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매사추세츠주 우즈홀에 있는 해양생물학연구소(MBL)의 위풍당당한 벽돌 건물 1층에 있는 '오징어 사인아웃' 시트를 지나자 실험실 가운을 입은 소수의 사람들이 전자레인지 줄 사이에서 꿈틀거리고 있습니다.크기의 탱크.그들은 수질을 확인하고, 식량을 관리하고, 메모를 적는 등 해양 생물학 연구의 지형을 바꾸는 사업을 진행합니다.

오징어 마법사 브렛 그라스(Bret Grasse)가 이끄는 이곳 MBL 해양 자원 센터의 직원들은 두족류(오징어, 갑오징어, 문어를 포함하는 그룹)를 사육하는 과학을 터득하려고 노력하고 있습니다.인접한 입구에서 흘러나오는 신선한 케이프 코드 해수의 끊임없는 콸콸 소리가 파이프 네트워크를 통해 흘러내려 넓지만 빽빽하게 들어찬 실험실에 혼란스러운 느낌을 더해줍니다.투어가 계속되면서 질서가 드러납니다.처음에는 일부 탱크 안에 잘못 배치된 플라스틱 병처럼 보이는 것이 두족류 알을 품기 위해 의도적으로 탱크 중간에 배치된 오래된 콜라병으로 밝혀졌습니다.각 병에 공기가 공급되어 건포도 크기의 반투명 계란이 내부에서 진동합니다.일부 두족류 부모는 알이 부화할 때까지 산소를 공급하지만 Grasse는 작업을 자동화하여 부모가 다음 알을 생산할 수 있도록 자유롭게 하는 탄산음료 병 인큐베이터를 개발했습니다.이는 두족류를 실험실 동물로 대량 생산하기 위해 팀이 구현한 몇 가지 낮은 기술 혁신 중 하나입니다.그들이 성공한다면, 그들은 세계에서 가장 최신의 해양 모형 유기체를 탄생시키는 데 도움을 주게 될 것입니다.

모델 유기체는 생물학의 보편적 진실을 밝히기 위한 테스트 시스템으로 사용됩니다.이 모델은 더 큰 동물 그룹을 대표하거나 인간이나 다른 종을 대표하는 역할을 할 수 있습니다.유전학을 포함하여 살아있는 유기체의 발달에 대한 우리의 지식의 대부분은 초파리, 회충, 얼룩말 물고기, 생쥐 및 쥐와 같은 소수의 모델 유기체에 대한 연구에서 비롯됩니다.이들은 세대 시간이 짧고 유지 및 번식이 쉽고 게놈을 쉽게 분석하고 수정하여 유전학, 생물학 및 질병의 상호 작용을 연구한 다음 통찰력을 인간에게도 적용할 수 있는 작은 동물입니다.

과학자들은 이미 실험실 작업을 위해 다른 해양 동물에 접근할 수 있으며 이를 이용해 알아냈습니다.발견신경 전달부터 수정, 학습과 기억의 메커니즘에 이르기까지 모든 것에 대해 설명합니다.그러나 지난 30년 동안 과학계가 유전학 연구를 수용하면서 유전적으로 다루기 쉬운 새로운 해양 모델, 즉 쉽게 조작할 수 있는 유전자를 가진 실험실 동물에 대한 필요성이 분명해졌습니다.MBL은 세계 최초로 유전적으로 다루기 쉬운 두족류 모델 유기체를 생산하여 공백을 메우고 싶어합니다.

두족류로부터 무엇을 배울 수 있는지에 관한 한 가능성은 무궁무진합니다.

과학자들은 동물을 대략 35개의 문으로 분류하지만 세부적으로 연구한 것은 몇 개에 불과하다고 MBL의 두족류 생물학자인 Caroline Albertin은 말합니다. 이는 우리의 생물학적 지식에 큰 구멍을 남깁니다.이는 인간의 생리학을 이해하고 싶지만 남성에 대해서만 연구하는 것과 비슷합니다.

“생물학적 세계에는 우리가 접근할 수 없는 부분이 많습니다.”라고 Albertin은 말합니다.2015년에 그녀는 문어 게놈 서열을 분석한 최초의 팀의 일원이었습니다.그녀는 두족류가 척추동물과 공통점이 많다고 말합니다. 큰 뇌, 카메라 눈, 폐쇄 순환계 등이 있지만 이들은 완전히 독립적으로 진화했습니다.'그들은 이러한 특징을 가지고 있지 않은 달팽이나 조개와 같은 다른 연체동물과 가장 밀접하게 관련되어 있습니다'라고 그녀는 덧붙입니다.

