• 인간 페로몬의 발견은 그동안 무시되어온 화학적 의사소통에 관심을 갖게 했다. 실용적인 관점에서 볼 때, 화학적 의사소통을 제대로 이해하면 의학 분야에 활용할 수 있다. 가령 ‘전자 코’ 같은 것을 개발한다면, 환자의 소변이나 숨에 섞인 물질을 감지해 암 같은 질병을 쉽게 진단할 수 있을 것이다.

의사소통 수단은 여러 가지다. 짚신벌레나 아메바 같은 미생물은 화학물질을 이용한다. 식물은 다양한 화학물질을 통해 서로 의사소통한다. 복잡한 형태의 감각기관이 발달한 동물은 그 감각을 이용해 의사를 전달한다. 눈이 발달한 동물은 주로 시각을, 귀가 발달한 동물은 주로 청각을 이용한다. 감각에는 우리가 오감이라고 부르는 시각, 청각, 촉각, 미각, 후각만 있는 것이 아니다. 전기, 자기, 진동을 느끼는 동물도 있으며, 우리가 알지 못하는 다른 감각을 활용하는 동물도 있을 것이다.

기숙사 여학생들의 월경주기 일치

인간은 주로 언어로 의사소통을 하며, 언어는 대체로 시각과 청각에 의존한다. 그 때문에 후각은 상당히 퇴화했다. 음식 냄새, 뭔가가 타는 냄새, 유독한 냄새를 맡을 때처럼 생존이나 위생과 관련된 상황에선 후각을 많이 쓰지만, 의사소통의 도구로는 거의 쓰지 않는다. 우리는 필요할 때 눈짓이나 혀를 차는 소리만으로도 충분히 의사를 전달할 수 있으나 의도적으로 어떤 냄새를 풍겨서 의사를 전달하지는 못한다.

그런데 우리가 시각과 청각에 너무 의존하는 탓에 후각의 진짜 기능을 제대로 알지 못한 것은 아닐까? 동물이 냄새나 페로몬(체외분비성 물질)을 통해 의사를 전달하듯이, 우리에게도 후각이나 화학 감각이 중요한 의사소통 도구로 쓰일 수 있지 않을까? 우리는 의식하지 못하는 어떤 화학물질이 콧속으로 들어와서 무언의 메시지를 전달한다면? 다른 동물이 스스로 의식하지 못한 채 냄새나 페로몬에 반응하듯이 인간도 의식하지 못한 채 어떤 통신물질에 반응할 수 있을지도 모른다. 만일 그렇다면 그 물질의 발신자가 전하고자 한 메시지가 수신자에게 전달된 것이다.

1971년 미국 하버드대 대학원생이던 마사 매클린톡은 기숙사에서 함께 생활하는 여학생들의 월경주기가 동조현상을 보인다는 내용의 논문을 발표했다. 자료를 수집해보니 처음에는 제각기 다르던 생리일이 7개월이 지나자 33% 더 가까워졌다. 같은 방을 쓰지 않는 여성들에게선 그런 현상이 나타나지 않았다. 엄마와 딸, 자매, 레즈비언 커플 등 함께 생활하는 여성들 사이에서 그런 현상이 나타난다는 속설을 과학적으로 확인한 것이다. 그녀는 그런 동조현상을 친구들이 서로 접촉하면서 페로몬이 전달되어 나타나는 것이라고 추론했다.



이 연구 결과는 많은 논란을 불러일으켰다. 페로몬은 개미나 나방 같은 곤충이나, 사향고향이 같은 동물에게나 있는 것이 아닌가. 그런데 인간에게 페로몬이 있다니. 페로몬 하면 으레 성욕을 부추기는 미약(媚藥)을 떠올리는 사람들은 사기를 쳐서 한몫 볼 좋은 기회가 왔구나 생각했을지도 모르겠다. 어떤 페로몬인지는 몰라도 인간이 페로몬에 영향을 받는다면 성(性) 페로몬에도 영향을 받지 말라는 법이 있냐고 말이다. 아무튼 월경주기 동조현상은 그 뒤로도 가끔 연구 결과를 통해 알려졌고, 통계적으로 그 현상이 일어난다고 주장하는 논문도 있고, 그렇지 않다는 논문도 있다. 전자 쪽이 좀더 많은 편이다.

