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웃으면서일어나는파리
플라나리아는 어떻게 강력한 재생을 하나요?
플라나리아는 과거 교과서에서 강력한 재생 능력을 가진 것으로 유명했는데 반을 자르면 자른 부분에서 다시 머리가 나서 2마리가 되는 것으로 배웠는데 동물 중에서는 가장 강력한 재생 능력을 가진 것으로 보이는데 플라나리아는 어떻게 강력한 재생을 하나요?
4개의 답변이 있어요!
플라나리아의 재생능력은 '네오블라스트(Neoblast)'라는 만능 줄기세포 덕분입니다.
플라나리아는 몸 전체 세포의 20~30%가 무엇이든 될 수 있는 만능 줄기세포로 구성되어 있습니다.
그래서 신체가 잘리면 이 세포들이 상처 부위로 이동해 '블라스테마'라는 하얀 신생 조직 덩어리를 만들고, 이 블라스테마 안에서 세포들이 증식하며 눈과 신경 및 장기 등 필요한 조직을 새롭게 만들어내는 것입니다.
또한 체내에 위치 제어 유전자가 있어, 잘려 나간 조각이 자신의 위치 좌표와 방향을 스스로 인식합니다.
그 덕분에 머리가 잘린 곳에서는 머리가, 꼬리가 잘린 곳에서는 꼬리가 정확히 자랄 수 있는 것입니다.
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채택된 답변안녕하세요, 웃으면서일어나는파리님. 이중철 전문가입니다.
플라나리아가 몸이 여러 조각으로 잘려도 각각 완벽한 하나의 개체로 재생할 수 있는 비밀은 몸 전체에 넓게 분포하는 네오블라스트라는 만능 성체 줄기세포와, 머리와 꼬리의 방향을 정밀하게 지시하는 위치 정보 유전자 체계 덕분인데요.
플라나리아의 몸은 잘리는 순간 즉각적인 상처 치유 반응이 일어나고, 줄기세포들이 모여 신속하게 미분화 세포 덩어리인 재생아를 만든 뒤 필요한 장기와 조직으로 정확히 변형되어 단시간 내에 완벽한 몸을 다시 구성하게 되거든요.
1. 몸 전체의 15~20%를 차지하는 성체 줄기세포, 네오블라스트
플라나리아의 경이로운 재생 능력에서 가장 핵심이 되는 바탕은 네오블라스트(Neoblast)라고 불리는 성체 줄기세포인데요. 인간을 포함한 대다수 동물은 성인이 되면 특정 조직으로만 변할 수 있는 한정된 줄기세포만 남게 되지만, 플라나리아는 몸 전체 세포의 약 15퍼센트에서 20퍼센트에 달하는 막대한 양의 만능 성체 줄기세포를 평생 몸속에 유지합니다. 이 네오블라스트는 신경, 피부, 근육, 소화관 등 플라나리아의 신체를 구성하는 모든 종류의 세포로 언제든지 변신할 수 있는 능력을 갖추고 있는데요. 몸이 절단되는 비상 상황이 발생하면 근처에 있던 네오블라스트들이 즉시 세포 분열을 일으키며 절단면으로 빠르게 집결한답니다.
2. 상처를 막고 새 조직을 만드는 재생아 형성 과정은..
몸이 잘린 직후 플라나리아의 체내에서는 세밀하게 계산된 연속 재생 반응이 진행됩니다. 가장 먼저 근처의 표피 세포들이 신속하게 이동하여 잘린 단면을 덮어 출혈과 감염을 막아요. 그 바로 아래쪽으로 모여든 네오블라스트들이 폭발적으로 증식하여 색소가 없는 투명한 미분화 세포 덩어리를 형성하는데, 이를 재생아(Blastema)라고 부릅니다. 이 재생아 내부의 세포들은 잘려 나간 부위가 어디인지 파악하고, 그 위치에 필요한 뇌, 눈, 내장 기관 등을 새로 만들어 내기 시작하는데요. 이때 기존에 남아 있던 옛 몸통 조직에서는 필요한 만큼 세포가 스스로 죽어 사라지는 세포 사멸 반응이 함께 일어납니다. 이를 통해 새로 만들어지는 머리나 꼬리의 크기에 맞추어 전체적인 신체 비율을 보기 좋게 조절하는 리모델링 작업을 완수하게 되는 것이랍니다.