두족류 유전자와 그 발생학, 즉 발생 과정에서 이러한 유전자가 어떻게 배치되는지 연구하는 것은 진화와 유기체 생물학에 대한 지식을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.Albertin이 지적했듯이, 두족류의 큰 신경계의 미묘한 차이를 조사하면 인간 두뇌에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.그리고 두족류가 팔을 따라 흐르는 큰 신경줄이 있음에도 불구하고 팔을 재생하는 방법을 알아내면 인간의 척수 손상을 해결하는 획기적인 방법이 될 수 있습니다.

MBL에서 두족류 모델 유기체 개발 프로젝트를 감독하는 신경분자 생물학자 조시 로젠탈(Josh Rosenthal)과 같은 다른 두족류 전문가들은 자신의 유전 정보를 편집하는 능력과 같이 두족류가 진화한 추가적인 혁신을 연구할 수 있다는 전망에 흥분하고 있습니다.두족류, 즉 세 개의 심장과 주변 환경의 색상, 패턴 및 모양을 일치시키는 능력 또한 이러한 특성의 기본 생물학적 원리를 밝혀내고자 하는 생물학자들을 매료시킵니다.

그러나 MBL이 두족류 연구를 중심으로 추진력을 구축하기 전에 직원 과학자들은 먼저 변덕스러운 대상을 행복하게 유지하고 포로 상태에서 대량 생산하는 기술을 숙달해야 합니다. 이는 쥐보다 두족류의 경우 훨씬 더 까다롭습니다.

시카고대학교 산하 MBL은 책이 아닌 직접 체험을 통해 자연을 연구하는 것을 자랑스럽게 생각합니다.몇 년 전, 비영리 단체와 연결된 연구자 그룹이 다루기 쉬운 유전 시스템을 갖춘 새로운 해양 모델 종의 개발에 대해 논의하기 시작했습니다.MBL은 걸프 스트림에서 유입된 열대 해역이 차가운 북대서양 해역과 만나는 풍부한 바다 지역에 근접해 있어 MBL이 해양 연구의 글로벌 허브가 되는 데 도움이 되었습니다.매년 여름마다 수많은 학생과 과학자들이 훈련과 연구를 위해 이곳에 찾아오며 자연의 신비를 풀어가는 것에 대한 뚜렷한 흥분의 분위기를 조성합니다.연구자들은 이곳에서 개발한 새로운 모델 유기체가 새로운 아이디어와 기술을 본국 실험실로 가져갈 과학자들을 방문함으로써 신속하게 받아들여질 가능성이 있다는 것을 알고 있었습니다.

그룹은 결국 두족류에 동의했고, 2017년 4월 MBL은 새로운 모델 종을 현실화하는 작업을 시작했습니다.첫 번째 전화 중 하나는 Grasse에 대한 것이 었습니다.

여유로운 스타일로 수족관을 운영하는 Grasse는 탱크 사이에 잠시 머물면서 생물학에 대한 큰 아이디어와 수족관에 대한 작은 조정에 대해 이야기하면서 서해안 서퍼의 분위기를 자아냅니다.캘리포니아 몬트레이 베이 수족관에서 선임 수족관사로 마지막 직장에서 그는 세계 최초의 대규모 두족류 공개 전시회를 설계하고 개발했습니다....우리가 전시한 두 종마다 우리가 만지작거리고 있던 4종의 종이 더 있었을 것입니다."라고 그는 말합니다.저는 수년간 두족류 사육에 따른 다양한 문제를 해결하는 획기적이고 혁신적인 경험을 쌓았습니다.... 이제 MBL의 두족류 프로젝트는 이러한 전문 지식을 바탕으로 성공을 거두고 있습니다.

두족류 연구에 있어 오랜 역사를 지닌 MBL은 이미 살아있는 두족류 컬렉션을 보유하고 있으며, 대부분 야생에서 잡거나 다른 실험실에서 기증한 오징어와 갑오징어입니다.그리고 조직은 더 작은 규모로 두족류를 사육한 경험이 있었기 때문에 좋은 출발을 할 수 있었습니다.그러나 신뢰할 수 있는 두족류 공급원이 되기 위해 MBL은 이러한 동물을 수백, 수천 마리 이상 지속적으로 생산하여 즉시 배송 가능한 모델 유기체로 더 넓은 과학계를 지원해야 할 것으로 예상합니다.

