도대체 언제부터 인간은 배우고 기억하고 일을 처리하는 등의 복잡한 학습 기능을 가지게 됐을까? 인간이 생겨난 태초부터? 최근 이에 대한 실마리를 푼 연구결과가 나와 흥미롭다.
영국 레스터 대학교 유전학 및 게놈 생물학과의 신경 유전학 그룹의 로베르토 페우다 박사와 스위스 프리버그 대학 공동 연구진은 학습, 기억, 공격성 및 기타 복잡한 행동에 필요한 유전자가 약 6억 5천만 년 전에 기원했다는 사실을 최근 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 발표했다.
인간이 무언가를 행동하고자 하는 것은 뇌의 영역이다. 세로토닌, 도파민, 아드레날린과 같은 모노아민(monoamine)이 신경계에서 신경 조절제 역할을 하여 학습 및 기억과 같은 복잡한 행동 및 기능을 통제하고 조절한다. 뿐만 아니라 잠을 자고 먹는 등 기본적 욕구도 뇌가 처리한다는 사실은 이미 오래전부터 과학계에 잘 알려져 왔다.
하지만 이러한 모노아민의 생산, 감지 및 분해에 필요한 유전자가 어떻게 해서 언제부터 생겨났는지에 대한 기원은 잘 알려진 바가 없다. 연구진은 이 기원을 밝히기 위해 전산 방법을 사용하여 인간 유전자의 진화 역사를 재구성했다.
연구진은 이를 통해 모노아민 생산, 변조 및 수신과 관련된 대부분의 유전자가 좌우대칭동물(bilaterian; 왼쪽 오른쪽 얼굴을 가지고 있는 동물계) 줄기 그룹에서 유래했다는 사실을 발견했다. 이는 곧 인간과 다른 동물이 모노아민에 의해 뇌신경계가 조절되어 복잡한 행동을 이어왔다는 진화적 기원을 보여주는 것이기도 하다.
이렇게 뉴런 회로를 조절하는 진화론적 방식이 빅뱅으로 알려진 캄브리아기 생물폭발기에서 중요한 역할을 했을 수 있다는 것이 연구진의 예측이다. 캄브리아기의 생물대폭발은 5억 4200만 년 전에 다양한 종류의 동물화석이 갑작스럽게 출현한 지질학적 사건을 일컫는다. 당시 환경과의 상호 작용과 생존을 위해, 뇌 신경 회로의 유연성이 활발해지고 발달되면서 오늘날 인간과 동물의 삶에 다양한 변화를 일으켰다는 것이다.
페우다 박사는 “이 연구결과는 인간이 어떻게 다차원의 복잡한 행동을 해올 수 있었는지에 대한 기원을 밝히고, 동일한 뇌 뉴런이 어떻게 보상, 중독, 공격성, 섭식 및 수면 등의 다양한 분야를 모두 조절 통제하는지 여부를 명확히 하는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 덧붙였다.