H G 웰스의 소설 "우주전쟁"(1898년)에는, 화성인이 문어 같은 외모를 가진 화성인이 그려져 있었지만, 실제로 우주에서 왔다는 설이 있을 정도로 문어는 무척추동물이면서도 높은 지능을 가진 이질적인 존재다.
왜 무척추동물에서 복잡한 뇌를 획득할 수 있었던 것은, 문어나 오징어 등 두족류뿐이었을까? 이것은 생물학의 오랜 수수께끼였는데, 한 국제적 연구팀이 그 답을 밝히는 중요한 발견을 했다.
이들의 연구에 따르면, 문어의 높은 지성은, 신경조직인 "마이크로RNA"의 레퍼토리가 크게 늘어난 것과 관련이 있는 것으로 보이는데, 이런 진화는 인간 등 척추동물에서 일어난 것과 같다고 한다.
막스델브뤼크센터 니콜라우스 라제프스키 교수는, 이 발견에 대해 "인간과 문어를 연결하는 것"이라며, 복잡한 뇌 발달에는, 마이크로RNA가 기본 역할을 하는 것으로 보인다고 말한다.
■ 문어는 왜 고도의 뇌로 진화했을까?
인간과 문어의 진화 역사를 멀리 거슬러 올라가면, 지성이라고는 거의 없는 원시적인 개불고기 같은 공통 조상에 도달하고, 그런 다음, 우리와 문어는 소매를 벌리고, 한쪽은 등뼈를 가진 생물로, 한쪽은 등뼈가 없는 생물로 각각 다른 길을 걷기 시작.
그리고 척추동물(특히 영장류를 비롯한 포유류)은, 크고 복잡한 뇌를 발달시켜 다양한 인식력을 발휘하게 되었고, 반면 무척추동물은 그렇게 되지 않고 지능이라는 점에서는 크게 물이 뚫린 것 같다는....그러나 예외가 있는데, 문어를 비롯한 두족류이다.
그렇다면, 왜 무척추동물 중 두족류만이 복잡한 뇌를 획득할 수 있었을까? 이것은 생물학의 오랜 수수께끼다.
■ 문어의 다양한 마이크로RNA
지금까지의 문어 유전자 연구를 통해, 이들의 체내에서는 RNA(리보핵산) 편집이 잘 이뤄지고 있는 것으로 나타났는데, 이는 문어가 RNA를 재코드화하는 폭넓은 효소를 이용할 수 있다는 것이다.
이에 대해 자세히 알아보기 위해, 라제프스키 교수 등은 죽은 문어의 조직 샘플을 분석해 보기로 했고, 그리고 의외의 것으로 판명된다. RNA 편집이 많이 일어나고 있었던 것은 분명했지만, 그 장소가 예상과 달랐던 것이다.
그러나 무엇보다 흥미를 끈 것은 메신저 RNA(mRNA)와 비교해 매우 작고, 단백질 합성 정보를 갖고 있지 않은 마이크로RNA(miRNA)라는 RNA 동료가 극적으로 증가했다는 점이다.
그러한 새로운 miRNA의 대부분은 뇌의 신경조직에 있다.
그것들은 진화를 통해, 문어의 몸에 저장되어 온 것 같다고 하고, 라제프스키 교수 등에 따르면, 이들은 두족류에 유리한 것으로 중요한 기능을 담당하고 있을 것이라고 한다.
생산하는 단백질에 대해 지시를 받은 메신저 RNA와 달리, miRNA가 휴대하는 정보는 RNA의 작은 조각인데, 그러한 단편은 메신저 RNA에 결합함으로써 단백질 생산에 영향을 준다.
문어의 몸에는 그러한 결합 부위 또한 보존되어 있으며, 이로부터도 새롭게 확충된 miRNA의 중요성을 엿볼 수 있다고 한다.
■ 무척추동물에서도 유독 독특한 문어
문어에서 볼 수 있는 miRNA 확충은, 동물로는 세 번째로 큰 규모로, 척추동물을 제외하면 가장 큰 증가 사례인 것으로 알려졌다.
예를 들어, 같은 연체동물인 굴은, 문어와의 공통 조상과 헤어진 후 새롭게 5종류의 miRNA밖에 획득하지 못했다(그리고 지능도 높지 않다). 반면 문어는 90가지나 획득했다.
문어는 무척추동물 중에서도 단연 독특한 존재다.
중추신경인 뇌와 독립적으로 기능하는 말초신경계가 있고, 그래서 팔이 잘려나간다고 해도, 그 팔에는 감각이 남아 있고 움직일 수도 있다.
문어만이 복잡한 뇌를 발달시킨 것은 조개껍질을 여는 등 그런 팔을 의도적으로 사용했기 때문일 수 있다.
호기심이 많고, 기억력도 좋아, 문어의 높은 지능은 곳곳에서 엿보이는데, 사람을 알아볼 수 있고, 잠이 들 때 몸의 색깔과 구조를 변화시키기 때문에, 꿈을 꾸는 것으로도 볼 수 있다고 한다.
이 연구는 "Science Advancedes"(2022년 11월 25일자)에 게재되었다.
