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현대인에게도 일부 유전자가 섞여있는 네안데르탈인은 4만년 전 홀연히 사라져 버렸다.

 

 

이들은 사라지기 전 현대인의 조상인 현생인류와 분포 영역이 겹치면서 자연스레 이종교배를 했다. 현생인류(homo sapiens sapiens)는 이후 전세계로 퍼져 나가고, 네안데르탈인(Homo sapiens neanderthalensis)은 점차 자취를 감췄다.

 

두 종 사이의 밀회 결과, 많은 현대 유럽인과 아시아인들은 오늘날 자신의 유전체에 네안데르탈인의 DNA를 약 2% 정도 보유하게 됐다.

 

흥미롭게도 네안데르탈인 DNA의 몇몇 조각들은 다른 종족들보다 현대 인구집단에서 더 자주 나타난다. 이 때문에 과학자들은 이런 DNA의 확산이 우연히 이뤄지게 되었는지 혹은 유전자의 잦은 출현이 어떤 기능상의 이점을 주는지 궁금하게 여겨왔다.

 

미국 스탠포드대 과학자들은 최근 후자에 대한 강력한 증거를 발견했다.

 

스탠포드 문리대 진화생물학자인 드미트리 페트로프(Dmitri Petrov) 교수는 “우리 연구에 따르면 자주 나타나는 네안데르탈인 DNA 조각의 상당수는 매우 타당한 이유 때문에 적응되었다”며 “네안데르탈인 유전자는 우리 조상들이 아프리카를 떠나서 맞닥뜨린 바이러스에 대한 어느 정도의 보호막을 제공한 것으로 보인다”고 말했다.

이 연구는 생명과학저널 ‘셀’(Cell) 지 4일자 온라인판에 실렸다.

 

미국 스탠포드대 과학자들은 현생인류와 네안데르탈인과의 이종교배를 통해 현대인에게 바이러스 감염을 막을 유전 도구가 전해졌다는 연구를 내놓았다.  CREDIT: Claire Scully

 

미국 스탠포드대 과학자들은 현생인류와 네안데르탈인과의 이종교배를 통해 현대인에게 바이러스 감염을 막을 유전 도구가 전해졌다는 연구를 내놓았다. CREDIT: Claire Scully

 

바이러스와 함께 그에 대한 대항력도 전해

 

두 종이 처음 접촉했을 때 네안데르탈인은 수십만년 동안 아프리카 밖에서 살아가고 있었다. 그 기간은 유럽과 아시아에 있는 감염성 바이러스에 대항할 수 있는 방어력을 진화시키기에 충분한 시간이었다.

 

이들에 비해 새로 이주한 현생인류 조상들은 바이러스에 훨씬 취약했을 것으로 생각된다. 애리조나대 조교수인 데이비드 에너드(David Enard) 박사는 “현생인류의 입장에서 볼 때 시간이 훨씬 많이 걸리는 적응 돌연변이가 나타나기를 기다리기보다 네안데르탈인으로부터 이미 적응된 유전적 방어력을 빌려오는 것이 더욱 합리적”이라고 설명했다.

 

페트로프와 에너드 교수는 자신들의 발견이 두 종 사이 유전자 교환의 ‘독약-해독(poison-antidote)’ 모델과 일치한다고 말했다.

 

이 시나리오에서 네안데르탈인은 현대인에게 감염 바이러스뿐만 아니라 이 침입자 바이러스와 싸울 수 있는 유전적 도구도 물려줬다.

 

에너드 교수는 “현대인과 네안데르탈인은 매우 가까워서 이 바이러스들이 옮겨가는데 유전적 장벽은 큰 문제가 되지 않았다”며 “두 종 사이가 매우 가깝다는 것은 또한 네안데르탈인이 우리에게 바이러스에 대한 방호력을 전해주었다는 것을 의미한다”고 밝혔다.

 

연구팀은 논문에서 네안데르탈인이 우리에게 전해준 유전적 방어력의 핵심은 ‘RNA 바이러스에 대한 대항력’이라고 서술했다. 이 바이러스들은 화학적으로 DNA와 유사한 분자인 RNA로 유전자를 부호화한다.

