< 아침형 인간 vs 야생형 동물 >
아침형 인간과 야생형 동물. 이 둘의 생활 패턴은 생체리듬을 통해 다름을 얘기할 수 있는데요, 오늘 기사에서는 인간과 동물의 생체리듬에 대한 기사를 준비했습니다.
생체리듬은 일정한 주기를 가진 변화로써 생체내에 나타나는 현상입니다. 생체리듬에는 일주기, 연주기, 조석 등 많은 종류가 있고 1일 이상의 긴 주기인 것을 인프라디안 리듬(infradian rhythm), 1일 이하의 짧은 주기를 울트라디안 리듬(ultradian rhythm)이라고 합니다. 개체 전체의 활동성 외에도 체온, 호르몬 분비 등 많은 생리적 현상에도 리듬이 나타나고 외부의 환경변화를 단절한 항상적 황경에서도 생체리듬은 거의 유지됩니다!
인간은 주로 일주기 리듬(circadian rhythm)을 따라 낮과 밤의 변화에 맞춰 생활하는데, 수면-각성의 리듬이 대표적입니다. 이 리듬은 특히 아침형 인간(이른 수면 스케줄, 아침시간에 수행능력이 최고로 발휘됨)과 저녁형 인간(저녁시간에 최고의 수행능력을 발휘)의 구분에 영향을 미칩니다. 일주기 리듬이란 생물학적 과정이 약 24시간을 주기로 자체적으로 유지되는 리듬으로 일주기 리듬이 망가지면 보통 건강에 나쁜 영향이 나타납니다. 해외여행객들이 경험하는 시차증(jetlag)이 그 대표적인 예시입니다.
인간과 달리 야생동물의 생체리듬은 주로 생태적 필요에 따라 결정됩니다. 야생동물은 주행성(낮에 활동), 야행성(밤에 활동), 혹은 황혼성(해가 뜨고 질 때 활동) 등 다양한 생체리듬을 따릅니다. 이는 포식자나 먹이의 종류에 따라 특정 시간대에 적응해 살아남은 생태적 전략이 발달한 것입니다. 예로 사자는 낮 동안 주로 휴식을 취하고 밤에 사냥하는 야행성이며, 일부 초식 동물은 해가 뜨는 아침이나 저녁에 주로 먹이를 먹는 황혼성 리듬을 따릅니다.
포유류의 일주기 리듬(circadian rhythm) 조절 중추는 뇌시상하부의 시교차상핵(suprachiasmatic nucleus, SCN)입니다. SCN의 중추 생체 시계는 외부 자극이 없이도 장기간 동안 일주기 리듬을 유지할 수 있고 세포 내 분자 생체시계는 유전사의 전사/번역 자동-되먹임 고리를 통해 조절됩니다. 포유류의 일주기 리듬에서 주요한 전사인자는 CLOCK과 BMAL1입니다. 두 단백질은 이합체를 형성하여 PER(period), CRY(cryptochrome)과 핵수용체 계열의 RORα, REV-ERBα 등의 유전자 발현을 조절합니다. PER, CRY 유전자는 전사 및 번역되어 축적되면, 핵으로 이동하여 CLOCK/BMAL1의 전사 활성을 억제하는 negative feedback loop를 형성합니다. RORα와 REV-ERBα 전사인자는 BMAL1 유전자 프로모터의 RRE cis-element에 길항적으로 작용해 BMAL1 유전자의 일주기적 발현을 조절합니다. RORα는 BMAL1의 전사 활성인자로, REV-ERBα는 전사 억제인자로 작용합니다.
세포 내 생체시계의 분자적 작용은 전사인자의 활성 리듬을 만들고, 이에 따라 Clock-controlled genes(CCG)의 발현이 조절되어 생리-생화학적인 생명현상에 리듬이 나타납니다. 예를 들어, 인간은 낮 동안 코르티솔과 같은 각성 호르몬 분비가 활발해져 깨어 있게 되고, 밤 동안은 멜라토닌 호르몬이 분비되어 수면을 유도합니다.
인간의 생체리듬에 가장 중요한 영향 인자는 빛입니다. 빛이 눈의 망막으로 들어오면, 빛 정보가 시교차상핵으로 전달되면, 시교차상핵은 낮과 밤의 길이에 대한 정보를 처리한 후 송과샘(pineal gland)로 보냅니다. 송과샘은 멜라토닌 호르몬 분비를 조절해 생체리듬을 재설정합니다. 멜라토닌 분비가 다시 증가하기 시작할 때, 전자기기의 블루라이트에 장시간 노출되어 있으면 수면 모드로의 전환이 어렵다고 합니다. 이외에도 온도, 식습관 등 다양한 요인이 생체시계 조절에 영향을 줍니다.
