사람과 같은 색각다형을 야생 원숭이에서 발견

사람과 같은 색각다형을 야생 원숭이에서 발견

 

 

 

도쿄대학대학원신영역창성과학연구과(東京大學大學院新領域創成科學研究科) 인류진화분야의 가와무라 쇼지 교수는 척추동물의 색각에 이어서 어류에서 영장류 다시 사람까지를 시야에 거두는 연구를 진행하고 있다.

그의 연구는 다양성의 극인 것 같은 어류의 불가사의한 색각에서 시작하여 일단 고차의 색각을 잃은 포유류 중에서 다시 3색형 색각을 도로 찾은 영장류이다. 다시 사람이 왜 색각다형을 가지고 있는지 하는 문제까지이다. 현재는 코스타리카의 신세계 원숭이의 들판과 실험실을 내왕하는 21세기 스타일의 연구실로서 풀가동하고 있다.

여기서 코스타리카의 신세계 원숭이 이야기로 들어가려는데 그 전에 가와무라 씨자신의 연구사에 대해서 보기로 한다. 현재의 분야에 이르기까지에는 역시 한 줄기 밧줄이 아닌 이야기가 있다.

원래 색각 연구는 참으로 넓고 깊은 테마로 흥미가 끝이 없다. 나는 이야기를 들으면서 고전적 학문으로서 뉴턴(광학)에서 괴테(색채학)까지를 한 가닥으로 한 위에 다윈의 진화론에 의하여 줄기를 통하고 니코 틴바겐(Niko Tinbergen)，콘라드 로렌즈(Konrad Lorenz)(동물행동학)의 어깨를 빌리고 생리학이나 의학의 지식도 종합해가면서 21세기의 초최신형 분자생물학이 살을 붙여가는 듯한 넓이와 깊이를 항상 느끼지 않고는 있을 수 없었다.

가와무라 씨는 도대체 어떤 경로로 이 테마를 만나게 되었는지 그 자체가 흥미롭다.

<나는 원래 진화에 흥미가 있어서 유전자 레벨에서 진화로 바꾸고 싶은 생각이 있었다. 어릴 때부터 벌레를 좋아하였다. 어째서 저런 작은 것이 저렇게 잘 생겨서 잘 살아가고 있는 것일까 하는 것을 불가사의하게 생각했었다. 그래서 진화의 연구를 하고 싶어 했다. 나의 대학생 때에는 유전자에 대해서 잘 알 수 있게 되어서 유전자에서 진화의 연구를 할 수 있으면 좋겠다고 생각한 셈이다.>

어린이는 어쩐지 벌레에 끌린다. 그리고 벌레에 끌린 어린이의 얼마는 자라서도 그 생각을 인생에 있어서의 경력 형성에까지 반영하거나 한다. 가와무라 씨는 대학의 학부생이었던 80년대 전반은 유전자와 진화에 관한 연구가 발흥하는 시기였다. 그래서 도쿄대학의 교양과정에서 전문과정 당시 유일한 <진화연구>를 간판으로 내세웠던 이학부생물학과의 인류학 교실을 선택했다. 계획대로 영장류의 유전자레벨의 진화연구와 만나게 된 것이다. 처음에는 색각하고는 전혀 관계가 없는 방면이었던 것 같다.

 

가와무라 씨가 옵신을 만나게 되기까지

 

<대학원시대에는 우에다 신타로오(植田信太郎) 선생의 지도로 면역관계의 유전자의 진화를 연구하였다. 사람과 침팬지나 고릴라의 염기배열의 다름을 조사하였다. 학위를 취득하고 박사연구원 자리를 구하고 있을 때에 미국의 시라큐스대학(당시)에서 물고기의 옵신을 연구하고 있던 요코야마 쇼오소(横山竦三) 선생이 박사연구원을 찾고 있음을 알았다. 그에 응모하고 그래서 옵신을 자신의 연구대상으로 하였다. 그러나 박사연구원을 하고 있던 것은 아메리칸 카멜레온(북미남부에 서식하는 이구아나의 일종) 일반 그린 아노루((Anolis carolinensis/파충류의 일종)이라고 하고 있는데 그 전 옵신 유전자를 결정하고 다음에는 비둘기였다.>