 

오른쪽 그림은 지난 60만년 동안 이뤄진 현생인류의 계통발생 그림. 가로축은 지리적 위치, 세로축은 시간(1000년 단위)을 나타낸다(2018.01.14). 오른쪽 그림은 발견된 화석에 따라 나타낸 네안데르탈인들의 분포 지역. 유럽(파란색), 서남아시아(오렌지색), 우즈베키스탄(녹색) 및 알타이 산맥(보라색). 네안데르탈인 이후에 아프리카를 빠져나온 현생인류는 네안데르탈인이 분포한 여러 지역에서 이들과 만나 이종교배를 하고, 여기에서 여러 종류의 바이러스와 바이러스 방어수단이 현대인에게 유전됐을 것으로 추정되고 있다.  CREDIT: Wikimedia Commons

 

오른쪽 그림은 지난 60만년 동안 이뤄진 현생인류의 계통발생 그림. 가로축은 지리적 위치, 세로축은 시간(1000년 단위)을 나타낸다(2018.01.14). 오른쪽 그림은 발견된 화석에 따라 나타낸 네안데르탈인들의 분포 지역. 유럽(파란색), 서남아시아(오렌지색), 우즈베키스탄(녹색) 및 알타이 산맥(보라색). 네안데르탈인 이후에 아프리카를 빠져나온 현생인류는 네안데르탈인이 분포한 여러 지역에서 이들과 만나 이종교배를 하고, 여기에서 여러 종류의 바이러스와 바이러스 방어수단이 현대인에게 유전됐을 것으로 추정되고 있다. CREDIT: Wikimedia Commons

 

 

현대인과 네안데르탈인 공통 유전자 152개 확인

 

연구팀은 어떤 식으로든 이 바이러스들과 상호작용을 한 적이 있는 현대인들로부터 4500개 이상의 유전자 목록을 뽑아냈다. 에너드 교수는 이어 이 목록을 네안데르탈인 DNA 분석 데이터베이스에 맞추어 점검했다.

 

그 결과 현대인의 유전자 가운데 네안데르탈인에게도 있는 유전자 조각 152개를 확인했다.

 

네안데르탈인에게서 물려받은 이 152개 유전자는 오늘날 후천성면역결핍증 바이러스(HIV)와 인플루엔자A, C형 간염 등 모든 종류의 RNA바이러스와 상호 작용하는 것들이다

.

에너드와 페트로프 교수는 이 같은 사실로부터, 우리 조상들이 아프리카를 떠나서 맞닥뜨린 RNA바이러스를 막아내는데 이 유전자들이 도움을 주었을 것이라는 결론을 내렸다.

 

흥미롭게도 연구팀이 확인한 네안데르탈인 유전자들은 현대 유럽인들에게서만 나타난다. 이것은 네안데르탈인과 현대 아시아인 고대 조상들과의 유전자 교환에는 다른 바이러스가 영향을 미쳤을 것이란 점을 시사한다.

 

에너드 교수는 네안데르탈인과 현생인류와의 이종교배는 선사시대에 여러 지역에서 여러 번에 걸쳐 일어났기 때문에 각 경우마다 다른 바이러스들이 관여했을 것으로 보인다고 밝혔다.

 

연구팀은 현생인류가 네안데르탈인과의 이종교배를 통해 RNA바이러스와 함께 이 바이러스에 대한 방어력도 함께 물려받았다고 밝혔다. RNA바이러스의 하나인 인플루엔자A 바이러스의 전자현미경 사진.   Photo Credit: CDC/ Dr. Erskine Palmer

 

연구팀은 현생인류가 네안데르탈인과의 이종교배를 통해 RNA바이러스와 함께 이 바이러스에 대한 방어력도 함께 물려받았다고 밝혔다. RNA바이러스의 하나인 인플루엔자A 바이러스의 전자현미경 사진. Photo Credit: CDC/ Dr. Erskine Palmer

 

고대 질병의 증거 찾는데도 활용 가능

 

이번 연구는 네안데르탈인과 현생인류와의 이종교배에 대한 새로운 시각을 제공하는 외에, 어떤 종의 유전체 분석을 통해 한때 만연했던 고대 질병- 이 질병을 일으킨 바이러스가 오래 전에 사라졌을지라도-의 증거를 정밀하게 찾아낼 수 있다는 것을 증명했다.

