[와우! 과학] 올챙이 모양 아니네?…나선형 정자 지닌 동물도 있다

우리에게 친숙한 정자(sperm)의 형태는 꼬리가 긴 올챙이 같은 모습이다. 하지만 자연계에는 상상을 초월하는 독특한 형태의 정자를 지닌 동물도 흔하다. 모자 같은 구조물이 있는 정자를 지닌 쥐나 자신의 몸길이보다 더 긴 정자를 지닌 초파리가 그런 경우다. 과학자들은 20세기 초반에 명금류(songbird, 참새목에 속하는 조류)의 정자를 관찰하고 이들이 독특한 나선 형태의 정자를 지녔다는 사실을 발견했다. 다만 모든 명금류의 나선 정자가 다 같은 형태는 아니고 종에 따라 꼬인 정도가 각기 다 달랐다.

오슬로 대학의 한나 니보르그 쇠스타드 박사는 36종의 조류 정자를 연구해 나선 형태의 정자를 만드는 이유와 꼬인 정도를 결정하는 요소를 연구했다. 쇠스타드 박사에 의하면 정자를 나선형으로 만들어서 얻을 수 있는 이점은 바로 속도다. 점성이 높은 환경에서 나선형의 정자는 직선 형태의 정자에 비해 훨씬 빨리 이동할 수 있다. 물론 점성이 낮은 환경이라면 물속을 이동하는 것과 비슷해서 올챙이 같은 형태가 유리하지만, 끈적거리고 잡아당기는 힘이 큰 환경이라면 드릴처럼 파고드는 형태가 더 유리한 것이다.

하지만 세상에서 공짜는 없게 마련이라서 나선형의 정자 역시 만만치 않은 대가를 지불한다. 연구팀은 꼬인 정도가 심한 나선형 정자일수록 손상을 쉽게 받는다는 사실을 발견했다. 여기에는 단순히 물리적 손상만이 아니라 산화 손상(oxidative damage) 등 다른 기전이 관여하는 것으로 보인다. 나선형에 따른 손상 위험성 증가는 다른 동물에서 나선형 정자를 쉽게 볼 수 없는 이유를 설명해준다.

정자의 진화는 과학자들에게 매우 흥미로운 주제다. 수정을 위해서 단 하나의 정자만 있으면 되는데 왜 그렇게 많은 정자가 생성되는지, 그리고 온갖 독특한 형태의 정자가 어떻게 진화했는지 아직 모르는 부분이 많다. 다만 이 모두가 더 많은 후손을 남기기 위한 치열한 경쟁의 결과라는 점은 분명하다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com