왜 우리의 내장은 좌우 비대칭인가?

비대칭인 우리의 내장

[객원 에디터 6기 / 최하연 기자] 하나밖에 없는 우리의 심장은 왼쪽에 치우쳐 있다. 심장뿐만 아니라 대부분의 장기 구조와 위치는 좌우비대칭이다. 그리고, 폐나 신장과 같이 좌우로 짝으로 되어있는 장기도 좌우대칭이라고 생각할 수 있지만, 사실 좌우비대칭이다. 이렇게 좌우 대칭이라고 생각되는 몇몇 장기도 실제로는 비대칭적인 특징을 지니고 있다. 폐의 구조를 보면 좌우의 각 구조는 전혀 다르다. 예를 들어, 오른쪽의 폐는 상엽, 중엽, 하엽으로 세 구간으로 나누어져 있지만 왼쪽 폐는 상엽, 중엽의 두 구간으로만 나누어져 있으며 오른쪽 폐가 왼쪽 폐보다 조금 더 크다.

내장 기관이 몸의 중앙에 좌우대칭이지 않은 이유는 무엇일까? 하나의 설은 주어진 공간에 효율적으로 장기를 수납하고, 기능하기 위해서이다. 장기가 정중앙에 일렬로 놓이면 불필요한 공간이 생겨, 비효율적일 것이다. 게다가, 고등동물일수록 많은 양분을 필요하기 때문에 소장이나 대장과 같이 일직선보다 나선형이 더 효과적이다. 그리고 폐의 경우 심장이 왼쪽에 자리 잡고 있기 때문에 왼쪽 폐가 오른쪽 폐보다 크기가 줄어들었다. 신장도 마찬가지로 오른쪽 신장이 왼쪽 신장보다 더 밑에 있다. 그 이유로는 신장 오른쪽 위에 큰 간장이 있기 때문이다. 

그러나 심장은 왜 굳이 왼쪽에 치우쳐 있을까? 그리고 어떠한 메커니즘으로 이러한 비좌우 대칭이 생겨나는 것일까?

먼저, 난자와 정자가 만나 세포 분열하여 여러 기관이 형성된다. 배아의 시기에 심장과 장도 한 번 좌우대칭으로 발생하여, 비대칭을 형성한다. 먼저, 심장과 같은 기관을 만드는 세포가 좌우에 발생한다. 그다음에, 중앙에 모여, 한 개의 튜브를 형성하여 비틀림을 만든다. 이 튜브는 노드라고 불리는 조직이다. 이 조직을 구성하는 세포의 끝에는 섬모가 있다. 이 섬모는 특정한 방향으로 회전함으로써 주변의 체액에 왼쪽 방향의 흐름이 발생한다. 이 왼쪽 방향의 흐름이 시그널이 되어, 특정한 유전자가 왼쪽에만 발현하다. 그 결과, 좌우비대칭이 생긴다. 이 섬모의 회전을 억제하면 내장이 왼쪽으로 치우쳐 있는 정상인 개체와 오른쪽으로 치우쳐 있는 역위인 개체, 좌우대칭인 개체의 세 가지의 패턴으로 나누어진다. 그러나 섬모운동으로 인한 체액의 왼쪽 방향의 흐름이 유전자 발현의 치우침으로 이어지는 메커니즘에 대해서는 아직 잘 알려지지 않았다.