기본 콘텐츠로 건너뛰기

침팬치의 뇌가 알려준 인간 뇌의 진화


(A chimpanzee (Pan troglodytes) mother nursing her baby in Tanzania’s Mahale Mountains National Park, on the shores of Lake Tanganyika, where study co-author Alex Pollen was first inspired to study human and chimpanzee brain evolution. Credit: Susan K. McConnell for Cell Press)

(The human (left) and chimpanzee (right) brain organoids contain multiple types of neural stem cells (red and green) and mature brain cells (magenta and cyan), mimicking the development of real human and chimpanzee brains. (Scale bar 100 micrometers). Credit: Pollen and Kriegstein Labs / UCSF)



 다른 동물과 비교해서 인간의 가장 두드러진 특징은 크고 잘 발달된 뇌에 있습니다. 물론 그것말고도 유일하게 수직으로 직립 보행을 하는 포유류라는 점과 털이 퇴화되었다는 점 등 여러 가지 특징이 있지만, 인간을 인간답게 만든 가장 큰 특징이 뇌라는 사실을 부인할 사람은 없을 것입니다. 인간이 어떻게 크고 복잡하면서 기능이 탁월한 뇌를 지니게 됐는지는 과학자들도 매우 궁금해하는 주제입니다. 하지만 살아있는 사람의 뇌를 마음대로 열어서 연구하기는 어렵기 때문에 연구에 어려움이 있었습니다. 사실 이점은 개체수가 적은 침팬지 역시 마찬가지입니다. 


 샌프란시스코 대학 (UCSF)의 아놀드 크리그스테인 (Arnold Kriegstein, MD, Ph.D., the John Bowes Distinguished Professor in Stem Cell and Tissue Biology)이 이끄는 연구팀은 줄기 세포를 이용한 오가노이드(organoid)를 통해 이 문제를 극복하고 인간 뇌의 진화에 대한 연구를 진행하고 있습니다. 연구팀은 10명의 사람과 8마리의 침팬지 피부에서 얻은 세포를 유도 만능 줄기 세포 (induced pluripotent stem cells (iPSCs))로 분화시켜 56개의 뇌 오가노이드를 만들었습니다. 


 오가노이드는 줄기 세포를 분화시켜 만든 작은 인공 장기로 이식 장기로 사용하기에는 터무니없이 작고 제대로 구조를 갖추지 못했지만, 약물 테스트나 과학 연구 등의 목적으로는 최근 널리 사용되고 있습니다. 오가노이드가 도입되면서 과학자들은 10년 전에는 상상하기 어려운 연구를 진행할 수 있게 됐습니다. 


 연구팀은 오가노이드를 통해 인간과 침팬치 뇌가 어떻게 다르게 분화하는지 연구했습니다. 특히 주목한 부분인 인간에 특징적으로 분화하는 outer radial glia (oRG)로 여기서 mTOR라는 경로가 중요하게 작용한다는 사실이 밝혀졌습니다. 사실 오가노이드 단계에서도 인간의 뇌는 침팬지보다 두 배는 크게 분화하는데, 영장류나 다른 포유류 간 차이를 비교하면 인간의 뇌가 매우 유별나게 분화하는 점은 분명하다고 할 수 있습니다. 


 물론 인간이 왜 이렇게 높은 지능을 지니게 됐는지는 간단히 설명할 수 없는 질문입니다. 하지만 다양한 연구를 통해 과학자들은 하나씩 그 비밀을 풀어가고 있습니다. 


 참고 


 Alexa A Pollen et al. Establishing Cerebral Organoids as Models of Human-Specific Brain Evolution. Cell. Published: February 7, 2019. DOI: 10.1016/j.neuron.2019.01.027 

댓글

이 블로그의 인기 게시물

통계 공부는 어떻게 하는 것이 좋을까?

 사실 저도 통계 전문가가 아니기 때문에 이런 주제로 글을 쓰기가 다소 애매하지만, 그래도 누군가에게 도움이 될 수 있다고 생각해서 글을 올려봅니다. 통계학, 특히 수학적인 의미에서의 통계학을 공부하게 되는 계기는 사람마다 다르긴 하겠지만, 아마도 비교적 흔하고 난감한 경우는 논문을 써야 하는 경우일 것입니다. 오늘날의 학문적 연구는 집단간 혹은 방법간의 차이가 있다는 것을 객관적으로 보여줘야 하는데, 그려면 불가피하게 통계적인 방법을 쓸 수 밖에 없게 됩니다. 이런 이유로 분야와 주제에 따라서는 아닌 경우도 있겠지만, 상당수 논문에서는 통계학이 들어가게 됩니다.   문제는 데이터를 처리하고 분석하는 방법을 익히는 데도 상당한 시간과 노력이 필요하다는 점입니다. 물론 대부분의 학과에서 통계 수업이 들어가기는 하지만, 그것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다. 대학 학부 과정에서는 대부분 논문 제출이 필요없거나 필요하다고 해도 그렇게 높은 수준을 요구하지 않지만, 대학원 이상 과정에서는 SCI/SCIE 급 논문이 필요하게 되어 처음 논문을 작성하는 입장에서는 상당히 부담되는 상황에 놓이게 됩니다.  그리고 이후 논문을 계속해서 쓰게 될 경우 통계 문제는 항상 나를 따라다니면서 괴롭히게 될 것입니다.  사정이 이렇다보니 간혹 통계 공부를 어떻게 하는 것이 좋겠냐는 질문이 들어옵니다. 사실 저는 통계 전문가라고 하기에는 실력은 모자라지만, 대신 앞서서 삽질을 한 경험이 있기 때문에 몇 가지 조언을 해줄 수 있을 것 같습니다.  1. 입문자를 위한 책을 추천해달라  사실 예습을 위해서 미리 공부하는 것은 추천하지 않습니다. 기본적인 통계는 학과별로 다르지 않더라도 주로 쓰는 분석방법은 분야별로 상당한 차이가 있을 수 있어 결국은 자신이 주로 하는 부분을 잘 해야 하기 때문입니다. 그러기 위해서는 학과 커리큘럼에 들어있는 통계 수업을 듣는 것이 더 유리합니다. 잘 쓰지도 않을 방법을 열심히 공부하는 것은 아무래도 효율