그렇다면 왜 야행성 동물은 인간과 생활패턴이 반대일까요? 과학자들은 과거에 야행성 동물과 주행성 동물인 사람의 생체 시계가 반대일 것이라고 추측했었습니다. 그러나 최근 연구에서 야행성 동물의 멜라토닌 분비 시간이 사람과 동일하다고 밝혀졌습니다. 그렇다면 인간과 야행성 동물에는 어떤 차이가 있는 것일까요? 바로 호르몬을 해석하는 방식, 즉 호르몬의 작용이 다릅니다. 인간에서 멜라토닌은 주로 신체를 이완 상태로 전환하고, 심박수와 체온을 낮추며 수면을 유도합니다. 반면, 야행성 동물은 멜라토닌이 분비되면 오히려 각성 상태가 되기 때문에 밤에 활동하게 됩니다. 이러한 멜라토닌 작용의 차이는 수용체와 신경 네트워크 차이, 환경 적응에서 기인한 것으로 추정됩니다.
현대 생활에서 생체리듬과 생산성 측면에서 인간과 동물은 차이가 존재합니다. 우리가 매일 일어나서 일하고, 공부하고, 잠을 자는 이 모든 활동에는 생체리듬이 중요한 역할을 합니다. 생체리듬이란, 쉽게 말해 우리가 하루를 어떻게 보내는지에 영향을 미치는, 우리 몸의 자연적인 시간 주기입니다. 그런데 이 생체리듬은 사람과 동물 사이에서 어떻게 다를까요?
[ 인간의 생체리듬: 사회적 시간표에 맞춰 살아가기! ]
우리 인간은 종종 사회가 정한 시간표에 맞춰 살아갑니다. 예를 들어, 회사에 가거나 학교에 가려면 아침 9시 전에 일어나야 하고, 저녁 6시쯤 퇴근하거나 수업이 끝납니다. 그럼 우리 몸은 자연스럽게 아침에 일어나고, 밤에는 잠을 자는 패턴을 따릅니다. 하지만, 어떤 사람은 아침에 일어나기가 힘들고, 저녁에 더 활동적이기도 합니다. 이렇게 사람마다 생체리듬이 다르지만, 사회적 요구 때문에 일정한 시간에 맞춰야 하니까 힘든 경우가 많습니다. 이렇게 본인의 자연적인 리듬과 사회적 요구가 맞지 않으면, 스트레스가 쌓이거나 피곤해질 수 있습니다.
[ 동물의 생체리듬: 자연에 맞춰 살아가기! ]
반면, 동물들은 다릅니다. 동물들은 사람처럼 사회적 시간표에 맞춰 살지 않으며 대신 자연의 리듬에 따라 살아갑니다. 예를 들어, 밤에 활동하는 동물들은 밤에 활동하는 것이 더 안전하고 효율적이기 때문에 밤에 먹이를 찾고, 낮에는 쉽니다. 동물들은 이렇게 자신에게 가장 적합한 시간에 활동하고, 자연스럽게 에너지를 아끼며 생존하는 방식으로 생활합니다.
만약 생체리듬이 맞지 않는다면 어떻게 될까요? 사람이 자신의 생체리듬과 맞지 않는 시간에 활동을 하면, 피곤하고 집중력이 떨어질 수 있습니다. 예를 들어, 아침형 인간이 저녁까지 일을 해야 한다면, 피곤하고 스트레스를 받을 수 있겠죠. 이런 불균형이 지속되면, 건강에도 좋지 않아요. 하지만 동물들은 자신에게 맞는 시간대에 활동을 하며, 그런 문제를 겪지 않습니다. 동물들은 자연의 리듬을 따르기 때문에, 에너지를 효율적으로 쓸 수 있고, 생존 가능성도 높습니다.
인간과 동물의 리듬 조정 즉, 일과 수면의 조화가 필요합니다. 사람도 자신의 생체리듬에 맞춰 일정을 조금만 조정하면 더 잘 할 수 있습니다. 예를 들어, 아침형 인간이라면 중요한 일을 아침에 끝내고, 저녁형 인간이라면 저녁에 집중할 수 있는 시간을 확보하는 게 좋습니다. 그런데 현실에서는 사람들이 일정에 맞춰 움직여야 하기 때문에, 개인적인 리듬을 맞추기 어렵기도 합니다. 그럼에도 불구하고, 자신에게 가장 효율적인 시간에 중요한 일을 처리하는 것이 좋습니다. 동물들은 자연의 리듬에 따라 활동을 최적화합니다. 예를 들어, 밤에 활동하는 동물들은 밤에 먹이를 사냥하고, 낮에는 쉬며 에너지를 절약합니다. 이렇게 동물들은 자연적인 환경에 맞춰 가장 효과적인 방법으로 생존하고, 에너지를 아끼며 살아갑니다.
결국, 인간과 동물 모두 자신에게 맞는 리듬을 따를 때, 더 건강하고 효율적으로 살 수 있다는 점에서 공통점이 있습니다. 인간은 사회적 요구와 개인의 생체리듬 사이에서 균형을 맞추는 것이 중요합니다. 동물들은 자연의 리듬을 그대로 따르며, 자신에게 유리한 환경에서 살아가죠. 우리가 이 점을 잘 이해하고, 자신의 생체리듬에 맞는 생활을 할 수 있다면, 스트레스를 줄이고 더 행복하고 생산적인 삶을 살 수 있을 것입니다.
[생물학과] 20 이가현 22 조수민 23 최아름
2024.12.03
