얼굴 좌우 비대칭일수록 환경 적응능력이 높아진다? 유전되지 않는 변이와 진화의 관련

얼굴 좌우 비대칭일수록 환경 적응능력이 높아진다? 유전되지 않는 변이와 진화의 관련

일반적으로 사람은 좌우 대칭성이 높은 얼굴일수록 아름답다고 느끼고 매력적으로 생각하는 경향이 있습니다.

하지만 완벽하게 좌우 대칭인 얼굴을 가진 사람은 거의 없습니다. 많은 사람들은 '오른쪽 콧방울이 왼쪽보다 크다'거나 '왼쪽 눈 밑에만 주름이 있다' 이런 식으로 좌우에서 다른 특징을 가지곤 합니다.

좌우의 차이가 큰 사람은 이것을 외모의 단점으로 느껴질 수도 있습니다.

미적(美的)인 관점에서는 「바람직하지 않다」라고 인식되는 좌우의 비대칭성이지만, 그러나 진화의 관점에서 보면 「환경 적응능력의 높이」를 나타내는 뛰어난 특징일 가능성이 있는 것 같습니다.

일본 지바대학의 연구자가 발표한 연구에 따르면 좌우 비대칭의 크기는 환경변화에 대한 생물의 유연한 적응능력과 관련이 있을 수도 있다고 합니다.

자세한 연구 내용은, 2024년 1월 15일자의 「Evolution Letters」지에 게재되어 있습니다.

◆ 동물의 몸은 발육시의 '흔들림'에 의해 비대칭이 된다
연구 내용의 소개를 하기 전에, 좌우가 비대칭인 것과 생물의 진화는 어떻게 관련되어 있나?라는 의문에 대해서 정리해 보도록 하겠습니다.

생물의 좌우 비대칭성은, 생물의 외형이나 기능에 차이가 생기는 「변이」의 하나입니다. 이것은 '표현형 변이'라고 하며, 예를 들어, '털 색깔이 다른 아이가 태어난다'라고 하는 것은 이 변이의 한 예입니다.

표현형 변이란 생물 개체의 외모, 행동, 생리적 특성 등이 다른 개체와 다른 것을 말합니다.
표현형 변이란 생물 개체의 외모, 행동, 생리적 특성 등이 다른 개체와 다른 것. / / Credit: Canva

표현형에 일어나는 변이는 유전적인 요인뿐만 아니라 '비유전자 변이'에 의해서도 발생합니다.
예를 들어 같은 유전자를 가진 쌍둥이라도 환경이나 발육과정에 따라 외형이나 성격이 달라질 수 있습니다. 이것은 비유전자 변이의 한 예입니다.

비유전적 변이에는 '표현형 가소성'과 '발생 노이즈(noise)' 등의 유형이 있습니다.

표현형 가소성(Phenotypic Plasticity)은 같은 유전정보를 가진 생물이 영양상태, 온도와 빛 등의 다른 환경요인에 따라 다른 외모와 행동을 보이는 현상입니다.

그리고 발생 노이즈(Developmental Noise)는 생물이 발달하는 과정에서 발생하는 랜덤한 변동으로 개체 간에 미묘한 차이를 만들어내는 요인이 됩니다.

좌우 비대칭성은, 이 발달과정에서 생기는 「랜덤한 흔들림」인 발생 노이즈의 나타남입니다.

생물이 어떻게 진화하고 환경에 적응하는지 이해하기 위해서는 '표현형 변이' 연구가 중요합니다. 그러나 기존에는 유전적 요인이 변이의 주요 원동력으로 여겼기 때문에 비유전적 변이에 대한 연구는 별로 진행되지 않았습니다.

거기서 일본 치바대학 대학원의 연구팀은, 「표현형 가소성과 발생 노이즈는, 진화에 어떻게 영향을 미치는가」에 초점을 맞추어 실험을 실시했습니다.

연구팀은, 다른 환경하에서 사육한 초파리의 날개의 형태를 상세하게 조사해, 진화 프로세스에 미치는 영향을 조사했습니다.

그 결과, 「환경에 따라 형태를 변화시키는 능력(표현형 가소성)이 높은 계통일수록, 좌우 대칭성의 무너지기 쉬움(발생 노이즈)이 큰 경향이 있다」는 것을 알 수 있었습니다.

