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제목 생명의 요람, 난자와 수정란-모성애(母性愛)의 원천이자 생명의 시작
작성자 대표 관리자 (ip:211.224.244.191)
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  • 작성일 2016-12-26 09:39:17
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≪ 요 약 ≫



 

1. 생명의 원천, 난자

정자는 생물이 진화 과정에서 탄생한 가장 빠르게 움직이는 세포라고 한다면, 난자는 가장 큰 세포라고 이야기 할 수 있다. 그러나 동물의 정자는 일생에 걸쳐 생산되는 반면 난자는 정자를 받아들여 새로운 생명체를 만드는 세포로 태아기에만 생성되며 다시 만들어지지 않는 세포 중 하나이다. 건강한 새 생명이 시작하는 기반으로 가장 중요하게 다루어져야 하는 세포라고 말할 수 있다.

난자에 관한 연구는 생명에 관한 호기심의 대상이 되어 왔으며 체외 배양, 체외 수정에 관한 기술이 확립되어 왔다. 이러한 기술은 동물의 육종기술과 함께 종축의 이용성을 극대화하는 기초학문으로 자리매김 하고 있다.

2. 생명의 시작, 수정란

정자와 난자가 만나서 하나의 독립적인 개체가 되는 수정란은 착상을 위하여 세포 분열을 시작하는데 체외에서 배양할 수 있는 기술이 확립되면서 많은 변화가 일어나게 되었다. 예를 들면, 생명의 시작점으로 1세포기와 세포분열이 개시되어 상실기 단계와 배반포 단계의 수정란은 동결 보존의 대상이 되었으며, 수정란의 동결 보존이 없다면 동물 유전자원을 후손에게 안전하게 물려줄 방법이 없다고 이야기할 수 있다. 그러나 동결유전자원의 대부분은 정액으로 보존되고 있으며 이는 완전한 개체와 계통을 보존하고 있다고 장담할 수 없다.

건강한 수정란은 유전자원 강국의 시발점이 된다. 그러나 국가 간의 빈번한 동물 거래는 동물 질병의 확산이 나타남을 경험으로 알고 있으며, 유전자원이 없는 나라에서는 종축의 수입과 질병의 차단이라는 중요한 갈림길을 만나게 되는데, 수정란 동결은 이러한 문제점을 안전하게 해결하는 수단을 제공한다. 그러므로 유전자원 강국은 우수한 종축으로 생산된 수정란을 중요하게 다루고 있으며 종축을 거래하는 수단으로 수정란 동결기술을 이용하고 있다. 이러한 기술은 멸종위기의 동물을 보전하는 기술로 활용되고 있으며 사람의 수정란을 동결 보존하여 암환자나 불임부부의 출산을 돕는 기술로 활용되고 있다.

3. 시사점

가축은 우리나라 국민의 삶을 윤택하게 하고 행복하게 하는 근간이 되어 왔으나, 환경오염의 문제와 악성 질병의 위협에 시달리고 있다. 특히, 축산업은 농업에 있어 먹이사슬을 통한 질소원을 식물에게 공급함으로서 순환농업에 반드시 필요한 고리이며, 국민의 식생활에 고기를 제공함으로서 건강을 책임지는 기반이 된다.

그러므로 축산업에서 가축을 안전하게 보존하는 방법으로 수정란과 난자가 활용될 때 신뢰성을 보장받을 수 있으며, 정자의 동결 보존과 함께 유전자원의 기반을 확보하는 근간이 된다. 따라서 종축 생산.유전자원 보존은 국가 기반산업(SOC) 으로 인정하고, 이러한 연구와 투자와 기반 시설의 확충이 필요한 시점이라고 판단된다.

 

 

Ⅰ. 생명의 원천, 난자

 

보통 난자(卵子)라 하면

□ 보통 여성의 신체에서 생성되는 생식세포를 뜻하며, 과학적으로 남성의 생식세포인 정자와 대비되는 개념

○ 정자가 남성에서 생성되는 생식세포라고 하면, 난자는 여성에서 생성되는 생식세포

- 차이점이라면 정자는 사춘기 이후에 생산되기 시작하나 난자는 태아일 때부터 가지고 태어난다는 점

○ 사람의 모든 세포를 통틀어 가장 큰 세포이며, 이 점은 모든 동물에서 공통으로 발견되는 특징

- 새끼를 낳는 동물의 경우는 난자이지만 조류나 어류처럼 알을 낳는 동물은 알이 바로 난자

* 가장 큰 세포이자 난자는 바로 타조 알로 무게 1.3~ 1.5kg, 크기 짧은 쪽 42cm, 긴 쪽47cm, 부피 달걀의 30배 이상(가격은 2~3만 원대)

- 난자는 정자보다 훨씬 큰 것이 특징으로 꼬리를 뺀 크기를 서로 비교하면 대략 40~50배(포유류 기준)

정자은행?

