뇌없는 히드라, 사람처럼 자더라···수면상식 깬 놀라운 발견

히드라의 생김새(A)와 히드라의 수면을 방해했을 때 체세포 증식 변화(B) [자료 UNIST]

국내 연구진이 뇌 없는 생물이 사람과 유사한 수면 행동을 보인다는 것을 세계 최초로 발견했다. 수면이 중추신경계를 가진 동물의 전유물로 여겨졌던 기존 상식을 뒤집는 발견이다.

울산과학기술원(UNIST) 생명과학과 임정훈 교수팀은 뇌가 없는 원시 동물인 히드라가 고등 동물인 사람과 유사한 수면 행동을 하는 것을 밝혀냈다고 8일 밝혔다. 이와 함께 히드라가 수면을 통해 체세포 성장을 촉진한다는 사실도 확인됐다.

연구진은 히드라의 움직임을 24시간 연속 촬영했을 때 불이 꺼지면 히드라의 움직임이 둔해진다는 것을 알아냈다. 이후 ‘둔한 움직임’이 사람의 수면에 해당한다는 결론을 얻었다. 연구진에 따르면 히드라는 사람처럼 밤낮을 구분해 잠을 자고 물리적 자극이나 주변 온도를 높여 수면을 방해하면 스스로 수면을 보충한다.

하지만 히드라의 수면을 촉진하는 물질은 사람과 달랐다. 신경전달 물질인 도파민이 사람의 수면을 억제하는 반면 히드라의 수면은 촉진했다. 이는 도파민의 역할이 생물 진화 과정에서 정반대로 바뀌었을 가능성을 보여준다. 사람의 수면을 촉진하는 멜라토닌이나 가바(GABA)는 히드라에게서도 같은 수면 촉진 효과를 보였다.

연구진은 히드라의 수면 현상을 중추신경계를 가진 초파리·인간 등과 비교했다. 히드라는 원시적 형태인 말미잘과 같은 자포동물이다. 이번 연구는 원시 생명체로부터 자포동물(히드라)→절지동물(초파리)→ 척추동물(사람) 등으로 중추신경계가 발달함에 따라 수면의 조절원리가 어떻게 진화했는지에 관한 단서를 제공한다.

중추신경계 (central nervous system) 의 발달에 따른 수면조절 기전의 진화 발생적 기원 모델 [자료 UNIST]

임 교수는 “이번 연구를 통해 진화에 따라 새롭게 등장한 동물들이 언제부터 잠을 자기 시작했는지, 중추신경계 진화에 따라 수면의 조절원리가 어떻게 변화해 왔는지 등을 추적했다"며 "수면의 기원을 찾는 연구에 중요한 발판을 제공한 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 7일(현지시간) 국제학술지 사이언스 어드밴시스에 공개됐다.

권유진 기자 kwen.yujin@joongang.co.kr