[주말N수학] 코 모양 차이는 정말 기후 영향일까

게티이미지뱅크 제공

당신의 콧구멍은 어떤 모양인가. 좁고 길쭉한 모양? 하트 모양? 유전학자들은 100여 년 동안 코 모양이 기후와 관련이 있다고 추측해왔다. 

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그 시작은 1800년대 말로 거슬러 올라간다. 영국의 인류학자이자 해부학자인 아서 톰슨은 춥고 건조한 나라 사람들은 코가 좁고 길고, 덥고 습한 나라 사람은 코가 뭉툭하고 넓다며 코 모양이 기후와 관련 있을 것이라고 주장했다. 이를 '톰슨의 코 법칙'이라고 한다. 

경험에서 볼 때 톰슨의 코 법칙은 잘 맞는 듯했다. 하지만 법칙을 증명할 수 있는 과학적인 근거가 전혀 없었다. 많은 과학자가 톰슨의 코 법칙을 검증하려 했지만 죽은 사람의 뼈만 연구했을 뿐 살아있는 사람의 유전자로 연구에 성공한 사람은 없었다. 

그런데 2017년 미국 펜실베이니아대 집단유전학 연구팀이 적어도 어느 정도는 기후에 따라 코 모양이 진화했음을 밝혔다. 코 모양 중에서도 특히 콧구멍의 기하학 구조가 기후와 연관이 있다고 설명했다. 
 

연구팀은 그림과 같이 수치를 잰 다음 평균과 표준편차를 구했다. 수학동아, 게티이미지뱅크 제공

연구팀은 조상이 같은 서아프리카인, 동아시아인, 북유럽인, 남아시아인 네 집단을 대상으로 코 모양의 특징을 분석했다. 코 전체 너비, 코밑 너비, 코 높이, 코끝 길이, 콧날 길이, 전체 코 면적, 콧구멍 면적을 재고 3차원 모형을 만들었다. 이 수치와 각 지역의 온도, 습도 사이에 상관관계가 있는지 조사했다. 

'Qst-Fst 비교법'을 써서 집단 사이의 생김새 차이를 알아본 결과 콧구멍 구조가 온도, 습도와 관계가 있다는 사실을 알아냈다. 코는 들이마신 공기가 몸에 들어가기 전 온도와 습도를 조절해주는데 이런 역할을 하기 쉽도록 기후에 맞게 적응하면서 지금의 코 모양이 됐을 가능성이 크다는 것이다.

여기서 Qst-Fst 비교법은 집단 사이의 유전 정보 차이를 나타낸 값을 비교해 특정 생김새가 유전자의 무작위성과 자연선택 중 어느 쪽에 영향을 많이 받았는지 추론하는 유전통계학 분석 방법이다.

연구를 이끈 아슬란 자이디는 논문을 소개한 보도자료에서 "우리 연구는 일부 코 모양이 기후의 영향을 받았음을 뒷받침한다"라며 "그러나 진화는 매우 복합적인 과정이므로 한 가지 이유로 코의 생김새가 결정됐다고 말하기는 어렵다"라고 설명했다. 

자이디의 말처럼 이 결과 하나로 '콧구멍 모양은 기후에 따라 결정된다'라고 단정 지을 순 없다. 통계적으로 의미가 있다는 게 곧 참이라는 뜻은 아니다. 지금 기술로는 '그럴 가능성이 크다'까지 밝힐 수 있다. 앞으로 유전통계학이 더 발전한다면 유전자를 진짜 정확하게 예측할 수 있을지도 모른다. 

유전학의 기본원리를 만든 건 수학자. 수학동아, 게티이미지뱅크 제공

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[수학동아 편집부 ]