▷ 말 그대로 정자를 보관해 주는 서비스로 미국에서 1976년 처음 등장한 이후 1978년 프랑스 파리의 인간정자 동결보존에 관한 국제회의 개최 이후 활성화

- 목적은 항암치료나 생식기 계통의 수술 등에 앞서 수정 능력을 보존하거나 난임 치료를 위해 정자를 채취하여 보존

- 미국은 국가와 민간 모두 정자은행이 운영되고 있으며, 프랑스에서는 정부 관리의 15개 공공정자은행과 중앙정자은행, 영국도 공공정자은행 형태로 운영

- 덴마크, 노르웨이 등 북유럽 국가들은 상업적 정자은행을, 아시아권에서는 중국이 각 성마다 1개의 공공정자은행을, 일본은 비영리, 영리 정자은행을 운영 중

 

난자의 탄생

□ 난자의 탄생에서 가장 중요한 것은 이미 평생 쓸 숫자가 정해져 있다는 점

○ 포유동물의 경우 태어날 때부터 종별로 거의 일정한 수만큼만 보유한 채로 태어남

- 사람을 기준으로 태중(胎中) 5개월(18~20주)차에 최고 7백만 개에 달했다가 점차 감소되어 태어날 때에는 2백만 개 정도

○ 사람 기준으로 태어날 때 2백만 개였던 1차 난모세포는 계속 감소하여 사춘기 즈음에는 40만개 정도

- 이 40만 개는 사춘기 이후(정확히는 초경(初經)이후) 매달 20~30개가 동시에 성숙되기 시작하여 가장 우수한 한 개만 배출

○ 실제 난자로 배출되는 총 수량은 여성 평생에 400~500개 또는 그 미만으로 나머지는 체내에 흡수

- 총 난모세포의 수는 30대까지 완만히 감소하다 35세 이후 감소폭이 급격해질 뿐 아니라 질(質), 활력이 모두 저하

난자은행!

▷ 2012년 미국 생식의학회에서 난자 동결을 정식치료법으로 인정한 이래 정식 서비스되기 시작했으며 정자와 다른 점은 자신의 난자를 동결보존하는 것

- 설립목적은 정자은행과 마찬가지로 항암치료 등으로 인해 정상적인 난자를 확보하기 어려운 경우를 대비했으나 최근에는 주로 건강한 상태의 난자를 보존할 목적

- 전문직 여성들이 많이 이용하는데 35세 이후 난자의 질이 크게 떨어져 임신 확률도 낮아지고 염색체 이상 등이 발생할 가능성이 높아지기 때문

- 차병원 난임센터에는 ’15년 128명이 이용했다고 하며 이는 ’14년의 두 배, ’13년의 네 배로, 35~40세 36%, 40대 35%로 35세 이상의 고학력 미혼여성이 대부분

 

