동물은 왜 잠을 잘까…"수면 중 신경세포 DNA 손상 수리"

2019.03.06 12:06

동물이 잠자는 동안 신경세포(neuron)의 핵 안에 있는 염색체 활동성이 증가해 깨어있는 동안 축적된 DNA의 손상이 수리된다는 연구결과가 나왔다.

 

이미지 확대하기단일 신경세포(흰색 점선 안 빨간색)의 내 염색체 활동성(녹색 영상
바르일란대/David Zada 제공

이스라엘 바르일란대학(BIU) 리오르 아펠바움 교수팀은 6일 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications)에서 실험용으로 널리 사용되는 제브라피시의 신경세포 내부변화를 지속해서 관찰할 수 있는 타임랩스(time-lapse) 영상 기법을 통해 이런 사실을 발견했다고 밝혔다.

 

파리나 벌레, 해파리 같은 무척추동물을 포함해 신경계를 가진 모든 동물은 잠을 자는 것으로 알려져 있지만 왜 잠을 자는지는 수수께끼로 남아있다. 특히 동물이 잠을 잘 때 천적의 공격에 노출된다는 점에서 모든 동물이 잠을 자도록 진화한 것은 불가사의 중 하나로 여겨진다.

 

또 오랫동안 잠을 못 자게 하면 동물에 치명적인 결과가 초래될 수 있고 수면장애가 다양한 뇌기능 저하와도 관련된 것으로 알려져 있지만, 잠이 세포 단위에 어떤 영향을 미치는지는 명확하게 밝혀지지 않았다.

 

아펠바움 교수팀은 이 연구에서 3차원(3D) 타임랩스 영상이라는 새로운 기술을 이용해 살아 있는 제브라피시의 신경세포 핵 안에 있는 염색체가 깨어있을 때와 잠자는 동안 어떤 변화를 보이는지 관찰하는 데 성공했다.

이미지 확대하기신경세포 활동성(녹색)과 염색체 활동성(빨간색) 영상
바르일란대/David Zada 제공

그 결과 제브라피시가 잠잘 때 신경세포의 활동성은 깨어있을 때의 반으로 감소하는 반면 신경세포 내 염색체 활동성은 2배로 증가하는 것으로 나타났다.

 

연구팀은 이에 대해 잠을 잘 때 염색체의 활동성이 증가하는 것은 염색체를 구성하는 DNA 이중나선에 깨어있는 동안 발생하고 축적된 손상이 수리되는 데 필수적인 것이라고 설명했다.

DNA 손상은 방사선이나 산화스트레스는 물론 신경세포 활동 자체에 의해서도 일어나고 개별 세포 내의 DNA 수리 시스템이 작동해 이런 손상을 바로잡는데, 이 연구는 잠이 DNA 손상 수리과정에 중요하다는 것을 보여준다는 것이다.

 

아펠바움 교수는 "차량 운행이 많은 낮에 도로가 손상되면 차량 운행이 적은 밤에 그것을 보수하는 게 가장 편하고 효율적"이라며 "신경세포 내 DNA 손상을 수리하기 좋은 시간도 역시 신경세포 활동이 감소하는 잠잘 때"라고 말했다.

 

그는 또 "잠잘 때 주변에 대한 주의력이 떨어질 위험에도 불구하고 모든 동물은 신경세포가 DNA 건강을 효과적으로 유지하도록 잠을 자야 한다"며 "이것이 동물계 진화에서 잠이 생겨나고 유지되는 이유일 수 있다"고 덧붙였다.

/연합뉴스

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