경험은 어떻게 유전자에 새겨지는가

미국심리학회 윌리엄 제임스 도서상, 앨리너 매코비 도서상 수상! 우리는 왜 지금의 우리가 되었을까? 환경과 맥락에 따라 바뀌는 유전체에 관한 행동 후성유전학의 놀라운 발견들 우리는 왜 현재의 우리가 되었을까? 왜 이렇게 행동하고 느끼고 생각하는 사람으로 성장하는 걸까? 20세기 과학자들은 그 이유를 ‘유전자(본성)’ 또는 ‘경험(양육)’이라는 두 가지 요인으로 답했다. 그러나 유전자 또는 경험뿐 아니라 둘 사이를 이어주는 실질적인 요인이 있다면 어떨까? 이를 테면, 경험이 유전자가 하는 일에 물리적으로 영향을 미쳐 ‘유전자가 작동하는 방식’을 바꾼다면? 즉 우리가 처한 환경과 맥락이 유전자 자체는 바꾸지 않으면서 유전자를 활성화하거나 침묵시킴으로써 우리 몸과 마음의 기능에 직접적으로 영향을 미친다면? 게다가 그렇게 유전자에 새겨진 경험이 후대로 대물림된다면? 생물학 분야의 최신 연구들은 SF 소설에나 나올 법한 이 일들이 실제로 우리 몸속에서 벌어지고 있다는 근거들을 속속 제시하고 있다. 콕 짚어 말하자면, ‘후성유전학’이 그 일을 해낸 장본인이다. 하버드대학교에서 발달·생물심리학 박사 학위를 받은 뒤 피처대학 심리학과 교수로 활동 중인 데이비드 무어가 ‘경이로울 정도로 성장하는’ 후성유전학의 연구와 통찰을 《경험은 어떻게 유전자에 새겨지는가》에 집대성했다. 이 책은 출간 당시 미국심리학회 ‘윌리엄 제임스 도서상’과 미국발달심리학회 ‘엘리너 매코비 도서상’을 수상하며 학문적 성과를 인정받았다. 책은 후성유전학이 무엇인지, 그 속에 담긴 의미는 무엇이며 그 학문이 앞으로 우리 삶을 어떻게 바꾸어놓을지 자세하게 톺아보는 한편, 후성유전학 중 특히 경험이 우리의 ‘행동’과 ‘생각’과 ‘감정’에 미치는 영향을 연구하는 ‘행동 후성유전학’에 집중한다. 행동 후성유전학은 삶의 모든 면을 새롭게 바라보는 시각을 제시하는데, 그 중요성에도 불구하고 생물학자가 아닌 사람들에게는 아직 잘 알려지지 않았다. 이 책은 이 새롭고 흥미진진한 학문 분야를 “친절하게” 소개하는 후성유전학 입문서로, 생물학에 관한 지식과 배경이 없는 독자들도 후성유전학에 담긴 혁명적 함의들을 알 수 있도록 돕는다. “전문용어의 바다에서 익사하지 않으면서 행동 후성유전학이 왜 그토록 큰 흥분을 일으키는지 이해하고 싶은 독자라면 더 이상 두리번거릴 필요가 없다.” - 마크 블룸버그, 아이오와대학교 생물학과 및 심리학과 교수 생물학 분야의 가장 뜨거운 주제, 후성유전학 경험이 몸과 마음에 새겨진다는 것을 과학으로 설명해내다 후성유전은 “다양한 맥락 또는 상황에 따라 유전 물질이 활성화되거나 비활성화되는 방식”을 일컫는다. 즉 후성유전은 DNA 염기 서열은 바꾸지 않고 DNA가 작동하는 방식을 바꿈으로써 우리의 몸과 마음에 영향을 미친다. 유전자의 활동을 켜거나(활성화하거나), 끔(침묵시킴)으로써 우리의 생각과 감정, 행동을 바꿀 수 있다는 말이다. 경험이 몸과 마음에 영향을 미친다는 말은, 언뜻 새로울 것이 없어 보인다. 우리는 스트레스가 질병의 원인이 된다거나 우리가 먹는 것이 몸에 직접적으로 영향을 미친다거나 생애 초기의 방임이나 학대가 성인기의 정신 건강에 악영향을 미친다는 것을, ‘상식’으로 받아들인다. 그러나 실제로 우리가 한 경험이 어떻게 ‘분자 수준의 생물학적 상태’에 영향을 미치는지는 베일에 싸여 있었다. 후성유전학은 이 과정을 과학의 영역에서 증명해낸다. 스탠퍼드대학교 생물학 및 신경학 교수 로버트 새폴스키에 따르면, “후성유전학은 생물학 분야에서 가장 뜨거운 주제다”. 실제로 미국국립보건원 산하의 생명과학, 의학, 심리학 논문 검색 엔진 ‘펍메드’에서 1964년부터 2000년까지 36년간 ‘후성유전’을 언급한 자료는 겨우 46건뿐이었다. 그런데 21세기 첫 10년 동안 1,922건의 자료에서 후성유전을 언급했다. 40배가 넘는 수치다. 