뇌연구소의 연구자들은 이전 연구에서 무산소 상태가 장시간 지속되면 뇌활동이 연쇄적인 반응인 캐스케이드 변화를 일으키는 것을 보여주었습니다.

첫째, 호흡이나 맥박 정지 등으로 산소가 닿지 않는 뇌에서는 에너지원인 전기적 균형이 붕괴되어 신경전달물질인 글루탐산이 대량으로 방출됩니다. “처음에는 신경회로가 셧다운된 것처럼 보이지만, 그 후 뇌활동이 급증하고, 특히 감마파와 베타파가 증가한다고 파리뇌연구소의 신경학자인 세브린 마온 씨는 설명했습니다.

그 후 뉴런의 활동은 서서히 저하되어 뇌파가 평탄해지고 완전한 전기적 침묵(electrical silence) 상태에 이르게 됩니다. 그러나 이 고요함은 전문가들 사이에서 '죽음의 파도'로 알려진 큰 파도에 의해 즉시 중단되어 뇌의 기능과 구조에 변화가 찾아옵니다.

논문의 필두저자인 파리뇌연구소의 앙투안 칼튼 루클레르 씨는 “'무산소성 탈분극'이라는 이 중대한 사건은 대뇌피질 전체에 뉴런의 죽음을 일으킵니다. 즉, 죽음의 때에 아름다운 목소리로 운다는 백조의 노래와 유사한 뇌활동 정지로의 전환을 나타내는 진정한 지표라고 할 수 있습니다.”라고 설명했습니다.

죽음에 직면한 사람의 소생과 뇌의 기능을 유지하려면 죽음의 파도의 성질을 이해하는 것이 중요하지만, 지금까지는 죽음의 파도가 대뇌피질의 어디에서 일어나는지, 발생한 죽음의 파도가 뇌로 어떻게 퍼지는지는 몰랐습니다.

그래서 파리뇌연구소의 연구팀은 쥐를 이용한 연구를 실시하여 뇌의 다양한 층의 전위와 뉴런의 전기활동을 기록했습니다.

그리고 무산소성 탈분극이 일어나기 전과 일어나고 있는 중의 뇌활동을 비교하자 죽음의 파도가 대뇌신피질의 제5층에 위치하는 추체 뉴런이라는 신경세포로부터 발생해 그것이 뇌의 표면이나 안쪽의 백질을 향해 퍼져 나가는 것을 알았습니다. 이 실험은 쥐에 의한 것이지만 연구자들은 인간에서도 같은 일이 일어나고 있다고 추정합니다.

다음은 실험 중인 쥐의 생리반응 매개변수를 모니터링한 결과입니다. 산소공급의 중단(Vent.off)에 의해 산소결핍(asphyxia)이 되면 얼마 지나지 않아 뇌의 활동(ECoG)이 저하되지만, 무산소성 탈분극의 파(WAD), 즉 죽음의 파도가 발생했을 때에 산소의 공급을 재개하면서 무산소성 탈분극 후의 재분극(WpAR)이 일어났습니다.

이 지견은 죽음의 파도가 발생한 대뇌피질의 심층이 산소의 결핍에 가장 약하다는 것을 시사하고 있습니다. 그 이유는 다섯 번째 레이어의 추체 뉴런의 활동에 많은 에너지가 필요하기 때문입니다. 또한 연구자들이 쥐의 뇌에 다시 산소를 공급하면 뇌세포가 ATP를 보충하여 뉴런의 재분극과 시냅스 활동의 회복으로 이어진다는 점도 확인했습니다.

연구팀의 책임자인 스테판 샤르피에 교수는 “생리학적 관점에서 보면 죽음은 시간이 지남에 따라 진행되는 것이며, 생과 엄밀하게 분리하는 것은 불가능합니다. 또 뇌파의 평탄이 반드시 뇌기능의 결정적인 정지를 의미하지는 않는다는 것을 알고 있습니다. 앞으로는 이러한 기능이 회복하기 위한 조건을 정확하게 규명하고 심부전이나 폐부전이 된 사람의 소생을 지원하는 신경보호약의 개발이 필요하다”고 보았습니다.

