KISTI의 과학향기

 

썩 유쾌한 얘기는 아니지만, 우리 피부에는 세균 같은 각종 미생물 외에도 작은 진드기가 살고 있다. 바로 모낭충이다. 모낭충은 인간의 피부에 살면서 번식하고, 세대를 이어 간다.

 

태어난 지 며칠 되지 않은 신생아를 제외한 거의 모든 사람의 피부에 모낭충이 산다. 인간의 피부에 사는 모낭충은 크게 두 종류가 있다. 하나는 주로 얼굴의 모낭에 사는 모낭충(Demodex folliculorum)이며, 다른 하나는 얼굴, 두피 등의 피지선에 분포하는 모낭충(Demodex brevis)이다. 이중 얼굴 모낭에 사는 모낭충은 약 0.3㎜ 크기로 현미경으로만 볼 수 있으며, 모낭 속 세포에서 분비되는 피지나 각질 세포를 먹고 산다. 보통 모낭 하나에 1~2마리의 모낭충이 서식하는데, 성인이 되어 모공이 커질수록 그 수가 많아져 20~30세 사이에 최고조에 달한다고 알려져 있다.

 

그림 1. 현미경으로 들여다본 모낭충의 모습. (출처: University of Reading) 

이렇게 인간과 평생을 함께 하는 친밀한 관계인데도 우리는 지금까지 모낭충에 대해 아는 게 많지 않았다. 그런데 최근 영국 레딩대학교가 이끄는 국제 공동 연구팀이 모낭충(Demodex folliculorum)의 유전체를 처음으로 해독해, 이들의 생활사를 국제학술지 ‘분자생물학과 진화’에 발표했다.

 

 

최소한의 유전자만 남긴 단순한 생명체로 진화
연구팀은 블랙헤드 제거제를 사용해 사람의 이마와 코에서 모낭충을 분리했다. 그리고 염기서열을 분석해 모낭충과 비슷한 종의 염기서열과 비교‧분석했다. 그 결과, 모낭충은 최소한의 유전자만 갖는 매우 단순한 생명체로 진화한 것으로 나타났다. 모낭 속에 살기 때문에 외부 위협에 노출될 일이 없고, 다른 기생충들처럼 숙주를 감염시키기 위해 경쟁할 필요도 없기 때문이다. 한 마디로 인간의 피부에서 안락한(?) 삶을 살게 되면서 필요 없는 유전자를 없애버린 것이다. 모낭충이 가진 단백질 암호화 유전자 수는 9707개로, 지금까지 확인된 절지동물 중에서 가장 적은 숫자였다.

 

그림 2. 모낭충(왼쪽)과 다른 진드기 종(오른쪽)에서 잃어버린 유전자를 비교한 그래프. 모낭충 유전체에서 훨씬 더 많은 유전자 감소가 일어났다. (출처: Molecular Biology and Evolution) 

모낭충은 빛을 싫어해 대부분의 시간을 모낭 속에 숨어서 지낸다. 그러다 밤이 되면 피부 표면으로 기어 나와 모낭 사이를 이동하며 짝짓기를 한다. 짝짓기가 끝나면 암컷 모낭충은 다시 모낭으로 들어가 알을 낳고, 알에서 태어난 유충은 모낭 속 피지와 각질, 노폐물을 먹이로 성장한다. 연구팀은 모낭충의 이런 생활사도 유전자 감소와 관련이 있다고 설명했다.

 

우선, 모낭충의 다리는 비슷한 다른 진드기 종과 달리 길이가 매우 짧다. 연구팀은 모낭충이 단 3개의 단일 근육 세포로만 움직인다고 설명했다. 모낭충이 야행성이 된 것도 낮에 깨어있게 하는 유전자와, 자외선으로부터 몸을 보호하는 유전자가 없어졌기 때문이다. 심지어 모낭충은 멜라토닌을 합성하는 유전자도 없애버렸다. 멜라토닌은 인간과 같은 포유동물에게는 밤에 분비돼 잠들게 해주는 역할을 하지만, 반대로 모낭충과 같은 작은 무척추동물에게는 활동적으로 움직일 수 있게 돕는다. 밤이 되면 인간의 피부에서 엄청난 양의 멜라토닌이 분비되기에, 모낭충의 입장에서는 굳이 스스로 합성할 필요가 없어진 것이다. 대신 모낭충은 인간의 멜라토닌을 이용해 밤새 짝짓기를 할 수 있는 에너지를 공급받는다. 

