모든 생태계는 햇빛을 충분히 받느냐에 따라 운명이 좌우된다는 것을 잘 알려져 있습니다. 생화학적인 차원에서 인간과 태양이 실로 중요한 양방향 관계에 있습니다. 햇빛은 인체의 비타민 D생성을 돕는 동시에 체내에 저장된 엽산을 파괴합니다. 있어도 곤란하고 없어도 곤란한 이 딜레마를 해결하기 위해 ㅕ러 개체군에서는 엽산을 보호하면서도 비타민 D가 충분히 생성되도록 여러 가지 복합적인 적응 형태를 진화시켰습니다. 20세기 초 비타민D결핍과 구루병의 인과관게가 알려진 이후 미국산 우유에는 비타민 D가 강화되었습니다. 그러나 비타민D를 얻기위해 꼭 이 성분을 보강한 우유를 마셔야 하는건 아닙니다. 대부분의 다른 비타민과는 달리 체내에서 만들어질 수 있습니다. 체내 비타민 D는 콜레스테롤을 변환시켜 만듭니다. 최근 콜레스테롤은 햇빛처럼 마치 피해야할 무서운 악당으로 공격당하고 있지만 사실 생존에 100%필요한 성분입니다. 콜레스테롤은 세포막 형성과 유지에 필수입니다. 뇌의 신호 발송기능을 돕고 면역 시스템이 암 등의 질병을 예방할수있게 해줍니다. 에스트로겐, 테스토스테론 등 호르몬의 주연료이며 체내 생성되는 비타민 D의 필수 성분이기도 합니다. 이 화학과정에 햇빛이 꼭 있어야한다는점에서는 광합성과 비슷합니다. 햇빛 중 특정 파장을 피부에 쪼이면 콜레스테롤이 비타민 D로 변환 되는데 이 때 필요한 자외선 B 또는 UVB는 보통 태양이 바로 머리위에 있는 정오경부터 몇시간 동안 가장 강력하게 내리쬡니다. 적도에서 멀리 떨어진 지역은 겨울철에 UVB가 거의 도달하지 않습니다. 다행히도 인체는 비타민D 생산 효율이 매우 높아서 햇빛을 충분히 쬐고 콜레스테롤이 넉넉하면 어두운 시기를 나기에 충분한 비타민 D를 문제없이 축적할수 있죠.
혹시 콜레스테롤 수치를 점검하시려면 그 시기가 어느계절인지 확인하길 바랍니다. 햇빛에 의해 콜레스테롤이 비타민 D로 변환되는 점을 감안하면 겨울철에는 콜레스테롤 수치가 높을 개연성이 있죠. 계속 콜레스테롤을 만들고 섭취하더라도 겨울철에는 이를 비타민 D로 변환할 햇빛이 상대적으로 적으니까요.
피부의 인체의 최대 장기라는 말을 들어보셨을거 같습니다. 피부는 면역, 신경, 순환시스템. 신진대사와 관련된 중요한 기능을 담당하는 염연한 장기입니다. 체내에 저장된 엽산을 보호할 뿐만 아니라 비타민 D제조의 핵심과정이 진행되는 곳도 바로 피부 속입니다. 아시다시피 다양한 피부색은 노출된 햇빛의 양과 연관이 있죠. 검은 피부는 햇볕에 타지 않기 위해 그리고 엽산 손실을 막기위해 적응된 형태입니다. 피부색이 검을수록 흡수되는 자외선이 줄어듭니다. 피부색은 체내에서 만들어지는 빛 흡수 전문 색소 멜라닌의 양과 종류에 따라 결정됩니다. 멜라닌은 전색 또는 갈색 피오멜라닌과 갈색또는 검정색 유멜라닌 등 두가지가 있으면 멜라노사이트라는 세포에 의해 만들어집니다. 인간의 멜라노사이트수는 누구나 거의 같습니다.
