[와우! 과학] 도룡뇽 알과 공생하는 공생 조류가 있다?

광합성을 하는 식물은 지구 어디서나 볼 수 있다. 심지어 일부 식물들은 동물의 몸 안에서도 광합성을 한다. 대표적인 사례는 산호의 몸 속에 들어가 광합성을 하는 단세포 조류(algae)다. 광합성 조류는 산호의 몸 안에서 보호받으면서 산호가 내놓는 이산화탄소를 이용해 광합성을 하고 그 대가가 산소와 영양분을 내놓는다. 언뜻 보기에는 식물이나 광물처럼 보이는 산호에는 공생 조류에서 에너지를 얻는다는 비밀이 숨어 있는 셈이다.

산호와 공생 조류의 관계도 매우 독특하지만, 점박이 도룡뇽(학명·Amblystoma maculatum)에 공생하는 오오필라 암블리스토마티스(Oophila amblystomatis)는 이보다 더 독특한 공생 관계를 이루고 있다. 이 공생 조류는 도룡뇽이 아닌 알과 공생하기 때문이다.

점박이 도룡뇽은 물속에 100개 정도의 알을 낳는데, 올챙이 같은 포식자로부터 알을 보호하기 위해 알을 두꺼운 점액질 보호막으로 둘러싼다. 이 보호막은 매우 튼튼하지만, 반대로 산소 공급을 차단하는 단점이 있다. 그런데 놀랍게도 공생 조류는 이 두꺼운 막을 통과해 젤리 속에 자리 잡은 후 광합성을 할 수 있다. 알은 조류가 필요한 이산화탄소와 비료 역할을 하는 질소 노폐물을 풍부하게 공급한다. 반대로 조류는 알이 새끼로 자라는데 필요한 산소를 공급한다. 공생 조류 덕분에 알은 녹색으로 보인다.

그런데 점박이 도룡뇽과 조류의 놀라운 공생 관계는 여기서 끝이 아니다. 비젤로 해양 과학 연구소의 존 번스가 이끄는 연구팀은 사실 이 공생 조류가 젤리는 물론이고 알 속에서 자라고 있는 배아 세포 조직 사이에도 있다는 점을 확인했다. 과학자들은 공생 조류가 도룡뇽의 발생 단계는 물론 태어난 이후에 어떤 역할을 하는지 알아 내기 위해 합동 연구팀을 구성했다. 비젤로 해양 과학 연구소를 포함해 노스 캐롤라이나 대학, 게티스버그 대학의 과학자들이 앞으로 3년간 진행될 연구 프로젝트에 참가한다.

과학자들은 이 조류의 공생 기전을 알아내면 여러 가지 의학 연구에 도움이 될 것으로 기대하고 있다. 예를 들어 공생 조류는 매우 민감한 시기에 배아에 들어가 증식을 하는데도 배아는 물론 성체 도룡뇽에 전혀 피해를 주지 않는다. 외부 세포가 침입하면 나타나는 면역 반응도 일어나지 않는다. 공생 조류가 숙주의 면역 기능은 그대로 유지하면서 공생 조류 자신에 대한 면역 반응만 무력화하는 것이다. 이 기전을 알아내면 장기 이식 환자에서 면역력을 유지하면서 장기 거부 반응을 억제하거나 자가 면역 질환에서 잘못된 면역 반응을 조절하는 데 도움이 될 수 있다. 앞으로 어떤 연구 결과가 나올지 기대된다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com