안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
Q. 장내 미생물 연구가 맞춤형 영양학과 의학에 준 영향은?
안녕하세요.장내 미생물 연구는 최근 10~20년 사이 정밀의학과 맞춤형 영양학 분야에서 획기적인 전환점을 만들어내고 있으며, 이로 인해 의료, 식품, 헬스케어 산업의 패러다임이 바뀌고 있는데요, 인간의 장 속에는 100조 개 이상의 미생물이 살고 있으며, 이는 유전자의 수로만 보면 인간 유전자보다 약 100배 많습니다. 이 미생물 군집은 단순한 소화 보조 기능을 넘어서, 면역 조절, 대사 조절, 뇌-장 연결(장뇌축) 등 전신 건강과 밀접하게 연관되어 있습니다. 장내 미생물 분석이 정밀의학에 주는 핵심 영향에 대해서 말씀드리자면, 맞춤 의학 분야에서는 개인별 장내 미생물 패턴을 분석하여 당뇨, 고혈압, 암, 비만, 자가면역질환 등의 발병 위험을 예측하고, 예방 가능한 맞춤 치료 전략 수립 가능합니다. 또한 약물 반응 예측 측면에서는 어떤 장내 미생물은 약물의 대사를 촉진하거나 저해할 수 있어서, 개인의 마이크로바이옴에 따라 약의 효과나 부작용 정도가 달라질 것입니다. 맞춤형 영양학과 식품산업에 미치는 구체적 변화에 대해서 말씀드리자면, 장내 미생물 유전자 분석을 통해 어떤 음식이 개인에게 유익한지 판단해, 혈당 반응이나 소화 효율에 최적화된 식단 제공 가능할 것입니다.
Q. 모기들도 생존을 위해서 물을 마시나요?
안녕하세요.네, 모기처럼 작고 단순해 보이는 곤충도 생존을 위해 물과 영양소의 섭취를 균형 있게 조절해야 합니다. 모기도 생존을 위해서는 물을 따로 마시며, 피는 일부 영양 공급원일 뿐, 순수한 수분 섭취를 대체할 수 없습니다. 암컷 모기가 피를 빠는 주된 이유는 알을 만들기 위한 단백질(특히 헤모글로빈)을 얻기 위해서인데요, 피 속에도 수분이 포함되어 있지만, 목적은 수분 보충이 아닌 번식을 위한 영양 섭취입니다. 게다가 수컷모기의 경우에는 피를 섭취하지 않으며 꽃의 꿀등을 섭취하는 것으로 알려져 있는데요, 실험과 야외 관찰에 따르면, 모기는 이슬, 물방울, 심지어 젖은 표면 등에서 수분을 직접 섭취합니다.
Q. 웃는 다는 것은 동물학적으로 어떤 의미가 있는건가요?
안녕하세요.네, ‘웃음’이라는 표현은 인간에게 매우 자연스럽고 중요한 감정 표현 중 하나지만, 대부분의 동물은 인간처럼 웃는 표정을 짓지 않으며, 그 이유는 진화적·해부학적·행동학적 차이에서 비롯됩니다. 인간의 웃음은 단순한 기쁨의 표현이 아니라, 사회적 유대를 강화하는 복잡한 신호인데요, 웃음은 타인에게 “나는 위협이 아니야”, “함께 있어도 안전해”라는 비언어적 메시지를 전달할 수 있으며, 이는 인간이 집단생활을 하면서 언어 이전의 의사소통 수단으로 발전한 것으로 보입니다. 대부분의 동물은 인간처럼 얼굴 표정을 다양하게 만들 수 있는 근육(표정근)이 발달되어 있지 않은데요, 사람은 얼굴에 40개 이상의 미세한 근육을 가지고 있어, 정교한 표정 조절이 가능하지만, 대부분의 동물은 이런 근육이 제한적이거나 존재하지 않습니다. 웃음은 인간의 뇌에서 복합적인 인지와 감정, 언어적 맥락까지 결합되어 나타나는 고등 표현인데요, 동물들은 기분이 좋아도 그것을 꼭 웃는 표정으로 표현할 필요가 없고, 대신 행동이나 울음소리, 몸짓으로 표현합니다.
