시카고대 연구진 발표.. 모든 동물에 四肢로 자랄 수 있는 유전자 존재 증명
(서울=연합뉴스) 최초의 네발 동물이 땅 위에서 걸어 다니기 훨씬 전부터 물고기의 몸에는 팔다리와 손ㆍ발가락을 만들 수 있는 유전자가 존재했던 것으로 밝혀졌다고 사이언스 데일리가 11일 보도했다.
미국 시카고대학 연구진은 물고기의 DNA에서 떼어 낸 특정 유전자 스위치를 생쥐 태아에 이식하자 이 스위치가 생쥐의 팔다리 영역에서 유전자를 활성화한다는 사실을 발견했다고 미국립과학원회보(PNAS) 최신호에 발표했다.
이런 실험 결과는 4억년동안 따로따로 진화해 온 동물 종들 모두에 사지로 자라날 수 있는 유전자가 보존돼 있음을 보여주는 것이다.
연구진은 “생쥐의 손ㆍ발가락 유전자 발현을 일으키는 유전자 스위치가 물고기에 존재하기만 하는 것이 아니라 실제로 생쥐의 유전자를 발현시킬 수 있다”고 밝히고 “이는 팔다리의 선행기관이 아주 오래전부터 존재해 왔음을 보여주는 것”이라고 강조했다.
이 연구는 지난 2004년 북극권 캐나다에서 발견된 수륙 전환기 동물 틱탈리크의 화석에서 훨씬 뒤에 등장한 육지동물의 사지와 비슷한 골격구조를 가진 지느러미가 발견된 데서 비롯됐다.
틱탈리크와 동시대 어류의 지느러미에서 발견된 이런 유사성, 특히 손목과 손 같은 구조를 보고 흥분한 과학자들은 물고기와 네발 동물의 상동성(相同性; 다른 종의 생물체 사이에서 형태나 기능은 같지 않아도 발생학적으로 같은 기원을 가진 관계) 연구에 들어갔다.
이들은 사람의 사지 발달을 조절하는 것으로 알려진 유전자 스위치 영역 CsB와 생쥐, 닭, 개구리, 제브라피쉬와 홍어의 상동 영역을 비교했다.
사람을 포함한 이 모든 동물의 마지막 공동 조상은 물고기-네발 동물 전환기 동물인 사지형 어류보다 앞선 시기의 것이기 때문에 이런 비교를 통해 육상동물이 등장하기 전 동물의 생물학적 특징을 추측할 수 있을 것으로 생각한 것이다.
연구진은 비교 결과 물고기와 네발 동물이 같은 특정 유전자 구간을 갖고 있음을 발견했고 이에 따라 각 종 간에 이런 유전자 구간을 교환하는 실험을 했다.
그 결과 놀랍게도 생쥐의 CsB는 제브라피쉬의 발달 중인 지느러미 가장자리에서 유전자를 발현시킬 수 있었고 홍어와 제브라피쉬의 CsB는 생쥐의 팔다리에서 손목과 손발가락 부위의 유전자 발현을 일으킬 수 있었다.
연구진은 이런 실험 결과는 네발 동물에게서 팔다리라는 새로운 기관이 갑자기 등장한 것이 아니라 사지의 발달을 조절하는 유전자 스위치가 진화의 나무에서 아주 깊은 뿌리를 갖고 있음을 시사하는 것이라고 말했다.
아는 척 하기 잘 하는 생물학자가 보면 ‘대중의 흥미를 의식한 연구진의 립서비스 가지고 기자가 소설 쓴거다’고 말하겠지만, 중요한건 구조론은 30년 전에 이걸 예측했다는 거. 상식적으로 진화는 밸런스의 문제 때문에 엔트로피의 법칙과 안 맞음. 없는 기능을 추가하는 것보다 있는 기능을 잃어버리는 게 더 쉬움.
구조론의 진화해명.. 최초 단세포 단계의 생물은 순전히물리학적 원리에 의한 단순 화학반응으로 탄생.. 그러나 자체모순에 의해 다세포로 진화 못함.. 두 생물체의 우연한 물리적 충돌에 의해 유전자 합성.. 모순상황 발생.. 모듈원리에 따라 하나의 기능은 최대 3125가지 포지션을 가지므로 모순을 해소하기 위한 자기복제로 기능이 추가됨.
모듈원리에 따른 자기복제로 많은 기능을 가지게 되지만 대부분 자체충돌과 모순에 의해 사용되지 않음.. 잠복된 기능을 차단하는 장치가 풀리는 형태로 진화가 일어남. 단번에 기능이 풀려버리면 환경에 적응 못해서 사망.. 여러 외부의 환경적 조건이 갖추어졌을 때 잠금장치가 풀려야 유효한 진화가 일어남.
생명체의 생장이 환경을 바꾸고, 다시 그 환경에 맞는 기능이 발현되는 형태로 단계적으로 진화가 일어남. 환경과 유전자가 주거니 받거니 하며 계단을 밟고 올라감.
구조론 진화의 의미.. 박쥐의 날개와, 파리의 날개와, 날다람쥐의 날개와, 새의 날개는 발생기전이 완전히 다르지만 공중환경을 읽었다는 점에서 같음.. 생명체는 애초부터 물속환경 및 공중환경을 읽었고, 그에 대한 대응 메커니즘을 갖추고 있었음.
카멜레온이 주변 색깔을 읽듯이 외부 환경을 읽고 이를 내면화 함. 모듈원리에 따른 구조의 자동복제원리에 의해 외부에서 어떤 환경작용이 있을 때 반드시 그 환경을 복제하여 거기에 대한 대항수단을 갖춤. 예컨대 시각이란 외부에서 빛으로 찌를 때 뇌 안에서 똑같은 것을 만들어 뇌를 찌르는 것임.