“두 발로 걷게 된 비밀, DNA 속에 있어”

인류가 네 발이 아닌 두 발로 걷게 된 이유는 단 두 가지 작은 유전자 변화 덕분일 수 있다는 흥미로운 연구 결과가 나왔다.

최근 학술지 네이처(Nature)에 게재된 연구에 따르면, 이러한 유전적 변화가 엉덩이뼈(장골, ilium)의 발달 방식을 바꾸어 인류의 직립 보행을 가능하게 한 것으로 나타났다.

연구진은 이 변화 덕분에 초기 인류가 균형을 잡고 직립 보행을 할 수 있게 되었다고 설명했다.

▲골반 구조를 바꾼 두 가지 유전자 변화

첫 번째 변화는 장골이 약 90도 회전하게 만들어, 근육이 골반에 부착되는 방향을 바꾸었다. 그 결과, 나무를 타기 좋던 구조가 직립 보행에 적합한 형태로 바뀌었다.

두 번째 변화는 장골이 뼈로 단단해지는 속도를 늦추어, 옆으로 더 넓게 퍼질 시간을 확보하게 했다. 이로 인해 인류의 골반은 짧고 그릇 모양(bowl-shaped) 으로 진화했다.

이 두 가지 변화는 “등 뒤에서 앞으로 밀던 근육을, 옆에서 몸을 지탱하는 근육으로 바꾸는 데 필수적인 과정이었다”고 연구를 이끈 테런스 카펠리니(Terence Capellini, 하버드대 진화생물학자) 박사는 설명했다.

▲인간 골반은 옆으로, 유인원은 위로 자란다

연구진은 인간·침팬지·생쥐의 골반 조직 발달 과정을 현미경과 CT 촬영으로 비교 분석했다.

그 결과, 인간의 골반 연골은 수평 방향으로 성장하고, 뼈로 굳는 시점도 더 늦게 나타났다. 이러한 특성 덕분에 골반이 더 넓게 발달할 수 있었던 것이다.

더 나아가 연구진은 이러한 차이가 유전자 발현 조절(gene regulation) 의 미묘한 변화, 즉 유전자의 ‘스위치’가 켜지고 꺼지는 시점의 차이에서 비롯된 것임을 확인했다.

인간의 경우, 연골 형성 유전자가 새로운 부위에서 활성화되어 옆으로 자라게 만들고, 뼈 형성 유전자는 늦게 작동하여 경화 속도를 늦췄다.

연구진은 “인간과 다른 영장류가 대부분 같은 유전자를 공유하는 만큼, 이러한 변화는 인류가 침팬지와 분화된 초기 단계에서 이미 일어났을 것”이라고 분석했다.

▲“한 발로 설 수 있게 된 것이 결정적 변화”

이번 연구에 직접 참여하지 않은 캐럴 워드(Carol Ward, 미주리대 인류학자) 박사는 “단순히 뼈의 회전이 아니라 성장 방식 자체가 달라졌다는 점이 중요하다”고 평가했다.

그녀는 “이 변화 덕분에 인류는 한 번에 한 발로 균형을 잡을 수 있게 되었고, 이것이 두 발로 걷는 능력을 가능하게 했다”고 덧붙였다.

▲질병 연구로 시작된 ‘진화의 단서’

흥미롭게도, 이번 연구는 진화 연구가 아닌 의학 연구에서 출발했다.

미국 국립보건원(National Institutes of Health, NIH) 의 지원을 받아, 연구진은 원래 고관절 질환 치료법 개발을 위해 골반이 어떻게 형성되는지를 연구하던 중이었다.

카펠리니 교수는 “본래 목적은 인간의 골반이 왜 다른 종과 다른지, 그리고 그 차이가 어떻게 질병으로 이어지는지를 이해하는 것이었다.”고 말했다.

▲인간의 직립 보행, 고관절 질환과 출산에도 영향

연구진은 또한, 인류가 직립 보행을 위해 적응하면서 고관절 골관절염(osteoarthritis) 같은 현대의 퇴행성 질환이 생기기 쉬운 구조로 변했을 가능성도 지적했다.

하지만 동시에, 넓어진 골반은 인류가 진화하면서 두뇌가 커진 아기를 더 쉽게 출산할 수 있도록 돕는 장점도 있었다고 덧붙였다.

이번 연구는 인류의 보행 진화를 이해하는 데 그치지 않고, 현대인의 고관절 질환 치료에도 새로운 단서를 제공할 것으로 기대된다.

연구진은 “인간 골반의 진화 과정을 밝히는 것이 곧 현대 질환의 원인을 푸는 열쇠가 될 수 있다”고 강조했다.

결론적으로 인류의 두 발 보행은 단순한 자세 변화가 아니라, DNA 속 작은 변화가 만들어낸 기적의 결과였다. 이 작은 차이가 직립 보행, 질병, 출산까지, 인간의 삶 전반을 바꿔 놓은 셈이다.