‘화학통신물질’

페로몬은 동물들 사이의 의사소통에 쓰이는 화학물질을 일컫는다. 구체적으로 말하면, 동물의 체외로 배출되어 같은 종(種)의 개체에게 전달되어 행동이나 발달 측면에서 특정한 반응을 일으키는 화학물질이다. 기능에 따라 성 페로몬, 집합 페로몬, 길잡이 페로몬으로 세분된다.

페로몬은 같은 종의 개체 사이에 의사를 전달하는 물질이기에 믿을 수 있다. 또 발신자와 수신자 양쪽에게 혜택을 주는 것일 수밖에 없다. 페로몬이 주는 정보가 믿을 수 없고 피해를 주는 것이라면 수신자는 그것을 무시할 것이고, 발신자도 굳이 힘들여 그런 페로몬을 계속 분비하지 않을 것이기 때문이다. 따라서 진실하고 상호 혜택을 주는 페로몬만이 진화 과정에서 존속할 수 있다.

반면에 포식자와 먹이처럼 서로 다른 종 사이에는 가짜 신호가 전달될 수 있다. 포식자는 먹이의 암컷이 분비하는 페로몬과 똑같은 물질을 발산, 먹이 수컷들을 유인해 잡아먹을 수 있다. 거꾸로 먹이가 엉뚱한 페로몬을 분비해 포식자를 속일 수도 있다. 이렇게 동물들 사이에는 다양한 화학적 신호들이 오가며, 그렇게 의사소통의 도구로 쓰이는 화학물질들을 통틀어 화학통신물질이라고 한다. 페로몬은 화학통신물질의 일종이다.

인간은 시각과 청각에 주로 의지하기에 의식하지 못하지만, 동물은 이런 통신물질을 주고받으면서 살고 있다. 동물은 이를 통해 가족과 동료와 적을 식별하고, 자신의 세력권을 설정하고, 먹이와 짝을 유인하고, 적을 피하기도 한다. 인간은 그 세계를 제대로 알지 못하며, 그다지 관심도 없는 편이었다. 사실 파악하기가 어렵다는 점도 한몫을 했을 것이다. 길이가 얼마라고 하면 우리는 쉽게 머릿속에 떠올릴 수 있지만, 냄새가 얼마나 강하고 어떤 종류라는 것을 남에게 전달하기란 쉽지 않다.

생물이 시각이나 청각을 갖게 된 것은 후각이나 화학감각보다 훨씬 뒤의 일이다. 지구에 먼저 출현한 미생물은 화학적 자극을 감지해 먹이를 찾고 위험을 피했다. 그러니 진화의 정점에 섰다고 자부하는 인간이 후각이나 화학감각보다 시각이나 청각을 우위에 놓는 것은 어찌 보면 당연하다. 인간의 후각이 크게 퇴화했다는 것도 그런 관점을 뒷받침하는 듯하다. 페로몬을 감지하는 기관이라고 알려진 보습코기관이 성인에게서는 흔적만 남아 있다는 것도 그렇다.

보습코기관은 대다수 양서류, 파충류, 포유류의 후각계에 딸린 감각기관의 일종이다. 대개는 코사이막 아래쪽이나 입천장에 있다. 보습코기관에는 페로몬 수용체가 있다. 생쥐나 햄스터의 암컷이 발산하는 화학물질은 수컷의 보습코기관을 자극해 수컷의 남성 호르몬 농도에 변화를 일으킨다. 보습코기관은 페로몬 외에 다양한 화학적 신호에도 반응한다.

