인간과 침팬지 뇌세포의 유전자 조절은 매우 달랐다.
(Gene Regulation Is Distinctively Human)
by Jerry Bergman, PhD
한 연구는 인간과 유인원 사이의 극단적인 뇌 차이를 발견했다.
캘리포니아 대학 보도자료의 헤드라인은 진화 과정에서 한 중요한 문제점을 드러낸다 : "우리의 뇌(brain)는 아마도 인간을 다른 영장류와 가장 구별하는 기관일 것이다. 그 뛰어난 크기, 복잡성 및 능력은 지구상의 다른 어떤 종보다 훨씬 뛰어나다."[1] 이 발표는 설명될 필요가 있다 : "어떻게 인간의 뇌가 다른 모든 생물들의 뇌를 능가하도록 진화했을까?" 또한 "뛰어난 인간의 뇌는... 독특한 인간-특유의 인지 및 행동 특성이 나타나도록 하는 주요 기반이다."[2]
조시(Joshy) 등의 연구는 인간의 뇌가 인간과 가장 가까운 친척으로 여겨지는 침팬지 뇌와 어떤 차이가 있는지를 연구하여, 인간의 뇌가 어떻게 진화할 수 있었는지를 이해하기 위해서 고안되었다. 구체적으로 6가지 중추적인 뇌세포 유형들이 비교되었다 : 성상세포(astrocytes), 흥분성 뉴런(excitatory neurons), 억제성 뉴런(inhibitory neurons), 미세아교세포(microglia, 소교세포), 희소돌기아교세포(oligodendrocytes), 희소돌기아교전구세포(oligodendrocyte precursor cells). 희소돌기아교전구세포는 중추신경계의 신경교세포(glial cells)의 아형이다. 그들은 희소돌기아교세포와 미엘린(myelin)의 전구체로서 중요한 역할을 한다. 다른 세포들도 중요하지만, 연구 자금과 시간의 제한으로 선택을 해야만 했다.
비교는 세 세트로 실시되었는데, 인간과 침팬지(chimpanzees), 인간과 마카크원숭이(macaques, 붉은털원숭이), 침팬지와 마카크원숭이 간의 비교였다. 그들의 목표는 인간과 유인원의 진화적 조상을 지지하거나, 적어도 진화가 어떻게 일어날 수 있었는지 더 잘 이해하는 것이었다. 진화라는 용어는 PNAS 지의 논문에서 92번이나 언급되고 있었다.
연구의 동기는 "인간 뇌 진화의 분자적 기초가 인간 특유의 인지 및 행동 특성의 진화를 이해하는 데 중요한 요소이기 때문"이라는 것이었다. [3] 연구자들이 탐구하려고 시도한 구체적인 질문에는 인간과 다른 영장류 간의 차등발현유전자(differentially expressed genes, DEG)를 비교하는 것이 포함되었다. 그들은 이렇게 묻고 있었다 :
인간의 뇌는 다른 종의 뇌보다 더 많은 유전자가 상향 조절되는 가속화된 조절 진화(more DEGs)를 경험했는가? 인간의 뇌는 침팬지에 비해 더 많은 고유한 유전자들을 발현시키고 독특한 유전자들을 고도로 발현시켰는가?... 뇌세포의 이질성(heterogeneity)과 통계적 엄밀성(제한된 세포 수를 고려하여)의 균형을 맞추기 위해서, 두 가지 종류의 뉴런과 네 가지 신경교세포 유형을 포함한 6가지 주요 세포 유형 수준에서 분석을 수행했다.[4]
연구자들이 설명한 바와 같이, 연구의 중요성과 그 결과는 다음과 같다 :
인간의 뇌를 비인간 영장류의 뇌와 비교했을 때, 유전자 발현은 인간 진화의 주요 분자적 특징이다. 이 연구에서 우리는 인간 뇌의 유전자 발현이 매우 다양한 세포 유형별 변화를 포함한다는 것을 보여준다. 이러한 세포 다양성에도 불구하고, 인간 뇌세포는 유전자 발현의 감소보다는 유전자 발현의 전반적인 증가를 경험했다. 우리는 다양한 세포 유형들과 이러한 변화와 상관관계가 있는 유전체 및 후성유전체적 특징과 다른 세포 유형에서 차등 발현을 경험한 특수한 기능적 프로그램을 밝혀냈다. 이러한 발견은 인간 뇌 진화에 대한 우리의 이해에 중요한 개념적 진전을 제공한다.[5]
