정자 속 Hv1 분자 조절하면 정자의 헤엄속도 달라져

정자가 난자에 도달해 수정하는 장면. 정자의 헤엄 속도를 조절하는 방법이 개발돼 새로운 피임 방법의 가능성을 제시했다. (위키피디아에서 인용)


정자가 난자를 향해 헤엄쳐 가는 속도를 조절함으로써 임신이 안 되도록 하거나, 아니면 임신이 더 잘 되도록 하는 방법이 개발될 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

미국 캘리포니아대학의 유리 키리촉 교수는 정자 속의 Hv1이라는 분자를 조절함으로써 정자의 헤엄 속도를 바꿀 수 있다는 사실을 발견했다고 유명한 학술지 ‘세포(Cell)’ 최신호에 발표했다.

정자의 꼬리에는 작은 구멍이 있는데 이 구멍을 통해 산성 양자(acidic proton)가 들락날락 한다. 산성 양자가 어느 정도 빠져나가느냐에 따라 정자 속 환경은 산성도가 달라지는데, 산성이 높을수록 정자의 헤엄치는 속도가 느려지고, 산도가 낮을수록 더 빨리 헤엄친다는 것이다.

그리고 산성 양자가 어느 정도나 빠져나가느냐는 Hv1라는 분자가 결정한다는 것이다.


너무 서둘러도, 너무 느려도 임신 못시켜

Hv1를 조절하기만 하면 정자의 헤엄 속도를 사람이 조절할 수 있게 된다는 결론이다. 정자의 헤엄 속도는 난자를 수정시키는 데 중요한 역할을 한다.

정자가 너무 성급하게 헤엄치면 도중에 지쳐 떨어지면서 난자까지 가지 못한다. 반면 너무 늦게 헤엄쳐도 기회는 없다.

Hv1의 역할이 발견됨에 따라 피임을 원하는 커플은 정자의 헤엄 속도를 조절해 임신을 근본적으로 피할 수 있고, 반면 임신을 원한다면 최적 속도로 조절해 더 많은 정자가 난자에 도달하게 만듦으로써 임신성공률을 높일 수 있다는 것이다.






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땅에서 발 최대한 빨리 뗄 수 있도록

근육 얼마나 빨리 수축시키느냐가 관건

정상급 육상 선수의 발이 땅이 닿는 순간은 단 0.1초
그레이하운드와 달리기 시합해 이기는 인간 나올까?



지구상에서 가장 빠른 사람은 현재 우사인 볼트로, 세계 신기록 수립 당시 그는 시속 45km로 달렸다.

이 정도 속도는 곰-고양이(그리즐리 베어, 시속 48km), 그레이하운드(시속 63km), 얼룩말(64km)보다 느리고, 지구상에서 가장 빠른 달리기 선수인 치타(시속 113km)와 비교한다면 느림보라 할 만하다.

"얼룩말과 100m 시합해 비길 수 있다"

그러나 인간이 근육 수축을 충분히 빨리 할 수만 있다면 달리기 최고 속도를 시속 64km까지 끌어올려 얼룩말과는 거의 나란히, 그리고 그레이하운드나 곰보다는 더 빨리 달릴 수 있을 것이라는 연구 결과가 나왔다.

사람이 시속 64km까지 달린다면 100m 달리기를 5초59에 끊는다는 엄청난 속도가 된다. 여태까지 사람의 달리기 속도를 제한하는 것은 다리가 당해낼 수 있는 충격에 한계가 있기 때문인 것으로 추정돼 왔다.

그러나 미국 SMU 대학 연구진은 트레드밀(러닝머신)에서의 외발 뛰기 실험을 통해 사람의 다리가 여태까지 생각됐던 것보다 훨씬 더 큰 충격을 버틸 수 있다는 점을 보여 줬다.

연구진은 실험 참가자들을 트레드밀 위에서 전속력으로, 두발로 또는 외발로 달리도록 하면서 발에 가해지는 충격을 측정했다. 그 결과 외발로 껑충껑충 뛰어 달릴 때 다리에 가해지는 충격은 두 발로 달릴 때보다 1.3배나 돼 훨씬 더 큰 하중을 다리가 감당해낼 수 있음을 증명했다.

연구진은 또한 달리기 속도를 결정하는 것은 발과 땅이 닿는 시간을 얼마나 짧게 하느냐가 중요하며, 정상급 육상 선수의 경우 발과 땅이 닿는 시간이 0.1초 미만인 것을 측정했다.

