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[지식더하기] 포켓몬 ‘우파’의 모티브! 우파루파가 그렇게 생물학적으로 특이한 생명체라고?

2019년 6월 4일 업데이트됨

‘우파’라는 포켓몬스터를 모두 아시나요?!



파란색 몸과 꼬리, 분홍색 촉각, 멍 때리는 듯 한 표정을 가지고 있는 이 포켓몬스터는 ‘우파루파’라는 도룡뇽의 일종을 모티브로 만들어졌다고 합니다. 파란 피부색이나 촉각이나 모두 실제로 존재할 수 없는 모습이지만, 우파루파의 모습은 포켓몬 우파보다 더 특이하다고 할 수 있습니다.

Photo of Ambystoma mexicanum (axolotl) at the Steinhart Aquarium in San Francisco

그래서인지, 멕시코의 일부 어두운 호수의 밑바닥에 숨어 사는(?) 독특한 외관의 우파루파를 처음 본 멕시코인들은 잘못을 한 신이 형벌을 받고 있는게 아닐까 하는 생각을 했나 봅니다. 그들은 우파루파에게 아즈텍 신이 등장하는 이야기를 만들고, 물을 뜻하는 ‘Atl’과 괴물 혹은 도룡뇽(waterdog)을 뜻하는 ‘xolotl’에서 파생된 ‘아홀로틀(Axolotl)’이라는 정식 명칭을 붙여주었습니다.


그런데, 멕시코의 산업 발전이 이루어지면서 폐수로 인한 심한 수질오염이 일어났습니다. 아홀로틀의 서식지가 멕시코의 일부 호수들에 한정되어 있었던 만큼, 멕시코의 수질오염은 아홀로틀에게 치명적이었습니다. 엎친데 덮친 격으로 멕시코운하로 외래종인 잉어와 틸라피아를 들여오면서 그들이 아홀로틀의 알을 먹어 개체수가 급감하였고, 결국 아홀로틀은 멸종위기종으로 지정됩니다.


이에 아홀로틀 종 보존에 위기를 느낀 과학자들은 여느 멸종위기종들처럼 아홀로틀을 인공적인 환경에서 키웠고, 다행히도 아홀로틀은 인공적인 환경에서 잘 번식하여 개체수를 늘리기 위한 노력은 성공적으로 실행되었습니다. 사실 아홀로틀의 개체수가 급증하게 된 것에는 사람들이 애완용으로 아홀로틀을 찾기 시작한 것이 큰 기여를 했습니다.



원래는 식용 목적으로 일본에 수입되었던 아홀로틀인데, 알비노의 아홀로틀이 발견이 되면서 애완용으로 전세계에서 인기를 끌고 있답니다! ‘우파루파’라는 별칭 역시 아홀로틀을 멕시코에서 일본으로 수출하는 과정에서 일본인들이 부르기 쉽도록 생긴 이름입니다. 아홀로틀의 색깔은 야생종(wild type)인 검은색과 얼룩덜룩한 갈색이 대부분이지만, 사람들이 알비노 아홀로틀을 선호하면서 인공 교배를 통해 알비노 아홀로틀 수를 크게 증가시켰다고 합니다.


결과적으로 지금은 열성 형질인 흰색, 금색, 알비노 아홀로틀이 아홀로틀 개체의 상당한 비율을 차지하고 있습니다. 열성 개체 혹은 돌연변이 개체가 많다는 것에서 인공교배가 상당하게 이루어졌다는 것을 유추할 수 있겠죠? 특이한 색의 아홀로틀을 기르기 위해서 흔치 않은 색의 아홀로틀 간의 교배가 이루어진다고 하니, 인간들의 오만한 탐욕이 엿보입니다.


