간단한 내기에 매번 지거나 투자에 빈번하게 실패하는 사람은 자신의 유전자를 탓해야 할 듯하다. 미국 버클리 캘리포니아대(UC버클리)와 어바나-샴페인 일리노이대(UIUC) 공동 연구팀이 16일 사람이 내기나 투자할 때의 행동에는 유전자가 중요한 역할을 할 수 있다는 연구결과를 발표했다. 국제 학술지 ‘미국국립과학원회보’(PNAS)에 발표된 논문에 따르면 문제의 유전자는 쾌락 신호를 보내고 ‘보상을 요구하는 동기’가 되는 뇌화학물질인 도파민의 역할에 영향을 준다. 　 도파민이 사회적 교류에서 역할을 하는 것은 이미 알려져 있지만, 연구팀은 유전자에 의해 뇌의 도파민 기능이 좌우되는 일이 나타난 것은 이번이 처음이라고 밝혔다. 연구를 이끈 밍쓰 UC버클리 하스경영대학 부교수는 “이 연구는 인간의 유전자가 복잡한 사회적 행동 중 특히 전략적 행동에 관여함을 나타낸다”고 설명했다. 연구팀는 싱가포르 국립대학(NUS) 학생 217명의 게놈을 분석하고 약 70만개의 유전자 다양체를 탐구, 그중 도파민 조절에 관련된 유전자 12개 종에 주목했다. 　 연구팀은 학생들에게 익명의 상대와 컴퓨터를 통해 내기를 하는 게임을 하도록 했으며 그때 뇌의 모습을 MRI 이미지로 촬영했다. 그 결과, 상대의 생각과 행동을 예측하고 대응하는 능력이 뛰어난 학생은 뇌의 전두엽 피질 안쪽 부분에서 도파민의 작용에 영향을 미치는 3개의 유전자에 변이가 있을 수 있는 것으로 나타났다. 반면, 시행 착오적인 학습으로 내기에서 이겨가는 학생은 주로 뇌의 선조체(線條體·Striatum) 부분에서 도파민에 영향을 미치는 두 유전자에 변이가 있었다고 한다. 연구팀은 이 연구를 통해 의사 결정에 있어서 유전자의 역할이 “놀라운 수준의 일관성을 보였다”며 “사회적 환경 요소에 관계없이 도파민의 기능이 여러 분야에서의 가치를 바탕으로 의사결정에 기초를 두고 있다는 지금까지의 주장을 더욱 뒷받침한다”고 말했다. 사진=포토리아(위), UC버클리 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

19세기에 유행했던 이론 중에 ‘판스페르미아(panspermia)설’이라는 것이 있다. 간단히 설명하면, 본래 인류를 비롯한 모든 생명은 무기물에서 진화된 것이 아닌 머나먼 우주 공간에서 날아온 특정 박테리아 포자에서 발전된 것이라는 이론이다. 해당 이론을 추종하는 일부 전문가는 이 박테리아 포자가 운석이나 혜성에 심어져있다 지구에 충돌되면서 자연스럽게 퍼졌다는 설득력 있는 가설을 펴기도 한다. 지난 2012년 개봉된 영화 프로메테우스에도 비슷한 소재가 나오는데 이렇듯 공상과학영화 속에 자주 등장하는 해당 이론은 언뜻 보기에 황당하게 느껴질 수도 있지만 인류의 기원을 추정해보는 다양한 진화 이론 중 하나로 인식되고 있는 것이 현실이다. 그렇다면 이론을 뒤집어 인간DNA를 우주로 보내면 다른 외계행성에 신인류 문명을 건설할 수도 있지 않을까? 최근 미 항공 우주국(NASA), 하버드 대학 연구에 따르면 꼭 불가능한 것만은 아니다. 지난 5월, 스미소니언 매거진 주최로 미국 워싱턴DC에서 열린 ‘The Future is Here Festival’에 참석한 NASA 공학자 아담 셀츠너는 한 가지 흥미로운 의견을 밝혔다. 인간 유전정보가 담긴 DNA 유전체를 우주선에 실어 머나먼 우주 공간에 보내면 또 하나의 인류문명이 외계 행성에 생겨날 가능성이 있다는 것. 흔히 우주탐사라 하면 우주복을 입은 우주인들이 작은 우주 캡슐에 몸을 둔 채 무중력 공간을 떠도는 것이라 생각해온 기존 상식과 비교하면 다소 과격한 발언이지만 아주 허황된 것은 아니다. 그에 따르면, 앞으로 우주탐사의 중요성은 계속 높아질 것이고 지구를 포기하고 다른 행성을 개척해야할 필요성이 생길 텐데 현 인류가 직접 적게는 수십 광년, 많게는 수만 광년에 달하는 우주공간을 여행한다는 것은 미래 과학 기술이 아무리 발달해도 실현되기 힘들다. 반면, 인류의 씨앗이라 봐도 무리 없는 ‘게놈(한 생물이 가지는 모든 유전 정보)’ 캡슐을 우주선에 실어 떠나보내면 어느 시기 특정 행성에 이 DNA 정보가 뿌리내릴 수 있고 신인류의 새로운 지구 문명이 탄생할 수도 있는 것이다. 해당 이론이 등장한 건 이번이 처음이 아니다. 본래 이 이론은 하버드 메디컬 스쿨 생물학자 게리 루브쿤, 조지 처치 박사에 의해 제기됐는데 그들은 이 유전체가 외계 행성에 도달하면 해당 토양환경에 따라 유전정보가 재조립 될 것이라고 예측했다. 이와 관련해 지난 2012년 4월, 일본 교토 산업 대학 연구진은 해당 이론을 ‘역 판스페르미아(reverse panspermia)’설이라 지칭하며 관심을 표한 바 있다. 지구 황폐화 혹은 태양의 죽음이 가까워지면 어쩔 수 없이 외계로 나아가야 되는 것이 인류가 처한 현실이다. 어찌 보면 잠재적으로 인류 역시 우주를 방랑하는 외계인이 될 팔자를 타고났다고 볼 수도 있다. 따라서 우주에서 블랙홀과 화이트홀을 연결하는 통로, 즉 ‘웜 홀’을 이용해 수백만 광년 떨어진 항성 간 비행을 시도한다는 이론도 있지만 이는 현재 수학적으로만 가능하다. 이에 물리적, 시간적 장벽에 구애받지 않는 인간DNA를 우주로 보내 신문명을 개척한다는 계획은 웜 홀을 통한 항성 간 이동보다는 훨씬 구체적이고 가능성이 높게 보이는 것이 사실이다. 물론 현재 이를 맹신하는 것은 무리며 더욱 정확하고 구체적인 추가 연구가 필요하지만 한번 쯤 고찰해볼만 한 필요는 분명 있다. 유사한 소재로 오는 11월 개봉예정인 영화 인터스텔라(Interstellar)의 포스터에는 한 가지 생각해볼만한 문구가 적혀있다. “인류는 지구에서 태어났다. 하지만 반드시 인류가 지구에서 끝을 맞이한다는 의미는 아니다.(Mankind was born on earth. It was never meant to die here.)” 사진=NASA 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

