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철학과 문화론

분열증과 자연선택

 

"조현병의 많은 증상들, 예컨대 환청(auditory hallucination)과 문장의 뒤섞임(jumbling sentences)은 뇌의 언어영역과 관련되어 있다"라고 캐나다 사이먼 프레이저 대학교의 버나드 크레스피 박사(진화생물학)는 말했다. "호미니드의 진화과정에서, 언어능력은 '작지만 회피할 수 없는 위험'을 능가했다. 언어에 관련된 유전자가 오작동할 경우, 소수의 개체들에게 조현병을 초래할 수 있는데도 말이다."

 

http://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=news&id=288139

 

[바이오토픽] 정신질환의 진화적 역할을 밝히려는 유전학자들
 
의학약학 양병찬 (2017-10-31 09:31)
 
과거의 진화환경이 정신장애에 영향을 미쳤을 수도 있음을 시사하는 유전학적 단서들이 속속 드러나고 있다.

Human genome databases are enabling researchers to take a deeper dive into the evolution of psychiatric disorders
Human genome databases are enabling researchers to take a deeper dive into the evolution of psychiatric disorders. / @ Sciencedaily

정신질환은 인간을 쇠약하게 하며 종종 유전적 요소가 수반되지만, 진화 과정에서 제거되지 않았다(참고 1). 왜 그럴까? 최근 연구자들은 자연선택의 역할을 밝힘으로써, 정신질환의 유전적 토대가 시간경과에 따라 어떻게 변화되어 왔는지를 엿보기 시작했다.

상당수의 정신장애에는 다양한 유전자들이 관여하며, 심지어 수십만 개의 유전자와 DNA 변이가 관련되어 있을 수 있다. 그렇게 많은 유전자 영역(genetic region)들이 진화한 과정을 추적하기는 매우 어려우며, 그런 연구에는 커다란 유전체 데이터 세트가 필요하다. 그러나 최근 광범위한 인간 유전체 데이터베이스가 등장함으로써, 정신질환의 등장 및 발달을 추동한 '정신질환과 환경적·사회적 조건 간의 관련성'이 점차 드러나고 있다. 한편 어떤 연구자들은 네안데르탈인의 유전자 시퀀스에 눈을 돌려, 인간의 인지능력은 물론 정신장애의 밑그림을 그리는 데 기여하고 있다. 많은 연구팀들은 10월 말 플로리다 주 올랜도에서 열린 미국 인간유전학회(ASHG: American Society of Human Genetics) 모임에 참가하여 그 동안의 성과를 발표했다(참고 2).

한 프로젝트에서는, 인간을 조현병(schizophrenia)에서 보호하는 것으로 여겨지는 DNA 변이가 진화 과정에서 선택되었음을 발견했다. 시카고 대학교의 바버라 스트레인저 박사(개체군유전학)가 주도한 이 연구는, 지난 2천 년에 걸친 선택의 시그널(signals of selection)을 확인하는 통계기법을 이용하여, 수십만 개의 인간 유전체를 분석했다(참고 3). 그러나 아쉽게도, 다른 정신질환과 관련된 유전자 영역에서는 선택의 징후가 발견되지 않았다.

"조현병의 많은 증상들, 예컨대 환청(auditory hallucination)과 문장의 뒤섞임(jumbling sentences)은 뇌의 언어영역과 관련되어 있다"라고 캐나다 사이먼 프레이저 대학교의 버나드 크레스피 박사(진화생물학)는 말했다. "호미니드의 진화과정에서, 언어능력은 '작지만 회피할 수 없는 위험'을 능가했다. 언어에 관련된 유전자가 오작동할 경우, 소수의 개체들에게 조현병을 초래할 수 있는데도 말이다."

맥락을 찾아라

예일 대학교의 레나토 폴리만티 박사(인간유전학)가 이끄는 연구팀은 '환경인자와 정신질환/행동형질 간의 관련성'을 밝혀내려고 노력하고 있다. 폴리만티 박사와 동료들은 유럽의 23개 지역에서 2,455개의 DNA 샘플을 수집하여, 개인의 전반적인 정신장애(예: 자폐증, 외향성 등의 성격특성) 위험을 정량화(定量化)했다. 그런 다음, 그 위험과 특정 환경요인(예: 강우, 겨울의 온도, 감염병 유행) 간의 관련성을 평가하여, '환경요인들이 인간의 형질 선택에 관여했다'는 가설을 검증했다.

