인간 지능의 비밀은? 아마도 우리의 직감에 있을지도 모른다.

새로운 연구에 따르면 장내 미생물이 뇌를 강력하게 재구성할 수 있다고 합니다. 이 연구는 영장류의 박테리아를 쥐에게 이식하는 방식으로 진행되었습니다. 쥐의 뇌는 미생물이 유래된 영장류의 뇌처럼 기능하기 시작했는데, 이는 미생물이 크고 에너지를 많이 소비하는 뇌의 진화에 기여했을 가능성을 시사합니다. (사진 제공: Shutterstock)

새로운 연구에 따르면 장내 미생물군 변화가 뇌 기능에 직접적인 영향을 미칠 수 있으며, 이는 미생물과 뇌 활동 사이의 강력한 연관성을 보여줍니다.

인간은 모든 영장류 중에서 몸 크기에 비해 뇌 크기가 가장 크지만, 과학자들은 뇌가 큰 포유류가 뇌를 성장시키고 유지하는 데 필요한 엄청난 에너지 요구량을 충족하기 위해 어떻게 진화해 왔는지에 대해 놀랍도록 아는 것이 적습니다.

노스웨스턴 대학교 연구진은 장내 미생물군이 영장류 종 간의 뇌 기능 차이를 형성하는 데 영향을 미친다는 최초의 직접적인 실험적 증거를 제시했습니다.

"이번 연구는 미생물이 진화, 특히 인간 두뇌의 진화에 대한 이해와 관련된 형질에 영향을 미친다는 것을 보여줍니다."라고 생물인류학 부교수이자 이번 연구의 책임 연구자인 케이티 아마토는 말했습니다.

기존 미생물군 연구를 기반으로

이번 새로운 연구 결과는 뇌 크기가 큰 영장류의 장내 미생물을 쥐에게 이식했을 때 더 많은 대사 에너지를 생산한다는 것을 보여준 아마토 연구실의 이전 연구를 뒷받침합니다. 뇌는 발달하고 기능하는 데 많은 에너지가 필요하기 때문에 이러한 추가 에너지는 필수적입니다.

이번 연구에서 연구진은 한 단계 더 나아가 뇌 자체를 조사했습니다. 그들은 뇌 크기가 상대적으로 다른 영장류의 장내 미생물이 숙주 쥐의 뇌 기능에 실제로 변화를 줄 수 있는지 알아보고자 했습니다.

영장류 미생물을 쥐에게 이식하기

이를 검증하기 위해 연구팀은 엄격하게 통제된 실험실 실험을 진행했습니다. 그들은 장내 미생물이 전혀 없는 쥐에게 뇌 크기가 큰 두 영장류 종(인간과 다람쥐원숭이)과 뇌 크기가 작은 한 영장류 종(마카크)의 장내 미생물을 주입했습니다.

8주 후, 연구진은 뇌 활동에서 뚜렷한 차이를 관찰했습니다. 뇌 크기가 작은 영장류의 미생물을 투여받은 쥐는 뇌 크기가 큰 영장류의 미생물을 투여받은 쥐와 비교했을 때 뇌 기능에서 뚜렷한 차이를 보였습니다.

뇌 유전자 및 학습 경로의 변화

뇌 크기가 큰 영장류의 미생물을 투여받은 쥐에서 과학자들은 에너지 생산 및 시냅스 가소성(뇌가 학습하고 적응할 수 있도록 하는 과정)과 관련된 유전자 활동이 더 활발해진 것을 발견했습니다. 반면 뇌 크기가 작은 영장류의 미생물을 투여받은 쥐에서는 이러한 경로의 활동이 훨씬 저조했습니다.

"정말 흥미로웠던 점은 숙주 쥐의 뇌에서 얻은 데이터를 실제 마카크 원숭이와 인간의 뇌에서 얻은 데이터와 비교할 수 있었다는 것입니다. 놀랍게도 쥐의 뇌 유전자 발현에서 관찰된 많은 패턴이 실제 영장류에서 관찰된 패턴과 동일했습니다."라고 아마토는 말했습니다. "다시 말해, 우리는 쥐의 뇌를 미생물이 유래된 실제 영장류의 뇌처럼 보이게 만들 수 있었습니다."

신경발달 장애 관련 링크

연구진은 또한 예상치 못한 결과를 하나 더 발견했습니다. 뇌 크기가 작은 영장류의 미생물을 투여받은 쥐에서 ADHD, 정신분열증, 양극성 장애 및 자폐증과 관련된 유전자 발현 패턴이 나타났습니다.

이전 연구에서는 자폐증과 같은 질환과 장내 미생물 구성의 차이 사이에 상관관계가 있음을 발견했습니다. 그러나 장내 미생물이 이러한 질환에 직접적인 영향을 미친다는 증거는 제한적이었습니다.

"이번 연구는 미생물이 이러한 질환에 인과적으로 기여할 수 있다는 추가적인 증거를 제공합니다. 특히 장내 미생물군이 발달 과정에서 뇌 기능에 영향을 미친다는 것을 보여줍니다."라고 아마토 박사는 말했습니다. "이번 연구 결과를 바탕으로, 인간의 뇌가 '잘못된' 미생물의 작용에 노출되면 발달에 변화가 생기고 이러한 질환의 증상이 나타날 수 있다고 추측할 수 있습니다. 즉, 유년기에 '올바른' 인체 미생물에 노출되지 않으면 뇌 기능이 달라지고, 이것이 이러한 질환의 증상으로 이어질 수 있다는 것입니다."

뇌 발달 및 진화에 대한 함의

아마토는 이번 연구 결과가 특히 특정 심리 장애의 기원을 이해하고 진화론적 관점에서 뇌 발달을 바라보는 데 중요한 임상적 의미를 가질 수 있다고 믿습니다.

"종과 개체의 뇌 발달에 대해 생각해 보고, 종간 차이를 살펴보고 미생물이 뇌와 상호작용하는 방식에 대한 규칙을 발견하고, 그 규칙이 발달 과정에도 적용될 수 있는지 조사하는 것은 흥미로운 일입니다."

"영장류 장내 미생물이 생쥐 신경 발달에 진화적으로 중요한 변화를 유도한다"라는 제목의 이 연구는 미국 국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) 에 발표되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/01/260105165806.htm