Evidence of demographic buffering in aging rates but not in juvenile mortality across mammals
372종의 포유류를 대상으로 한 이 연구는 수명이 긴 종들이 성체 사망률과 노화율의 변동성이 감소한다는 점을 확인함으로써 인구통계학적 완충 가설에 대한 제한적인 지지를 제공하지만, 수명이 짧은 종들이 환경적 변동성에 대해 유생 사망률을 유사하게 완충한다는 체계적인 증거는 발견하지 못했다.
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모든 생명체는 근본적인 생물학적 절충 문제에 직면합니다. 바로 자신이 가진 에너지를 어떻게 쓸 것인가 하는 문제입니다. 쥐나 토끼 같은 일부 종은 빠르게 살고 일찍 죽으며, 짧은 시간 동안 많은 새끼를 낳습니다. 반면 코끼리나 인간 같은 종은 적은 수의 자녀에게 집중적으로 투자하며 길고 느리게 삽니다. 생물학자들은 이를 '느리고 빠른 생애사 연속체(slow-fast life history continuum)'라고 부릅니다. 진화 과학의 오랜 가설 중 하나는 자연이 종의 생애 주기에서 가장 중요한 부분을 환경의 혼란으로부터 보호한다는 것입니다. '인구통계학적 완충(demographic buffering)'이라고 알려진 이 개념은, 만약 어떤 종이 번식을 위해 성체의 생존에 의존한다면, 환경이 척박해지더라도 진화가 성체의 생존을 매우 안정적으로 만들 것이라고 제안합니다. 반대로, 많은 새끼를 빠르게 낳는 것에 의존하는 종이라면, 자연은 그 어린 개체들의 생존을 보호할 것이라고 봅니다. 수십 년 동안 과학자들은 이 규칙이 잘 연구된 몇몇 집단에만 적용되는 것인지, 아니면 전 세계 모든 동물계에 적용되는 것인지 궁금해해 왔습니다.
한 연구팀은 이 아이디어를 포유류 세계 전체에 걸쳐 테스트하기 위해, 작은 설치류부터 거대 유인원에 이르기까지 372종의 다양한 종을 조사했습니다. 그들은 단순히 동물이 살았는지 죽었는지만을 본 것이 아니라, 포유류의 삶을 네 가지 뚜렷한 장(chapter)으로 나누어 분석했습니다. 첫째, 아주 어린 시기의 사망 위험을 살펴보았습니다. 둘째, 성체로 성장함에 따라 그 위험이 얼마나 빠르게 감소하는지 조사했습니다. 셋째, 성숙기에 도달한 후의 기초 사망 위험을 측정했습니다. 마지막으로, 노화율, 즉 동물이 나이가 들어감에 따라 사망 위험이 얼마나 빠르게 증가하는지를 추적했습니다. 연구팀은 동물원 개체군과 야생 집단의 데이터를 분석함으로써, 고양이과, 개과, 영장류와 같은 서로 다른 동물 가족들 사이에서 이 네 가지 '생애 장'이 어떻게 변하는지 확인할 수 있었습니다.
결과는 명확하면서도 부분적인 답을 제시했습니다. 연구진은 이 가설이 생애의 후반 단계에 대해 강력한 증거가 있음을 발견했습니다. 느린 생애사를 가진 종들—즉, 오래 살고 적은 수의 새끼를 낳는 종들—은 노화 속도와 성체로서의 기초 사망 위험이 놀라울 정도로 안정적이었습니다. 이 동물들은 자신이 속한 가족이 무엇인지와 상관없이, 신체가 쇠퇴하는 방식에서 매우 적은 변동성을 보였습니다. 이는 장수하는 종들의 경우, 진화가 노화 과정을 매우 엄격하게 통제하여 이를 신뢰할 수 있고 변하지 않는 생물학적 특성으로 만들었음을 시사합니다. 또한 이 연구는 이러한 안정성이 단순히 체구의 문제가 아님을 보여주었습니다. 체격을 고려하더라도, 느리게 사는 종들은 빠르게 사는 친척들보다 노화율에서 일관되게 적은 변동성을 보였습니다.
하지만 생애 초기 단계의 이야기는 달랐습니다. 연구진은 많은 새끼를 생산하는 데 의依存하는 빠른 생애사의 종들이 새끼(juvenile)의 생존율을 매우 안정적으로 유지할 것이라고 예상했습니다. 그러나 결과는 그렇지 않았습니다. 느리게 사는 종들이 성체의 생존을 보호한 것과 달리, 빠르게 사는 종들은 자신들의 어린 개체들을 환경의 기복으로부터 체계적으로 보호하지 못했습니다. 빠르게 사는 종들의 유년기 사망률 변동성은 느리게 사는 종들만큼 높거나 때로는 오히려 더 높았습니다. 이는 가장 중요한 생애 단계를 보호한다는 자연의 법칙이 모든 경우에 균등하게 적용되지 않음을 의미합니다. 즉, 이 법칙은 장수하는 종의 생애 끝부분에는 적용되지만, 단명하는 종의 생애 시작 부분에는 반드시 적용되는 것은 아닙니다.
왜 이런 차이가 발생하는지 이해하기 위해, 연구진은 이러한 생애 단계의 변화가 동물의 유전자 전달 능력에 어떤 영향을 미치는지 조사했습니다. 연구진은 산악 고릴라와 같이 오래 사는 동물들의 경우, 노화율이 조금만 증가해도 전체 적응도(fitness)에 엄청난 타격을 준다는 것을 발견했습니다. 이들은 오래 살며 각 새끼에게 막대한 투자를 하기 때문에, 더 빠른 노화율은 진화적 성공에 있어 치명적인 타격이 됩니다. 반면, 땅다람쥐와 같이 수명이 짧은 동물들은 노화율이나 유년기 생존율의 변화가 번식 능력에 미치는 영향이 훨씬 작았습니다. 이러한 민감도의 차이는 왜 느리게 사는 종들이 그토록 경직되고 안정적인 노화 과정을 진화시켜 왔는지를 설명하는 데 도움을 줍니다. 즉, 그 과정이 변하도록 내버려 두었을 때 치러야 할 대가가 너무 크기 때문입니다.
궁극적으로 이 연구는 노화에 대한 생물학적 제약이 종의 수명과 깊게 연관되어 있음을 시사합니다. 인간과 같은 느리게 사는 포유류에게 있어, 노화 속도는 변화에 저항하는 매우 보호받고 안정적인 형질인 것처럼 보입니다. 이는 인간의 수명을 획기적으로 연장하고자 하는 이들에게 엄중한 질문을 던집니다. 우리는 젊은 시절의 질병이나 사고로부터 사망하는 것을 줄이는 데 성공했지만, 우리가 늙어가는 속도 자체는 바꾸기 어려운 생물학적 상수인 듯합니다. 우리가 긴 삶을 누릴 수 있게 해주는 바로 그 특성들—우리의 느린 속도와 생존에 대한 높은 투자—이 역설적으로 우리의 노화 과정을 변화하기 어렵게 만드는 요인이 되어, 인간의 수명 한계를 설정하고 있을지도 모릅니다.
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