난자 성장의 비밀

□ 난자는 성(性)과 관계되어서인지 잘못 알려진 사실이나 잘 알려지지 않은 사실이 꽤 많은 편

(첫 번째) 난자도 세포이기 때문에 탄생·성장·성숙·사멸을 겪으며 성숙단계가 되어야 수정(授精)이 가능

- 처음 탄생한 세포는 난원세포로 이 세포가 1차 난모세포, 2차 난모세포라는 성장단계를 거쳐 최종적으로 성숙된 것이 난자

(두 번째) 정원세포가 4개의 정자를 탄생시키게 되나 난원세포는 단 1개의 난자만 만듦

- 난자가 하나만 형성되는 이유는 매우 과학적인데 난자에 필요한 에너지가 워낙 커서 하나에 몰아주었기 때문

* 난원(卵)세포는 2번의 감수분열 동안 세포질을 한 쪽으로 몰아주어, 1개의 난세포와 3개의 극체를 만드는데 극체는 난세포에 흡수

(세 번째) 일반 체세포나 정자와는 달리 발달하는 과정에서 2번의 정지기를 가지는 점도 독특

- 태어날 때 이미 제1 난모세포기에 도달했다가 1차 정지된 채로 성성숙기(사춘기)까지 유지

- 성성숙기 도달 이후에는 주기적으로 제1 난모세포 중 20~30개가 발달이 재개되어 2차 난모세포로 절반 쯤 발달한 채 정지

동물의 발정기

▷ 포유류 암컷은 생리적 리듬에 따라 일정한 간격과 조건에 따라 난자를 배란하면서 몸에 생리적 변화가 생기는데 이것을 흔히 발정기라 표현

- 수컷은 대부분 암컷이 없으면 발정을 하지 않는데 발정기에 도달한 암컷의 오줌, 분비물 등의 냄새와 울음소리에 자극을 받아 반응(즉 상시 수정이 가능)

- 야생동물의 경우는 특정한 계절에 번식하는 경우가 많고 가축화된 동물에서는 상시번식이 가능한 것으로 알려져 있음

 

난자 성숙의 비밀

□ 생명 탄생의 근간이 되는 난자의 성숙에도 정확히 알아야 하는 사실들이 몇 가지 있음

(첫 번째) 나팔관으로 분비되는 것은 난자가 아니라 정확하게는 제2 난모세포로 정자와 만나기 전에는 난자가 될 수 없음

- 제1 난모세포 상태에서 머물다가 성성숙기 이후 일정한 시간을 거쳐 제2 난모세포 단계에 다다른 다음 나팔관으로 배출

(두 번째) 정자와 난자가 만나 수정이 이루어지는 곳은 자궁이 아니라 나팔관의 입구로 제2 난모세포가 배출된 곳

- 정자가 난자와 만나는 곳은 난관으로 나팔관이 점차 좁아져 자궁과 연결 되는 통로

* 이 때 제2 난모세포에 정자가 침입하면 비로소 멈추었던 감수분열이 완성되면서 난자가 된 다음에 난자의 핵과 정자의 핵이 결합하여 수정이 됨

(세 번째) 수정란은 나팔관에서 자궁 쪽으로 이동하면서 세포분열을 하는데 자궁까지 도달하는 시간은 대략 5일 정도

- 수정 첫 날 최초로 세포분열이 일어나 2세포기, 이틀째 2번째 분할로 4세포기, 3일째 8세포기를 거쳐 5일차에 상실기에 도달

* 상실기는 세포분열 된 모양이 오디(뽕나무열매, 桑實)와 닮았다고 해서 붙은 이름으로 상실기가 되면 자궁에 도착하였다가 7일째 정도에 착상

 

수정에 필요한 건 뭐? 스피드!

□ 정자와 난자는 생성시기, 이동시간, 생존시간이 모두 다르기 때문에 수정에는 많은 노력이 필요

○ 사람을 기준으로 난자는 1~2일까지 생존이 가능하며 정자는 최장 4~5일까지 생존이 가능, 단 성성숙기로부터 10년 이내

- 생존보다 중요한 것은 노화로 난자는 배란 후 8시간이 경과하면 노화가 시작되어 12시간 내에 수정되지 않으면 수정 능력이 상실

* 1년 12달(총 8,760시간) 12~13회 배출되나 그 중 180여 시간만 수정 가능

- 정자는 질 내에서 40분~4시간, 자궁에서 7~14일, 나팔관에서 3일 생존이 가능한데 2~3억 마리 중 100~200마리만 난자와 조우

* 평균적으로 3일을 체내에서 생존하여 임신 가능한 기간으로 보고 있음

○ 난자는 제1 난모세포가 정상적으로 성숙되는데 걸리는 시간이 쥐는 3주, 소는 6개월, 사람은 182일정도 소요

- 사람의 경우, 정원세포가 정자로 분화되는데 평균 74일 정도가 걸리고 수정 능력을 가지는데 1~2주가 소요되어 평균 100일

* 사람의 경우 신체의 상태가 난자와 정자의 질을 결정하기 때문에 3달 전부터 음식과 신체 활동을 조절하여 최적의 상태를 만들어야 확률이 높아짐

정자 오관돌파!

