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[바이오토픽] 포유류의 태반에 대한 통념 깨져: 왈라비의 모유는 액상 태반
생명과학 양병찬 (2017-09-13 09:18)

upload image
@ Stanford Medicine

태반이란 발육중인 태아를 보호하고 키우는 조직이다. 그런데 왈라비가 포유류의 태반에 대한 과학적 통념을 뒤집고 있다. 《eLife》에 실린 논문에 따르면(참고 1), "엄마 타마왈라비(Macropus eugenii)는 과학자들이 종전에 생각했던 것과 달리 기능적인 체내태반(internal placenta)을 갖고 있으며, 모유가 태반의 통상적인 역할 중 일부를 수행한다"고 한다. 쉽게 말해서, 왈라비의 모유는 액상 태반(liquid placenta)이라는 것이다.

분류학자들은 캥거루, 왈라비, 웜뱃과 같은 유대류(marsupial)를 마우스나 인간과 같은 진수류(eutherian: 태반을 가진 포유류)와 구분하는 것이 보통이다. 이러한 구분은 부분적으로 '유대류는 태반을 갖고 있지 않을 것'이라는 가정에 근거한다. 그러나 많은 연구자들은 '유대류는 임신 말기(미숙아가 자궁에서 기어 나와 육아낭 속으로 들어가기 직전)에 태반 비슷한 단순 구조물을 만든다'는 점을 지적하며, 그러한 분류가 부정확하다는 주장을 제기해 왔다. 이러한 태반유사 구조물은 겨우 두 겹의 세포층으로 구성되어 있지만, 태아에게 산소와 영양분과 (발육을 촉진하는) 분자신호(molecular signal)를 제공하는 동시에, 태아를 엄마의 면역계로부터 보호해준다.

"유대류의 태반이 다른 동물의 태반과 다르게 보인다는 것은 결코 놀랄 일이 아니다. 그도 그럴 것이, 심지어 근연관계에 있는 종(種)들도 외관상 완전히 다르지만 동일한 기능을 수행하는 태반을 갖고 있기 때문이다"라고 일리노이 대학교 어바나 샴페인의 더렉 윌드먼 박사(진화생물학)는 말했다. "해부학적·생리학적 관점에서 볼 때, 포유류의 태반은 가장 다양한 기관이다."

1. 모유

유대류의 임신기간은 덩치가 같은 포유류에 비해 현저히 짧다는 것이 특징이다. 6~9킬로그램까지 자랄 수 있는 타마르 왈라비의 경우 임신기간이 고작 26.5일에 불과한데, 이는 랫트와 거의 비슷한 수준이다. 그러나 왈라비 아기는 거의 일 년 동안 엄마의 육아낭 속에 머물며 발생과 보살핌 받기를 계속하는데, 이는 다른 포유류에 비해 상당히 긴 시간이다. 이 같은 발생적 불일치(developmental mismatch)는 연구자들로 하여금 '유대류 새끼의 경우, 발생의 대부분이 모유의 전문화된 특징에 의해 추동될지 모른다'는 생각을 품게 했다.

유대류의 태반이 진수류의 태반과 유사한 기능을 수행하는지 알아보기 위해, 스탠퍼드 대학교의 줄리 베이커 박사(생물학)와 마이클 건지 박사(진화생물학)는 타마르 왈라비의 태반에 발현된 유전자군(群)을 분석한 다음, 왈라비 태반 유전자의 발현 패턴을 마우스 및 인간 태반의 발현 패턴과 비교분석했다. 그 결과, 유대류의 태반은 태아를 출산하기 전 며칠 동안, 진수류의 태반이 태아발생 초기단계에 발현하는 것과 동일한 유전자를 발현하는 것으로 밝혀졌다.

다음으로, 연구진은 새끼를 양육하는 엄마 왈라비의 젖샘에 발현된 유전자를 분석했다. 그 결과, 엄마 왈라비의 젖샘 조직은 진수류의 태반이 태아발생 말기에 발현하는 것과 동일한 유전자를 발현하는 것으로 밝혀졌다.

"이번 연구는 아름답다. 연구진은 유전자분석을 통해 '유대류는 통념과 달리 완벽한 기능을 발휘하는 태반을 갖고 있다'는 설득력 있는 주장을 제기했다. 진수류와 차이가 있다면, 유대류의 경우 태반이 두 개의 상이한 형태를 갖추고 있다는 것이다"라고 남덴마크 대학교의 앤터니 카터 박사(발생생물학)는 말했다.

2. 발생의 다양함

"이번 연구는 '동물계 전체의 태반이 해부학적 차이에도 불구하고 동일한 유전자 세트를 발현한다'는 것을 시사한다. 그리고 이러한 차이점이 발생한 이유는, 태반이 다른 기관과 달리 신속하게 진화했기 때문이다"라고 건지 박사는 말했다.

베이커 박사의 생각은 이렇다. "태반의 신속한 진화가 필요했던 것은, 태아를 엄마의 면역계에서 효과적으로 보호하기 위해서였을 것이다. 왜냐하면 엄마의 면역계는 새끼를 외부 침입자로 간주하기 때문이다." 그녀는 다음과 같이 강조했다. "진화하던 태반은 새끼를 보호하기 위해 괴상한 전략을 구사했다. 그중에는 유대류의 모유 속에 존재하는 액체 형태를 띠는 전략도 포함된다."

"이번 연구는 수유(lactation)가 진수류의 태반보다 먼저 진화했음을 시사한다. 왜냐하면 오리너구리나 바늘두더지와 같은 난생포유류(알 낳는 포유류)는 수유를 하지만 태반을 갖고 있지 않기 때문이다"라고 윌드먼 박사는 말했다. 윌드먼 박사는 이번 논문을 칭찬하면서도, '인간과 마우스 말고, 다른 진수류의 유전자 발현도 분석했으면 좋을 뻔했다'는 아쉬움을 표했다. 그는 14마리의 동물을 대상으로 한 연구에서, 태반에서 발현되는 유전자는 종(種)에 따라 다르다고 보고한 적이 있기 때문이다(참고 2).

"태반의 발달에 대해 많은 것을 알수록, 동물의 진화과정을 이해하는 것은 물론, 인간 태반의 다양한 기능까지도 이해할 수 있게 된다. 인간의 태반에 관한 연구는 태아를 손상시킬 수 있어, 실시간으로 진행하는 것이 불가능하다"라고 베이커 박사는 말했다.

※ 참고문헌
1. Guernsey, M. W., Chuong, E. B., Cornelis, G., Renfree, M. B. & Baker, J. C., “Molecular conservation of marsupial and eutherian placentation and lactation”, eLife 6, e27450 (2017); http://dx.doi.org/10.7554/eLife.27450.001
2. Armstrong, D. L., et al., “The core transcriptome of mammalian placentas and the divergence of expression with placental shape”, Placenta 57, 71–78 (2017); https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28864021

※ 출처: Nature http://www.nature.com/news/wallaby-milk-acts-as-a-placenta-for-babies-1.22587



내속엔미생물들이너무많아
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양병찬 (약사, 번역가)
서울대학교 경영학과와 동대학원을 졸업하고, 은행, 증권사, 대기업 기획조정실 등에서 일하다가, 진로를 바꿔 중앙대학교 약학대학을 졸업하고 약사면허를 취득한 이색경력의 소유자다. 현재 서울 구로구에서 거주하며 낮에는 약사로, 밤에는 전문 번역가와 과학 리포터로 활발하게 활동하...
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