 

연구팀은 유전체 분석을 통해 모낭충에 대해 잘못 알려진 사실도 바로 잡았다. 지금까지 연구자들은 모낭충에게 항문이 없다고 생각했다. 그래서 모낭충이 배설물을 몸속에 축적해 두었다가 죽을 때 한꺼번에 배설물을 방출하며, 이 배설물이 사람에게 피부 염증을 일으키는 것이라고 여겼다. 이로 인해 한때 피부를 위해 모낭충을 무조건 박멸해야 한다는 화장품 광고도 많았다. 하지만 연구팀은 모낭충이 아주 작지만 항문을 갖고 있다는 것을 확인했다며, 그동안 모낭충이 부당한 비난을 받아온 것이 적지 않다고 말했다.

 

실제로 모낭충은 건강한 사람의 피부에서는 큰 문제를 일으키지 않는다. 다만 면역체계가 약해진 사람이나 다른 피부 질환이 있는 사람들에게서 드물게 모낭충이 통제 불능 상태로 번식하면 피부 질환이 발생할 수 있다. 연구팀은 “인간은 아주 오랫동안 모낭충과 함께 살아왔다”며 “정상적인 상태라면 모낭충은 죽은 세포와 과도한 피지를 섭취하고, 모공이 막히는 것을 방지해 피부 건강을 유지하는 데 도움을 준다”고 말했다.

 

 

인간과 공생하는 내부 공생 생물로 전환, 멸종 가능성도
마지막으로 연구팀은 모낭충이 외부 기생충에서 인간과 완전히 공생하는 내부 공생 생물이 되어가고 있는 것처럼 보인다고 말했다. 기생충이 숙주에 기생하면서 필요 없는 유전자를 버리게 되는 경우는 흔하다. 하지만 기생충이 발달 초기에 세포 수를 줄이는 것과 달리, 모낭충은 오히려 성충일 때 유충보다 더 적은 세포 수를 가진 것으로 나타났다. 연구팀은 이 변화가 모낭충이 인간과 공생을 준비하는 첫 번째 단계에 들어선 것이라고 설명했다.

 

그림 4. 현미경으로 관찰된 모낭충의 모습. (출처: University of Reading) 

다만 연구팀은 모낭충이 인간에 대한 의존도가 높아지면서 안타깝게도 멸종에 이를 수 있다고 전망했다. 고립된 생활로 근친 교배를 계속하는 바람에 모낭충에게 새로운 유전자가 도입되지 않는다는 것이다. 보통 기생충은 다른 사람들과의 신체 접촉을 통해 수평으로 전파되는 경우가 흔하다. 연구팀도 처음에는 모낭충이 수평적으로 감염이 이루어질 것으로 생각했다. 하지만 모낭충의 가계도 분석 결과, 주로 모유 수유 등으로 어머니에서 자식으로 전달되는 수직 감염이 일어나는 것으로 밝혀졌다(모낭충은 유두에도 산다). 그래서 어머니와 자식 사이에는 같은 모낭충을 공유하지만, 부부 사이에는 다른 계통의 모낭충을 가지고 있을 확률이 높다.

 

이렇게 수직 감염이 일어나다 보니 모낭충은 다른 모낭충들과 숙주를 두고 경쟁할 필요가 없어졌다. 우리 몸에 자리 잡은 모낭충은 평생 피부를 떠나지 않는다. 연구팀에 따르면, 모낭충의 수명 주기(약 3주)와 인간의 평균 수명(72.6년)을 가정해 계산했을 때 처음 감염된 순간부터 인간이 죽을 때까지 모낭충은 총 1,262세대를 거친다. 인간으로 따지면 3만 년 동안 근친 교배를 하는 것이다. 그만큼 모낭충은 다른 모낭충들과 교류할 기회를 얻지 못해 유전적 다양성이 줄어들 수밖에 없었다.

 

모낭충이 인간에게 더 많이 적응할수록 더 많은 유전자를 잃고, 결국 인간에게 완전히 의존하게 될 수도 있다. 지금의 모낭충은 치명적인 돌연변이가 발생했을 때 이를 복구하는 유전자마저 잃어버렸다. 과연 모낭충의 미래는 어떻게 될까? 연구팀의 주장대로 모낭충은 내부 공생체가 되어 우리의 일부가 될까? 혹은 심각한 돌연변이로 멸종되고 말까? 시간만이 그 답을 알고 있을 것이다.

 

 

 

글: 오혜진 과학칼럼니스트/일러스트: 유진성 작가