고양이가 캣닢에 반응하는 이유에 관한 미스터리를 해결한 과학자들

캣닢

한눈에 보는 정보 -

  • 캣닢은 고양이를 매료시키는 데 있어 다소 미스터리한 식물입니다. 캣닢에 있는 네페탈락톤이라 불리는 물질이 새끼 고양이가 반응하도록 만듭니다
  • 연구원들은 최근 캣닢이 네페탈락톤을 만들기 위해 단 한 번이 아닌 두 번 진화한다는 사실을 알아냈습니다. 캣닢 식물의 조상들은 어느 지점에서 네페탈락톤을 만드는 것을 멈췄으며, 그리고 나서 두 번째로 이 물질을 생성하기 위해 다시 진화했습니다
  • 네페탈락톤은 캣닢 잎의 아랫부분에 미세한 샘으로부터 고유한 두 단계 과정을 통해 생성됩니다
  • 네페탈락톤은 놀이, 배고픔, 그리고 포식 행동 및 성행동과 관련된 고양이의 뇌의 영역에 작용하는 것으로 보이며, 이것이 캣닢의 영향을 받는 새끼 고양이의 특징인 억제되지 않은 행동을 유발하게 됩니다
  • 모든 고양이가 캣닢에 의해 영향을 받는 것은 아닙니다. 반응하지 않는 고양이를 위해 개다래 나무를 포함하여 고려할 만한 다른 허브가 존재합니다
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Dr. Becker

캣민트로도 잘 알려진 캣닢(개박하)은 많은 고양이에게 있어 다소 뚜렷한 영향을 미치게 되며, 현재 과학자들은 캣닢이 새끼 고양이들을 미치게 하는 것에 관한 풀리지 않은 미스터리를 해결했습니다.

캣닢 식물에는 휘발성 있는 이리도이드(iridoid)인 네페탈락톤(nepetalactone)이라 불리는 물질이 들어있습니다.

차츰 이리도이드 생성 능력을 상실해 온 바질, 오레가노, 로즈마리, 레몬밤 및 민트 등 민트 계열의 다른 식물 유형과는 달리, 캣닢은 여전히 이리도이드 생성 능력을 갖고 있습니다.

사이언스 데일리(ScienceDaily)에 따르면,

"국제 연구팀은 현재 게놈 분석을 통해, 이리도이드 생성 능력이 진화 과정에서 캣닢의 조상의 경우 이미 상실되었다고 밝히고 있습니다. 그렇기 때문에 네페탈락톤 생합성은 '반복된 진화'의 결과입니다.

그럼에도 불구하고, 이 특별한 이리도이드는 화학 구조 및 성분, 그리고 진화 기능과 관련하여 이 그룹에 있는 천연 생성물의 기타 화합물과는 상당히 다릅니다."

'이중 진화'의 사례

연구팀에서는 어떻게 그리고 왜 캣닢이 네페탈락톤을 생성하고, 이러한 고유한 화학 물질의 형성에 대한 생합성 경로가 어떻게 진화하는지에 관해 이해하려는 시도에 착수했습니다. 이를 위해, 그들은 캣닢의 유전자 구조를 배열했습니다.

"우리는 네페탈락톤 분자를 생성하는 특별한 효소 한 세트를 발견했습니다"라고 주요 연구 저자인 요크대(University of York)의 벤자민 리크만(Benjamin Lichman)은 보도 자료에서 말했습니다. "이러한 효소들은 그 어떤 식물 종에서도 발견되지 않으며, 캣닢에서 고유하게 진화해왔습니다.

우리가 처음 캣닢의 유전자 배열 구조를 확인했을 때, 중요한 유전자가 네페탈락톤의 형성에 있어서 활성화되어 있다고 가정했던 중요한 유전자가, 유전자 지도에서 서로 바로 옆에 붙어 있다는 사실을 깨닫게 되었습니다. 이는 우리로 하여금 해당 문제를 더 쉽게 해결할 수 있도록 해주었습니다."

그렇다면, 고양이와 캣닢 사이의 관계는 대체 무엇일까요?

디지털 미디어 인버스(Inverse)에 따르면, 이는 캣닢 식물의 "이중 진화"와 관련이 있다고 합니다. 캣닢은 네페탈락톤을 만들기 위해 한 번이 아닌 두 번 진화했습니다. 이 식물의 조상들은 어느 시점에서 네페탈락톤을 생성하는 것을 멈췄으며, 그리고 나서 두 번째로 이 물질을 생성하도록 진화되었습니다.

