미토콘드리아 박테리아에서 인간으로, 진화의 숨은 지배자

오파비니아 7 | 양장

닉 레인 지음 | 김정은 옮김 | 뿌리와이파리 | 2009년 01월 23일 출간

총 4 중

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상품상세정보
ISBN	9788990024886(8990024889)
쪽수	529쪽
크기	148 * 210 mm 판형알림
이 책의 원서/번역서	Power, sex, suicide : mitochondria and the meaning of life / Lane, Nick

책소개

이 책이 속한 분야

과학 > 생물학 > 미생물학

생명 진화의 열쇠를 쥐고 있는 미토콘드리아!

『미토콘드리아』는 미토콘드리아를 통해 생명의 진화사를 살펴보는 책이다. 몸속 가장 깊은 곳에서 소리 없이 우리의 삶을 지배하는 생명 에너지의 발전소이자, 다세포 생물의 진화를 이끈 원동력인 미토콘드리아. 핵이 있는 복잡한 세포를 위해 일하는 기관으로만 여겨졌던 미토콘드리아는 이제 복잡한 생명체를 탄생시킨 주인공으로 인정받고 있다.

미토콘드리아는 우리가 사용하는 에너지의 거의 전부를 생산하는 아주 작은 세포기관이다. 세포마다 평균 300~400개씩 들어 있으며, 몸 전체로 보면 그 수가 1경 개에 이른다. 모든 동물에 존재하는 미토콘드리아는 한때 독립생활을 하던 세균이었으며, 약 20억 년 전부터 더 큰 세포 안에서 적응하게 되었다. 그 이전에 지구를 지배했던 세균은 복잡성을 만들어내지 못했지만, 미토콘드리아와 숙주세포 사이의 예측할 수 없는 관계는 진화의 산물들을 만들어냈다.

이 책은 복잡한 생명체의 열쇠를 쥐고 있는 미토콘드리아를 통해 생명의 의미를 새롭게 바라본다. 우리가 사는 세상을 미토콘드리아의 관점에서 살펴보며, 첨단연구로부터 나온 결과들을 퍼즐조각처럼 맞춰나가고 있다. 복잡성의 형성, 생명의 기원, 성과 생식력, 죽음, 영원한 생명에 대한 기대 등 생물학에서 중요한 난제들의 해답을 모색한다. [양장본]

☞ 작품 조금 더 살펴보기!
과학자들은 미토콘드리아의 노예화와 없었다면 지구의 생명체는 단세포 생물인 세균을 벗어나지 못했을 것이라고 주장한다. 이렇듯 생명 이야기에서 매우 중요한 미토콘드리아는 오늘날 선사인류학, 유전질환, 세포자살, 불임, 노화, 생체에너지학, 성, 진핵세포를 다루는 다양한 연구 분야의 중심에 있다.

책 속으로

최근 20여 년 사이 과학계에서는 미토콘드리아의 새로운 면들이 속속 밝혀졌지만 일반 대중에게는 조금 생소할 것이다. 그중 가장 중요한 것은 예정된 세포자살, 아포토시스apoptosis다. 모든 세포는 더 큰 이익, 다시 말해 몸 전체를 위해 자살을 한다. 1990년대 중반 무렵부터 과학자들은 아포토시스를 결정하는 것이 핵 유전자가 아니라 미토콘드리아라는 사실을 발견했다. 예측을 뒤엎는 결과였다. 아포토시스는 의학 연구에서 중요한 의미를 지닌다. 아포토시스를 해야 할 상황에서 아포토시스가 일어나지 않는 것이 암의 근본원인이기 때문이다... 더보기

최근 20여 년 사이 과학계에서는 미토콘드리아의 새로운 면들이 속속 밝혀졌지만 일반 대중에게는 조금 생소할 것이다. 그중 가장 중요한 것은 예정된 세포자살, 아포토시스apoptosis다. 모든 세포는 더 큰 이익, 다시 말해 몸 전체를 위해 자살을 한다. 1990년대 중반 무렵부터 과학자들은 아포토시스를 결정하는 것이 핵 유전자가 아니라 미토콘드리아라는 사실을 발견했다. 예측을 뒤엎는 결과였다. 아포토시스는 의학 연구에서 중요한 의미를 지닌다. 아포토시스를 해야 할 상황에서 아포토시스가 일어나지 않는 것이 암의 근본원인이기 때문이다. 많은 과학자들이 핵 유전자에 초점을 맞추는 대신 이제는 미토콘드리아를 조작할 수 있는 다양한 방법을 찾고 있다. (18쪽)