인간을 포함한 대부분의 동물이 가진 붉은 피는 산소를 운반하기 위한 헤모글로빈에서 유래하고 있으며, 이러한 색소는 호흡색소라고 불립니다. 인간과는 완전히 다른 메커니즘으로 몸에 산소를 도입하고 있는 동물이나, 원래 색소를 가지지 않고 투명한 피를 가지는 동물 등 신비한 피를 가지는 5종류의 동물을 HowStuffWorks가 정리했습니다.

5 Animals Whose Blood Isn't Red | HowStuffWorks
https://animals.howstuffworks.com/animal-facts/5-animals-whose-blood-isnt-red.htm

◆1: green-blooded skink

그리스어로 녹색의 피라는 의미의 명칭을 가지는 Prasinohaema속의 도마뱀은 그 이름대로 라임그린의 피를 가지고 있습니다.

뉴기니에 서식하는 이 도마뱀은 혀와 근육, 뼈까지 초록색을 띠고 있지만 인간과 마찬가지로 피에는 헤모글로빈이 풍부하게 포함되어 있습니다. 그럼에도 불구하고 피가 붉지 않은 이유는 녹색 색깔의 노폐물인 빌리베르딘(Biliverdin)이 많이 함유되어 있기 때문입니다.

인간이든 도마뱀이든 적혈구가 노화되어 부서지면 빌리베르진이 생성되는데 유해물질이므로 일반적으로 혈액에서 여과되어 제거됩니다. 한편 이 도마뱀의 피에는 인간이라면 죽어버리는 수준의 빌리베르진이 포함되어 있기 때문에 헤모글로빈의 적색이 덮어 쓰여 피가 녹색으로 보인다고 합니다.

2018년에 발표된 연구에서는 녹색 피를 가진 도마뱀 6종이 확인되었고, 각각의 종은 서로 밀접한 관계가 없는 원연종인 것으로 밝혀졌습니다. 녹색의 피라는 특이한 특성을 가진 도마뱀이 6종이나 독자적인 진화를 이루었다는 것은 어떠한 메리트가 있다는 것을 시사하는데 구체적으로 어떤 메리트인지는 불분명합니다. 한 가설은 이 특별한 피가 체내 기생충을 죽이는 데 도움이 된다고 합니다.

◆2：남극빙어

지금까지 16종류가 확인된 남극빙어과의 생선 대부분은 수온이 마이너스 1.9도까지 내려가는 남극 부근의 차가운 해역에 서식하고 있습니다.

진수라면 얼어버리는 극한 환경에서는 적혈구 비율이 높으면 혈액농도가 위험할 수준으로 높아져 순환하기 어려워집니다. 그 때문에 한류역에 서식하는 물고기는 난류역의 물고기에 비해 적혈구의 비율이 적어진다는 것. 그 극단적인 예가 남극빙어로 혈액 중에 헤모글로빈이 전혀 없습니다.

1928년에 남극빙어를 처음 발견한 생물학자인 디트레프 루스타드는 해부한 코오리우오의 피가 무색 투명한 것을 보고 매우 놀랐다고 합니다.

유일한 헤모글로빈이 없는 척추동물인 남극빙어가 살아가는 데는 차가운 바다의 물이 관련되어 있습니다. 물에 포함된 용존산소는 수온이 낮을수록 많아지므로 남극빙어가 서식하는 차가운 바다의 물에는 따뜻한 바다보다 풍부하게 산소가 녹아 있습니다. 그 덕분에 남극빙어는 섭취한 산소를 일부러 헤모글로빈과 결합시키지 않고 직접 혈액에 녹여 몸의 구석구석으로 보낼 수 있습니다.

◆3: 문어

남극빙어 이외의 척추동물은 헤모글로빈을 가지고 있는데 무척추동물의 대부분은 헤모시아닌이라는 다른 단백질을 사용하여 산소를 운반합니다.