 

에너드 교수는 이 기술이 특히 RNA바이러스에 효과적일 것이라고 말했다. RNA 기반 유전체는 DNA 기반 유전체보다 약한 편이다.

 

에너드 교수는 “이는 고생물학과 유사하다”라며 “공룡의 흔적을 찾으려 할 때 실제 뼈를 발견하거나 혹은 간접적으로 화석화된 진흙에 찍힌 발자국을 찾을 수도 있듯이 우리 방법은 간접적”이라고 설명했다.

 

그는 “어떤 유전자가 어떤 바이러스와 상호작용하는지를 알고 있기 때문에 고대에 질병을 일으킨 바이러스 유형을 추론할 수 있다”고 덧붙였다.

 


김병희 객원기자 hanbit7@gmail.com
저작권자 2018.10.05 ⓒ ScienceTimes

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제1차 세계 대전이 막을 내릴 무렵인 1918년. 미국의 뉴올리언즈에서는  80세의 외모를 가진 사내아이가 태어난다.

 

그의 이름은 ‘벤자민 버튼(Benjamin Button)’. 부모에게 버려져 양로원에서 노인들과 함께 지내던 그는 시간이 지날수록 자신이 젊어진다는 것을 깨닫게 된다.

 

영화 주인공인 벤자민 버튼은 세월이 흐를수록 점점 젊어진다 ⓒ 벤자민버튼 공식홈페이지

 

영화 주인공인 벤자민 버튼은 세월이 흐를수록 점점 젊어진다 ⓒ 벤자민 버튼 공식

 

이상은 판타지와 로맨스가 어우러진 영화 ‘벤자민 버튼의 시간은 거꾸로 간다’의 도입 부분이다. 세월이 흐를수록 점점 젊어진다는 내용은 현재 시점에서 볼 때 판타지임이 분명하다.

 

그런데 멀지 않은 미래에 이 영화가 논픽션(nonfiction)으로 바뀔 가능성도 있다. 미국과 호주의 과학자들이 인간의 수명을 연장하는 약물을 개발하고 있기 때문이다.

 

미래기술 전문 매체인 넥스트빅퓨처(nextbigfuture)는 미국과 호주의 공동 연구진이 인간의 수명을 최대 150세까지 연장할 수 있는 약물을 개발하고 있다고 보도했다. 그 비결은 미래의 회춘약으로도 불리고 있는 ‘니코틴아마이드모노뉴클레오타이드(NMN)’이라는 물질이다

 

손상된 DNA를 회복시키는 NMN

 

NMN을 연구하고 있는 공동 연구진은 미국의 하버드대와 호주의 뉴사우스웨일스대 소속  과학자들이다.

 

이들 연구진을 이끌고 있는 미 하버드대의 유전학과 교수이자 노화생물학센터의 공동소장인 데이비드 싱클레어(David Sinclair) 박사는 NMN 관련 연구로 명성을 떨치고 있다.

 

NMN이 학계에 본격적으로 보고되기 시작한 것은 2년 전인 지난 2016년의 일이다. 최근 NMN의 신비한 효능이 알려지면서 주목을 받기 시작하고 있다.

 

싱클레어 박사의 설명에 따르면 NMN은 손상된 DNA를 회복하는 능력을 갖고 있는 것으로 나타났다. 이를 통해 훼손된 장기를 살릴 수 있을 뿐만 아니라, 마비 상태가 된 환자들도 다시 일어날 수 있다는 것.

 

회춘약으로도 불리는 NMN의 분자구조 ⓒ wikipedia

 

회춘약으로도 불리는 NMN의 분자구조 ⓒ wikipedia

 

싱클레어 박사는 인터뷰에서 “NMN 포함 약물이 안전하다는 것을 확신하기 때문에 내 몸에 직접 투여해 반응을 살펴보고 있다”라고 전하며 “검사를 해보니 생물학적 나이가 24세나 더 젊어진 것으로 드러났다”라고 말했다.

