인간은 왜 이렇게 다르게 생겼을까: 피부, 고도, 그리고 우유

2000년대 초 펜실베이니아 주립대학교의 연구실에서, 인류학자 니나 야블론스키는 겉보기에 단순해 보이는 작업을 하고 있었다. 그녀는 세계 곳곳의 원주민 집단에게서 기록된 피부 반사율을 측정하고, 이를 각 장소의 지표면에 실제로 얼마나 많은 자외선이 도달하는지를 보여주는 위성 지도와 대조해 그래프로 그렸다. 거기서 드러난 것은 어지럽게 흩어진 점들의 구름이 아니라, 깔끔하게 기울어진 직선이었다. 어떤 장소의 햇빛 강도는 여러 세대에 걸쳐 그곳에 살아온 사람들의 피부색을, 인간 생물학에서는 보기 드물 만큼 빈틈없이 예측한다. 야블론스키 본인이 말했듯이, 피부색은 자연선택이 눈에 보이는 인간의 몸에 작용하는 가장 강력한 사례 중 하나다.

그 하나의 산점도는 조용하면서도 근본적인 일을 해낸다. 그것은 사회적 의미가 가장 무겁게 실린 형질, 19세기 인종 과학이 인간의 차이를 푸는 만능 열쇠로 여겼던 형질을, 한 줄기 빛에 반응하는 온도조절기로 설명한다. 이 글은 거기서 자연스럽게 따라오는 질문을 던진다. 인종이 생물학적으로 의미 있는 범주가 아니라면, 그리고 한 세기에 걸친 집단유전학이 단호하게 그렇지 않다고 말한다면, 그렇다면 진짜 인간의 변이는 실제로 어떤 모습일까? 그 답은 작고 구체적인 세 가지 사례 연구를 통해 나온다. 피부의 색, 산악 거주민의 폐, 그리고 우유 한 잔을 마실 수 있는 능력이다.

칸이 아니라 기울기로 나타나는 변이

출발점은 추상적으로 들리지만 결국 모든 것을 좌우하는 하나의 구분이다. 인간의 생물학적 변이는 실재하고, 풍부하며, 잘 기록되어 있다. 다만 그것은 범주적이지 않다. 그 변이는 클라인적이다. 다시 말해 대륙의 경계에서 불연속적인 계단처럼 뛰는 것이 아니라, 지리를 따라 점진적으로 변한다. 피부색은 해안선을 넘는다고 해서 한 값에서 다른 값으로 휙 바뀌지 않는다. 적도에서 극지방으로 걸어갈수록 거의 알아차릴 수 없을 만큼 서서히 짙어지거나 옅어진다. 가까이 들여다보면 거의 모든 형질이 마찬가지다.

결정적으로, 그 변이는 형질마다 따로 움직이기도 한다. 피부색은 하나의 기울기를 따르고, 신체 비율은 또 다른 기울기를, 혈액형 빈도는 세 번째 기울기를 따르는데, 이 기울기들은 서로 나란히 정렬되지 않는다. 피부 색소를 기준으로 집단을 가르는 선을 그으면, 그것은 가령 말라리아 저항성이나 비강의 형태를 기준으로 그은 선과는 완전히 다른 집단들을 가로지른다. 그래서 어떤 사람이 한 클라인의 어디쯤에 위치하는지를 안다고 해도, 그 사람이 다른 클라인의 어디에 있는지는 거의 알 수 없다. 옛 인종 과학이 인류 주위에 그으려 했던 칸들은 형질들이 묶음으로 함께 다닌다고 가정했다. 그러나 형질들은 그렇지 않다. 그것들은 흩어지며, 서로 독립적으로 흩어진다.

위성이 자외선 노출을 직접 측정할 수 있게 되기 훨씬 전부터, 연구자들은 이미 이 기울기를 손으로 지도에 옮기고 있었다. 1969년에는 지금은 유명해진 한 산점도가 전 세계에 걸친 원주민 피부 반사율을 위도와 관련지었고, 당시의 투박한 도구로도 그 관계는 눈에 보였다. 야블론스키와 그녀의 동료 조지 채플린은 2000년에 그 그림을 극적으로 정교하게 다듬어, 191개 집단의 반사율 자료를 모아 NASA 위성이 측정한 지표면 자외선과 대조했다. 1960년대의 손으로 그린 직관은 정량적 모델이 되었다.