피부색의 차이는 첫째 이 작은 멜라닌 공장의 생산성, 둘째 이공장에서 생산되는 멜라닌의 종류에 따라 결정됩니다. 예를 들어 아프리카인은 대부분 북유럽 사람들에 비해 멜라닌이 몇 배나 많이 생산되고 그중 대부분은 갈색이나 검은색 유멜라닌입니다. 멜라닌은 머리카락과 눈 색깔도 결정하는데 멜라닌이 많을수록 검어집니다. 아립노인의 피부가 우유처럼 하얀 것은 효소 결핍으로 멜라닌이 거의 생산되지 않기 때문이죠. 알비노인은 눈이 보통 분홍색 아니면 붉은색입니다. 홍채에 색소가 없어서 눈 뒤에 있는 망막의 혈관이 보이기 때문이죠.
피부색은 햇볕에 노출되면 어느 정도 바뀝니다. 이 반응을 일으키는 것은 뇌하수체인데 태양에 노출되면 멜라노사이트 촉진 호르몬을 생성하고 멜라노사이트는 멜라닌을 집중 생산히가 시작하느데 안타깝게도 이 과정은 방해를 받기 쉽습니다. 뇌하수체는 시신경을 통해 정보를 받는데 선글라스를 끼면 시신경에 도달하는 햇빛이 크게 줄어 뇌하수체에 경고도 멜라노사이트 자극 호르몬 분비도 멜라닌 생산량도 덩달아 크게 줄어서 햇볕에 더 많이 타게 됩니다. 인간이 진화과정을 거치면서 아주 밝은 피부를 얻었을 테고 그위에 덮힌 거칠고 검은 털이 없어지면서 아프리카의 강력한 태양에서 쏟아지는 자외선에 피부가 많이 노출되자 건강한 아기 출산에 필요한 엽산 저장분이 위협을 받았고 따라서 빛은 흡수하고 엽산을 보호해주는 멜라닌이 많은 검은색 피부가 선호되엇습니다.
일부 개체군이 햇빛의 빈도와 강도가 덜한 ”북쪽으로 이동“함에 따라 UVB 흡수를 차단하도록 설계된 검을색 피부 기능이 지나치게 작동한 나머지 탈이 났습니다. 이제 엽산 손실은 막을 수 있게 되었지만 대신 비타민D생성도 차단되고 만것이죠. 비타민D를 충분히 만들려면 그나마 있는 햇빛을 최대한 활용해야 했기 때문에 흰 피붸 대한 새로운 진화압력이 생겨났죠.
사이언스에 실린 최근 논문에서는 심지어 피부가 흰 사람들을 유멜라닌 다량 생성 능력을 잃어버린 검의 피부의 변종이라고 주장했죠. 우윳빛 흰 피부와 주근깨가 특징인 빨강머리 사람들은 같은 맥락에서 한술 더 뜬 변종인지도 모릅니다. 영국 일부 지역처럼 햇빛이 자주 안비치고 약한 곳에서 살아남기 위해 인간을 갈색이나 검은 색 색소인 유멜라닌을 생성하는 능력을 완전히 없애버리는 방향으로 진화했을지도 모릅니다.
2000년 니나G야블론스티라는 인류학자와 조지챞ㄹ린이라는 지리 컴퓨터 전문가는 피부색과 햇빛의 연관성을 도표로 작성했습니다. 같은 장소에 500년 이상 머물렀더 ㄴ개체군은 피부색과 햇빛 노출 사이에 거의 일정한 상관간계가 있는 것으로 밝혀졌죠. 인간의 유전자 풀은 개체군이 한기후에서 다른 기후로 이주한지 1000년 이내에 후손들의 피부색이 엽산을 보호하깅 충분하도록 검어지거나 비타민D를 극대화하도록 하얘질 수 있는 유전자를 보유한다고 합니다.