네페탈락톤은 특별한 두 단계의 과정에서 생성됩니다

네페탈락톤은 '테르펜'이라고 불리는 화학 물질의 한 유형으로, 2018년에 영국의 존 인스 센터(John Innes Centre)의 연구원들은 캣닢 식물이 어떻게 이러한 물질을 생성해내는지에 대해 알게 되었습니다.

존 인스 센터(John Innes Centre)는 보도 자료에서 "간단한, 작은 분자는 특별한 연속 이벤트의 일환으로, 이는 기존에 화학자들에 의해 발견되지 않은 것이었습니다."라고 밝히고 있습니다.

"대개 식물에서, 예를 들자면 페퍼민트의 경우, 테르펜은 단 한 가지의 효소에 의해 형성됩니다. 연구원들은 캣닢의 테르펜이 두 단계의 과정에서 형성된다고 보고합니다: 한 가지 효소가 전구체 화합물을 활성화하며, 그리고 나서 이는 두 번째 효소에 의해 붙잡혀, 설명한 물질을 생성하게 되는 것입니다.

이러한 두 단계 과정은 이전에는 결코 관찰된 적이 없으며, 연구원들은 또한 무언가 유사한 것이 마다가스카르 페리윙클(Madagascan periwinkle), 일일초(Catharanthus roseus), 그리고 올리브와 스냅드래곤에서 나온 항암제인 빈크리스틴, 빈블라스틴의 합성에서 발생하고 있다고 예상합니다."

네이처 화학 생물학 국제 학술지(Nature Chemical Biology)에 실린 2018년의 연구에서, 연구원들은 어떻게 네페탈락톤이 캣닢 잎의 아랫부분에 있는 미세한 샘으로부터 생성되는지에 대해 설명합니다.

또한, 해당 연구에서는 특별한 활동을 하는 세 가지 새로 발견된 효소들을 확인했습니다. 연구원들은 어떻게 네페탈락톤이 생성되는지에 대한 더 나은 이해를 통해, 어떻게 식물이 다른 화학 물질을 합성하는지에 대해서도 알 수 있게 되기를 바라고 있습니다.

캣닢은 특별한 방식으로 고양이 뇌를 간지럽힙니다

캣닢과 고양이

"고양이는 캣닢에 황홀감과 제약 없는 즐거움으로 반응합니다."라고 커밍스 수의대학(Tufts Cummings School of Veterinary Medicine)에서 동물 행동 클리닉(Behavior Clinic)를 운영하는 수의학 행동주의 학자인 니콜라스 도드만(Nicholas Dodman)은 잡지 펫플레이스(PetPlace)에 기록하고 있습니다.

사람들이 새끼 고양이에게 캣닢을 제공한 이후 목격하게 되었던 행동에는 냄새 맡기, 씹기, 바구니에 침을 흘리면서 캣닢 상자를 타격하기, 머리 흔들기 등이 있으며, 주위를 돌돌 말기, 신체를 바닥에 문지르기, 그리고 균형을 잃고 쓰러지기, 주변에서 발을 헛디뎌 휘청거리기, 반복적으로 뒷다리로 차기, 흥분하기 및 뒤쫓는 행동 등이 있었습니다.

도드맨은 이러한 모든 과장된 고양이 활동에 대하여 몇 가지 있을 법한 설명들을 제공합니다. 그는 일부 이러한 행동들이 사실상 놀이에 해당하므로, 캣닢은 새끼 고양이에게 노는 기분에 놓이게 한다고 생각합니다.

씹기와 침 흘리기는 음식을 얻는 것과 연관이 있는 것으로 보이며, 몸을 돌돌 마는 것과 바닥에 문지르는 것은 성행동을 나타내는 것으로 보입니다. 두 개의 뒷다리를 차는 것은 뒤쫓는 행동과 함께 포식 행동이 될 수 있습니다.

결국, 캣닢은 수많은 자연스러운 고양이의 행위를 공공연하게 나타내는 표현을 이끌어내는 것으로 보이는데, 이는 마치 캣닢이 새끼 고양이로 하여금 억제된 것을 일시적으로 풀어주는 것과 같습니다.

