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[IT뉴스]야행성·주행성 동물 구별 짓는 비밀은 뭘까

온카뱅크관리자

2026-04-05 08:07:31

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 최한경 대구경북과학기술원 뇌과학전공 교수
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 사람마다 선호하는 활동 시간대가 있다. 어떤 사람은 아침을, 어떤 사람은 저녁을 좋아한다. 그럼에도 우리 모두는 기본적으로 밝을 때 활동하고 어두울 때 휴식한다. 인간뿐만 아니라 다른 동물도 주로 활동하는 시간대가 있다. 사람처럼 해가 떠 있는 낮에 주로 활동하는 주행성 동물이 있는가 하면, 실험실 생쥐처럼 해가 진 밤에 활동하는 야행성 동물도 있다.
 우리가 자고 깨는 것, 먹고 에너지를 소비하는 현상이 하루 중 시간에 따라 달라지는 것을 일주기 리듬이라고 한다. 이런 일주기 리듬을 보이는 현상은 우리 몸속에 있는 생물학적 시계인 ‘생체시계’가 조율한다.
 세포 수준에서 생체시계는 수십개 생체시계 유전자들이 기계식 시계의 톱니바퀴처럼 서로 맞물리며 만들어내는 분자 수준의 진동에 의해서 작동한다. 세포 수준의 생체시계를 개체 수준으로 통합할 때는 두뇌의 시상하부에 있는 ‘시교차상핵’이라고 하는 구역이 역할을 한다.
 생체시계 작동에 대해 많은 것이 알려졌지만, 아직 밝혀지지 않은 중요한 문제 중 하나는 야행성과 주행성 동물의 몸속 체계가 어떻게 다른지에 관한 것이다. 앞서 설명한 생체시계 유전자 성격은 야행성 동물과 주행성 동물에서 큰 차이를 보이지 않는다. 또 시교차상핵의 활성도 야행성 동물과 주행성 동물 모두가 낮에 높다. 그래서 일주기 리듬 분야를 연구하는 과학자들은 시교차상핵의 하위, 즉 우리 몸속 세포 수준의 생체시계가 서로 맞춰지는 과정에서 야행성과 주행성 동물의 차이가 있지 않을까 추정하고 있다.
 이와 관련해 최근 영국 의학연구위원회 분자생물학연구소의 존 오닐 박사와 앤드류 빌 박사가 구성한 연구진은 체온 변화에 대한 세포 반응이 야행성과 주행성 동물을 나누는 스위치 역할을 한다는 점을 밝혀냈다.
 먼저 연구진은 세포 수준의 생체시계를 맞추는 재설정 신호 중 야행성 동물의 세포와 주행성 동물의 세포에서 다른 반응을 이끌어내는 신호를 탐색했다. 생체시계의 대표적인 재설정 신호인 호르몬이나 대사 물질 처리 때는 야행성 동물 세포와 주행성 동물 세포의 생체시계가 모두 해가 뜰 무렵인 오전 6시에 맞춰졌다.
 흥미로운 점은 우리 체온이 하루 중 높아졌다 낮아지는 것처럼, 세포를 배양하는 온도를 올렸다 내렸다 반복하는 방식으로 세포의 생체시계를 동기화했을 때는 야행성 동물 세포와 주행성 동물 세포가 정반대로 반응했다는 것이다.
 야행성 동물 세포의 경우 낮았던 배양 온도가 높아지는 순간 오후 6시로 재설정됐지만, 주행성 동물 세포는 온도가 높아지는 순간 오전 6시로 재설정됐다. 동물은 활동을 시작할 때 체온이 올라간다는 점을 생각하면 체온에 의한 재설정 과정이 야행성 동물의 세포는 저녁에, 주행성 동물의 세포는 아침에 활동하도록 맞춰진 것이다.
 연구진은 이 발견을 일반화하기 위해서 여러 다른 종의 동물에서 세포를 얻어 이 실험 결과를 검증했다. 야행성인 쥐나 생쥐, 여우원숭이에서 얻은 세포는 모두 온도 변화에 비슷한 반응을 보였고, 주행성인 사람이나 긴팔원숭이, 마모셋, 양, 줄무늬쥐에서 얻은 세포는 일관되게 야행성 동물의 세포와는 반대 반응을 보였다.
 연구진은 왜 주행성 동물의 세포와 야행성 동물의 세포가 온도 변화에 반대 반응을 보이는지 파고들었다. 연구진은 세포 전체의 단백질들이 온도에 따라서 어떻게 변화하는지를 한 번에 측정하는 분석법을 적용했다. 이 세련된 분석을 통해 세포 수준에서 단백질의 대사를 조절하는 ‘mTOR’과 ‘WNK’라는 두 개의 중요한 인자가 온도 변화에 대한 생체시계 반응을 조절한다는 점을 찾아냈다.
 특히 이들은 야행성 동물의 세포에서 더 높은 활성을 보이며 온도에 대한 세포의 반응을 유도했다. 이 인자들을 억제하는 약물을 처리해 주행성 동물의 세포와 유사한 상황을 만들었더니, 야행성인 생쥐가 낮에 활동하는 비율이 증가했다.
 이번 연구 결과는 각각 다른 종들이 어떻게 각자의 활동 시간대를 차지하며 진화할 수 있는지에 대한 원리를 제시해준다. 또 사람에 따른 선호 활동 시간대나 시차 적응, 불면증과 같은 문제를 제어할 기술 개발에도 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
 최한경 대구경북과학기술원 뇌과학전공 교수
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