야블론스키와 채플린 방정식에는 예외가 있는데요 그런데 이 예외역시 규칙을 증명합니다. 북극 인근 원주민인 이누이트 족은 집에 햇빛이 많이 들지 않음에도 불구하고 피부가 검습니다.이들이 비타민D를 충분히 만들수있도록 흰피부로 진화하지 않는 이유는 허무할 정도로 간단합니다. 지방이 풍부한 생선을 많이 먹기 때문입니다. 이누이트 족은 아침 점심 저녁 주구장창 비타민D를 섭취하므로 따로 만들필요가 없습니다. 구세계출신인 할머니께서 대구 간유를 억지로 먹이는 까닭도 여기에 있습니다. 대구 간유는 비타민D가 풍부하니까요.
어떤 사람들은 검은 피부로 인해 자외선이 다 차단되는데도 어떻게 비타민D를 충분히 만들어 낼까요? 여기서 상기할 점은 엽산을 파괴할뿐만 아니라 비타민D를 만드는데에도 필수인 요소가 바로 피부를 통과하는 자외선이라는 점입니다. 검은 피부는 엽산을 보호할 목적으로 진화되었지만 비타민D를 빨리 생산해야 할 때 엽산 보호 장치를 꺼버릴 수 있는 스위치까지 진화시키지는 못했습니다. 따라서 피부가 검은 사람들은 자외선에 아무리 노출되어도 엽산ㅇ르 보호하는 피부색 때문에 비타민 D축적이 불가능할까요? 다행스럽게도 진화는 워낙 영리해서 검은 피부 개체군의 유전자 풀에 아포리포프로틴(ApoE4)이라는 꼬마 녀석을 위한 공간을 남겨두었습니다. 바로 혈액을 통해 흐르는 콜레스테롤 양을 늘리는 일입니다. 비타민D로 변환할 수 있는 콜레스테롤이 많아지다 보니 피부가 검은 사람들은 적으나마 피부에 스며든 햇볕을 최대한 활용할수 있게 되었습니다. 이들보다 훨신 북쪽에서 적응을 거치지 못한, 피부가 흰 유럽인에게도 비슷한 문제가 생깁니다. 풍부한 햇빛이 대부분 차단되는 문제는 없는 대신 흰 피부의 이점을 활용하더라도 비타민 D를 만들기에는 햇빛이 턱없이 부족하다는 것이죠. 물론 ApoE4는 북유럽 전역에 흔한데 북쪽으로 갈수록 더 많아집니다. 이 유전자가 있으면 아프리카인처럼 콜레스테롤 수치가 높게 유지됩니다.
물론 진화가 늘 그렇듯이 이 ApoE4가 좋기만 한 것은 아닙니다. 이 유전자는 여분의 콜레스테롤을 동반하여 심장병과 뇌졸중 위험을 높입니다. 백인들은 알츠하이머 발병 위험도 높습니다. 앞선 철분 과적과 당뇨병이 그렇듯이 어느 한 세대에서는 진화적 해결책이었던 것이 다른 세대에서는 진화적 문제가 되기도 합니다.
아시아인 후손 중 두명중 한명은 술을 마시면 심장박동이 발라지고 체온이 상승하며 얼굴이 발갛게 변합니다. 기타 개체군에서는 흔치 않지만 전체 아시아인의 절반가량에서 나타납니다. 알코올을 섭취하면 체내에서 이를 해독해 열량을 뽑아냅니다. 각종 효소와 여러 장기가 동원되는 이 복잡한 과정은 대부분 간에서 일어납니다. 먼저 알코올 탈수소효소가 알코올을 아세트알데히드로 변환하고 아세트알데히드 탈수소효소라는 다른 효소가 아세트알데이드를 아세테이트로 변환한다음 제 3의 효소가 아세테이트를 지방 이산화탄소 물로 변환합니다.