조그만 유전자 하나만 변화시키면 누구나 금발이 될 수 있을 듯하다. 유전학자들이 게놈 속 핵심 부위에 있는 4개의 DNA염기 중 하나를 대체하는 것으로 특정 유전자의 활동을 변화시켜 금발로 바꿀 수 있는 것을 발견했다고 미국 과학전문주간지 사이언스 매거진이 1일(현지시간) 보도했다. 미국 스탠포드대학의 진화유전학자 데이비드 킹슬리 박사팀이 시행한 이 연구는 금발인에 대한 분자적 기초를 제공할 뿐만 아니라 유전자 자체의 변화 없이 DNA조각의 변화로 유전자 제어의 가능성을 입증한 것이다. 인간의 외모는 피부와 머리색에 큰 영향을 받기 때문에, 유전학자들은 오랜 기간 이런 형질의 유전학적 기초와 진화 시기를 이해하기 위해 노력했다. 지난 6년간 수천 명을 대상으로 한 유전자 연구에서 최소 8개의 DNA 영역이 금발과 관련이 있는 것으로 나타났다. 이는 특정 DNA염기가 금발인에게는 볼 수 있지만 다른 머리색을 지닌 사람에게는 볼 수 없다는 사실에 근거한 것이라고 한다. 그런 염기 변화, 즉 단일염기다형성(SNPs)의 일부는 멜라닌 등 색소 생산과 관련한 유전자 속에 있다. 이들 유전자의 변이는 피부와 머리색을 바꾸는 경우가 많다. 하지만 그 유전자 밖에 있는 다른 SNPs는 유전자의 기능 제어를 돕는 ‘조절 DNA’일 가능성이 있다고 한다. 이런 조절 DNA 속 변화가 머리색을 정할 수 있지만, 피부색은 변화시킬 수 없는 것으로 나타났다. 이는 조절 DNA가 신체의 특정 부분에서만 유전자의 활동을 변화시킬 수 있기 때문. 북유럽인들에게는 금발과 밀접한 연관성이 있는 단일 SNP에 가장 가까운 유전자가 줄기세포인자(KITKG)였다. 이는 세포가 신체의 적절한 목적지까지 도달한 뒤 그에 맞춰 특수화하는 단백질을 코드하는 것이다. 이 SNP가 데이비드 킹슬리 박사의 눈길을 사로잡았다. 연구팀은 이 유전자가 큰가시고기로 불리는 물고기의 색을 변화하도록 만드는 유전자임을 발견했다. 큰가시고기는 빙하가 후퇴할 때 민물 하천과 호수에 고립돼 진화해온 어종이다. 각각의 민물 서식지에서 이 물고기는 독립적으로 몇 번이고 계속해서 이 유전자의 조절 영역을 변화시켜 물의 투명도에 따라 약간 희거나 검은 피부로 발전해왔다. 킹슬리 박사는 “물고기의 피부색를 연구하든 인간의 피부색을 연구하든 이는 완전히 동일한 유전자의 같은 문제를 연구하는 것”이라고 말했다. 이 SNP가 인간의 KITLG에 대한 ‘조절 DNA’의 일부임을 알게 된 킹슬리 박사팀은 쥐를 대상으로 실험했다. 이는 SNP에 이상이 있는 DNA를 지닌 쥐는 일반적인 갈색과 달리 밝은색이나 흰색으로 발현하기 때문. 이들은 이 DNA에 관한 인간형의 변이 2가지를 만들어 복제해 각각의 쥐에 넣었다. 하나의 변이형에서는 금발을 발생하는 SNP가 멀쩡했지만, 다른 변이형에서는 SNP가 다른 염기로 바꿨는 데 이는 갈색으로 보이는 DNA와 흡사했다. 즉 금발을 발생시키는 SNP를 지닌 쥐는 다른 변이를 가진 쥐보다 밝은 색상이 된다는 것이다. 연구진은 이 조절 DNA를 실험실에서 배양시킨 인간 세포를 통해 실험하면서 금발을 발생시키는 SNP가 KITLG의 활성을 약 20% 감소시키는 것도 확인했다. 이는 머리색을 바꾸기에 충분하다면서 킹슬리 박사는 “이는 스위치를 끈 것이 아니라 내린 것과 같다”고 말했다. 이 연구에 참여하지 않았지만 네덜란드 에라스무스대학 의학센터의 유전역학자 팬 리우 박사는 “이 연구는 발육된 모낭에서 이 스위치가 KITLG의 발현을 조절할 수 있는 확실한 증거를 가졌다”고 말했다. 리우 박사팀은 개인이 가진 22개의 머리색과 관련한 SNPs를 검사해 매우 정확하게 빨간 머리와 검은 머리를 예측할 수 있다는 것을 발견한 바 있다. 하지만 그는 금발과 갈색 머리를 구별하는 것은 “훨씬 어렵다”고 말했다. 또 다른 분자생물학자인 아이슬란드대학의 에이리쿠르 스테인그림슨 박사는 “일반적으로 조절 DNA는 색소에서 중요한 역할을 하고 있을 가능성이 높다”고 말했다. 그 역시 이 연구에는 참여하지 않는다. 금발은 생존을 위해 중요하다고 생각되지 않지만, 그 유전적 원인에 대한 이번 발견은 진화의 과정에서 어떻게 함께 발생했는지를 명확히 하는 데 도움이 된다. KITLG은 신체의 여러 곳에서 활동하며 유전자 자체의 어떤 변이는 신체의 포괄적 문제를 일으키거나 심지어 사망을 일으킬 수도 있다. 하지만 KTLG는 여러 조절 DNA의 부분에 의해 둘러싸여 있으며 그중 어느 하나가 제어할 가능성이 있다. 리우 박사는 “이 발견은 KITLG의 영향이 머리에 특정하며 눈이나 피부에 일어나지 않는 이유를 설명한다. 이는 현재 알려진 다른 대부분의 염색 유전자보다 훨씬 독특하다”고 말했다. 따라서 금발을 이끄는 변화는 신체의 다른 곳의 유전자에 영향을 주지 않을 것이다. 이는 “말 그대로 금발은 가죽 한 꺼풀 차이(외모로 사람을 판단하지 말라는 뜻)”라고 킹슬리 박사는 설명했다. 한편 이번 연구결과는 유전학 분야 국제학술지 ‘네이처 유전학’(Nature Genetics) 1일 자로 발표했다. 사진=포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

인간과 원숭이는 포유류 중 가장 진화된 영장류(靈長類)에 속하지만 두 종의 차이는 뇌에서 급격하게 벌어진다. 원숭이도 동물 중에서는 비교적 높은 지능을 소유하고 있지만 약 1,000억 개에 달하는 세포가 1,000조에 달하는 신경섬유조직과 끊임없이 연결되며 연산을 수행해내는 컴퓨터 뺨치는 인간의 뇌와 비교될 수는 없다. 왜 같은 영장류 중에서도 유독 인간은 지능이 발달하게 된 것일까? 이와 관련해 미국 과학전문매체 라이브 사이언스닷컴은 최근 중국 국립 과학원 진화 생물학 연구진이 수행한 주목할 만한 실험결과를 27일(현지시간) 소개했다. 결론부터 말하자면, 인류는 진화과정에서 지능을 얻기 위해 체력을 포기했다는 것이 연구진의 주장이다. 인류의 신진대사는 침팬지 등의 다른 영장류와 비교해 힘, 운동능력보다는 두뇌 개발 쪽에 치중했고 현재 힘보다는 머리를 쓰는 인간의 형태로 고착화 됐다는 것이다. 연구진은 수행한 실험방법은 다음과 같다. 인간, 침팬지, 쥐, 붉은 털 원숭이의 신진대사 작용 방식을 각각 조사해 각 종들의 에너지 소비방법과 뇌에 전달되는 양을 비교해보는 것이다. 실험은 세부적인 사항부터 연대적인 부분까지 폭 넓게 진행됐다. 세부적으로는 단백질, 당분, 지방, DNA 등 10,000개 이상의 화합물을 분석해 이것이 어떤 화학적 신호로 세포를 통해 근육에 전달되고 다시 이것이 주요 뇌 영역인 소뇌 피질(운동근육 제어 담당), 전두엽 피질(정신적 행동, 의사 결정, 사회적 행동 제어담당)에 얼마만큼 영향을 주는지 데이터를 수집했다. 연대적으로는 종의 기원 데이터를 수집해 비교하는 작업을 수행했다. 연구진은 7,500만년 전 인간과 설치류의 유전체(게놈) 데이터, 2,500만년 전 뱅골 원숭이의 유전체(게놈) 데이터, 600만년 전 침팬지의 유전체(게놈) 데이터를 각각 비교, 분석했다. 이후 나타난 실험결과는 4개종의 신진대사가 전혀 다르게 진화해온 것으로 나타났는데, 특히 인간은 침팬지 등과 비교해 뇌 전두엽 신진대사 변화 4배, 근육 신진대사 변화는 거의 8배나 더 빠르게 바뀌어온 것으로 조사됐다. 연구진은 혹시 인간의 식이습관이 신진대사 변화에 영향을 준 것이 아닌지 의심돼 붉은 털 원숭이를 대상으로 추가 실험을 진행했다. 교외의 작은 공간에서 인간이 주로 섭취하는 지방질과 설탕이 든 음식을 원숭이에게 주며 혹시 이들도 사람의 생활습관을 모방해 같은 신진대사 작용을 하는지 알아보고자 한 것이다. 하지만 실험 결과, 해당 식습관은 원숭이의 신진대사에 극도로 미세한 변화만 일으켰을 뿐이었다. 미국 인디애나 대학 영장류 연구소에 수행된 인간과 침팬지의 근력 비교 실험결과를 보면, 성인 침팬지는 평균적으로 성인 인간보다 약 2~3배 더 근력이 강한 것으로 나타나있다. 이와 관련해 중국 국립과학원 진화 생물학자 필립 카이토피치는 “해당 연구결과는 인간의 신진대사는 대체적으로 근육발달이 체력과 힘보다는 두뇌개발 쪽에 맞춰져 진화된 것이라는 설득력 있는 가능성을 부여해준다”며 “아직 해당 결과가 진실이라고 단언할 수는 없지만 적어도 진화학적으로 인간의 신진대사는 다른 동물들과 비교해 현저한 고유성을 품고 있다는 것을 알려준다”고 설명했다. 한편 이 연구결과는 국제 학술지 ‘PLOS 생물학’에 27일(현지시간) 발표됐다. 자료사진=포토리아 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

