안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
Q. 사람은 왜 동물중에서 암에 많이 걸리나요
안녕하세요. 사람이 다른 동물들보다 암에 많이 걸리는 이유는 긴 수명, 세포 수 증가, 환경적 요인, 생활 습관, 그리고 유전적 요인이 복합적으로 작용하기 때문입니다. 우선 암은 세포의 돌연변이가 축적되면서 발생하는 질병인데요, 대부분의 야생 동물들은 포식, 질병, 사고 등의 이유로 오래 살지 못합니다. 반면, 인간은 평균적으로 70~80년 이상 살기 때문에 돌연변이가 축적될 시간이 많아지고 암 발생률이 높아집니다. 예를 들어, 개나 고양이는 대략 10~20년을 살지만, 인간은 그보다 훨씬 오래 살아서 암에 걸릴 확률이 더 높아집니다. 또한 인간은 몸이 크고 그렇기 때문에 세포 수가 많습니다. 몸집이 클수록 세포 수가 많아지고, 세포 분열 횟수도 증가하는데요, 세포 분열이 많을수록 DNA 복제 오류(돌연변이)가 축적될 가능성이 커집니다. 하지만 흥미로운 점은, 고래나 코끼리처럼 인간보다 훨씬 몸집이 큰 동물들은 암 발병률이 낮다는 것입니다. 이를 "페토의 역설(Peto’s Paradox)"이라고 합니다. 연구에 따르면, 코끼리는 TP53이라는 강력한 암 억제 유전자가 여러 개 존재하기 때문에 암 발생률이 낮다고 합니다. 반면, 인간은 TP53 유전자가 적어서 암 억제 능력이 상대적으로 떨어집니다. 이외에도 과거의 인류는 암에 걸리기 전에 감염병, 사고, 기근 등으로 일찍 사망하는 경우가 많았습니다. 하지만 현대 사회에서는 의료 기술이 발전하면서 감염병을 예방하고 오래 살 수 있게 되었습니다. 대신, 환경 오염, 발암 물질, 흡연, 알코올 섭취, 가공식품 섭취, 스트레스 등 암을 유발하는 요소에 더 많이 노출되었습니다. 특히 서구화된 식습관(육류, 지방, 가공식품 증가)과 운동 부족, 비만 증가도 암 발병률을 높이는 원인 중 하나입니다.
Q. 코끼리가 덩치가 큼에도 암에 잘 안걸리는 이유가 무엇인가요
안녕하세요. 원래 키가 큰 사람일수록 또는 몸집이 큰 개나 고양이가 암에 잘 걸리는데요, 암을 일으키는 돌연변이가 발생할 확률이 몸집이 커 세포 수가 많을수록 커지기 때문입니다. 사람은 17%가 암으로 사망하지만 그 비율이 동물원 코끼리에서는 5%가 안되는데요, 코끼리나 사람이나 세포 크기는 비슷합니다. 또 코끼리는 사람만큼 오래 살면서 100배나 무겁습니다. 세포에 돌연변이가 일어날 확률이 같다면 코끼리의 발암 위험은 사람보다 100배는 높아야 하지만 실제론 그렇지 않은데요, 이는 암 발생을 억제하는 유전자를 코끼리가 인간보다 많이 가지고 있기 때문입니다. 더 구체적으로는 코끼리는 자연적으로 인간보다 20배나 많은 TP53 유전자를 소유하고 있다고 알려져 있는데요, 이처럼 암을 억제할 수 있는 유전자를 많이 가지고 있어 일부 유전자에 돌연변이가 일어나더라도 작용할 수 있는 여벌의 유전자가 존재하기 때문에 코끼리는 암에 잘 걸리지 않는 것입니다.
Q. 코끼리는 언제부터 몸이 커지고 그 배경이 무엇인가요
안녕하세요. 코끼리의 조상은 원래 몸집이 작았지만, 오랜 진화 과정을 거쳐 현재처럼 거대한 몸을 가지게 되었는데요, 코끼리의 몸집이 커진 이유는 환경 변화, 생태적 경쟁, 포식자로부터의 방어 등의 요인과 관련이 있습니다. 코끼리의 조상은 약 6000만 년 전 신생대 초기(팔레오세~에오세)에 등장한 작은 포유류였습니다. 모에리테리움 (Moeritherium, 약 3700만 년 전)은 코끼리의 초기 조상으로, 몸길이 약 1~2m, 하마와 비슷한 크기였으며, 긴 코 대신 짧고 뭉툭한 주둥이를 가졌고, 늪지대에서 생활하며 물가 식물을 먹었습니다. 코끼리가 오늘날과 같이 거대해진 이유는 포식자로부터의 방어를 위함입니다. 초기 코끼리 조상들은 작은 포유류였고, 당시에는 대형 육식동물(예: 검치호랑이, 거대한 악어 등)이 많았는데요, 몸집이 커지면서 천적에게 쉽게 잡아먹히지 않는 방어 전략이 되었습니다. 또한 약 2000만 년 전, 기후가 점점 건조해지면서 숲이 줄어들고 초원이 확대되었는데요, 커다란 몸집과 긴 코, 상아가 나무껍질, 풀, 나뭇가지 등 다양한 먹이를 먹기에 유리했습니다. 이외에도 덩치가 크면 체온 변화에 덜 영향을 받는데요(베르그만의 법칙), 넓은 귀를 이용해 체온을 방출하면서 더운 환경에서도 생존 가능합니다.