복잡한 진핵세포가 어떻게 만들어지게 되었는지도 뜨거운 논쟁거리다. 지금까지의 통설은 조금씩 진화를 거듭하던 원시진핵세포가 어느 날 세균 하나를 집어삼켰고 이 세균이 몇 세대를 거치면서 세포에 종속되어가다가 마침내 완전한 세포의 일부가 되면서 미토콘드리아로 진화되었다는 것이다. 이 가설에 따르면 우리 모두의 공통조상은 미토콘드리아가 없는 원시진핵 단세포 생물이라는 예측이 가능하다. 이 원시진핵 단세포 생물이야말로 미토콘드리아가 ‘사로잡혀’ 이용되기 이전의 세포 형태를 보여주는 증거가 된다. 그러나 10여 년에 걸친 면밀한 유전학적 분석결과, 현재까지 알려진 모든 진핵세포는 미토콘드리아가 있거나, 지금은 없더라도 한때 있었던 것으로 밝혀졌다. 이는 진핵세포의 기원이 미토콘드리아의 기원과 밀접한 관계가 있음을 보여준다. 두 사건은 하나거나 동시에 진행된 것이다. 만약 이것이 사실이라면, 미토콘드리아는 다세포 생물의 진화에만 필요한 것이 아니라 다세포 생물을 구성하는 진핵세포가 처음 만들어지던 순간부터 필요했을 것이다. 이 또한 사실이라면, 지구상의 모든 생명체가 세균 수준을 넘어 진화하는 일은 미토콘드리아 없이는 불가능했다는 결론이 나온다. (19~20쪽)

미토콘드리아의 더 은밀한 일면은 양성兩性 간의 차이와 관련이 있다. 사실 미토콘드리아가 없었다면 성性은 없었을 것이다. 성은 누구나 알고 있지만 아무도 풀지 못한 어려운 문제다. 유성생식으로 한 아이가 태어나려면 아버지와 어머니, 두 사람이 필요하다. 반면 무성생식이나 단성생식을 할 경우에는 어머니만 있으면 족하다. 아버지 역할은 불필요할 뿐 아니라 자원과 공간의 낭비다. 게다가 성을 종족번식 수단으로 볼 때 두 가지 성별이 있다는 것은 전체 개체군의 절반 중에서 짝을 찾아야 한다는 의미다. 출산 여부와 관계없이 모든 사람이 똑같은 성을 갖거나 모두 다른 성을 갖는 편이 더 나았을 것이다. 두 가지 성은 모든 가능성 가운데 최악의 경우다. 이 수수께끼에 대한 해답도 미토콘드리아와 연관이 있다. 이 해답은 일반 대중에게는 그리 널리 알려지지 않았지만, 1970년대 후반에 밝혀져 학자들 사이에서 정설로 받아들여지고 있다. 우리에게 두 가지 성이 필요한 이유는 여성은 난자를 통해 자신의 미토콘드리아를 전달하도록 분화되지만, 남성은 정자를 통해 자신의 미토콘드리아를 전달하지 못하도록 분화되기 때문이다. (20쪽)

지구에 사는 진정한 다세포 생물은 모두 핵이 있는 세포인 진핵세포로 이루어진다. 이 복잡한 세포의 진화과정은 신비에 싸여 있으며 생명의 역사에서 가장 일어나지 않을 법한 사건 중 하나일 것이다. 이 사건에서 가장 결정적인 순간은 핵이 형성된 순간이 아니라 바로 두 세포가 하나가 된 순간이다. 한 세포가 다른 세포를 집어삼키면서 미토콘드리아를 품은 정체불명의 세포가 나타난 것이다. 그러나 한 세포가 다른 세포를 집어삼키는 일은 허다하게 일어난다. 단 한 번 일어났던 진핵세포의 합체가 그렇게 특별한 이유는 무엇일까? (39쪽)