거미를 대표하는 두 종의 게놈을 처음으로 해독했다는 연구논문이 6일 세계적인 과학잡지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’(Nature Communications)에 게재됐다. 이로써 앞으로 고성능 살충제와 인공 거미줄 등의 개발에 기대를 모으게 됐다고 AFP통신 등이 7일 보도했다. 덴마크 오르후스 대학의 트리네 빌데 교수가 이끄는 생물학 연구팀이 거미의 주요 2부류를 대표하는 각각의 거미에 대한 DNA 서열을 해독했다. 이번 게놈 해독에 쓰인 두 거미는 땅 위를 다니며 먹이를 사냥하는 원실젖거미아목에 속하는 타란툴라 일종인 브라질의 ‘자이언트 화이트니’와, 지상과 떨어진 나무 등에 살며 공동체를 형성하고 이른바 거미줄을 만들어 포식 활동을 하는 주홍거미과에 속하는 아프리카의 ‘소셜 벨벳 스파이더’(학명: Stegodyphus mimosarum)라고 한다. 생물학자들은 그동안 거미의 높은 생존 능력에 매료돼왔다. 거미는 에너지 소비를 최소화하면서 자기 몸집보다 7배나 큰 먹이를 포식할 수 있다. 이에 반해 화학자들은 다른 측면에서 거미에 관심을 보이는데, 그것은 바로 거미줄. 이 거미줄을 구성하는 복합 단백질은 강철이나 케블라 섬유보다 몇 배나 강도가 높은 장점이 있어 과학자들은 이를 복제할 방법을 모색하고 있다. 또 거미의 신경성 독은 특정 곤충만 죽이므로 기존보다 선택적으로 작용할 수 있는 친환경적인 농약 개발에도 기대를 모으고 있다. 이에 대해 이 연구에 참여한 제스퍼 벡스가드는 “이번 해독은 해충과 같은 특정 대상에 쓰이는 등 다양성을 지닌 거미 독의 단백질과 세균 세포 내에 거미줄을 배양해 무력화시키는 등 다양한 연구에 필요한 거미줄 단백질의 정보 등을 제공할 수 있게 됐다”고 설명했다. 사진=포토리아　　　　 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

남자 혹은 여자? 남성 혹은 여성? 인간 등 포유류에서 성(性)의 차이점은 모든 유전정보를 가진 유전체 이른바 게놈 중에 있는 ‘Y염색체’라는 단 하나의 요소에 있다. 이 성염색체는 남성에게만 있으며 나머지 성염색체인 X염색체는 남성이 1개, 여성이 2개를 갖고 있다. 따라서 Y염색체는 남녀 사이에 나타나는 모든 형태적이고 생리적인 차이의 궁극적인 원인이 된다. 하지만 이는 항상 그래 왔던 것은 아니라고 학자들은 말한다. 아주 먼 옛날, 두 염색체는 남성에게서 Y염색체가 나타날 때까지는 똑같았다. 최초의 Y염색체는 수천 개의 유전자를 지닌 X염색체에서 발생해 오늘날 20개의 유전자를 가진 남성의 Y염색체가 될 때까지 계속해서 감소했다. 그런 Y염색체는 언제부터 나타난 것일까? 그 답은 스위스 로잔대학(UNIL) 통합유전체 연구소(CIG)의 헨리크 캐스만 부교수와 스위스 생물정보학 연구소(SIB), 그리고 호주 연구팀에 의해 최근 밝혀졌다고 미국 과학전문 사이언스데일리 등 외신이 23일(현지시간) 보도했다. 이들 연구팀은 최초의 성 유전자는 (포유류로 한정되긴 하지만) 약 1억 8000만 년 전 발생했다고 밝혔다. 연구팀은 유태반류(인류, 유인원, 설치류 등), 유대류(캥거루, 코알라 등), 단공류(오리너구리, 바늘두더지 등)와 같은 세 가지 주된 포유류 계통에 속한 서로 다른 15종(種)의 Y염색체를 지닌 유전자를 분석하기 위해 여러 남성 조직(특히 고환)의 표본과 비교를 위한 조류인 닭의 포본을 조사했다. 이에 대해 연구팀은 모든 Y염색체의 염기배열순서를 조사하는 것은 엄청난 과제이므로 대신 지름길을 선택했다고 밝혔다. 이들은 성별에 따른 조직세포의 배열을 비교하면서 Y염색체와 다른 모든 염색체를 제외하는 방식으로 남성의 Y염색체에 관한 정보를 나타낸 가장 큰 유전자 지도를 작성했다. 이런 계산 과정은 총 2만 9500시간 이상이 소요됐다. 연구팀은 유전자 분석을 위해 연구소가 보유한 고성능 DNA 염기서열분석장치(DNA sequencer) 등을 사용했다. 그 결과, 유태반류와 유대류의 성을 결정하는 유전자(SRY로 명명)는 약 1억 8000만 년 전 이 두 계통의 공통된 조상에서 형성됐으며 단공류 동물이 지닌 Y염색체 발생에 관여한 또 다른 유전자(AMHY로 명명)는 약 1억 7500만 년 전 발생한 것으로 확인됐다. 연구에 참여한 헨리크 캐스만은 “이 두 유전자는 남성의 고환 발달에 관련이 있다”면서 “거의 같은 시기에 출현했지만 이들은 완전히 독립적인 방식으로 작용한다”고 설명했다. 성을 결정하는 체계의 본질은 아직 모든 동물에서 밝혀지지 않았지만 이번 연구가 명시한 공통된 조상에서는 아직 Y염색체가 존재하지 않았다. 이에 대해 다른 성염색체나 온도와 같은 환경적 요인이 관련이 있다는 견해도 제시됐다. 이는 오늘날 악어의 성별이 온도의 차이에 따라 결정되기 때문이다. 이런 질문에 대해 연구를 이끈 디에고 코르테스 교수는 이번 연구는 포유류에 한정되므로 모든 동물의 성을 결정하는 유전자는 아직 명확히 알 수 없다고 설명했다. 한편 이번 연구결과는 세계적인 과학학술지 네이처 온라인판 23일 자로 공개됐다. 사진=포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