헤모글로빈은 철원자를 함유하고 있는 반면, 헤모시아닌은 구리를 함유하고 있으며, 그 결과 산소를 ​​축적하면 피가 파랗게 보입니다. 혈액 중의 헤모시아닌을 이용하는 무척추동물에는 새우나 게 등의 갑각류, 거미나 전갈 등 절지동물, 조개류와 오징어, 문어 등의 연체동물이 포함됩니다. 특히 문어와 오징어는 심장을 3개나 사용해 헤모시아닌을 포함한 혈액을 체내로 순환시키고 있습니다.

산소가 부족한 심해환경에서는 헤모글로빈보다 헤모시아닌이 귀중한 산소의 운반에 적합합니다. 또한 혈액의 염분농도를 조절하고 주변 해수의 농도와 일치시키는 데 도움이 됩니다.

하지만 단점도 있습니다. 국소적인 해역의 pH가 약간 변화한 것만으로도 산소와 결합하는 헤모시아닌의 기능이 저하되어 버릴 우려가 있기 때문에 문어는 산성도의 변화에 ​​적응하기 어려운 것이 연구에서 밝혀졌습니다.

◆4 : 투구게

이름이 게의 동료처럼 보이지만 투구게는 거미에 가까운 생물로 거미와 마찬가지로 헤모시아닌을 포함한 푸른 피를 가지고 있습니다.

투구게의 푸른 혈액을 특별하게 만드는 것은 아메바 세포라는 움직이는 세포입니다. 이 아메바 세포가 박테리아를 발견하면 빠르게 응고하는 젤을 분비하여 박테리아를 감싸줍니다. 이 기능으로 백혈구가 없는 투구게는 몸에 침입한 병원균이 몸에 퍼지는 것을 방지할 수 있습니다.

전문가들 사이에서는 '투구게 변형세포 용해물(LAL)'이라는 아메바 세포의 성분은 하늘로부터의 선물이라고 평가합니다. 주사와 링거 같은 의약품은 인간에게 사용하기 전에 투구게 피를 사용한 오염 테스트를 통과해야 합니다. 박테리아가 생성하는 독소에 반응하여 빠르게 굳어지는 투구게의 피로 인류는 안전하게 백신을 사용할 수 있는 것입니다.

한편 이 검사를 실시하려면 살아있는 투구게에서 피를 빼야 합니다. 따라서 전문가들은 투구게의 살아있는 혈액을 대체하는 시약의 개발을 서두르고 있습니다.

◆5 : 완족동물

바다에 사는 완족동물은 외형은 조개류와 비슷하지만 별개로 2장의 껍질 중 1장은 복부에, 다른 1장은 등 쪽에 있습니다. 다양한 해역에 서식하고 수중의 미생물이나 유기물을 여과해 먹고 있는 완족동물은 캄브리아기부터 거의 모습을 바꾸지 않은 살아있는 화석입니다.

현대의 완족동물은 헤모글로빈이나 헤모시아닌이 아니라 헤메리트린(hemerythrin)이라는 다른 단백질로 산소를 운반합니다. 헤모글로빈과 마찬가지로 헤메리트린은 철원자를 포함하지만 분자 내부의 배열이 다릅니다. 색도 다르고 헤메리트린을 포함한 혈액은 탈산소 상태에서는 무색이나 얇은 노란색으로, 산소가 흡수되면 보라색이나 핑크색이 됩니다.

그 밖에도 성구동물이라는 지렁이 같은 해양생물도 이러한 혈액을 가지고 있습니다.

물에 서식하는 지렁이 같은 생물로는 다모류도 들 수 있습니다. 다모류 중에는 녹색 피를 가진 종도 있는데 도마뱀과 달리 헤모글로빈 대신에 클로로크루오린(chlorocruorin)이라는 단백질로 산소를 운반합니다. 클로로크루오린은 철원자로 산소와 결합한다는 점에서 헤모글로빈과 비슷하며 짙으면 빨갛게 보이지만 얇으면 선명한 녹색으로 보인다고 합니다.