최신 연구를 통해 밝혀진 내용에 따르면, 미토콘드리아를 획득한 사건은 이미 유전자로 가득 찬 핵을 갖고 있던 복잡한 진핵세포에 단순히 충분한 동력을 공급하는 일보다 훨씬 더 큰 중요성이 있다. 이 사건은 복잡한 진핵세포의 진화를 단번에 가능하게 만들었다. 만약 미토콘드리아와의 연합이 일어나지 않았다면 우리는 지금 이곳에 있지 못할뿐더러, 다른 지적인 생명체도, 진정한 다세포 생물도 이 땅에 나타나지 못했을 것이다. (48~49쪽) 닫기

출판사 서평

미토콘드리아를 통해 바라본 생명의 진화사!

우리 몸의 에너지는 어디에서 나오는 것일까? 성은 어떻게 생겨났을까? 우리의 노화와 죽음을 조종하는 것은 무엇일까? 그 해답은 모두 미토콘드리아 안에서 찾을 수 있다. 미토콘드리아는 우리 몸속 가장 깊은 곳에서 소리 없이 우리 삶을 지배하는 생명 에너지의 발전소이자 다세포 생물의 진화를 이끈 결정적인 원동력이다. 한동안 미토콘드리아는 핵이 있는 복잡한 세포를 위해 묵묵히 머슴처럼 일만 하는 기관으로 여겨졌다. 그러나 이제 미토콘드리아의 의미는 밑바닥부터 변화되고 있다. 오늘날 미토콘드... 더보기

미토콘드리아를 통해 바라본 생명의 진화사!

우리 몸의 에너지는 어디에서 나오는 것일까? 성은 어떻게 생겨났을까? 우리의 노화와 죽음을 조종하는 것은 무엇일까? 그 해답은 모두 미토콘드리아 안에서 찾을 수 있다. 미토콘드리아는 우리 몸속 가장 깊은 곳에서 소리 없이 우리 삶을 지배하는 생명 에너지의 발전소이자 다세포 생물의 진화를 이끈 결정적인 원동력이다. 한동안 미토콘드리아는 핵이 있는 복잡한 세포를 위해 묵묵히 머슴처럼 일만 하는 기관으로 여겨졌다. 그러나 이제 미토콘드리아의 의미는 밑바닥부터 변화되고 있다. 오늘날 미토콘드리아는 복잡한 생명체를 탄생시킨 주인공으로 그 위치가 바뀌었다. 미토콘드리아가 없었다면 지구의 생명체는 여전히 세균뿐이었을 것이다!

우리가 상상하는 것 이상으로 중요하며 복잡한 생명체의 열쇠를 쥐고 있는 미토콘드리아의 모든 것!

누구나 한번쯤은 ‘미토콘드리아’라는 이름을 들어보았을 것이다. 미토콘드리아는 우리가 쓰는 에너지의 거의 전부를 생산하는 아주 작은 세포기관으로, 이 작은 발전소가 우리 삶을 조절하는 방식은 놀랍기만 하다. 미토콘드리아는 세포마다 평균 300~400개씩 들어 있으며 몸 전체로 따지면 그 수가 모두 1경 개에 이른다. 미토콘드리아는 아주 작다. 미토콘드리아 1억 개를 모아야 모래알 한 알 정도밖에 되지 않는다! 미토콘드리아의 진화는 언제나 활용이 가능하고 활발하게 움직일 수 있는 터보엔진을 생명체에 달아준 격이다. 모든 동물에는 반드시 미토콘드리아가 있다. 가장 느린 동물도 예외가 아니다. 한곳에 붙박이로 사는 식물과 해조류조차도 광합성을 통해 태양에너지의 은밀한 소리를 증폭시키는 데 미토콘드리아를 이용한다. 이렇듯 복잡한 세포에는 반드시 미토콘드리아가 들어 있다. 미토콘드리아의 겉모습은 세균과 닮았는데, 겉만 그런 것이 아니다. 미토콘드리아는 한때 독립생활을 하던 진짜 세균이었으며 더 큰 세포 안에서 적응하게 된 것은 약 20억 년 전의 일이다.