“‘커넥톰’은 뇌 신경망의 설계도이자 인간 정신의 지도입니다. 게놈 프로젝트 이후 인류 최대의 과제인 커넥톰이 완성되면 뇌와 의식에 감춰진 수수께끼도 풀리게 됩니다.” 재미 물리학자인 승현준(47) 미국 매사추세츠공대(MIT) 교수가 자신의 저서 ‘커넥톰, 뇌의 지도’(김영사) 국내 출간에 즈음해 한국을 찾았다. 15일 서울 중구 정동에서 열린 기자간담회에서 승 교수는 “최근 미국과 유럽연합(EU) 간 뇌 연구 경쟁은 20세기 미국·소련 간 우주 개발 경쟁 못지않게 치열하다”고 운을 뗐다. 하버드대에서 24세에 이론물리학 박사학위를 받은 뒤 벨연구소 연구원을 지낸 승 교수는 2010년 TED 강연에 ‘커넥톰’이란 생소한 개념을 소개해 세계적으로 주목받았다. 지금은 세계 최고 의학연구기관인 하워드휴즈 의학연구소에서 관련 연구를 진행 중이다. 지난해 4월 버락 오바마 미 대통령이 발표한 ‘뇌 이니셔티브’ 프로젝트에도 참여하고 있다. 그는 선진국 정부들은 이 연구에 적극적으로 후원하고 있다고 강조했다. “미국과 유럽은 인간 뇌 속 100억개 이상 신경세포들의 연결망인 커넥톰을 밝히는 프로젝트에 장기적으로 수조원을 지원하기로 했다”는 주장이다. “이 연구가 주목받는 이유는 치매, 뇌졸중, 파킨슨병, 우울증 같은 정신질환의 해법이 커넥톰이란 지도 안에 담겨 있기 때문이죠. 뇌 속 뉴런들은 그 연결 형태에 따라 우리의 지각이나 생각에 영향을 끼치고, 연결 체계가 경험에 따라 변형돼 우리가 학습하고 기억하도록 도와줍니다.” 커넥톰 이론이 장기적인 연구 성과를 내지 못할 것이라는 일각의 비판에 대해서는 “대중 강연을 많이 한 탓에 지난 2년간 이렇다 할 성과를 내지 못했지만 인간 망막의 작동 원리를 설명하는 데까지는 연구가 진척됐다”며 자신감을 보였다. 오상도 기자 sdoh@seoul.co.kr

정부가 앞으로 8년간 유전체 기술 연구개발 등에 5788억원을 투입하기로 했다. 개인의 유전 정보를 활용해 질병을 진단하고 가장 적합한 치료법을 선택하는 개인별 맞춤의료가 가능하도록 집중 지원해 우리나라의 유전체 기술을 세계적인 수준으로 끌어올린다는 계획이다. 보건복지부 등 5개 부처와 농촌진흥청은 19일 “관계부처 공동으로 ‘포스트게놈 다부처 유전체 사업’을 본격 추진하겠다”고 밝혔다. 정부는 맞춤 의료 외에도 동식물, 농업유용 미생물, 해양생물 등 각종 생명체의 유전정보를 활용한 고부가가치 생명자원 개발 등 관련 원천기술 확보, 유전체 연구 산업화에 필요한 플랫폼 기술 개발 등을 목표로 하고 있다. 이현정 기자 hjlee@seoul.co.kr

해외 연구팀이 1500년 전 전염병의 경로 및 원인을 밝혀내는데 성공했다고 영국 가디언 등 해외언론이 보도했다. 6세기에 동로마제국을 중심으로 유럽에 막대한 피해를 끼친 ‘유스티니아누스 역병’은 최소 1억 명의 사망을 초래했으며, 세계 최초의 대규모 전염병으로 기록돼 있다. 당시 이 전염병으로 지구상 인구 절반이 사망한 것으로 알려져 있다. 호주, 덴마크, 캐나다 등 다국적 연구팀은 1500년 전 독일 남동부 바이에른주에서 전염병으로 숨진 사람의 치아 유골에서 DNA 샘플을 추출해 분석했으며, 그 결과 유스티니아누스 역병이 이후 흑사병을 유발한 페스트균으로부터 창궐됐다는 사실을 밝혀냈다. 유스티니아누스 역병이 등장한 지 800여 년 후에야 모습을 드러낸 흑사병은 유럽에서만 4년 간 5000만 명의 목숨을 앗아간 바 있다. 연구팀은 유스티니아누스 역병을 일으킨 페스트균이 아시아에서 최초로 발생해 실크로드를 통해 유럽으로 전파됐으며 수 백 년의 잠복기를 가진 뒤 흑사병을 창궐한 것으로 보고 있다. 연구를 이끈 시드니대학의 에드워드 홀름스 교수는 “페스트균은 가장 오래된 병균체”라면서 “인류 역사상 가장 큰 전염병을 유발한 페스트균의 게놈(genome)이 완벽하게 분석된 것은 이번이 처음”이라고 전했다. 이어 “페스트균은 쥐 등 설치류의 벼룩을 통해 인간에게 전파된 것으로 보이며, 현대에는 과거보다 나아진 위생과 환경, 의학의 발달 등으로 페스트균의 전파 및 이로 인한 사망률이 낮아졌다”고 덧붙였다. 호주의 또 다른 전문가는 “이번 연구를 통해 대재앙을 불러일으키는 전염병이 한번 진화로 끝나는 것이 아니며, 잠복기를 거친 뒤 다양한 경로와 인종을 통해 다시 확산된다는 사실을 알게 됐다”고 전했다. 학계는 이번 연구가 전염병 진화의 기원 및 확장 경로를 연구하는데 큰 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 이번 연구결과는 국제적인 의학저널인 ‘랜싯전염병’(Lancet Infectious Diseases journal)에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