인간도 페로몬 분비

사람의 보습코기관은 태아 때는 있으나 태어난 뒤 퇴화한다. 하지만 성인에게 보습코기관이 있는지를 놓고 오랫동안 논란이 있었다. 현재의 해부학적 연구 결과들은 성인의 보습코기관은 있다고 해도 흔적만 있을 뿐 ‘기관’이라고 이름붙일 만한 기능을 못한다고 말해준다. 그 흔적은 뇌와 신경이 연결되어 있지 않으므로 아무 기능도 하지 않는다.

분자유전학적 연구 결과도 같은 결론을 시사하는 듯하다. 연구자들은 몇몇 포유류 종에서 페로몬 수용체 유전자라고 할 만한 유전자들을 발견했다. 인간도 비슷한 유전자들을 지니고 있지만, 돌연변이가 일어나서 제대로 발현하지 못한 것이다. 하지만 모든 유전자를 조사한 것은 아니므로 단정지을 수는 없다. 비슷한 예로 인간은 후각 수용체 유전자의 약 70%가 제 기능을 못하지만 필요한 냄새를 맡는 데는 별 지장이 없다.

보습코기관이 페로몬을 검출하는 기관이라면, 그것이 퇴화했으니 인간은 페로몬을 감지하지 못하는 것이 아닐까? 그것은 월경주기 동조현상에서처럼 인간 사이에 화학적 의사 전달이 이뤄진다는 증거와 모순되는 듯하다.

따라서 인간이 보습코기관이 아닌 다른 감각기관을 통해 페로몬을 감지한다고 봐야 모순이 해결된다. 예를 들어 갓 태어난 토끼 새끼가 페로몬에 반응해 어미의 젖꼭지를 찾는 것이나 돼지 암컷이 수컷의 페로몬에 반응하는 것은 진짜 후각기관을 통해 이뤄진다. 따라서 인간도 진짜 후각기관을 통해 페로몬을 감지하는지도 모른다. 아니면 제6의 감각기관이 있든지.

대다수 동물이 페로몬을 다방면으로 활용하고 있는데 인간만이 그 능력을 아예 잃었다고 한다면 오히려 그것이 더 놀라운 일일 것이다.

월경주기 동조현상을 연구한 지 20여 년이 지난 1998년 매클린톡은 제자와 함께 인간 페로몬이 있음을 시사하는 더욱 구체적인 실험 결과를 내놓았다. 그들은 냄새로는 검출할 수 없지만, 배란 시기에 영향을 끼치는 페로몬들이 있다는 것을 보여줬다.

연구진은 월경주기가 규칙적인 20∼35세 여성 29명을 대상으로 실험을 했다. 그들은 9명을 골라 깨끗이 씻도록 한 다음 겨드랑이에 패드를 붙였다. 패드는 적어도 8시간 이상 붙이고 있도록 했다. 그런 식으로 월경주기의 단계별로 시료를 채취하면, 거기에 알코올을 섞어서 냄새를 없앤 뒤 나머지 20명의 코 밑에 그 혼합물을 발랐다.

그러자 상당수의 여성에게서 배란주기가 빨라지거나 느려지는 현상이 나타났다. 배란 이전의 난포기에 있을 때 채취한 겨드랑이 분비물에 노출됐을 때는 월경주기가 짧아지는 효과가 나타났다. 즉 예정 배란일보다 더 일찍 배란이 됐다. 반면에 배란기에 있을 때 채취한 분비물을 발랐을 때에는 배란일이 늦어지는 효과가 나타났다.

