“외계인 모습, 허구 아닐 수도”…우주 환경이 바꾸는 인간 진화

무라타니 마사후미 일본 쓰쿠바대 교수가 27일 대전 KAIST에서 열린 'KAIST 스페이스 바이오 워크숍'에서 강연하고 있다. KAIST 유튜브 캡처

"화성에서 1000년을 살면 근육과 뼈가 줄고 피부 기능이 떨어지며 눈이 커질 수 있습니다. SF 영화 속 외계인의 모습이 허구가 아닐 수 있습니다."

27일 대전 KAIST에서 열린 'KAIST 스페이스 바이오 워크숍'에서 무라타니 마사후미 일본 쓰쿠바대 교수는 '우주에서의 생명: 지구와 그 너머에서의 생명의 미래 예측'을 주제로 발표하며 이같이 말했다.

무라타니 교수는 JAXA(일본 우주항공연구개발기구)와 공동으로 쥐 우주비행 실험을 수행하고 우주비행사 6명의 혈액 샘플을 분석해 우주 환경이 생물에 미치는 영향을 연구해 온 분자생물학자다. 현재 JSPS(일본학술진흥회) 5년 과제 'Life in Space(우주에서의 생명)'와 JAXA 플래그십 미션 '우주비행사 디지털 트윈'을 이끌고 있다. 

화성의 중력은 지구의 약 3분의 1 수준이다. 무라타니 교수는 이런 환경에서 1000년 약 30세대를 살 경우 인간의 무게중심이 이동하고 근육과 뼈가 줄며 피부 장벽 기능이 저하될 수 있다고 설명했다. 다만 "단순히 생물학적으로 시뮬레이션하는 것은 그리 간단하지 않다"며 유전적 변이, 영양 상태, 사회 구조, 기술, 윤리 등 비생물학적 요인도 함께 고려해야 한다고 강조했다.

근거는 실제 우주 실험에서 나왔다. 무라타니 교수팀이 국제우주정거장(ISS)에서 35일간 사육한 쥐를 분석한 결과 근육이 줄고 골밀도가 낮아졌을 뿐 아니라 근섬유 유형 변화, 대사 변화, 면역계 변화 등이 함께 나타났다. 중력이 없으니 몸을 덜 쓴다는 이유만으로는 설명할 수 없는 변화들이었다.

지구에서는 중력이 뼈와 근육을 끊임없이 자극한다. 우주에서 그 자극이 사라지자 척추동물이 바다에서 육지로 올라오며 수억 년에 걸쳐 만들어 낸 기능들이 하나씩 사라졌다.

더 놀라운 것은 영향이 당사자에서 끝나지 않았다는 점이다. 우주에서 생활한 수컷 쥐의 정자로 태어난 자손에서도 다른 표현형이 나타났다. 우주 환경의 영향이 다음 세대에까지 전달될 수 있음을 시사하는 결과다.

단기 예측을 위해서는 우주비행사 디지털 트윈 기술을 개발 중이다. 우주비행사 본인의 혈액으로 만든 세포를 지상에서 먼저 우주 환경에 노출시켜 그 사람이 실제로 어떻게 반응할지 예측하는 방식이다. 

무라타니 교수는 "실제 우주 임무 전에 개별 우주비행사가 어떻게 반응할지를 미리 평가할 수 있다"고 말했다. 특정 우주비행사가 방사선에 얼마나 민감한지, 근육 손실이 얼마나 빠르게 진행될지를 임무 전에 미리 알 수 있다면 그에 맞는 약물이나 훈련 방식을 준비할 수 있다. 누구를 우주에 보낼지 가리는 것이 아니라 누가 가더라도 더 안전하게 다녀올 수 있도록 준비하는 것이 목적이다.

무라타니 교수는 두 연구 모두 우주에만 국한된 이야기가 아니라며 "우주에서 일어나는 일을 연구함으로써 그 발견을 지구에서도 활용할 수 있을 것 같다"고 설명했다. 미생물, 식물, 인간은 각기 다른 속도로 환경에 적응한다. 속도 차이가 벌어질수록 생태계의 균형이 흔들리고 새로운 질병이나 알레르기 반응으로 이어질 수 있다. 기후변화와 환경 파괴로 빠르게 변하는 지구에서도 같은 원리가 작동할 수 있다는 것이다.

[조가현 기자 gahyun@donga.com]