아홀로틀이 애완용으로서 인기를 끄는 이유는 보면 볼수록 매력적이고 귀여운 모습 때문이기도 합니다. 아홀로틀은 신기하게도 변태를 거치지 않고도 성적으로 성숙하는 유형 성숙을 거칩니다. 이는 갑상선 대사 호르몬(TSH)이 제대로 작용하지 않기 때문이라고 합니다. 유형 성숙은 보통 먹이가 부족한 지역에 사는 도롱뇽들에게서 보여지는 방식인데, 변태 과정을 거치지 않기 때문에 몸집이 더 작으며 먹이를 더 적게 섭취합니다.



이런 신기한 면모 때문에 아홀로틀은 애완용 뿐만 아니라 발생학, 신경생물학, 분자생물학 등 각가지 생물학 분야에 있어서도 연구대상으로서 주목을 받고 있습니다. 특히 신체의 거의 모든 부분을 재생할 수 있는 아홀로틀의 뛰어난 재생 능력이 중요한 연구 주제입니다.


아홀로틀의 팔, 다리는 뼈가 지지를 맡고 있지만, 손목, 발목, 그리고 아가미를 위한 지지 구조는 연골로 이루어져 있습니다. 다른 여느 도롱뇽과 비슷한 모습이지만, 아홀로틀의 재생 능력은 특출나서 많은 연구자들의 관심을 끌고 있습니다. 아홀로틀은 팔, 다리, 내장, 척추, 심장, 심지어 어린 개체는 뇌까지 재생할 수 있는 능력을 보인다고 합니다. 대체 아홀로틀은 어떤 비밀을 가지고 있기에 이런 엄청난 재생 능력을 가지고 있는 것일까요?


아홀로틀을 포함한 도롱뇽은 세포의 성장과 관련이 있는 ‘ERK’ 유전자가 몇 개월의 기간 동안 계속 작동해, 손상된 부분의 세포가 계속 세포분열을 하기 때문에 잘려나간 부분에서 새로운 돌기가 나고, 돌기가 더 자라서 다리나 꼬리가 재생되는 것입니다.


이 ‘ERK’ 유전자는 신호전달(signal transduction)에 관여하는 한 효소, ‘세포 외 신호조절 인산화효소(Extracellular signal-Regulated Kinase, ERK)’에 관련된 유전자를 의미합니다. 세포분열을 마치고 G0기에 머물러 있던 근육 세포가 세포분열주기로 다시 들어가도록 하는 것이 바로 세포 외 신호조절 인산화효소입니다. 절단된 부분에서 기인한 혈청이 이 유전자의 발현을 야기합니다. 인간에게도 이 ERK 유전자가 존재하여서, 상처가 발생했을 때 발현됩니다. 그러나 인간에서는 오직 짧은 기간 동안에만 발현되는 반면, 도롱뇽과 같은 일부 척추동물은 장기간 동안 발현되어 뛰어난 재생 능력을 얻었습니다.


이 ERK 유전자는 물론 재생능력을 품고 있는 DNA 염기서열이 궁금했던 많은 생명과학자들이 아홀로틀의 게놈을 분석을 해보았다고 합니다. 그 결과로 밝혀진 아홀로틀의 게놈은 320억 개의 염기쌍으로 이루어져 있어 인간의 게놈보다 10배의 크기이고, 지금까지 DNA 서열 분석된 생명체 중에서 가장 긴 게놈을 갖고 있답니다(2018.2월 기준)! 많은 지구상의 생명체들보다 긴 길이를 자랑하는 염기서열 곳곳에 재생 능력의 비밀이 숨겨져 있는 겁니다.


이런 신비한 생명체 아홀로틀(Axolotl)은 앞으로 어떤 길을 걸을까요?

과학자들은 이제 재생 능력에 관여하는 몇 가지 유전자를 알고 있고, 아홀로틀의 염기서열을 알아냈습니다. 과학자들은 과연 재생능력이 품고 있는 유전의 비밀에 대해서 완벽히 이해할 수 있을까요? 만약 그렇다면, 더 나아가 그 비밀을 통해 인간에게도 뛰어난 재생능력을 부여해줄 수 있을까요?