그 결과, 겨울의 기온이 비교적 낮은 유럽 지역에 거주하는 사람들은 조현병에 걸릴 유전적 성향이 약간 높은 것으로 나타났다. "만약 사람들이 추위를 견디는 데 도움이 되는 유전자가 유전체에서 '조현병을 촉진하는 변이'와 가까운 지역에 위치한다면, 후자는 진화 과정에서 무심코 전자의 길동무(fellow traveller)가 되었을 수도 있다"라고 폴리만티 박사는 말했다.

"그것은 정신질환과 관련된 다양한 변이들에 환경적 맥락을 부여하려고 노력한, 최초의 훌륭한 시도다"라고 미국 밴더빌트 대학교의 토니 카프라 박사(진화유전학)는 말했다. 폴리만티 박사는 전 세계의 다른 지역들을 대상으로, 동일한 연구를 반복할 계획이다.

다양한 시각들

그러나 실타레처럼 얽히고설킨 유전과 환경의 역할을 가려낸다는 것은 매우 어렵다. 왜냐하면 과거의 알 수 없는 환경조건들이 '당시에는 유리하지만 오늘날에는 불리한 형질'을 선택했을 수도 있기 때문이다. "과도하게 활성화된 면역계는 많은 정신장애(예: 우울증)에 관여하는 것으로 생각되지만(참고 4), 강력한 면역계는 인간 조상들의 질병에 대한 저항력을 증가시켰을 것이다"라고 스트레인저 박사는 말했다. 설상가상으로 어떤 진화인자들은 정신질환에 간접적으로 영향을 미쳤을 수도 있다.

어떤 연구자들은 다른 렌즈를 통해 정신질환의 진화과정을 탐구하고 있다. 즉, 네안데르탈인과 현생인류의 조직을 대상으로, 유전자 활성의 차이점을 들여다보고 있는 것이다. 캐프라 박사와 밴더빌트 대학교의 로라 콜브란 박사(유전학)가 이끄는 연구팀은 현대인의 유전체들을 이용하여, 하나의 유전자가 다양한 신체조직에서 다르게 조절됨을 시사하는 DNA 표지(DNA marker)를 찾아냈다. 그런 다음  두 개의 네안데르탈인 유전체에서 이 표지들을 분석했다. 그 결과, 네안데르탈인의 뇌에서는 신경발달과 관련된 유전자들이 현생인류와 다르게 조절된 것으로 밝혀졌다.

예컨대, 언어와 관련된 FOXP2 유전자의 시퀀스는 현생인류와 네안데르탈인에서 동일하지만(참고 5), 인간의 뇌에서는 FOXP2 단백질을 더 많이 생성하는 것으로 밝혀졌다(참고 6). 이는 현생인류의 언어능력이 우수하다는 것을 시사한다. 이는 궁극적으로 '네안데르탈인의 뇌는 어떻게 기능했는지', '네안데르탈인의 뇌는 현생인류의 뇌와 비슷했는지', '네안데르탈인은 현생인류와 유사한 정신장애를 겪었는지'를 이해하는 데 도움이 될 것으로 보인다.

"정신질환의 진화과정에 관한 연구는 아직 걸음마 단계에 있지만, 광범위한 인간 유전체 데이터베이스를 활용하는 능력은 일취월장하고 있다"라고 카프라 박사는 말했다. 그와 동료들은 이러한 이점을 활용하여, 네안데르탈인과 현생인류 간의 유전자영역 차이를 분석할 계획이다. 그들의 목표는 유전자발현의 차이를 밝혀내는 것이다.

※ 참고문헌
1. http://www.npr.org/sections/health-shots/2012/11/16/165149933/mental-disorders-and-evolution-what-would-darwin-say-about-schizophrenia
2. http://www.ashg.org/2017meeting/
3. Field, Y. et al. Science 354, 760–764 (2016); http://dx.doi.org/10.1126/science.aag0776
4. Dantzer, R., O'Connor, J. C., Freund, G. G., Johnson, R. W. & Kelley, K. W. Nature Rev. Neurosci. 9, 46–56 (2008); http://dx.doi.org/10.1038/nrn2297
5. Krause, J., et al. Curr Biol. 17, doi:10.1016/j.cub.2007.10.008 (2007); http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2007.10.008
6. http://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=news&id=287963

※ 출처: Nature http://www.nature.com/news/geneticists-are-starting-to-unravel-evolution-s-role-in-mental-illness-1.22914

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