배경
진화론적 시나리오를 가정하고, 두 동물 사이의 차이를 개념화하는 일반적인 방법은 유전자 비교를 하는 것이다. 캘리포니아 대학에서 인간과 침팬지를 비교하기 위해 사용한 유전적 차이는 "인간은 가장 가까운 살아있는 친척인 침팬지와 유전체의 95% 이상을 공유한다"는 것이었다.[6]
과학자들은 이러한 숫자상의 비교 말고, 진화의 문제는 인간 뇌의 "예외적인 크기, 복잡성 및 능력이 지구상의 다른 어떤 종보다 훨씬 더 크다"는 사실임을 인식하기 시작했다. 인간과 침팬지의 뇌 사이에 형태학적 및 행동학적 차이가 존재하는 데에는, 진화적 이유가 존재해야 한다. 연구자들의 목표는 이러한 형태학적 및 행동학적 차이를 진화로 설명하는 것이었다. 확인된 6개의 세포군은 인간과 침팬지에서 유사했지만, 연구자들이 발견한 조절(regulation)의 양은 매우 달랐다. 이것에 대한 적절한 용어는 상향조절(up-regulation, 유전자의 생성물 수 증가)과 하향조절(down-regulation, 유전자의 생성물 수 감소)이다.
유전적 차이는 표현형과 행동적 차이를 생성하는 데 중요한 요소 중 하나이지만, 업다운 조절은 그 차이의 매우 중요한 하나의 원인으로 밝혀진 것이다. 유전자 외에도, 유전자의 조절은 살아있는 생물체를 구성하는 데 매우 중요하다. 업 또는 다운 조절을 측정하는 한 가지 방법은 세포 내 mRNA(메신저 리보핵산)의 양을 측정하는 것이다. 유전자 전사에 의해 생성된 mRNA는 핵을 떠나 리보솜에서 단백질로 번역된다. mRNA가 더 많이 생성될수록 단백질이 더 많이 생성되고, mRNA가 덜 생성될수록 단백질이 더 적게 생성된다. 살아가는 데에는 특정 수준의 단백질들이 필요하다. 너무 많거나 적거나, 둘 다 질병을 유발할 수 있으며, 의학적 또는 기타 치료를 받지 않으면 사망에 이를 수 있다.
적절한 유전자 조절 없이는 유전자가 진화한다고 해서 생물체가 생성되지 않는다. 이 발견은 유전정보를 넘어, 생명력에 대한 요구 사항 목록에 한 가지 더 추가된 것이다. 조시 교수팀은 인간과 침팬지의 신체와 정신의 엄청난 차이를 설명하는 주요한 한 요인이 유전자 조절(genetic regulation)이라는 사실을 확인했던 것이다. 그들의 논문은 이렇게 결론을 내리고 있었다 :
뇌의 세포 복잡성을 계속 확장함에 따라, 인간 뇌의 실제 차등발현유전자(DEG)의 범위는 이전에 예상했던 것보다 훨씬 더 넓은 것으로 보인다. 우리의 연구는 인간 뇌 진화의 중요한 특징으로서, 세포 유형별 기능 프로그램의 가속화를 지지한다.
요약
저자들은 유전자 조절(gene regulation) 시스템이 인간과 다른 영장류 사이의 정신적, 행동적 차이를 초래하는 주요 요인이라고 결론짓고 있었다. 그들이 말했듯이, 유전자 조절의 후성유전학적 변이(epigenetic variation)는 "인간 뇌 진화의 핵심 분자적 특징"이었다는 것이다.[7] 또한 그들은 유전자의 업-다운 조절이 매우 복잡하고 구체적이어서, 진화에 큰 문제가 되고 있다고 결론지었다. 진화는 지식이 없고, 목표도 없고, 계획도 없는, 무작위적인 과정이다. 또한 연구자들의 결론은 인간의 유전자 조절의 복잡성이 왜 다른 모든 영장류보다 뛰어나고, 극한에 도달해 있는 지에 대해서 의문을 제기하고 있었다.
