수백킬로 날아도 집 찾는 비둘기 비밀, 간 속 면역세포?

작성일 05-29

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 학계 설왕설래 
 <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
 <section dmcf-sid="zafbnZhDRy">
 <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="a5c486e044b629c941538a9f5c7304d3aba73f35aeb50e493d13f113020d425f" dmcf-pid="qN4KL5lweT" dmcf-ptype="figure">
 <img alt="독일 막스플랑크 동물행동연구소 연구원이 비둘기를 날려 보내고 있다. 연구팀은 비둘기가 간 속 면역세포로 지구 자기장을 감지해 집을 찾아온다는 연구 결과를 국제학술지 사이언스에 발표했다. Christian Ziegler, Max Planck Institute of Animal Behavior 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/29/dongascience/20260529135317013pncw.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="7fYSuAe4dW" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/29/dongascience/20260529135317013pncw.jpg" width="658">
 <figcaption class="txt_caption default_figure">
 독일 막스플랑크 동물행동연구소 연구원이 비둘기를 날려 보내고 있다. 연구팀은 비둘기가 간 속 면역세포로 지구 자기장을 감지해 집을 찾아온다는 연구 결과를 국제학술지 사이언스에 발표했다. Christian Ziegler, Max Planck Institute of Animal Behavior 제공
 </figcaption>
 </figure>
 비둘기는 수백 킬로미터를 날아도 집을 찾아온다. 때문에 오늘날과 같은 통신수단이 없었던 시기, 메시지를 날려보내는 전서구로 활약하기도 했다.
 과학자들은 오랫동안 그 비밀을 부리 속 자성 물질이나 눈 속 빛에 반응하는 특수 단백질에서 찾으려 했지만 어느 이론도 명확한 실험적 증거를 내놓지 못했다. 이번에는 전혀 예상치 못한 장기인 간이 새로운 후보로 떠올랐다. 하지만 학계의 반응은 엇갈린다. 
 28일(현지시각) 미국 과학전문매체 ‘사이언티픽 아메리칸’은 비둘기가 지구 자기장으로 길을 찾는 비밀이 간 속 면역세포에 있을 수 있다는 국제학술지 ‘사이언스’에 같은 날 발표된 연구를 소개하면서 학계에서는 회의적인 반응도 나온다고 전했다. 
 독일 막스플랑크 동물행동연구소와 본대·본대병원 공동 연구팀은 귀소 비둘기의 간에 철분이 축적된 대식세포가 다량 존재하며 세포를 제거하면 흐린 날 비둘기가 방향을 잃는다는 사실을 확인했다. 
 대식세포는 노화된 적혈구를 분해하는 면역세포다. 적혈구를 분해하는 과정에서 철분을 흡수하고 축적한다.
 연구팀은 철분이 매우 작은 입자 형태로 존재하면서 자기장에 민감하게 반응하는 성질인 '초상자기성(superparamagnetism)'을 띨 수 있다고 설명했다. 일반적인 철 성분은 지구 자기장처럼 약한 자기장에 거의 반응하지 않지만, 입자가 극도로 작아지면 반응성이 크게 높아질 수 있다는 것이다. 
 연구팀은 '진동 샘플 자력계'와 '자기 세포 분리' 기법을 이용해 눈·부리·뇌·간·비장 등 자기장을 느끼는 데 관여할 것으로 추정되는 기관들을 대상으로 자기 반응을 분석했다. 
 결과는 예상 밖이었다. 기존에 유력한 후보로 꼽히던 눈이나 부리가 아닌 간에서 단연 가장 강한 자기 반응이 나타났다. 
