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남녀 수명차이, 염색체가 원인?..성 염색체 기원과 기능

   심현영 기자   2018-03-30 05:35
(출처=셔터스톡)

최근 데니스 베네마 생물학 박사가 ‘아담과 게놈’ 저서를 출간했다. 해당 저서는 Y-염색체의 아담과 미토콘드리아 이브를 언급한다. 이는 성서에 등장하는 인물에 대한 설명이 아니라 X 와 Y 염색체 기원에 대한 암시다.  

지난 8일 커뮤니케이션 바이올로지에 실린 최신 연구는 성 염색체 진화에 초점을 맞춰 성 구별의 개념적 기원에 대해 설명했다. 그 결과는 예상 외로 단순하게 나타나 주목을 받았다.  

이와 함께 린최핑 대학 과학자들이 수행한 연구에서는 X 염색체가 남녀 평균 수명 차이에 큰 영향을 준다는 추측을 반박했다.  

◆ 종의 기원 논쟁

관점 차이에도 사람은 대체로 인류가 동일한 기원을 가지고 있다는 사실에 동의한다. 다윈주의에 대한 동의 등 관점을 막론하고, 기원에 대한 생각이 전 인류에게 적용된다고 여기는 것. 이는 일반적으로 공통된 조상의 존재를 인정함을 의미한다.  

사고를 확장하면 많은 사람들이 공통적인 남성 조상과 여성 조상의 존재를 인정한다. 이 점이 X 와 Y 염색체의 기원에 대한 논쟁의 시작이다. 성서에 등장하는 아담과 이브에 대한 언급은 통상적으로 논쟁 시발점 중 하나다. 인류는 지속해서 기원에 대한 의문을 제시한다.

염색체 관점에서 주요 논점은 이 아담과 이브가 공존했는지, 또는 우리 유전자 대다수의 기원이 되는 커다란 집단의 일원으로써 각각 존재했는지다. 전자의 경우 그 두 명이 우리 유전자 전체의 시조가 된다. 후자라면 둘은 각각 미토콘드리아 유전자와 Y 염색체만의 시조다. 또, 후자의 경우 우리의 상염색체(성 염색체를 제외한 나머지 염색체)는 그들이 속한 집단 구성원에게서 유래한 것이다.  

베네마 박사는 저서에서 이 질문에 대해 언급하지는 않았다. 해당 논쟁을 넘어 미토콘드리아 이브와 Y 염색체 성서 속 상상의 인물이 아니라 실제로 동시에 존재했을 수 있다는 관점을 제시했다. 그의 주장이 이전 논쟁의 핵심은 피했지만, 이는 사실로 판명될 경우 상황을 단순하게 만들 수 있는 유의미한 논점이다.  

◆ 성 구별과 유전자적 복잡도

커뮤니케이션 바이올로지에 실린 해당 연구를 수행한 과학자들은 Eudorina 및 Yamagishiella 속으로 분류되는 흥미로운 다세포 volvocine 조류 두 종에 주목했다. 이 두 속은 모두 성 염색체가 존재하지 않는 동형 생식에서 성 구분이 발생하게 된 과정과 연관돼 있다.  

Eudorina와 Yamagishiella 군집은 32개 식별 가능한 세포를 가지고 있다는 점에서 유사하다. 하지만 Yamagishiella가 동형 생식을 하는 반면 Eudorina는 암수 배우자가 존재한다.  

연구팀은 Yamagishiella의 염색체 영역에 대해 고속 염기 서열 분석을 진행해 번식 유형을 밝혀내고, Eudorina의 암수 구별을 식별했다. 이후 두 종의 해당 영역을 비교했다.  

이는 진화 이론은 최소한 부분적으로 Eudorina가 다른 volvocine 조류에 속하는 종에 비해 유전적으로 더 복잡해야 한다는 가정에 근거한다. 하지만 이번 연구 결과는 오히려 반대로 나타났다.  

Eudorina는 성 결정에 있어 유전자적으로 가장 단순하며, 암수 Eudorina 간 가장 큰 차이는 염색체의 미세한 영역에 존재하는 MID라는 유전자 하나의 유무에 불과하다는 사실이 밝혀졌다.  

우멘 수석 연구원은 “이번 연구가 성 구별이 성 염색체의 유전자적 복잡도 증가와 함께 나타났다는 주장에 대한 반박을 제시했다”며 “또한 바이오 연료나 생명공학 기술 응용을 위해 대량 재배할 새로운 조류의 번식 유형과 성 구분에 대한 이해 수준을 높일 수 있는 연구”라고 밝혔다.  

이러한 수준의 단순함은 우리가 지나치게 많은 형질을 성 염색체, 특히 X 염색체와 관련해 생각하고 있을 가능성을 제시한다. 미토콘드리아 DNA는 그 자체로도 중요하지만 우리는 종종 성 염색체가 거의 모든 것에 관련됐다는 인식을 버리지 못한다.  

예를 들면 수명에 대한 성 염색체의 영향력이다. 많은 사람들이 남녀 수명 차이를 X 염색체 유무로 설명할 수 있다고 주장한다.  

(출처=팩셀스)

◆ X 염색체 유무와 수명 간 연관성

남성의 평균 수명이 여성에 비해 짧은 것은 사실이다. 또, X 염색체 부재에 따른 수명 차이는 인간만이 아니라 거의 모든 포유류 종에서 나타난다. 이 경우 암컷의 평균 수명이 더 길다. 수컷이 X 염색체 두 개를 가지고 있는 몇몇 어류, 조류, 곤충, 파충류의 경우 수컷의 평균 수명이 더 길다. 이는 무방비 X 가설로 불리는 주장에 힘을 싣는다.  

하지만 스웨덴 린최핑 대학의 한 연구팀이 에볼루션 지에 출판한 연구 결과에 의하면 이 차이는 남성의 X 염색체가 한 개 부족한데서 나타나는 결과는 아니다.  

린최핑 대학 물리, 화학 및 생물학부 박사 과정 학생인 마틴 브렝달에 의하면, 초파리는 해당 가설을 검증하는데 유용한 생물이다. 그는 “초파리의 경우 암컷이 일반적으로 수명이 더 길고, X 염색체가 전체 유전 물질의 20% 정도를 차지한다”며 “해당 이론이 사실이라면 초파리의 경우 효과가 분명하게 나타나야 한다”고 언급했다. 이는 초파리에서 해당 효과를 관측하기가 가장 쉬움을 뜻한다. 따라서 연구팀은 암컷과 수컷 초파리 두 집단에 대해 X 염색체 재분배를 진행했다.  

브렝달은 “X 염색체에 대한 근친 교배가 이뤄진 암컷 초파리와 정상적인 암컷 초파리와 평균 수명에는 차이가 없었다”며 “반면 상염색체 하나에 대한 근친 교배는 평균 수명을 단축시키는 것으로 나타났다. 그 효과는 암컷과 수컷 초파리 모두에서 동일한 수준”이라고 밝혔다. 이는 X 염색체와 Y 염색체가 기존 통념보다 단순할 수 있음을 의미하며, 필요 이상으로 성별 차이를 과장한다는 의견에 과학적 근거를 제시한다.

[researchpaper 리서치페이퍼=심현영 기자]