개는 흔히 생각하는 것처럼 늑대로부터 곧바로 갈라져 나온 것이 아니라 보다 먼 옛날 늑대와의 공동 조상으로부터 갈라져 나온 것으로 보인다는 최신 연구가 나왔다고 사이언스 데일리와 NBC 뉴스가 17일 보도했다. 미국 시카고대학 과학자들이 공공과학도서관 학술지 PLoS 지네틱스에 발표한 연구에 따르면 개와 늑대는 인간이 농경사회로 전환하기 전인 3만 4000~9000년 전 공동 조상으로부터 갈라져 나왔으며 최초의 개는 농경사회가 아니라 수렵채집 사회에서 살았던 것으로 밝혀졌다. 이 연구는 개의 발원지로 알려진 중국과 크로아티아, 이스라엘 지역의 회색늑대 3종과 역사적으로 늑대와 격리된 채 살아온 중앙아프리카의 바센지, 호주의 들개 딩고 등 2종의 개, 그리고 ‘외집단’으로 이들보다 더 오래 전에 갈라진 개과(科) 동물 자칼의 게놈을 분석한 자료를 토대로 한 것이다. 연구진은 이 두 종의 개와 유럽 과학자들이 이전 연구에서 분석한 복서 종 개의 게놈 자료를 종합 분석한 결과 세 종의 개가 모두 서로 매우 가까운 유연(類緣)관계에 있음을 발견했다. 한편 각기 다른 세 지역의 늑대들 역시 상호간 유연관계가 개에 비해 더 가까운 것으로 나타났다. 이런 연구 결과는 예상과는 다른 것이었다. 연구진은 세 종의 개가 모두 늑대의 혈통 중 하나와 근연(近緣)관계에 있거나 각기 다른 종의 개가 지역적으로 가까운 늑대, 예를 들어 바센지 개는 이스라엘 늑대와, 딩고는 중국 늑대와 가까울 것으로 예상했었다. 그러나 게놈 분석 결과 개들은 모두 늑대와 비슷하긴 하지만 보다 오래 전의 개-늑대 공동조상으로부터 갈라져 내려온 것으로 나타났다. 연구진은 “알려지지 않은 어떤 늑대 종으로부터 개가 갈라져 나간 뒤 이 늑대가 멸종했을 가능성이 있다. 그 결과 우리가 조사한 3종의 늑대 가운데 어느 것도 개들과 최근연 관계인 것은 없는 것으로 나타났다. 이 늑대들은 비교적 근래에 갈라졌기 때문이다. 개의 조상은 오늘날의 늑대와는 다른 보다 먼 옛날의 공동조상으로부터 나온 것”이라고 말했다. 이들은 일부 현대 개와 늑대들의 게놈이 겹치는 것은 개가 사람에 길들여진 후 늑대와 이종교배한 결과이지 늑대의 직접 후손이기 때문은 아니라고 지적했다. 연구진은 개가 길들여진 후에 늑대와 유전자 교환이 이루어졌다는 사실이 매우 중요한 의미를 갖는다면서 늑대와 자칼 사이에도 유전자 교환이 일어난데서 보듯 개과 동물들 사이에서 이종간 유전자 교류는 생각보다 더 광범위하게 일어난 것으로 보인다고 말했다. 이런 연구 결과는 초기 농민들이 온순한 늑대를 가까이 두고 길들여 오늘날의 개가 탄생했을 것이라는 상식적인 추측보다 실제는 더 복잡해 최초의 개들이 수렵채집민 사회에서 살다가 훗날 농경생활에 적응하게 됐음을 말해주는 것이다. 연구진은 “개의 가축화는 우리가 처음 생각했던 것보다 더 복잡하다. 이 연구에서 우리는 개가 여러 지역에서 기원했다거나 한 종의 늑대로부터 갈라졌을 것으로 추정하는 모델을 입증할 어떤 분명한 증거도 찾지 못했다”고 말했다. 이 연구에서는 개가 늑대로부터 갈라져 나온 뒤 개체군 규모가 16분의 1로 감소했고 늑대 역시 개와 갈라진 뒤 급격한 개체수 감소를 겪은 것으로 나타나 두 동물의 공동조상의 다양성이 오늘날의 늑대가 보여주는 것보다 훨씬 컸음을 시사하고 있다. 연구진은 또 개와 늑대의 탄수화물 소화에 관여하는 아밀라제 유전자의 수가 종에 따라 크게 다르다는 점을 발견했다. 아밀라제 유전자는 동물의 가축화에 결정적 요인으로 초기 개들이 사람 곁에 살면서 농경사회의 먹이에 적응했음을 보여주는 것이다. 온라인뉴스부 iseoul@seoul.co.kr

■사랑은 타이핑 중(캐치온 밤 11시) 타이핑이 최고 인기 스포츠인 1958년. 시골에서 막 상경한 로즈는 보험사 사장인 루이의 비서가 되지만 업무 처리가 엉망진창인 탓에 일주일 만에 잘릴 위기에 처한다. 하지만 로즈가 회심의 광속 ‘독수리타법 타이핑’ 실력을 공개하자 스포츠광인 루이는 그녀에게 타이핑 대회에 나갈 것을 권유하기에 이른다. ■타이치 제로(스크린 밤 11시) 100년에 1명만이 가질 수 있는 초인적인 힘을 가진 히어로 로선. 하지만 그의 능력이 발휘될수록 그의 생명은 점차 단축된다. 병을 고칠 수 있는 유일한 방법은 고수들만 사는 진가구라는 마을에 찾아가 진가권을 배우는 것이다. 그런데 알고 보니 진가구에는 열 살 어린아이마저도 괴력을 발산하는 고수에 두부장수마저도 쉬운 상대가 아니었다. ■식샤를 합시다(tvN 밤 11시 10분) 대영을 묻지마 폭행으로 신고한 이후 그 대가로 외톨이가 돼 버린 수경. 대영과는 마주치지 않으려고 요리조리 피해 다니느라 바쁘고, ‘긍정 공주’ 진이에게마저 화가 났다는 이야기를 듣게 된다. 한편 모두가 수경을 외면할 때에 겉으론 괴롭히지만 뒤에서는 수경을 걱정하던 학문은 수경과 두준의 충격적인 장면을 목격한다. ■오펀 블랙(AXN 밤 10시 50분) 아트에게 체포돼 심문을 받던 사라는 의문의 변호사가 출현하면서 풀려나게 된다. 하지만 변호사가 데려간 곳에는 ‘신진화론자’로 살아가는 또 다른 클론이 기다리고 있었고, 사라는 그녀에게 새로운 제안을 받게 된다. 한편 리키 박사에게 자신의 게놈을 받은 코지마는 델피네와 함께 유전자 암호를 해독하기 시작한다. ■우리 동네 외계인(FOX 밤 9시) 결혼 17주년 기념일 아침. 마티 부부는 자꾸 정전이 되자 래리 부부를 찾아간다. 한편 동네가 온통 축제 분위기로 외계인들의 짝짓기 시즌이라고 설명을 듣게 되는 마티 부부. 육체적 결합 없이 서로에 대한 진심 어린 칭찬으로 정신적인 교감만 한다는 외계인들의 사랑 방식에 데비는 마음이 끌린다. ■산제이&크레이그:너도 의사(니켈로디언 밤 7시) ‘스펀지 밥’ 뚱이는 비켜라. 신개념 돌아이 커플이 찾아왔다. 병원에서 세계 최초로 엉덩이 이식 수술을 한다는 걸 알게 된 산제이와 크레이그는 호기심에 병원으로 몰래 잠입한다. 간호사에게 신분을 들킬까 봐 의사로 변신한 산제이와 크레이그는 마침내 엉덩이 이식 수술 과정을 구경하고 매우 신기해한다.

미국 버크노화연구소의 판카즈 카파히 박사팀이 기생충 일종인 예쁜 꼬마선충의 두 유전적 경로를 변경해 그 수명을 5배 연장하는 데 성공했다. 이 기술을 인간에게 적용할 수 있으면 완벽한 노화방지를 실현하게 될지도 모른다. “두 변이를 계기로 특정 조직의 ‘양성 되먹임 고리’(포지티브 피드백 루프)가 태어났고 그 효과로 수명을 5배나 연장할 수 있었다”고 카파히 박사는 말했다. 이 같은 실험에 쓰인 기생충을 인간으로 치면 400~500세까지 살 수 있다고 한다. 인간에 응용할 수만 있다면 우리의 수명을 비약적으로 늘릴 수 있지만, 카파히 박사는 유전적 상호작용을 기반으로 노화방지 치료에 도움이 될지도 모른다는 견해를 나타내고 있다. 기존에 암 연구자들은 단일 유전자의 돌연변이에 주목해 왔지만, 이번 연구를 통해 여러 유전자에 기인한 별도의 변이가 질병의 진행에 관여하는 것으로 나타난 것이다. 카파히 박사는 “이 같은 일은 노화 과정에서도 일어난다”면서 “이번 연구에는 처음으로 전 지놈(게놈) 배열이 해독된 예쁜 꼬마선충을 사용해 그 의미가 더 크다”고 말했다. 예쁜 꼬마선충의 인슐린 신호전달계(IIS)와 같은 주요 분자를 차단하면 인슐린 작용과 라파마이신의 표적(TOR)이라는 영양의 신호 경로에 영향을 주는 것으로 나타났다. TOR 경로의 단일 변이는 예쁜 꼬마선충의 수명을 30% 상승시켰지만, 인슐린 신호의 변이는 생존 기간을 두 배로 늘렸다. 이 2개의 상승 작용으로 수명은 130% 연장되는 것으로 여겨지지만, 그 복합적 영향은 더욱 큰 시너지 효과를 보이는 것으로 보고되고 있다. 이는 추후 포유류에서도 같은 효과가 있는지 쥐 실험을 통해 검증할 예정이다. 한편 이번 연구 결과는 생명과학분야 학술지인 셀(Cell)의 자매지인 셀 리포츠(Cell Reports) 12월호에 실렸다. 사진=포토리아 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