'땅을 박차고 나가는' 근육 수축력 따라 속도 달라져


이렇게 짧은 발과 땅의 접촉 시간 중에서도 다리에 가장 큰 하중이 전달되는 것은 발이 땅에 닿는 순간의 첫 20분의 1초 동안인 것으로 측정됐다.

우리가 흔히 힘차게 달리는 것을 표현할 때 ‘땅을 박차고 나간다’고 하지만, 이 말 그대로 인간이 달릴 수 있는 이론상 최고 속도는 근육의 수축력을 최대한 짧게 해 지면을 박차고 나가는 추진력에 따라 달라진다는 것이다.

그리고 인간 근육의 수축력 최대치를 적용해 봤을 때 비록 이론적 숫자이지만 시속 64km, 100m를 기준으로 한다면 5초59라는 번개 같은 속도로 인간이 달릴 수 있다는 것이 연구진의 결론이었다.

이 연구 결과는 학술지 ‘응용 생리학 저널(Journal of Applied Physiology)’ 최근호에 발표됐다.


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유전적으로 사람 얼굴 잘 기억 못하는 사람 따로 있어

일반적인 지능지수와는 별개 기능이라는 사실 드러나 



전에 만났던 적이 있는 사람의 얼굴을 잊어버리고 처음 만난 것으로 착각하는 사람이 있다. 이런 증세가 심한 사람들은 자신의 머리가 나쁘고 지능이 떨어진다고 생각하기 쉽지만,


연구 결과 그렇지 않은 것으로 드러났다. 즉, 다른 사람의 얼굴을 기억하는 능력은 일반적인 지능과 상관없으며, ‘사람 얼굴을 기억하게 만드는 유전자’가 다르기 때문이라는 것이다.

중국 베이징사범대학의 지아 리우 교수는 중국의 7~19세 일란성 쌍둥이 102쌍과 이란성 쌍둥이 71쌍을 대상으로 사람 얼굴 기억능력을 측정했다. 그 결과, 유전적으로 완전히 동일한 일란성 쌍둥이들은 형제끼리 비슷한 실력을 보였다.

반면 유전적으로 50%만 같은 이란성 쌍둥이들은 사람 얼굴을 기억하는 능력에서 차이가 많았다.

영어 잘 한다고 반드시 수학 잘 하는 것 아냐

리우 교수 팀과는 별도로 비슷한 연구를 미국에서 진행한 MIT대학의 낸시 캔위셔 교수 팀도 비슷한 결론을 내렸다. 리우 교수는 MIT에서 연구를 마치고 베이징사범대학으로 자리를 옮겼다.

두 교수 팀이 얼굴을 기억하는 능력과 일반적 지능 사이의 연관성을 조사한 결과, 비례 관계가 나타나지 않았다. 즉 얼굴을 잘 기억한다고 머리가 좋은 것은 아니며, 반대로 얼굴을 잘 잊어 버린다고 머리가 나쁜 것도 아니라는 결론이었다.

IQ(지능지수) 검사는 한 가지 두뇌능력이 뛰어난 사람은 다른 분야에서도 두뇌 능력이 뛰어날 것으로 가정한다. 수학을 잘 하는 사람이 언어나 역사 등 다른 공부에서도 뛰어날 것으로 가정하는 방식이다. 그러나 이번 두 교수의 연구 결과는 이런 통념에 도전한다.

뇌 기능은 스위스 아미 나이프 같다는 '모듈론' 뒷받침

이들의 연구 결과는 뇌 능력에 대한 이른바 ‘모듈론’을 뒷받침한다. 모듈론은 뇌는 여러 문제에 대해 다양하게 대응하는 능력을 갖추고 있지만, 이는 마치 스위스 아미 나이프가 각기 다른 용도에 맞는 도구를 여러 개 지니고 있는 것처럼, 뇌의 능력은 모듈화돼 있으며, 유전자가 이러한 모듈화에 영향을 미친다는 주장이다.

모듈론을 지지하는 증거로는, 전체적 지능은 떨어지는데도 말은 어려운 단어를 써 가며 청산유수로 잘하는 윌리엄스 증후군, 그리고 지능은 정상인데도 글을 읽는 데 어려움을 겪는 난독증 등이 있다.

앞으로 두 교수는 영어를 잘해도 수학은 잘 못하는 것처럼 사람마다 과목별로 학습 능력에 차이가 있는 것도 유전자에 의한 것인지를 연구할 계획이라고 밝혔다. 리우 교수의 연구 결과는 ‘진화 생물학(Current Biology)’ 1월7일자에 발표됐다.



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