정신분열증은 환각과 망상, 지리멸렬한 사고와 행동이 나타나는 정신장애 중 하나입니다. 고양이 사육과 정신분열증의 발병에 대한 연관성을 조사한 새로운 연구에서 고양이를 키우면 정신분열증의 위험이 두 배가 된다는 결과가 나왔습니다.

Cat Ownership and Schizophrenia-Related Disorders and Psychotic-Like Experiences: A Systematic Review and Meta-Analysis | Schizophrenia Bulletin | Oxford Academic
https://academic.oup.com/schizophreniabulletin/advance-article-abstract/doi/10.1093/schbul/sbad168/7458104

Mysterious Link Between Owning Cats And Schizophrenia Is Real, Study Says : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/mysterious-link-between-owning-cats-and-schizophrenia-is-real-study-says

고양이과 사육과 정신분열증의 발병 리스크의 관련은 이전부터 주장되었고 고양이의 체내에 서식하는 톡소플라즈마(Toxoplasma gondii)가 원인으로 지목되었습니다.

고양이에 물리거나 대변에 접촉하여 인간에게 감염될 수 있으며, 톡소플라즈마증이라는 질병을 일으키지만 대부분의 사람은 무증상이나 가벼운 감기 정도로 끝납니다. 미국에서는 약 4000만 명이 톡소플라즈마에 감염된 것으로 추정되며 정신질환을 일으킬 가능성이 시사되고 있지만, 명확한 인과관계는 불분명했습니다. 또 톡소플라즈마에 감염한 사람은 성적 매력이 높다는 연구결과도 보고되었습니다.

어린 시절 고양이와 함께 지내면 정신분열증의 위험이 높아진다는 연구결과도 있는 한편, 고양이를 키우는 것과 정신분열증의 발병은 관계가 없다는 연구결과도 보고되는 등 고양이 사육과 정신분열증 사이의 관계에 대해 명확하게 알 수 없었습니다.

호주 퀸즐랜드주 정신보건연구센터의 정신과 의사인 존 맥그래스(John McGlass)의 연구팀은 고양이 사육과 정신분열증의 관계를 보다 자세히 이해하기 위해 1980-2023년에 발표된 17개의 연구를 분석했습니다.

분석 결과, 넓은 의미의 고양이 사육과 정신분열증 관련 질환의 위험 증가 사이에 상당한 양의 상관관계가 있음이 밝혀졌습니다. 연구팀은 공변량을 조정한 결과 고양이와 접촉한 사람은 정신분열증을 일으킬 위험이 약 2배인 것을 발견했다고 보고했습니다.

덧붙여 연구팀은 이번 검토한 17건의 연구 중 15건이 특정의 병을 발증한 피실험자를 대상으로 한 증례 대조 연구이며, 원인과 발병의 인과관계를 증명하는 것이 아니었다는 것을 유의해야 하고 조사대상이 된 연구의 대부분은 질이 낮고 개별 연구결과에는 일관성이 없었다고 지적했습니다.

연구팀은 "결론적으로 우리의 총론은 고양이 사육과 정신분열증 관련 질환과의 관계를 지지하고 있다"며 고양이 사육과 정신질환의 위험에 대한 관계를 더 잘 이해하기 위해서는 대규모의 광범위한 인구를 대표하는 샘플을 바탕으로 보다 양질의 연구가 필요하다고 보았습니다.

과학 동영상을 많이 작성하는 Kurzgesagt가 지구의 45억 년을 1시간 만에 되돌아보는 동영상을 작성해 공개했습니다.

4.5 Billion Years in 1 Hour - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=S7TUe5w6RHo

45억 년 전 지구는 방금 태어났고 용암 투성이었습니다. 지구는 그 후 테이아라고 불리는 화성 크기의 천체와 충돌하여 현재 달을 형성했다고 합니다.

지구 탄생으로부터 9000만 년이 경과했을 무렵에는 물이 존재했다고 합니다. 이 시기에 형성되었다고 생각되는 '지르콘'이라는 광물의 산소동위체비를 측정하면 당시 지표 부근에 물이 있었을 가능성이 부상한다고 합니다.