Q. 양서류와 파충류는 포유류와 성장단계가 어떻게 다른가요
안녕하세요.양서류와 파충류는 포유류와 비교했을 때 성장 단계에서 큰 차이가 있습니다. 가장 큰 차이는 변태(metamorphosis) 여부, 태생/난생 방식, 성장 방식에서 나타납니다. 양서류(예: 개구리, 도롱뇽)는 물속 유생기 → 육상 성체기로 변화하는 변태 과정을 거칩니다. 알 → 올챙이 (유생기)에는 물속에서 부화하며, 아가미로 호흡합니다. 다리 발생 → 아가미 소실하는데요, 뒷다리와 앞다리가 자라고, 폐가 발달합니다. 이후 성체 개구리의 경우 꼬리가 사라지고 완전히 육상 생활이 가능해집니다. 즉 양서류는 어릴 때와 성체 때의 생활 방식이 다릅니다. 파충류(예: 뱀, 거북이, 도마뱀)는 태어날 때부터 어른과 비슷한 형태이며, 단순히 크기가 커지는 방식으로 성장합니다. 알(또는 난태생의 새끼)에서 부화하는데요, 작은 형태의 새끼가 나옵니다. 이후 먹이를 먹으며 점차 몸집이 커지는데요, 성체가 되면 크기가 커질 뿐, 형태 변화는 없습니다. 즉 파충류는 포유류처럼 점진적으로 성장하지만, 난생과 난태생 방식이 존재합니다. 마지막으로 포유류는 태생이며, 어릴 때부터 어른과 비슷한 형태로 태어나 점진적으로 성장합니다. 태아의 경우에는 태반을 통해 영양 공급을 받으며, 출생 후에는 젖을 먹으며 성장하며, 서서히 어른과 비슷한 크기로 커지게 됩니다. 정리하자면 포유류는 태아 상태에서 모체로부터 영양을 공급받고, 태어난 후 점진적으로 성장합니다.
Q. 머리카락은 자라는데 왜 눈썹은 자라지않죠?
안녕하세요.머리카락과 눈썹(그리고 팔다리 털)의 성장 차이는 모낭(hair follicle)의 생장 주기(hair growth cycle) 차이 때문입니다. 모든 털은 일정한 주기를 따라 자라고 빠지는데, 이 주기는 성장기(Anagen) → 퇴행기(Catagen) → 휴지기(Telogen) → 탈락기(Exogen)로 구성됩니다. 머리카락의 경우 성장기가 2~6년으로 매우 길어 계속 자라며, 길이가 길어질 수 있습니다. 눈썹, 속눈썹, 팔다리 털의 경우에는 성장기가 1~2개월로 짧아 일정 길이 이상 자라지 않습니다. 즉, 눈썹이나 팔다리 털도 자라지만, 성장기가 짧아 일정 길이에서 멈추고 빠르게 휴지기로 넘어가기 때문에 길게 자라지 않는 것처럼 보이는 것입니다. 다음으로 모낭의 크기에 따라 털이 자라는 속도도 다릅니다. 머리카락의 모낭은 크고 활발하게 활동하여 하루 약 0.3~0.5mm씩 자랍니다. 눈썹과 팔다리 털은 모낭이 작고 성장 속도가 느려 하루 약 0.1~0.2mm 정도 자랍니다. 기능적인 측면에서도 차이가 있습니다. 머리카락의 경우에는 열과 외부 자극으로부터 두피를 보호하는 역할이 있어 길게 자랄 필요가 있습니다. 반면 눈썹, 속눈썹은 먼지나 땀을 차단하는 역할을 하지만, 너무 길어지면 시야를 가릴 수 있기 때문에 짧은 성장기로 조절됩니다. 팔다리 털은 감각 기능과 체온 조절 역할이 있지만, 길게 자랄 필요는 없어 성장기가 짧습니다. 정리해보자면, 눈썹이 머리카락처럼 길게 자라지 않는 이유는 성장 주기가 짧고 성장 속도가 느리기 때문이며, 이는 팔다리 털도 마찬가지입니다.