[마이리뷰] 잃어버린 게놈을 찾아서

잃어버린 게놈을 찾아서 - 네안데르탈인에서 데니소바인까지
스반테 페보 지음, 김명주 옮김 / 부키 / 2015년 9월

원시게놈학의 아버지?!
 

 

며칠 전 알라딘에 들어갔더니 지금 화제의 책에 <잃어버린 게놈을 찾아서>가 뜬다.
노벨생리의학상을 수상하면서 이 책이 다시 주목받는 모양이다.
 

인류진화를 연구하는 분이 상을 받다니, 교육부 장관 후보가 예전 장관시절 과학교과서에서 진화론을 삭제해서 논란이 된 적이 있었던 일이 떠오른다.

그나저나 이 책 어디서 많이 봤는데 했더니, 나...왜 이 책 갖고 있는거지.
 

중학생 시절, 처음으로 세계사를 공부하는 시간, 교과서를 펴면 제일 먼저 반기는 것이 바로 인류 조상에 대한 그림이었다.
슬기란 단어가 붙어야 그나마 좀 사람같이 보였던 인류의 계보도.
그 계보도가 스반테 페보에 의해 좀 더 정교해진다.
잃어버린 인류의 한 가지를 찾아가며, 우리 몸의 유전자 지도를 좀 더 견고히 하고 어디서 유래된 것인지를 밝히는 것, 왜 어떤 것은 사라지고 어떤 것은 더 발전했는지에 대한 연구까지 어렵지만 그의 연구를 향한 고군분투와 사생활등이 담겨 있어 조금은 읽기가 수월했다.
(휴대폰을 들고 열심히 검색을 해야 했지만....)
 

 

이 분의 이력이 독특하다. 시작은 이집트 미라의 조직 연구였다. 미라의 조직을 얻기는 힘드니, 송아지 간을 미라처럼 말려서 연구하기 시작한 것이다.
플라이스토세의 말 뼈, 시베리아 메머드등의 유전자를 추출하고 연구하다가, 보존 유전학에도 응용하여 멸종위기 동물의 배설물에서 DNA를 추출한다. 그 동물들이 식사로 즐긴 식물들의 DNA도 추출해내면서 법의학에도 많은 도움을 주게 된다.
 

이 책을 읽다가 조금 슬펐던 부분, 딸이 없다는 것은 나의 mtDNA가 사라진다는 것이다.
“mtDNA는 다른 사람의 mtDNA와 조각을 교환하지 않는다. 게다가 만일 한 여성에게 아들만 있다면 그녀의 mtDNA는 멸종하게 된다.”
“우리는 mtDNA를 난자를 통해 어머니에게서만 물려받고 아버지의 mtDNA는 전혀 받지 않는다. 이는 난자를 뚫고 들어가는 정자의 머리에 미토콘드리아가 없기 때문이다. 따라서 mtDNA 없이 핵DNA만을 얻는 간단한 방법은 정자의 머리를 분리하는 것이다.”
(mtDNA란 세포의 세포질에 있는 미토콘드리아에 존재하는 DNA로 유전자 감식에 쓰임. 핵DNA는 부모에게 반반씩 물려받지만, 미토콘드리아 DNA는 어머니에게서만 물려받는다.)
 

그는 인류의 역사를 찾고 싶다는 마음에 네안데르탈인의 유전자 정보를 추출 수집하려 하지만, 너무 오래전이라 현생인류에 오염된 부분이 많았다고 한다. 다행히 급속냉동 등 환경에 영향을 받지 않은 미라들을 통해 유전자정보를 추출한다.

연구의 1단계는 먼저 박물관 큐레이터들에게 부탁하는 일에서부터 시작된다.
“뼈 좀 주세요...제발..제발..”

2단계
각종 회사와 단체들을 쫓아다니고 편지를 쓰고..
“기계 사게 돈 좀 주세요....제발....”

3단계
mtDNA추출

4단계
현생인류와 비교했지만 동일 mtDNA를 찾을 수가 없자.