지구는 탄생 이래 수많은 소행성의 충돌이 계속 발생했습니다. 탄생으로부터 수억 년 후 아직도 지표는 고온이었지만 태초의 세포가 지구에 퍼지기 시작했다고 합니다.

그 후 지구는 계속 차가워지고 수백만 년에 걸쳐 비가 내리기 시작했고 지구를 물로 덮습니다. 그 후 시작된 것이 태고대 시대. 약 40억 년 전부터 25억 년 전까지를 가리키는 기간입니다.

이 시점에서 지구의 대부분은 여전히 수중에 있었고 첫 번째 초대륙이 깊은 곳에서 형성되는 단계였습니다. 이 시기에 구축되었다는 퇴적암 '스트로마톨라이트'가 현대에도 발견되고 있어서 지구상에 생명이 탄생한 바로 그 순간을 추측하는 단서로서 연구가 이루어지고 있습니다.

시간이 지나서 약 32억 년 전 지각판이 서로 충돌하고 잡아당겨졌고 일부는 지구의 깊은 곳에 밀려 녹아갔습니다. 이것이 오늘날 대륙의 기초입니다. 바다는 40°C 이상인 뜨거운 물이었고 미생물은 모든 장소로 확산을 시작한 시대입니다. 아직 온실가스를 소비하는 식물은 없었고 모든 곳이 매우 고온이었습니다. 대기에는 산소도 아직 없습니다.

28억 년 전 지구는 여전히 매우 가혹한 환경이었지만 지구 내부에서 더 많은 화학물질이 떠올랐고 생명이 그것들을 사용하여 진화를 이루었습니다. 이 시기에는 박테리아 등의 원핵생물이 정착하기 시작하여 생명은 점점 다변화되어 갔습니다. 그러나 이런 장대한 시간이 경과한 후에도 아직 단세포 생물밖에 존재하지 않았습니다.

25억 년 전 지구를 크게 바꾸는 사건이 일어납니다. 이 무렵 광합성을 하는 시아노박테리아에 의해 분출된 산소로 대기가 포화했고 생명이 더욱 다양해졌습니다. 공기 중의 산소가 메탄과 반응하여 이산화탄소와 물을 형성하였고 급속하게 행성이 식어갔습니다. 이 시기부터 수억 년에 걸쳐 빙기가 찾아옵니다.

약 23억 년 전 화산활동이 활발해져 지구를 가열했고 얼음이 천천히 녹아 갔습니다. 20억 년 전에는 거대한 소행성이 지구에 충돌해 현대에도 남아 있는 거대한 분화구를 생성했고 지각변동으로 인해 큰 산맥도 형성되었습니다.

16억 년 전 세포핵을 가진 진핵생물이 탄생하기 시작했습니다. 생명의 역사에서 가장 중요한 순간 중 하나입니다.

14억 년 전에는 드디어 지구의 내핵이 형성되었고 10억 년 전에는 지구는 바다로 넘쳐납니다.

그 후 수억 년에 걸쳐 대형 진핵생물이 잇달아 탄생했지만 7억 2000만 년 전에 다시 지구가 동결되었습니다. 이 기간 동안 생명이 어떻게 살아남았는지는 알 수 없습니다.

6억 3500만 년 전 초대륙 Gondwana가 형성됩니다. 그 무렵에 다세포 생물이 세계 각지에 퍼져 약 5억 3900만 년 전에 캄브리아기 생물대폭발(Cambrian explosion)이 시작됩니다.

현대의 주요 동물의 조상이 이 시기에 나타났고 식물은 육지로 진출했습니다. 식물이 지구 전체에 퍼진 것에 의해 지상에 토양이 태어났고 지구를 덮고 있던 이산화탄소가 산소로 변환되어 갑니다. 나무, 숲, 수중생물이 태어났고 첫 척추동물이 육지로 올라갑니다.