그것은 여성이 페로몬을 분비한다는 것을 입증하고도 남았다. 그보다 앞서 매클린톡 연구진은 쥐의 암컷이 다른 암컷들의 임신을 억제하는 페로몬과 촉진하는 페로몬을 분비한다는 것을 밝혀냈다. 그들은 그 연구 결과를 토대로 여성도 두 종류의 페로몬을 분비한다고 추론했다. 하나는 배란 전에 만들어지는 것으로 배란 주기를 짧게 하며, 다른 하나는 배란 때 생산되는 것으로 배란 주기를 길게 한다는 것이다.

공포와 불안도 전염?

이 실험으로 여성이 페로몬을 분비한다는 것이 확인됐다. 그 페로몬이 어떤 것인지는 앞으로 밝혀낼 과제이다. 남성도 여성의 월경주기에 영향을 끼치는 페로몬을 분비할까? 그것도 앞으로 연구해야 할 것이다.

그런데 이렇게 배란주기를 일치시키는 것이 어떤 의미가 있을까. 쥐들은 같은 시기에 새끼를 낳고 키우는 편이 유리하다. 그렇지 않으면 나중에 태어난 새끼들이 먼저 태어난 다른 암컷의 새끼들에게 밀려나 죽는 일이 벌어질 수 있다. 이 해석을 인간에게도 그대로 적용할 수 있을까.

진화심리학적으로 말하자면, 우리 조상들이 살던 선사시대에 그럴 필요가 있었던 것일까? 먼 옛날에 여성들이 동시에 배란을 함으로써 유전자 다양성을 유지할 수 있었다는 이론이 있긴 하다. 한 남성이 모든 여성을 임신시키는 것이 불가능했을 테니까 말이다. 하지만 다른 이론도 있을 수 있다. 인간 페로몬 연구는 이제 막 걸음마를 시작했을 뿐이다.

그렇다면 다른 동물처럼 페로몬이 남녀의 짝 선택에도 영향을 끼칠까. 영향을 끼친다면 어느 정도일까. 아직 대답하기는 이르다. 하지만 매클린톡은 다른 동물과 달리 인간은 짝짓기 쪽으로는 페로몬에 별 영향을 안 받을 것이라고 말한다. 인간이 연애 상대를 고를 때는 온갖 요인이 관여하기 때문이다. 위기 상황이 아니라면 인간의 행동은 대개 문화와 경험을 통해 습득한 것들에 따르게 마련이다.

그렇다고 페로몬의 영향이 극히 미미하다고 단정짓는 것도 섣부르다. 배란기나 겁에 질렸을 때 인간의 체취가 달라진다는 연구 결과가 있다. 그런 체취 변화가 일어날 때 페로몬이 분비되지 않을까. 가령 공포 페로몬, 불안 페로몬 같은 것들이 있어서 함께 있는 사람들에게 두려움이나 불안감을 퍼뜨리는 데 관여하지 않을까.

매클린톡 연구진은 후속 연구를 통해 인간의 감정과 기분을 변화시키는 화학물질이 있음을 밝혀내고 그것들이 페로몬일 가능성을 제시한 바 있다. 토끼 새끼가 페로몬으로 어미의 젖꼭지를 찾듯이, 혹시 인간의 아기도 엄마의 젖가슴과 페로몬으로 맺어져 있는 건 아닐까. 매클린톡은 인간 페로몬의 활용 가능성도 제시한다. 페로몬은 월경주기의 길이를 조절하고 배란에 영향을 끼칠 수 있으므로, 더 자연스러운 불임 치료법이나 피임법을 제공할 가능성이 있다.

아시아 코끼리의 경우

매클린톡의 실험이 인간 페로몬의 존재를 증명했다면, 코끼리를 대상으로 실험한 라스무센 연구진은 페로몬의 보편성을 보여줬다는 점에서 의미가 있다.

페로몬이 처음 분리된 것은 1956년이다. 독일의 부테난트 연구진이 누에나방을 대상으로 무려 20년 동안 고생한 끝에 성공했다. 그들은 누에나방 암컷의 배마디에 있는 특정한 분비샘을 하나하나 떼어냈다. 그렇게 무려 50만마리의 분비샘을 모아서 혼합물을 추출했다. 그 혼합물이 조금만 있어도 나방 수컷은 미친 듯이 날개를 파드득거리며 춤을 추었다. 페로몬이 들어 있다는 의미였다.