두 위험 사이의 다이얼로서의 피부색

그렇다면 애초에 햇빛은 왜 피부색을 결정하는가? 야블론스키와 채플린의 모델은 우리 피부의 색소를 두 가지 상충하는 압력 사이의 조절 가능한 타협으로 본다. 두 압력 모두 햇빛과 관련되어 있고, 둘 다 당신을 해칠 수 있다. 그 조절을 맡은 색소는 멜라닌, 즉 자외선이 더 깊은 조직에 닿기 전에 그것을 흡수하고 산란시키는 어두운 분자다.

첫 번째 압력은 더 어두운 피부 쪽으로 민다. 자외선은 고용량일 때 엽산을 파괴하는데, 엽산은 새 세포를 만들고 건강한 태아 발달에 꼭 필요한 비타민 B다. 강렬한 적도의 태양 아래 사는 집단은 엽산 저장량을 보호하라는 강한 선택압을 받고, 짙은 멜라닌은 바로 그 일을 해서 내장된 자외선 차단제처럼 작동한다. 두 번째 압력은 반대 방향으로 민다. 몸은 자외선을 방아쇠로 삼아 비타민 D를 만들어내는데, 비타민 D는 칼슘을 흡수하고 뼈를 만드는 데 필요하다. 고위도의 약하고 비스듬한 햇빛 아래에서는, 멜라닌이 너무 많으면 가뜩이나 적은 자외선마저 막아 몸을 비타민 D 부족에 빠뜨리고 결핍을 초래한다. 그 결과는 일종의 균형 잡기다. 적도 근처에서는 엽산 위협이 우세해 선택이 어두운 피부를 선호하고, 적도에서 멀어질수록 비타민 D 위협이 우세해 희소한 자외선을 통과시키는 더 밝은 피부를 선호한다. 멜라닌은 그저 주어진 햇빛의 양에 맞는 작동 지점을 찾아주는 다이얼일 뿐이다. 인간 피부색 지도에서 보이는 클라인은 모든 위도에 걸쳐 반복되는 그 타협의 눈에 보이는 기록이다.

세 집단, 희박한 공기에 대한 세 가지 답

피부색이 하나의 환경 압력이 하나의 형질을 어떻게 빚는지를 보여준다면, 고지대 적응은 한층 더 놀라운 무언가를 보여준다. 진화가 같은 문제를 진정으로 다른 방식들로 풀 수 있다는 사실이다. 약 3,500미터 이상에서 영구히 사는 것은 생리학적으로 가혹한데, 희박한 공기가 숨을 쉴 때마다 훨씬 적은 산소만 전달하기 때문이다. 세 집단의 인간이 수천 년 동안 그런 높이에 정착했다. 히말라야 고원의 티베트인, 남아메리카 고지대의 안데스 사람들, 그리고 에티오피아의 고지대 집단이다. 연구자들이 그들의 몸이 어떻게 대처하는지를 살펴보았을 때, 그들은 하나의 공통된 해법을 찾지 못했다. 그들은 세 가지를 찾았다.

티베트인은 혈액을 극적으로 진하게 만들지 않고도 낮은 산소를 견뎌내는데, 부분적으로는 EPAS1이라는 유전자의 한 변이체를 통해서다. 이 유전자는 낮은 산소에 대한 몸의 반응을 조절한다. 안데스의 양상은 다르게 보이며, 산소 운반 능력의 변화에 더 기댄다. 에티오피아 고지대인은 또 다른 생리학적 특성을 보이고, 그곳의 유전적 신호는 또 다른 유전자들을 가리킨다. 세 집단, 같은 목적지로 가는 세 가지 독립적인 경로다. 티베트의 이야기에는 그 자체로 놀라운 반전이 담겨 있다. 이로운 EPAS1 대립유전자는 현생 인류에게서 처음부터 발명된 것이 아니라, 고대 인류 집단인 데니소바인과의 교배를 통해 물려받았고, 티베트인이 고원으로 올라간 뒤에야 선택에 의해 선호되었다. 수만 년 묵은 다른 누군가의 게놈 한 조각이, 지구에서 사람이 사는 가장 높은 곳에서 숨 쉬는 열쇠가 된 것이다.

