재생 (생물학)
From Wikipedia, the free encyclopedia
재생(再生)은 생물학에서 새로 만들어지고 복원되고 성장하는 과정을 일컫는다. 재생 과정은 유전체, 세포, 개체, 생태계가 자연의 변화나 손상과 교란을 일으키는 사건들에 잘 견딜 수 있게 만든다.[1] 박테리아에서부터 사람까지 생물의 모든 종들은 재생하는 능력이 있다.[2][3] 재생은 새로 생성된 조직이 잃어버린 조직과 같은 특성을 보이는 “완전 재생”[4]과 사멸한 조직이 섬유화를 보이는 “불완전 재생"[5]으로 나뉜다. 가장 기저의 수준에서, 재생은 유전자 조절이라는 분자적인 방법을 통해 이루어진다.[6][7] 하지만 생물학에서 재생은 주로 형태발생적 과정을 의미한다. 형태발생적 과정은 형질의 표현형적 가소성의 특징을 갖는데, 여기서 형질의 표현형적 가소성은 다세포의 개체들이 그들의 형태적, 생리적 특징들을 완전하게 유지하고 수리할 수 있음을 의미한다. 유전자적 수준에서, 재생은 근본적으로 체세포적 절차에 의해서 조절된다.[8] 재생은 세포의 역분화, 교차분화, 재분화의 과정을 수반한다. 배아가 발생하는 현상과 비슷한 점이 있기 때문에 재생은 발생생물학에서 연구의 대상이 되기도 한다. 하지만 재생은 번식과 다르다. 예를 들어 히드라는 재생능력이 있지만 발아를 통해 번식을 한다.
히드라와 편형동물인 플라나리아는 높은 재생적응능력을 가지기 때문에 긴 시간 동안 모델 동물로서 사용되었다.[9] 상처를 입었을 때, 이 두 동물의 세포들은 활성화되고 기관은 상처를 입기 전의 상태로 복원한다.[10] 꼬리 달린 양서류의 한 목인 도롱뇽목(유미목: 도룡뇽, 영원)은 수족, 꼬리, 턱, 눈을 포함해 다양한 체내기관을 재생할 수 있는 능력이 있는 것을 고려하면, 척추동물 중에서 가장 재생이 잘 일어나는 동물일 것이다.[2] 기관의 재생은 동물계에서 일반적이고 많이 관찰되는 적응능력이다.[9] 같은 맥락으로, 일부 동물들은 분절증식, 출아법, 분열법을 통해서 무성생식을 할 수 있다.[8] 예를 들어 플라나리아의 모체는 모체의 클론 두 개를 만들기 위해서 몸 중간을 쪼개서 반으로 나누는데, 이 두 몸 조각들이 각각 새로운 개체를 만든다.[11]
극피동물, 가재, 많은 파충류, 양서류는 놀라운 조직 재생을 한다. 예를 들어, 자절은 방어를 위한 기능으로 포식자에게 잡히는 것을 피하기 위해 자신의 수족이나 꼬리를 절단하는 현상이다. 수족나 꼬리가 잘린 뒤에, 세포들이 움직이고 활성화되어 조직이 재생한다.[12][13][14] 어떤 경우에는 잘려나간 수족이 새로운 개체로 재생하기도 한다.[15] 수족의 제한적인 재생은 대부분의 물고기와 도룡뇽에서 일어나고, 꼬리 재생은 개구리와 두꺼비의 유생 시기에 일어나지만 성체에서는 일어나지 않는다. 도룡뇽이나 빛영원의 전체 수족은 수십 번의 절단에도 자라난다. 파충류에서 거북, 악어, 뱀은 절단된 신체 부분들을 재생할 수 없지만, 많은 종류의 도마뱀, 게코, 이구아나들은 높은 재생능력을 가지고 있다. 일반적으로 꼬리의 절단 부분을 떨어뜨리고 이를 다시 재생시키는 것은 방어기작의 일부이다. 포식자에게 도망칠 때, 만약 포식자가 꼬리를 붙잡으면, 꼬리는 끊어진다.[16][17]
수족재생을 종종 수반하는 생물학적 과정은 자절이라고 알려져있다.