R 스튜디오 설치 및 업데이트

 R을 설치한 후 기본으로 제공되는 R 콘솔창에서 코드를 입력해 작업을 수행할 수도 있지만, 보통은 그렇게 하기 보다는 가장 널리 사용되는 R 개발환경인 R 스튜디오가 널리 사용됩니다. 오픈 소스 무료 버전의 R 스튜디오는 누구나 설치가 가능하며 편리한 작업 환경을 제공하기 때문에 R을 위한 IDE에서 가장 널리 사용되어 있습니다. 아래 링크에서 다운로드 받습니다.    https://www.rstudio.com/  다운로드 R 이나 혹은 Powerful IDE for R로 들어가 일반 사용자 버전을 받습니다. 오픈 소스 버전과 상업용 버전, 그리고 데스크탑 버전과 서버 버전이 있는데, 일반적으로는 오픈 소스 버전에 데스크탑 버전을 다운로드 받습니다. 상업 버전의 경우 데스크탑 버전의 경우 년간 995달러, 서버 버전은 9995달러를 받고 여러 가지 기술 지원 및 자문을 해주는 기능이 있습니다.   데스크탑 버전을 설치하는 과정은 매우 쉽기 때문에 별도의 설명이 필요하지 않을 것 같습니다. 인스톨은 윈도우, 맥, 리눅스 (우분투/페도라)에 따라 설치 파일이 나뉘지만 설치가 어렵지는 않을 것입니다. 한 가지 주의할 점이라면 R은 사전에 반드시 따로 설치해야 한다는 점입니다. R 스튜디오만 단독 설치하면 아무것도 할 수 없습니다. 뭐 당연한 이야기죠.   설치된 R 스튜디오는 자동으로 업데이틀 체크하지 않습니다. 따라서 업데이트를 위해서는 R 스튜디오에서 Help 로 들어가 업데이트를 확인해야 합니다.     만약 업데이트 할 내용이 없다면 최신 버전이라고 알려줄 것이고 업데이트가 있다면 업데이트를 진행할 수 있도록 도와주게 됩니다. R의 업데이트와 R 스튜디오의 업데이트는 모두 개별적이며 앞서 설명했듯이 R 업데이트는 사실 기존 버전과 병행해서 새로운 버전을 새롭게 설치하는 것입니다. R 스튜디오는 실제로 업데이트가 이뤄지기 때문에 구버전을 지워줄 필요는

R 패키지 설치 및 업데이트 오류 (1)

 R 패키지를 설치하거나 업데이트 하다보면 여러 가지 문제가 생기는 경우들이 있습니다. 이 경우 아예 R을 재설치하는 것도 방법이지만, 어떤 경우에는 이렇게해도 해결이 안되고 계속해서 사용자는 괴롭히는 경우도 있습니다. 이런 경우 중 하나를 소개합니다.  새로운 패키지를 설치, 혹은 업데이트 하는 과정에서 같이 설치하는 패키지 중 하나가 설치가 되지 않는다는 메세지가 계속 나왔는데, 사실은 백신 프로그램 때문이었던 경우입니다.   dplyr 패키지를 업데이트 하려고 했는데, 제대로 되지 않아 다시 설치를 진행했습니다. 그런데 일부 패키지가 제대로 설치되지 않는다는 메세지가 나왔습니다.  > install.packages("dplyr") Error in install.packages : Updating loaded packages > install.packages("dplyr") Installing package into ‘C:/Users/jjy05_000/Documents/R/win-library/3.4’ (as ‘lib’ is unspecified) also installing the dependencies ‘bindr’, ‘bindrcpp’, ‘Rcpp’, ‘rlang’, ‘plogr’ trying URL ' https://cran.rstudio.com/bin/windows/contrib/3.4/bindr_0.1.1.zip ' Content type 'application/zip' length 15285 bytes (14 KB) downloaded 14 KB trying URL ' https://cran.rstudio.com/bin/windows/contrib/3.4/bindrcpp_0.2.2.zip ' Content type 'application/zip' length 620344 b