어떻게 조사가 이루어지고 무엇을 알게 되었는지 다음에서 자세히 살펴보겠습니다!

◆ 좌우가 비대칭인 것은 「살아내는 힘」과 관계할지도!?
연구팀은 물파리라는 종을 이용해 환경 변화에 어떻게 반응하는지 알아보기 위해 실험을 실시했습니다.

연구자들은 우선, 치바대학 캠퍼스내에서 물파리를 포획해, 몇개의 계통(가계)을 작성했습니다. 그리고 각각의 계통을 20세대에 걸쳐 번식시켰습니다.

이 연구에서는, 6개의 다른 계통을 선택해, 각각을 7개의 다른 환경 조건하에서 사육하였습니다. 여기에는 영양상태, 빛과 어둠의 주기, 온도 등이 포함됩니다.

그리고 각각의 날개 형태를 자세히 알아보기 위해 기계학습 프로그램을 사용하여 날개 12곳에 마커(표식)를 붙여 그 위치를 기록하였습니다. 이 위치의 차이를 분석함으로써 날개의 형태 변화를 자세히 알아본 것입니다.

분석 결과, 물파리의 날개 모양과 크기는 자란 환경에 따라 변화하는 것으로 나타났습니다.

좌우 비대칭이 되기 쉬운 계통은 환경에 따라 변화하기 쉬운 것으로 나타났다.

예를 들어, 고온환경에서 자란 파리는 저온환경에서 자란 파리보다 작은 날개를 가진 경향이 있었습니다.

또한 환경에 따라 날개의 형태가 변화하는 정도(즉 표현형 가소성의 능력)는 계통에 따라 다르다는 것도 알았습니다.

즉, 어떤 계통은 환경으로부터의 영향으로 외형이 크게 변하기 쉬운 반면, 다른 계통에는 별로 변하지 않는 것도 있다는 것입니다.

그리고 표현형 가소성의 능력이 높은 파리는 날개의 좌우 비대칭성(발생 노이즈의 정도)이 높다고 하는 관련성도 보였습니다.

이에 대해 연구자는 '좌우 대칭성의 깨지기 쉬운 것은 변동 환경 하에서의 생존 용이성과도 관계될 가능성이 있습니다'라고 말하고 있습니다. 어쩌면 좌우가 불균형한 생물이 변화하는 환경에서 생존하기 쉬울지도 모른다는 것입니다.

좌우 비대칭 정도와 표현형 가소성 정도의 관계

「좌우 비대칭이면, 살아 남는 힘이 강할지도 모른다」라고 하는 것은, 조금 놀랍습니다.

2019년에 발표된 논문에서는 '좌우 대칭성은 사람의 신체적 매력을 높이는 것이 아니다'라고 결론짓는 내용이 나와 있습니다. 사람의 매력은 개인의 취향, 문화적인 영향, 사회적인 기준 등 많은 요인에 의존하기 때문에 좌우의 차이는 매력이 되어 있을 가능성마저 있다는 것입니다.

결국 좌우의 균형은 조금 무너지고 있는 정도가 자연 속에서는 좋을 수도 있다는 것입니다. 만약 얼굴이나 신체의 좌우 균형이 나쁘다고 하는 문제로 고민하고 있는 사람이 있다면, 그 「비대칭성」은, 당신의 「생명으로서의 강도」를 나타내는 것일 수도 있다는 것입니다.

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좌우 비대칭은 '환경변화에 대한 유연성'과 관련된 유전되지 않은 변이와 진화 사이의 새로운 연관을 발견, 국립대학법인 치바대학. Chiba University
(左右非対称さは｢環境変化への柔軟性｣と関係する　遺伝しない変異と進化との間の新たな関連を発見, 国立大学法人 千葉大学)
https://www.chiba-u.jp/news/research-collab/post_101.html
Developmental noise and phenotypic plasticity are correlated in Drosophila simulans | Evolution Letters | Oxford Academic
https://academic.oup.com/evlett/advance-article/doi/10.1093/evlett/qrad069/7513544

左右非対称さは｢環境変化への柔軟性｣と関係する　遺伝しない変異と進化との間の新たな関