눈은 왜 파란 사람도 있고 갈색 사람도 있을까 | 멜라닌과 유전의 관계

이 글에서는 눈은 왜 파란 사람도 있고 갈색 사람도 있을까 | 멜라닌과 유전의 관계에 대해 알아봅니다. 다양한 눈 색깔은 홍채에 있는 멜라닌 색소의 양 차이로 결정되며, 이는 여러 유전자의 복합적인 상호작용에 따른 결과입니다. 지금부터 파란 눈과 갈색 눈을 결정하는 멜라닌과 유전의 과학적 원리를 자세히 살펴보겠습니다.

눈은 왜 파란 사람도 있고 갈색 사람도 있을까 | 멜라닌과 유전의 관계

우리의 눈동자 색은 홍채(iris)에 있는 멜라닌 색소의 양과 분포에 따라 결정됩니다. 흔히 파란색이나 녹색 눈은 특별한 색소가 있을 것이라 생각하지만, 사실 모든 눈 색깔의 기본은 갈색을 띠는 멜라닌입니다.

눈 색깔의 비밀, 멜라닌 색소

멜라닌은 우리 몸의 피부, 머리카락, 눈의 색을 결정하는 중요한 색소입니다. 눈의 색은 홍채의 기질(stroma)이라는 앞쪽 층에 있는 멜라닌의 양에 따라 좌우됩니다.

• 갈색 눈: 멜라닌이 풍부한 경우

  • 홍채 기질에 멜라닌 색소가 많으면, 눈에 들어오는 빛의 대부분을 흡수합니다.
  • 흡수되고 남은 일부 빛이 반사되어 우리 눈에는 짙은 갈색 또는 옅은 갈색으로 보이게 됩니다.
  • 전 세계적으로 가장 흔한 눈 색깔이며, 멜라닌이 자외선을 차단하는 효과도 있어 일조량이 많은 지역에서 주로 나타납니다.

• 파란 눈: 멜라닌이 부족한 경우

  • 파란 눈은 파란색 색소가 있어서가 아닙니다.
  • 홍채 기질에 멜라닌이 거의 없는 상태로, 눈에 들어온 빛이 멜라닌에 흡수되지 않고 산란됩니다.
  • 이때 파장이 짧은 파란색 빛이 주로 산란되어 우리 눈에 반사되기 때문에 파랗게 보이는 것입니다. 이는 하늘이 파랗게 보이는 것과 같은 ‘틴들 현상(Tyndall effect)’ 원리입니다.

• 녹색, 회색 등 그 외의 눈: 멜라닌의 절묘한 조화

  • 녹색 눈은 적은 양의 멜라닌과 빛의 산란 효과가 결합된 결과입니다. 약간의 갈색 멜라닌 색소가 파란색 산란광과 섞여 녹색으로 보이게 됩니다.
  • 회색 눈이나 헤이즐넛색 눈 역시 멜라닌의 양, 분포, 그리고 빛의 산란 정도가 복합적으로 작용하여 나타나는 다채로운 결과물입니다.

모든 것은 유전자로 결정됩니다

눈 색깔이 멜라닌의 양으로 결정된다면, 이 멜라닌의 양은 무엇이 결정할까요? 바로 부모님으로부터 물려받은 유전자입니다.

• 과거에는 눈 색을 결정하는 것이 하나의 유전자 쌍(갈색=우성, 파란색=열성)이라고 단순하게 설명했지만, 실제로는 훨씬 복잡한 다인자 유전 방식입니다. 현재까지 약 15개 이상의 유전자가 눈 색깔에 관여하는 것으로 알려져 있습니다.

• 핵심 유전자, OCA2와 HERC2

  • OCA2 유전자: 멜라닌을 생성하는 데 필요한 단백질(P단백질)을 만드는 역할을 합니다. 즉, ‘멜라닌 공장’이라고 할 수 있습니다.
  • HERC2 유전자: OCA2 유전자가 얼마나 활동할지를 조절하는 ‘스위치’ 역할을 합니다. HERC2 유전자에 특정 변이가 있으면 OCA2 유전자의 활동을 억제하여 멜라닌 생성을 줄이고, 이는 결과적으로 파란 눈을 만들게 됩니다.