 

그는 자신뿐만 아니라 가족에게도 약물 치료를 시도하고 있다고 밝혔다.

 

싱클레어 박사에 따르면 1년 정도 약물을 투여한 79세의 아버지는 여행과 래프팅 등을 즐기는 등 젊었을 때보다 더 활동적으로 변했다고 한다. 또 폐경기에 접어든 40대의 처제는 약물을 투여 받은 후 다시 생리를 시작했다는 것이 싱클레어 박사의 설명이다.

 

이 같은 테스트 결과에 대해 싱클레어 박사는 “가족이기 때문에 임상 테스트에 동의해주었지만, 아직은 조심해서 테스트를 해야 하는 것이 맞다”라고 강조하며 “안전성이 과학적으로 증명되기 전까지는 함부로 복용해서는 안된다”라고 덧붙였다.

 

NMN이 체내에 들어가면 NAD로 변화

NMN이 손상된 DNA를 회복시킬 수 있는 비결은 무엇일까. 그 비밀은 니코틴아마이드아데닌디뉴클레오타이드(NAD)에 숨어있다는 것이 전문가들의 설명이다.

 

NAD는 세포 내의 산화환원 반응에 있어서 중요한 매개체 역할을 하는 조효소다. 이는 생명 유지에 필수인 세포호흡 과정에서 핵심역할을 한다.

 

NAD는 체내에서 만들어지기도 하지만 나이가 들수록 여러 장기에서 점점 감소하게 된다.

 

그런데 NMN이 체내에 들어가면 NAD로 변화하면서 체내 NAD의 양이 증가, 결국 노화를 최소화 시킨다는 것이 싱클레어 박사의 설명이다. 이 같은 사실은 미국과 호주의 연구진보다 NMN 연구를 먼저 시작한 미 위싱턴대와 일본 게이오대의 공동 연구를 통해 밝혀졌다.

 

공동 연구진은 실험쥐에 NMN을 주기적으로 투여해 예상을 뛰어넘는 결과를 얻었다.

 

NMN은 의료 및 건강식품, 화장품 등에 고루 사용될 것으로 기대를 모으고 있다 ⓒ free image

 

NMN은 의료 및 건강식품, 화장품 등에 고루 사용될 것으로 기대를 모으고 있다 ⓒ free

 

첫 번째 연구 결과는 암컷 쥐에 NMN을 투여하자 수명이 16% 늘어났다는 점이었다.

 

두 번째 연구 결과는 당뇨병에 걸린 쥐에게 일주일간 NMN을 투여하자 혈당이 안정적으로 변했다는 점이다.

 

마지막 세 번째의 놀라운 연구 결과는 생후 22개월인 쥐에게 NMN을 1주간 투여한 뒤 세포를 확인하자 생후 6개월의 상태로 변화한 것이다. 이를 사람으로 비유하자면 60세 나이의 노인이 20세 청년으로 변한 것과 마찬가지라는 것이 연구진의 설명이다.

 

이 같은 결과에 대해 워싱턴대 교수이자 공동연구의 책임자인 ‘이마이 신이치로(Imai Shinichiro)’ 교수는 “NMN과 NAD의 상관관계를 보여준 결과”라고 언급하며 “노화로 인해 NAD가 부족하게 되면, 당뇨병이나 알츠하이머병, 또는 신경퇴행성과 같은 질환의 원인이 된다”라고 말했다.

 

그러면서 “이 외에도 세포 내에서 발전소와 같은 역할을 하는 미토콘드리아의 활성화 감소 또한 NAD의 부족에서 기인한다는 연구결과도 있다”라고 덧붙였다.

 

연구진은 현재 NMN을 활용한 질환별 치료제, 장수 관련 영양식품, 노화방지용 화장품 등 다양한 분야에서 제품화가 이루어질 것으로 기대하고 있다.

 

김준래 객원기자 stimes@naver.com
저작권자 2018.09.27 ⓒ ScienceTimes

 

    Posted by KNUFRIC

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