[내외신문=전용현 기자] 북극, 남극 계절에 따라 아주 추워지는 바다에서 오징어와 문어는 어떻게 살아 남는가 하는 연구 결과가 흥미롭다. 물개와 같은 포유류는 두꺼운 털과 지방층으로 몸을 감싸 따뜻함을 유지하는 반면, 오징어와 문어를 포함한 두족류는 털과 지방층없이 살아 남는다. 

흥미롭게도 문어와 오징어는 몸의 분자를 변형시킨다는 연구결과다.  자신들의 몸을 변경하여 이러한 환경 변화에 적응하는 것으로 알려져 있다. 

▲ 캘리포니아 2점 문어는 캘리포니아 시장 오징어와 함께 냉수에 반응하여 신경계에서 mRNA를 편집하는 두족류의 한 유형입니다.톰 클라인딘스

이런 연구 결과를 도출한 캘리포니아 두 자리 문어(Octopus bimaculoides)가 수조 안의 수온이 섭씨 10도 떨어질 때 자신의 RNA의 특정 부분을 수정하여 생산되는 단백질을 변경한다는 사실을 밝혀냈다.

이 연구는 국제 학술 저널인 "Cell"에 발표되었으며, 연구진은 이러한 RNA 편집 기능을 통해 문어가 외부 환경 변화에 빠르게 대처할 수 있는 적응 능력을 보여준다고 설명했다. 이러한 유전자 편집은 문어가 생존과 번식을 위해 필요한 환경 조건을 조절하는 데 도움을 줄 수 있는 것으로 여겨진다.

문어와 오징어의 유전자 편집에 대한 연구는 아직 초기 단계이지만, 이러한 발견은 바다 생물들이 환경 변화에 적응하는 방법을 이해하는 데 중요한 역할을 할 것이라고 한다. 더 많은 연구와 관찰이 필요하지만, 이러한 동물들이 환경적인 도전에 대처하는 독특한 기전에 대한 이해는 자연의 다양성과 적응력을 이해하는 데 도움을 줄 것이다.

매사추세츠주 우즈 홀에 위치한 해양 생물학 연구소의 분자 신경생물학자인 조슈아 로젠탈(Joshua Rosenthal)은 분자 편집이 문어의 뇌 기능에 도움이 될 수 있다고 말한다. 그는 바다의 추운 온도로 인해 발생하는 변화에 대응하기 위해 문어의 신경계에서 발생하는 분자 편집의 놀라운 높은 수준이 도움이 될 수 있다고 주장했다.

Cell 학술 저널에서 8월에 발표된 다른 연구에서는 캘리포니아 시장 오징어(Doryteuthis opalescens)의 RNA 편집에도 온도가 영향을 끼쳤다고 발표했다. 

과학자들은 이미 5년 이상 전에 두족류가 RNA 편집을 수행하는 것을 알고 있었다. DNA는 단백질 생성을 위한 지침을 담고 있는데, 이 지침은 메신저 RNA(mRNA)로 전달되어 세포핵에서 단백질로 나타난다고 했다.

일반적으로 mRNA는 이러한 규칙을 정확하게 발현한다. 그러나 때로는 mRNA가 편집되어 단백질의 기능이나 생성되는 단백질의 종류를 변경할 수 있다. 인간의 경우 약 3%의 mRNA가 편집 가능한 능력을 가지고 있지만, 실제로 편집되는 비율은 그보다 훨씬 적다는 것이다. 

그러나 문어와 오징어는 이러한 편집 기능을 극단적으로 발휘하여 수천 개의 mRNA를 변환한다고 말했다. 

이러한 편집이 어떤 정도까지 이루어지는지는 항상 명확하지 않지만 이전 연구에서는 온도가 이러한 편집 과정에서 역할을 할 수 있다고 말했다. 이 가설을 검증하기 위해 로젠탈과 동료들은 문어의 수조 온도를 가열하거나 냉각시키고, 뇌에서 생성되는 단백질을 조사했다. 높은 온도에서는 편집이 거의 일어나지 않았지만, 추운 온도를 경험한 문어는 20,000개 이상의 mRNA 부위를 변경하며, 이로 인해 단백질 제조를 한다는 실험이었다. 

최신연구에는 바다 조개와 같은 해양 동물들도 온도 변화에 적응할 수 있는 RNA 편집 능력을 가지고 있다는 것이 밝혀졌다. 분자 편집은 일종의 유전자 수정 기술로, RNA의 염기서열을 수정함으로써 단백질 생성을 조절할 수 있다고 한다. 문어와 오징어는 이러한 편집 기능을 극단적으로 발휘하여 수천 개의 mRNA를 수정하는 것으로 알려져 있다. 이 연구는 분자 편집이 해양 동물들이 기후 변화에 적응하는 데 중요한 역할을 할 수 있다는 가능성을 제시한다.

매사추세츠주 우즈 홀에 위치한 해양 생물학 연구소의 분자 신경생물학자인 조슈아 로젠탈(Joshua Rosenthal)은 문어의 RNA 편집이 문어의 뇌 기능을 변화시킬 수 있다고 밝혔다. 이 편집 과정은 불과 몇 시간 만에 시작되며, 문어의 행동에 영향을 줄 수 있다고 예상된다. 연구팀은 mRNA 편집으로 인해 신경 세포에서 화물을 운반하는 단백질인 키네신의 움직임이 늦어진다는 사실을 발견했다. 그러나 이러한 현상이 발생하는 이유는 아직 알려져 있지 않지만, Rosenthal은 화물 운반 단백질이 세포 내 다른 과정과 조화를 이루는 데 도움이 될 수 있다고 설명했다.

샌디에이고 캘리포니아 대학의 분자생물학자인 Kavita Rangan은 차가운 환경에 노출된 오징어도 키네신을 편집했으며, 이러한 변화가 단백질이 세포 내에서 더 긴 거리를 이동하는 데 도움이 되었다고 밝혔다.

과거 연구에서는 질병이 RNA 편집을 유발할 수 있음을 보여줬다. 인디애나 대학 블루밍턴의 RNA 연구원인 헤더 헌들리 (Heather Hundley)는 이 "정말 놀라운 연구"가 온도와 같은 환경 변화가 mRNA 편집을 유발할 수 있음을 보여준다고 말했다.

문어는 지능과 위장을 통해 오랫동안 대중에게 늘 연구의 대상이었다. 이에 대해 문어 연구 공동 저자인 세인트 프랜시스 대학(Saint Francis University)의 두족류 생물학자 매튜 버크(Matthew Birk)는 "문어는 오랫동안 대중에게 매력을 주면서 똑똑하고 위장력이 뛰어난 동물이었습니다"라고 설명한다.