무엇이 이 작은 “물곰”을 그렇게 힘들게 만드는 걸까요? 그들은 손상된 DNA를 신속하게 복구합니다.

몇 년 전 Anne de Sien은 아이들에게 동물 왕국의 숨겨진 경이로움을 소개하기 위해 파리에 있는 자신의 정원으로 모험을 떠났습니다. 분자 생물학자인 De Cian 박사는 조류 조각을 수집한 다음 다시 안으로 들어가 물에 담그고 현미경 아래에 두었습니다. 그녀의 아이들은 렌즈를 통해 이끼 위로 기어오르는 여덟 개의 다리를 가진 이상한 생물들을 바라보았습니다.

De Cian 박사는 “그들은 깊은 인상을 받았습니다.”라고 말했습니다.

하지만 그녀는 완보동물로 알려진 작은 괴물을 다루는 일을 아직 끝나지 않았습니다. 그녀는 그것들을 프랑스 국립 자연사 박물관의 실험실로 가져왔고, 그곳에서 그녀와 그녀의 동료들은 감마선으로 그것들을 조사했습니다. 폭발은 사람을 죽이는 데 필요한 방사선량보다 수백 배 더 컸습니다. 그러나 완보동물들은 살아남아 아무 일도 없었던 것처럼 삶을 이어갔습니다.

과학자들은 완보동물이 방사선에 이상하게 저항한다는 사실을 오랫동안 알고 있었지만, 이제서야 De Cien 박사와 다른 연구자들이 그들의 생존 비결을 발견했습니다. 금요일과 올해 초에 발표된 연구에 따르면 완보동물은 분자 수리에 능숙하여 깨진 DNA 더미를 신속하게 재조립할 수 있는 것으로 보입니다.

과학자들은 수세기 동안 완보동물의 방어 체계를 뚫으려고 노력해 왔습니다. 1776년 이탈리아의 박물학자인 라차로 스팔란차니(Lazzaro Spallanzani)는 어떻게 동물이 완전히 건조되었다가 물을 뿌리면 되살아날 수 있는지 설명했습니다. 이후 수십 년 동안 과학자들은 완보동물이 압도적인 압력, 극한의 동결, 심지어 우주 비행까지 견딜 수 있다는 사실을 발견했습니다.

1963년에 프랑스 연구진은 완보동물이 엄청난 X선 폭발을 견딜 수 있다는 사실을 발견했습니다. 최근 연구에서 연구자들은 일부 완보동물 종은 사람을 죽이는 데 필요한 것보다 1,400배 더 높은 방사선량을 견딜 수 있다는 것을 발견했습니다.

방사선은 DNA 사슬을 파괴하기 때문에 치명적입니다. DNA 분자에 부딪히는 고에너지 광선은 직접적인 손상을 일으킬 수 있습니다. 또한 세포 내부의 다른 분자와 충돌하여 혼란을 일으킬 수도 있습니다. 이 변경된 분자는 DNA를 공격할 수 있습니다.

과학자들은 완보동물이 이러한 손상을 예방하거나 되돌릴 수 있을 것으로 의심합니다. 2016년에 도쿄대학교 연구진은 다음과 같은 사실을 발견했습니다. 그는 Dsup이라는 단백질을 발견했습니다., 이는 에너지 광선과 떠돌이 분자로부터 완보동물의 유전자를 보호하는 것으로 보입니다. 연구자들은 Dsup을 인간 세포에 넣고 엑스레이를 조사하여 가설을 테스트했습니다. Dsup 세포는 완보동물 단백질이 없는 세포보다 덜 손상되었습니다.

이 연구는 완보동물에 대한 De Cian 박사의 관심을 촉발시켰습니다. 그녀와 그녀의 동료들은 파리에 있는 자신의 정원에서 수집한 동물과 영국에서 발견된 종, 남극에서 발견된 종을 연구했습니다. 그들이 보고한 대로 1월에는 감마선이 완보동물의 DNA를 파괴했지만 죽이지는 못했습니다.

노스캐롤라이나 애쉬빌 대학의 생물학자인 Courtney Clark Hachtel과 그녀의 동료들은 독립적으로 완보동물이 다음과 같은 사실을 발견했습니다. 나는 결국 깨진 유전자를 갖고 말았어. 그들의 연구는 금요일 Current Biology 저널에 게재되었습니다.

