태아는 엄마 영양분을 끝까지 뺏으려 한다…물고기서 첫 증거 나왔다

UCR 연구진, 태반 있는 물고기서 유전체 각인 첫 확인…Science Advances 게재

캘리포니아대 리버사이드 연구진이 포유류가 아닌 태반을 가진 물고기에서도 어미와 새끼 사이의 유전적 영양분 갈등이 존재한다는 사실을 처음으로 확인했다. (AI 생성 이미지)

태아는 어머니의 영양분을 최대한 빼앗으려 하고, 어머니의 몸은 이를 막으려 한다. 이 '모태 전쟁'이 포유류만의 이야기가 아니라는 첫 증거가 물고기에서 나왔다.

미국 캘리포니아대 리버사이드(UCR) 연구진이 국제학술지 Science Advances에 발표한 연구에서, 포유류 이외의 동물로는 처음으로 태반을 가진 물고기와 그 새끼 사이의 유전적 갈등을 확인했다. 태아는 가능한 한 많은 영양분을 흡수하는 쪽이 유리하지만, 진화론적으로 어머니도 생존을 위해 일부 영양분을 자신에게 남겨야 한다는 게 기존 이론의 예측이었다.

UCR의 진화생물학자 데이비드 레즈닉은 처음 이 이론을 들었을 때 "내가 들어본 것 중 가장 말도 안 되는 소리"라며 "단번에 거부했다"고 밝혔다. 이번 연구 결과는 그가 한때 일축했던 이론, 즉 어머니와 태아가 서로 경쟁하는 진화적 이해관계를 가진다는 주장을 뒷받침한다.

연구 대상은 구피와 몰리를 포함하는 어류 과(科)로, 이 과의 물고기는 알을 낳지 않고 새끼를 직접 낳으며, 일부 종은 임신 기간 내내 태반을 통해 새끼에게 영양을 공급하도록 진화했다. 태반이 있는 종에서는 어머니가 임신 중에도 지속적으로 영양분을 공급하기 때문에, 새끼가 얼마나 받을지를 유전자가 조율할 여지가 생긴다.

레즈닉 연구진은 이를 검증하기 위해 형제자매 교배를 10~12세대 반복해 별도의 순계(純系) 집단을 만든 뒤, 서로 다른 계통 사이에서 교배를 진행했다. 그 결과 진화론이 예측한 모계와 부계의 경쟁적 이해관계에 부합하는 유전자 활성 패턴이 확인됐다.

과학계는 이 갈등이 '유전체 각인(genomic imprinting)'이라는 현상을 설명한다고 본다. 원래 두 부모가 각각 작동하는 유전자 사본을 자녀에게 물려주지만, 어느 부모의 사본이 실제로 활성화되는지는 유전자마다 다르다. 어머니의 미래 자녀는 아버지가 다를 수 있기 때문에, 현재 태아를 가진 아버지의 유전자는 미래 자녀의 몫을 희생해서라도 현재 태아가 더 많은 영양분을 요구하도록 유도하는 쪽으로 작용한다.

레즈닉은 성장과 영양 요구를 촉진하는 유전자를 '더 달라(give me more)' 유전자, 성장을 억제하는 유전자를 '줄 수 없다(you can't have it)' 유전자라고 불렀다. 연구진은 태반에서 단백질 코딩 유전자 84개가 각인된 증거를 확인했으며, 그 가운데 포유류 각인 유전자인 grb10의 어류 상동 유전자와 포도당 대사에 반대 효과를 내는 인접 유전자 쌍 dpp4·gcga가 포함됐다.

연구진은 이번 결과가 포유류와 속씨식물 이외에서 유전체 각인을 입증한 최초의 사례이며, 각인이 모계 자원 배분을 둘러싼 부모 간 갈등에 대응해 진화했다는 가설을 지지한다고 밝혔다. 물고기와 포유류의 태반이 영양분을 세포 안으로 이동시키는 데 같은 유전자 그룹 일부를 공유하는 것으로도 나타났다.

연구진은 이번 발견이 인간 임신에 대한 이해에도 빛을 비출 수 있다고 밝혔다. "우리는 포유류에게 뭔가 특별한 것이 있다고 생각하고 싶어 한다"고 레즈닉은 말했다. 이번 연구는 Science Advances 12권 45호에 게재됐다(DOI: 10.1126/sciadv.aeh5487).