• 예시: 갈색 눈 부모에게서 파란 눈 아이가 태어나는 이유

  • 부모가 모두 갈색 눈을 가졌더라도, 두 사람 모두 멜라닌 생성을 억제하는 ‘파란 눈 유전자(HERC2 변이)’를 잠재적으로 가지고 있을 수 있습니다.
  • 이 두 유전자가 자녀에게 함께 전달될 경우, 멜라닌 색소가 매우 적게 생성되어 파란 눈을 가지고 태어날 수 있는 것입니다.

결론적으로, 우리의 눈 색깔은 ‘어떤 색’의 색소가 있느냐가 아니라, ‘갈색’ 멜라닌 색소가 ‘얼마나’, ‘어떻게’ 분포하는지에 따라 달라지는 빛과 유전자의 아름다운 합작품이라고 할 수 있습니다.

아기 눈 색깔의 변화 | 성장과 멜라닌

갓 태어난 아기의 눈 색깔만 보고 미래를 단정하기는 이릅니다. 특히 코카서스 인종(백인) 아기들은 태어날 때 짙은 파란색이나 회색 눈을 가지고 있다가, 성장하면서 점차 색이 변하는 경우가 많습니다.

태어날 때의 눈 색깔

• 신생아의 홍채에는 아직 멜라닌 색소가 거의 없거나 매우 적은 상태입니다.
• 이는 자궁 속에서는 빛에 노출될 일이 없어 멜라닌 생성이 활발하지 않았기 때문입니다.
• 따라서 멜라닌이 없는 눈이 빛의 산란으로 파랗게 보이는 원리와 같이, 대부분의 아기 눈이 푸른빛을 띠게 됩니다.
• 멜라닌을 만드는 유전자를 많이 가진 동양인이나 아프리카계 아기들은 태어날 때부터 짙은 회색이나 갈색 눈을 가지는 경우가 많으며, 이 경우 색의 변화가 거의 없거나 덜합니다.

생후 멜라닌 생성의 시작

• 아기가 태어나 빛에 노출되기 시작하면, 유전적 설계에 따라 홍채에서 점차 멜라닌 색소를 생성하기 시작합니다.
• 멜라닌 생성이 활발해질수록 눈 색깔은 점점 짙어집니다. 멜라닌 양에 따라 처음의 파란색 눈이 녹색, 헤이즐넛색, 혹은 옅은 갈색이나 짙은 갈색으로 자리 잡게 됩니다.
• 이러한 변화는 보통 생후 6개월에서 9개월 사이에 가장 두드러지게 나타나며, 3살 무렵이 되면 대부분 자신의 고유한 눈 색깔을 갖게 됩니다.

눈 색깔과 건강 | 자외선 그리고 질병

눈 색깔은 단순히 외모의 특징을 넘어 우리의 건강과도 미미한 관련이 있음을 시사하는 연구들이 있습니다.

자외선 민감도와 눈 보호

• 멜라닌과 자외선: 멜라닌 색소의 중요한 기능 중 하나는 자외선으로부터 우리 몸을 보호하는 것입니다. 피부가 햇볕에 타는 것도 멜라닌이 자외선을 흡수하며 생기는 현상입니다.
• 밝은 색 눈의 취약점: 멜라닌 함량이 적은 파란색이나 녹색 눈은 갈색 눈에 비해 자외선에 더 민감합니다. 빛이 많은 곳에서 눈을 더 부시게 느끼거나 불편함을 겪을 수 있습니다.
• 안구 질환 가능성: 일부 연구에서는 밝은 색 눈을 가진 사람들이 장기적으로 자외선 노출에 의한 특정 안구 질환(예: 황반변성)에 대한 위험이 미세하게 높을 수 있다고 보고하기도 합니다. 따라서 눈 색깔이 밝을수록 평소 선글라스나 모자를 착용하여 눈을 보호하는 습관이 더욱 중요합니다.

