곰의 동면에 숨어있는 장거리 우주여행의 열쇠
동면 중인 곰에게 일어나는 변화가 우주인이 겪는 골감소증을 해결해줄지 모릅니다.
곰은 최대 6개월을 거의 아무런 움직임 없이 지냅니다. 최근 한 연구는 동면 중인 곰의 뼈가 약해지지 않는 이유를 발견했습니다. 만약 어떤 사람이 6개월 동안 전혀 움직이지 않는다면, 그 사람의 뼈는 매우 약해질 겁니다.
이번 연구의 저자인 호주 조지 리젠트 대학 세포생물학 및 해부학과의 메건 멕기-로렌스는 말합니다. “이 연구는 우주인을 위한 새로운 치료법에 응용될 수 있으며 기존의 뼈 질환을 가진 이들에게도 도움이 될 수 있습니다.”
인간과 다른 포유류는 움직임이 제한될 경우 건강에 심각한 문제를 겪게 됩니다. 이는 칼슘이 빠져나가면서 뼈가 약해지고, 그 결과 뼈가 부러질 수 있기 때문입니다.
장기간 무중력 상태에 있는 우주인은 우주비행 골감소증(spaceflight osteopenia)을 겪게 됩니다. 예를 들어 미르 우주정거장의 우주인들은 평균적으로 매달 1-2%의 뼈를 잃습니다. 이는 우주인으로 하여금 장기 임무를 수행하기 어렵게 만드는 요인 중의 하나입니다.
우주인들은 운동으로 뼈의 손실을 막으려 합니다. 그러나 라이스터 대학의 우주생물학자 루이스 다트넬은 그 효과가 크지 않다고 말합니다.
“우주인들은 상당한 시간을 러닝머신 위에서 보냅니다. 그러나 그 방법이 그렇게 효과적이지는 않습니다.”
“만약 우리가 자연이 이런 문제를 어떻게 해결하는지를, 예를 들어 동면을 취하는 흑곰이 어떻게 뼈의 손실을 막는지를 알게 된다면 이를 인간에게도 적용할 수 있겠지요.”
실험생물학(Experimental Biology)지 7월호에는 곰이 두 특정 효소(enzyme)의 양을 조절함으로써 칼슘이 빠져나가는 것을 막는다는 사실을 발견한 연구가 실렸습니다.
“우리는 뇌가 동면을 제어한다는 사실을 알고 있습니다. 이제 어떻게 뇌가 이 단백질과 효소들을 조절하는지를 후속 연구에서 밝히려 합니다.” 맥기-로렌스의 말입니다.
이들은 2006년에서 2009년까지 13마리의 암곰에 대해 동면 전, 동면 중, 그리고 동면 후의 혈액과 뼈를 추출해 호르몬과 효소의 양을 측정했습니다.
이들은 “코카인 및 암페타민 제어 전사(cocaine and amphetamine regulated transcript, CART))”라 불리는, 뼛속 미네랄이 피로 빠져나가지 못하게 만드는 단백질의 양이 동면 중에는 15배 증가한다는 사실을 발견했습니다.
반면 새로운 뼈를 만드는 데 기여하는 것으로 알려진 두 효소인 “뼈 특이 알칼리 인산분해효소(BSALP)”와 “타르타르-항 산 인산분해효소(TRACP)”는 동면 중에 감소한다는 것이 발견되었습니다. 뼈를 만드는 조골세포의 수준 역시 동면 전 2%에서 동면 중 0.15%로 급격히 감소했습니다.
연구진은 이러한 변화가 흑곰이 동면 중 기존 뼈의 구조와 강도를 유지하기위해 뼈를 새로 만들기보다는 뼈 손실을 막는다는 사실을 알려준다고 생각합니다.
한편, 뼈의 약화를 막는 것은 장거리 우주 여행에 있어서도 꼭 필요한 기술입니다. “예를 들어, 화성에 이들을 보내야 할 때 매우 중요하게 고려해야 하는 점이죠.”
“만약 우주인들이 6개월 동안 비행을 해야한다면 이들의 뼈는 매우 약해질 것이고, 화성에 도착했을 때 비록 화성의 중력이 지구보다 약하다 할지라도 심각한 문제를 겪게 될지 모릅니다.”
(가디언)