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딱정벌레가 분비하는 '레실린' 화합물질, 바이오 연구 분야에 전망있어
등록일 : 2019-09-24 09:59 | 최종 승인 : 2019-09-24 09:59
김준호
딱정벌레는 포식자로부터 스스로를 보호하기 위해 부식성 화학물질을 분비한다(사진=셔터스톡)

[FAM TIMES(팸타임스)=김준호 기자] 딱정벌레가 위기상황에 방출하는 부식성 화학물질이 생명공학과 생명의학 용도로 사용할 수 있는 것으로 드러났다. 

약 4만여 종이 포함된 딱정벌레과는 매우 광범위한 곤충계다. 이처럼 다양한 종류로 번식할 수 있는 이유는 독특한 샘 시스템 때문이다. 딱정벌레의 샘 시스템은 농축 과산화수소와 포름산, 페놀 같은 독성 화학물질을 유지 및 배출한다. 

이러한 화학물질은 자신을 해치려고 하거나 잡아먹으려고 하는 다른 곤충과 양서류, 기타 소형 포유동물을 물리치는 데 사용한다.

과거에는 딱정벌레 신체 기관에 대한 충분한 연구가 진행되지 않았다(사진=셔터스톡)

그리고 딱정벌레의 복부에는 항문상판 샘이 있다. 이 항문상판 샘은 화학물질을 배출하는 엽으로 구성돼 있으며 근육으로 된 저장실과 연결돼 있다. 이 저장실은 복부 끝에 열려있는 도관으로 통해 있다. 샘 시스테을 구성하고 부식성 화학물질을 저장하는 조직은 지금까지도 곤충학자들에게 수수께끼로 남아있다.

펜주립대학의 타나 레너 교수에 따르면 딱정벌레가 만들어내는 물질에 대해 알려진 사실이 실제로 많지 않다. 딱정벌레는 스스로를 보호하고 포식 환경에서 생존하기 위해 250가지 이상의 화합물로 구성된 화학물질을 분비한다.

연구 이면의 문제와 절차

연구팀은 과거 딱정벌레 샘 시스템의 손상 예방법에 대한 연구가 진행되지 않았기 때문에 딱정벌레와 관련된 사전 참고 내용을 찾지 못했다.

하지만 이번 연구에서는 '자가형광 레이저 스캐닝 현미경'을 사용했다. 그 결과 다양한 파장을 사용해 딱정벌레를 세밀하게 분석할 수 있었다.

연구팀은 화학물질을 배출하는 샘 시스템의 조직이 고무와 부드러운 레실린으로 구성돼 있다는 것을 밝혀냈다. 그리고 다른 곤충과 절지동물도 이 화합물질을 가지고 있다는 것을 확인했다. 

레실린은 벼룩과 메뚜기의 다리 관절처럼 조직을 활성화할 수 있는 탄력성을 부여한다. 과거의 곤충학자들이 관찰하지 못한 것은 딱정벌레의 샘 시스템에도 레실린이 들어있다는 사실이다.

이처럼 종합적인 연구 끝에 전문가들은 최신식 도구를 사용해 이 물질을 분석할 수 있게 됐다.

딱정벌레가 분비하는 화합물을 생명 공학에 적용할 수 있을 것이라는 전망이다(사진=위키미디어커먼스)

인간의 잠재적인 적용 방법

레너 교수는 레실린의 특별한 속성 때문에 생체의학과 생명공학 등에 적용할 수 있다고 이론을 세웠다. 그리고 학계에서는 거미와 여러 곤충들이 분비하는 다른 화합물에도 관심이 높다고 덧붙였다. 

이러한 곤충종의 구조는 진화하고 있으며 사람이 사용해도 좋을 정도로 충분히 강력한 것으로 과학적으로 입증됐기 때문이다.

레너 교수는 이러한 화합물질을 비교한 후 합성소재보다 더욱 강력하고 내구력이 좋은 것이 무엇인지 연구했다. 레실린 같은 화합물은 화학물질보다 탄력성과 내성이 강했다. 따라서 딱정벌레가 분비하는 레실린은 배리어 소재를 만들어내는 데 적용할 수 있을 것이라고 전망했다.

그리고 레너 교수 연구팀은 레실린을 생명공학에도 적용할 수 있을 것이라고 덧붙였다. 레실린은 인체에 들어있는 엘라스틴이나 단백질과 유사한 속성이 있기 때문에 부상이나 다른 질병 환자에게도 사용할 수 있다는 분석이다. 레실린으로 새로운 조직을 만들어낸다면 과학계에 획기적인 돌파구가 될 수 있을 것이라고 레너 교수는 주장했다.

딱정벌레의 크기는 비록 작지만, 이 벌레가 가지고 있는 잠재력은 뛰어나다. 따라서 이를 활용한 여러 가지 획기적인 기술을 가까운 미래에 볼 수 있을 것이라는 전망이다. 그리고 그와 함께 곤충종을 보호할 수 있는 노력도 같이 진행해야 할 것이다.