우주 공간에서도 포유류 번식이 가능하다

<국제우주정거장 International Space Station(ISS) 모습(사진 출처-Wikipedia)>

 

저명 과학학술지 ≪사이어스 어드밴스 Science Advances(과학 발전)≫는 2021년 6월 21일 "국제우주정거장에 보존된 포유류 정자의 생식력에 대해 우주방사선이 미치는 장기 영향 평가"란 제목의 논문을 게재했다.

이 논문은 일본 야마나시대학교, 일본항공우주탐사국(JAXA), 일본 국립양자방사선연구개발원 등 일본 과학자 21명이 공동저자로 되어 있다.

 

다음은 논문 요약이다.

-우주방사선은 세포 DNA를 손상시키므로 장기간 우주 탐사로 인해 자손세포의 돌연변이가 생길 우려가 있다.

-그러나 우주방사선이 생물체에 미치는 장기 영향을 평가할 방법이 전혀 없는 것이 현실이다.

-그래서 연구진은 우주방사선이 생물체에 미치는 영향을 평가할 방법을 개발하였고, 이를 이용해 생물 연구에 있어 국제우주정거장International Space Station(ISS)에 최장 기간 동결건조되어 보존된 생쥐 정자의 생식력을 시험하였다.

-연구 결과 우주방사선은 ISS에 보존된 생쥐 정자 DNA 및 생식력에 대해 아무런 악영향도 없었고, 대조군인 지상 보존 생쥐 정자와 비교했을 때 생식력 감소 또한 전혀 나타나지 않았다.

-지상에서 X선을 동결건조된 정자에 쬐는 실험 결과 우주에서도 동결건조 정자를 200년 이상 장기 보존할 수 있는 것으로 나타났다.

-이번 연구 결과를 통해 우주방사선에 장기간 노출되었을 때 포유류 생식력에 미치는 기존의 영향 평가 방법이었던 우주비행사가 아닌, 정자를 대상으로 할 수 있음을 보여 주었다.

 

연구 방법은 ISS에 장기 보존된(9개월, 2년 9개월, 5년 10개월) 동결건조된 생쥐 정자 시료를 다시 지구로 가져와 난자와 인공수정시켜 정상 새끼를 낳는지, 그리고 지구에서 같은 기간 동안 보관하던 동결건조 생쥐의 생식력과 비교 실험을 하는 것이다.

동결건조 freeze-drying란 생물체나 식품의 장기 보존 방법으로서, 시료를 얼린 다음에 기압을 낮춤으로써 얼음을 수증기로 승화시켜 시료 내 수분을 2~5%로 최소화시키는 방법이며, 현재 개발된 최장기간 생물체 보존법이다.

실험 결과 ISS 보존 정자의 수정능력이나 탄생한 새끼는 지구 보존 정자의 그것과 차이가 없었다.

 

이 연구는 우주방사선이 정자 DNA를 손상시키지도 불임도 일으키지 않는 등 정상 후손을 번식시켰고, 다음 세대에도 아무런 이상이 없었음을 확인한 것이다.

따라서 미래 우주 탐사에서 가장 중요한 질문의 하나인 인간을 포함한 포유동물이 지구를 벗어나 다른 행성에서도 자손을 낳으면서 살아갈 수 있음을 보여주었다는 데서 그 의미가 있다.

 

앞으로의 연구 방향은 난자와 배아에 대한 우주방사선 장기 노출 영향에 대한 것이라고 한다.

 

※출처 

1. Wakayama et. al, Evaluating the long-term effect of space radiation on the reproductive normality of mammalian sperm preserved on the International Space Station, Science Advances, 11 June 2021: Vol. 7, no. 23, eabg5554.(https://advances.sciencemag.org/content/7/24/eabg5554)

2. 생명공학정책연구원, 우주 공간에서 포유류 번식 가능성 확인, BioINwatch: 21-47, 2121. 7. 1.

 

2021. 7. 9 새샘