동물들은 왜 잠을 자야만 할까? 사람은 물론 닭 같은 조류, 심지어 파리도 잠을 잔다. 그러나 잠을 자는 이유가 분자생물학적 수준에서 명쾌하게 규명되지는 않았다. 다만 피로를 풀기 위해서라는 등의 거시적 관점에서 수면의 비밀을 풀려는 시도는 적지 않았다.
영국 연구팀이 최근 초파리를 대상으로 수면을 유발하는 기초적인 메커니즘을 찾아냈다고 밝혀 관심을 모았다. 옥스퍼드 대학의 애니사 켐프 연구원 등은 17일 캘리포니아 샌디에이고에서 열린 미국 생물리학협회 64회 연차 총회 학술 발표에서 "초파리의 경우 세포의 '산화 스트레스'가 수면을 유도하는 것으로 드러났다"고 말했다.
▲ 초파리. 동물 실험에서 흔히 사용되는 곤충으로 수면과 관련한 실험 결과 세포 노화를 막기 위해서 잠을 자는 것으로 드러났다. ⓒ 위키미디어 커먼스
초파리도 사람 등 다른 동물과 마찬가지로 대사 활동을 하다 보면, 세포에 활성산소 등이 축적되는데 이것이 수면을 유발하는 신호가 된다는 것이다. 활성산소는 체내의 다른 화학물질들과 쉽게 결합하는 방식으로 각종 질환을 일으키기도 한다. 대표적으로는 노화가 바로 활성산소 등에 의해 촉발되는 것으로 알려졌다.
초파리 등 동물들은 과도한 활성산소 발생을 억제할 수 있는 항산화 시스템을 갖고 있다. 그러나 잠을 안 자고 활동을 지속하다 보면 활성산소와 항산화 물질의 균형이 깨지게 되고 이는 고스란히 세포 수준에서는 스트레스로 작용한다.
▲ 사람을 포함해 개 등 고등동물은 물론 파리 같은 곤충도 잠을 잔다. 동물이 잠을 자는 이유 가운데 하나는 세포 노화를 막기 위한 것으로 추정됐다. ⓒ 위키미디어 커먼스
켐프 연구원은 "초파리가 잠을 자지 못하도록 한 상태에서 신경과 세포 내 각종 물질의 변화를 측정한 결과, 과도한 활성산소가 일종의 신호탄이 돼 몇 단계의 연쇄 과정을 거쳐 수면을 유도하는 것으로 드러났다"고 말했다. 바꿔 말하면, 수면을 통해 과도한 활성산소의 축적을 막고 항산화 물질과 균형을 회복함으로써 세포에 대한 피해를 최소화하려 한다는 것이다.
이번 연구가 사람의 수면에 대한 궁금증을 모두 풀어줄 수는 없지만, 최소한 수면 부족이 왜 수명 단축으로 이어질 수 있는지에 대한 기초적인 답은 제공한 것으로 학계는 풀이했다. 적정하게 잠을 자는 게 건강 유지의 핵심이라는 점이 초파리 실험을 통해서도 확인된 셈이다.
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