연구진은 그 혼합물에서 상관없는 물질들을 하나하나 제거한 끝에 마침내 순수한 페로몬을 얻었다. 그들은 그것을 ‘봄비콜’이라고 불렀다. 그것은 아주 강력한 성 유인물질이었다. 미국의 의사이자 수필가인 루이스 토머스는 나방 암컷 한 마리의 몸에 든 봄비콜을 한 번에 확 뿌리면 이론상 수컷 1조마리가 즉시 몰려들 것이라고 말했다.

곤충은 페로몬에 노출됐을 때 틀에 박힌 예측 가능한 행동을 하므로 페로몬을 찾아내기가 쉽다. 하지만 포유류는 다르다. 포유류의 행동은 페로몬과 무관한 많은 요인에 영향을 받기 때문에, 어떤 혼합물에 노출시켰을 때의 반응을 보고 거기에 페로몬이 있는지 여부를 알기 어려울 때도 많다.

하지만 그런 어려움을 극복하는 연구자들이 있다. 미국 오레곤 과학기술대학원의 라스무센 연구진은 아시아 코끼리를 대상으로 실험했다. 그들은 코끼리 암컷의 오줌 약 4000ℓ를 분석한 끝에 암컷이 배란 직전에 페로몬을 분비한다는 것을 알았다.

수컷은 암컷의 오줌에 코를 담가 냄새를 맡곤 하는데, 거기에 페로몬이 섞여 있으면 윗입술을 말아올리는 이른바 ‘플레멘 반응’을 보인다. 페로몬 농도가 진할수록 플레멘 반응도 더 잦아진다. 그 페로몬은 수컷에게 암컷이 짝짓기를 할 준비가 됐음을 알린다.

라스무센 연구진은 1996년 그 오줌을 분석해 마침내 코끼리 성 페로몬의 정체를 밝혀냈다. 놀랍게도 그 물질은 앞서 약 140종의 나방 암컷에게서 발견된 성 페로몬과 같았다. 엄청난 몸집의 코끼리와 작디작은 나방이 똑같은 페로몬으로 수컷을 유혹한 것이다.

그렇다고 나방 암컷의 페로몬에 코끼리 수컷이 발정한다거나 코끼리의 페로몬에 나방 수컷들이 떼지어 몰려든다는 말은 아니다. 나방의 페로몬은 코끼리에게 기별도 안 가며, 나방은 종별로 다양한 페로몬들을 섞어 ‘칵테일’을 만들어 쓰기 때문에 코끼리의 페로몬에 반응하지 않는다.

발정기의 달콤한 냄새

트리스트램 와이어트는 ‘페로몬과 동물 행동’이라는 책에서 코끼리와 나방의 성 페로몬이 똑같다는 발견이 아주 흥미롭다고 말한다. 그것은 포유류와 곤충뿐 아니라 동물 전반에 관해 몇 가지 중요한 점을 지적해준다는 것이다.

첫째는 페로몬이 동물계에 아주 흔하며, 다른 신호들보다 페로몬이 더 많은 상호작용을 매개한다는 의미다. 둘째는 똑같은 물질을 신호로 사용하는 것은 서로 먼 종들 사이에 수렴 진화가 이뤄졌다는 의미다. 모든 동물이 공통 조상에서 유래한 동일한 기본적인 효소 경로를 활용하기 때문에 그런 우연의 일치가 가능했다는 것이다. 셋째는 곤충처럼 포유동물도 작은 분자를 성적 신호를 전달하는 페로몬으로 쓸 수 있다는 것이다. 즉 포유류의 페로몬은 곤충의 페로몬보다 분리하기가 더 어렵지만, 그렇다고 더 복합적인 것은 아니라는 의미이다.

