베일벗은 인간 두뇌 진화의 비밀

인간·침팬지 DNA 비교분석
유전자 활성화 증강인자 연구
인간 DNA 이식 쥐 뇌 더 발달


인간은 다른 동물들보다 뇌가 크고 추상적 언어를 사용하고 복잡한 계산을 수행할 수 있다. 특히 인간과 침팬지는 DNA가 98% 이상 일치하지만 인간의 뇌는 침팬지보다 훨씬 뛰어나다.

이러한 차이는 어디서 올까. 과학자들이 인간과 침팬지의 DNA 비교분석을 통해 인간의 뇌를 발달시키는 유전자를 찾아냈다.

데보라 실버 미 듀크대학 교수는 'HARE5'라는 특정 유전자를 쥐의 배아에 삽입하면 더 크고 발달된 뇌를 갖게 된다는 사실을 확인하고, '커런트 바이올로지(Current Biology)' 최근호에 발표했다. 이 연구는 인간 두뇌 진화의 비밀을 밝히는 실마리가 될 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 유전자를 활성화시키는 증강인자(enhancer)에 초점을 맞춰 연구를 진행했다. 인간과 침팬지의 유전자를 검색해 106개의 증강인자 후보를 선정해 분석한 후, 뇌 발달에 영향을 미치는 중요한 유전자로 'HARE5'를 주목했다.

HARE 유전자는 1부터 6까지 있는데, 그중 인간과 침팬지의 HARE5는 16개의 염기서열이 달랐다. 연구진은 HARE5가 뇌의 발달과 질병에 큰 영향을 미치는 유전자와 근접한 위치에 있어 뇌 발달에 중요한 역할을 맡고 있다고 판단했다.

실제로 인간과 침팬지의 HARE5를 각각 실험 쥐의 배아에 이식한 결과, 인간 유전자가 이식된 쥐의 뇌가 침팬지 유전자가 이식된 쥐 뇌보다 12% 정도 더 크게 발달되는 것으로 나타났다. 더불어 인간의 HARE5가 이식된 쥐의 신피질이 더 잘 발달되고 세포 분열도 왕성하게 나타났다. 신피질은 대뇌 중 가장 나중에 진화한 부위로 인간의 고등한 지적 능력을 수행하는 데 중요한 역할을 한다.

실버 교수는 "HARE5가 인간 뇌에서 뉴런을 생성하고 뇌의 크기를 키우는 중요한 요소라는 것을 확인했다"며 "앞으로 인간과 침팬지의 HARE5 유전자를 가지고 있는 성인 쥐의 뇌 구조와 발달 과정을 추적하고, 기억력이나 사회화 등에서는 어떤 영향을 미치는지에 대해서 살펴볼 계획"이라고 밝혔다.

백나영기자 100na@