[핵잼 사이언스] 초파리와 모기 뇌에는 얼마나 많은 ‘뉴런’이 있을까?

초파리는 매우 작은 곤충이지만, 탁월한 비행 능력과 상황에 맞는 적절한 행동으로 크기의 불리함을 극복하고 크게 성공한 생물이다. 초파리를 이용해 뇌의 비밀을 연구한 과학자들은 초파리의 영리함과 복잡한 행동에 여러 차례 경탄했다. 미국 존스홉킨스 의대의 크리스토퍼 포터 교수가 이끄는 연구팀은 이 작은 곤충의 뇌에 얼마나 많은 뉴런(신경세포)이 들어 있는지 조사했다. 연구팀은 다른 곤충과 비교를 위해 질병을 옮기는 대표적인 모기인 이집트 숲모기를 포함한 모기 3종의 뇌와 초파리의 뇌를 같이 분석했다.

그런데 초파리가 아무리 작다고 해도 뇌는 절대 단순하지 않다. 초파리의 뇌 역시 사람이 셀 수 없을 만큼 많은 뉴런과 이를 지지하는 세포로 이뤄져 있기 때문에 일일이 수작업으로 숫자를 세는 것은 불가능하다. 따라서 연구팀은 우선 초파리와 모기의 뇌를 적출해 이를 용액에 녹인 후 다시 세포가 균일하게 분포하게 용액을 잘 혼합했다. 그리고 난 후 용액의 일부를 표본 추출해 숫자를 계산했다.

그 결과 초파리의 뇌는 대략 20만 개의 뉴런을 지닌 것으로 나타났다. 다른 모기 3종의 숫자도 22~23만 개 수준으로 거의 동일했다. 절지동물의 경우 중앙 뇌 외에 시각 정보를 처리하는 시신엽을 지니고 있는데, 뉴런의 숫자는 각각 절반 정도인 것으로 나타났다. 종합하면 초파리나 모기처럼 비행 능력이 뛰어난 곤충도 뉴런의 숫자는 20만 개 정도에 불과했다.

참고로 인간의 뇌는 860억 개 정도의 뉴런을 가지고 있으며 소형 포유류인 쥐도 120억 개 정도의 뉴런을 지니고 있다. 따라서 초파리나 모기의 뇌는 크고 고등한 포유류의 뇌와는 비교할 수 없을 만큼 적은 수의 뉴런을 지닌 셈이다. 그래도 이 곤충들은 놀랄 만큼 복잡한 3차원 비행이 가능하고 여러 가지 상황에 맞춰 적절한 행동이 가능하다.

초파리의 뇌는 인간이나 다른 포유류 실험동물보다 훨씬 단순하면서도 충분히 복잡한 구조를 지니고 있기 때문에 뇌를 연구하는 과학자들에게 인기 있는 대상이다. 앞으로도 과학자들은 초파리의 작은 뇌에서 또 다른 우주라고 불리는 뇌의 비밀을 계속해서 밝혀낼 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com