만약 인간에게도 도롱뇽들과 같이 재생능력이 부여된다면, 많은 목숨을 구할 수 있을 것입니다. 더이상 장기이식은 중요한 문제가 아닐 수도 있습니다. 인간에게도 재생능력을 부여할 수 있는 과학 기술이 생기는 것은 인간들에게 이로운 영향을 끼칠 것은 어쩌면 당연합니다. 그러나 이는 절대 기술의 가능성만을 논하는 단순한 이야기가 아닙니다. 유전자 공학, 생명윤리와 관련되는 진지하고 중요한 논제입니다.


진지하고 중요한 생명윤리와 관련되는 문제가 또 있습니다. 과연 더 희귀한 색의 애완 아홀로틀을 갖겠다고 혹은 팔겠다고, 알비노 개체 간에 교배를 하는 것은 올바른 가요? 아홀로틀의 ‘색’이라는 것은 어쩌면 표면적인, 아홀로틀에게 전혀 해가 되지 않는, 그러니까 인간들이 원하는 대로 교배를 해서 얻어내도 되는 것으로 보일 수도 있습니다.


그러나 더 자세히 들여다본다면, 아홀로틀이 비슷한 형질을 갖고 있는 개체끼리 교배를 겪고 있다는 것이 보입니다. 만약 이것이 지속될 경우에는 어떻게 될까요? 만연하게 발현되는 열성 형질은 알비노 뿐만이 아니지 않을까요?인류는 아홀로틀을 열성 유전이 되는 다양한 심각한 유전병의 위협에 몰아넣고 있는 게 아닐까 싶습니다.


익숙하지 않은 생명체 아홀로틀! 사실은 우리에게 친숙한 생물학적 지식들이 많이 숨어 있는 개체입니다. 우리와 같이 지구에서 살아가는, 존중을 받아야하는 동등한 생명체이지요. 수질오염과 외래종의 도입, 그리고 유전병의 위험으로 인류는 아홀로틀을 괴롭히고 있습니다. 우리가 그들을 번영하게 할 의무는 없지만, 그들을 파멸시킬 권리는 더더욱 없습니다. 아홀로틀을 물체가 아니라 동등한 생명체로 보고 대해야 합니다.


보면 볼수록 매력있는 아홀로틀에 얽혀있는 신화와 그들이 처해있는 상황에 대해서 더 궁금하신 분은 다음 동영상을 시청해주세요!



바라던 바이오 2019 여름호

작성자: 18-114 최하영

분야: 동물학, 생태학, 분자생물학

참고문헌:

[1] Biology of Axolotl

http://www.axolotl.org/biology.htm

[2] Axolotl

http://www.torontozoo.com/explorethezoo/animaldetails.asp?pg=654

[3] Axolotl

https://www.nationalgeographic.com/animals/amphibians/a/axolotl/

[4] Sustained ERK Activation Underlies Reprogramming in Regeneration-Competent Salamander Cells and Distinguishes Them from Their Mammalian Counterparts

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4110794/

[5] The Smiling Axolotl Hides a Secret: A Giant Genome

https://www.nytimes.com/2018/02/01/science/axolotl-genes-limbs.html

[6] Missing Parts? Salamander Regeneration Secret Revealed

https://www.livescience.com/34513-how-salamanders-regenerate-lost-limbs.html

이미지:

[1] Pokemon Wiki

[2] Image Credits to Stan Shebs/WikiMedia

[3] Research Institute of Molecular Pathology

[4] Prabash's Blog


동영상:

[1] Axolotls Have The Best Smiles | The Dodo

https://www.youtube.com/watch?v=cj0iq-bWnsg

[2] Named for an Aztec God, This Species Is Critically Endangered | National Geographic

https://www.youtube.com/watch?v=lL87xhk63FM

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