아시아인 중에는 변종유전자 ALDH2*2를 가진 사람이 많습니다. 이 유전자가 생성하는 아세트알데히드 탈수소효소는 강도가 약한데 알코올의 제1차 부산물인 아세트알데히드를 아세테이트로 변환하는 능력이 떨어집니다. 아세트 알데히드는 알코올에 비해 독성이 서른 배나 강해 미량으로도 지독한 반응이 일어날수있는데 그 중 하나가 홍조입니다. 한잔만 마셔도 아세트알데히드가 쌓여 술 취한 것처럼 보이고 얼굴과 가슴 목 부위에 피가 몰리며 어지럼증과 극심한 메스커움이 시작되면서 지독한 숙취의 길로 급행직행합니다. 하지만 좋은점도 있죠. 알콜중독에 빠질 염려가 없습니다. 음주 자체가 고역이니까요.
이러한 점에 착안하여 알코올 중독 환자에게 이 유전자 효과를 내는 디술피람이라는 약물을 처방하는 경우가 많습니다. 디술피람을 복용하면 첸 아세트알데히드 탈수소효소가 제대로 공급되지 않아 술을 마시면 아시아 홍조 증세를 보이면서 음주 자체가 괴로워집니다.
그렇다면 이 변종 유전자는 아시아인에게 흔한 반면 유럽인에게는 없다시피 하느걸까요? 그 이유는 깨끗한 물과 관련이 있습니다. 도시와 마을에 정착하기 시작한 인류는 위생 및 폐수 관리 문제에 맞닦뜨리게 됩니다. 오늘날에도 도시를 괴롭히는 문제인지라 당시에는 수도관은 생각조차 할 수 없었기 때문에 깨끗한 물을 얻기 위해 문명권마다 나름의 방안을 마련했습니다. 유럽에서는 발효로 생긴 알코올로 세균을 죽이기 위해 물과 섞은 경우가 많았습니다. 지구 반대편에서는 물을 끓이고 차를 만드는 정수 방식을 사용했습니다. 그 결과 유럽에서는 알코올을 마신 후 분해하여 해독하는 능력을 갖추도록 진화 압력이 진행되었죠.
젖을 떼고 나면 우유의 주요 당 화합물인 락토스를 소화시키는데 필요한 효소가 더는 생성되지 않습니다. 락토스 과민증의 특성을 동반하지 않고 우유를 마실수 있다면 운 좋은 변종입니다. 아마 동물 젖을 마신 농부의 자손이겠죠.
근대 인류가 약 25만 년 전에 아프리카에서 진화했다는 점에 대해 현재 학계에서 이견은 없습니다. 이주에 대해 최근 10만 년 사이에 일어났을것으로 추정하는데 여러 장소에서 정착과 재 정학을 거듭하는 가운데 진화압력을 받았고 유인원의 여러 집단과 네안베르탈인이 근친 교배를 했을 개연성있든 진실이 무엇든 확실한 것은 이류가 진화하면서 여러 인간 집단이 열대 전염병에서 갑작스러운 빙하기 전 지구적인 역병에 이르기까지 각자 크게 다른 상황에 처했다는 점입니다. 이 어려운 제반 상황에 따른 진화압력이 거세었고 한두세대 안에 큭정 형질이 개체군의 유전자 풀에 드나들수도 있었죠. 특정 유전자 풀에서 비교적 빠른 변화가 일어날 수 있다는 점을 지난 500년간의 빠른 이주와 결부해 생각하면 독특한 유전형질이 있는 개체의 하부집단이 꽤 빠른 속도로 출현할 거라는 점을 이해할 수 있습니다. 논란의 여지가 있는 가설이지만 미국 역사에서 부끄러운 기간을 들여다봄으로써 아프리카계 미국인 가운데 고혈압 비율이 높은 이유를 생각해보겠습니다.