연구자들은 다른 모든 영장류들은 자신들이 실험한 두 영장류(침팬지와 마카크원숭이)와 매우 유사할 것이라 가정하고 있었다. 이는 "왜 인간만이 다른 모든 영장류보다 훨씬 앞서 있을까?"라는 질문을 불러일으킨다. 인간과 침팬지, 또는 마카크원숭이는 공통조상에서 진화한 것으로 여겨지고 있지만, 이 가상의 공통조상에 대한 증거는 존재하지 않는다. 인간의 가상의 공통조상이 침팬지와 붉은털원숭이와 매우 유사하다고 가정한다면, 인간은 미세하게 조정된 유전자 수 조절 시스템을 진화시켰지만, 유인원과 원숭이들은 진화시키지 않은 이유는 여전히 의문이다.
References
[1] University of California – Santa Barbara. “Gene expression in the human brain: Cell types become more specialized, not just more numerous,” ScienceDaily, www.sciencedaily.com/releases/2025/01/250102162258.htm, 2 January 2025; emphasis added.
[2] Joshy, D., G. Santpere, and S.V. Yi. “Accelerated cell-type-specific regulatory evolution of the human brain,” Proceedings of the National Academy of Sciences 121(52), DOI: 10.1073/pnas.2411918121, 2024.
[3] Joshy et al., 2024.
[4] Joshy et al., 2024.
[5] Joshy et al., 2024.
[6] Harrison Tasoff, “It’s all about expression,” UC Santa Barbara, January 2, 2025.
[7] Joshy et al., 2024.
*참조 : ▶ 사람-침팬지 DNA의 98% 유사성
https://creation.kr/Topic401/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6762093&t=board
▶ 사람의 뇌
https://creation.kr/Topic104/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6557453&t=board
▶ 유전학, 유전체 분석
https://creation.kr/Topic102/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6487983&t=board
▶ 인간진화론의 허구
https://creation.kr/Topic402/?idx=6783783&bmode=view
출처 : CEH, 2025. 1. 8.
주소 : https://crev.info/2025/01/human-gene-regulation-distinct-bergman/
번역 : 미디어위원회
인간과 침팬지 뇌세포의 유전자 조절은 매우 달랐다.
(Gene Regulation Is Distinctively Human)
by Jerry Bergman, PhD
한 연구는 인간과 유인원 사이의 극단적인 뇌 차이를 발견했다.
캘리포니아 대학 보도자료의 헤드라인은 진화 과정에서 한 중요한 문제점을 드러낸다 : "우리의 뇌(brain)는 아마도 인간을 다른 영장류와 가장 구별하는 기관일 것이다. 그 뛰어난 크기, 복잡성 및 능력은 지구상의 다른 어떤 종보다 훨씬 뛰어나다."[1] 이 발표는 설명될 필요가 있다 : "어떻게 인간의 뇌가 다른 모든 생물들의 뇌를 능가하도록 진화했을까?" 또한 "뛰어난 인간의 뇌는... 독특한 인간-특유의 인지 및 행동 특성이 나타나도록 하는 주요 기반이다."[2]
조시(Joshy) 등의 연구는 인간의 뇌가 인간과 가장 가까운 친척으로 여겨지는 침팬지 뇌와 어떤 차이가 있는지를 연구하여, 인간의 뇌가 어떻게 진화할 수 있었는지를 이해하기 위해서 고안되었다. 구체적으로 6가지 중추적인 뇌세포 유형들이 비교되었다 : 성상세포(astrocytes), 흥분성 뉴런(excitatory neurons), 억제성 뉴런(inhibitory neurons), 미세아교세포(microglia, 소교세포), 희소돌기아교세포(oligodendrocytes), 희소돌기아교전구세포(oligodendrocyte precursor cells). 희소돌기아교전구세포는 중추신경계의 신경교세포(glial cells)의 아형이다. 그들은 희소돌기아교세포와 미엘린(myelin)의 전구체로서 중요한 역할을 한다. 다른 세포들도 중요하지만, 연구 자금과 시간의 제한으로 선택을 해야만 했다.
