‘손톱위에 코끼리가 올라서는 수압’ 심해 물고기는 어떻게 견딜까?

SCIENCE WAVE

 

 

빛 한 줄기 없는 깊고 차가운 바닷속의 수압은 손톱위에 코끼리가 올라서는 정도라고 한다. 심해물고기는 이 수압을 어떻게 견뎌낼까?

수심이 10m 깊어질 때마다 1기압씩 증가하는 바다에서, 7,000m 이상의 심해에 사는 생물은 700기압 이상의 초고압을 견뎌야 한다. 하지만 신비롭게도 이 극한의 환경에서도 심해어와 같은 생명체는 살아가며 번성하고 있다. 그 비밀을 푸는 열쇠가 바로 '생선 비린내 물질'로 알려진 트라이메틸아민 N-옥사이드(TMAO)라는 화학물질에 있다.

 

 

 

 

심해 생물의 생존 비결

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심해 생물이 어떻게 이런 환경에 적응했는지는 오랜 기간 해양생물학자들의 주요 연구 주제였다. 1998년 미국 워싱턴주의 화이트만 대학에서 해양생물학자 폴 얀시(Paul Yancy) 교수는 수심에 따라 채집된 해양 동물의 몸에 포함된 TMAO의 양을 비교했다. 그의 연구 결과, 심해에 살수록 생물의 몸에 포함된 TMAO 농도가 높아진다는 사실을 발견했다. 하지만 당시 얀시 교수는 화학적 분석에 한계가 있어 이 물질의 기능을 명확히 밝히지는 못했다.

20년 후, 영국 리드대학의 도간(Lorna Dougan) 교수 연구팀은 TMAO의 작용 원리를 상세히 밝혀냈다. 슈퍼컴퓨터를 이용한 시뮬레이션 실험을 통해, TMAO가 단백질 분자와 물 분자의 결합을 강화해 고압에서도 단백질 구조를 안정적으로 유지하게 만든다는 사실을 알아낸 것이다. 이는 심해어가 초고압 환경에서도 생존할 수 있는 주요 이유를 설명한다. 특히 700기압 환경에서의 TMAO 농도는 100기압 환경의 약 3배에 달한다는 점도 확인되었다. 가장 깊은 심해는 마치 손톱 위에 코끼리가 올라서는 정도의 수압이 작용하는 환경이다. 수압은 위에서 아래로만 짓누르는 것이 아니라 사방에서 같은 힘으로 작용한다.

 

 

TMAO와 의학 연구의 새로운 가능성

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흥미로운 점은 심해 생물의 생존 메커니즘을 이해하는 과정에서 이 물질이 인간 질병 치료에도 적용될 가능성이 있다는 것이다.

 

TMAO가 녹내장과 같은 안구 질환 치료에도 가능성을 열어줄 수 있음을 시사한다. 녹내장은 안압 상승으로 인해 시신경이 손상되는 질환으로, 적절한 치료가 없으면 실명에 이를 수 있다. 연구에 따르면, TMAO는 높은 안압에서도 단백질 구조를 안정적으로 유지시킬 가능성이 있다. 이를 이용해 녹내장 환자의 안압 조절과 시신경 보호에 적용할 방법이 모색되고 있다.

 

 

 

심해 생물, 인간의 미래를 바꾸다

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심해는 단순히 미지의 영역이 아니라, 인간 생물학과 의학의 혁신을 위한 보고(寶庫)로 떠오르고 있다. 심해 생물의 생존 전략에 대한 이해는 TMAO와 같은 물질이 생물학적 스트레스에서 어떤 역할을 하는지 밝히는 데 도움을 주었다. 이는 곧 심해 연구가 단순한 학문적 호기심을 넘어 실질적인 의료 발전으로 이어질 수 있음을 보여준다.

심해 생물이 보여주는 생명의 놀라운 적응력은 과학자들에게 큰 영감을 주고 있다. 그중에서도 TMAO는 단순히 심해어의 생존 비결로 끝나지 않고, 인간 질병 치료와 예방의 새로운 가능성을 제시한다. 극한의 수압 속에서 생존을 가능하게 하는 이 물질이, 인간의 고통을 덜어주는 데 기여할 날이 머지않아 보인다.

 

 

 

 

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