인간의 수명은 지난 2세기 동안 평균 30세에서 72세로 늘었다. 이러한 인상적인 변화에도 불구하고 인간의 장수는 볼락에 비하면 무색해진다. 볼락은 얕은 바다에서 100년 이상 살 수 있으며 삶의 대부분을 바위 밑에 숨어서 보낸다(어떤 개체는 200년 이상 산다고 보고되었다). 볼락의 장수 비결은 ‘젊음의 샘에 몸을 담그는 것’보다 더 복잡하다. 하버드의 유전학자들은 그 답이 볼락이 유전자를 어떻게 조절하는지에 달려 있다고 보고 있다.

지난 11일 사이언스 어드밴스지(Science Advances)에 실린 새로운 연구에 따르면 연구자들은 볼락이 그 종의 수명에 영향을 미칠 가능성이 있는 복잡한 유전자 네트워크를 가지고 있다는 것을 발견했다. 이러한 유전자는 인간에게서도 발견되는 것으로 보인다. 보스턴 소아병원과 하버드 의대의 포스트 닥터 연구자이자 이 연구의 주요 저자인 스티븐 트레스터는 “물고기가 장수와 같은 특성을 조절하는 방식은 사실 포유류가 장수를 조절하는 방식과 매우 유사하다.”라고 말했다. 볼락과 같은 동물의 장수와 관련된 유전적 변화를 이해한다면 언젠가 인간의 노화 관련 질병을 치료하는 데 도움이 될 수 있다.

이번 연구에 참여하지 않은 캘리포니아 주립 대학 생물학 조교수인 조셉 헤라스는 “볼락 유전체학이 주목받는 것을 보는 것은 흥분된다.”라며 “오랫동안 볼락의 수명에 대한 많은 추측이 있었지만 이제 이 주제에 대한 연구는 현대 게놈 기술을 통해 더 많은 통찰을 제공할 수 있다.”라고 말했다.

볼락은 가장 오래 사는 물고기 중 하나로 여겨지지만 실제 수명은 다양하다. 그러나 볼락이 얼마나 오래 살 것인지를 결정하는 정확한 메커니즘은 미스터리로 남아 있다. 연구자들은 22년에서 108년까지 사는 23종의 볼락 유전자 코드를 해독했다. 그 결과 모든 조직 샘플에서 인슐린 신호 전달과 관련된 유전자의 공통 네트워크를 발견했다. 이는 노화 조절제로 잘 알려져 있는데 에너지를 더 잘 보존하기 위한 생존 전략으로 진화한 것일 수 있다. 2021년 연구에서는 장수하는 볼락은 인슐린 신호 전달 경로에 영향을 미치는 유전자를 포함한 세 가지 유형의 유전자가 발현할 가능성이 더 높다는 것을 발견했다. 이 새로운 발견들은 인슐린 조절 유전자가 볼락의 장수에 주요한 기여를 한다는 더 많은 증거가 된다.

캘리포니아 대학교 통합 생물학 조교수이자 2021년 연구의 수석 연구원인 피터 서드맨트는 “연구 저자들은 인슐린 신호 전달 관련 경로 제약의 증가와 최근의 볼락 유전자 염기서열 분석에서 우리가 최근에 한 많은 관찰들을 확인하고 확장할 수 있었다.”고 말했다.

그러나 트레스터는 예상하지 못한 추가적인 결과가 있었다고 말한다. 연구팀은 모든 볼락에게서 플라보노이드 대사에 관여하는 또 다른 유전자 세트를 확인했다. 플라보노이드는 식물에서 생성되는 화학물질로 항염증, 항 돌연변이 유발, 항암 작용을 한다. 연구자들은 플라보노이드가 여러 세포의 신호 전달 및 효소 경로 조절과 관련이 있다고 알려졌기 때문에 플라보노이드 대사가 노화 방지 효과를 유도할 수 있다고 주장한다.

연구팀은 볼락의 수명에 영향을 미치는 두 가지 잠재적인 유전자 요인을 확인한 후 인간 유전자에서 유사한 연관성을 찾아냈다. 그들은 플라보노이드 대사 유전자가 인간에게서만 발견되는 것이 아닐 뿐만 아니라 생존과 상당히 관련이 깊다는 것을 발견했다. 트레스터는 “인간과 볼락은 완전히 다른 두 척추동물 모델이지만 둘은 장수에 관련된 동일한 경로를 가지고 있다.”고 말했다.

볼락은 현존하는 가장 오래된 척추동물(2016년 392살의 그린란드 상어가 타이틀을 가져갔다.)이 아니며 노화 연구의 전형적인 동물 모델도 아니다. 초파리나 회충과 같은 단명 무척추동물은 수명 변화 연구에 선택될 가능성이 높은 반면에 평균 70~75년을 사는 인간과 같은 척추동물에 적용되기는 어렵다.

다른 장수하는 종들과 달리 볼락의 장수로의 변화는 일회성 사건이 아니었다. 트레스터는 다양한 계통의 볼락들이 독립적으로 긴 수명을 갖도록 진화했다고 말한다. 그는 “특히 척추동물에서 이 정도의 변화는 전례가 없다.”고 말했다. 이는 과학자들이 “관련 없는 변화들은 제외하고” 모든 종이 공유하는 장수 기여 인자에 집중하여 연구할 기회를 주었다.

트레스터는 플라보노이드 대사 경로에서 장수와 유전자 사이의 연관성을 발견하는 데 흥분하고 있지만 그러한 유전자나 연결이 생존에 어떤 도움을 주는지 이해하기 위해 갈 길이 멀다는 것을 알고 있다. 그의 팀은 후속 연구로 제브라피쉬의 인슐린과 플라보노이드 대사에 관련된 유전자를 유전적으로 변형하여 노화의 징후를 역전시킬 수 있는지 확인할 계획이다. 이 유전자들이 수명 연장에 정확히 어떤 역할을 하는지 알고 그것을 조절할 수 있다면 인간의 노화를 늦추는 데 귀중한 정보가 될 수 있다. 트레스터는 “이 모든 연구의 최종 목표는 현대 의학으로 해결하는 데 어려움을 겪는 암, 알츠하이머, 심장 질환과 같은 모든 노화 관련 질병에 개입하거나 예방하는 것이다.”라고 말했다.

※이 기사는 popsci.com 원문을 바탕으로 작성됐으며, 번역은 파퓰러사이언스코리아 소속 기자가 도왔습니다. 

/글 JOCELYN SOLIS-MOREIRA & 이가영 기자