라스무센 연구진은 아시아 코끼리 수컷도 페로몬을 분비하는지 살펴보았다. 발정기에 어른 수컷은 관자놀이샘, 오줌, 숨을 통해 프론탈린이라는 물질이 포함된 지독한 냄새가 나는 화합물을 분비한다. 대조적으로 이제 10대에 도달한 수컷은 발정기에 달콤한 냄새를 풍긴다. 코끼리가 성숙할수록 프론탈린 농도는 짙어진다. 아시아 코끼리는 성별, 발달 단계, 동료의 생리적 상태에 따라 프론탈린 농도에 대한 반응이 달라진다. 프론탈린은 페로몬의 기능을 한다. 어른 수컷은 대개 프론탈린에 반응하지 않는다. 반면에 덜 자란 수컷은 거부하거나 회피하는 반응을 보인다.

암컷의 반응은 호르몬 상태에 따라 달라진다. 배란 직전 단계에서 가장 강한 반응을 보인다. 프론탈린도 곤충에게서 이미 발견된 페로몬이다. 따라서 코끼리 수컷도 곤충과 똑같은 페로몬을 이용하는 셈이다. 이런 페로몬들을 이용해 코끼리의 짝짓기를 유도한다면 멸종 위기에 있는 코끼리의 수를 늘릴 수 있을지도 모른다.

포유류의 페로몬은 어떤 기능을 할까. 세력권을 표시한다거나, 번식을 돕는다거나, 어미와 새끼나 동료 같은 개체 식별에 쓰인다거나 하는 다양한 가설이 있다. 하지만 곤충의 페로몬 연구와 달리, 포유류 페로몬은 연구하기가 어렵고 이제 시작 단계이다. 인간 페로몬 연구는 더 미비하다. 매클린톡의 실험이 보여줬듯이 인간의 겨드랑이는 다른 포유류의 냄새 분비샘과 비슷한 기능을 하는 듯하다. 다른 부위들도 그럴까?

도둑맞은 미래

인간 페로몬의 발견은 그동안 무시되어온 화학적 의사소통에 관심을 갖게 하는 계기가 됐다. 실용적인 관점에서 볼 때, 화학적 의사소통을 제대로 이해하면 의학 등에 활용할 수 있다. 가령 전자 코 같은 것을 개발한다면, 환자의 소변이나 숨에 섞인 물질을 감지해 암 같은 질병을 쉽게 진단할 수도 있다.

이한음 ● 1966년 서울 출생 ● 서울대 식물학과 졸업 ● 경향신문 신춘문예 당선 ● 과학평론가, 전문번역가 ● 저서 및 역서 : ‘신이 되고 싶은 컴퓨터’ ‘인간 본성에 대하여’ ‘조상 이야기’ ‘복제양 돌리’ ‘미리 보는 2050년 신세계’ ‘굿바이 프로이트’ ‘해변의 과학자들’ 등

더 넓게 보면 그것은 인간이 서로, 그리고 다른 동물들과 동떨어진 존재가 아님을 새삼 일깨워준다. 코끼리와 나방이 같은 페로몬으로 짝을 유혹한다는 점에서 한통속임을 보여주듯이, 페로몬은 인간이 다른 동물들과 한통속임을 보여준다. 그리고 눈과 귀로 알지 못하는 다른 세계, 즉 화학적 세계가 우리 주위에 펼쳐져 있다는 것도 말해준다.

테오 콜본은 ‘도둑맞은 미래’에서 화학적 세계가 우리의 미래를 파괴할 수 있다고 했다. 환경 호르몬이라고 하는 내분비계 교란물질이 인간의 정자 수 감소, 양서류 멸종을 불러온다고 말이다. 그것은 인간이 미처 의식하지 못한 또 다른 종류의 화학적 의사전달이다.