그 이전 20억 년 동안 지구를 지배한 세균은 진정한 복잡성을 만들어내지 못했다(어쩌면 다른 행성에서는 지금도 이런 상태가 생명체의 발목을 잡고 있을지도 모른다). 이후, 두 세균의 연합이 진화의 빅뱅을 일으켰으며 그때부터 조류藻類와 균류와 식물과 동물이 나타나기 시작했다. 과거에는 독립된 생명체였다는 것을 알리는 훈장처럼, 미토콘드리아는 DNA를 포함한 세균의 특징을 아직도 분명히 지니고 있다. 운명적인 연합이 이루어진 이래, 미토콘드리아와 숙주세포 사이의 뒤틀리고 예측할 수 없는 관계는 혁신적인 진화의 산물을 하나씩 만들어나갔다. 미토콘드리아가 없었다면 우리가 아는 이 세계는 존재하지 않았다. 미토콘드리아의 이야기는 생명 자체의 이야기다.

한편 ‘미토콘드리아 이브(Mitochondrial Eve)’라는 표현에 더 익숙한 사람들도 있을 것이다. 미토콘드리아 이브는 오늘날 살아가는 모든 인류의 가장 최근 공통조상으로 추정된다. 모계를 따라 올라가면서 유전물질을 추적하면, 다시 말해 어머니의 어머니, 또 그 어머니의 어머니, 이런 식으로 계속 아득히 먼 옛날로 거슬러 올라가면 미토콘드리아 이브가 있다. 모든 어머니들의 어머니인 미토콘드리아 이브는 약 17만 년 전 아프리카 대륙에 살았던 것으로 추정되어 ‘아프리카 이브(African Eve)’라는 이름으로도 불린다. 유전학적인 조상도 같은 방법으로 추적할 수 있는데, 그 이유는 모든 미토콘드리아에 들어 있는 미량의 유전자 때문이다. 이 유전자는 정자가 아닌 난자를 통해서만 다음 세대로 전달된다. 다시 말해서 미토콘드리아 유전자가 모계의 성姓과 같은 구실을 하므로 모계를 따라 조상을 추적하는 일이 가능하다는 것이다.

과학자들은 미토콘드리아의 노예화가 없었다면 우리 모두는 지금도 단세포 생물인 세균을 벗어나지 못했을 것이라고 주장한다. 사실, 미토콘드리아의 중요성은 상상 그 이상이다. 오늘날 선사인류학, 유전질환, 세포자살, 불임, 노화, 생체에너지학, 성, 진핵세포를 다루는 다양한 연구 분야의 중심에는 미토콘드리아가 있다.

‘뿌리와이파리 오파비니아’ 시리즈의 일곱 번째 책인 『미토콘드리아: 박테리아에서 인간으로, 진화의 숨은 지배자』는 첨단연구로부터 나온 퍼즐조각을 함께 맞추면서 생물학에 흥미 있는 사람이라면 누구라도 짜릿함을 느낄 수 있는 그림을 화폭 가득 채운다. 더불어 진화와 연관된 견해와 논의에도 많은 기여를 하고 있다. 한마디로 이 책은 우리가 사는 세상을 미토콘드리아의 관점에서 바라보며 복잡성의 형성, 생명의 기원, 성과 생식력, 죽음, 영원한 생명에 대한 기대 같은 생물학에서 가장 중요한 난제들의 해답을 모색한다. 그 결과 생명의 의미를 바라보는 새로운 시야가 열리게 된다! 닫기

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미토콘드리아 jh**ung62 | 2019-08-01 | 추천: 0 |

닉 레인 저자의 < 미토콘드리아 > 라는 책을 구매하였습니다. 미토콘드리아를 통해 생명의 진화사를 살펴보는 이 책은, 몸 속 가장 깊은 곳에서 우리의 삶을 지배하는 생명 에너지의 발전소이자, 다세포 생물의 진화를 이끈 원동력인 미토콘드리아. 핵이 있는 복잡한 세포를 위해 일하는 기관으로만 여겨졌던 미토콘드리아는 어느 세 이제 복잡한 생명체를 탄생시킨 주인공으로 인정 받고 있다고 하여 < 미토콘드리아 >에 대해 알아보고 싶어 구매하여 읽어보았습니다. 미토콘드리아는 우리가 사용하는 에너지의 거의 전부를 생산하는 ... 더보기