고혈압을 특히나 조용히 진행되는 질병으로 말기 신부전을 일으키는 원인 중 25%를 차지하지만 특별히 눈에 띄는 증상이 없는 경우가 많습니다. 고혈압은 다른 미국인들에 비해 아프리카계 미국인들에게 두배가량 많이 발생하는데 이 사실을 1930년대 처음으로 발견한 의사들은 흑인들이 모두 고혈압에 쉽게 걸리는 체질이라고 잘못 생각했으나 아프리카에 사는 흑인들의 고혈압 비율은 미국의 아프리카계 후손들과는 다릅니다.
염분 때문에 혈압이 상승할 수 있다는 말을 들은 적이 있을것입니다. 아프리카례미국인들의 경우 특히 그렇다는 연구결과가 있는데 이들의 혈압은 염분에 매우 민감하게 반응합니다. 일반적인 사람들과 달리 염분에 특히 민감하게 반응하는 사람이 이걸 많이 섭취하면 문제가 생길 수 있습니다. 아프리카인들은 노예상인들에 의해 미국에 끌려올 때 끔찍한 상태에 방치되었습니다. 먹을 것은 물론 물도 충분히 공급받지 못하는 일이다반사여서 사망률은 매우 높았고 염분을 많이 유지할 수 있는 체질을 타고난 사람이 살아남을 확률이 높았을 것입니다. 여분의 염분 덕에 치명적인 탈수를 피할 정도의 수분을 유지할 숭 ᅟᅵᆺ었던 것입니다. 만약 이것이 사실이라면 노예무역은 아프리카계 미국인들로 하여금 높은 염분 유지 능력을 부자연스럽게 선택하도록 했을지도 모르는데 그런 능력이 오늘날 염분 다량 섭취와 만나면 고혈압이 탄생합니다.
특정 질병이 퍼지는 방식은 매우 중요한데 아프리카계 미국인은 치명적인 심장병에 걸리는 비율이 유럽계 남아시아계 미국인에 비해 두배에 이르고 암에 걸리는 비율도 10%더 높습니다. 유럽계 미국인은 라틴계나 아시아계 미국인 그리고 아메리카 원주민보다 암과 심장병에 걸려 사망할 확률이 더 높습니다. 라틴계 미국인은 비 라틴계열에 비해 당뇨병 간질환 전염병으로 사망할 확률이 더 높습니다. 아메리카 원주민은 결핵 폐렴 독감에 걸리는 비율이 더 높구요. 최근 연구에 따르면 매일 담배 한갑씩 피우는 아프리카계 미국인은 똑같은 양의 담배를 피우는 백인에 비해 폐암 발생 비율이 훨씬 높은 것으로 밝혀졌습니다.
햇빛이 인체의 화학작용에 미치는 이중효과에 대처하기 위하여 병행 적응한 두 가지 사례를 살펴본 바 있습니다. 저장된 엽산을 보호하기 위한 검은 피부로의 진화와 비타민 D생성을 극대화하기 위해 콜레스테롤을 증가시키는 유전 장치의 진화가 그것인데 모두 아프리카계 후손들에게 흔히 나타나고 적도 부근 아프리카의 밝고 강렬한 태양 아래서 효과적으로 기능합니다. 그러나 이렇게 적응한 사람이 햇빛이 덜 내리 죄고 강도오 약한 뉴잉글랜드 지방으로 이주하면 어떻게 될까요? 검은 피부를 투과하여 콜레스테롤을 추가로 전환할 만큼 햇빛이 충분치 않기 때문에 비타민 D부족과 콜레스테롤과잉이라는 이중고를 겪게 됩니다.
비타민D가 전립선은 물론 결장 등 다른 부위의 암세포 성장을 억제한다는 증거가 늘어나고 있습니다. 질병의 발생장소 원인등을 전문적으로 푸는 역학자들은 미국 내 흑인 남성들의 전립선암 위험이 남쪽에서 북쪽으로 갈수록 상승한다는 점을 발견했습니다. 햇볕이 쨍쨍 내리쬐는 플로리다 주에서 흑인 남성들의 전립선 암 발병 위험은 훨씬 낮습니다. 그러나 북쪽으로 갈수록 점점 높아져 흐린 날이 많은 북동부 지역에서 정점에 도달합니다. 여름철보다 겨울철에 자주 아픈 이유중 하나가 비타민 D부족일지에 대해 연구가 늘어나고 있죠.