그렇게 악명 높은 동물을 성공적으로 키우는 비결 중 하나는 피부색의 약간의 변화나 사소한 행동 변화와 같은 미묘한 신호를 읽는 법을 배우는 것이라고 Grasse는 말합니다.숨쉬는 모습, 헤엄치는 모습, 빨아들이는 모습, 서로의 색깔을 보여주는 모습만으로도 그들에게 필요한 것이 무엇인지에 대한 단서를 얻을 수 있고 이를 적극적으로 해결할 수 있습니다....

또한 먹이, 서식지, 동료, 수질을 고려하여 두족류의 생활 단계에 적합한 조건을 유지하고 더 나은 결과를 위해 조정하기 위해 24시간 작업이 필요합니다.MBL에 있는 대부분의 두족류 종은 자연 수명이 6개월에서 1년이고 3개월이면 성적으로 성숙해집니다.'그들은 빠르게 살고 젊은 삶을 사는 라이프스타일을 갖고 있습니다'라고 Grasse는 말합니다.그의 그룹의 연구는 이미 자연의 일반적인 수명을 초과할 정도로 수명을 늘리고 일부 종의 경우 난자 생존율을 90% 이상으로 높였습니다.

MBL 팀은 Grasse의 경험과 과학자의 요구 사항을 결합하여 잠재적 모델 유기체에 대한 몇 가지 중요한 기준에 맞는 여러 종을 연마했습니다. 동물은 작고 수명이 짧으며 예측 가능한 번식 주기를 유지합니다.스타 공연자에는 하와이 단꼬리 오징어, 캘리포니아 두점 문어, 화려한 오징어, 줄무늬 파자마 오징어, 난쟁이 오징어가 포함됩니다.피그미 얼룩말 문어는 최근 목록에 추가되었습니다.과학자들은 1970년대부터 마름모꼴 크기의 동물을 사육하려고 노력해 왔으며 2018년 말에 MBL은문화를 먼저Grasse는 여러 세대에 걸쳐 지속된다고 말합니다.목록은 각 종이 계속해서 얼마나 잘 번식하는지에 따라 더 작아질 수도 있고, 새로운 실험실 유기체로 이러한 종 중 여러 종을 갖게 될 수도 있습니다.

몇 가지 대표적인 두족류를 선택하고 이를 실제로 이해하는 데 노력을 집중하는 것은 훌륭한 전략이라고 이 프로젝트에는 참여하지 않은 앨버타주 레스브리지 대학의 두족류 연구자 제니퍼 매더(Jennifer Mather)는 말합니다.'우리는 행동과 생태와 같은 삶의 근본적인 측면을 포함하여 이 동물에 대해 아는 바가 너무 적습니다.'

MBL 두족류 팀의 궁극적인 목표는 선택한 종을 다양한 생활 단계에서 즉시 공급하여 전 세계 과학자의 요청에 즉시 응답할 수 있도록 하는 것입니다.'그래서 과학적 질문에 따라 연구자들은 자신들이 필요로 하고 원하는 종류의 자원을 정확히 얻을 수 있다고 Grasse는 말합니다.두족류 프로그램 이전에 MBL은 갑오징어 50마리와 오징어 30마리를 보유했고 현재는 약 4,000마리의 두족류를 보유하고 있으며 거의 ​​모두 양식되고 있습니다.

Grasse의 승무원이 두족류 배양을 위한 최상의 방법론을 알아내는 동안 MBL의 Rosenthal의 유전학자 팀은 방정식의 나머지 절반, 즉 테스트 대상의 유전자를 깊숙이 파헤치는 데에도 똑같이 몰두하고 있습니다.두족류의 꾸준한 공급이 가능해지고 게놈 서열 분석 및 목록 작성이 완료된 후 미래 고객에게 더 많은 옵션을 제공하기 위해 일부 무리의 DNA 조작을 시작할 계획입니다.예를 들어, 과학자들은 특정 문제를 연구하기 위해 특정 유전자가 추가되거나 삭제된 두족류를 주문할 수 있습니다.유전학자들의 작업 중 하나는 연구자들이 그러한 변화를 만들 수 있도록 과학적 기술을 미세 조정하는 것입니다.과학자들이 두족류로부터 얻고자 하는 많은 통찰력은 종종 배아 단계에서 한 번에 하나씩 유전자를 조작하고 동물에 미치는 영향을 연구하는 능력에 달려 있다고 Rosenthal은 말합니다.

