삼배엽 배아의 신경계 발생 2

태아 발생에서 원시선(primitive streak – prs)이 시작하는 부분이 항문이 된다. 원시선이 척삭돌기 형성 과정으로 바뀌면서 척삭돌기가 앞쪽으로 형성되면서 입인두막(oropharyngeal membrane – opm)까지 진행한다. 척삭돌기에서 신경관이 유도되고 신경관에서 척수와 뇌가 만들어진다.
외배엽에서는 신경관이 형성되고 신경제 세포가 분화가 분화되는데, 신경제는 언덕 구조를 이루며 형성되므로 신경능이라고도 한다. 신경세포들은 외배엽, 중배엽, 내배엽과 더불어 제4의 배엽이라고 불릴 만큼 동물 신경계 형성에 중요하다. 신경능에서 미엘린 수초를 형성하는 신경집, 신경교, 그리고 교감, 부교감의 자율신경계가 생성된다. 외배엽과 그 아래 중배엽의 수평 단면을 보면 가장 위에 신경판(neural plate)이 있다. 얇은 판 모양을 하고 있던 외배엽의 등쪽 한가운데 부분이 두꺼워지면서 만들어진 구조이다.
이 평평했던 신경판이 등쪽 한가운데에서 안쪽을 향해 말려들어간다. 그러면서 아래로 푹 파여 신경고랑(neural groove)이 생기고, 신경고랑 양쪽 바깥으로 신경주름(neural fold)이 만들어진다. 곧 이 신경주름의 등쪽 좌우가 양쪽 바깥에서 중앙을 향해 움직이면서 서로 융합한 후 신경판에서 분리되어 신경관(neural tube)이 길게 형성된다. 신경관 안의 내강(lumen – 속공간)은 신경수관(neural anal)이라고 한다.
신경관 밑에는 연골로 되어 있는 척삭이 줄 모양으로 죽 뻗어 있다. 보통(notochord)를 척색이라고 번역하고 사전에도 척색을 표준어로 인정한 반면 척삭은 척색의 잘못된 표현으로 나오지만, 이 같은 일은 축삭 혹은 축색으로 번역되는 axon과 마찬가지로 索을 잘못 읽은 것이다. 索은 찾을 ‘색’과 동아줄, 노, 새끼’삭’이라는 두 가지 음이 있다. 아마 영어를 일본어로 번역한 용어를 우리말로 옮기는 과정에서 비롯된 잘못으로 추정된다. 그리고 영어 용어의 원래 뜻에 비추어보면 ‘삭’이라고 하는 것이 옳다고 생각된다. 따라서(notochord)는 척삭으로, axon은 축삭으로 하는 것이 적확한 표현일 수 있다. 척삭에서는 아주 중요한 두가지 물질이 분비된다. 하나는 뼈형성단백질(Bone Morphogenetic Protein – BMP)이다. BMP의 종류는 20개 정도 된다. 그 가운데 BMP4 한 가지만 기억하자. 척삭에서 보통 세포로 BMP4가 분비되면 뼈를 만들 수 있는 형질의 세포로 바뀐다. 뼈를 만들려면 칼슘 분비를 조절할 수 있어야 한다. 세포를 그렇게 바꿔주는 것이다.
피부, 근육 등 다른 부위의 세포들도 이런 식으로 형질이 바뀌면서 생겨난다. 다른 하나는 소닉 헤지호그(Sonin Hedgehog Homolong – SHH)이다. 척삭에서 신경관 아래쪽에 있는 세포들로 분비해 세포들의 형질 변화를 유도한다. SHH는 이름에 ‘고슴도치(hedgehog)’라는 단어가 들어 있는데, 생김새가 그런 건 아니다. 발생생물학에서 쓰이는 용어들을 추적해보면, ‘곱사등이’라든지 ‘불구자’ 같은 단어가 있다. 발생생물학과 관련된 연구들이 대부분 유전병에서 출발하는데, 실험동물을 대상으로 인공적으로 돌연변이를 일으켜서 만들어진 모양에 이름을 붙였다.
척추동물은 척삭동물에서 기원한다. 따라서 척삭동물 척삭과 신경계는 척추동물의 신경시스템과 진화적으로 관련된다. 척삭이 꼬리쪽에 있는 미삭동물인 멍게 유생과 척삭이 머리까지 뻗어있는 두삭동물인 창고기가 있다.
척삭동물은 반삭동물, 미삭동물, 두삭동물로 분류된다. 멍게의 유생은 미색동물로 바닷속에서 헤엄쳐 다닌다. 척수와 뇌가 있어서 근육의 움직임을 조절한다. 그러나 멍게가 되기 위해서 바위에 부착하면 48시간 이내로 뇌가 퇴화한다.
멍게가 부착 생활을 하면서 움직일 필요가 없다. 그래서 운동을 만드는 신경계가 사라진다. 뇌가 운동을 만드는 기관이란 명확한 증거이다. 두삭동물인 창고기는 머리가 없다. 두개골뼈로 덮힌 머리는 척추동물인 어류에서부터 출현한다. 창고기는 몸체형을 결정하는 혹스 유전자가 원시척삭동물에 비교해서 네벌로 증가하는 현상이 발견된다.
척삭은 콜라겐초세포의 외피와 내부에 액포가 존재해서 탄력있는 막대 모양을 띤다. 척삭동물 척삭의 탄력성으로 체축 기준으로 좌우로 움직일 수 있다. 척추동물의 척수는 척삭 위에 부착된 형태로 척삭과 나란히 뻗어 있다. 척삭은 척추보다 더 먼저 생겨났다. 척삭동물은 머리 쪽에 척삭이 있는 두삭동물(cephalochordate), 꼬리 쪽에 척삭이 있는 미삭동물(urochordate) 그리고 반삭동물로 분류된다. 척추동물은 척삭동물의 아문(亞門)이다. 발생 과정에서도 척삭이 신경관보다 먼저 형성된다. 척추를 만들고 나면 척삭은 퇴화한다. 그래서 태아 때까지는 척삭이 있지만 태어난 후에는 흔적만 남는다. 그 흔적이 척추와 척추 사이에 있는 연골 조직인 추간판(disk)이다. 흔히들 디스크라고 하는 것이다. 척추 사이에서 빠져 나와서 말썽을 일으키곤 하는 디스크, 그게 바로 척삭이 퇴화한 흔적이다. 닐 슈빈의 책 《내 안의 물고기》를 보면 나온다. 척삭과 추간판은 인간 척추 속에 물고기의 흔적이 그대로 남아 있는 것이다. 동물의 몸은 진화의 오랜 기억들을 간직하고 있다. 물고기부터 포유류까지 진화의 흔적이 우리 몸의 여러곳에 남아 있다.