콜레스테롤은 과잉인데다 햇빛에는 충분히 노출되지 못하기 때문에 아프리카계 미국인들의 심장병 발병률이 그렇게 높은 것입니다. 북반구에는 콜레스테롤은 비타민D로 변환할 만큼 햇빛이 충분치 못함에도 불구하고 ApoE4유전자 때문에 혈액내에 콜레스테롤이 가득합니다. 쌓인 콜레스테롤은 동맥 벽여 들러붙고 결국 혈관이 막혀 심장병이나 뇌졸중을 이르킵니다. 제약업계에서는 이미 개체군 간의 유전적차이를 감안하고 있습니다.
예를 들어 CYP2D6라는 유전자는 체내 약물 대사에 영향을 미치는데 그 범위는 소염제 항울제 등 전체 약물 중 25%이상입니다. 이 유전자의 복제본이 부족한 사람은 신진대사가 느리다 라는 말을 듣습니다. 백인은 최대10%가 속하고 아시아인중에는 1%에 불과하죠. 소염제의 일종인 수다페드를 정량 복용했을 때 얼얼한 느낌이 있고 심장 박동이 빨라진다면 유전자군이구나 생각하고 의사와 상의하여 복용량을 줄일수도 있겠죠.
반대로 신진대사가 극도로 빠른 사람들은 CYO2D6유전자 복제본이 열세 개나 있습니다. 이디오피아 사람들 중 29퍼센트가 초고속으로 신진대사를 하는 반면 백인들은 1%만이 그렇습니다. 과학계엣는 여러 개체군에서 이 같은 CYO2D6같은 유전자의 존재와 양이 특정 개체군이 처한 환경의 독성과 관련이 있다고 봅니다. 신진대사가 빠른 사람은 유해한 물질을 더 성공적으로 제거(해독) 할수 있습니다. 따라서 특정환경에서 음식이나 곤충 등으로부터 유입된 독성이 많을수록 독성 제거 유전자의 복제본이 많아지는 방향으로 진화가 이루어졌습니다. 신진대사가 빠른 사람에게는 코데인 같은 약물이 훨씬 더 강력한 형태로 변환됩니다. 처방 받은 기침약에 들어있는 코데인이 예상보다 훨씬 빠르게 모르핀으로 변환되는 바람에 문제가 생긴 사례가 최근 보고된다 있죠. 그 환자는 CYP2D6영향으로 신진대사가 빠른 사람어었습니다.
CCR5-32라는 유전자는 인체 면역결핍 바이러스가 세포에 들어오지 못하게 막습니다. 이 유전자 복제본이 한 개만 있어도 바이러스의 증식 능력이 크게 저해됩니다. 이 유전자의 보유자가 HIV에 감염되면 혈중 바이러스농도가 줄어듭니다. 이 유전자 복제본이 두 개 있으면 어떻게 될가요? HIV에 거의 완벽한 면역력을 갖게됩니다. 에이즈가 만연한 아프리카인들에게 이 CCR5-32가 거의 없습니다. 오늘날 고콜레스테롤에 가장 널리 처방되는 것은 스타틴스라는 약물군입니다. 간손상등이 부작용으로 따라오지요. 햇볕을 충분히 쬐어 콜레스테롤을 비타민D로 변환함으로서 과잉 콜레스테롤을 예방할수있다는 것을 안다면 리피토(콜레스테롤 감소제)를 평~~~생 먹기보다는 햇볕명상을 하느게 좋지 않을까 생각해보는 대목입니다. 좋은하루되세용~~~
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