냄새는 우리가 매일 세상을 경험하는 방식을 형성하며, 위험을 감지하고 맛을 풍부하게 하며 기억을 불러일으키는 데 도움을 줍니다. 그러나 그 중요성에도 불구하고, 과학자들은 그것이 실제로 어떻게 작동하는지 이해하는 데 있어 눈을 가린 채 방황해 왔습니다. 지금까지는요.
쥐를 대상으로 한 새로운 연구에서, 하버드 의대 신경생물학 교수인 Sandeep (Robert) Datta와 그의 동료들은 코 안에 1,000가지 이상의 후각 수용체가 어떻게 배열되어 있는지 보여주는 최초의 상세 지도를 구축했습니다. 스포일러: 그냥 색종이처럼 던져진 게 아닙니다.
"후각은 매우 신비롭습니다"라고 Datta는 인정했는데, 이는 후각이 감각 중에서 이상한 사촌이었다는 점을 정중히 표현한 것입니다. 시각, 청각, 촉각은 모두 깔끔한 지도를 가지고 있지만, 후각은 구석에서 삐져나와 있었습니다. 연구진은 이 수용체를 가진 뉴런이 수용체 유형별로 그룹화되어 코의 위에서 아래로 이어지는 수평 띠, 즉 줄무늬를 형성한다는 것을 발견했습니다. "우리의 결과는 이전에는 질서가 없다고 여겨졌던 시스템에 질서를 가져옵니다"라고 Datta는 말했습니다.
연구팀은 300마리 이상의 쥐에서 약 550만 개의 뉴런을 분석했으며, 단일 세포 시퀀싱과 공간 전사체학을 결합하여 각 뉴런이 어디에 위치하는지 정확히 파악했습니다. "이것은 아마도 지금까지 가장 많이 시퀀싱된 신경 조직일 것입니다"라고 Datta는 언급하며, 쥐가 대부분의 인간보다 더 나은 세포 GPS를 가지고 있음을 증명했습니다. 이 지도는 또한 뇌의 후각 망울에 있는 해당 지도와 일치하여, 냄새 정보가 코에서 신경 회로로 어떻게 전달되는지에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.
쥐는 약 2천만 개의 후각 뉴런을 가지고 있으며, 각각은 1,000가지 이상의 수용체 유형 중 하나를 발현합니다. 이는 인간의 색각이 겨우 세 가지 주요 수용체 유형으로 작동하는 것과 비교됩니다. 즉, 후각은 과잉 성취자입니다. 연구진은 유전자 활동을 조절하는 분자인 레티노산이 이 정밀한 배열을 안내하는 핵심 요소임을 확인했습니다. 레티노산의 구배는 각 뉴런이 위치에 따라 올바른 수용체를 활성화하도록 도우며, 수준이 변경되면 전체 수용체 지도가 위나 아래로 이동했습니다. "우리는 발달이 1,000가지의 다른 후각 수용체를 믿을 수 없을 정도로 정밀한 지도로 조직하는 이 위업을 달성할 수 있음을 보여줍니다"라고 Datta는 말했습니다.
하버드 대학의 Catherine Dulac이 이끄는 별도의 연구는 같은 호의 Cell 저널에 게재되었으며, 일관된 결과를 발견했습니다. 과학은 좋은 확인을 사랑하기 때문입니다.
기본적인 호기심을 충족시키는 것 외에도, 이 발견은 후각 상실 치료에 도움이 될 수 있습니다. 현재 후각 상실은 안전, 영양 및 정신 건강에 영향을 미침에도 불구하고 효과적인 치료법이 거의 없습니다. "이 지도를 이해하지 못하면 새로운 치료법 개발에 실패할 수밖에 없습니다"라고 Datta는 경고했습니다. 연구팀은 현재 수용체 줄무늬가 특정 순서로 나타나는 이유와 인간에게도 동일한 조직이 존재하는지 이해하기 위해 노력하고 있으며, 이는 줄기 세포 치료나 뇌-컴퓨터 인터페이스를 통해 후각을 복원하는 데 잠재적으로 도움이 될 수 있습니다.
그러니 다음에 장미 냄새를 맡고 향수에 젖을 때, 기억하세요: 당신의 코 안에서는 고도로 조직화된 줄무늬 파티가 열리고 있으며, 과학이 드디어 손님 명단을 갖게 되었습니다.