눈 색깔과 관련된 희귀 질환

눈 색깔의 이상은 때로 특정 건강 상태를 나타내는 신호일 수 있습니다.

• 홍채 이색증(Heterochromia): 양쪽 눈의 색깔이 다르거나, 한쪽 눈 안에서 색깔이 다른 경우입니다. 대부분은 유전적으로 아무런 문제 없이 나타나는 특징이지만, 드물게는 녹내장, 특정 염증성 질환이나 외상 후에 발생하기도 합니다.
• 백색증(Albinism): 유전적으로 멜라닌을 거의 혹은 전혀 생성하지 못하는 상태입니다. 이 경우 홍채에 색소가 거의 없어 매우 옅은 파란색 눈을 갖거나, 홍채 속 혈관이 비쳐 보여 붉은색 또는 분홍색 눈으로 보이기도 합니다. 심한 눈부심이나 시력 저하를 동반하는 경우가 많습니다.

눈 색깔의 지리적 분포 | 인류의 이주와 진화

눈 색깔의 다양성은 전 세계에 고르게 나타나지 않습니다. 특정 지역에 특정 눈 색깔이 더 흔하게 나타나는 현상은 인류의 이주 역사와 자연 선택, 즉 진화의 결과물로 설명될 수 있습니다.

인류의 시작과 갈색 눈

• 고향, 아프리카: 현생 인류는 적도 부근의 아프리카에서 기원했습니다. 이 지역은 일조량이 매우 강렬하여 자외선으로부터 몸을 보호하는 것이 생존에 필수적이었습니다.
• 멜라닌의 보호 기능: 다량의 멜라닌은 피부를 보호할 뿐만 아니라, 눈을 강한 햇빛으로부터 보호하는 중요한 역할을 했습니다. 따라서 초기 인류는 모두 멜라닌이 풍부한 짙은 갈색 눈을 가졌을 것으로 추정됩니다.

북쪽으로의 이주와 파란 눈의 등장

• 달라진 환경: 인류가 아프리카를 떠나 일조량이 적은 북쪽의 유럽 지역으로 이주하면서, 멜라닌의 필요성이 줄어들었습니다.
• 비타민 D 합성 가설: 햇빛이 부족한 환경에서는 피부를 통해 비타민 D를 합성하는 능력이 중요해집니다. 멜라닌이 적은 밝은 색 피부가 비타민 D 합성에 더 유리했을 것이라는 가설이 있으며, 눈 색깔을 결정하는 유전자(HERC2) 역시 피부색 관련 유전자와 가까이 있어 함께 변화했을 가능성이 제기됩니다. 멜라닌 생성을 억제하는 유전자 변이가 생존에 불리하지 않거나 오히려 유리하게 작용했을 수 있습니다.
• 단일 돌연변이: 연구에 따르면 오늘날 모든 파란 눈을 가진 사람들은 약 6,000년에서 10,000년 전 흑해 지역에 살았던 단 한 명의 공통 조상으로부터 유래한 유전자 변이를 공유하고 있다고 합니다.

눈 색깔을 바꿀 수 있을까 | 미용과 의학

현대 의학 및 미용 기술의 발달로 눈 색깔을 일시적 혹은 영구적으로 바꾸려는 시도가 이루어지고 있습니다. 하지만 안전성에 대한 충분한 고려가 필요합니다.

일시적인 변화: 컬러 콘택트렌즈

• 원리: 실제 홍채 위에 얇은 색소 패턴이 인쇄된 렌즈를 덮어 시각적으로 눈 색깔이 달라 보이게 하는 가장 대중적이고 안전한 방법입니다.
• 장점: 수술 없이 간편하게 원하는 색으로 바꿀 수 있으며, 매일 다른 분위기를 연출할 수 있습니다.
• 주의사항: 비의료인이 판매하는 제품이나 위생적이지 못한 관리는 각막 손상, 염증, 심각한 경우 실명까지 유발할 수 있으므로, 반드시 안과에서 처방받고 올바른 관리법을 준수해야 합니다.