Q. 유전병 치료에 사용되는 유전자 가위 기술은 무엇인가요?
안녕하세요. 유전병 치료에 사용되는 유전자 가위(gene editing) 기술은 현대 생명과학에서 가장 혁신적인 도구 중 하나로, DNA의 특정 부위를 정밀하게 잘라내거나 교체, 삽입하여 유전병을 치료하는 데 활용되며, 그중에서도 가장 널리 사용되고 있는 대표 기술이 바로 CRISPR-Cas9 시스템입니다. 이는 생물의 유전체(DNA 서열) 중 원하는 부분을 정밀하게 자르고, 수정하거나 새 유전자를 삽입할 수 있는 기술인데요, 이는 오작동된 유전자를 제거하거나 정상 유전자를 삽입함으로써, 유전 질환의 근본 원인을 수정할 수 있는 방식입니다. 더 구체적으로 말하자면, CRISPR-Cas9 기술은 박테리아가 바이러스 공격에 대항하기 위해 사용하는 면역 체계를 모방하여 특정 유전자를 편집하는 기술입니다. CRISPR-Cas9은 CRISPR 영역에서 전사된 가이드 RNA와 Cas9 단백질로 구성되며, 가이드 RNA는 편집하고자 하는 DNA 서열에 결합하여 Cas9 단백질을 그 위치로 유도하고, Cas9 단백질은 유전자를 자르는 역할을 합니다. 해당 기술의 장점은 간편한 설계 높은 효율성 및 다중 유전자 타겟팅 가능 저렴한 비용 상대적으로 소요시간 빠름 다양한 생물 종과 조직에 적용 가능하다는 점입니다.
Q. 진화는 생물학적으로 어떻게 발전하게 되는 건가요?
안녕하세요.생물학적 진화는 유전 가능한 생물 집단의 형질이 시간이 지남에 따라 변화하는 현상, 세대를 거치며 유전자 풀(gene pool)의 구성비가 바뀌는 것, 즉 집단의 유전적 변화를 의미하는데요, 이는 유전적 변이가 자연 선택, 유전적 부동 등과 같은 과정을 거쳐 특정 형질이 집단 내에서 더 흔해지거나 드물어지는 결과로 나타납니다. 이러한 과정을 통해 생물 다양성이 증가하고 새로운 종이 출현하게 됩니다. 즉, 단순히 "더 나은" 쪽으로 발전하는 것이 아니라, 주어진 환경에서 더 잘 살아남고 번식할 수 있도록 유전자가 '선택'되는 과정이라고 볼 수 있습니다. 말씀하신 대로, 후천적 능력은 유전자를 변화시키지 않기 때문에 자손에게 전달되지 않습니다. 그렇다면 진화는 어떻게 일어나는지에 대해서 설명하자면, 돌연변이는 DNA 복제나 세포 분열 중 우연히 생기는 유전적 변화입니다. 이때 대부분은 무의미하거나 해롭지만, 아주 드물게 유리한 변이가 생기기도 합니다. 자연선택은 환경에 더 잘 적응한 개체가 더 많이 살아남고 번식하면서, 그 유전자가 다음 세대로 더 많이 전달됩니다. 예를 들자면 추운 지역에서 털이 두꺼운 개체가 더 잘 살아남아 그 유전자가 퍼지는 것입니다. 즉 말씀하신 것처럼 후천적 특성은 유전되지 않지만, 돌연변이와 자연선택, 유전, 우연 등 다양한 요인이 작용하여 유전자 구성이 세대마다 조금씩 바뀌면서 생물은 점차 진화하게 됩니다.