닉 레인 저자의 < 미토콘드리아 > 라는 책을 구매하였습니다. 미토콘드리아를 통해 생명의 진화사를 살펴보는 이 책은, 몸 속 가장 깊은 곳에서 우리의 삶을 지배하는 생명 에너지의 발전소이자, 다세포 생물의 진화를 이끈 원동력인 미토콘드리아. 핵이 있는 복잡한 세포를 위해 일하는 기관으로만 여겨졌던 미토콘드리아는 어느 세 이제 복잡한 생명체를 탄생시킨 주인공으로 인정 받고 있다고 하여 < 미토콘드리아 >에 대해 알아보고 싶어 구매하여 읽어보았습니다.
미토콘드리아는 우리가 사용하는 에너지의 거의 전부를 생산하는 아주 작은 세포기관이라고 배웠습니다.
아주 작은 세포의 크기이지만 우리가 사용하는 에너지의 거의 전부를 생산하는 아주 중요한 기관이기도 한 ' 미토콘드리아 '!!
작은 크기 하나가 우리 몸의 중요한 역할을 하고 있다는 사실이 신기하면서도 이 기관에 대해 자세하게 알아보고 싶었고, ( 미토콘드리아 )에 대해 알아가는 시간이었습니다. 닫기
숨어있는 지배자 YO**IK | 2012-07-07 | 추천: 3 |

여러 지역에서 동시에 인류가 진화하였다는 설도 제기되고 있지만, 현재까지의 대세는 아프리카 기원설이다. 현생인류의 미토콘드리아 DNA분석 결과, 17만년 전쯤 아프리카에서 살았던 ‘미토콘드리아 이브’가 가장 최근의 공통 선조라고 한다. 나는 왜, 이런 돈이 되지 않는 정보에만 달뜨는 것일까? 미토콘드리아에 대한 호기심을 한번쯤은 풀고 넘어가야겠다 싶어, 닉 레인의『미토콘드리아(Power, Sex, Suicide – Mitochondria and the... 더보기

여러 지역에서 동시에 인류가 진화하였다는 설도 제기되고 있지만, 현재까지의 대세는 아프리카 기원설이다. 현생인류의 미토콘드리아 DNA분석 결과, 17만년 전쯤 아프리카에서 살았던 ‘미토콘드리아 이브’가 가장 최근의 공통 선조라고 한다. 나는 왜, 이런 돈이 되지 않는 정보에만 달뜨는 것일까? 미토콘드리아에 대한 호기심을 한번쯤은 풀고 넘어가야겠다 싶어, 닉 레인의『미토콘드리아(Power, Sex, Suicide – Mitochondria and the Meaning of Life)』을 주문했다. 꽤 두툼한 부피여서 중압감이 느껴진다. 완독하는데 꽤 시간이 걸렸다. 분자생물학의 학술적 견해에 뭐라 평할 능력은 없기에 관심 부분만 추출하여 내 멋대로 정리해 보았다.

*
지구에 최초의 생명이 나타난 시기는 늦어도 38억 5,000만년 전으로 추정하고 있다. 화학삼투는 생명의 기본적인 특성인데, 이 현상을 일으킨 최초의 세포는 철-황 무기염류로 이루어진 미세한 거품으로부터 저절로 만들어졌을 것이고. 지구 상의 모든 생명체는 궁극적으로 같은 조상에서 갈라져 나왔다. 생물은 세균, 고세균, 진핵생물로 분류하는데, 세균과 고세균은 핵이 없는 원핵세포이고 모든 다세포 생물과 균류는 핵이 있는 진핵생물이다. 최초의 진핵세포는 알파프로테오박테리아가 메탄생성고세균의 몸 속으로 들어감으로써 탄생되었다. 이 박테리아는 먹이를 흡수하는데 필요한 모든 유전자를 갖추고 있었기에 유전자들을 메탄생성고세균에게 넘겨주기만 하면 아무 문제가 없었을 것이라고. 이 황당한 공생과정에서 알파프로테오박테리아가 미토콘드리아로 진화하게 되었다. 오늘날 미토콘드리아가 갖고 있는 유전자는 아주 소량으로, 나머지는 모두 사라졌거나 핵으로 전이되었다. 일단 믿어 보시라니까요.