영구적인 변화: 수술적 방법

• 홍채 임플란트: 눈을 절개하여 기존 홍채 위에 색상이 있는 인공 실리콘 홍채를 삽입하는 수술입니다. 본래 외상이나 질병으로 홍채가 손상된 환자를 위해 개발되었습니다.
  • 위험성: 미용 목적으로 시행할 경우 녹내장, 백내장, 각막 손상, 포도막염 등 심각한 합병증을 유발할 위험이 매우 높아 대부분의 국가에서 권장하지 않습니다.
• 레이저 시술: 각막을 통과하는 특정 파장의 레이저를 이용해 홍채 기질 앞부분에 있는 멜라닌 색소만을 선택적으로 파괴하는 방법입니다.
  • 결과: 갈색 멜라닌이 제거되면 그 아래의 빛 산란 효과가 드러나 눈이 파란색으로 보이게 됩니다. 이는 영구적인 변화이며, 다시 갈색으로 되돌릴 수 없습니다.
  • 안전성: 비교적 새로운 기술로, 파괴된 색소 조각이 눈의 다른 부분에 염증을 일으키거나 안압을 높이는 등의 장기적인 부작용에 대한 데이터가 아직 충분히 축적되지 않아 신중한 접근이 필요합니다.

눈 색깔에 대한 흥미로운 사실들

우리의 눈 색깔은 과학적 원리 외에도 여러 가지 흥미로운 이야기들을 담고 있습니다.

파란 눈은 모두 하나의 조상으로부터

• 앞서 언급했듯, 코펜하겐 대학의 연구에 따르면 파란 눈은 갈색 눈을 만들던 OCA2 유전자의 활동을 억제하는 HERC2 유전자의 단일 돌연변이로부터 시작되었습니다. 이는 현재 지구상의 모든 파란 눈을 가진 사람들이 유전적으로 아주 먼 친척 관계일 수 있음을 시사합니다.

세계에서 가장 희귀한 눈 색깔

• 일반적으로 녹색 눈이 가장 희귀한 색으로 알려져 있습니다(전체 인구의 약 2%). 이는 매우 적은 양의 멜라닌과 강한 빛 산란 효과가 결합되어 나타나는 절묘한 색입니다.
• 이보다 더 드물게는 명확한 호박색(Amber), 보라색에 가까워 보이는 눈(알비니즘과 관련), 그리고 홍채 이색증과 같은 특별한 경우가 존재합니다.

나이가 들면 눈 색깔이 변할까?

• 영아기를 지나 성인이 된 후에는 눈 색깔이 극적으로 변하지는 않습니다. 하지만 일부 사람들은 노화 과정에서 멜라닌 색소의 밀도가 약간 변하거나 침착되어 눈 색이 미세하게 더 옅어지거나 짙어지는 경험을 하기도 합니다.
• 또한, 백내장과 같은 안과 질환으로 인해 동공 주변이 뿌옇게 보이면서 전체적인 눈 색깔이 달라 보이는 경우도 있습니다.

눈 색깔에 대한 오해 | 유전의 복잡성 풀기

눈 색깔 유전은 흔히 알려진 것보다 훨씬 복잡하여 여러 가지 오해를 낳기도 합니다. 단순한 우성/열성 법칙만으로는 설명할 수 없는 유전의 세계를 더 깊이 들여다봅니다.

오해 1: 눈 색깔로 친자 확인이 가능하다?

• 과거의 단순 모델: 과거에는 갈색 눈 유전자가 우성, 파란 눈 유전자가 열성이라는 ‘멘델의 법칙’으로 눈 색깔 유전을 설명했습니다. 이 모델에 따르면 파란 눈을 가진 양 부모 사이에서는 파란 눈 아이만 태어나야 하며, 갈색 눈 아이가 태어나는 것은 불가능했습니다.
• 다인자 유전의 현실: 하지만 눈 색깔은 여러 유전자가 복합적으로 작용하는 다인자 유전입니다. 앞서 설명한 OCA2, HERC2 유전자 외에도 수많은 유전자가 멜라닌의 생성, 저장, 분포에 미세한 영향을 미칩니다.
• 가능성은 매우 낮지만 ‘0’은 아니다: 따라서 파란 눈을 가진 부모에게서도, 다른 유전자들의 예외적인 조합으로 인해 예상보다 많은 멜라닌이 생성되어 헤이즐넛색이나 옅은 갈색 눈을 가진 아이가 태어날 이론적 가능성이 존재합니다. 반대의 경우도 마찬가지입니다. 결론적으로, 눈 색깔은 친자 관계를 추정하는 참고 자료가 될 수는 있어도, 과학적인 증거로 사용될 수는 없습니다.

