효모와 우리는 유전적으로 사촌간입니다
슈퍼마켓에서 산 효모 한 봉지를 뜯어 안을 들여다봅시다. 당신의 먼 사촌을 보게 될 것입니다. 우리가 효모와 같은 조상에서 갈라져 나왔다는 것이죠. <사이언스>에 실린 최신 연구는 효모와 우리가 몇십억 년 동안 거의 변치 않은 수백 개의 유전자를 공유한다는 사실을 알려줍니다.
텍사스-오스틴 대학의 생물학자인 에드워드 마코트는 인간과 효모가 수천 개의 유사한 유전자를 공유한다는 사실을 이미 알고 있었습니다. 그러나 그가 궁금했던 건, 그 둘의 유전자가 얼마나 비슷하게 기능하느냐는 것이었습니다.
“진화상에서 거의 몇십억 년 전에 갈라져 나왔는데,” 마코트는 말을 이었습니다. “그 유전자들이 정말로 동일한 방식으로 작동하는 걸까요?”
그는 이 질문에 대답하는 가장 좋은 방법으로 유전물질을 바꿔치기하는 것을 꼽았습니다. 일단 효모의 유전자를 비활성화시킨 후 이 유전자에 대응하는 인간의 유전자를 끼워넣습니다. 그리고 여전히 효모가 생존하는지 확인하는 것입니다.
과학자들은 이와 비슷한 작업을 개개 유전자 대상으로 시도했습니다만, 마코트는 좀더 범위를 넓혀보고자 했습니다. 효모가 일생동안 사용하는 500개의 핵심 유전자를 시험해보고자 한 것입니다.
“내 연구실의 박사후 연구원인 아시크 카흐루가 이 살짝 무모한 프로젝트를 끌고 나갈 용의가 있었습니다.” 마코트는 말했습니다. 거의 3년에 걸친 고된 노력 끝에 발견한 것은 효모의 유전자 중 약 절반이 인간의 유전자로 교체될 수 있으리란 사실이었습니다.
“효모는 아주 멀쩡했습니다.” 마코트는 덧붙였습니다.
그 다음 순서는 왜 어떤 효모의 유전자만 인간의 유전자로 교체 가능한지 설명할 수 있는 규칙을 찾아내는 것이었습니다. 세포 내에서 일어나는 특정 현상이나 과정과 관련된 유전자들은 하나의 조합으로 묶이는 경향을 보여줬습니다. 그리고 그러한 유전자 조합은 통째로 교체 가능하든지, 아니면 전부 교체가 불가능했습니다.
예를 들어, 연구자들은 콜레스테롤을 생산하는 일군의 유전자를 관찰했습니다. 이들 콜레스테롤은 세포가 형태를 유지할 수 있도록 돕습니다. 인간 세포에서 동일한 일을 하는 거의 모든 유전자가 효모 안에서도 완벽하게 같은 일을 해냈습니다.
“인간과 효모(의 유전자)는 서로 비슷한 작업이 가능할 뿐더러, 심지어 몇십억 년 전 공통의 조상 유전자가 하던 작업을 그대로 하고 있습니다. 그 엄청난 시간 동안 놀라우리 만치 변화가 없었죠.” 마코트는 말했습니다.
그러나 이번 연구는 단지 오래된 진화상의 과거를 상기시키는 것만은 아닙니다. 과학자들은 인간의 유전자를 포함하게끔 변형된 개개 효모 균주들로 유전자의 기능을 시험할 수 있습니다. 유전자들이 질병과 관련돼 있는지 확인할 수도 있고, 거기에 효력을 미치는 약물도 개발할 수 있겠죠.
“누가 그런 유전자에 돌연변이를 지니고 태어난다 칩시다.”마코트는 말합니다. “이 효모 (유전자) 시스템 상에서 그처럼 특정한 유전자 변이를 시험해볼 수 있고, 그게 임상적인 결과로 이어질지 아닐지 상당한 근거에 기반해 추론할 수 있을 겁니다.”(NPR 사이언스)