[와우! 과학] 귀와 눈이 없는 예쁜꼬마선충이 보고 들을 수 있는 이유

예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)은 작고 몸이 투명한 동물로 실험동물로 인기가 많다. 키우기가 쉬울 뿐 아니라 세포 숫자가 적으면서도 충분한 복잡성을 지닌 동물로 더 복잡한 동물의 연구 모델이 될 수 있기 때문이다. 뇌와 신경, 발달, 수명 등 여러 가지 분야에서 과학자들이 이 작은 토양 선충을 통해 얻은 성과가 적지 않다.

그런데 사실 예쁜꼬마선충에게는 귀와 눈이 없다. 후각, 촉각, 미각은 있는데 시각과 청각은 없는 셈이다. 그러나 과학자들은 오랜 연구 끝에 이 작은 선충이 눈과 귀가 없어도 보거나 들을 수 있다는 사실을 확인했다. 빛의 경우 빛의 세기 정도만 감지할 수 있는 수준이지만, 청각은 생각보다 예민해서 땅속 소리는 물론 공중에서 울리는 소리도 들을 수 있다. 심지어 들을 수 있는 주파수 범위도 100Hz에서 5KHz 정도로 매우 넓다. 귀에 해당하는 감각 기관이 전혀 없는 1mm 벌레치고는 놀랄 만큼 예민한 청력이다.

예쁜꼬마선충의 감각을 15년 동안 연구해온 미시간 대학의 숀 추 교수가 이끄는 연구팀은 이 작은 벌레의 뛰어난 청력의 비밀을 밝혀냈다. 연구팀에 의하면 예쁜꼬마선충의 귀는 바로 벌레 자신의 몸이다. 예쁜꼬마선충의 몸이 척추동물의 내이에 있는 달팽이관(와우관) 같이 소리의 진동을 감지하는 것이다. 선충의 몸도 달팽이관처럼 길고 내부는 액체로 채워져 있어 가능한 일이다. 몸 안의 체액에서 진동을 감지하는 세포도 두 가지 종류가 있어 생각보다 넓은 범위의 소리를 감지할 수 있다.

예쁜꼬마선충의 뛰어난 청력은 천적을 피할 때 특히 유용하다. 땅속에서 작은 선충을 잡아먹는 포식자를 피할 수 있는 가장 좋은 방법은 소리를 듣고 눈에 띄기 전에 먼저 피하는 것이다. 사실 몸길이 1mm인 작은 벌레가 별도의 청각 기관을 갖춘다고 해도 너무 크기가 작아 음파를 효과적으로 감지하기 어렵다. 따라서 아예 몸 전체를 청각 기관으로 활용해 갖출 수 있는 최대 크기의 청각 기관을 확보한 것이다.

과학자들은 이미 반세기 이상 예쁜꼬마선충을 연구해왔지만, 아직도 이 작은 벌레 안에는 풀지 못한 수많은 비밀이 담겨 있다. 앞으로도 많은 과학자들이 이 작은 벌레에게 해답을 얻기 위해 실험실에서 연구를 계속할 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com