쥐 정자가 갈고리처럼 생긴 머리로 자궁벽을 찍어 이동하는 현상이 처음으로 포착됐다.

 울산과학기술원(UNIST) 바이오메디컬공학과 박정훈 교수팀은 생명과학과 김재익 교수팀, 일본 교토대 류흥진 박사와 공동 연구를 통해 쥐 생식기관 내부에서 일어나는 정자의 이동 영상을 실시간으로 분석, 이 같은 현상을 발견했다고 최근 밝혔다.

 이번 연구는 설치류 정자 갈고리의 기능에 관한 두 가지 대립하는 가설을 생체 조직 내에서 직접 확인하고자 이뤄졌다.

 그동안 쥐의 정자는 갈고리처럼 생긴 머리를 서로 기차처럼 이어 난자를 향한 이동 속도를 높인다는 '정자 협력' 가설이 유력했지만, 이번 관찰에서는 이러한 현상이 확인되지 않았다.

 이는 또 다른 가설인 '정자와 암컷 생식기관 간의 상호작용' 가설을 뒷받침하는 결과라고 연구팀은 설명했다.

 연구팀은 정자가 이 같은 이동 방법으로 직진성을 높이고, 강한 유체의 흐름에 저항할 수 있다고 봤다.

 또 이번 연구에서는 정자들의 머리가 한 방향으로 정렬되거나 꼬리가 동기화돼 같이 움직이는 현상이 처음으로 확인됐다.

 연구팀은 정자 갈고리의 고정 효과 덕분에 정자의 머리가 한 방향으로 배열돼 움직이거나 동기화된 헤엄치기가 가능한 것으로 분석했다.

 또 쥐 정자의 머리 갈고리가 이러한 행동을 위한 진화의 산물일 수 있다는 새로운 가설도 제시했다.

 연구팀은 정자의 머리는 초록색, 꼬리 일부는 빨간색 형광을 내도록 유전자 조작된 수컷 쥐를 암컷 쥐와 교미시킨 뒤 생식기관을 적출해 이 같은 현상을 관찰했다.

 관찰은 이광자현미경 기반 3차원 영상 획득 기술을 통해 이뤄졌다.

 연구팀은 영상을 통해 정자의 이동 속도와 이동 특성을 정량적으로 측정하는 기술도 확보했다.

 연구팀 관계자는 "정교한 난관 모사 칩 개발과 난임 연구에 도움이 될 것"이라며 "기존 기차 가설을 완전히 뒤집기 위해서는 통계적으로 유의미한 데이터를 확보하는 추가 연구가 필요하다"고  말했다.

 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 '이라이프'(eLife)에 11월 22일 자로 게재됐다.

 연구는 한국연구재단과 정보통신기획평가원의 지원을 받았다.