개는 동물 세계에서 몸집과 수명의 상관관계를 가장 극명하게 보여주는 종 중 하나입니다. 그레이트 단 같은 대형견은 치와와 같은 소형견보다 일반적으로 수명이 짧은데, 최근 연구에 따르면 이러한 현상의 원인은 나이에 따라 DNA가 변화하는 방식에 있는 것으로 나타났습니다.
포유류 전체를 살펴보면 코끼리 같은 거대한 종이 생쥐 같은 작은 종보다 오래 사는 경향이 있지만, 단일 종 내에서는 이러한 패턴이 역전되기도 합니다. 과거 연구에서는 종 간의 예외적 장수를 설명하는 생물학적 메커니즘을 규명하려 했으나, 이는 같은 종 내 개체 간의 차이를 설명하는 데는 한계가 있었습니다.
미국 애리조나주립대학교 생명과학부이자 진화·의학센터의 교수이며 이번 연구의 공동 저자인 노아 스나이더-맥클러는 “우리 모두 대형견이 소형견만큼 오래 살지 못한다는 것은 잘 알고 있지만, 세포 자체가 실제로 더 빨리 노화하는지, 아니면 단지 질병에 더 일찍 걸리는 것인지는 알지 못했다”고 설명했습니다.
연구팀은 이를 규명하기 위해 유전자의 활성화를 조절하는 화학적 표지인 DNA 메틸화(메틸화 수치)를 측정했습니다. 이들은 이러한 나이 관련 패턴을 활용해 개들의 나이를 1년 미만의 오차범위로 추정할 수 있는 ‘후성유전학적 시계’를 구축했습니다.
다양한 품종의 반려견 894마리로부터 얻은 1,640개의 혈액 메틸화 프로파일을 분석한 결과, 몸집이 큰 개와 수컷 개가 가속화된 분자적 노화 징후를 더 강하게 보였습니다. 또한 프로파일을 바탕으로 예상된 것보다 생물학적 나이가 더 들어 보이는 개들은 조기 사망 위험이 더 높은 것으로 확인됐습니다.
스나이더-맥클러 교수는 “대형견은 혈액에서 더 빠르게 움직이는 DNA 메틸화 노화 시그니처를 보이며, 이러한 가속화는 정상적으로 ‘점핑 유전자’를 침묵시키는 데 도움을 주는 유전체 부위에서 특히 강하게 나타난다”고 밝혔습니다.
이동성 유전소자라고도 불리는 점핑 유전자는 스스로 복제하여 유전체의 새로운 부위에 삽입될 수 있습니다. LINE1은 DNA 메틸화에 의해 평소에 침묵 상태로 유지되는 점핑 유전자의 일종이지만, 이들의 활성화는 유전체 불안정성, 암 및 기타 노화 관련 질병과 연관되어 있습니다.
스나이더-맥클러 교수는 대형견의 경우 “이들 영역의 메틸화가 나이에 따라 더 빨리 마모되는 것으로 보이며, 마치 유전체가 이러한 모바일 요소를 억제하는 테이프나 클램프 중 일부를 잃어버리는 것과 같다”고 설명했습니다.
이는 대형견의 짧은 수명이 더 빠른 분자적 노화 궤적을 반영하고 있음을 시사합니다. 그는 만약 대형견이 동일한 분자적 궤적을 거친 후 단순히 더 일찍 죽는 것이라면 노년기의 질병이나 사망 유발 요인을 찾겠지만, 데이터가 시사하듯 성인기 내내 노화 프로그램의 일부가 더 빨리 진행된다면 질병이 나타나기 전에 측정하고 추적하며 잠재적으로 수정할 수 있는 과정들이 존재할 수 있다고 덧붙였습니다.
연구팀은 또한 주로 암컷은 두 개, 수컷은 한 개를 가지는 성염색체인 X 염색체를 중심으로 수컷과 암컷 개 사이의 차이도 발견했습니다. 이 부위에서 LINE1 요소는 수컷에서 더 높은 메틸화를 보였습니다. 세포 핵 내부에서 유전 정보를 운반하는 실 모양 구조인 염색체와 관련해 스나이더-맥클러 교수는 “전체 유전체 분석에서 성별 신호는 신체 크기 신호와는 별개로 보였으므로, 이를 동일한 메커니즘이 위장한 것이 아니라 후속 연구가 필요한 별개의 생물학으로 다루어야 한다”고 강조했습니다.
대형견의 큰 몸집과 장수 간의 이러한 절충 관계는 자연 진화의 결과라기보다는 선택 육종의 결과일 수 있습니다. 인간은 경비, 사냥, 몰이 등의 목적을 위해 개들이 빠르게 성장하고 큰 성체 크기에 도달하도록 번식시켰습니다.
스나이더-맥클러 교수는 “만약 선택이 노년기 이전에 빠른 성장이나 큰 성체 크기를 강력하게 선호한다면, 노년기의 비용은 그에 따르게 마련”이라고 부연했습니다. 대형견이 수명이 짧은 이유에 대해 기존에는 성장 생물학에 초점을 맞추었으며, 더 많은 세포 성장을 겪고 더 빠르게 발달하며 암 위험이 더 높다는 가설들이 제기되어 왔습니다.
이번 연구는 기존의 아이디어를 대체하는 것이 아니라 신체 크기의 하위 단계에 있는 분자적 층위를 제공합니다. 이번 연구 결과는 분자적 노화를 늦추는 것이 대형견의 건강 수명을 연장하는 데 도움이 될 수 있는 가능성을 제기하지만, 수명이 단 하나의 생물학적 시계에 의해 지배되는 것은 아닙니다. 따라서 대형견은 여전히 품종 고유의 위험에 직면하게 되므로, 분자적 노화를 늦추더라도 그레이트 단이 치와와처럼 수명이 늘어나지는 않겠지만 노화 궤적의 한 구성요소를 덜 압축되게 만들 수는 있을 것입니다.
원본기사: 마리아나 버라이어티 – Large dogs age more quickly than small dogs at a molecular level
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