3억 5900만 년 전의 석탄기에는, 삼림과 습지대의 양이 피크에 달했고 생명은 매우 빨리 진화했습니다. 2억 9900만 년 전의 페름기에는 Gondwana 대륙 등이 차례차례로 충돌하여 초대륙 판게아가 태어났으며, 그로부터 수천만 년 후 역사상 최대의 대량멸종이 발생하여 대부분의 종이 죽어 버렸습니다.

계속되는 약 2억 5200만 년 전 삼첩기가 시작됩니다. 이른바 공룡이 활보하고 있던 시대로, 생명은 점점 번영해 갔습니다.

그 후 공룡은 멸종했고 약 6600만 년 전의 고 제3기에 포유동물이 대두하기 시작해 현대 인류의 탄생에 이르게 되었습니다.

생물 중에는 1만 년 이상의 세월을 사는 동물이 있는 반면 아주 짧은 기간에 끝내는 생물도 있습니다. 수명이 짧은 동물의 대표격인 하루살이 중에는 우화하고 수명을 맞이하기까지 불과 몇 분 만에 가능한 한 번식하기 위한 놀라운 생태를 갖추고 있다고 전문가가 말했습니다.

Which animal has the shortest life span? | Live Science
https://www.livescience.com/animals/which-animal-has-the-shortest-life-span

척추동물 중에서 가장 수명이 짧은 생물은 바다에 사는 Gobiidae과의 물고기인 Eviota sigillata로, 일생 중 3주간을 치어로서 외양에서 보내고 그 후 1~2주에 걸쳐 암초에서 성숙하며 성어가 되고 나서는 3주간 반밖에 살 수 없습니다. 그러므로 Eviota sigillata의 평생은 길어도 59일입니다.

척추동물을 포함한 모든 동물 중에서 가장 단명 중 하나는 하루살이 성충입니다. 하루살이는 알에서 부화하여 님프라는 애벌레가 되면 물속에서 자랍니다. 그 후 생활환의 최종단계인 아성충 또는 성충이 되면 날개를 발달시켜 교미를 실시합니다.

많은 하루살이는 날개가 있는 상태에서 24시간 미만밖에 살 수 없으며 그 중에서도 Dolania americana라는 종은 가장 단명으로 우화하고 나서 수컷은 1시간 미만, 암컷은 단 5분밖에 되지 않습니다. 성충이 되고 나서의 단명과는 대조적으로 님프 시대는 긴데 이 종의 하루살이는 최장 2년을 강바닥에서 보냅니다.

하루살이는 일반적으로 아성충의 단계에서 수중에서 육지 그리고 공중으로 이행하고 그 후 성충으로 번식하지만 어느 단계에서도 제대로 기능하는 입이나 소화기관이 없기 때문에 우화하고 나서는 님프 때 축적된 에너지로만 살아 있습니다.

인디애나대학-퍼듀대학 콜럼버스교(IUPUC)에서 수생곤충 연구를 하고 있는 루크 자코바스 씨는 Live Science와의 인터뷰에서 “부피가 큰 소화기관이 없기 때문에 암컷은 체내에 알을 담을 수 있는 공간이 많이 있는데 심지어 머리까지 알로 가득한 개체를 본 적도 있다"고 설명했습니다.

하루살이의 전문가인 자코바스 씨는 단명에 대해 "고대의 하루살이의 화석을 살펴보면 현대의 하루살이와 거의 같습니다. 그들의 시스템은 그들에게 매우 잘 작동합니다"라고 설명했습니다.

유타밸리 대학에서 하루살이의 진화를 연구하고 있는 히스 오그덴 씨에 따르면 하루살이가 최초로 지구상에 나타난 시기는 지금부터 약 3억 5000만 년 전이라고 합니다. 하루살이가 단명한 생태를 선택한 이유에 대해서는 “진화란 작은 개량이나 수선을 쌓는 것인데, 님프 시기에 투자하는 것이 훌륭한 전략이라는 것을 발견했을 것입니다. 즉, 님프 시기에 필요한 영양의 수집을 끝내고 성충이 된 후에는 날아올라 교미를 해 알을 낳는 것만으로 좋다고 결정했을 것"이라고 보았습니다.

