수명은 늘리고 행동은 게으르게…개미 조종하는 기생충 비밀 밝혀졌다 [핵잼 사이언스]

일반적으로 기생충은 숙주를 병들게 한다. 기본적으로 숙주에 도움이 되면 공생 관계이고 피해를 주는 경우를 기생이라고 분류하기 때문에 당연하지만, 의외로 숙주의 수명을 늘려주는 기생충도 존재한다. 그것도 조금 늘리는 정도가 아니라 몇 배 늘어나게 만든다. 하지만 이는 숙주가 아니라 기생충을 위한 생존 전략이다.

2021년 독일 요하네스 구텐베르크대학의 과학자들은 서유럽에 서식하는 개미 중 하나인 ‘템노토락스 닐란데리’(Temnothorax nylanderi)를 연구하던 중 이 개미의 장내에 기생하는 ‘촌충’과 관련된 특이한 사실을 발견했다. 기생충에 감염된 일개미 가운데 절반이 3년 이상 생존한 것이다. 일개미의 수명이 보통 1~2년 정도인 점을 생각하면 뜻밖의 결과였다.

과학자들은 기생충이 숙주를 조종해 여왕개미처럼 오래 살 수 있게 해주지만, 대신 매우 게으르게 만든다는 사실을 발견했다. 이 기생충의 종숙주는 바로 딱따구리인데, 딱따구리가 개미집을 공격할 때 쉽게 도망치지 못하고 잡아먹히게 만들기 위해서다. 오래 살게 만드는 것도 역시 최종 숙주인 딱따구리에 잡아먹힐 기회를 오래 보전하기 위한 기생충의 소름 돋는 숙주 조종 능력이다.

작은 기생충이 숙주의 행동은 물론 수명까지 조절하는 비결을 알아내기 위해 요하네스 구텐베르크대 마인츠 유기체 및 분자 진화 연구소의 수잔 포이치크 교수 연구팀은 마인츠 인근 레네베르크 숲에서 이 개미를 잡아와 자세히 분석했다.

연구팀은 감염된 일개미, 감염되지 않은 일개미, 그리고 여왕개미를 해부해서 뇌와 지방체 (fat body)를 조사했다. 지방체는 복부에 있는 조직으로, 곤충에서 신진대사와 면역 체계 등 여러 가지 중요한 역할을 담당한다. 연구팀은 RNA 시퀀싱을 사용하여 뇌와 지방체에서 어떤 유전자가 활성화되어 있는지 분석하고 기생충인 촌충의 유전체 및 전사체 데이터(유전 물질과 활성화된 유전자에 대한 데이터)를 조사했다.

조사 결과 기생충은 호르몬으로 개미의 행동을 조정하는 대신 유전자 스위치를 켜고 끄는 후생유전학(epigenetics)적 기능을 매우 정교하게 조절하는 것으로 나타났다. 예를 들어 기생충에 감염된 일개미들은 지방체에서 여왕개미와 유사한 특징을 보이는 데, 덕분에 여왕개미처럼 수명이 증가했다.

반면 기생충은 뇌에서는 여왕개미와 다른 유전자를 조절했다. 감염된 일개미는 행동, 먹이 섭취, 사회적 반응에 영향을 미칠 수 있는 신호 전달 분자인 여러 신경 펩타이드와 그 수용체의 발현이 감소했다. 이는 게으른 일개미를 만들어 종숙주인 딱따구리가 둥지를 공격할 때 쉽게 도망치지 못하게 만드는 핵심 기전이다.

작은 개미의 장 속에 기생하는 더 작은 기생충이 어떻게 개미의 행동과 수명을 원하는 대로 조절할 수 있는지는 사실 지금까지 미스터리였는데, 이번 연구는 그 이유를 밝혔다는 점에서 의의가 있다. 물론 이유를 알아냈어도 여전히 놀라운 일임에는 틀림없다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com