비교는 세 세트로 실시되었는데, 인간과 침팬지(chimpanzees), 인간과 마카크원숭이(macaques, 붉은털원숭이), 침팬지와 마카크원숭이 간의 비교였다. 그들의 목표는 인간과 유인원의 진화적 조상을 지지하거나, 적어도 진화가 어떻게 일어날 수 있었는지 더 잘 이해하는 것이었다. 진화라는 용어는 PNAS 지의 논문에서 92번이나 언급되고 있었다.
연구의 동기는 "인간 뇌 진화의 분자적 기초가 인간 특유의 인지 및 행동 특성의 진화를 이해하는 데 중요한 요소이기 때문"이라는 것이었다. [3] 연구자들이 탐구하려고 시도한 구체적인 질문에는 인간과 다른 영장류 간의 차등발현유전자(differentially expressed genes, DEG)를 비교하는 것이 포함되었다. 그들은 이렇게 묻고 있었다 :
인간의 뇌는 다른 종의 뇌보다 더 많은 유전자가 상향 조절되는 가속화된 조절 진화(more DEGs)를 경험했는가? 인간의 뇌는 침팬지에 비해 더 많은 고유한 유전자들을 발현시키고 독특한 유전자들을 고도로 발현시켰는가?... 뇌세포의 이질성(heterogeneity)과 통계적 엄밀성(제한된 세포 수를 고려하여)의 균형을 맞추기 위해서, 두 가지 종류의 뉴런과 네 가지 신경교세포 유형을 포함한 6가지 주요 세포 유형 수준에서 분석을 수행했다.[4]
연구자들이 설명한 바와 같이, 연구의 중요성과 그 결과는 다음과 같다 :
인간의 뇌를 비인간 영장류의 뇌와 비교했을 때, 유전자 발현은 인간 진화의 주요 분자적 특징이다. 이 연구에서 우리는 인간 뇌의 유전자 발현이 매우 다양한 세포 유형별 변화를 포함한다는 것을 보여준다. 이러한 세포 다양성에도 불구하고, 인간 뇌세포는 유전자 발현의 감소보다는 유전자 발현의 전반적인 증가를 경험했다. 우리는 다양한 세포 유형들과 이러한 변화와 상관관계가 있는 유전체 및 후성유전체적 특징과 다른 세포 유형에서 차등 발현을 경험한 특수한 기능적 프로그램을 밝혀냈다. 이러한 발견은 인간 뇌 진화에 대한 우리의 이해에 중요한 개념적 진전을 제공한다.[5]
배경
진화론적 시나리오를 가정하고, 두 동물 사이의 차이를 개념화하는 일반적인 방법은 유전자 비교를 하는 것이다. 캘리포니아 대학에서 인간과 침팬지를 비교하기 위해 사용한 유전적 차이는 "인간은 가장 가까운 살아있는 친척인 침팬지와 유전체의 95% 이상을 공유한다"는 것이었다.[6]
과학자들은 이러한 숫자상의 비교 말고, 진화의 문제는 인간 뇌의 "예외적인 크기, 복잡성 및 능력이 지구상의 다른 어떤 종보다 훨씬 더 크다"는 사실임을 인식하기 시작했다. 인간과 침팬지의 뇌 사이에 형태학적 및 행동학적 차이가 존재하는 데에는, 진화적 이유가 존재해야 한다. 연구자들의 목표는 이러한 형태학적 및 행동학적 차이를 진화로 설명하는 것이었다. 확인된 6개의 세포군은 인간과 침팬지에서 유사했지만, 연구자들이 발견한 조절(regulation)의 양은 매우 달랐다. 이것에 대한 적절한 용어는 상향조절(up-regulation, 유전자의 생성물 수 증가)과 하향조절(down-regulation, 유전자의 생성물 수 감소)이다.
유전적 차이는 표현형과 행동적 차이를 생성하는 데 중요한 요소 중 하나이지만, 업다운 조절은 그 차이의 매우 중요한 하나의 원인으로 밝혀진 것이다. 유전자 외에도, 유전자의 조절은 살아있는 생물체를 구성하는 데 매우 중요하다. 업 또는 다운 조절을 측정하는 한 가지 방법은 세포 내 mRNA(메신저 리보핵산)의 양을 측정하는 것이다. 유전자 전사에 의해 생성된 mRNA는 핵을 떠나 리보솜에서 단백질로 번역된다. mRNA가 더 많이 생성될수록 단백질이 더 많이 생성되고, mRNA가 덜 생성될수록 단백질이 더 적게 생성된다. 살아가는 데에는 특정 수준의 단백질들이 필요하다. 너무 많거나 적거나, 둘 다 질병을 유발할 수 있으며, 의학적 또는 기타 치료를 받지 않으면 사망에 이를 수 있다.
