꼼장어의 점액으로 찢어지지 않는 강하고 신축성있는 기능성 옷 만들기

(Photo from Wikipedia)

3억년전부터 이 지구에서 살아왔다고 하는 꼼장어는 먹장어라고도 불리워지는 장어과에 속한 생물입니다.생김새는 다른 장어류 (생선초밥에 쓰이는 민물장어인 뱀장어나 아나고라고 더 많이 알려진 붕장어)와 비슷해서 뱀처럼 가늘고 길며 겉표면이 미끌미끌합니다. 하지만 생태학적으로는 큰 차이를 보이는데,  뱀장어와 붕장어는 뼈를 가진 경골어류이나 꼼장어는 턱이 없고 뼈가 없는 가장 원시적인 원구류에 속합니다.                                               

꼼장어는 오염되지 않은 깊은 바다 속에 살며, 턱이 없어서 씹을 수는 없지만 바다 밑에 가라앉은 죽은 생물체의 몸 안으로 파고 들어가, 위아래  뾰족한 톱니같은이빨들을 이용해 사체를 먹기 때문에 바다의 청소부로 불리우기도 하죠. 또한 온 몸에  90-200개에 점액 방출구멍이 있어서 위협을 받거나 스트레스를 받으면 엄청난 양의 점액을 방출한다고 알려져 있습니다.

2011년 말에 Vincent Zintzen 박사를 비롯한 뉴질랜드와 호주 과학자팀이  최단 수중 카메라를 이용해서 꼼장어가 뿜어내는 점액이 꼼장어 생존에 필수적인   2 가지 중요한 기능을 밝혀냈는데요. 그 첫번째는점액을 이용한 방어 기능입니다. 상어와 같은 적들이 꼼장어를 물면 0.4초 이내에 물린 곳에서 점액질이 뿜어져 나와 상대의 입과 아가미를 가득 채워 숨이 막히게 하죠. 또 다른 기능은  꼼장어가 살아있는 오징어나 다른 물고기를 찿아내면 점액을 뿜어 질식시켜며 아주 능동적인 먹이사냥을 하는 것입니다 (reference #1 참조). Zintzen 박사의 연구는 실험실이 아닌 자연에서의 꼼장어의 생태를 보여준것에 큰 의미가 있죠. 

                                         (Youtube video by Tepapamuseum, credit to Zintzen et al)

사실 Jeanette Lim을 비롯한 캐나다 연구팀들은 2005년에 실험실에서 자체제작한 기구를 이용해 꼼장어의 점액이 우럭의 아가미를 꽉 매운 경우 떼어내는 것이 쉽지 않다는 것과 포셉을 이용해서 부분적인 자극을 주면 자극 받은 근처에 점액 방출구에서만 점액이 뿜어나오는 것을   카메라로 찍어서 발표했었었죠 (reference #2 참조).   

(Figures from reference #2, Lim et al)

                                                

2012년 말에 또하나의 꼼장어 점액에 관한 아주 흥미로운 연구가 Atsuko Negishi를 비롯한 캐나다 연구팀에 의해 발표 되었는데요. 이 연구는 꼼장어 점액이 인간의 머리카락보다 100배정도 더 가느다란 수백 수천개의 아주 강한 실같은 단백질 덩어리라는 것에 기초해서 이 단백질을 이용해 가느다란 섬유를 만드는 기술입니다.  이 연구 결과는 American Chemical Society’ journal Biomacromolecules에 발표되었습니다 (reference #3 참조).

                                                             (Youtube video by FudgeLabGuelph)

현재 대부분의 합성섬유가 석유에서 만들어 지는데, 석유 값이 치솟는 가운데 이 연구는 자연에 존재하는 생물을 이용해 질기고 신축성있는 섬유를 만드는 큰 가능성을 연 뜻깊은 성과라 하겠습니다.  하지만 꼼장어 점액 섬유가 상용화 되기 위해서는, 꼼장어 점액을 만드는 유전자를 박테리아에 이식해서 대량생산이 가능한 체제를 구축하는 등 후속연구가 요구되고 있습니다.

References:

1.      Zintzen, Roberts, Anderson, Stewart, Struthers, and Harvey. 2011. Hagfish  predatory behaviour and slime defence mechanism. Scientific Reports. http://dx.doi.org/10.1038/srep00131

2.   Lim, Fudge, Levy and Gosline. 2005. Hagfish Slime Ecomechanics: Testing the Gill-Clogging Hypothesis. The Journal of Experimental Biology.      http://jeb.biologists.org/content/209/4/702.full

3.     Negishi, Armstrong, Kreplak, Rheinstadter, Lim, Gillis, and Fudge. 2012. The Production of Fibers and Films form Solubilized Hagfish Slime Thread Proteins. Biomarcromolecules. http://dx.doi.org/10.1038/srep00131