세포 분열과 유전자 발현, 단백질 생성 등은 미세한 오차와 확률적 변동성 등 이런건 우리가 조절하거나 바꿀수 없는건가요?
모든 후천적요인을 배제하더라도 신체는 100% 유전으로 설계되는게 아니라고 하던데 그 이유가
유전적인 배경 뒤에도 개개인의 차이
세포 분열과과 발달 중 미세한 차이
발생 순간부터 태어날 때까지 발달 과정에서 반복적으로 변이가 일어남
유전자 발현의 미묘한 차이, 세포 내 신호 전달의 불확실성
이렇게 답변 하시던데 무슨 뜻인지 정확히 설명해주실수 있나요 그리고 이런 이유는 우리가 어떻게 조절하거나 바꿀수 있는게 아닌가요? 즉, 후천적 요인을 배제한 나머지는 우리가 절대 바꿀수없는건가요??
안녕하세요.
결론부터 말씀드리자면, 세포 분열, 유전자 발현, 단백질 생성 등의 과정에서 생기는 미세한 오차나 확률적 변동성은 인간이 완전히 조절하거나 통제할 수 있는 영역은 아닙니다. 왜냐하면 이 과정들은 매우 복잡하고, 무작위성(확률적인 요소)이 내재되어 있기 때문입니다. 세포 분열의 오차와 변동성에 대해서 말해보자면, 세포 분열은 매우 정밀하게 진행되지만, 완전히 오류가 없는 건 아닙니다. DNA 복제 중에도 아주 드물게 복제 오류(돌연변이)가 생길 수 있고, 염색체가 나뉘는 과정에서도 미세한 실수가 발생할 수 있습니다. 이런 변화는 대부분 스스로 교정되지만, 일부는 그대로 남아 개체의 발달에 영향을 줄 수 있습니다. 다음으로 유전자 발현의 불확실성 같은 유전자를 가지고 있더라도, 세포마다 그 유전자가 활성화되는 시기나 강도가 조금씩 다를 수 있습니다. 예를 들어, 단백질을 만들어내는 유전자에 영향을 주는 조절 요소(전사인자, 후성유전적 변화 등)는 환경, 세포 상태, 무작위적 요소에 따라 달라지는데, 이로 인해 같은 유전자를 가진 일란성 쌍둥이도 외모나 성격에 차이가 생기게 됩니다. 발생 초기의 미세한 차이의 경우 사람은 하나의 수정란에서 시작하여 수십조 개의 세포로 성장합니다. 이 과정에서 세포가 어느 시점에 어떤 방향으로 분화할지, 어떤 위치로 이동할지는 정밀하지만 일정한 무작위성이 포함돼 있습니다. 이런 작은 차이들이 쌓여 지문, 얼굴 비율, 심지어 감정 반응까지 개인차를 만들어냅니다. 다음으로 후천적 요인을 배제해도, 100% 유전이 아닌 이유는 유전 정보는 일종의 설계도에 해당하지만, 그것이 실제로 어떻게 구현될지는 복잡한 발달 과정과 세포 내 메커니즘의 조합에 따라 달라지기 때문입니다. 즉, 유전이라는 고정된 틀 안에서도 많은 변화와 다양성이 자연스럽게 생기는 것입니다. 이러한 무작위성과 미세한 오차는 현재 과학기술로 완전히 조절하거나 없애는 건 불가능한데요, 후천적 요인(식습관, 생활습관, 교육, 환경 등)은 어느 정도 우리가 통제할 수 있지만, 세포 내에서 벌어지는 자연적 변동성은 생명체의 복잡성의 일부로 받아들여야 합니다. 정리하자면 유전자는 기본 틀이고, 세포 분열, 유전자 발현, 단백질 생성 등은 그 틀을 구현하는 복잡한 과정입니다. 이 과정에는 무작위성과 오차가 자연스럽게 존재하며, 그것이 인간 개체마다 미묘한 차이를 만드는 이유입니다. 우리가 후천적으로 통제할 수 있는 부분도 있지만, 위 과정들의 근본적인 ‘불확실성’은 완전히 바꿀 수는 없습니다. 이러한 자연스러운 다양성과 오차 덕분에 생명체는 동일하지 않고, 유일한 존재로 탄생하게 되는 것이기도 합니다.
언급하신 현상들은 동일한 유전 정보를 가졌더라도 세포 분열, 유전자 발현, 신호 전달 과정에서 발생하는 본질적인 미세 변동, 즉 '발생학적 노이즈'를 의미합니다. 이러한 확률적이고 미세한 차이들이 개체 발생 전반에 걸쳐 누적되면서 유전자만으로는 완벽히 예측하거나 설명할 수 없는 개개인의 고유한 형질 차이를 만들어냅니다. 현재 과학 기술 수준에서는 이러한 세포 및 분자 수준의 내재적 무작위성을 개체 발생 과정에서 정밀하게 통제하거나 인위적으로 변경하는 것은 매우 어려워, 후천적 환경 요인을 제외한 이 부분은 우리가 바꾸기 힘든 영역입니다.
제가 답변드린 내용으로 보이는데, 결론부터 말씀드리면 앞으로도 절대라고 할 수는 없지만 현재로서는 어렵습니다.
과거에는 이러한 미세한 변동성이 제어 불가능한 노이즈로 표현한 논문도 있습니다.
만일 이러한 변동성을 제어하려면 특정 유전자를 자르고 붙이거나 서열을 변화시켜 유전자 발현 자체를 조절하거나 또 특정 신호 전달 경로를 차단하거나 활성화하는 약물로 유전자 발현이나 단백질의 활성, 세포 분열 주기 등에 영향을 미쳐 과정을 조절하려는 시도도 있었습니다.
그리고 인공적인 유전자 회로를 설계하여 세포 내에 도입하고 세포의 행동을 직접 제어하려는 연구도 진행되고 있습니다.
실제 이러한 연구를 바탕으로 유전 질환이나 암을 치료하기 위한 방법으로 연구를 하고 있죠.
만일 이러한 것을 조절할 수 있다면 상당 수의 질병 치료가 가능해질 수 있습니다.
조금 다른 비유일 수도 있지만, 기계로 1초에 수천억번 똑같이 실을 꼰다고 했을 때 수천억개의 꼬인 실이 모두 동일하지 않고 미세한 차이가 발생할 수 있는 것도 이세한 변동성에 의한 것이라 할 수 있습니다. 향후 기술이 발달한다면 이러한 변동성을 최대한 줄일 수 있겠지만, 현재는 제어가 어려운 것이죠.