빛의 영향을 받는 생물학적 리듬은 건강에 대해 많은 것을 말해줍니다

매년 11월 보름달이 뜨고 며칠 동안 호주의 그레이트 배리어 리프(Great Barrier Reef)에서는 경이로운 광경이 펼쳐집니다. 산호는 수십억 개의 난자와 정자를 물 속으로 방출하여 자유롭게 떠다니는 유충을 형성합니다. 이들은 결국 정착되어 새로운 산호 군락을 형성하게 됩니다.

산호는 달빛에 의해 번식을 동기화하는 유일한 생물이 아닙니다. 이러한 리듬은 일반적으로 초승달 사이의 29.5일 주기에 맞춰 조정된 단백질 제어 생물학적 시계의 한 형태인 월주 시계에 의해 제어됩니다.

동기화

대부분의 다세포 유기체에는 일종의 내장 생물학적 시계가 있거나 있다고 생각되며, 먹이 섭취 및 번식을 포함한 많은 중요한 과정은 정확한 타이밍에 의존합니다. "동기화"를 유지하는 능력은 생존의 핵심입니다.

오스트리아 비엔나 대학의 신경생물학자인 Kristin Tessmar-Raible 교수는 '종 내에서 그리고 종 전체에 걸쳐 개인의 시간 관련 상호 연결이 어떻게 작동하는지 이해하는 것은 생태학적으로 안정적인 시스템에 매우 중요합니다'라고 말했습니다.

아마도 더 친숙한 또 다른 생물학적 시계 형태인 24시간 주기 시계는 빛과 온도와 같은 환경 신호에 반응하여 매일 24시간의 수면-각성 주기를 조절합니다. 시계의 이름은 "주변"을 의미하는 라틴어 "circa"와 "낮"을 의미하는 "dies"에서 유래되었습니다.

이 복잡한 시스템은 수면과 소화부터 신진대사와 기분까지 모든 것을 조절합니다. 연구자들은 이러한 생물학적 리듬을 어긋나게 할 수 있는 환경적 요인에 대해 밝히고 있습니다.

그러나 유전적, 분자적 수준에서 관련된 메커니즘을 포함하여 "연대생물학"에 관한 많은 부분이 아직 알려지지 않았습니다.

달빛 신호

더 깊이 탐구하기 위해 Tessmar-Raible은 2024년까지 5년 동안 진행되는 EU 자금 지원 Mari.Time 프로젝트의 일환으로 바다에 사는 동물의 월주주기 리듬을 연구해 왔습니다.

우리가 연구하는 벌레 종의 많은 호르몬은 인간과 밀접하게 관련되어 있습니다.

그녀가 초점을 맞추고 있는 것 중 하나는 Platynereis dumerilii라고 불리는 해양 강모 벌레입니다. 이 벌레는 온대 바다에서 열대 바다까지 연안 해역에 서식합니다.

Tessmar-Raible은 '지금까지 가장 큰 시사점은 빛의 유형과 달빛의 지속 시간에 대한 정보를 유기체에 제공하는 광수용체(또는 빛 감지 세포)를 발견했다는 것'이라고 말했습니다.

연구진이 확인한 L-Cry 단백질은 크립토크롬(cryptochrome)이라고 불리는 빛 감지 분자 그룹에 속합니다. 단백질은 유기체가 특정 달의 위상에 어떻게 동기화할 수 있는지 설명하는 데 도움이 될 수 있기 때문에 중요합니다.

연구에 따르면 L-Cry는 "올바른" 빛만 웜에 영향을 미치도록 허용하는 문지기 역할을 합니다. 또한 다양한 달 위상의 조도 수준과 햇빛과 달빛을 구별할 수 있습니다.

Tessmar-Raible은 “이것은 개별 벌레가 월주 시계를 동일한 달의 위상과 어떻게 동기화할 수 있는지 설명할 수 있습니다.”라고 말했습니다. '우리는 달빛이 월간 타이밍의 역할 외에도 밤의 가장 어두운 시간에 야행성 떼가 시작되는 정확한 시간을 계획한다는 사실을 발견했습니다. 이는 아마도 생존과 번식을 최적화하기 위한 것입니다.'

Mari.Time이 인공조명, 기후변화 등 인간의 영향이 생태계의 안정성에 어떤 영향을 미치는지에 대한 새로운 단서를 제공하고 그 영향을 줄이는 방법을 제시할 수 있기를 바랍니다.

달이 수면과 우울증 같은 것에 영향을 미친다는 증거가 늘어나고 있기 때문에 이 프로젝트는 인간 건강에 대한 연구에도 도움이 될 수 있습니다.

Tessmar-Raible은 '우리가 연구하는 벌레 종의 많은 호르몬은 인간과 밀접하게 관련되어 있습니다'라고 말했습니다.

그녀는 해양 생물의 달 주기 메커니즘을 연구하면 다른 월별 패턴에 대한 이해가 향상될 수 있다고 말했습니다. 여기에는 특정 정신 장애의 월경 주기와 기분 패턴이 포함됩니다.

밤낮으로

네덜란드 라이덴대학교에서 생체시계를 연구하는 요한나 마이어(Johanna Meijer) 교수는 30년 이상 동물의 일주기리듬을 연구해 왔다.