폭염·열대야에도 생체 시계 고장 없는 이유…[달콤한 사이언스]

작성일 07-30

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         <section dmcf-sid="BKLd5Hf5WR">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="18c344269b51f36218732f5a4fc4502c034654f0f4fa3bf30644324d8815a3ff" dmcf-pid="b9oJ1X41WM" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="열대야와 폭염에도 24시간 주기의 생체 시계가 혼란을 일으키지 않는 이유가 밝혀졌다.  펙셀즈 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/30/seoul/20250730140205505ijfh.jpg" data-org-width="660" dmcf-mid="8DBuDcXDyh" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/30/seoul/20250730140205505ijfh.jpg" width="658"></p>
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            열대야와 폭염에도 24시간 주기의 생체 시계가 혼란을 일으키지 않는 이유가 밝혀졌다. 펙셀즈 제공
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          <p contents-hash="cb1dab7c0239340e1994e1b0e7def4e4173be9f4ec0e4973c5b8b0c9d7fef36b" dmcf-pid="K2gitZ8tCx" dmcf-ptype="general">여름 휴가지로 유명한 싱가포르나 태국, 베트남 등 동남아 지역은 고온다습한 아열대 기후대에 속한다. 최근 낮 기온이 37도에 육박하며, 체감 기온은 그보다 더 높고 밤에도 25도 이하로 기온이 떨어지지 않는 열대야가 계속되고 있어, 아열대 지역을 방불케 한다. 이 때문에 멀리 여행 가지 않고도 동남아 날씨를 느낄 수 있다는 우스갯소리까지 나오고 있다. 무더위에 온몸이 녹아내리는 느낌에, 밤에는 잠을 제대로 이룰 수 없는 상황이 이어지면 생체 시계에 문제가 생기는 것 아닐까 하는 생각이 들기도 한다. 그렇지만, 생체 시계는 24시간 주기로 고장 없이 잘 작동한다. 어떤 원리일까.</p>
          <p contents-hash="4cf5e11935c74d5cca5eae658909eaaf37b2d1fe1556e46017d7e265014977c7" dmcf-pid="9VanF56FlQ" dmcf-ptype="general">일본 이화학연구소(RIKEN) 초학제 이론 및 수리과학 연구센터(iTHEMS), 교토대 유카와 이론물리학 연구소, 카브리 우주 물리·수학 연구소 공동 연구팀은 물리학과 수학을 이용해 생체 시계가 급격한 기온 변화에도 불구하고 일정하게 24시간 주기를 유지하는 이유를 찾아냈다고 30일 밝혔다. 이 연구의 제1 저자인 신조 기보 박사는 현재 국내 대표적인 수리 생물학자 김재경 카이스트 교수가 이끄는 기초과학연구원(IBS) 의·생명 수학그룹에서 연구하고 있다. 이 연구 결과는 수리 생물학 분야 국제 학술지 ‘플로스 계산 생물학’(PLOS Computational Biology) 7월 22일 자에 실렸다.</p>
          <p contents-hash="3e7aaafcb9bf9e14cf2605963df380caa33ef7c9bf903ba0f98620682720d26c" dmcf-pid="2fNL31P3SP" dmcf-ptype="general">많은 화학 반응은 온도가 올라가면 속도가 빨라지는 것을 보면, 여름철 야외의 폭염과 에어컨이 작동하는 실내 공간을 오가는 상황처럼 연중 기온 변화 속에서 인체가 어떻게 24시간 주기를 유지하는지는 수수께끼로 남아있다.</p>
          <p contents-hash="ab506bfb12146d9c11012c347fd5b7b2f82b6b310e8a48d9c0dfe436503e2b76" dmcf-pid="VzdxGyKGl6" dmcf-ptype="general">생체 시계는 단백질 생성을 코딩하는 mRNA의 주기적 패턴에 의해 작동하며, 이는 특정 유전자가 규칙적으로 켜지고 꺼지는 것을 반복함으로써 발생한다. 진자의 움직임을 수학적으로 시간 변화에 따른 사인파(부드럽게 오르내리는 반복적 패턴)로 표현할 수 있는 것처럼, mRNA 생성과 감소 리듬도 마찬가지로 설명될 수 있다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="60bb50fd1c24b040e301dc0685789b2a19f04770ff392c9c3c8508abba42973d" dmcf-pid="fqJMHW9Hh8" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="‘파형 왜곡’ 현상이 기온 변화에도 생체 시계가 문제없이 적응하도록 하는 핵심이라는 사실이 밝혀졌다.  일본 이화학연구소(RIKEN) 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/30/seoul/20250730140206922cein.jpg" data-org-width="660" dmcf-mid="zw70cNYcld" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/30/seoul/20250730140206922cein.jpg" width="658"></p>
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            ‘파형 왜곡’ 현상이 기온 변화에도 생체 시계가 문제없이 적응하도록 하는 핵심이라는 사실이 밝혀졌다. 일본 이화학연구소(RIKEN) 제공
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          <p contents-hash="ab45c6ee9271fe03ff37912ffc8daae6d5d55461ef19376e3a9f96fa7c10be73" dmcf-pid="4BiRXY2Xh4" dmcf-ptype="general">이에 연구팀은 mRNA 수준에서 규칙적인 상승과 하강을 설명하기 위해 물리학을 활용해 mRNA 변화 동역학을 모형화했다. 이에 따르면, 더 높은 온도에서 mRNA 수준은 더 빨리 상승하고 천천히 감소하지만, 한 주기의 지속 시간은 일정하다는 것을 보여주고, 고온에서는 비대칭적이고 왜곡된 파형으로 표현됐다. 연구팀은 높은 기온에서 유전자 활동 리듬의 형태가 미묘하게 변하는 ‘파형 왜곡’ 현상을 통해 생체 주기의 안정성이 유지된다고 설명했다.</p>
          <p contents-hash="327890c6dc042aa9e55fadead7c1df969585d1e9c16308b66f163fa0040dfcb5" dmcf-pid="8bneZGVZSf" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 모델이 실제 생물체에서 작동하는지 확인하기 위해 초파리와 생쥐로 실험했다. 그 결과, 더 높은 기온에서 동물들의 생체 주기는 예측된 파형 왜곡이 발견됐다. 이런 파형 왜곡이 생체 시계의 온도 보상에서 핵심이고, 각 주기에서 mRNA 수준 감소가 느려지는 것으로 확인됐다.</p>
          <p contents-hash="263ddbaf2088ffaff3e4dc37b5d9b1e33674f4bf90370b4a649a2cd3d5c436dc" dmcf-pid="6KLd5Hf5WV" dmcf-ptype="general">연구를 이끈 구로사와 겐 박사는 “이번 연구 결과는 파형 왜곡이 생체 시계가 기온 변화에도 불구하고 정확하게 동기화된 상태를 유지하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 보여준다”며 “생체 시계 유전자의 파형 왜곡 정도는 수면 장애, 시차 적응, 노화가 우리 내부 생체 시계에 미치는 영향을 더 잘 이해할 수 있게 하는 바이오 마커”라고 설명했다.</p>
          <p contents-hash="058bbe8e2917604b4332b526ebd86678f3668ae54f5ce8bd0eac9bbad9ae5bd0" dmcf-pid="P9oJ1X41y2" dmcf-ptype="general">유용하 과학전문기자</p>
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