▷ 삼국지에서 유비를 만나기 위한 관우의 충성심이 낳은 명장면으로 적토마와 함께 5개의 관문과 10여 명의 장수를 돌파한 신화적인 이야기

- 정자도 난자와 수정되기까지 5가지의 관문을 돌파해야 최소 근처까지라도 가 볼 수 있는데 첫 번째 산성 체액, 두 번째 끈적한 점액층과 면역세포

- 세 번째는 좌우로 나뉜 나팔관 중 어느 쪽에 난자가 있는지 모르고 가는 것이며, 네 번째가 나팔관 속 산성 물질, 마지막이 난자를 둘러싼 벽

 

오~ 수정(受精)!

□ 난관에서 수정된 수정란은 자궁으로 이동하여 착상하게 되고 동물별로 정해진 기간을 거쳐서 후대를 생산

○ 난관에서 만난 정자와 난자가 수정이 이루어지면 수정란이 되고 난관 내에 있는 섬모(纖毛)에 의해 자궁으로 이동

- 사람의 경우 대략 자궁으로 이동하는데 5일 정도가 걸리고 대략 수정 후 7일째 전후하여 자궁내막 위에 자리를 잡음

○ 자리를 잡는 것을 착상이라고 하는데 착상되는 시기까지 다시 5~6일 정도가 걸리므로 평균적으로 착상까지 2주가량 소요

- 자리 잡은 난자와 자궁 사이에 탯줄이 형성되는 시간이 5~7일 가량 걸리므로 실제로 착상이 완료되는 것은 3주 정도

- 제대로 착상이 되지 않아 임신되지 않는 현상이 과학적 유산으로 약 50%의 확률로 발생하는데 본인도 모르는 경우가 많음

* 염색체 이상 등의 건강하지 못한 수정란을 제거하는 신체의 방어기작

○ 사람은 착상이 이루어진 이후 안전하게 자리 잡는데 걸리는 시간이 보통 12주, 길게는 16주로 이 시기를 지나면 안정기라고 함

- 돼지는 대략 2개월, 소는 2~3개월 정도로 보고 있으며 개와 고양이 등 애완동물은 이보다 짧은 것으로 알려짐

 

축하합니다. 임신입니다!

□ 정자와 난자가 만나서 순조롭게 수정이 이루어지고 자궁에 착상된 현상이 임신

○ 사람의 경우는 1~3주에는 뚜렷한 변화가 없어 계획 임신이 아닌 여성들은 잘 모르는 경우가 있어 주의를 요함

- 착상되면 프로제스테론이란 호르몬이 분비되어 자궁 내벽을 두텁게 만들고 다른 난자의 성숙을 억제하여 착상을 안정화

* 이때 수정란은 1g미만에 0.2cm의 크기로 신경계, 뇌 등이 분화되는 시기라서 산모의 감기약, 술 등이 세포 분열과 기관 분화에 크게 영향을 미침

○ 가축의 경우는 행동이 침착해지고 먹이 섭취량이 증가하는 등의 미세한 변화가 있으나 대부분은 주기적인 점검에 의해 확인

□ 사람이나 가축이나 주변 환경이 좋지 않으면 임신이 잘 이루어지지 않는 것은 매한가지

○ 사람은 흡연, 알코올, 항암 등 치료, 환경 호르몬, 체지방 과다, 영양 부족, 생활 습관, 수면 부족이 난임과 유산의 원인

- 가축도 스트레스에 취약하여 큰 소리나 지속적인 소음, 고온, 저온 등은 매우 위험한 요인으로 그 외의 충분한 영양 공급이 필수

난임, 불임의 원인, 스트레스

▷ 최근 여성에게 늘어나고 있는 불임, 난임, 유산의 원인 중 공통적인 것은 스트레스로 불임 전문의들의 조언에 따르면 예민한 성격이 더 많다고 함

- 결국 난소의 노화로 인한 난자의 노화와 노화로 인한 염색체 이상(비정상)이 원인이나 결국 스트레스로 인해 모든 일이 야기되고, 유산까지 영향을 미치는 것으로 알려졌으며, 동물의 경우도 밤 길이의 변화, 온도 변화 등이 주원인

 

 

Ⅱ. 생명의 시작, 수정란

 

