해파리, 말미잘이 알려주는 숙면의 중요성 [유용하 기자의 사이언스 톡]

해파리, 말미잘 같은 무척추동물들도 하루의 3분의1을 잠으로 보내고, 잠을 통해 신경세포DNA 손상을 회복한다는 사실이 확인됐다. 사진은 몸을 뒤집고 있는 형태인 ‘거꾸로 해파리’의 모습. 이스라엘 해양과학 연구소 제공

고대 그리스의 시인 호메로스는 “잠은 눈꺼풀을 덮어 선한 것, 악한 것, 모든 것을 잊게 하는 것”이라고 말했고, 영국의 위대한 대문호 셰익스피어는 “좋은 잠이야말로 자연이 인간에게 부여해 주는 살뜰하고 그리운 간호사다”라고 말했습니다. 과거에는 잠을 인간에게 쓸모없는 행위라고 생각한 경우도 있었지만, 뇌신경 과학이 발달하면서 잠은 신체적, 정신적 건강을 유지하는 데 중요한 역할을 한다는 사실이 알려졌습니다.

이런 가운데, 이스라엘 바르일란대 연구팀은 해파리와 말미잘 같은 무척추동물의 수면 패턴이 척추동물인 인간과 유사점이 많다는 연구 결과를 내놨습니다. 연구팀은 잠이 깨어 있는 동안 발생한 DNA 손상으로부터 보호하기 위한 수단으로 광범위한 종들 사이에서 진화했을 것이라는 가설을 뒷받침한다고 설명했습니다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 1월 7일 자에 실렸습니다.

잠은 동물계 전반에서 나타나는 행동입니다. 특히 뇌 신경세포(뉴런)의 DNA 손상을 줄이는 데 잠이 핵심적인 역할을 한다는 것이 속속 알려졌습니다. 신경세포는 다세포동물이 등장한 뒤 진화하면서 나타났습니다. 말미잘과 해파리는 초기에 등장한 동물군 중 하나로 꼽힙니다. 이들 동물에서 수면과 유사한 상태를 보인다는 연구가 이전에도 있었지만, 구체적인 수면 형태와 역할은 명확하지 않았습니다.

연구팀은 실험실과 자연에서 해파리의 수면 패턴을 관찰했고, 말미잘에 대해서는 실험실에서만 관찰했습니다. 두 동물 모두 하루의 3분의1 정도를 잠으로 보내는 것이 확인됐는데, 이는 인간과 비슷한 수면 시간입니다.

해파리는 주로 밤에 잠을 잤지만, 말미잘은 낮에 자는 것으로 확인됐습니다. 연구팀에 따르면 이런 수면 패턴의 차이는 해파리의 경우, 빛의 변화와 신체 내부의 수면 요구 메커니즘에 의해 수면이 제어됐지만, 말미잘은 내부 생체 시계와 수면 항상성에 의해 조절된 것으로 나타났습니다. 두 종 모두에서 수면 시간이 줄어 각성 상태가 지속될 경우 신경세포 DNA 손상이 증가됐으며, 잠은 자연적이든 수면제 같은 물질로 유도된 것이든 DNA 손상을 줄여준다는 점이 확인됐습니다.

유용하 과학전문기자