더 놀라운 것은 2013년 한 해에만 2,413편의 자료가 후성유전학을 언급하고 있다. 이 분야의 연구가 이렇게 급증한 이유는 후성유전이 실제로 엄청나게 많은 현상을 설명해주기 때문이다. 예를 들어 “정신증, 기억과 학습, 우울증, 암, 하루주기리듬, 비만과 당뇨병, 자폐, 형질 유전, 동성애, 중독, 노화, 곤충의 형태, 운동 및 영양, 환경 독소……” 등등으로 목록은 얼마든지 이어질 수 있다. 후성유전으로 설명할 수 있는 삶의 영역이 이토록 다양하기에 이 책은 “후성유전의 효과가 감정적 반응성, 기억과 학습, 정신 건강, 행동 같은 심리적 과정에 영향을 미치는 방식을 연구하는” 행동 후성유전학에 초점을 맞춘다. 중요한 것은 어떤 유전자를 타고났는지가 아니라 ‘유전자가 무엇을 하는지’다 1부 ‘이것은 혁명일까’에서는 후성유전이라는 학문이 왜 이토록 흥분을 일으키는지 쟁점을 살펴본다. 우선 생물학의 어엿한 분야로 자리 잡은 후성유전학이 우리의 DNA에 달라붙은 무언가(후성유전적 표지)가 실제로 존재하며 이것들이 DNA가 기능하는 방식에 결정적인 영향을 미친다는 것을 밝혀냈다고 짚는다. 특히 ‘경험과 우리가 처한 상황’이 후성유전적 표지에 영향을 줄 수 있다는 점에서, 후성유전학이 ‘본성 대 양육’ 논쟁을 뿌리째 뒤흔들었다고 말한다.(1장) 후성유전은 또한 DNA에 관한 우리의 고정관념, 즉 ‘타고난 유전자가 우리의 표현형(특징이나 성격)을 결정한다’는 유전자 결정론도 뒤집는다. 책은 DNA가 우리의 그 어떤 특징도 단독으로 만들어낼 수 없다고 확언하며, 우리 형질은 ‘유전적 요인’과 ‘비유전적 요인’의 상호작용을 통해 만들어진다는 점을 강조한다. 유전자의 활동 정도가 경험과 환경에 따라 달라진다는 점을 감안하면, 어떤 DNA를 가지고 있는지가 아니라 그 DNA가 어떤 일을 하는지가 중요하다는 것이다.(2장) 그렇다면 후성유전적 표지는 어떻게 DNA를 조절할까? 책은 유전자를 침묵시키거나(DNA 메틸화) 활성화하는(히스톤 아세틸화) 후성유전 메커니즘에 관해서도 알기 쉽게 들려준다. 가장 대표적인 것이 DNA 메틸화로, 마치 스파케티 접시 위에 뿌린 후추 입자가 파스타 가닥에 달라붙는 것과 비슷하게 DNA에 메틸기라는 분자가 달라붙는 과정이다(물론 파스타의 후추보다 DNA의 메틸기는 더욱 강력하게 달라붙는다). ‘DNA 메틸화’는 유전자를 대개 침묵시키는(기능하지 않도록 하는) 것으로 알려져 있다. 또 다른 후성유전 메커니즘은 DNA가 둘둘 실패처럼 감겨 있는 ‘히스톤’이라는 분자에 아세틸기가 붙으면서 일어난다. ‘히스톤 아세틸화’는 DNA 메틸화와 정반대의 효과, 즉 유전자 발현 증가(기능하도록)로 이어진다.(6장) 경험이 유전자의 기능을 켜거나 끌 수 있다 과연 어떻게? 2부 ‘후성유전학의 기본 개념들’에서는 행동 후성유전학의 기본 이론과 유명한 연구 사례부터 다양하고 새로운 최신의 실험까지 두루 살펴본다. 특히 할로의 ‘접촉 위안’ 실험을 들어 생애 초기 경험이 특정 결과를 만든다면(생애 초기에 방임이나 학대를 당한 아이는 나중에 정신장애를 겪을 가능성이 크다거나 조산아에게 마사지 치료를 하면 체중이 늘고 스트레스가 감소하며 통증 반응도 줄어든다면), 과연 그 경험이 ‘어떻게’ 그 결과를 만들어내는지 중요하다고 짚는다. 생애 초기에 한 경험이 수년 후에 ‘어떤 과정을 거쳐’ 영향을 주는지 그 원리를 알게 된다면, ‘자녀를 학대하거나 방임해서는 안 된다’며 부모를 설득하는 일 이외에 다른 의지할 수단을 만들 수 있기 때문이라는 것이다. 실제로 생애 초기 경험의 물리적 효과와 결과를 밝혀낸 획기적이고 가장 대표적인 맥길대학교 마이클 미니와 모셰 스지프 연구팀의 어미 쥐 연구를 상세히 소개한다.(10장) 그렇다면 경험이 ‘인간(또는 영장류)’에게 미치는 후성유전적 영향을 알아본 연구는 없을까? 책에는 생애 초기 경험이 사람의 후성유전적 상태와 관련이 있음을 밝혀낸 자살자의 뇌 연구