날로먹는 분자세포생물학

날로 먹는 분자세포생물학 - 2023 세종도서 교양부문 추천도서
신인철 지음 / 성안당 / 2022년 11월

현대를 사는 우리는 모든 생물이 세포로 이루어져 있다는 것을 잘 알고 있다. 네덜란드의 레벤후크는 인류 최초로 고해상도 현미경을 만들었다. 영국 왕립 학회의 일원이었던 로버트 후크에게는 현재의 현미경과 유사한 형태로 두 개 이상의 렌즈를 가진 복합 현미경이 있었다. 그린 후크의 코르크 단면 스케치가 사실 최초의 ‘세포(cell)’에 대한 보고로 알려졌다. 당시에는 코르크나 연못 속의 미생물에서 볼 수 있었던 세포가 고등식물이나 고등 동물의 몸을 이루는 기본단위라고 생각하지는 못했다. 고등 동식물도 세포로 이루어져 있다는 것을 사실은 뒤늦게 슈반(동물세포)과 슐라이덴(식물세포)에 의해서 밝혀지게 되었다고 한다.

식물세포를 관찰하다 세포 안에 핵이라는 구조가 있는 것을 발견한 슈반은 슐라이덴을 자기의 실험실로 초청하여 자신이 제작한 동물의 샘플로 만든 슬라이드를 보여주었고 슈반은 슐라이덴이 발견한 식물 ‘세포’와 자신이 관찰한 동물 ‘세포’와의 유사점으로부터 아이디어를 얻어 ‘세포 이론’을 1839년에 발표했다. 슈반이 발표한 ‘세포 이론’의 결론은 세 가지 명제로 요약하면 첫째 세포는 모든 생명체의 구조적 생리적 단위이다. 둘째 세포는 혼자서 존재하기도 하고 생물의 몸을 이루기 위한 구조 단위로도 쓰인다. 셋째 세포는 결정처럼 자연발생적으로 생겨난다. 슈반의 세포 이론 중 세 번째 명제는 루돌프 피르호에 의해 ‘모든 세포는 기존의 세포로부터 만들어진다.’로 바뀐다.

현대 세포생물학에서 이야기하는 세포 이론의 명제는 첫째 모든 생명체는 세포로 이루어져 있다. 둘째 세포는 생명체의 구조적, 기능적 기본단위이다. 셋째 모든 세포는 기존의 세포가 분열하여 생겨난다. 넷째 세포 내부에서 에너지 흐름이 있다. 세포의 기능으로 세포가 작은 이유는 세포의 정상적인 기능을 유지하기 위함이다. 삼차원 구조를 가지고 있는 세포 내부에서 물질대사 등을 수행하기 위해 끊임없이 세포 외부에서 영양물질을 받아들이고 세포 외부로 노폐물을 배출해야 하는데 이러한 영양물질과 노폐물은 세포를 둘러싼 세포막을 통하여 이동한다. 세포의 크기가 커지면 세포의 체적은 세제곱으로 늘어나고 세포막의 면적은 제곱으로 늘어나기 때문에 세포의 크기가 커지게 되면 내부의 부피가 늘어나는 것을 세포막이 따라잡지 못한다는 사실이 신기하면서도 모든 것엔 법칙이 있음을 또 한 번 깨닫게 되었다.

세포는 내부 구조가 복잡한 ‘진핵세포’와 비교적 간단한 ‘원핵세포’로 나뉜다. ‘진핵세포’는 진짜 핵이 있는 세포이고 ‘원핵세포’는 핵은 없고 원시적인 핵 비슷한 것만 있는 세포이다. 박테리아와 같은 세포 한 개로 혼자 살아가는 단세포 생물인 미생물이 ‘원핵세포’ 생물이고 ‘진핵세포’는 동물이나 식물과 같은 아주 많은 개수의 세포로 이루어진 다세포 생물의 몸을 만든다. 세포 핵은 세포 내 여러 구조물 중에서 일반적으로 가장 크다. DNA와 RNA를 통틀어 ‘핵산’이라고 한다. 핵 안에 있는 산(酸)이라는 뜻이다. 이들의 주된 기능은 유전 정보를 저장하는 것이다. 단백질 공장인 리보솜은 조면 소포체 표면에 붙어서 자신이 만든 단백질을 소포체 내부로 집어넣는다. 단백질, 그중에서도 효소는 세포 안에서 일어나는 온갖 생화학 반응을 촉매 하는 분자 기계인 것이다. 세포막의 가장 기본적인 기능은 세포 외부와 내부를 나누는 것이다.

우리의 몸에 뼈대가 있는 것처럼 세포에도 뼈대가 있다. 세포 안의 뼈, 세포 골격은 우리의 뼈와 같은 성분이 아니라 단백질로 만들어져 있다. 세포는 끊임없이 외부로부터 신호를 받아서 그 신호에 반응한다. 세포는 눈이 없고 귀도 없고 입도 없기 때문에 외부로부터 신호를 받을 필요가 있을 때 신호전달물질을 통해 신호를 받는다. 학창 시절 과학이라는 과목을 극혐할 정도로 싫어했기에 이후에는 과학 관련 도서나 영상은 거의 찾아보지도 않았다. 이 책의 다양한 그림을 통하여 복잡하고 어려운 분자세포생물학을 쉽게 이해하고 접근할 수 있어서 유익했고, 앞으로는 과학을 너무 등한시하지 말고 과학 관련 도서나 유튜브 영상이나 칼럼 등도 종종 접하며 지식의 스펙트럼을 넓혀 나가야겠다.