뇌가 없는 해파리에게서 배우는 ‘잠의 비밀’

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‘돈키호테’의 저자 세르반테스는 “수면은 피로한 마음의 가장 좋은 약이다”이라고 말했다.

일산 아쿠아플라넷에 방사된 다양한 종류의 해파리들. 서울신문DB

사람 뿐만 아니라 초파리부터 대왕고래까지 다세포 생물인 후생동물들은 대부분 잠을 자는 것으로 알려져 있다. 과학기술이 발달한 현대 사회에서도 잠은 여전히 미스터리로 남아있다. 사람도 평균 7~8시간 정도 잠을 자고 하루의 절반을 잠에 할애하는 동물도 있다. 이 시간 동안은 포식자에게 잡아먹힐 수도 있고 먹지도 못하고 짝짓기도 할 수 없는데도 잠을 자는 이유가 명확하지 않다는 것이다.

미국 캘리포니아공과대(칼텍) 생물 및 생명공학부 연구팀은 잠을 관장하는 뇌가 없는 해파리도 잠과 비슷한 행동을 한다는 사실을 처음으로 확인하고 잠이라는 수면행위(sleep behavior)가 오랜 시간에 걸쳐 진화된 행동이라는 주장을 생물학 분야 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’ 9월 22일자에 발표했다.

연구팀은 ‘생물이 잠을 자는데 필요한 최소 신경계는 무엇일까’라는 질문에서 연구를 시작했다. 해파리는 신경세포인 뉴런은 있지만 뇌와 같은 중추신경이 없어 연구에 안성맞춤이었다.

이에 연구팀은 흔히 머리라고 하는 갓을 아래로 하고 해저에 머물면서 촉수를 흔들기 때문에 ‘뒤집힌 해파리’로 불리는 카시오페아 해파리를 관찰했다. 이 해파리는 좀처럼 움직이지 않아 수면과 그에 따른 영향을 관찰하기 좋아 비디오 카메라를 이용해 진동을 추적하는 자동시스템을 만들어 실험했다.

그 결과 밤이 되면 카시오페아 해파리의 갓 진동 속도가 3분의 1로 떨어지고 먹이나 사물의 움직임 등 외부 자극에 대한 반응이 훨씬 느려진다는 사실을 관찰했다. 또 연구진은 해파리가 수면 행위를 취하지 못하도록 방해한 뒤 다음날 움직임을 관찰했는데 활동성이 현저하게 떨어지는 것도 발견했다.



리아 고렌토로 교수는 “해파리는 동물의 계통수 상 매우 낮은 곳에 위치해 있는데 이번 연구 결과를 보면 생물체에게서 나타나는 잠의 역사가 지금껏 생각했던 것보다 훨씬 길다는 것을 알 수 있다”고 강조했다. 고렌토로 교수는 “뇌가 없는 해파리도 잠을 자는 것을 보면 뇌만 잠을 필요로 하는 것이 아니라 개별 신경세포들도 잠이 필요하고 지구상 처음으로 나타난 단세포 동물에게서도 잠이 있었을 것이라고 추정할 수 있다”고 말했다.

유용하 기자