한 번 넘게 진화한, 우유 마시기

세 번째 사례 연구는 당신이 직접 자기 식탁에서 시험해볼 수 있는 것이다. 대부분의 성체 포유류, 그리고 역사상 대부분의 성인 인간은 젖을 뗀 뒤 우유 속 당분인 유당을 소화하는 효소의 생산을 멈춘다. 그것을 성인기까지 계속 생산하는 능력은 락테이스 지속성이라 불리며, 예외에 해당하고, 또 최근에 생긴 것이다. 그것은 대략 지난 7천 년 안에 적어도 세 차례 따로따로 진화했으며, 매번 젖을 내는 동물을 기르기 시작한 문화와 나란히 나타났다.

북유럽 농민들은 락테이스 유전자 근처에 있는 한 조절 변이체를 가지고 있다. 소를 중심으로 삶이 돌아가는 동아프리카의 나일계 목축민은 다른 변이체를 가지고 있다. 아라비아의 낙타 유목민은 또 다른 변이체를 가지고 있다. 세 집단, 세 가지 구별되는 유전적 변화로, 모두 같은 유전자 근처에 자리하고 모두 같은 결과, 즉 성인이 되어서도 신선한 우유를 소화하는 능력을 만들어낸다. 이것은 현장에서 포착된 수렴 진화이며, 동시에 문화가 생물학을 이끄는 생생한 사례이기도 하다. 유전적 변화가 우유를 마시는 습관을 만든 것이 아니다. 젖을 내는 동물을 기르는 습관이 그 유전적 변화를 선호하는 선택압을 만들어낸 것이다. 낙농이 퍼진 곳에서는 우유 내성이 뒤따랐고, 그것은 장소마다 다른 분자적 경로를 통해 뒤따랐다.

왜 이 어느 것도 인종을 되살리지 못하는가

깔끔한 기울기와 수렴하는 해법을 바라보며, 결국 이것들이 옛 범주를 입증하는 것이 아니냐고, 마침내 여기에 인종 밑에 깔린 생물학이 있다고 결론짓고 싶어질 수 있다. 그러나 그렇지 않으며, 세 가지 사례 연구가 바로 그 이유다. 그것들이 공유하는 패턴에 주목하라. 각 적응은 국지적이며, 특정 환경에 의해 빚어졌다. 각각은 최근에 생긴 것으로, 지난 수천 년에서 수만 년 안에 등장했다. 각각은 한 번 넘게, 장소마다 다른 경로로 진화했다. 그리고 그중 어느 것도 어떤 인종 범주의 경계와도 일치하지 않는다.

형질들은 함께 변하지 않는다. 어두운 피부는 락테이스 지속성을 예측하지 못하고, 고지대 적응은 피부색을 따라가지 않으며, 한 형질의 클라인은 모든 각도에서 다른 형질의 클라인을 가로지른다. 어떤 사람이 피부 색소 기울기에서 차지하는 값은, 그 사람이 유당 기울기나 고도 기울기의 어디에 있는지에 관해 사실상 아무 정보도 주지 못한다. 그 기울기들은 서로 다른 방향으로 달리며, 어떤 형질을 고르느냐에 따라 서로 다른 집단들을 묶는다. 이것이 문제의 핵심이다. 진짜 생물학적 변이는 인종의 칸들을 구해내기는커녕, 그것들을 녹여 없앤다. 왜냐하면 그 변이는 같은 사람들을 같은 방식으로 두 번 분류하기를 거부하기 때문이다.