지구상에서 가장 오래된 인류의 DNA가 발견돼 학계의 관심이 쏠리고 있다. 독일 막스 플랑크 진화인류학 연구소와 각국 전문가가 모인 국제 연구팀은 지난 20여 년 간 스페인 남부의 한 지하 동굴에서 발견한 대퇴골에서 40만 년 전 DNA를 발견하는데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 최신기술을 이용해 이 대퇴골에서 거의 완벽하게 보존된 미토콘드리아 DNA의 게놈을 재건했다. 그 결과 이 대퇴골의 주인이 40만 년 전 지구상을 걸어 다닌 고대 인류이며, 멸종 인류 중 하나인 네안데르탈인 또는 데니소바인(Denisovans)과 매우 비슷한 것으로 밝혀졌다. 이것은 지금까지 발견된 인류 DNA 중 가장 오래된 것이며, 이와 비슷한 시기의 DNA는 동물에서만 채취된 바 있다. 연구팀은 이 DNA를 네안데르탈인과 데니소바인, 현생 인류, 영장류 등의 미토콘드리아 DNA와 대조하는 작업을 했고, 그 결과 2008년 발견된 아시아의 데니소바인과 비슷한 DNA 염기서열을 가졌다는 사실을 알아냈다. 또 외형적으로는 네안데르탈인과 유사하지만 DNA는 데니소바인을 닮았다는 사실에서 미루어 봤을 때, 이들의 공통 조상과 연관이 있을 것으로 추측했다. 막스 플랑크 연구소 측은 “수 십만년 전 인류조상의 DNA에서 예상외의 사실을 알아냈다. 이로서 네안데르탈인과 데니소바인의 조상 역시 연구할 수 있는 가능성이 열렸다”고 설명했다. 이어 “이번 연구결과가 고대 인류의 기원과 진화의 복잡한 패턴을 연구하는데 큰 도움이 될 것”이라고 기대했다. 한편 막스 플랑크 연구소의 연구결과는 과학 전문지인 네이처 최신호에 실렸다. 송혜민 기자 huimin0217@seoul.co.kr

전설의 괴물이 실제로 존재한다? 전설의 괴물인 빅풋 (Bigfoot)으로 추정되는 사진이 공개되었다고 호주 커리어 메일이 보도했다. 호주 커리어 메일의 보도에 따르면 미국 펜실베니아에 거주하는 존 스톤맨(57세)은 2주 전 킨주아 국립공원 주변을 운전하던 중 빅풋을 발견하고 카메라에 빅풋의 모습을 담았다. 빅풋은 미국과 캐나다의 로키산맥 일대에서 목격된 전설의 괴물로 아직 미확인 동물이다. 캐나다 서해안 지역의 인디언 부족의 언어로 ‘털이 많은 거인’이라는 뜻인 ‘새스콰치’이라고도 불린다. 빅풋을 목격한 존은 “나는 소문을 믿는 사람이 아니다. 흑곰 몇 마리를 키우고 있기 때문에 곰에 대해서는 잘 알고 있지만 내가 본 것은 분명 곰은 아니었다”고 전했다. 그는 “곰들은 어깨보다 몸통이 더 넓다. 하지만 내가 본 빅풋은 넓은 어깨에 비해 허리는 가는 편이였다. 그리고 몸길이는 2미터가 넘었고 마치 사람과 같이 서있었다”고 목격한 빅풋에 대해 설명했다. 미국 새스콰치 게놈 프로젝트팀은 빅풋에 대한 데이터를 5년간 꾸준히 수집한 결과 현재 DNA 샘플을 보관 중이라고 주장했다. 유지해 호주통신원 jihae1525@hotmail.com

국내 연구진이 인체의 단백질 위치 정보를 통해 암과 관련된 각종 정보를 얻을 수 있는 진단 키트를 세계 최초로 개발했다. 이에 따라 환자의 생체조직을 활용하면 암의 진행 상태는 물론 전이 여부와 예후, 치료 효과가 좋은 항암제까지 선별할 수 있는 길이 열리게 됐다. 가천대 길병원 이봉희·변경희 교수와 아주대병원 이기영 교수, 서울대병원 백선하 교수 공동연구팀은 암 발생에 관여하는 특정 단백질의 세포 속 위치 정보를 예측함으로써 암 발생 여부는 물론 예후까지 진단할 수 있는 방법을 개발했다고 3일 밝혔다. 한국연구재단과 국립암센터가 지원한 이 연구 결과는 유전체학 전문지인 ‘게놈 리서치’ 최신호에 실렸다. 연구팀은 암 발생에 관여하는 유전자의 발현과 분자 정보를 첨단 정보기술(IT)·바이오기술(BT) 융합 기술을 이용해 분석한 뒤 이를 근거로 특정 단백질의 세포 속 위치 정보를 파악, 분석하는 데 성공했다. 연구팀은 “컴퓨터가 특정 조건에서의 단백질 위치 정보를 실시간으로 파악해 암 발생 여부는 물론 전이 및 예후 관련 정보를 예측하게 하는 방식”이라고 설명했다. 지금까지는 환자의 생체조직을 채취한 뒤 이를 병리검사 차원에서 분석해 종양의 악성도 및 암 발병 여부를 판별해 왔으며, 조직검사 결과를 알기까지 일주일가량 걸렸다. 그러나 연구팀이 개발한 분자진단법을 활용하면 불과 하루 만에 종양의 발생 여부와 예후, 원발암과 전이암의 식별은 물론 향후 전이 가능성과 환자에게 가장 효과적인 항암제까지 파악할 수 있다는 것이다. 실제로 연구팀이 뇌종양 환자 400명의 조직을 키트로 염색 처리해 단백질의 위치와 이동 경로, 상호작용을 확인한 결과 90% 이상의 정확도를 보였다. 이에 따라 연구팀은 이 기술에 대한 특허출원을 마쳤으며, 글로벌 바이오기업과 연계해 본격적인 상용화에 나서 국내에서는 이르면 내년에 이 기술을 활용한 암 진단이 이뤄질 것으로 보인다. 이봉희 교수는 “이번 연구는 유전자와 단백질을 연계한 세계 최초의 분자 진단으로, 10만원가량의 저렴한 비용으로 모든 종양 정보를 파악할 수 있어 암 예방과 치료에 획기적인 전기가 될 것”이라고 전망했다. 분자생물학계의 한 관계자는 “미국에서도 유사한 연구가 200여건 진행되고 있지만 실제 국가가 승인한 것은 20%에도 못 미친다”면서 “그만큼 연구가 어려운 것으로 손꼽히는 분야”라고 말했다. 심재억 전문기자 jeshim@seoul.co.kr