다음 세대를 준비하는 난자는 수정란이 되고

□ 농업의 큰 축을 이루고 있는 축산업은 낙농업 등 가축을 활용하는 부분도 있으나, 가축 생산 영역은 대부분 번식기술을 기반으로 한 분야

○ 앞서 이야기한 난자의 중요성이나 탄생 등은 이해를 돕기 위해 사람의 예를 많이 들었으나 축산에서의 중요성 역시 매우 높음

- 축산업의 주목적이 현대인들에게 중요한 영양소인 단백질 공급이라는 점을 고려할 때 정자, 난자 등의 번식 과정은 핵심

* 축산에서 발견된 과학적 사실과 이를 해결하는 기술 등은 모두 사람에게 적용되어 현재의 불임클리닉의 과학적 근거와 기술을 제공

□ 가축의 탄생 자체가 산업의 효율성과 관계되는 축산업은 경제성과 안전성을 확보하기 위해 인공수정에 대한 연구가 발달

○ 가축 또한 생명체이므로 주변 환경에 따라, 개체에 따라 변수가 너무 많아 자연 임신만으로는 효율적이지 못함

- 경제성을 극대화하기 위해서는 가축의 건강이 허락하는 한도 내에서 최대한 새끼를 생산해야 하는 현실적 문제가 있음

인공수정법의 탄생

▷ 인공수정법의 탄생은 이탈리아의 생물학자 스팔란차니(Spallanzani, 1780)가 개에게 인공수정을 실시하여 30두 중 18두를 수태시킨 것이 최초

- 가축의 생산에 처음으로 활용된 것은 1907년 소련의 이바노프에 의해서이며, 가축과 가금에 인공 수정을 실시하면서 가축 개량과 인공 수정의 기초가 확립

 

가축의 수정에 중요한 건 뭐? 타이밍!

□ 현대 축산업에서 경제성을 결정하는 것은 결국 짧은 시간 내에 건강한 후대를 많이 얻는 것

○ 어미 소나 돼지의 건강을 해치지 않는 범위 내에서 되도록 많은 새끼를 낳도록 하는 것이 핵심

- 성성숙기를 경과하면 무조건 수정을 시키는 것이 아니라 종별, 품종별 특징을 파악하고 그에 맞는 시기에 유도하는 것

* 예를 들면 소의 경우 한우, 샤로레, 앵거스, 헤어포드 등의 경우는 16~20개월 정도에 정상 체중에 도달해야 하며 젖소는 14~18개월에 시작

○ 소는 발정기의 개시일 부터 다음 개시일 까지 성주기가 평균 21일로 보통 18~24일 범위에 위치

- 돼지도 평균적으로 21일로 보고 있으며 새끼를 낳아본 돼지는 평균 22.2일, 안 낳아본 돼지는 20.4일로 차이가 있다고 함

- 소의 배란기는 발정 개시 후 20~26시간, 돼지는 24~36시간으로 수정 적기는 발정 개시 후 10~20시간 정도로 보고 있음

* 개는 발정 개시 후 10~16시간에 배란되어 발정 개시 후 10~14일째가 적기이며, 토끼는 독특하게 교미자극이나 배란자극 10시간 후에 배란함

각 가축의 정액주입량과 난자의 수정 능력 보유시간

▷ 가축의 종류에 따라 수정에 필요한 정자수가 정해져 있으며 그 정자수를 계산하여 정액 주입량이 산출되는데 40% 정도가 유실될 것을 감안하여 결정

- 소는 1회 0.25~1㎖(정자 수 2.5천만), 말은 10~25㎖(10억 이상) 면양과 산양은 0.1~0.5㎖(1억 이상), 돼지는 50㎖(30억 이상) 정도가 인공 수정에 사용

- 이에 못지않게 중요한 난자의 수정 능력 보유시간은 소 18~20, 말 17~19, 면양&산양 24, 토끼 6~8, 돼지 10~21시간으로 알려져 있음

 

아휴~ 이렇게 까다로워서야 어디~?

