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광합성을 할 수 있는 바다민달팽이가 체내에 ‘엽록체 저장소’를 따로 만들어 햇빛 에너지를 보관한다는 사실이 처음으로 밝혀졌다. 외부에서 빼앗아온 엽록체를 살아 있는 상태로 유지해 햇빛을 영양분으로 바꾸도록 돕는 것으로 나타났다. 굶주릴 때는 이를 분해해 생존 연료로 사용하는 것으로 확인됐다.
코리 알라드 미국 하버드대 교수 연구팀은 광합성을 하는 바다민달팽이가 몸속에서 엽록체를 유지하고 활용하는 새로운 세포 구조를 갖고 있다는 연구 결과를 국제학술지 '셀'에 25일(현지시간) 발표했다. 새롭게 발견된 세포 구조는 고대 그리스어로 ‘훔치다’를 뜻하는 단어 4대사회보험가입내역 확인서 에서 따와 ‘클렙토좀(kleptosome)’이라 명명됐다.
이른바 ‘광합성 민달팽이’로 불리는 바다민달팽이는 해조류를 먹으며 그 안의 엽록체를 자신의 세포 속에 저장한다. 이 때문에 몸이 선명한 녹색을 띠게 된다. 해조류에서 떨어져 나온 엽록체는 일반적으로 오래 살아남기 어렵지만 바다민달팽이가 어떻게 이를 살아 있는 상태로 유지하는지는 그 삼척원주 동안 밝혀지지 않았다.
연구팀은 바다민달팽이 세포가 만들어내는 단백질을 화학적으로 분석했다. 그 결과 엽록체 안의 대부분 단백질은 원래 해조류의 것이 아닌 바다민달팽이 자체에서 유래한 것으로 확인됐다. 바다민달팽이가 엽록체 생존에 필요한 단백질을 스스로 제공하는 것이다.
클렙토좀은 바다민달팽이의 장 안에 존재하는 세포 내 7천만원 대출  공간에 자리하고 있었다. 이 공간은 세포 안에서 불필요한 물질을 분해하는 ‘파고좀’이라는 구조와 비슷한 특징을 지녔다. 일반적으로 파고좀과 닮은 세포 구조는 소화 작용을 하는 다른 세포 기관과 결합해 불필요한 체내 성분을 없애지만 클렙토좀은 엽록체를 안전하게 보관하는 용도로 활용되고 있었다.
클렙토좀 내부에는 이온 채널 단백질 채널도 존 국민은행 주택대출 재하는 것으로 나타났다. 연구팀이 이 채널을 차단하자 광합성에 따른 산소 생산이 줄어들었다. 클렙토좀이 엽록체의 기능 유지에 직접 관여하고 있는 것이다.
클렙토좀은 바다민달팽이가 굶주림에 버티는 능력과도 관련이 있었다. 연구팀은 광합성을 하는 바다민달팽이와 광합성을 하지 않는 민달팽이종을 비교했다. 그 결과 클렙토좀 구조를 지니면서 광합성 교사 대출 을 하는 바다민달팽이는 먹이 없이 최대 4개월까지 생존했다. 클렙토좀 구조가 없고 광합성을 하지 않는 민달팽이는 3~4주 만에 폐사했다.
연구팀은 바다민달팽이가 엽록체를 소화한다는 사실도 확인했다. 평소에는 엽록체를 보관하지만 생존이 위협받을 때는 이를 에너지원으로 전환하는 ‘보관과 소모’의 양면적 기능을 수행하는 것이다.
엘레나 오안체아 미국 브라운대 교수는 “작은 생물에서 세포 수준의 구조를 밝히는 것은 매우 어려운 일”이라며 “클렙토좀의 발견은 세포 소기관의 진화와 그 과정을 이해하는 데 새로운 단서를 줄 수 있다”고 평가했다.
<참고 자료>
- doi.org/10.1016/j.cell.2025.06.003 (2025).
[박정연 기자 hesse@donga.com]