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농업이 시작된 직후 인류의 유전자가 채식에 적응했다?



(This graphic shows the frequency of a vegetarian allele and a seafood/meat allele, two versions of the same gene, over the past 30,000 years in European populations. The trends were opposite for the two alleles and both took a turn after the Neolithic revolution. Credit: Kaixiong Ye/Provided)



 인류의 식생활은 농경이 시작되면서 큰 변화를 겪게 됩니다. 이전에는 가공되지 않은 다양한 식물성 음식이나 혹은 동물성 음식이 주종을 이뤘던 반면 1만년 전부터 농경이 시작되면서 몇 가지 종류의 곡물에 주로 의존하게 됩니다. 수렵 채집인에 비해서 심하게 편식을 하게 된 셈이지만, 대신 비교적 안정적인 식량 공급과 더불어 더 많은 인구를 부양할 수 있게 되어 문명을 발전시키는 계기가 되었습니다.


 하지만 동시에 본래 먹던 것과 다른 음식에 의존하게 되면서 적지 않은 변화가 일어났던 것도 사실입니다. 최근의 유전자 관련 연구는 이 시기에 인류가 이런 식단에 빠른 속도로 적응했다는 것을 보여주고 있습니다. 대표적인 사례는 본래 먹지 않던 우유를 먹었던 그룹에서 빠르게 유당을 분해해서 성인이 되어서도 우유를 먹을 수 있는 능력을 획득한 것입니다. 





 포유류 가운데 성인이 되어서도 유당을 분해할 수 있는 능력은 인간의 고유한 능력입니다. 이는 유전자에서 발생한 돌연변이에 의해 가능한 일입니다. 당연히 곡물 위주의 식단을 선택하면서 이와 비슷한 유전자 변형이 일어났을 가능성이 큽니다. 


 코넬 대학의 연구팀은 고인류의 유골에서 채취한 3만년에서 2천년 전까지의 DNA를 분석해서 유럽인이 농경생활을 시작한 이후 유전자가 어떻게 변형되었는지를 추적했습니다. 이들이 주목한 유전자는 지방산 대사에 중요한 역할을 하는 3종류의 FADS (Fatty Acid Desaturase) 유전자입니다. 


 이 유전자의 역할은 오메가 - 3 및 오메가 - 6 지방산 가운데서 긴 사슬을 지닌 긴사슬 다불포화지방산 LCPUFAs(Long Chain PolyUnsaturated Fatty Acid)을 합성하는 일입니다. 본래 이 유전자는 고기와 물고기를 통해서 충분한 양의 지방산을 섭취하던 시절에는 그렇게 활성화될 필요가 없었지만, 식단이 곡물 위주로 바뀌게 되면서 상당히 중요해집니다. 특히 FADS1 유전자의 발현이 필요합니다. 


 연구팀은 1만년 - 8천년 정도 시점에서 이 유전자에 급격한 변화가 와서 거의 0%에 근접했던 FADS1 활성 유전자의 빈도가 대다수를 차지하는 변화가 일어났다는 점을 밝혀냈습니다. 즉, 곡물 위주 식단으로 바뀌면서 유전자 역시 여기에 맞춰 급격한 변화가 일어났다는 것입니다. 식단에 적응하는 것은 현재처럼 생활 습관의 문제가 아니라 당시에는 생존이 걸린 문제기 때문에 매우 강한 진화압으로 작용해서 빠르게 진화가 일어난 것으로 볼 수 있습니다. 


 이 연구가 흥미로운 이유는 제가 쓴 책인 과학으로 먹는 3대 영양소에서 우리가 탄수화물이 중심이 된 곡물 위주의 삶에 어느 정도 적응했다고 주장한 바 있는데 이를 지지하는 결과이기 때문입니다. 생각해보면 당연한 이야기지만, 이렇게 유전자 수준에서 증명했다는 것은 더 의미가 있는 결과입니다. 




 하지만 그렇다고 해서 100% 곡물 위주의 식생활 습관이 바람직하다는 이야기는 아닙니다. 적응을 한 것과 바람직한 것은 좀 다를 수 있기 때문이죠. 다만 원시인 식단에서 주장하는 것처럼 인류의 몸이 곡물 위주의 식단에 적응을 못한 건 아니라고 할 수 있습니다. 이는 생존이 달린 문제기 때문에 적응은 생각보다 매우 빠른 시간에 일어날 수 있습니다. 


 하지만 연구팀은 FADS1 유전자가 심혈관 질환 등 좋지 않은 방향으로 영향을 미칠 가능성도 생각하고 있습니다. 적응이라는 의미가 반드시 좋은 뜻을 의미하지는 않기 때문이죠. 


 이 연구 결과는 앞으로 곡물 위주의 식단을 가지지 않는 인구 집단 - 원시 생활을 영위하는 원주민이나 혹은 유목민 등 - 과의 비교 등 흥미로운 주제를 생각나게 합니다. 동시에 이런 식으로 변화된 유전자가 여럿 존재할 것이기 때문에 이를 추적하는 것도 흥미로운 미래 연구 대상이 될 것으로 생각됩니다. 


 참고 


Kaixiong Ye et al. Dietary adaptation of FADS genes in Europe varied across time and geography, Nature Ecology & Evolution (2017). DOI: 10.1038/s41559-017-0167 

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