□ 지금까지 알려진 과학적 지식을 총동원하고 가축을 키우는 농가의 지극한 관심으로도 후대를 잘 얻는 것은 사실상 상당히 어려움

○ 성성숙기 관리, 영양관리, 발정기 관리 등 많은 연구가 도움이 되기는 했지만 계획대로 수정시키는 것은 어려운 일

* 번식이 제대로 이루어지지 않으면 사람들의 목적에 부합하고 경제적 가치가 큰 가축을 만드는 육종이 어려워짐

○ 그래서 대두된 것이 인위적으로 정액을 채취하여 암컷의 생식기 내에 주입하여 수정시키는 인공수정법

□ 1900년대 초반 개발된 인공수정법은 꾸준한 개량을 거쳐 이제는 세계 축산계에서 일반화된 방법

○ 장점으로는 자연 상태에서는 1회량인 정자로 다수의 암컷에 주입이 가능하고 유전적으로 우수한 수소의 것만 이용

- 매년 가장 우수한 형질(특성)을 가진 씨수소를 선발하고 그 정자를 받아 연간 전국의 10~20만 두를 수정

- 씨가축을 줄일 수 있어 비용이 절감되고, 정액의 원거리 수송도 가능하므로 전국 어디든, 몇 번이든 수정이 가능

* 자연교배가 불가능한 씨암수 가축의 번식에 사용 가능하며, 교미 시 전달되는 전염병을 예방하는 효과도 있음

매년 선발되는 보증 씨수소

▷ 매년 선발되는 씨수소는 전국적으로 관리되는 한우의 유전 정보를 분석하여 다양한 특성을 가진 가장 좋은 녀석들을 찾아낸 것

- ‘16년에는 17마리, ‘15년에는 12마리 등 해마다 조금씩 틀린데 유전적 다양성을 고려하여 선발하고 필요한 경우 추가 선발도 가능하며, 이는 국가연구기관인 농촌진흥청에서 등심단면적, 등지방두께, 근내지방도 등을 고려하여 선발

□ 요즘은 거의 정자를 동결한 상태에서 이동하고 수정시키게 되는데 이 역시 장점과 단점이 존재

○ 가장 큰 장점은 어떤 시기에도 농가에서 원하는 품종으로 수태가 가능하다며 국제간 이동도 쉽다는 점

- 정자를 제공한 가축이 죽은 후에도 우수한 특성을 후대에 전할 수 있으며 체외 수정, 성 결정 등의 연구에도 활용 가능

○ 단점이라면 숙련된 전문가와 특별한 기구·시설이 필요하다는 점과 기구·시설에 대한 위생관리가 더욱 중요해진다는 것

* 특별한 기구·시설에 대해서는 국가에서 제도와 규정을 만들고 전문기관과 전문가(종축개량사업소와 인공수정사)를 육성하여 책임 운영

 

정자 말고 난자를 이용하면?

□ 우수한 송아지를 생산하기 위해서는 씨수소 뿐 아니라 씨암소의 능력도 우수해야 한다는 문제가 대두

○ 씨암소의 능력이 아무리 우수해도 자연교배만으로는 1두의 암소가 경제수명기간 10두 내외의 송아지 밖에 생산할 수 없음

- 그러나 앞서 보았듯이 생후 2~3개월의 어린 송아지라도 평균 5만~7만5천, 많은 것은 29만 개의 원시난포를 보유

세계 최초의 수정란 이식은 1890년

▷ 영국의 월터 히페(Walter Heape)는 앙고라 토끼의 수정란을 벨지안 토끼의 암컷에 이식하여 4마리의 새끼를 얻게 된 것이 최초

- 그 후 1933년 니콜라스 등에 의한 쥐 수정란 이식, 1949년 면양과 산양의 수정란 이식, 1951년 소와 돼지의 수정란 이식(수술)을 성공하고 1970년대에 일반화

□ 암송아지의 잠재적인 난자를 생산하는 능력을 활용하는 방법으로 연구된 것이 바로 수정란 이식

○ 수정란 이식(embryo transfer)이란 능력이 출중한 암컷이 여러 개의 난자를 배란하도록 유도하는데서 시작

- 발정기에 인위적으로 배란된 난자를 체외에서 우수한 능력의 정액과 수정시켜 다수의 수정란을 만든 후 이를 대리모에 이식

○ 이때 사용되는 기술이 체외 수정기법으로 난자와 정자의 생존, 활력 보존, 수정 후 안정성을 위한 많은 연구의 정화(精華)

- 체외 수정된 수정란을 이식받는 암컷은 성장, 비육(肥肉) 등의 능력이 보통 정도이나 수정란 이식으로 능력이 좋은 후대가 탄생

- 수정란 이식에 대한 연구는 주로 경제적 가치가 큰 소 위주로 연구가 많이 되어 있으나 아직도 품종에 따라 차이가 큰 편

* 브라질에서 많이 사육하는 제부(Zebu)계열 소는 난자의 회수율이 평균보다 5~8배 높다고 하며, 타우러스(Taurus)종은 반대로 낮다고 알려짐

