중국 장쑤성의 어느 화창한 오후, 신인은 쥐들에게 개인 트레이너 역할을 하고 있다. 그는 한 마리씩 설치류를 미니어처 트레드밀에 올려놓는데, 천천히 시작해 점차 속도를 높인다. 이 새끼 쥐들은 타고난 운동선수로, 평균 실험실 쥐보다 젖산 축적이 적고 더 멀리 달릴 수 있다.
그들의 빠르기의 비밀은 유전자에 있는 것이 아니다. 이 동물들은 대조군 쥐와 같은 유전적 배경을 가지고 있다. 또한 특별한 훈련을 받지도 않았다. 대신, 그들의 체력은 아버지가 임신 전에 했던 운동 습관에서 비롯된 것으로 보인다. 이는 달리기가 운동하는 사람뿐만 아니라 태어나지 않은 아이에게도 이익을 줄 수 있음을 시사하는 발견이다.
"데이터를 처음 봤을 때 매우 놀랐습니다."라고 난징대학교 생화학자 신인은 말한다.
신인의 팀은 운동하는 설치류의 정자 내 분자를 분석했고, 게으른 새끼 쥐의 정자보다 더 많이 존재하는 작은 RNA 조각(마이크로RNA)을 발견했다. 과학자들이 그 분자들을 관계없는 배아에 주입했을 때, 운동하는 아버지에게서 태어난 쥐만큼 건강한 동물을 얻었다.
2025년의 이 연구는 정자가 단순히 DNA를 난자로 운반하는 꿈틀거리는 용기가 아니라는 증가하는 증거에 추가된다. 지난 20년 동안, 쥐 연구에서 운동이나 게으름뿐만 아니라 지방이나 당이 많은 식단, 일상적인 스트레스, 어린 시절 트라우마, 과음, 살충제 및 기타 위험 물질 노출에 반응하여 정자 세포 내에서 증가하고 감소하는 마이크로RNA 및 다른 유형의 RNA 단편이 발견되었다. 이러한 변화와 함께, 연구자들은 수컷 자손에서 발달 및 대사 변화와 우울증 비율의 차이를 기록했다.
사람에게서 그 효과를 연구하기는 어렵지만, 연구자들은 운동을 하거나 하지 않는 남성, 흡연하거나 과도한 당을 섭취하는 남성, 비만이거나 트라우마가 있는 어린 시절을 가진 남성의 정자에서 RNA 단편의 변동을 기록했다. 또한 과체중이거나 정신 건강 스트레스를 겪은 부모의 자녀가 그러한 상태를 가질 가능성이 더 높다는 연구도 보고된다.
그러나 최근까지, 작은 정자 RNA를 환경적 도전과 자손의 후속 효과와 연결하는 대부분의 증거는 상관관계에 불과했다. RNA를 배아에 직접 주입하여 인과관계를 확인하려는 시도는 종종 정자에서 일반적으로 발견되는 것보다 훨씬 높은 RNA 농도를 사용했다. 실제로 RNA 단편이 난자 내부에 도달한다는 증거는 없었다.
하지만 수수께끼가 남아 있음에도 불구하고, 최근 연구들은 부계 RNA 단편이 수정란으로 전달될 뿐만 아니라 정자에서 발견되는 용량으로 자손에게 변화를 유도할 수 있음을 보여준다.
연구자들은 1960년대에 처음으로 부계 생활 방식의 세대 간 효과를 알아차렸지만, 동물 모델을 사용한 실험적 조사를 시작하기까지는 수십 년이 걸렸다. 오늘날, 이 현상을 연구하는 사람들은 효과가 존재한다고 확신하지만 그것이 어떻게 전달되는지는 확실하지 않다. 그들은 최종 결과가 유전자 활동의 조정, 즉 후성유전학으로 알려진 현상이라고 믿는다.
이러한 조정은 조직과 기관이 서로 다른 정체성을 채택하면서 정상적인 발달 중에 발생하며, 특정 유전자가 활성화되거나 꺼져야 한다. 후성유전적 변화는 또한 특정 화학 물질 노출, 흡연과 같은 활동, 그리고 아마도 운동, 스트레스, 지방 식단 등과 같은 요인으로 인해 우리 일생 동안 발생한다. 이러한 변화는 정자를 생성하는 세포를 포함한 무수한 신체 세포에서 일어날 수 있다.
정자가 어떻게든 환경 정보를 수컷의 자녀에게 전달한다는 증거가 쌓이면서, 연구자들은 책임이 있을 수 있는 후성유전적 메커니즘을 조사하기 시작했다. 여러 가능성이 존재한다: 유전자에 축적될 때 유전자 활동을 낮추는 메틸기, 그리고 DNA가 감싸는 히스톤이라는 단백질 스풀에 부착되는 아세틸기. 이들은 근처 유전자의 활동을 증가시키는 경향이 있다.
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