이러한 결과는 단백질이 부분적인 보호를 제공할 수도 있지만 Dsup만으로는 DNA 손상을 예방할 수 없음을 시사합니다. 과학자들이 아직 완보동물에 대한 실험을 수행하는 방법을 알아내는 중이기 때문에 확실히 알기는 어렵습니다. 예를 들어 Dsup 유전자가 없는 동물을 조작하여 방사선에 어떻게 대처하는지 확인할 수 없습니다.

“우리는 이 실험을 하고 싶습니다.”라고 de Cien 박사의 박물관 조수인 Jean-Paul Concordet이 말했습니다. “하지만 우리가 완보동물로 할 수 있는 일은 아직 아주 원시적입니다.”

두 가지 새로운 연구는 완보동물에 대한 또 다른 비결을 밝혀냈습니다. 즉, 완보동물은 손상된 DNA를 신속하게 복구합니다.

완보동물이 방사선에 노출된 후, 이들의 세포는 수백 개의 유전자를 사용하여 새로운 단백질 배치를 만듭니다. 이러한 유전자 중 다수는 생물학자들에게 친숙합니다. 왜냐하면 우리를 포함한 다른 종들이 손상된 DNA를 복구하는 데 이 유전자를 사용하기 때문입니다.

우리 세포는 지속적으로 유전자를 복구하고 있습니다.. 일반적인 인간 세포의 DNA 가닥은 하루에 약 40번 정도 끊어지며, 매번 세포는 이를 복구해야 합니다.

완보동물은 이러한 표준 복구 단백질을 놀라운 양으로 만듭니다. Clark Hachtel 박사는 자신의 수준을 처음 측정했을 때 이렇게 회상했습니다. “저는 이것이 말도 안 되는 일이라고 생각했습니다.

De Cian 박사와 그녀의 동료들은 또한 방사선으로 인해 완보동물이 다른 동물에서는 발견되지 않는 많은 단백질을 생성하게 된다는 사실을 발견했습니다. 현재로서는 그 기능은 대부분 미스터리로 남아 있습니다.

과학자들은 연구를 위해 TRD1이라는 특히 풍부한 단백질을 선택했습니다. 인간 세포에 도입되면 세포가 DNA 손상에 저항하는 데 도움이 되는 것 같습니다. Concordet 박사는 TRD1이 염색체를 붙잡고 염색체의 가닥이 닳기 시작할 때에도 염색체를 올바른 모양으로 유지할 수 있다고 추측했습니다.

TRD1과 같은 단백질을 연구하는 것은 완보동물의 힘을 밝힐 뿐만 아니라 의학적 장애를 치료하는 방법에 대한 새로운 아이디어로 이어질 수도 있다고 Concordet 박사는 말했습니다. 예를 들어 DNA 손상은 다양한 유형의 암에서 중요한 역할을 합니다. Concordet 박사는 “그들이 사용하는 어떤 속임수든 우리에게 도움이 될 것입니다.”라고 말했습니다.

Concordet 박사는 완보동물이 방사선에서 살아남는 데 그토록 능숙하다는 사실이 여전히 이상하다고 생각합니다. 결국 그들은 원자력 발전소나 우라늄이 깔린 동굴에서 살아남을 필요가 없습니다.

“이것은 가장 큰 미스터리 중 하나입니다. 애초에 이 유기체가 방사선에 저항하는 이유는 무엇입니까?” 그는 말했다.

콩코드 박사는 이 완보동물의 초능력은 단지 특이한 우연일 수도 있다고 말했습니다. 탈수는 또한 DNA를 분해할 수 있으므로 완보동물은 갑옷과 수리 단백질을 사용하여 탈수에 맞서 싸울 수 있습니다.

파리의 공원은 살기 쉬운 곳처럼 보일 수 있지만 콩코드 박사는 완보동물에게는 많은 어려움을 초래할 수 있다고 말했습니다. 매일 아침 이슬이 사라지는 것조차 재앙이 될 수 있습니다.

“우리는 이끼 바깥의 삶이 어떤지 모릅니다.”라고 그는 말했습니다.