5300년된 아이스맨 외치(Ötzi)의 진짜 사망원인이 무엇일까. 독일 과학자들은 외치(Ötzi)의 사인이 치명적인 화살이 아니라 머리의 부상 때문이라고 주장해 주목을 받고 있다. 이번 독일 연구자들이 밝힌 외치의 사인은 2001년 오스트리아 과학자들이 제기한 머리 손상 이론을 재확인 시켜주고 있다. 외치가 1991년 9월 등산을 즐기던 부부에 의해 알프스 빙하속에서 발견된 후 과학자들은 이 아이스맨이 어떻게 오스트리아와 이탈리아 국경지대에서 5300년 이상 묻히게 됐는지를 규명하기 위해 많은 실험을 진행 시켜 왔다. 가장 오래된 미이라 ‘외치’는 발견된 지역명을 따 붙여졌다. 외치는 사망 당시 45살로 추정 됐다. 그의 얼굴, 음식, 옷 과 게놈등이 재구성 됐다. 치명적인 화살이 동맥을 뚫어 그의 어깨에 부상을 입힌 사실이 확인됐다. 위에선 소화가 안된 음식물이 검출돼 그가 매복 기습 공격을 받아 사망 한 것으로 추정했다. 그후 2001년 오스트리아 인스부르크 대학의 과학자들이 외치의 전신을 컴퓨터 기술을 이용해 스캔했다. 그 결과 미이라의 대뇌 뒷부분에 흑점이 발견됐다.이것으로 볼때 외치가 외부 공격을 맞서 싸우다가 두개골 뒷부분에 일격을 당해 머리 손상을 입은 것으로 판단 했다. 최근 독일 EURAC(the European Academy of Bolzano/Bozen) 연구진은 아이스맨은 머리 충격을 받아 뇌손상을 앓았다는 사실을 밝혀냈다. 미생물학자 프랭크 맥시너(Frank Maixner) 동료 과학자 안드레 쏠레이(Andreas Tholey)는 컴퓨터를 이용한 내시경술을 사용해 미이라에서 핀(PIN)머리 크기의 작은 뇌세포 두개를 추출했다.이 샘플의 분석에 프로테옴(proteomes)라고 불리는 복합 단백질 혼합물 연구 방법이 동원됐다.이 연구진은 미이라의 두뇌 조직에서 추출된 단백질과 혈액 세포를 현미경으로 조사한 결과, 응고된 혈액을 발견 했다.이 혈액의 응고로 봐서 아이스 맨이 죽기직전 머리의 타박상을 앓았고, 그것으로 그가 사망했다는 결론를 내렸다. 그러나 신석기 시대의 살인 미스터리는 아직까지 명확히 풀리지 않고 있다. 외츠의 뇌 손상이 화살에 맞아 추락해서 발생했는지, 머리 위를 강타 당해서 발생했는지 명확히 밝혀 내지 못하고 있기 때문이다. 　과학저널 ‘세포 및 분자 생명과학’(Cellular and Molecular Life Sciences)에 이번 아이스맨 외츠연구의 자세한 분석방법과 결과가 실려 있다. 사진=AP/IVARY 장상옥 기자 007jang@seoul.co.kr

우리나라에서 발생하는 위암의 10% 이상을 차지하는 ‘현미부수체 불안정성(Microsatellite instability·MSI)위암’에 관여하는 대규모 유전체 돌연변이가 처음으로 확인됐다. 차병원그룹 차암연구소 김성진 소장팀과 서울대의대 외과 양한광 교수팀은 한국인 위암 환자 16명의 유전체를 해독했으며, 이를 통해 현미부수체 불안정성 위암에 관여하는 돌연변이 133만 2422개를 모두 찾아냈다고 최근 밝혔다. 연구팀은 이와 함께 단백질을 만드는 유전자 돌연변이 9554개도 함께 확인하는 성과를 올렸다. 관련 논문은 유전자 분야의 권위지인 ‘게놈 리서치(Genome Research)’ 최근호에 게재됐다. 일반적으로 유전체가 불안정하면 암을 유발하는 것으로 알려져 있다. 이런 유전체 불안정성의 대표적 유형 중 하나가 바로 현미부수체 불안정성이다. 우리나라에서 발생하는 위암 중 많게는 15%가 이 유형에 해당된다. 현미부수체란 인간의 전체 유전자 중 같은 염기가 반복된 부위로, 이 부위의 염기에 결손이 생기거나 삽입된 뒤 정상으로 복원되지 않아 정상적으로 단백질이 만들어지지 못하면 암이 발생한다. 연구팀에 따르면 이번에 확인한 돌연변이 중 30%는 모든 환자에서 공통으로 나타나지만 70%는 개인에 따라 발현 정도가 다른 것으로 확인됐다. 양한광 교수는 “유전자 돌연변이는 유형에 따라 암의 전이를 유발하는 돌연변이, 암의 재발을 이끄는 돌연변이, 항암제의 내성에 관여하는 돌연변이 등으로 세분할 수 있다”면서 “현미부수체 불안정성 위암에 관여하는 돌연변이를 모두 찾아내 분류한 만큼 각각의 위암 유발 원인을 찾아내면 개인별 맞춤 치료도 가능할 것”이라고 전망했다. 연구팀은 특히 현미부수체가 안정적인 위암에도 약 29만개의 유전자 돌연변이가 존재한다는 사실을 밝혀냈다. 이는 현미부수체의 돌연변이가 모든 위암의 발생에 중요한 역할을 하고 있음을 보여주는 것이어서 주목된다. 김성진 소장은 “수많은 돌연변이를 가진 암세포가 증식을 계속한다는 것은 암세포가 그만큼 환경 적응력이 뛰어나며, 이는 한가지 방법만으로 암을 치료하는데 한계가 있음을 뜻한다”면서 “앞으로 위암·대장암·자궁내막암 등의 치료에는 유전자 돌연변이 유형에 따른 맞춤치료법이 나와야 한다”고 말했다. 심재억 전문기자 jeshim@seoul.co.kr

