영ㆍ미 과학자들 "놀랄 만큼 비슷"
파리 같은 절지동물이나 사람, 쥐, 물고기 같은 등뼈동물이나 모두 뇌가 행동을 조절하는 방식에는 깊은 유사성이 있는 것으로 밝혀졌다고 사이언스 데일리가 14일 보도했다.
영국 킹스 칼리지와 미국 애리조나주립대 과학자들은 자신들의 기존 연구와 이 미 발표된 연구들을 토대로 절지동물의 뇌 중심부인 `중심복합체`와 척추동물의 뇌 중심부인 `기저핵' 부위의 발달과 기능을 비교해 이런 사실을 발견했다고 사이언스지에 발표했다.
연구진은 뇌와 행동의 진화에 관한 새로운 지식을 통해 정신 건강 문제의 기본이 되는 질병 메커니즘을 보다 잘 이해할 수 있을 것이라고 말했다.
이들의 연구에 따르면 이 두 동물 집단은 매우 다른 종임에도 불구하고 이들의 뇌 구조는 모두 전뇌(前腦)의 기저부에 있는 배아 줄기세포로부터 발달하며 각각의 구성이나 기능의 세분화 역시 같은 유전자 프로그램에서 비롯된 것으로 나타났다.
연구진은 중심복합체와 기저핵 속의 신경세포가 상호연결돼 같은 방식으로 정보를 교환함으로써 적응 행동 조절을 용이하게 만든다고 지적했다. 쉽게 말하면 배고픔ㆍ졸림 같은 내부 자극이나 명암ㆍ기온 같은 외부 자극에 대한 파리와 생쥐의 반응이 같은 신경 메커니즘으로 조절된다는 것이다.
연구진은 "파리, 게, 생쥐, 사람 모두 배고픔을 느끼고 잠을 자야 하고 쾌적한 온도를 선호하는 것은 마찬가지이므로 이런 행동을 조절하는 무언가 동일한 메커니즘이 있을 것으로 추측하긴 했지만 연구 결과 이들 종의 몸과 뇌의 크기, 모양이 크게 다른데도 불구하고 얼마나 깊은 유사성이 있는지 발견하고 놀라지 않을 수 없었다"고 밝혔다.
이들은 "이 두 집단의 뇌 구조를 보면 파리와 생쥐 간에 상동(相同)관계에 있는 유전자 묶음 전체에 의해 발달이 이루어지며 양쪽 시스템의 장애로 일어난 행동상의 결함 역시 놀랄 만큼 비슷하다"고 지적했다.
사람의 경우 기저핵의 기능장애는 자폐증, 조현병(정신분열증), 정신증 같은 심각한 정신 질환에서부터 파킨슨병, 운동신경질환, 치매 같은 뇌신경계퇴행증, 또 수면장애나 주의력결핍증, 기억장애 같은 각종 문제를 일으킬 수 있다.
연구 결과는 절지동물과 척추동물의 뇌 회로가 이미 행동을 조절하는 복잡한 신경구조를 갖고 있던 공동 조상으로부터 나온 것임을 시사하는 것이다. 연구진은 이 두 집단의 공동조상 화석은 남아있지 않지만 수억년 전 바다 밑바닥을 기어다닌 동물의 이동흔적 화석을 보면 목적을 갖고 방향을 바꿨음이 나타난다고 지적했다.
연구진은 "사람과 곤충의 뇌가 행동을 조절하는 방식에서 나타나는 깊은 유사성은 이 둘이 같은 진화적 기원에서 출발했음을 시사한다. 이는 행동의 선택에 필수적인 원시 뇌 회로가 매우 초기에 발생했으며 오랜 진화상의 시간을 통해 동물계 전반에서 그대로 유지돼 왔음을 의미한다"고 설명했다.
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영국 킹스 칼리지와 미국 애리조나주립대 과학자들은 자신들의 기존 연구와 이 미 발표된 연구들을 토대로 절지동물의 뇌 중심부인 `중심복합체`와 척추동물의 뇌 중심부인 `기저핵' 부위의 발달과 기능을 비교해 이런 사실을 발견했다고 사이언스지에 발표했다.
연구진은 뇌와 행동의 진화에 관한 새로운 지식을 통해 정신 건강 문제의 기본이 되는 질병 메커니즘을 보다 잘 이해할 수 있을 것이라고 말했다.
이들의 연구에 따르면 이 두 동물 집단은 매우 다른 종임에도 불구하고 이들의 뇌 구조는 모두 전뇌(前腦)의 기저부에 있는 배아 줄기세포로부터 발달하며 각각의 구성이나 기능의 세분화 역시 같은 유전자 프로그램에서 비롯된 것으로 나타났다.
연구진은 중심복합체와 기저핵 속의 신경세포가 상호연결돼 같은 방식으로 정보를 교환함으로써 적응 행동 조절을 용이하게 만든다고 지적했다. 쉽게 말하면 배고픔ㆍ졸림 같은 내부 자극이나 명암ㆍ기온 같은 외부 자극에 대한 파리와 생쥐의 반응이 같은 신경 메커니즘으로 조절된다는 것이다.
연구진은 "파리, 게, 생쥐, 사람 모두 배고픔을 느끼고 잠을 자야 하고 쾌적한 온도를 선호하는 것은 마찬가지이므로 이런 행동을 조절하는 무언가 동일한 메커니즘이 있을 것으로 추측하긴 했지만 연구 결과 이들 종의 몸과 뇌의 크기, 모양이 크게 다른데도 불구하고 얼마나 깊은 유사성이 있는지 발견하고 놀라지 않을 수 없었다"고 밝혔다.
이들은 "이 두 집단의 뇌 구조를 보면 파리와 생쥐 간에 상동(相同)관계에 있는 유전자 묶음 전체에 의해 발달이 이루어지며 양쪽 시스템의 장애로 일어난 행동상의 결함 역시 놀랄 만큼 비슷하다"고 지적했다.
사람의 경우 기저핵의 기능장애는 자폐증, 조현병(정신분열증), 정신증 같은 심각한 정신 질환에서부터 파킨슨병, 운동신경질환, 치매 같은 뇌신경계퇴행증, 또 수면장애나 주의력결핍증, 기억장애 같은 각종 문제를 일으킬 수 있다.
연구 결과는 절지동물과 척추동물의 뇌 회로가 이미 행동을 조절하는 복잡한 신경구조를 갖고 있던 공동 조상으로부터 나온 것임을 시사하는 것이다. 연구진은 이 두 집단의 공동조상 화석은 남아있지 않지만 수억년 전 바다 밑바닥을 기어다닌 동물의 이동흔적 화석을 보면 목적을 갖고 방향을 바꿨음이 나타난다고 지적했다.
연구진은 "사람과 곤충의 뇌가 행동을 조절하는 방식에서 나타나는 깊은 유사성은 이 둘이 같은 진화적 기원에서 출발했음을 시사한다. 이는 행동의 선택에 필수적인 원시 뇌 회로가 매우 초기에 발생했으며 오랜 진화상의 시간을 통해 동물계 전반에서 그대로 유지돼 왔음을 의미한다"고 설명했다.
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