[주말N수학] 반려견은 사람 나이로 몇 살일까

생물학적 나이 예측 수학 모형 '후성유전학 시계'

게티이미지뱅크 제공

2021년생 강아지를 인간 나이로 환산하면 몇 살일까. 2019년 미국 유전학자  트레이 아이디커가 이끄는 팀은 ‘후성유전학 시계’라는 수학 모형을 이용해 강아지 나이를 환산하는 공식을 발표했다. 이 공식에 따르면 2021년생 래브라도 리트리버의 인간 나이는 48살이다. 강아지의 평균 수명을 일반적으로 10~13년이라고 볼 때 인간 나이는 생각보다 많다. 어찌된 일일까.

후성유전학 시계는 생물학적 나이를 예측하는 데 쓰는 수학 모형이다. 생물체는 나이를 먹으면서 ‘DNA 메틸화’라는 변화가 일어나는데 이 현상이 얼마나 일어났는지 그 정도를 이용해 나이를 추정할 수 있다.

DNA 메틸화는 DNA 염기 중에서 사이토신(C)이나 아데닌(A)에 메틸기(-CH3)가 붙는 현상이다. 메틸화된 사이토신은 유전자의 발현을 억제해 세포의 성장에 영향을 미친다. DNA 메틸화가 중요한 이유는 생물의 노화와 깊은 관련이 있기 때문이다.

2013년 미국 수학자 스티븐 호바스는 DNA 메틸화 정도와 노화 사이에 밀접한 상관관계가 있다는 사실을 밝혀내고 DNA 메틸화가 일어난 부위와 메틸화 정도를 이용해 생물학적 나이를 추정하는 후성유전학 시계를 개발했다. 그 전까지 노화의 주된 원인이라고 생각하던 텔로미어가 나이와 50% 정도의 상관관계를 보이는 데 반해 DNA 메틸화는 무려 96%의 상관관계를 보였다. 

래브라도리트리버 나이 공식. 수학동아 제공

● 인간 아닌 동물도 후성유전학 시계 따른다

인간뿐 아니라 침팬지와 쥐, 늑대, 강아지도 후성유전학 시계를 따른다. 강아지도 DNA 메틸화 정도로 생물학적 나이를 가늠할 수 있다. 하지만 생물마다 시계가 얼마나 빨리 움직이는지는 차이가 있었다.

연구팀은 인간처럼 아프면 병원도 다니며 건강관리를 받는 반려견의 후성유전학 시계를 조사했다. 그래야 인간과 비교하기가 좋았기 때문이다. 반려견 중에서도 단일 품종인 래브라도 리트리버를 대상으로 연구했다. 

연구팀은 생후 4주~16살 사이의 래브라도 리트리버 104마리의 DNA 메틸화 패턴을 분석해 후성유전학 시계를 만들고 이를 인간의 시계와 비교했다. 그러자 흥미로운 결과가 나왔다. 완전 아기 때와 완전 노년에는 인간과 개의 노화 양상이 비슷했지만 중간에는 개의 시계가 훨씬 빠르게 흘렀다.  

예를 들어 생후 7주의 강아지와 생후 9개월의 아기는 비슷한 생물학적 나이를 갖고 둘 다 이때쯤 첫 이가 나기 시작하는데 한 살쯤 되면 아기가 고작 옹알이하고 있을 때 강아지는 갑자기 장년이 돼버렸다. 그러다 7살쯤 되어 노년에 이르면 시계는 다시 천천히 흘러 인간의 노화 패턴과 비슷해졌다.

래브라도 리트리버와 인간의 노화패턴 비교. 수학동아 제공

연구팀은 래브라도 리트리버의 나이를 넣으면 인간 나이로 환산해주는 공식도 만들었다. 이 공식은 래브라도 리트리버를 기준으로 만든 방정식이라서 다른 개의 인간 나이와는 다를 수 있다. 

※관련기사
수학동아 1월호, 인간 나이로 몇 살일까? 반려견 나이 변환 공식

[수학동아 편집부 ]