'발효식품'이 인간의 뇌를 크게 만들었을 수도 있다는 주장

'발효식품'이 인간의 뇌를 크게 만들었을 수도 있다는 주장

'발효식품'이 인간의 뇌를 크게 만들었을 수도 있다고 연구자들은 주장하고 있습니다.
김치와 된장, 일본의 낫토와 요구르트 등 발효식품은 식재료를 미생물 등의 작용으로 발효시켜 가공한 식품으로, 풍부한 영양가와 독특한 맛으로 전 세계적인 사랑을 받고 있습니다. 새롭게 발효식품이 인간의 뇌 발달을 촉진했다는 설을 프랑스 엑스 마르세유대 진화신경과학자 캐서린 브라이언트 등 연구팀이 주장하고 있습니다.

Researchers propose that a taste for fermented morsels may have triggered a surprising jump in the growth rate of our ancestors' brains.

인간이라는 종(種)을 크게 특징짓고 있는 것이 그 뇌 용적의 크기입니다. 초기 인류인 오스트랄로피테쿠스의 뇌 용적은 400~500ml로 현대 침팬지나 보노보와 비슷했지만 약 240만~140만 년 전에 살았던 호모 하빌리스(Homo habilis) 단계에 이르면 뇌 용적은 600ml를 넘기 시작해 현생 인류(호모 사피엔스)에서는 1350ml에 달하게 됩니다.

즉, 인간의 뇌는 지난 200만 년 사이에 약 3배나 커진 것이지만, 그 메커니즘에 대해서는 여러 가지 설이 있어서 아직 결정적인 것은 알려져 있지 않습니다. 뇌 조직은 소비하는 에너지가 많기 때문에 굶주림의 위험을 극복하고 뇌를 확대하려면 체내 어느 영역에서 필요한 칼로리를 절약해야 한다는 것입니다.

많은 연구자들은 소비 칼로리를 절약하고 뇌 용적 확대를 일으킨 영역이 '소화기관'일 것으로 추정하고 있습니다. 
아래 그래프는 사람이 다른 대형 유인원과 동등한 신체구조였을 때 예상되는 장기 질량비율(왼쪽)과 65kg 현대 유럽인을 모델로 한 실제 장기 질량비율(오른쪽)을 나타낸 것입니다. 사람 몸에서는 'Brain'(뇌)이 다른 유인원보다 많이 큰 반면 'Colon'(결장)의 비율이 예상보다 74%나 작다는 것입니다. 결장을 포함한 소화기관에서 절약된 만큼 칼로리가 뇌로 돌아간 결과 인간의 뇌는 다른 유인원과 비교해 압도적으로 커졌다는 것이 고비용 조직가설(Expensive tissue hypothesis)이라고 하는 설입니다.

65kg의 전형적인 현대 서양인의 주요 장기 질량 비율 추정. 왼쪽: 인간이 다른 유인원과 같다면 예상되는 비율. 오른쪽: 실제 비율. (브라이언트 외, 커뮤니케이션 생물학, 2023)

고비용 조직가설(Expensive tissue hypothesis)에서 중요한 것이 장은 그 자체로 음식물에서 영양소를 추출하는 역할을 담당하기 때문에 장을 짧게 하려면 섭취하는 음식을 바꿔야 한다는 점입니다. 구체적으로는 보다 에너지 밀도가 높고 소화가 잘 되는 음식으로의 이동이 필요하며, 일부 과학자들은 육식의 증가나 괴경의 섭취 혹은 불을 이용한 조리 등이 뇌의 확대에 도움이 되었다고 보고 있습니다.

브라이언트 등은 고비용 조직가설 입장에 서서 소화기관을 짧게 하는 데 발효식품이 중요한 역할을 했다는 '외부 발효가설'을 주장하고 있습니다.이 가설의 중심이 되는 것이 원래 장 자체가 섭취한 음식물을 발효시켜서 소화하기 위한 기관이고 발효식품에서는 이 발효 과정의 일부를 체외에서 하고 있다는 이론입니다.

장에서 이루어지는 내부 발효에서는 소화기계에 서식하는 미생물이나 효모가 생성하는 효소의 작용으로 유기화합물이 혐기적으로 분해되고 세포가 에너지로 이용하는 아데노신 트리 포스페이트(Adenosine Triphosphate. ATP)이 생성됩니다. 외부 발효가 이뤄진 식품은 생식품보다 이용 가능한 영양소가 많고 체내 발효 과정도 적어지기 때문에 장 크기가 작아져 잉여 에너지를 뇌 확대에 사용할 수 있습니다.

문제는 유인원과 같은 정도의 뇌 용적만 가지고 있던 사람 조상들이 외부 발효를 이용할 수 있었느냐는 점인데, 브라이언트 등은 문화적으로 이어져 온 식품의 취급 혹은 보존방법에 의해 발효가 외부화되었다고 생각합니다. 발효는 식품을 나무의 구멍이나 땅의 움푹 들어간 곳, 동굴 등에 보관해 두는 것만으로 발생할 수 있기 때문에 계획을 세우거나 도구를 사용하지 못한 인간과 조상이 우연히 발견됐을 가능성이 있다는 것입니다.

브라이언트 등은 "외부 발효 초기단계에서 선견지명이나 메커니즘의 이해는 필요조건이 아닙니다. 우리 초기 조상들은 음식을 공동의 장소까지 운반해 그곳에 방치하고 간헐적으로 먹거나 첨가했을 뿐일 수도 있습니다." "장내 발효를 외부의 문화적 관습으로 이행하는 것은 인간에게 중요한 혁신이며, 그로 인해 뇌의 확대를 선택하는 데 필요한 대사 조건이 갖춰졌을 수도 있습니다."라고 말했습니다.

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Fermentation technology as a driver of human brain expansion | Communications Biology
https://www.nature.com/articles/s42003-023-05517-3

Food Preserving Technique May Have Sparked Human Brain Growth, Scientists Say : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/preparing-food-with-microbes-could-be-why-we-now-have-such-impressive-brains

Food Preserving Technique May Have Sparked Human Brain Growth, Scientists Say