20세기 초반까지 과학은 ‘물리학의 시대’였다. 아이작 뉴턴과 알베르트 아인슈타인에 이르기까지 위대한 과학적 발견은 대부분 물리학의 영역에서 얻어졌다. 물리학자들은 모든 과학은 물리학으로 통한다고 주장했다. 과학사에서는 이를 ‘물리학 환원주의(제국주의)’라고 부른다. 20세기 중반 이후는 ‘생물학의 시대’다. 유전자(DNA)와 인간 게놈 프로젝트로 인해 질병들이 정복되기 시작했고, 생명의 신비에 점차 다가가기 시작했다. 에드워드 윌슨 하버드대 교수의 ‘통섭’ 등이 출간되면서 ‘생물학 환원주의’의 움직임도 거셌다. 환원주의는 모두 실패했다. 과학은 한 분야의 독주를 허용하지 않는다. 여전히 많은 과학자들이 하나의 이론으로 세상의 모든 원리를 설명하는 ‘최종이론’을 꿈꾸고 있지만, 아직까지는 가능성조차 보이지 않는다. 하지만 더 많은 관심을 받고, 더 많은 과학자가 연구하며, 더 많은 돈이 투입되는 분야는 있다. 이런 기준을 적용하면, 2013년 현재 과학의 양대 산맥은 ‘신경과학’과 ‘우주과학’을 꼽을 수 있다. 영국 일간 가디언의 과학칼럼니스트 딘 버닛은 최근 자신의 블로그에서 “‘신경과학’과 ‘우주과학’ 중 어느 쪽이 위인가”에 대한 시리즈를 진행했다. 버닛은 모두 8가지 분야에서 두 거대한 과학 분야의 상대적 장단점을 평가했다. 버닛은 신경과학의 범위를 ‘신경, 정신분석학적 연구결과와 뇌수술’로, 우주과학의 범위를 ‘로켓과 우주를 기반으로 한 연구결과와 기계적 결과’로 한정했다. 결과는 아래와 같다. ① 응용 분야 신경과학은 인간의 뇌와 신경계통에 대한 연구다. 언어와 기억의 처리, 신약 개발, 퇴행성 질환 등이 모두 포함된다. 인간이 하는 일과 삶 자체가 모두 뇌와 관련이 있다고 할 수 있다. 반면 우주과학의 목표는 로켓을 개발하고 이를 이용해 우주로 보내는 것이다. 우주과학이 인류의 기원에 대한 근원적인 궁금증에 도전한다고 해도 인간의 삶보다 응용 분야가 많을 수는 없다. 신경과학 1 : 우주과학 0 ② 복잡성 뇌는 인간이 알고 있는 가장 복잡한 존재다. 뇌가 어떻게 작용하는지를 안다는 것은 생명의 근원과 작동원리를 아는 것과 같다. 물리적으로 지구의 어느 곳에서 우주로 무엇을 반복적이고 안전하게 보내는 우주과학의 목표는 아주 어려운 일이다. 우주에서 발생할 수 있는 아주 사소한 일이라도 로켓이나 인공위성에는 치명적일 수 있다. 우주과학자들은 안전을 확보하기 위해 상상할 수 있는 모든 안전장치를 추가로 마련해야 한다. 그러나 로켓의 복잡함도 뇌에는 비교할 수 없다. 신경과학 2 : 우주과학 0 ③ 위험성 신경과학 연구는 동물이나 자원자를 대상으로 이뤄진다. 엄격한 기준이 적용되고, 윤리적 기준이 계속 강화되고 있다. 뇌 수술에 있어서도 외과의의 작은 손 떨림으로 인해 환자는 평생 불구가 되거나 생명을 잃을 수 있다. 우주과학은 초대형 폭탄이나 마찬가지인 강력한 폭발을 이용해 사람이나 물건을 안전하지 않은 환경으로 보낸다. 우주왕복선 챌린저호나 컬럼비아호처럼 불행한 일은 언제든 일어날 수 있다. 신경과학은 실수로 한 사람의 인생을 빼앗을 수 있지만, 우주과학은 많은 사람을 한 번에 위험하게 할 수 있다. 신경과학 2 : 우주과학 1 ④ 접근성 우스갯소리처럼 들리겠지만 신경과학의 재료는 뇌와 시체다. 누구나 갖고 있는 것이다. 자신의 신체에 대해 알아보는 것만으로도 뇌 과학에 도전할 수 있다. 의대에 들어가는 것도 좋겠다. 우주여행은 점차 현실에 가까워지고 있다. 하지만 앞으로 최소한 수십년간은 막대한 비용이 필요하다. 신경과학 3 : 우주과학 1 ⑤ 시각화 신경과학은 기능성자기공명영상(MRI)을 이용해 화려하고 재미있는 두뇌의 이미지를 공개하고 있다. 하지만 뇌는 여전히 ‘호두’처럼 보일 뿐이다. 반면 허블망원경이 보내는 영상들은 인류가 가늠할 수조차 없는 거대한 은하와 별의 색채 및 웅장한 모습을 자연 그대로 보여준다. 푸른 지구를 보여주는 사진 한 장으로도 뇌 영상은 초라해진다. 신경과학 3 : 우주과학 2 ⑥ 대중성 신경과학은 대중문화 속에서 부정적인 이미지로 비춰져 왔다. ‘지킬 앤드 하이드’ 같은 비극, 뇌 수술의 위험성 등이 강조되는 측면이 강했다. 반면 우주과학은 ‘달나라 여행’ 등 대중문화와 소설의 영향을 받아 발달했고 ‘꿈과 미래’로 자리매김하고 있다. 신경과학 3 : 우주과학 3 ⑦ 대표성 존경할 만하고 업적을 남긴 신경과학자는 무수히 많다. 하지만 누가 뇌과학의 아버지인가 하는 질문에 답하는 건 쉬운 일이 아니다. 오히려 신경과학의 권위는 ‘조사 결과’에서 얻어지는 경우가 많다. 우주과학에는 분명한 이정표를 세운 학자들이 많다. 현재의 로켓의 뿌리는 모두 베르너 폰 브라운의 이론에서 시작됐고 액체로켓의 아버지는 로버트 고더드다. 신경과학 3 : 우주과학 4 ⑧ 허위·과장 신경과학은 과장과 오류가 가장 많이 나타나는 과학 분야다. 위약(플래시보) 효과는 실제 실험 결과나 약의 효능을 엉뚱하게 해석하게 만든다. 우주과학 역시 ‘아폴로 13호는 달에 간 적이 없다’는 식으로 끊임없이 음모론에 시달린다. 다만 우주과학에서 음모론을 만드는 것 역시 인간의 뇌 활동의 영역이고, 모든 ‘사이비’의 근원 역시 뇌다. 신경과학 4 : 우주과학 4 버닛은 거창한 시작과 달리 ‘무승부’로 싱겁게 끝을 맺었다. 일반 시민들도 토론자로 참여해 제각각 신경과학이나 우주과학이 더 중요한 이유를 들었다. 일반 시민들은 신경과학에 압도적인 지지를 보냈다. 우주과학의 편에 선 사람들은 “뇌 수술은 매일 수많은 지역에서 수천 건이 진행되고 있지만 로켓은 그렇지 않다”고 주장한다. 반면 신경과학을 지지하는 사람들은 “로켓을 만드는 학자들은 로켓의 작동원리와 부품 하나하나의 역할을 정확하게 이해하고 있지만 신경과학은 아직까지 갈 길이 멀다”, “로켓은 현 단계에서는 기본적인 틀 안에서 발전하는 ‘죽은 과학’이지만 신경과학은 우리를 어디로 이끌지 모른다”고 강조한다. 박건형 기자 kitsch@seoul.co.kr

흰 바탕에 검은 줄무늬를 가진 백호(白虎). 이 같은 털을 가진 희귀 호랑이 탄생의 비밀이 한국과학자들이 참여한 연구진에 의해 마침내 풀렸다. 국제학술지 ‘커런트 바이올로지’는 23일 최신 논문을 통해 “백호는 단 하나의 유전자가 변이해 붉은색과 노란색 색소가 억제돼 태어난다.”고 밝혔다. 중국 베이징대학이 주도한 이번 연구에는 광저우 침롱 사파리 공원에 있는 벵갈 호랑이와 백호가 이용됐다. 연구진은 이들 호랑이가 가진 색소유전자 ‘SLC45A2’에 주목했다. 이 색소유전자는 인간은 물론 호랑이를 포함한 다수 동물에서 색소 침착을 유도한다고 알려졌기 때문이다. 이를 분석한 결과, SLC45A2 색소유전자는 붉은색과 노란색 유전자를 억제하지만, 검은색 유전자에는 관여하지 않는 것으로 나타났다. 이번 논문에는 한국 과학자 2명도 참여했다. 수원에 있는 게놈연구소(PGI)의 박종화 박사와 조윤성 연구원이 이들이다. 중국 측이 게놈연구소의 호랑이 게놈프로젝트 데이터를 인용하게 되면서 연구진에 포함됐다. 사진=플리커(CC/Anderson Mancini) 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

거북의 조상은 도마뱀과 악어 중 어느 쪽에 가까울까. 일본과 중국, 영국 연구자들이 거북의 게놈 정보를 해독한 결과 거북은 진화 역사상 도마뱀보다 공룡과 악어에 더 가까운 것으로 나타났다. 일본 이화학연구소와 국제연구팀이 거북 2종류의 게놈을 해독한 결과를 28일자 미국 과학저널 네이처 지네틱스 인터넷판에 발표했다고 일본 언론들이 29일 보도했다. 파충류의 게놈 해독은 도마뱀과 악어에 이어 거북이가 세 번째다. 연구팀이 해독한 거북은 자라와 푸른 바다거북 두 종류다. 연구팀은 사람, 개, 악어, 도마뱀 등 척추동물 10종과 두 거북의 게놈을 비교한 결과 도마뱀은 공룡, 악어, 거북, 도마뱀의 공통 조상으로부터 2억 7700만년 전에 갈려나갔고, 거북은 그 후인 2억 5700만년 전에 분화했다는 결론이 나왔다. 그동안 거북의 기원에 대해 파충류 중에서 초기에 분화한 ‘원시 파충류’(약 2억 8000만년 전)라는 설과 악어나 새가 먼저 분화한 뒤 거북과 도마뱀의 공통 조상으로부터 거북이 갈려나갔다는 설로 나뉘어져 있었지만 이번 연구결과 양쪽 모두 부정된 것이다. 거북의 유전자 분석 결과도 흥미롭다. 거북의 몸에 있는 냄새 분자를 감지하는 후각 수용체 유전자는 1137개로 개(811개)보다 많았다. 파충류가 포유류만큼이나 다양한 물질의 냄새를 구분할 수 있는 능력을 갖추고 있다는 뜻이다. 도쿄 이종락 특파원 jrlee@seoul.co.kr