3. 머리와 꼬리를 착각하지 않는 위치 정보 신호 체계는..
플라나리아의 몸통 가운데를 잘랐을 때 위쪽 잘린 면에서는 항상 머리가 나오고, 아래쪽 잘린 면에서는 항상 꼬리가 만들어지는 이유는 체내에 명확한 방위 지도가 존재하기 때문이라고 할 수 있어요. 이 방향을 결정하는 대표적인 물질이 윈트(Wnt) 신호 전달 단백질이에요. 플라나리아 몸속에서 윈트 신호의 농도가 높게 유지되는 곳은 꼬리가 형성되고, 반대로 윈트 신호가 억제되어 농도가 낮은 곳은 머리가 형성되도록 유전적으로 정밀하게 세팅되어 있는데요. 과학자들이 실험을 통해 윈트 신호를 인위적으로 차단하면 양쪽 잘린 단면 모두에서 머리가 나오는 기형이 만들어질 정도로, 이 위치 정보 신호는 머리와 꼬리의 축을 잡아주는 결정적인 지침서 역할을 수행하고 있답니다.
정리하자면,
플라나리아가 강력한 재생 능력을 발휘할 수 있는 이유는 몸 전체의 15~20%를 차지하는 네오블라스트라는 만능 성체 줄기세포를 상시 보유하여 상처 부위에 빠르게 재생아를 형성하기 때문이며, 윈트 신호 전달 경로를 포함한 위치 정보 유전자 체계가 머리와 꼬리의 위치를 정확히 지정하고, 남아 있는 조직의 크기를 전체 비율에 맞춰 재조정하는 리모델링 과정이 정교하게 결합하여 작동하기 때문이랍니다.
※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉
안녕하세요. 플라나리아가 놀라운 재생 능력을 가진 가장 핵심적인 이유는 몸속에 신블라스트라는 줄기세포가 매우 많이 존재하기 때문인데요, 플라나리아는 단순히 상처를 치유하는 수준을 넘어, 몸의 상당 부분이 잘려 나가도 이 줄기세포를 이용해 잃어버린 조직과 기관을 다시 만들어낼 수 있습니다.
플라나리아의 몸을 자르면 먼저 상처 부위가 빠르게 봉합되며, 이후 상처 주변에 신블라스트가 모이고 활발하게 분열하기 시작합니다. 신블라스트는 아직 특정 조직으로 완전히 분화하지 않은 줄기세포로, 신경세포, 근육세포, 피부세포 등 다양한 세포로 분화할 수 있습니다. 따라서 잘려 나간 부위를 새롭게 만드는 재생의 재료가 되는 것입니다. 하지만 신블라스트가 단순히 많이 존재하는 것만으로는 머리와 꼬리를 정확하게 다시 만들 수 없는데요, 플라나리아는 몸의 각 부위가 어디가 머리이고 어디가 꼬리인지에 대한 위치 정보를 가지고 있습니다. 여기에는 Wnt 신호와 β-catenin 경로 같은 분자 신호가 중요한 역할을 하는데요, 일반적으로 Wnt 신호가 강하게 작용하는 뒤쪽에서는 꼬리 형성이 촉진되고, 반대로 앞쪽에서는 머리가 형성되도록 조절됩니다. 예를 들어 플라나리아의 몸을 머리와 꼬리 사이에서 자르면, 앞부분은 기존의 머리를 유지하면서 잘린 뒤쪽에 새로운 꼬리를 만들고, 뒷부분은 기존의 꼬리를 유지하면서 잘린 앞쪽에 새로운 머리를 만듭니다. 즉, 각 조각이 자신이 몸의 어느 위치에 해당하는지를 파악하고 그에 맞는 구조를 재생하는 것입니다. 감사합니다.
플라나리아는 몸 전체에 네오블라스트 라는 줄기세포가 많이 분포해 있어 잘린 부위로 빠르게 모여 새로운 조직과 장기를 만들어 냅니다. 또한 어떤 부분이 머리인지 꼬리인지 결정하는 유전자 신호 가 정확하게 작동해 원래 형태로 재생됩니다. 그래서 동물 중에서도 가장 뛰어난 재생 능력을 가진 생물로 알려져 있습니다.