우리 연구실에서 연구하는 큰 주제중 하나는 ‘발달 프로그래밍’ 가설이다. 쉽게 말해서 생애 초기의 어떤 경험을 하느냐에 따라 평생동안의 몸의 특정 기능의 강화 혹은 약화가 나타나 건강과 질병에 영향을 줄 수 있다는 것이다.
대표적으로 이미 발표했던 연구에서는 생애초기 엄마의 스트레스가 자손에게 장기적 영향을 주었다. 쥐를 이용한 이 연구에서는 엄마쥐가 스트레스를 받으면 스트레스 호르몬이 많이 분비되고, 이는 태아의 내분비계에 영향을 주어 평생동안의 코티솔 호르몬의 양적인 변화를 일으켰다. 그 결과, 자손 개체의 면역 기능의 약화가 나타나서 뱃속에서 스트레스 호르몬에 노출되었던 개체는 평생동안 감염에 취약해지고 또 암에도 취약해지게 되었다.
세미나를 통해 이러한 내용에 대해 발표를 하면, 어떻게 생애초기의 경험이 그렇게 오랫동안 영향을 줄 수 있을 지에 대해서 많은 질문을 받는다. 또한 아직 태어나기도 전에 이렇게 결정되어버리면 너무 가혹한 것이 아니냐는 이야기도 듣곤 한다. 우리 연구실에서 고민하는 부분도 바로 이것이다. ‘어떻게' 이런일이 가능한 지에 대한 mechanism에 대해서 그리고 그 의미, 즉 ‘왜' 이런 현상이 일어나는 지, 또 이것이 개체의 생존에 주는 유익은 무엇인지 많은 논의를 하고 있다.
그런데 사실 autonomy (자율성 혹은 자립성)를 가진 많은 시스템들은 초기 조건에 민감한 경향이 있다. 사회적으로 보면 어떤 조직이 처음 형성될때 만들어진 구조나 문화가 굉장히 오랫동안 유지되는 것을 볼 수 있다. 그 시스템 밖에서 보면 어떻게 그럴 수 있나 하는 의문이 들지만, 막상 들어가면 똑같아 지게 되는 것은 특정한 방향으로 '구조'가 형성되어 있기 때문이다. 구조의 형성 과정은 유기적인 과정이지만, 구조가 형성될 당시의 초기 조건의 영향을 많이 받게 마련이기 때문에, 초기 조건에 의한 장기적인 영향이 관찰 될 수 있다.
집을 예로 들어 생각해보면 구조가 얼마나 중요한지 생각해볼 수 있다. 집이 설계되는 과정에서는 신중해야 하는데, 이때의 결정이 잘못되면 나중에는 바꿀 수 없는 일이 발생한다. 예를 들어, 추운 지방에 집을 지을 때, 날씨가 추울 것으로 생각해서 벽난로가 여러 개가 있도록 설계할 수 있을 것이다. 그런데 지구 온난화로 날씨가 전혀 춥지 않다면 많은 벽난로가 불필요해지겠지만 집을 다시 짓지 않는 한 바꿀 수 없게 된다.
생물에게 있어서 사실 가장 필수적인 생존 요소는 다변하는 환경에 적응할 수 있는 유연성 혹은 가소성(plasticity)이다. 그래서 사실 생애초기에 무엇인가가 고정되는 것이 꼭 생존에 유리하지 않을 수 있다. 이후의 환경이 초기의 환경, 혹은 예측한 환경과 다를 수 있기 때문이다. 그럼에도 불구하고 생애초기의 환경이 장기적 영향을 줄 수 있는 것은 결국 이러한 가소성도 특정한 구조 위에서 형성되어지기 때문이다. 그리고 그 특정한 구조가 형성되는 시기가 생애초기이기 때문이다.
발생과정은 구조를 만드는 것과 같다. 이러한 구조는 DNA상의 설계도를 따라 지어지기도 하지만, 발생시기의 외부 환경과의 상호작용을 통해 달라질 수 있다. 이를 잘 보여주는 예가 신경계의 발달이다. 신경계에서는 생애초기의 발달 과정을 통하여 일종의 구조가 만들어진다. 그리고 이 때 외부 환경이 신경계 구조 형성에 중요한 역할을 한다. 신경계를 통한 특정 기능들 중에는 발달 시기를 놓치면 다시는 반복되지 않은 critical period (임계기)를 가진 기능들이 있다. 이러한 것들은 우리가 경험적으로 알고 있는 언어, 악기, 스포츠와 같은 부분을 담당하는 뇌의 기능 들이다. 어린 아이들의 언어의 습득력은 성인과는 비교할 수 없을 만큼 빠른데, 어린 시기의 뇌가 언어 발달의 임계기이고 언어 자극에 의해서 특정 구조가 형성되기 때문이다. 이 시기가 지나면 (언어의 경우는 완전히 불가능한 것은 아니지만), 일단 형성된 구조 위에서 기능을 발달 시켜야 하기 때문에 변하기 어렵게된다.
우리 연구실의 가설은, 신경계 뿐만아니라 우리 몸의 많은 생리적 시스템들에도 이들의 기능을 결정하는 구조들이 존재하며, 생애초기가 이러한 구조 형성의 임계기가 될 수 있다는 것이다. 특별히 면역계와 내분비계, 대사체계를 중심으로 접근하고 있다. 일단 어떤 식으로 구조가 형성되며, 왜 유지 될 수 있는 지 알면, 발생과정에서 독특하게 일어나는 일들을 모사하여 특정 기능의 구조를 바꾸거나 역전시킬 수 있을 것이며, 이러한 접근은 기존과는 다르기 때문에 각종 질환 치료에 있어서 새로운 접근법이 될 수 있으리라 생각한다.