붉은지렁이 이빨에 담긴 재료공학의 미래
2022-04-25 20:17

붉은지렁이(블러드웜, 학명 Glycera dibranchiata)가 가진 금속성 송곳니가 인류 재료과학의 미래를 밝힐 열쇠라는 주장이 제기됐다.

미국 캘리포니아대학교 샌타바버라캠퍼스 생화학 연구팀은 25일 국제학술지 'Matter'에 공개한 논문에서 송곳니 일부가 구리로 된 붉은지렁이에게서 놀라운 멀티태스킹(다기능) 단백질을 특정했다고 밝혔다.

붉은지렁이가 어떻게 금속 송곳니를 가지게 되는지 조사하던 연구팀은 복합소재로 된 송곳니를 만들어내는 다기능 단백질을 발견했다. 연구팀은 이를 힌트로 새로운 소재를 발명할 수 있을지 모른다고 결론 내렸다.

날카로운 이빨 생성의 첫 단계는 단백질 전구체다. 구리와 단백질이 풍부한 액체가 모이면 그다음엔 구리를 촉매 삼아 아미노산 유도체 DOPA를 멜라닌 상태로 변환한다. 구리가 섞인 멜라닌은 다시 단백질과 결합되고, 이 과정에서 금속과 유사한 기계적인 송곳니가 탄생한다.

구리가 섞인 금속제 송곳니를 가진 붉은지렁이 <사진=미국국립과학원회보 공식 홈페이지>

연구팀 관계자는 “글리신과 히스티딘을 주성분으로 하는 간단한 구성의 단백질이 이렇게 기능이 많은지 전혀 예상하지 못했다”며 “이 멀티태스킹 단백질은 전혀 연관성이 없는 분야까지 영향력을 주는 것으로 밝혀졌다”고 설명했다.

이 관계자는 “다기능 단백질은 붉은지렁이가 송곳니를 키울 때 다양한 화학적 기능을 발휘한다”며 “이 단백질은 바다 퇴적물부터 흡수한 구리를 멜라닌과 섞은 뒤 가공해 치명적인 송곳니를 생성하는 것으로 확인됐다”고 전했다.

글리세라속(Glycera) 환형동물인 붉은지렁이는 유연한 몸체 맨 앞에 위치한 입에 구리로 된 단단하고 날카로운 송곳니를 네 개 갖고 있다. 주둥이는 먹이활동을 할 때 몸체 앞으로 쭉 밀려나온다.

몸체 앞쪽으로 튀어나오는 붉은지렁이의 입부분(왼쪽)과 확대한 송곳니 <사진=<Matter 공식 홈페이지>

다 자라면 몸길이가 35㎝에 이르는 붉은지렁이는 가늘고 긴 몸을 해저 진흙 속에 숨기고 있다가 순식간에 먹이를 낚아챈다. 마비를 일으키는 독까지 갖고 있어 사람이 물릴 경우 따끔하다.

붉은지렁이의 송곳니는 10%가 구리다. 주성분은 단백질과 멜라닌이다. 구리와 멜라닌이 절묘하게 조합돼 송곳니 자체의 내마모성이 아주 뛰어나다. 덕분에 수명이 대략 5년인 붉은지렁이는 죽을 때까지 날카로운 송곳니를 사용할 수 있다.

연구팀은 붉은지렁이에서 관찰된 다기능 단백질이 지속 가능한 복합소재나 고분자화합물 소재 개발에 활용될 것으로 기대했다. 특히 다양한 소재 생산에 필수적인 처리 기술 자체를 재정립하는 계기가 될 것으로 내다봤다.

정이안 기자 anglee@sputnik.kr 

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