"이는 뇌 영역에 일반적으로 자극을 가하는 효과를 나타내는데, 특히 식욕, 포식 행동, 성적 행동을 관장하는 시상하부 안과 주변 영역에 그러합니다."라고 도드만은 기록합니다.

연구에서는 네페탈락톤이 아편과 같은 작용을 한다고 암시합니다. 이는 모르핀이 하는 것과 동일한 방식으로 뇌의 아편 수용체를 자극합니다. 예민한 새끼 고양이가 캣닢을 손에 넣어, 네페탈락톤을 흡수하게 될 때, 뇌 영역의 즐거움에 관한 센터(아편 수용체)가 활성화됩니다.

캣닢은 일부 고양이들이 "약물에 취하도록" 하는 것으로 보이게 하지만, 이는 전적으로 무해하며 중독적이지 않은 허브입니다.

캣닢은 심지어 여러 고양이를 키우는 가정에서 반목 속에 지내는 고양이들을 더 사이좋게 지내도록 하는 데 도움이 될 수 있습니다.

함께 어울려 지내지 못하는 새끼 고양이들은 캣닢의 영향을 받게 될 때, 서로를 더 친근한 관점에서 바라보게 되며, 그러한 휴전은 네페탈락톤의 효과가 사라지는 이후에도 지속되는 것으로 알려져 왔습니다.

또한, 캣닢은 일부 새끼 고양이들에게 도움이 되는 통증 완화 성분을 갖고 있는데, 이는 일부 사람들에게 마리화나가 미치는 영향과 유사합니다.

캣닢의 대체물인 개다래 나무

최근의 한 연구에서는 가정에서 기르는 100마리의 고양이들에게 분말 형태, 또는 빻은 개다래 나무(silver vine), 분홍괴불나무(Tatarian honeysuckle), 쥐오줌풀 또는 발레리안 루트(valerian root), 그리고 캣닢을 노출시켜, 그들의 반응을 관찰했습니다.

이 식물들은 무작위 순으로 최소 5회 각자의 생활 환경에 있는 고양이들에게 제공되었습니다. 이러한 식물의 향 사이 사이에 최소 5분간의 휴약 기간이 제공되어, 새끼 고양이들이 다른 향을 맡기 전에 기존에 맡았던 각각의 향을 지워낼 수 있도록 했습니다.

연구원들은 이 모든 식물에 있어, 캣닢에 민감한 고양이에게서 보여지는 반응과 유사한 반응을 발견했으며, 고양이들이 네 가지 식물 모두에 긍정적으로 반응한다는 사실을 발견했습니다.

  • 79%의 고양이들이 개다래 나무에 반응했습니다
  • 68%가 캣닢에 반응했습니다
  • 53%가 분홍괴불나무에 반응했습니다
  • 47%가 쥐오줌풀에 반응했습니다

암컷이나 수컷 고양이 사이에서의 반응률은 차이가 없었지만, 보다 어린 새끼 고양이에게서 더욱 강렬한 반응이 나타났습니다.

네 가지 식물들은 또한 행동을 초래하는 5가지의 알려지거나 의심되는 활성 화합물의 수치를 확인하기 위해 분석되었으며, 이들에게서 상당히 다양한 수준의 5가지 테스트 된 화합물이 발견되었습니다. 추가적인 관찰 사항은 다음과 같습니다.

  • 가장 강렬한 반응을 유도했던 것은 개다래 나무 식물의 과일 혹(충영)이었습니다. 비록 일부 고양이들이 또한 식물의 나무 부분에 반응하기도 했지만 말입니다
  • 캣닢에 반응하지 않았던 거의 75%의 고양이들이 개다래 나무에 반응했으며, 33%는 분홍괴불나무에 반응했습니다
  • 네페탈락톤의 수치는 캣닢에서 가장 높게 나타났으며, 다른 식물들에서는 미미한 수준으로 나타났습니다
  • 개다래 나무는 테스트되었던 모든 다른 화합물의 함량이 매우 높게 나타났습니다

연구원들은 고양이의 후각 강화에 대한 잠재성이 높게 나타날 수 있다고 결론을 내렸습니다. 연구원들은 건조시킨 과일 혹에서 얻어진 개다래 나무 분말과 캣닢이 고양이를 가장 매료시키는 것이며, 개다래 나무와 분홍괴불나무는 캣닢에 반응하지 않는 새끼 고양이들에게 있어 훌륭한 대체재가 될 것 같다고 주지했습니다.