[KISTI 과학향기]난자가 정자를 선택한다고? 세포의 번식 경쟁 [기사]

사람의 인생은 태어나기 이전 몸 속부터 경쟁인가요..

지구상의 모든 생명에게는 커다란 숙제가 있다. 바로 자신의 유전자를 후대에 전달하는 것. 생물은 유전자를 복제하고자 살며 사랑하고 번식한다. 자신과 닮은 새끼를 보며 비로소 안심하고 눈을 감는다. 생물학적 관점에서 번식은 삶의 궁극적 목적이다. 아무리 오래 생존해도 자손을 남기지 못하면 말짱 꽝이다.

누구나 쉽게 이 목적을 달성한다면 얼마나 좋을까. 안타깝게도 대개 번식은 혼자 하지 못한다. 늘 상대방이 필요하다. 그래서 번식은 숙제이다. 상대는 내 맘 같지 않다. 설상가상 나 말고 다른 이와도 싸워야 한다. 이것이 '번식 경쟁'이다.


◇번식 경쟁의 주권자는 암컷

멀리서 보면 번식 경쟁은 주로 수컷과 수컷이 벌이는 전쟁 같다. 수컷은 몸집이 크고 호전적이다. 번식기가 되면 자기들끼리 싸워 승자가 암컷을 차지한다. 인간 사회도 그렇잖은가. 용기 있는 자가 미인을 차지한다고.

가까이 보면 다르다. 암컷의 선택이 없다면 모든 일이 허사이다. 사슴의 커다란 뿔, 바다표범의 뾰족한 어금니는 다른 수컷과 다퉈 암컷을 얻는 데 중요하다. 그러나 결국에 이런 기관도 암컷에게 남보다 나은 자신의 우수한 형질을 광고하는 것이다. 저 좀 뽑아주세요. 공작새 수컷의 화려한 꼬리를 생각해보라. 수컷은 거추장스런 꼬리 때문에 뒤뚱거리며 포식자에게서 도망도 못 가지만 암컷이 좋아하기에 꼬리를 포기하지 않는다.

사진 1. 아름답기만 할 뿐 별 기능이 없는 공작의 꼬리는 사실 번식 성공에 기여하는 핵심 기관이다. 출처: shutterstock
자연 선택으로 일어나는 진화를 제창한 영국의 박물학자 찰스 다윈은 이를 '성 선택'이라 불렀다. 자연 선택은 생존에 쓸모없는 형질을 제거한다. 하나 성 선택은 어떤 형질이 번식에 유용하다면 아무리 생존에 불리해도 보전한다. 생존과 번식에 모두 적합한 형질이 있다면 운이 좋은 것이다. 가끔은 둘이 충돌한다. 그런 맥락에서는 성 선택의 힘이 자연 선택을 압도한다. 번식 경쟁은 성 선택을 추동한다.

다윈 이래 많은 생물학자는 번식 경쟁에서 암컷이 하는 역할을 강조했다. 수컷은 암컷 없이 번식하지 못한다. 번식에 유용한 형질은 암컷이 선호하는 형질이다. 우락부락하고 힘센 수컷이 다가와 암컷을 데려가는 것 같은가. 자세히 보면 암컷은 조용히 그 수컷을 평가하고 있다. 암컷이 한 명의 수컷에게 충실하다는 통념도 착각이다. 자연에는 호시탐탐 더 나은 수컷을 찾아 기회를 엿보는 암컷 종이 많다. 암컷과 수컷 모두 유전자를 조금이라도 더 잘 전달할 가능성이 있는, 최선의 배우자를 찾아 따지고 잰다.

◇세포에서도 성적 고정관념은 깨진다

이제 많은 어려움을 뚫고 수컷과 암컷이 결합했다고 하자. 드디어 번식 성공일까, 남은 건 1등을 뽑는 수억 마리 정자의 마라톤일까, 결승선에는 수정을 기다리는 난자가 보상처럼 서 있을까? 그리하여 배우자 세포는 순전히 무작위로 만들어 질까?

사진 2. 번식 경쟁은 세포에서도 예외가 아니다. 난자는 수동적인 존재가 아니라 능동적으로 선택한다. 출처: shutterstock
그렇지 않다. 번식 경쟁은 세포 수준에서도 일어난다. 암컷 개체처럼 난자도 수동적 존재가 아니다. 난자에는 난자를 둘러싼 두껍고 단백질이 풍부한 난소액( ovarian fluid )이 있다. 연구에 따르면 이 액이 같은 종의 정자를 이끄는 화학적 신호를 보낸다. 영국 이스트 앵글리아 대학교 연구팀은 연어와 송어에서 채취한 난자에다 이 두 종의 정자를 섞어 수정했다. 그 결과 각각의 난자는 자기 종에 속하는 정자와 결합할 확률이 높았다.

난자는 직접 우수한 정자를 뽑기도 한다. 난자에 이르는 길을 미로처럼 만들거나 함정을 꾸며서 약한 놈들은 버리고 힘센 놈만 살린다. 파충류와 양서류, 곤충 일부 종에서는 정자를 몇 달, 몇 년 동안 보관하고 있다가 더 나은 수컷의 정자를 받으면 이전의 정자를 방출한다.

수정했다고 끝난 것은 아니다. 난자는 주변의 도움을 받는다. 자궁내막세포는 건강한 배아와 문제 있는 배아를 구별할 수 있다. 건강한 배아라면 착상 시에 착상을 촉진하는 유전자를 발현하고 그렇지 않은 배아라면 착상을 거부한다. 놀라운 번식 경쟁이다.

선택하는 당당한 수컷과 선택받는 수줍고 까다로운 암컷이라는 성적 고정관념은 과학적으로 사실이 아니다. 암수는 능동적으로 짝을 찾는다. 짝짓기에 사용하는 전략이 서로 다를 뿐이다. 이 차이를 알면 수수께끼 같은 짝의 마음을 이해하는 데 도움이 되지 않을까. 상대가 무엇을 원하는지 생각해 보자.

글: 권오현 과학 칼럼니스트