쥐 정자가 머리에 있는 갈고리로 자궁벽을 찍으며 이동하는 현상이 최초로 확인됐다.

유니스트(UNIST·울산과학기술원)는 박정훈 교수팀(바이오메디컬공학)과 김재익 교수팀(생명과학), 교토대 류흥진 박사가 공동 연구를 통해 이 같은 현상을 포착했다고 16일 밝혔다.

쥐의 정자 머리에 있는 갈고리가 자궁벽을 찍어 이동하는 모습. 갈고리가 자궁 내벽을 향하고 있다. 유니스트 제공

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이번 연구는 설치류 정자 갈고리 기능에 관한 두 가지 대립하는 가설을 생체 조직 안에서 직접 확인하기 위해 이뤄졌다. 연구팀은 정자의 머리는 초록색, 꼬리 일부는 빨간색 형광을 내도록 유전자 조적된 수컷 쥐를 암컷 쥐와 교미시킨 뒤, 생식기관을 적출해 관찰했다. 관찰에는 생체 손상 없이 조직 내부를 수백 마이크로미터 깊이까지 관찰할 수 있는 이광자현미경 3차원 영상 획득 기술을 활용했다.

그동안 설치류 정자 갈고리 기능에 대해선 쥐의 정자를 갈고리처럼 생긴 머리를 서로 기차처럼 이어 난자를 향한 이동 속도를 높인다는 ‘정자협력설’이 유력했다. 이 가설은 정자와 암컷 생식기관 간의 상호작용한다는 가설과 대립해왔다.

연구팀이 실제 확인한 결과, 정자가 머리의 갈고리로 자궁과 난관 내벽을 찍어 빠르게 이동하는 현상이 관찰됐다. 정자의 머리가 한 방향으로 정렬되거나 정자 꼬리가 싱크로나이즈드 스위밍 선수처럼 동기화돼 같이 움직이는 현상도 처음 관측됐다. 그러나 머리를 서로 기차처럼 이어 난자를 향한 이동속도를 높이는 모습은 확인되지 않았다. 연구팀 측은 “정자 갈고리로 고정하는 효과 덕분에 정자의 머리가 한 방향으로 배열돼 움직이거나 동기화된 헤엄치기가 가능한 것으로 분석했다”면서 “기차가설을 완전히 뒤집기 위해서는 통계적으로 유의미한 데이터를 확보하는 추가 연구가 필요하다”고 설명했다.

쥐의 정자 머리가 한방향으로 정렬된 현상. 유니스트 제공

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공동연구팀은 이번 연구를 통해 얻은 영상을 통해 정자의 이동 속도와 이동 특성을 정량적으로도 측정하는 기술도 확보했다. 연구팀 관계자는 “정교한 난관 모사 칩 개발과 난임연구에도 도움이 될 것으로 기대하고 있다”고 말했다.

이번 연구 수행은 한국연구재단과 정보통신기획평가원의 지원을 받아 이뤄졌다. 연구결과는 생명과학분야 국제학술지인 이라이프(eLife) 11월22일자에 게재됐다.

울산=이보람 기자 boram@segye.com

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