5단계
핵 게놈 연구 시작.

6단계
네안데르탈인의 뼈는 소중하니까, 동굴곰 등의 뼈로 연습.
거기다 핵DNA는 mtDNA보다 소량이 추출되며, 발견 가능성도 100-1000배쯤 낮아.
그러나 mtDNA게놈은 6500개의 뉴클레오티드를 가지지만 핵게놈은 30억개가 넘는 뉴클레오티드를 가져 더 자세히 알 수 있는 장점 가짐.
(뉴클레오티드는 모든 생명체의 유전물질인 DNA나 RNA의 기본단위)

7단계
실패
8단계
메머드로 다시 도전해서 성공(영구동토라 가능하다고 추측, 아시아 코끼리와 서열이 같음을 확인)
9단계
연구 또 연구, 추출해서 가려내고 대조 시작.
10단계
결과
아프리카에 살았던 조상집단의 후손 중 일부가 아프리카를 떠나서 네안데르탈인의 조상이 되었다는 것, 이들간의 이종교배가 있었으며 일부 지역인들의 유전자엔 네안데르탈인의 유전자가 1-2% 섞여 있다.
 

주로 유럽에서 서식한 네안데르탈인은 아프리카에서 이동한 호모사피엔스를 대략 중동 등에서 만났을 것으로 추측하며, 이때 이종교배가 이루어졌다는 것.
그 외에도
새로운 호미닌인 데니소바 발견 (데니소바동굴에서 발견한 소녀의 어금니와 손가락뼈로 새로운 인류를 발견했다.)
 

최근에 그는 네안데르탈인에게서 물려받은 유전자 3개가 코로나 중증 위험을 22% 낮춘다고 밝히기도 했다.
12번 염색체에 있는 유전자 세개가 네안데르탈인에게 물려받은 형태면 코로나 중증 유발을 막는다는 것, 그러나 또 다른 연구진은 3번 염색체가 네안데르탈인에게 물려받은 형태면 중증의 위험도 두 배가 된다고 밝혔다.
 

결론은 멸종한 네안데르탈인과 데니소바인의 유전자가 우리 몸에 있다는 것.

(스반테 페보는 네안데르탈인과 관련된 유전자 정보에 특허를 신청하지 않았다. 그래서 혈통을 찾아주는 회사들이 비용을 받고 네안데르탈인의 유전자가 몇 프로나 우리 유전자에 있는지 검사를 해준다고 한다.
그는 노벨생리학상을 수상한 스네 베리스트룀의 혼외자이며, 스스로 게이라고 생각했지만 후에 같이 연구를 하던 동료의 아내와 불륜에 빠진다. 동료의 아내와 결혼하고 아이도 낳고, 그 동료와도 잘 지낸다는 쿨한 결말이다.
군림하는 교수가 아니라 토론하는 교수로 연구팀의 분위기를 위해 애썼다는 것.

마이야르 반응에 대한 이야기가 나와서 흥미로웠다.

창조론자들도 두 종류가 있다고 한다. 네안데르탈인이 완전한 인간으로 바벨탑이 무너지 뒨 흩어진 인종이라는 생각, 또 다른 종류는 네안데르탈인은 동물이며 이종교배는 수간과 같다는 것.

203페이지에 “오게 사람은” 부분은 “오게 한 사람 “ )

