다람쥐 겨울잠을 자도 왜 굶어죽지 않을까?

1. 겨울잠을 못 자는 이유

동물은 운동을 하지 않으면서 먹지도 않으면 시간이 갈수록 근육은 위축되고 뼈도 약해지며 둘 다 무게를 잃어간다.

그 이유로는 먹지 않기 때문에 에너지원이 부족해지고 근육 단백질을 에너지원으로 사용하기 때문이다.

근육 단백질이 에너지원으로 사용될 경우 분해되면서 암모니아가 생성된다. 암모니아는 소변과 같은 요소로 농축된다.

이 과정에서 필수 영양소인 질소를 신체에서 잃어간다.

그렇다면 겨울잠을 자는 동물들은 오랫동안 먹지도 움직이지도 않는데 근육도 유지하며 생존할 수 있을까?

 

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열세줄땅다람쥐 동면 전 웅크린 모습 출처: 위스콘신메디슨대

2. 겨울잠을 잘 수 있는 이유

미국의 한나 캐리 위스콘신메디슨대학교 비교생명과학부 교수 연구팀에서 땅다람쥐의 경우 장내 미생물 덕분에 겨울잠을 자면서도 생존이 가능하다고 밝혔다. 연구팀은 2022년 1월 27일 국제학술지 '사이언스'에서 열세줄땅다람쥐가 겨울잠을 자는 동안 요소를 장내 미생물로 흡수하여 활용함으로써 생존할 수 있다고 발표했다.

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3. 근거 분석

연구팀은 질소 동위원소를 주입하여 다람쥐의 질소 순환을 분석했다. 질소가 다람쥐에서 장내 미생물 유전체로 이동하고, 숙주인 다람쥐로 돌아오는 재순환 과정을 거치는 것을 확인했다. 요소가 소변으로 농축이 되기도 하지만 일부 요소가 다람쥐 내장으로 이동하고 장내 미생물이 요소 속 질소를 대사산물로 만들어 내장에서 다시 흡수하도록 시킨 것이다.

이 역할을 하는 장내 미생물은 다람쥐의 겨울잠이 길어질수록 유전자 수가 증가하는 것으로 나타났다.

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4. 연구 성과

연구팀은 질소 순환 즉 요소를 재활용하는 다람쥐의 생존 전략을 연구하면 근위축 장애와 같은 질환에 활용할 수 있고, 미세중력 노출로 근손실이 발생하는 우주비행사의 근육을 유지하는 데도 도움이 될 수 있다고 했다.

연구를 주관한 캐리 교수는 "이론상으로 인간이 먼 행성으로 긴 여행을 할 때 동면하는 기술로 사용할 수 있을 것으로 가능성이 있다."라고 말했다.