진균은 효모, 사상균(소위 곰팡이), 버섯을 포함한 생물군입니다. 동물 다음으로 진화한 고등한 생물입니다.

박테리아나 바이러스 등과 함께 '미생물'이라 불리는 경우가 많은 진균이지만 실은 세균이나 바이러스보다 훨씬 우리에게 가까운 생물입니다.

분자계통 해석을 바탕으로 한 생물의 진화를 살펴보면 공통조상으로부터 최초의 단계에서 세균들과는 분화하였고 최종적으로 우리 인간이 있는 동물계에 가장 가까운 곳까지 함께 진화했습니다.

사실 진균의 한 종류인칸디다와 사람의 세포는 모두 핵과 세포 소기관을 가진 진핵세포로 외형은 똑같습니다. 이 사람과 비슷한 점이 곰팡이의 진단과 치료를 어렵게 하는 한 원인이기도 합니다.

▣ 생태계에서 분해자
진균은 알려진 것만으로도 7만 종 이상, 미지의 것을 포함하면 100만 종이라고도 추정되는 생물군입니다

형태도 버라이어티가 풍부하여 단세포인 효모나 다세포인 균사상으로 발육하는 사상균이 있습니다. 버섯은 담자균이 유성생식을 할 때 만드는 생식기관이며 어떤 종류의 진균 포자 중에는 편모로 수영하는 것까지 있습니다.

진균은 식물과 달리 엽록체를 가지지 않기 때문에 스스로 에너지를 만들 수 없으며 시체나 노폐물 등의 유기물을 분해하여 자신의 영양으로 하는 종속 영양성의 생물입니다. 이 때문에 생태계 중에서는 분해자로서의 역할을 하고 있습니다. 곰팡이가 없다면 우리 주변은 쓰레기로 넘쳐흐를 것입니다.

그리고 그들은 끊임없이 분해하고 자신의 영양으로 만들 수 있는 먹이를 찾고 있기 때문에 드물게 살아있는 동물이 그 대상이 될 수 있습니다.

▣ 사람과 진균의 깊은 관계
이 분해, 발효의 작용이 도움이 된다는 것을 깨달은 인간은 된장, 간장, 술 만들기에 사용되는 누룩균(주로 Aspergillus spp.), 빵을 부풀리는 이스트균(Saccharomyces cerevisiae), 치즈의 푸른곰팡이( Penicillium spp.) 등 진균을 가축화하여 이용해 왔습니다.

버섯처럼 식용인 진균도 있습니다. 표고버섯(Lentinula edodes), 팽이버섯(Flammulina velutipes), 땅찌만가닥버섯(Lyophyllum shimeji) 등 식탁에서 친숙한 버섯은 담자균문에 속하는 진균의 자실체(포자를 만드는 생식기관)입니다.

또한 진균은 물질을 분해하거나 스스로를 보호하기 위해 다양한 물질을 생산하는데 그중에는 항생제처럼 우리에게 건강에 도움이 되는 것도 있고 식품에 혼입하는 곰팡이독소(마이코톡신)와 같이 건강을 위협하는 것도 있습니다.

아주 일부 진균은 사람과 동물에게 질병을 일으킬 수 있습니다. 이러한 진균을 병원성 진균(의진균)이라고 하며, 약 400종이 알려져 있습니다. 식물에도 감염되어 벼 등의 농산물에 큰 피해를 일으킬 수도 있습니다.

진균은 장마 때 목욕탕의 검은곰팡이와 오래된 빵에 자라는 푸른곰팡이뿐만 아니라 깨끗하게 청소된 집안에도 존재하며, 우리는 매일 수천 개의 곰팡이를 흡입하고 있다고 합니다. 오히려 우리 몸 안에 상재균으로 살고 있는 진균도 있습니다.

이와 같이 진균은 다양한 면에서 사람과 관련되어 있습니다.

출처 참조 번역
- Wikipedia
- 真菌ってどんな菌？
https://mycolabo.co.jp/note/about-fungi/