세계 최초의 시험관 아기탄생에도 기여한 수정란 이식

▷ 1978년 7월 영국의 홈랜드 병원에서 태어난 루이스 브라운이라는 아기가 최초로 로버. G. 에드워드박사는 이 공로로 2010년 노벨의학상을 수상

- 현재는 많은 보완을 거쳐 정자와 난자는 있으되 다른 원인으로 인해 아기를 얻기 어려운 부부들의 희망으로 자리 잡았으며, 현 성공률은 대략 50%에 도달

 

수정란 이식의 장단점

□ 가축 중에서도 가장 우수한 선남선녀를 골라 어여쁜 아기를 기대하는 기술로 기존 기술과 차별화된 장점이 있음

○ 일단 가장 가치가 높은 암수를 조합할 수 있으므로 단기간에 우수한 가축을 생산할 수 있음

- 암컷이 가장 건강한 젊은 시기에 우수한 송아지를 생산할 수 있으므로 품종 개량, 세대교체의 효과가 확실

○ 특정 품종의 빠른 증식이 가능하므로 희귀종이나 수가 적은 유전자원의 개체 수 확보에 매우 유리

- 수정란을 이용하면 젖소에게서 한우 새끼를 얻는 것도 가능하므로 아프리카 얼룩말의 경우 암말을 이용하여 증식한 사례도 있음

○ 수정란의 이동이 가능하므로 검역 등에서 생축보다 유리하여 해외의 우수한 가축 도입이 쉬워지고 성별을 선택할 수도 있음

- 나라간 교역에서 발생할 수 있는 전염병 문제 등에서 자유롭고 생명공학기술을 적용하면 송아지의 성별을 선택하는 것도 가능

죽은 애완동물과의 추억을 돌려드립니다, 복제동물

▷ 해외에서 간간히 들려오는 동물복제 기술은 수정란 이식기술의 밑바탕에서 시작된 것으로 가장 유명한 사례는 영화 ‘주라기 공원’

- 수정란의 핵을 제거하고 대신 원하는 동물의 체세포에서 얻은 핵을 이식하여 복제해내는 기술로 수정란 이식기술과 생명공학기술이 만난 결과

□ 수정란 이식에 있어서 단점이라면, 정확하게는 단점이라기보다는 앞으로 넘어야할 산

○ 난자를 동시에 여러 개 배란하도록 처리하지만 얼마나 나올지 예측이 어렵고, 모체에 다배란으로 인한 후유증이 발생

○ 비용은 비싸고 수태율은 아직 낮은 편이며, 수정란 이식을 위한 특별한 기구와 시설, 그리고 숙련된 전문가가 필요하다는 점

 

수정란을 생산하는 방법들

□ 지금까지 연구된 수정란 채취 방법은 간단히 정리하면 배란, 채취 배양, 동결로 요약

○ 자연 발생은 성숙되는 수가 일정하여 소와 말 같이 한 마리만 낳는 동물은 1개, 면.산양은 1~3개 정도의 난자만 배출

- 토끼, 개, 고양이, 돼지 등의 다태(多胎) 동물은 10개 내외로 발육하고 성숙하는 것이 보통

○ 이런 경우 어린 동물이 생식선자극호르몬을 투여하면 다수의 난포가 성숙하여 배란하는 난자가 많아짐

* 성선자극호르몬(PMSG)이나 난포자극호르몬(FSH)을 투여

○ 채취하는 방법은 체내에서 수정된 수정란을 모으거나 난자만 모아 체외에서 수정시키며 수정란이 성숙하도록 배양해야 함

- 과배란 된 다수의 난자를 체내에서 꺼내는 방법과 해부 또는 도축된 가축의 난소에서 얻기도 함

○ 단기간 보존할 목적이라면 배양을 택하지만 장기간 보존해야 할 때에는 수정란 동결법을 이용하는데 흔히 액체 질소가 사용

수정란 동결을 위한 신기술

▷ 71년 Wittinghan 등에 의해 쥐의 동결 수정란을 해동하여 이식에 성공한 이후 동결보존은 정자, 난자, 수정란 보존을 위한 중요한 기술로 부상

- 최근의 유리화냉동기법은 최대한 물을 제거한 세포에 보존액을 처리하여 액체 질소 등으로 순간 냉동시켜 물 결정이 생기지 않으면서도 활력 저하 없이 얼리는 법

- 일본 연구팀이 제안한 저온냉장기술은 1주일에서 1달까지 저장이 가능한데 동결보다 생존과 임신율이 높고 융해를 위한 특별한 장비가 필요 없어 관심이 집중

 

최신 기술 난자생검법을 소개합니다.