이 모든 것이 얼마나 최근의 일인지를 기억하면 도움이 된다. 19세기 인종 과학이 체계화하려 했던 집단 수준의 변이는 거의 전부 지난 5만 년 안에, 현생 인류가 아프리카 밖으로 흩어져 새로운 기후, 새로운 고도, 새로운 식단을 만난 뒤에 생겨났다. 수십만 년을 거슬러 올라가는 인간 진화의 척도에서 보면, 이 차이들은 갓 생긴 것이며, 깊이 공유된 유산 위에 얇게 얹힌 최근의 덧칠일 뿐이다.

태어난 뒤 빚어지는 몸, 그리고 언제나 뒤섞인 혈통

두 가지 마지막 조각이 그림을 완성하며, 둘 다 고정되고 순수한 유형이라는 어떤 관념에도 맞선다. 첫 번째는 몸을 빚는 것이 유전자만이 아니라는 점이다. 인간의 몸은 특히 생애 초기에 발달 환경에 반응한다. 1980년대 데이비드 바커의 연구는 자궁 속과 영유아기의 영양이 심장병이나 당뇨병 같은 성인기 질환의 위험에 영향을 준다는 것을 보여주었고, 우리는 이제 그 메커니즘의 일부를 후성유전학을 통해 이해한다. 후성유전학은 유전자가 읽히는 방식을 조정하는 화학적 표지로, 환경 신호를 세포 세대를 넘어 전달할 수 있다. 비슷한 게놈을 가진 두 사람도 생애 초기 성장의 조건에 따라 측정 가능할 만큼 다른 몸으로 발달할 수 있다. 몸은 가소적이며, 고정된 틀에서 찍어낸 것이 아니다.

두 번째는, 유전학자들이 실제로 전체 게놈을 읽어보면, 옛 인종 과학이 순수하다고 여겼던 집단들이 철저히 뒤섞여 있는 것으로 드러난다는 점이다. 게놈 전체 혈통 분석법은 옛 범주가 전혀 없으리라 예측한 곳에서도 으레 혼합을 드러낸다. 2017년, 폰투스 스코글룬드가 이끈 연구는 서아프리카 집단들에서 고대 혈통의 한 성분을, 즉 어떤 대륙의 칸도 예상하지 못한, 깊이 갈라진 어느 인류 계통에서 온 기여를 기록했다. 충분히 가까이 들여다보면, 누구나 혼합물이다. 인류를 19세기의 범주들로 깔끔하게 나누는 게놈상의 선은 그을 수 없다. 그 범주들 밑에 깔린 데이터는 기울기적이고, 최근의 것이며, 수렴적이고, 가소적이며, 밑바닥까지 혼합되어 있기 때문이다.

핵심 요약

인간의 생물학적 변이는 실재하고 잘 기록되어 있지만, 인종과는 전혀 닮지 않았다. 그것은 범주적이라기보다 클라인적이고, 형질마다 따로 나란히 정렬되지 않는 기울기로 조직되며, 거의 전부가 지난 5만 년 안에 생겨났다. 피부색은 햇빛이 일으키는 두 위험, 즉 강한 자외선 아래 엽산의 파괴와 약한 자외선 아래 비타민 D의 손실 사이에서 균형을 잡는 멜라닌 다이얼로, 깔끔한 위도 기울기를 만들어낸다. 티베트, 안데스, 에티오피아 집단의 고지대 적응은 같은 문제가 세 가지 독립적인 방식으로 풀린 것을 보여주며, 티베트의 EPAS1 변이체는 데니소바인에게서 물려받은 것이다. 락테이스 지속성은 지난 7천 년 안에 낙농을 하는 사람들 사이에서 적어도 세 차례 따로따로 진화했으며, 이는 문화가 생물학을 이끄는 사례다. 이 형질들 가운데 어느 것도 함께 변하지 않고, 어느 것도 대륙 경계와 일치하지 않으며, 한 클라인에서의 당신의 위치는 다른 클라인에 관해 거의 아무것도 알려주지 않는다. 여기에 생애 초기 환경이 후성유전학적 메커니즘을 통해 성인기 건강을 빚는 발달 가소성과, 모든 집단이 혼합되어 있음을 보여주는 게놈 전체 혈통 분석을 더하면, 결론은 확고하다. 진짜 인간의 변이는 인종 범주를 복원하지 않고, 오히려 그것을 녹여 없앤다.