[유전학] 9.1 : 행동유전학(behavioral genetics)의 기초 - 1

 

 

이번 포스트부터는 행동유전학(behavioral genetics)에 대해 알아보도록 하자.

 

 

 

일반적으로 행동에 관한 유전적인 정보를 얻기 위해서, 특정 gene을 knock-out 시킨 후 행동 변화를 관찰하는 경우가 많음. 이 때 model system으로 주로 초파리, C. elegans 등을 사용함. (이는 이들 model들이 원숭이, 인간 등의 비싸고 자라는데 시간이 오래걸리는 model system에 비해 훨씬 실험하기에 용이하기 때문임)

 

 

이러한 model 생물들의 경우 자기들끼리만 교배시키다 보니 genetic variation이 그렇게 크지 않음. (homozygonic한 경우가 대부분) 그럼에도 behavior character가 종종 다르게 관찰됨. (이는 아마 epigenetic한 factor의 작용 결과일 것으로 예상 가능함)

 

 

 

이제 구체적인 예시의 하나로 mice에서의 chronic social defeat stress model에 대해 알아보자.

 

 

 

 

일단 위와 같이 개체에게 stressor에 의한 stress가 가해지게 되면, 그 결과 fight or flight (싸우거나 도망가거나) 반응이 유발될 수 있음.

 

 

 

 

 

실제로 mice에게 stress를 준 후 동료 쥐와의 social behavior가 어떻게 바뀌는지를 관찰해봄. 그랬더니 위 그림에도 나타나 있는 것처럼 실험쥐가 크게 susceptible한 group(stress를 가할 시 sociability가 급감)과 resilience한 group(stress를 가해도 이에 저항하고 어느 정도 sociability가 높게 유지)으로 나뉨.

 

 

 

참고로 사람의 경우 대부분의 경우 controlled experiment를 할 수는 없고 case study를 통해 행동유전학과 관련된 많은 연구가 이루어짐.

 

 

 

그렇다면 유전적으로 조절되는 행동은 있는 것일까. 답을 말하자면, 있음. 아주 먼 과거에는, 행동은 순간순간 결정되므로 유전과는 관련이 없다고 생각했었음. 그러던 중 최초 행동조절 gene인 period가 초파리에서 발견됨.

 

 

 

 

위 그림에 나타나 있는 연구자들이 period gene을 발견하였으며, 이 때 period gene은 초파리의 photoperiod(광주기성)와 밀접한 관련이 있음.

 

 

 

 

 

 

실제로 sensor를 이용해 위와 같이 초파리가 왔다갔다하는 24시간의 pattern을 다 분석해봄. (이 때 당연히 조명을 이용해 해가 뜨고 지는 환경을 다 구현해놓음) 그 결과 WT의 경우 매우 규칙적인 pattern을 보임을 알 수 있음. 그리고 이 때 빛을 의도적으로 껏다가 다시 켜게 되면 이 pattern이 reset된다는 것도 알 수 있음.

 

 

 

그런데 period mutant를 포함한 몇몇 mutant들의 경우 이러한 pattern이 깨지거나, 혹은 period의 길이가 비정상적으로 길어지거나 짧아지는 것을 알 수 있음.

 

 

 

 

 

실제로 이러한 molecular clock gene들은 위 그림에도 나타나 있는 것처럼 진화적으로 잘 보존되어 있음.

 

 

 

 

 

 

한편 위 그림에도 나타나 있는 것처럼 뇌 뿐만 아니라 몸의 감각기 각각에도 peripheral clock이 다 존재하고 있음. 이러한 clock들이 망가질 시 sleep disorder, mood disorder 등의 circadian clock-related disorder들이 발생할 수 있음.

 

 

 

 

다음 포스트에서는 행동유전학의 기본적인 개념에 대해 이어서 알아보도록 하자.