어쩐지 가와무라 씨는 박사 취득 후의 연구원시대에 파충류와 조류의 옵신을 조사하여 색각에 대해서는 역시 <어류에서 영장류까지> 척추동물을 부감하는 발판을 이미 만든 셈이다. 그 후 도쿄대학에 복귀하고 그 시점에서는 어류(제브라피시)와 신세계 원숭이 등 두 갈레를 이미 정하고 있었다고 한다. 박사 취득 후 연구원시대에 옵신 연구를 깊이 한 일로 예부터 품고 있던 <유전자로 진화의 연구>라는 목표에로의 구체적인 다그쳐 들어가는 방법을 정할 수가 있었다.>

앞에서 소개한 제브라피시나 송사리 연구도 그 성과의 하나이다. 한편 신세계 원숭이 쪽은 제브라피시처럼 연구실에서 손쉽게 사육할 수도 없고 행동을 보고자 하면 야생의 필드가 필요하다. 우연히 도움이 된 것은 코스타리카에서 꼬리말이원숭이를 연구하고 있는 케나다 켈거리대학(University of Calgary）의 린다 피디간 씨나 거미 원숭이를 연구하고 있는 존 무아대학(영국 리버플)의 필립 아우레리 씨 등의 필드조사에 참가하기로 하였다.

 

색각다형의 야생에서의 예를 찾아서 <신세계>로

 

<신세계 원숭이는 색각이 암수가 다르고 암컷 중에서도 다시 다르다. 그것이 행동의 다름에도 반영된다는 이야기를 해서 그것은 재미있다고 생각했다. 그러나 최초는 상대도 반신반의했다. 옵신 유전자를 보기 위해서는 분변 샘플이 있으면 좋은데 좀처럼 취할 수 있는 것이 아니다. 그들도 관찰하고 있는 무리의 혈연관계를 알기 위하여 분변 샘플을 채취하고 있었는데 그리 많이 채취할 수 있는 것이 아니었다. 그러므로 어느 정도 채집할 수 있는지 채집하고서는 어느 만큼의 DNA가 추출되고 착실히 유전자를 증가시킬 수 있는가 그리고 유전자가 증가한 후 옵신의 다양성은 있는가 하고 몇 단계나 의문이 있었지만 <한 번 시도하기 위해서 와 달라 해서> 갔었다. 2003년 7월이다.>

가와무라 씨 등도 일본 원숭이의 분변에서 DNA를 채취하는 연습을 하고 문제없이 추출할 수 있음을 알고 있어서 실제로 신세계 원숭이를 해보면 어떨까 하는 도전이었다.

< 그것을 채취할 수 있었다. 행동관찰을 하고 있는 사람은 그것에 전념하고 있어서 그러는 사이에 분변을 채취하고 있었는데 우리는 분변을 채취하는 것만으로 함께 가서 분변을 쌌다는 말을 듣고 그 때마다 가서 모아왔다. 역시 전념하고 있는 사람이 있으면 채취할 수 있는 것이었다. 단 1주간으로 꼬리말이 원숭이도 거미 원숭이도 각각 20개정도 채취해서 그들도 <많이 채취했구나.>하는 느낌이었다.

그래서 일본에서 분석해보니 DNA는 확실히 있었다. 그래서 옵신 유전자를 PCR이라는 방법으로 증식하여 실제로 다양성이 있음을 알았다. 이것으로 저쪽에서도 아연히 생각했다. 그리고 매우 긴밀한 공동연구체제가 되어서 나의 연구 내력 중에서도 매우 잘 되어 가고 있는 공동 연구이다.>

신세계 원숭이의 경우 꼬리말이 원숭이와 거미 원숭이에서는 같은 무리 중에 복수의 종류의 색각을 가진 개체가 섞여있다. 이전부터 색각다형이 있음은 알려지고 있었는데 그리고 예를 들면 지역개체군마다 다른 것이 아니라 같은 장소에서 사는 무리 중에 모든 변종이 발견된다는 것을 알았다. 이것은 가와무라 씨 등의 발견의 <그 하나>이다.

