지구 자기장 제거 시 노화에 신비한 영향…초파리 실험서 '놀라운' 발견
영국 노팅엄대 연구진이 학술지 'Aging'에 발표한 연구에 따르면, 지구 자기장을 차단하면 초파리의 수명이 유전형질에 따라 정반대로 변화했다. 파킨슨병 관련 Pink1 변이 초파리는 수명이 20% 늘었으나 운동성이 떨어졌고, 건강한 초파리는 수명이 줄고 운동성이 좋아졌다. 이는 자기장이 세포의 미토콘드리아와 노화 과정에 실제 영향을 미친다는 것을 보여주며, 우주여행 시 자기장 부재가 인체에 미칠 위험을 시사한다.
수요일 학술지 'Aging(에이징)'에 발표된 연구에 따르면, 과학자들이 지구 자기장을 제거하면 초파리의 수명이 복잡한 방식으로 영향을 받는다는 사실을 발견했다. 이 발견은 노화 과정은 물론 미래의 인류 우주 여행이 감수해야 할 위험에 대해서도 중요한 단서를 제공한다. 지구상의 모든 생명은 지구 자기장 아래에서 진화해왔다. 이는 지구 핵에서 생성되어 우주 공간까지 뻗어 나가는, 전류로 둘러싸인 거대한 보호막이다. 이 자기 보호막은 우주의 유해한 방사선을 차단해 지표면에서 생명이 번영할 수 있게 하는, 지구 생존 가능성의 핵심 요소다.
연어, 새, 곤충 등 많은 이동성 동물은 지구의 자기를 감지하고 이를 항해에 활용하는 것으로 알려져 있다. 하지만 자기장이 세포와 그 구성 요소들, 특히 생명 활동 에너지의 대부분을 생성하는 세포 내 '발전소'로 불리는 미토콘드리아와 어떻게 상호작용하는지는 훨씬 덜 알려져 있다.
이 미스터리를 규명하기 위해 과학자들은 지구 자기장의 영향을 사실상 차단하는 원통형 실험 장치인 '저자기(hypomagnetic) 차폐 시스템' 안에서 두 집단의 초파리를 관찰했다. 한 집단은 건강한 '야생형(wild-type)' 초파리였고, 다른 집단은 인간의 조발성 파킨슨병과 연관되어 있으며 특히 미토콘드리아 기능 이상을 수반하는 Pink1 유전자 결함을 지닌 '돌연변이' 초파리였다.
자기장의 영향이 제거되자 Pink1 집단의 수명은 20% 연장되었지만 이동성은 감소한 반면, 건강한 초파리는 정반대로 수명은 줄고 이동성은 향상되는 결과를 보였다.
연구를 공동 주도한 노팅엄대 생명과학 박사과정 학생 제이콥 리드는 404 미디어와의 통화에서 "모든 생물이 자기장 아래에서 진화해왔다는 사실에 비추어 차이가 있을 것이라는 생각은 있었다"며 "하지만 실험에서 이런 방향의 차이가 나타나리라고는 정말 예상하지 못했다"고 말했다.
같은 통화에서 연구 공동 주도자인 노팅엄대 생화학 교수 리사 차크라바르티는 "질병 표현형을 지닌 생물체에서 효과가 있다는 것을 보여준 것은 우리가 처음이라고 생각한다"며 "이러한 압력이 가해졌을 때와 제거되었을 때의 차이가 무엇인지 정말 깊이 파고들고 있다"고 덧붙였다.
지구보다 강한 자기장인 '초강자기장(hypermagnetic field)'이 생명체에 미치는 영향에 대한 연구는 많지만, 새 연구에 따르면 '저자기장의 생물학적 결과는 여전히 제대로 이해되지 않고 있다'. 이러한 연구 공백을 메우기 위해 리드는 자기 차폐 장치를 이용해 질병 모델 초파리와 건강한 초파리에 대한 초기 예비 연구를 수행했고, Pink1 초파리 집단이 더 오래 사는 것처럼 보이는 사실에 놀랐다.
리드는 "처음에는 정말 혼란스러웠다"고 회상했다. "'왜 이 파킨슨병 초파리들이 야생형 초파리보다 더 오래 사는 거지?'라는 생각이 들었다. 데이터를 몇 번이고 다시 확인해야 했다. 그 과정에서 실제로 그런 현상이 일어나고 있다는 것을 깨닫고 본 실험을 설계했다."
연구팀은 보통 약 2개월인 수명 기간 내내 저자기 공간에 사는 수십 마리의 질병 모델 및 건강 초파리를 관찰했다. 특히 양자 다이아몬드 센서를 사용해 미토콘드리아의 에너지 대사와 화학적 산출물의 변화를 모니터링했다. 실험 결과, 지구 자기장의 부재는 세포가 노화하고 에너지를 생산하는 방식을 변화시켜 수명에 명확하고 측정 가능한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 연구진은 또한 초파리가 용기 안에서 중력을 거슬러 얼마나 위로 기어오르는지 추적하여 운동성의 변화도 관찰했다.
다만 이러한 관측 가능한 변화를 뒷받침하는 복잡한 메커니즘을 규명하려면 더 많은 연구가 필요하다. 차크라바르티는 "지금은 '매우 실제적인 효과가 있다'고 말할 수 있는 초기 단계"라며 "지구 자기장을 제거하는 순간 미토콘드리아와 세포 생리학에서, 그리고 수명이나 운동성 같은 큰 지표에서 측정 가능한 생리학적 효과가 나타난다"고 말했다.