동물 생명 활동을 지원하는 뇌에는 산소가 필수적이어서 심한 저산소 환경에 놓여 질식한 생물은 신경 활동이 정지되어 버린다. 독일 루드비히막시밀리안대학 연구팀이 2021년 10월 공개한 논문에 따르면 질식에 의해 신경 활동이 완전히 정지한 올챙이 뇌에 조류를 주입해 뇌에 산소가 생성되어 신경 활동을 재개하게 됐다고 발표했다.
동물이 필요로 하는 산소는 주로 폐와 아가미, 피부에서 가져온다. 특히 뇌 활동에 어느 정도 산소량이 지속적으로 공급되어야 한다. 따라서 심해 다이빙이나 높은 고도에서 비행 등 저산소 환경에서 산소 공급량을 유지하는 게 중요한 과제다.
산소를 발생시키는 수단 중 하나는 녹색 식물에 의한 광합성으로 실제로 광합성을 하는 생물과 해양 동물 자연 공생 작용이 보고되어 있다. 이번 연구팀이 실시한 실험은 개구리 올챙이 체내에 광합성을 하는 조류를 주입해 강한 조명을 비추면 체내에서 광합성을 발생시켜 뇌까지 산소 공급을 하려는 것.
반투명 올챙이에 녹색 플랑크톤을 주사하면 올챙이가 녹색으로 물들어간다. 또 현미경으로 체내 조직을 확대해보면 올챙이 미세혈관까지 광합성 가능한 녹색 플랑크톤이 확산된다. 실험에선 빛이 조사된 플랑크톤이 산소를 발생시켜 뇌 활동 대용으로 기능하게 된 것으로 보고 있다.
빛을 비추거나 그렇지 않을 때를 교대로 반복하면 빛을 비추면 신경 활동에 반응이 생기고 빛이 사라지고 일정 시간이 경과하면 다시 활동을 중단한다. 이 연구를 통해 광합성을 하는 미생물이 생물 뇌 활동을 구할 능력을 보여줄 수 있다고 연구팀은 밝히고 있다. 이는 미래에 병적 장애를 돕는 방법으로 산소 수준을 증가시키는 수단 제공도 기대할 수 있다.
하지만 이번 실험은 투명 올챙이기 때문에 조사된 빛이 피부를 투과해 체내 미생물 작용을 하게 한 것이며 어디까지나 미생물이 산소를 공급할 수 있다는 원칙이 증명된 것에 지나지 않는다. 연구팀은 또 실험 결과가 혁신적이면서 미생물을 체내에 주입하는 것으로 장기적인 면역 반응 등 유해 위험은 장기 실험과 응용 분야 전개가 필요하다고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.