 

신세계 원숭이의 색각다형은 이렇게 되어 있다.

 

신세계 원숭이의 색각의 다형은 대단하다. 실은 같은 무리 중에 6종류의 색각이 혼재하는 경우도 있다. 3색형만으로 3종류, 2색형으로 3종류이다. 3색형이 되는 것은 어떤 비율로 암컷만으로 나머지 암컷 모두와 수컷은 2색형이다. 왜 이렇게 되는가 하면 역시 성염색체가 얽혀있다. X 염색체 위에 옵신 유전자가 있는 것은 같다. 단지 다른 점은 사람이나 많은 <구세계 원숭이>의 경우 1개의 X염색체 위에 적(赤)과 록(綠) 2개의 옵신 유전자가 있는데 대하여 신세계 원숭이에서는 1개뿐이다.

수컷은 X 염색체가 1개이니까 상염색체(常染色體) 위에 있는 청(靑) 옵신과 합쳐서 2종류의 옵신 유전자만 가진다. 수컷은 모두 2색형 색각인 셈이다. 한편 암컷은 X염색체가 2개이므로 2개 중에 다른 형이라면 3색형이 된다. 조금 복잡하지만 같은 장소를 차지하는 옵신 유전자가 3종류의 경우라면 암컷만 한정되어 ABO의 혈액형과 비슷한지 모르겠다. 조합이 AA라든지 BB라든지 OO라면 같은 유전자이므로 암컷이라도 2색형이 된다. AB, AO, BO라면 다른 옵신 유전자를 가지므로 3색형이다.>

혈액형의 경우 AA와 AO는 함께 A형, BB와 BO는 B형으로 분류되므로 조금 복잡한 점은 있으나 3종류의 대립 유전자(지금은 ‘아리루’라 한다.)의 관계라는 의미로는 확실히 비슷하다.

아무튼 수컷은 2색형 만이고 암컷은 2색형, 3색형이 있을 수 있다. 3종류의 옵신 유전자의 어느 것을 X염색체를 가지는가에 따라 2색형도 3종류가 있고 3색형에도 3종류가 있다.

같은 무리 중에 6종류의 색각을 가진 개체가 섞여 있는 것이다.

구세계 원숭이의 세계에서는 팔긴원숭이거나 일본 원숭이거나 침팬지거나 <정상인> 3색형 색각으로 자연 선택이 강하게 듣고 있다는 지금까지의 결론과는 다르다. 이런 다형색각이 진화적으로도 안정되어 있는 셈이다. 예외라면 야행성 올빼미원숭이가 1색형이라는 것과 고함원숭이가 <전원 3색형>이라는 점 정도이다. 분류군으로 <과(科)>를 넘어서 거의 보편적이다. 왜 이렇게 되고 있는지에 대해서 가와무라 씨의 탐구는 계속된다. *

 

* 출처 =natgeo.nikkeibp.co.jp>atcl>web

* 일본어 원문=ヒトのような色覚多型を野生のサルで発見！

* 연구, 해설자=가와무라 쇼지(河村正二

1962년 나가사키현 출생. 도쿄대학 신흥과학대학원 첨단생명과학과 인문진화시스템학과 교수. 과학박사. 1986년 도쿄대학과학학부 졸업. 1991년 도쿄대학 인류학대학원에서 박사학위 취득. 전문연구 분야 척추동물 특히 물고기와 영장류. 특히 남미의 새로운 세계 원숭이에서 색상ID의 진화를 연구하고 있음.

* 기록자= 가와바다 히로도(川端裕人)

1964년 효고현 아카시 출생. 지바현에서 성장. 작가. 최근저작은 첨단과학에 기초한 새로운 색각관을 전개한 『‘색깔의 신비’와 불가사의한 사회--2020년대의 색각원론』(치쿠마서방)