적절한 유전자 조절 없이는 유전자가 진화한다고 해서 생물체가 생성되지 않는다. 이 발견은 유전정보를 넘어, 생명력에 대한 요구 사항 목록에 한 가지 더 추가된 것이다. 조시 교수팀은 인간과 침팬지의 신체와 정신의 엄청난 차이를 설명하는 주요한 한 요인이 유전자 조절(genetic regulation)이라는 사실을 확인했던 것이다. 그들의 논문은 이렇게 결론을 내리고 있었다 :
뇌의 세포 복잡성을 계속 확장함에 따라, 인간 뇌의 실제 차등발현유전자(DEG)의 범위는 이전에 예상했던 것보다 훨씬 더 넓은 것으로 보인다. 우리의 연구는 인간 뇌 진화의 중요한 특징으로서, 세포 유형별 기능 프로그램의 가속화를 지지한다.
요약
저자들은 유전자 조절(gene regulation) 시스템이 인간과 다른 영장류 사이의 정신적, 행동적 차이를 초래하는 주요 요인이라고 결론짓고 있었다. 그들이 말했듯이, 유전자 조절의 후성유전학적 변이(epigenetic variation)는 "인간 뇌 진화의 핵심 분자적 특징"이었다는 것이다.[7] 또한 그들은 유전자의 업-다운 조절이 매우 복잡하고 구체적이어서, 진화에 큰 문제가 되고 있다고 결론지었다. 진화는 지식이 없고, 목표도 없고, 계획도 없는, 무작위적인 과정이다. 또한 연구자들의 결론은 인간의 유전자 조절의 복잡성이 왜 다른 모든 영장류보다 뛰어나고, 극한에 도달해 있는 지에 대해서 의문을 제기하고 있었다.
연구자들은 다른 모든 영장류들은 자신들이 실험한 두 영장류(침팬지와 마카크원숭이)와 매우 유사할 것이라 가정하고 있었다. 이는 "왜 인간만이 다른 모든 영장류보다 훨씬 앞서 있을까?"라는 질문을 불러일으킨다. 인간과 침팬지, 또는 마카크원숭이는 공통조상에서 진화한 것으로 여겨지고 있지만, 이 가상의 공통조상에 대한 증거는 존재하지 않는다. 인간의 가상의 공통조상이 침팬지와 붉은털원숭이와 매우 유사하다고 가정한다면, 인간은 미세하게 조정된 유전자 수 조절 시스템을 진화시켰지만, 유인원과 원숭이들은 진화시키지 않은 이유는 여전히 의문이다.
References
[1] University of California – Santa Barbara. “Gene expression in the human brain: Cell types become more specialized, not just more numerous,” ScienceDaily, www.sciencedaily.com/releases/2025/01/250102162258.htm, 2 January 2025; emphasis added.
[2] Joshy, D., G. Santpere, and S.V. Yi. “Accelerated cell-type-specific regulatory evolution of the human brain,” Proceedings of the National Academy of Sciences 121(52), DOI: 10.1073/pnas.2411918121, 2024.
[3] Joshy et al., 2024.
[4] Joshy et al., 2024.
[5] Joshy et al., 2024.
[6] Harrison Tasoff, “It’s all about expression,” UC Santa Barbara, January 2, 2025.
[7] Joshy et al., 2024.
*참조 : ▶ 사람-침팬지 DNA의 98% 유사성
https://creation.kr/Topic401/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6762093&t=board
▶ 사람의 뇌
https://creation.kr/Topic104/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6557453&t=board
▶ 유전학, 유전체 분석
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▶ 인간진화론의 허구
https://creation.kr/Topic402/?idx=6783783&bmode=view
출처 : CEH, 2025. 1. 8.
주소 : https://crev.info/2025/01/human-gene-regulation-distinct-bergman/
번역 : 미디어위원회