개구리 혈액은 부동액… 결빙 해동에 끄떡없어

 

 

Antifreeze-Like Blood Lets Frogs Freeze and Thaw With Winter's Whims
근착 내셔널 지오그래픽은 온난화에 적응한 개구리에 대한 연구에 대한 조사를 했다.

얼었다 녹았다 얼었다 녹았다를 시소처럼 반복하는 겨울 날씨를 보노라면 온난화가 상당히 빠른 속도로 진전되고 있음을 실감한다.

한 양서류 전문가에 따르면 나무 개구리 역시 이러한 트랜드에 발맞춰 생체리듬을 더 융통성 있게 만들고 있다고 한다.

"한 겨울에 이제 겨울잠을 자다 깨다 하는 건 기본이죠." 캐나다 오타와의 칼튼 대학교의 생명화학 교수 키네스 스토리가 설명한다. 겨울이 닥치면 몇몇 동물은 따뜻한 지방으로 이동하고 나머지 동물은 땅굴을 파고 봄이 올 때까지 잠이 든다. 나무 개구리는 특이하게도 다른 지역으로 이사를 가지도 않고 땅굴을 파지도 않는다.

이 종은 그저 바닥에 떨어진 나뭇잎을 덮고 겨울을 보낸다. 날씨가 추울 때는 추운 데로 얼어버리는데 주변 기온이 올라가면 다시 몸이 녹아 깨어난다.

스토리 교수는 개구리를 가져다가 몇 번이나 결빙-해동 과정을 거치도록 유도했지만 어떠한 부작용도 발견하지 못했다. 자연상태에서 개구리는 부작용 없이 반복적으로 스스로의 몸을 얼리고 해동시키는 방법을 찾아낸 것이다.

그는 "우리는 여러 번 개구리를 특정 환경에 위치시키고 기온 조절을 극과 극으로 했습니다. 봄처럼 아주 따뜻한 날씨가 오게도 했다가 영하 10-15도에 이르는 차가운 북서풍이 불게도 했습니다. 개구리는 기온 변화에 적응하는데 있어서 어떠한 피해도 입지 않았습니다."고 실험 결과를 전했다. 주목할 만한 사실은 원래 개구리들은 이런 적응기제가 없다는 것. 새로운 온난화 환경에 직면하여 개구리들이 대처'해야만 했기' 때문에 생겨난 특성임을 거듭 강조했다.  

나무 개구리가 무사히 얼고 녹는 과정을 반복하는 메커니즘은 과학자들에게 있어서 꿈과 같은 발견이다. 개구리의 적응 기제가 주목 받는 이유는 이식을 기다리는 인간의 장기 보관 방식을 좀더 한 차원 더 높은 수준으로 끌어올릴 수 있기 때문이다.

기사는 현대 의술로는 살아있는 환자의 몸에 장기를 이식하려면 작업을 몇 시간 내에 마쳐야 한다고 밝혔다. 조금만 시간이 오래 되어도 장기가 외부환경 노출로 인해 손상되기 때문이다.

단순히 장기를 얼리는 방식으로는 이 문제를 해결할 수 없다. 그 경우 장기의 세포가 수분을 순식간에 빼앗기기 때문이다. 개구리의 방식을 완전히 파악한다면 사람의 장기도 아무런 해를 입히지 않고 해동과 결빙을 반복할 수 있을 것이다.

나무 개구리는 아주 차가운 물 한 방울이 피부에 닿는 순간 피부부터 냉각된다. 딱딱해진 개구리를 두드리면 쨍그랑 작은 유리 소리가 날 정도라고 한다.

나무 개구리의 혈액 속에 있는 핵 단백질이라 불리는 특수한 단백질이 먼저 개구리 혈관 내의 액체가 모두 얼어버리게 만든다.

이 얼어버린 혈액이 개구리의 세포에 있는 수분을 흡수한다. 이와 동시에 개구리의 간은 글루코스 당을 만들어 세포들을 한데 잘 포장하여 움직이지 않도록 한다.

"개구리 몸 안에서 얼음은 발견되지 않습니다. 삼투압의 작용과 당분의 도움으로 수분이 임시적으로 거두어진 상태이지요. 교수가 설명했다.

사람에게는 핵 단백질이 부족하여 차가운 기온에 노출되었을 때 동상에 걸린다. 개구리와는 다르게 이 증상은 세포로부터 수분을 영영 빼앗아 세포구조의 붕괴를 초래한다고 한다.

"사람은 동상에 걸린 후 얼음과 멀리한다고 해서 괜찮아질 수는 없지요. 개구리처럼 글루코스 당을 만들어낼 수가 없거든요. 아마 이미 모든 세포들이 파괴된 상태일 겁니다."

정리하자면 개구리 체내의 모든 액체를 얼어버리지만 세포나 장기는 당으로 코팅이 되어 보호받는 것이다. 뉴욕에 근거지를 둔 과학 전문 작가 마리아나 가스넬은 "나무 개구리가 한번 동결작업에 들어가면 다시 외부환경이 따뜻해지기 전까진 심장과 뇌의 활동도 멈춥니다."라고 Pulse of the Planet 라디오 방송에서 말했다.

너무 따뜻하다?

개구리가 적응기제를 발달시키는 것은 별도로 온도가 계속 변덕스럽게 바뀌어 개구리의 생체 흐름을 망치는 것은 위험한 일이다. 아무런 부작용 없이 깨어난다 하더라도 주변에 먹이가 없으면 살아남기 어렵기 때문이다.

먹이가 부족한 겨울에는 내내 겨울잠을 자는 것이 가장 좋다. 스토리 교수는 개구리의 미래에 대해 낙관한다. 개구리가 불규칙한 생활을 하게 된 만큼 따뜻한 기온으로 많은 벌레들도 일찍 모습을 보일 것이기 때문이라고.