 추가 분석을 통해 간의 대식세포가 이 반응을 담당하는 세포임을 확인했다. 전자 현미경 분석 결과 대식세포들이 신경 말단과 인접해 있는 모습도 확인됐다. 연구팀은 자기장 정보가 신경을 통해 뇌로 전달될 수 있는 경로가 존재한다고 봤다.
 연구팀은 항법 실험도 진행했다. 독일 콘스탄츠의 막스플랑크연구소 새장에서 약 20킬로미터 떨어진 곳으로 귀환 훈련을 받은 비둘기들을 대상으로 삼았다. 연구팀은 대식세포를 선택적으로 제거하는 약물을 투여한 뒤 비둘기들을 풀어줬다. 흐린 날 실험에서 비둘기들은 방향을 잡지 못하고 사방으로 흩어졌다. 
 반면 태양이 보이는 맑은 날에는 같은 비둘기들도 정상적으로 집을 찾아왔다. 연구팀은 맑은 날 비둘기가 태양의 위치를 보조 단서로 활용해 집을 찾아온 것으로 해석했다. 자기장 감지가 태양을 이용한 길 찾기를 보완하는 역할을 한다는 설명이다. 
 공동 저자인 마르틴 비켈스키 소장은 "이번 발견은 기존의 모든 증거에 부합한다"며 "벌부터 포유류, 박쥐, 온갖 종류의 새들에 이르기까지 폭넓게 적용될 가능성이 있다"고 말했다. 
 외부 전문가들은 회의적이다. 수십 년간 지구 자기장과 동물의 관계를 연구한 조셉 키르슈빈크 미국 캘리포니아공과대 석좌교수는 "납득이 되지 않는다”며 “이 논문이 ‘사이언스’ 심사를 통과했다는 것 자체가 놀랍다"고 말했다.
 가장 큰 문제는 철분의 자기 반응 능력이다. 대식세포에 축적되는 철분은 연구팀이 실험실에서 사용한 강력한 자석에는 반응할 수 있지만 실제 지구 자기장은 그보다 훨씬 약하다. 이 철분이 그처럼 약한 자기장에는 사실상 반응하기 어렵다는 지적이다. 
 2012년 국제학술지 '네이처'에 발표된 연구도 대식세포의 자기장 감지 능력에 의문을 제기한 바 있다. 당시 연구팀은 비둘기 부리에 자기장을 감지하는 특수 세포가 있다는 기존 주장을 검증했지만 해당 구조가 자기장 감지와는 무관한 철 함유 대식세포에 불과하다고 결론 내렸다. 
 연구팀은 초상자기성 현상이 철분의 반응성을 충분히 높일 수 있다고 반박했다. 하지만 상어의 자기 항법을 연구하는 칼 마이어 미국 하와이 해양생물학연구소 연구원은 "초상자기성이 세포가 신호를 감지하고 신경에 전달하기에 충분하다는 증거는 없다"고 말했다. 키르슈빈크 석좌교수도 "초상자기성을 이용한 자기장 감지 메커니즘은 사실상 막다른 길에 부딪혔다"고 덧붙였다. 
 실험 설계에 대한 의문도 나온다. 두더지쥐의 자기장 감지를 연구하는 에리히 파스칼 말켐퍼 막스 플랑크 행동신경생물학 연구소 연구원은 "비둘기는 자기장 외에도 시각·후각 등 다양한 단서를 함께 활용하는데 자기 감각은 그중 가장 덜 중요한 마지막 수단에 가깝다"고 지적했다.  
 대식세포를 제거하는 약물이 비둘기의 전반적인 행동이나 컨디션에 영향을 미쳤을 가능성도 배제할 수 없다고 봤다. 말켐퍼 연구원은"상관관계는 확인됐지만 인과관계는 입증되지 않았다"는 것이다.
 맑은 날 약물 처리 비둘기가 정상 귀소에 성공한 것에 대해서도 키르슈빈크 석좌교수는 "맑은 날에는 동기 부여에 영향을 미치는 여러 다른 요소들이 달라진다"는 반론이 제기됐다.
 연구팀도 자기장 신호가 뇌에서 어떻게 처리되는지는 아직 밝히지 못했다고 인정했다. 
 말켐퍼 연구원은 "새로운 가설이 나온 것 자체는 의미 있는 일"이라며 "이제 연구자들이 귀·눈뿐 아니라 간도 들여다보게 됐다"고 평가했다. 
 &lt;참고자료&gt;
 science.org/doi/10.1126/science.ady2486
 [조가현 기자 gahyun@donga.com]
 </section> 
 </div> 
 Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.

등록된 댓글이 없습니다.

로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.

먹튀폴리스

수백킬로 날아도 집 찾는 비둘기 비밀, 간 속 면역세포?

멤버랭킹

관련자료

멤버랭킹