과학자들이 유전자를 성공적으로 변경한 후에는 유전적 변화가 다음 세대에 나타나는지 확인하기 위해 동물의 생존, 성장 및 번식을 유지할 수 있어야 한다고 Rosenthal은 덧붙였습니다.'배양이 핵심'입니다.' 외부 연구원은 기술이 있는 경우 자체 실험실에서 MBL의 두족류를 육성하거나 두족류 팀의 도움을 받아 일정 기간 동안 MBL 현장에서 일할 수 있습니다.

이 프로젝트가 MBL에 미치는 이점은 분명합니다. 세계에서 몇 안 되는 유전적으로 다루기 쉬운 모델 유기체 중 하나의 최초이자 유일한 공급원이 되는 것과 관련된 명성이 있습니다. 하지만 연구자들은 명성이 그들의 원동력이 아니라고 말합니다.그리고 금전적 이익을 얻을 가능성도 있습니다.

현재로서는 두족류와 그라스와 그의 팀이 이를 사육하면서 배운 교훈은 MBL에서 연구를 수행하려는 다른 과학자들에게 무료로 제공됩니다.프로젝트가 성공하면 MBL은 Woods Hole이 잔잔한 만 물 위에 판잣집이 떠 있는 그림처럼 완벽해지는 목가적인 여름철뿐만 아니라 일년 내내 더 많은 과학자를 이곳에서 연구하도록 유치하기가 더 쉬워질 것입니다.배 옆으로 날아다니는 갈매기, 햇살 가득한 산책로를 산책하는 가족들.

두족류를 자신의 연구실로 가져가려는 사람들은 비용을 지불해야 합니다.MBL은 직원 과학자들이 개발 작업을 진행하는 동안 프로젝트 비용을 충당하기 위해 이미 일부 동물을 외부 연구자들에게 판매하기 시작했지만 아직 수익을 내지 못하고 있습니다.두족류 배아는 개당 미화 5달러에 판매되며, 성체 배아는 25달러에서 300달러 사이에 판매됩니다.'우리는 부자가 되려고 노력하는 것이 아닙니다.우리의 단기 목표는 과학과 연구를 육성하고 이러한 동물의 활용을 육성하는 것입니다.”라고 Grasse는 말합니다....우리 모두가 계속해서 똑같은 모델, 똑같은 초파리, 똑같은 얼룩말 물고기를 사용했다면... 똑같은 동물에게 계속 질문을 한다면 우리는 거기까지만 갈 수 있을 뿐입니다.따라서 과학 문화를 조금씩 확장하는 것은 우리에게 달려 있습니다.

두족류 프로젝트는 과학계가 다음과 같은 이해를 바탕으로 진행됩니다.필요새로운 실험실 동물.그러나 나는 MBL이 두족류가 얼마나 지능적이고 카리스마 넘치는 것처럼 보이는지를 고려할 때 두족류를 모델 유기체로 추구해야 하는지에 대해 갈등을 겪는 그라스 연구실을 떠납니다.

Grasse 투어에 앞서 저는 MBL의 수석 과학자이자 두족류 분야의 세계적인 전문가인 Roger Hanlon을 만났습니다.그는 일부 두족류가 사건의 내용, 장소, 시기를 기억할 수 있는 일시적인 기억을 가지고 있다는 초기 징후가 있다고 설명했습니다. 이는 많은 척추동물에 비해 인지 능력이 높다는 표시입니다.두족류의 위장 행동의 복잡성과 속도 또한 인상적입니다.

두족류는 복잡한 뇌로 인해 캐나다, 유럽 연합, 뉴질랜드 및 일부 호주 주에서 실험 동물법에 의해 보호됩니다.그러한 장소의 연구자들은 연구에 대한 윤리적 승인을 받아야 하며 동물을 인도적으로 대우해야 합니다.하지만 미국에는 그런 규정이 없습니다.일부 비평가들은 두족류에 대한 실험에 반대하지만 Hanlon을 포함하여 제가 인터뷰한 대부분의 과학자들은 두족류가 좋은 복지 조건에서 유지되는 한 그러한 연구를 계속하는 것이 윤리적이라고 말합니다.

해양자원센터를 떠나기 전 나는 일종의 오징어 콘도 같은 미니수족관이 밀집해 있는 건물 한구석에서 혼자 잠시 시간을 내어 그 중 한 곳을 들여다본다.오징어 두 마리가 마치 외계 우주선처럼 수족관 중앙을 맴돌며 커다란 눈으로 나를 쳐다보며 나를 뒤쫓는다.그들의 마음을 읽고 그들의 관점에서 이야기를 들려줄 수 있었으면 좋겠습니다.