□ 지금까지 개발된 정자와 난자에 대한 생리학, 생화학, 생명공학 지식이 총망라된 최신 기술

○ 막 개발된 따끈따끈한 기술로 살아 있는 개체의 난소를 초음파 영상으로 확인하면서 가장 신선한 난자를 얻는데서 시작

- 회수된 난자는 이미 확립된 체외 배양액과 배양 조건을 적용해 배양하면서 우수한 정자를 골라 체외 수정

○ 난소 촉진을 위한 직장검사기법, 초음파 영상 촬영술, 난포 내 난소 흡입방법, 체외 수정란 기술이 어우러져 탄생

- 체내 수정란 생산기법의 장점과 체외 수정란 생산기법의 장점을 모두 가지고 있어 대상 가축의 스트레스가 최소화

* 효율 면에서도 2~3달에 걸쳐 계속 수정란을 생산 가능하며, 1마리의 암컷 개체에서 50마리의 송아지를 생산할 수 있는 매력 만점의 방법

○ 장점은 명확하나 아직 보급초기 단계로 몇 가지 해결해야 할 문제가 산적

- 고가의 초음파 촬영 장비가 필요하며 이를 운영할 전담 연구진이 반드시 필요하고 전담 사업부서가 있어야 가능

후대를 잇기 위한 자연의 신비

▷ 호주에 많은 유대류, 즉 주머니에서 새끼를 키우는 동물(캥거루 등)과 일부 박쥐에서 수정란이 태아로 자라는 도중 멈추는 현상이 보고

- 외부 환경이 생존에 불리해지면 어미의 뱃속에서 수정란이 태아로의 발달을 멈추고 서식 환경이 개선되면 다시 발생을 재개하여 정상적으로 후대를 생산

- 열악한 환경에서 서식하는 동물 중 상당수가 수정란 동면 또는 배아 휴면 능력을 조금씩 가지고 있는 것으로 알려져 있으며 포유류 중에서도 130종이 보고

 

 

Ⅲ. 시사점

 

우리 축산업의 생존을 위한 기술이라는 공감대가 필요

□ 소, 돼지, 닭 등의 씨가축 시장은 세계의 거대 기업들에 의해 좌우되고 있으며 조류 독감과 같은 국제적인 쟁점과도 직면

○ 씨가축 구입으로 인하여 지출되는 비용과 AI.구제역 등 굵은 사안과 마주한 우리 축산은 중대한 기로에 서 있음

- 기르는 축산을 어떤 모습으로 가져갈 것인가에 대한 비전이 제시되어야 하며 그 근간에 있는 것이 한국형 고능력 가축

○ 한우, 축진듀록, 난축맛돈, 우리맛닭 등의 기존 성과를 훌쩍 뛰어 넘어 세계에 통하는 한국형 가축, 놀이, 식문화 상품이 요구

 

종축 생산·유전자원 보존은 기반산업(SOC)으로 인정해야

□ 국가에서 생산해서 저렴하게 공급하는 씨가축이나 국내외의 유망 가축 등을 보존하는 분야는 국가의 공공서비스에 해당

○ 경쟁과 효율을 논해서는 존립자체가 어려운 분야로 첨단연구나 경제가치 창출이 어려우면서도 많은 인력과 연구가 필요

- 현재 국가기관에서 운영하고 있으나 농업인을 포함한 대국민 서비스로 인정받지 못하여 고비용 저효율 분야로 낙인

- 국가연구기관 사업도 도로, 항만, 전력 공급과 비슷한 공공서비스 분야로 인정하여 별도 운영하는 국가 차원의 전략이 요구

○ 종축 생산과 유전자원 보존은 지자체와의 거버넌스가 매우 중요하므로 지자체에서도 육성할 수 있는 법적 근거 마련이 필요



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