KISTI의 과학향기

1740년, 스위스의 자연학자 아브라함 트랑블레는

한 귀족의 아들들을 가르치고 있었습니다.

어느 날 아이들과 관찰하기 위해 연못에서 물을 떠 왔다가,

그 안에서 놀라운 생물을 발견했습니다.

그는 이 작고 기묘한 생물의 정체를 알아낼 수 없었습니다.

심지어 식물인지 동물인지조차 구분할 수 없었죠.

움직이거나 먹이를 먹는 모습은 동물과 비슷했습니다.

하지만 몸의 일부를 잘라내거나 아예 반으로 갈라도 다시 재생했습니다.

이런 재생 능력은 식물을 연상시켰고, 녹색을 띠는 몸 색깔도 식물처럼 보이게 했습니다.

트랑블레는 이 생물이 그리스 신화에 등장하는 괴물 '히드라'와 닮았다고 생각했습니다.

그렇게 이 생물에도 히드라라는 이름이 붙었습니다.

오늘날 우리는 히드라가 놀라운 능력을 지닌 동물이라는 사실을 알고 있습니다.

심지어 영원히 죽지 않는 불멸의 능력까지 가진 것으로 보입니다.

히드라는 자포동물문에 속하는 작은 수생동물의 한 속(屬)입니다.

해파리와 같은 일부 자포동물은 한곳에 붙어 지내는 폴립 시기를 거친 뒤,

자유롭게 헤엄치는 메두사 단계로 성장합니다.

하지만 히드라와 일부 가까운 친척들은 평생 폴립 형태로 살아갑니다.

히드라의 몸은 비교적 단순한 원통형 구조입니다.

한쪽 끝에는 바닥에 붙는 발이 있고, 반대쪽 끝에는 입이 있으며,

입 주변으로 여러 개의 촉수가 부채처럼 펼쳐져 있습니다.

히드라는 붙잡을 수 있는 작은 생물이라면 거의 무엇이든 먹습니다.

필요할 때는 몸을 움직여 다른 곳으로 이동하기도 하지만,

대부분의 시간에는 발에서 분비하는 끈적끈적한 물질을 이용해 물체에 달라붙어 지냅니다.

히드라는 유성생식도 할 수 있지만,

몸에서 새로운 개체가 싹처럼 돋아나는 '출아' 방식으로 무성생식을 하는 경우가 더 많습니다.

히드라는 민물 연못이나 물살이 느린 개울에 서식합니다.

정확히 어느 위치에 자리 잡고 살아가는지는 종마다 다르며, 생김새와 크기, 색깔도 제각각입니다.

예를 들어 녹색 히드라는 햇빛이 잘 드는 곳에서 지냅니다.

몸속에 공생하는 조류가 광합성을 할 수 있도록 하기 위해서죠.

이 조류는 히드라에게 녹색을 띠게 할 뿐 아니라,

히드라로부터 다른 영양분을 제공받는 대가로 광합성을 통해 만든 당분을 공급합니다.

이런 특징을 보면 트랑블레가 히드라를 동물인지 식물인지 헷갈렸던 이유를

어느 정도 이해할 수 있습니다.

반면 갈색 히드라와 같은 다른 종들은 그늘진 곳에 머물며 더욱 적극적으로 먹이를 사냥합니다.

히드라의 촉수에는 독침을 발사하는 자포세포가 빽빽하게 분포해 있습니다.

이 세포 안에는 작살처럼 생긴 구조물이 압력을 받은 상태로 작은 주머니에 들어 있습니다.

자극을 받으면 이 구조물이 폭발적인 속도로 튀어나와 작은 먹잇감을 움직이지 못하게 만듭니다.

물론 이런 무기가 몸집이 큰 포식자로부터 히드라를 지켜주지는 못합니다.

하지만 히드라는 부족한 방어 능력을

다른 어떤 동물과도 비교하기 어려운 놀라운 재생 능력으로 보완합니다.

히드라는 잘려 나간 신체 부위를 다시 자라게 할 수 있을 뿐만 아니라,

몸이 마치 믹서기에 갈린 것처럼 낱개의 세포로 완전히 분리된 뒤에도

다시 하나의 개체로 재구성될 수 있습니다.

이 과정에서 세포들은 먼저 한데 뭉쳐 공 모양을 이룹니다.

이후 세포들이 스스로 자리를 찾아 배열되기 시작하죠.

바깥층과 안쪽층으로 나뉘면서 내부에 빈 공간이 생기고, 몸도 점차 길어집니다.

얼마 지나지 않아 몸의 한쪽 끝에서는 작은 싹들이 돋아나 촉수로 발달하고, 반대쪽 끝은 발이 됩니다.

불과 며칠이면 히드라는 다시 온전한 몸을 갖추게 됩니다.

아무 일도 없었다는 듯 움직이며 벌레를 잡아먹기까지 하죠.

실험실에서 히드라의 재생 과정은 동물의 배아 발달을 이해하는 데 도움을 주고 있습니다.

이 과정에 나타나는 일부 발달 단계와 단백질이

다른 동물들에게도 공통적으로 발견되기 때문입니다.

물론 히드라처럼 필요할 때마다 자유롭게 몸을 재구성하는 능력은

다른 동물들에게서 흔히 볼 수 없는 특징입니다.

흥미롭게도 여러 마리의 히드라를 잘게 분해해 세포들을 섞으면,

그 세포들이 모여 하나의 히드라를 형성합니다.

이는 히드라의 면역계가 자기 세포와 다른 개체의 세포를 구분하지 못하기 때문인 것으로 추정됩니다.

놀랍게도 서로 다른 종의 히드라 세포를 섞어도 마찬가지 현상이 나타납니다.

다만 서로 다른 종의 세포로 만들어진 히드라는 결국 분해되고 맙니다.

서로 다른 종류의 세포들이 제대로 달라붙어 있지 못하기 때문입니다.

하지만 같은 개체의 세포들이 한데 모여 있을 때,

히드라의 재생 능력은 그야말로 막을 수 없을 정도로 강력합니다.

모든 동물은 줄기세포를 가지고 있습니다.

줄기세포는 분열을 통해 수를 늘리거나 특정한 기능을 수행하는 세포로 분화할 수 있습니다.

하지만 인간의 경우 배아 발달 시기가 지나면 줄기세포가 줄어들고,

특정한 신체 부위에 제한적으로 존재하게 됩니다.

반면 히드라의 줄기세포는 그 수가 일정하게 유지됩니다.

덕분에 몸의 어느 부위든 새로운 세포로 교체할 수 있고,

줄기세포도 영원히 분열할 수 있는 것처럼 보입니다.

히드라는 약 20일이면 몸을 이루는 모든 세포가 새로운 세포로 교체됩니다.

이처럼 세포가 끊임없이 교체되기 때문에 노화에 따른 세포 손상이 축적되는 것을 막을 수 있습니다.

동시에 한계가 없는 것처럼 보이는 재생 능력과 번식 능력도 유지할 수 있죠.

물론 히드라가 절대로 죽지 않는 생물이라는 뜻은 아닙니다.

하지만 외부 요인으로 목숨을 잃지 않는다면, 이론적으로는 늙지 않고 영원히 살아갈 수 있습니다.

실제로 많은 히드라가 실험실에서 수년 동안 생존하며, 과학자들에게 생물의 발달과 재생, 죽음,

그리고 촉수를 가진 작은 민물 생물의 삶에 관한 귀중한 정보를 제공하고 있습니다.

한때는 연못에 떠다니는 하찮은 찌꺼기처럼 여겨졌던 작은 생물이

이토록 놀라운 사실들을 알려주고 있는 것입니다.