[사이언스 데일리] 우리의 치아를 덮고 있는 에나멜은 언제 진화했을까? 에나멜이 처음 생겨난 조직은 몸의 어느 부분이었을까? 새로운 연구에서는 연구자들이 서로 매우 다른 두 연구분야 — 고생물학과 유전체학 — 의 자료를 종합하여 이 질문에 대해 명확하면서도 예상치 못했던 답에 도달했다. 에나멜은 피부에서 기원했고 훨씬 나중에 이빨로 옮겨갔다.

(2015년 9월 23일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 웁살라대학

치아 (stock illustration) Credit: © KristijanZontar / Fotolia

우리의 치아를 덮고 있는 에나멜은 언제 진화했을까? 에나멜이 처음 생겨난 조직은 몸의 어느 부분이었을까? 학술지 네이처의 최신호에서 스웨덴 웁살라대학과 중국 베이징 척추고생물학 및 고인류학 연구소 (Institute of Vertebrate Palaeontology and Palaeoanthropology, IVPP) 의 연구자들이 서로 매우 다른 두 연구분야 — 고생물학과 유전체학 — 의 자료를 종합하여 이 질문에 대해 명확하면서도 예상치 못했던 답에 도달했다. 에나멜은 피부에서 기원했고 훨씬 나중에 이빨로 옮겨갔다.

에나멜은 친숙한 소재다. 희고 반짝거리는 에나멜 조직은 매일 아침 양치질을 할 때 화장실 거울에서 빛난다. 몸에서 만들어지는 물질 가운데 가장 단단한 물질인 에나멜은 거의 온전히 아파타이트라는 광물 (인산칼슘) 로 구성되어 있으며 세 종류의 독특한 에나멜 기질 단백질 위에 쌓인다.

다른 육상척추동물처럼 인간은 입 안에만 치아를 가지고 있다. 하지만 상어와 같은 일부 물고기들은 몸의 바깥쪽 표면에 “피부 덴티클” — 이빨과 비슷한 비늘 — 을 가지고 있다. 화석으로 발견되는 경골어류, 그리고 북아메리카의 가아 (Lepisosteus) 처럼 오래된 물고기의 경우 비늘이 에나멜과 유사한 물질인 “가노인” 이라는 조직으로 덮여 있다. 웁살라대학 유기체생물학과의 연구자인 타티아나 하이티나는 브로드연구소에서 해독한 가아의 유전체를 조사하여 사람에서 에나멜 기질 단백질을 만들어내는 유전자 셋 중 두 개를 가아 역시 가지고 있다는 것을 발견하였다. 조기어류에서 이 유전자들이 발견된 것은 최초이다. 게다가 이 유전자들은 피부에서 발현되고 있어서 가노인 조직이 에나멜의 한 형태라는 것을 강력하기 지시하고 있다.

그런데 에나멜은 어디에서 기원했을까 — 입에서, 아니면 피부에서, 아니면 양쪽에서 동시에? 이 질문에 대한 답은 중국에서 발견된 프사롤레피스와 스웨덴에서 발견덴 안드레올레피스 두 종류의 화석 어류에서 찾을 수 있었다. 이 둘은 모두 4억 년 이상 된 것으로 웁살라대학의 칭밍 추와 페르 알베리와 베이징 IVPP 의 민 주가 협력 연구를 진행하였다. 프사롤레피스의 경우 비늘과 얼굴의 덴티클은 에나멜로 덮여 있었으나 이빨에는 에나멜이 발견되지 않았다. 안드레올레피스의 경우는 비늘에서만 에나멜이 발견되었다.

“프사롤레피스와 안드레올레피스는 가장 오래된 경골어류들입니다. 따라서 이들의 이빨에서 에나멜을 발견되지 않은 것으로 보아 이것이 원시적인 조건이었으리라고 봅니다. 에나멜은 피부에서 기원했고, 가노인이라고 불리며 후대에 이빨 쪽으로 옮겨간 것으로 보입니다.” 웁살라대학 진화유기체생물학 교수인 페르 알베리의 설명이다.

이번 연구는 조직 진화를 탐구하기 위해 한 분석에서 새로운 고생물학과 유전체학의 자료를 조합한 최초의 예이다. 연구 그룹은 이러한 접근법을 계속 사용하여 척추동물의 경질부 조직의 진화를 탐구할 계획이다.

참고문헌

Qingming Qu, Tatjana Haitina, Min Zhu, Per Erik Ahlberg. New genomic and fossil data illuminate the origin of enamel. Nature, 2015; DOI: 10.1038/nature15259

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