수컷 초파리 신경 연결지도 완성…유전자와 행동의 연결고리 규명

과학자들이 성체 수컷 초파리의 뇌, 시엽, 신경삭을 포함한 중추신경계의 뉴런 16만 6,000개를 모두 지도화했다. 수백만 개의 연결을 담은 이 지도는 이제 2024년에 지도화한 성체 암컷의 뇌와 직접 비교할 수 있다.

비교 결과 감각과 운동 회로 대부분은 공통으로 나타났다. 그러나 비교적 적은 비율의 세포와 연결이 달랐고, 이는 구애, 날개로 내는 노래, 공격성과 관련된 서로 다른 행동을 만들어내는 데 기여했다. 연구자들은 성을 결정하는 두 유전자 fruitless와 doublesex가 이러한 회로 형성에 어떻게 관여하는지도 확인해, 유전적 지시와 행동 사이의 핵심 단계를 밝혀냈다.

지도를 만드는 데는 약 4년이 걸렸다. 고해상도 전자현미경으로 신경계를 미세한 절편 단위로 촬영하고, 머신러닝 도구로 영상을 조합하고 추적한 뒤, 전문 검토자들이 결과를 수정했다. 관련 연구들은 이 자료를 활용해 몸 곳곳의 수용체에서 섭식과 운동을 제어하는 회로로 향하는 미각 신호를 추적했고, 시각 정보 처리가 뇌 깊숙한 곳까지 이어진다는 사실도 보여줬다.

초파리는 축소판 인간이 아니며, 이번 결과가 여성과 남성의 행동 차이를 설명하는 것도 아니다. 다만 이번 연구는 유전자가 뇌의 신경 연결을 어떻게 바꾸는지 연구할 수 있는 다루기 쉬운 모델을 제공한다. 연구자들은 이러한 원리가 장차 자폐증과 조현병 등을 비롯한 질환과 관련된 유전적 변이를 연구하는 데 도움이 되기를 기대한다.