이웃님들 혹시 뇌 사진을 보신 적이 있나요. 울퉁불퉁하고 구불구불 한 게 좀 징그럽게 느껴지기도 합니다. 이웃님들은 어떻게 생각하시나요. 어떤 동물은 뇌 표면이 매끈한 동물도 있는데요. 사람의 대뇌에는 다수의 고랑(뇌구)과 이랑(뇌회)이 다수 존재합니다. 왜 인간의 뇌의 표면은 그렇게 구불구불하게 생겼을까요.
특정 단백질에 비밀이
과학자들이 뇌의 표면에 대한 유력한 가설을 발표했습니다. 세포 표면에 위치한 특정 단백질이 두뇌의 주름을 만든다는 주장입니다. 쥐의 뇌를 해부하면 표면이 인간과 달리 평평하다고 합니다. 그런데 연구팀이 쥐를 대상으로 관찰한 결과, 뇌세포에서 특정 단백질이 쥐의 뇌세포 표면에 있다는 사실을 확인했습니다. 이러한 단백질은 뇌세포들이 서로 달라 붙도록 하는 역할을 하는데, 이로 인해서 쥐의 두뇌 표면의 모양이 결정된다는 것입니다.
과학자들은 실험 삼아 쥐의 뇌세포가 형태나 기능을 갖추기 전 단계의 세포(precursor cell)에서 해당 단백질을 모두 제거해봤습니다. 그러자 뇌를 만드는 세포 차원에서 달라지는 것은 없었지만 뇌에서는 주름이 발생했습니다. 해당 단백질이 뇌의 주름과 어떻게든 관련이 있다는 사실을 입증한 것이죠.
다음에는 컴퓨터를 이용해서 가상으로 단백질을 뇌에서 발현시켜 보았습니다. 그러자 특정 단백질이 없는 뇌세포는 주변 뇌세포들과 응집력 있게 달라붙지 않는다는 사실을 확인했습니다.
또 과학자들은 사람의 두뇌에는 해당 단백질이 쥐보다 훨씬 적다는 사실도 확인했습니다. 이 역시 해당 단백질이 두뇌의 주름 형성과 관련이 있다는 점을 입증하는 결과입니다.
이렇게 뇌세포들이 서로 응집력 있게 달라붙지 않으면 고랑과 이랑이 많아져서 표면적이 넓어진다는 장점이 있습니다. 두뇌의 표면적이 넓어지면 넓어질수록 더 많은 뇌세포가 자리할 수 있습니다.
결국 두뇌 표면의 울퉁불퉁한 주름은 표면적을 넓히기 위한 선택이던 것입니다. 덕분에 인류는 다른 동물보다 고등한 사고나 행동을 할 수 있게 되었습니다. 이렇게 알고 보니 뇌의 사진이 또 다르게 느껴지는군요.
##참고자료##
Daniel del Toro et al. Regulation of cerebral cortex folding by controlling neuronal migration via FLRT adhesion molecules. CELL.