오해 2: 눈 색깔은 정해진 몇 가지로만 나뉜다?

• 색의 스펙트럼: 우리는 편의상 눈 색깔을 ‘갈색’, ‘파란색’, ‘녹색’ 등으로 구분하지만, 실제 눈 색깔은 연속적인 스펙트럼 위에 존재합니다. 같은 파란 눈이라도 사람마다 멜라닌의 양이 전혀 없고, 홍채 기질의 섬유 밀도가 높아 빛 산란이 강하게 일어나면 옅고 밝은 하늘색으로 보일 수 있습니다. 반면, 섬유 밀도가 낮다면 더 짙은 파란색으로 보이게 됩니다.
• 빛에 따라 달라지는 인상: 특히 밝은 색 눈은 주변의 조명 상태에 따라 색이 미묘하게 달라 보입니다. 햇빛 아래에서의 녹색 눈과 실내 형광등 아래에서의 녹색 눈이 다르게 보이는 것은 홍채의 멜라닌 색소와 산란광이 주변 빛과 어떻게 상호작용하느냐에 따라 시각적 인상이 달라지기 때문입니다. 따라서 눈 색깔은 고정된 단일 값이 아닌, 환경과 상호작용하는 유동적인 특성으로 이해하는 것이 더 정확합니다.

동물의 눈 색깔 | 인간과는 다른 다양성

자연계에는 인간의 눈 색깔 범위를 훨씬 뛰어넘는 다채로운 눈을 가진 동물들이 많습니다. 이는 멜라닌 외에 다른 색소를 사용하거나 독특한 해부학적 구조를 가지고 있기 때문입니다.

인간과 다른 색소의 활용

• 멜라닌만이 아니다: 인간의 눈 색깔이 오직 멜라닌의 양과 분포로 결정되는 반면, 많은 파충류, 조류, 어류 등은 다른 종류의 색소 세포를 가집니다.
• 리포크롬(Lipochrome) 색소: 노란색, 주황색, 붉은색 등을 발현하는 지용성 색소로, 수많은 새나 물고기의 강렬한 눈 색깔을 만들어냅니다. 매나 올빼미의 날카로워 보이는 노란 눈이 대표적인 예입니다.
• 이리도포어(Iridophore) 세포: 구아닌 결정체를 포함하고 있어 빛을 반사하여 반짝이는 금속성 색(은색, 금색 등)을 만들어냅니다. 물고기 비늘이 반짝이는 것과 같은 원리입니다.

빛을 반사하는 특별한 구조

• 타페텀 루시idum(Tapetum lucidum): 많은 야행성 포유류(고양이, 개, 사슴 등)의 망막 뒤에는 ‘타페텀’이라는 빛 반사층이 있습니다. 이 구조는 들어온 빛을 증폭시켜 어두운 곳에서도 잘 볼 수 있게 도와줍니다.
• 어둠 속에서 빛나는 눈: 밤에 동물의 눈에 빛을 비추었을 때 녹색, 노란색, 파란색 등으로 빛나는 ‘안광(Eyeshine)’ 현상이 바로 이 타페텀 층 때문입니다. 타페텀에서 반사되는 빛의 색깔은 동물의 종류나 개체에 따라 다르며, 이는 종종 그 동물의 고유한 눈 색깔처럼 보이게 하는 데 영향을 줍니다.

이 글에서는 눈은 왜 파란 사람도 있고 갈색 사람도 있을까 | 멜라닌과 유전의 관계에 대해 알아보았습니다. 감사합니다.