지은이 스반테 페보는 현재 독일 라이프치히에 있는 막스플랑크 진화인류학연구소 산하의 유전학분과장으로 있다. 1955년 스웨덴 스톡홀름에서 태어났다. 웁살라 대학에서 대학원생으로 있을 때고대 이집트 미라의 DNA를 연구하여 1985년 『네이처』에 발표했다. 미국 캘리포니아 대학교 버클리캠퍼스에서 박사후 과정을 밟았고, 1990년에는 독일 뮌헨 대학교에 정교수로 임용되어 매머드, 동굴곰, 대형 땅늘보 등 멸종된 동물의 DNA를 해독하면서 고대 게놈 연구의 기반을 닦았다. 이후 세계최초로 네안데르탈인의 미토콘드리아 DNA 염기서열을 해독하는 데 성공하고 1997년 『셀』에 발표했다. 막스플랑크 진화인류학연구소로 자리를 옮긴 그는 2006년 네안데르탈인 게놈 프로젝트를 시작하여 4년 만인 2010년에 네안데르탈인의 핵 게놈 해독에 성공하여 이를 사이언스』에 발표했다.
같은 해 시베리아 남부의 데니소바 동굴에서 발견된 뼈의 게놈을 해독하여 이를 ‘네이처』에 발표했다. 그동안 여러 과학상을 받았으며 2011년에는 매년 사이언스』에 발표된 최고의 논문의 저자들에게 주는 뉴컴 클리블랜드상을 수상하였다. 2007년 「타임」은 그를 ‘세계에서 가장 영향력 있는 100명‘
중 한 명으로 꼽았다.

나는 마이야르 반응 Mailard reaction이라는 것을알게 되었다. 이것은 식품 산업에서 많이 연구되는 화학 반응이었다. 공교롭게도 내 어머니가 식품 화학자라서 그 반응과 관련한 많은 논문을 보내 주었다. 흔한 형태의 당 sugar 이 가열되거나 그보다 낮은 온도에서 오랜 시간 머물 때 마이야르 반응이 일어난다. 그때 당은 단백질과DNA 안에 있는 아미노기와 교차 결합을 형성해 크고 뒤엉킨 분자 복합체를 만든다. 마이야르 반응은 다양한 형태의 요리에서 일어나며, 갓구운 빵에서 나는 좋은 냄새와 색깔은 마이야르 반응의 부산물에서 일어나는 것이다.
y sp하지만 내게 가장 흥미로웠던 사실은 마이야르 반응의 산물이 자외선 아래서 푸른 형광빛을 띤다는 것이었다. 나는 이집트 미라에서 일어난 것이 바로 마이야르 반응이 아닐까 생각했다. 미라 추출물의 푸른형광빛뿐 아니라 (잘못 생각한 것 같지만) 그것의 갈색 빛깔과 달콤하면서도불쾌하지만은 않은 특징적인 냄새도 이 반응 때문일 것이라고 생각했다. 그리고 내가 거기서 DNA를 추출할 수 없었던 이유는 마이야르 반응으로 DNA가 다른 분자들과 결합했기 때문이 아니었을까 생각했다.

문이니콜라스는 창조론자들은 두 종류가 있다고 설명해 주었다. 먼저 ‘어린 지구 창조론자들 Young-earth creationists‘이 있는데, 이들은 5700년 전과 1만 년 전 사이에 신이 지구와 하늘과 모든 생명을 직접 창조했다고믿는다. 그들은 네안데르탈인이 ‘완전한 인간‘이라고 생각하며 지금은멸종했지만 바벨탑이 무너진 뒤 흩어진 또 하나의 ‘인종‘이었다고 말하기도 한다. 따라서 어린 지구를 옹호하는 창조론자들은 네안데르탈인과 현생인류가 섞였다는 우리의 연구 결과를 받아들이는 데 아무런 문제가 없었다. 그다음으로 ‘오래된 지구 창조론자들 Old-earth creationists‘이있는데, 이들은 지구가 오래되었다는 것은 받아들이지만 신의 개입 없이 자연적 수단에 의해 진화가 일어났다는 사실은 받아들이지 않는다.
‘오래된 지구‘ 파의 대표적인 선교 집단이 휴 로스가 이끄는 ‘믿어야할 이유 Reasons to Believe‘이다. 그는 현생인류가 약 5만 년 전에 특별히창조되었으며 네안데르탈인은 인간이 아니라 동물이라고 믿는다. 로스와 ‘오래된 지구‘ 파의 여타 창조론자들은 네안데르탈인과 현생인류가섞였다는 연구 결과가 마음에 들지 않았다.