최근 연구에 따르면 전기뱀장어의 전기 방전은 환경에서 유전 물질을 근처 동물의 세포로 전달하기에 충분한 전기 에너지를 생성하는 것으로 나타났습니다. 이번 발견은 전기뱀장어와 기타 전기를 생산하는 유기체가 자연의 유전적 변형에 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다. 실험실 환경에서 전기천공법은 세포막의 투과성을 증가시키기 위해 세포에 전기장을 가하여 외부 DNA가 유입될 수 있도록 하는 것을 포함합니다. 이 기술은 연구 실험, 종양 치료, 유전자 및 세포 기반 치료법에 사용되는 녹아웃 마우스를 생산하는 데에도 사용됩니다.
이제 일본 나고야 대학 연구진의 새로운 연구에 따르면 전기뱀장어는 자연 환경에서 전기천공이 가능하다는 사실이 밝혀졌습니다.
이번 연구의 교신저자인 이다 아츠오(Atsuo Iida)는 “전기천공이 자연에서도 일어날 수 있다고 생각했다”며 “아마존 강의 전기뱀장어가 완전히 동력원으로 작용할 수 있고, 주변 지역에 사는 유기체가 수용체 세포로 작용할 수 있으며, 물에 방출된 환경 DNA 조각이 외래 유전자가 되어 방전으로 인해 주변 유기체의 유전적 재조합을 일으킨다는 사실을 깨달았다”고 말했다.
전기뱀장어가 동력원이군요. 그렇죠. 지구상에서 가장 큰 전압을 생산하는 유기체로서 단일 전기 기관 방전(EOD)으로 최대 860V를 방출할 수 있습니다. 연구진은 전기뱀장어를 생후 6일 된 제브라피시 유충과 함께 민물 수조에 넣었습니다. 녹색 형광 단백질(GFP)을 운반하는 DNA를 어항 물에 추가합니다.
마취된 금붕어를 먹이로 수조에 넣으면 장어는 EOD를 방출하고 금붕어를 먹습니다. EOD에 노출된 후 연구자들은 제브라피시 유충을 입체현미경으로 검사하여 자외선 하에서 강한 녹색 형광을 보이는 여러 세포 클러스터에 초점을 맞췄습니다. 유충 세포의 총 5.3%가 GFP 양성을 보였습니다.
"이는 전기뱀장어의 펄스 모양이 다르고 전기천공에 일반적으로 사용되는 기계에 비해 전압이 덜 안정적이지만 전기뱀장어의 방전이 세포로의 유전자 전달을 촉진한다는 것을 보여줍니다. 전기를 생산하는 전기뱀장어와 기타 유기체는 자연의 유전적 변형에 영향을 미칠 수 있습니다"라고 Iida는 말했습니다.
연구진은 이번 연구가 환경적 유전자 전달의 증거만을 제공할 뿐, 전달된 유전자가 미래 세대에서 유전적 요인으로 기능하는지 여부를 확인하지는 못한다고 지적합니다. 그들은 대장균을 포함한 단세포 유기체를 사용하여 유전적 이식유전자를 검증하려고 시도했지만 긍정적인 결과를 얻지 못했습니다. 아마도 뱀장어가 생산하는 전압(약 200~250V)이 전기천공에 충분하지 않을 수 있기 때문일 수 있습니다. 대장균의 경우 기계 전기천공법은 일반적으로 1kV를 초과하는 방전 전압을 사용합니다. 자연 환경에서 방전 매개 형질전환유전자의 유전성을 조사하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다.
연구자들은 그들의 발견에 대해 당연히 흥분하고 있습니다.
Iida는 "이러한 '예상치 못한' 아이디어와 '기발한' 아이디어를 기반으로 새로운 생물학적 현상을 발견하려는 시도가 살아있는 유기체의 복잡성에 대해 세계를 계몽하고 미래의 돌파구를 마련할 것이라고 믿습니다."라고 Iida는 말했습니다.
해당 연구는 PeerJ: Life and Environment 저널에 게재되었습니다.