엄마 목소리가 에어컨보다 훌륭한 폭염 대비책? [달콤한 사이언스]

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세줄 요약

• 어미 새의 열 신호음, 알 속 새끼에 전달
• 부화 전 뇌·혈관 유전자 발현 변화 확인
• 폭염 대응력 높이는 적응 메커니즘 제시

파리 협정에서는 지구 생태계 보전을 위해 산업화 대비 1.5도 상승을 마지노선으로 정했다. 그렇지만 최근 몇 년 동안 연평균 기온이 1.5도를 넘는 경우가 자주 생기고 있다. 그러나 파리 협정에서 제시한 기준은 통상 20년 평균으로 판단하기 때문에 아직 평균 1.5도를 넘지는 않은 상태다. 지금과 같은 상황이 계속된다면 조만간 1.5도 상승은 기정사실이 될 수 있다.

이런 상황에서 미국 클렘슨대 생명과학과, 유전·생화학과, 스페인 도냐나 국립공원 생태·진화·생물다양성 보존 연구실, 호주 디킨대 생명·환경과학부, 영국 런던 퀸 메리대 생명·행동과학부 공동 연구팀은 어미 새가 아직 부화하지 않은 알 속 새끼에게 더위를 경고하는 ‘열 신호’를 전달함으로써 태어난 뒤 폭염에 잘 대처할 수 있게 해준다고 14일 밝혔다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘실험 생물학 저널’ 6월 11일 자에 실렸다.

호주 사막지대에 서식하는 금화조는 부모가 알에서 아직 부화하지 않은 새끼들에게 ‘열 신호’라는 독특한 울음소리를 들려줘 태어난 뒤 폭염에 대응할 수 있도록 한다는 재미있는 연구 결과가 나왔다.

위키피디아 제공

호주 사막에 사는 금화조(zebra finch)는 기온이 섭씨 26도 이상 올라 더워지면 알을 향해 특별한 소리를 낸다. ‘열 신호음’이라고 이름 붙인 이 소리는 빠르고 높은 리듬의 소리라서 평소 울음과는 구별된다. 알 속 새끼에게 ‘밖에 더우니 더위에 강한 몸을 준비하라’는 일종의 메시지로 실제로 알 속 새끼들은 이 소리를 들으면 부화 후 더위에 맞게 성장 속도와 행동이 바뀐다는 사실이 밝혀진 바 있다. 2016년에 처음 이런 현상이 발견된 뒤 지금까지 뇌와 유전자 수준에서 메커니즘이 연구되고 있다.

이번 연구팀은 부화 예정일을 며칠 앞둔 알 속 금화조 새끼에게 어미가 노래하는 듯 재잘대는 열 신호음을 녹음해 들려줬다. 이어 새끼가 부화하기 직전 뇌 표본을 채취해 부모의 열 신호음이 새끼 뇌에 어떤 변화를 만들었는지, 어떤 유전자가 영향을 받았는지 조사했다.

분석 결과 부모의 열 경고음은 세포 구조와 근육 수축에 관여하는 단백질인 ‘트로포미오신 1’을 만드는 유전자가 발생 중 새끼의 뇌에서 덜 활성화되는 것을 발견했다. 또 연구팀은 체내 과열 대응을 조절하는 뇌 시상하부를 살펴 봤는데 경고 노래가 시상하부 혈관 벽을 이루는 근육 속 유전자 활성을 바꿔 놓은 것이 확인됐다. 이 혈관은 혈액-뇌 장벽의 핵심 구성 요소를 이루는 것으로 알려졌다. 이에 대해 연구팀은 혈관이 부화 전에 완전히 성숙하는 것을 막아 혈관을 유연한 상태로 유지시킴으로써 새끼가 부화 후 폭염에 더 잘 적응할 수 있게 해준다고 설명했다.

연구를 이끈 줄리아 조지 미국 클렘슨대 교수는 “이번 연구는 어미의 열 신호음이 시상하부에서 호르몬을 형성하는 신경세포 자체를 바꾸기보다는 주로 혈관에 작용해 뇌 순환계가 열사병에 대응할 수 있도록 한다는 사실을 보여줬다”라며 “이런 보호 효과는 새끼가 부화 후 마주할 환경을 부모가 정확히 예측할 수 있을 때 가능하기 때문에 최근 급격하게 변하는 기후 환경에서는 계속 작동 가능할지는 의문”이라고 설명했다. 그러면서 조지 교수는 “이번 연구는 기후변화 시대에 동물이 어떻게 적응하는지를 보여주는 대표적 사례”라고 덧붙였다.

유용하 과학전문기자