우리 몸에는 몇 개의 세포가 있는 것일까? 이 책에서는 50조개로 추정하고 있다. 책마다 달라 혼란스러운데 가장 많이 언급되는 것은 60조개다. 허억~! 세포 하나마다 보통 수백에서 수천 개의 미토콘드리아가 들어 있는데, 미토콘드리아에는 호흡효소가 있다. 세포-내-호흡 시 일종의 전기화학적 반응으로 포도당이 연소된다. 미토콘드리아는 우리가 살아가는데 필요한 모든 에너지를 생산하는 작은 발전소다. 여기까지는 이미 알고 있는 사실인데 미토콘드리아의 다른 기능에는 어떤 것이 있을까?

‘미토콘드리아 이브’ 학설에서 보듯이 모계의 미토콘드리아만 유전된다. 세포질 유전체에는 미토콘드리아 유전체뿐만 아니라 바이러스, 세균, 세포내공생체 따위와 같이 세포질에 사는 ‘손님’의 유전체도 포함되어 있다. 두 세포의 세포질이 합쳐지면 서로 다른 세포질 유전체 사이에 충돌이 발생할 수 있다. 일반적으로 가장 안전한 방법은 다른 세포질 유전체가 들어올 기회를 처음부터 차단하는 것이다. 인간의 난자에는 약10만개의 미토콘드리아가 있지만 정자에는 100개 남짓 들어 있다. 만약 정자에 있던 미토콘드리아가 난자에 조금 들어가더라도 이들은 그냥 묻혀버린다. 핵 DNA는 부모에게서 절반씩 나누어 받아 재조합하지만, 미토콘드리아는 오직 모계의 독점적 영역이다. 그렇다면 내 몸의 전체 유전형질에서 모계의 영향력이 적어도 60%이상은 되지 않을까?

미토콘드리아 내막에는 3만 개나 되는 ATP 효소가 마치 버섯이 돋아난 것처럼 박혀 있다. ATP 수요가 없으면 ‘정체’된 전자가 호흡연쇄를 빠져 나와 산소와 반응하여 산소 자유라디칼(free radical)이라는 유해물질이 만들어진다. 평균적으로 미토콘드리아 DNA의 돌연변이 속도는 핵 DNA보다 거의 20배나 빠른데, 미토콘드리아 DNA가 자유라디칼과 가까운 곳에 있기 때문이라고. 돌연변이 속도가 빠르면 진화속도가 빨라진다. 에너지 효율, 체내 열 생산, 자유라디칼 누출, 전반적인 건강과 생식력에 영향을 미치는 모든 것, 다양한 기후와 환경에 적응하는 능력 따위가 적절히 작용해 미토콘드리아의 자연선택을 일으키는 것으로 추측된다. 이렇게 해서 인종 간의 차이는 크게 확대될 수 있다.

Dave Barstow「Spectre of Violent Death」

매일 사람의 몸에서는 약100억 개의 세포가 죽고 새로운 세포로 대체된다. 세포의 죽음은 격렬하고도 갑작스러운 죽임인 괴사(necrosis)와 조용히 계획적으로 일어나는 청산가리 음독 같은 아포토시스(apotosis), 두 가지로 나눌 수 있다. 아포토시스는 염증을 일으키지 않기에, 세포가 사라진 자리에는 아무 흔적도 남기지 않는다. 아포토시스는 그저 망가진 세포를 말끔하게 처리하는 유용한 작용이다. 1990년대 중반 무렵에 아포토시스를 결정하는 것이 핵 유전자가 아니라 미토콘드리아라는 사실이 발견되었다. 오, 처음 접하는 내용이다.

아포토시스를 해야 할 상황에서 아포토시스가 일어나지 않는 것이 암의 근본원인이다. 세포에는 억제와 균형을 위한 장치가 수없이 많기에 한 세포가 암세포로 변형되기까지는 평균 8~10회의 돌연변이가 축적되어야 한다. 암세포는 자연선택에 의해 진화된다. 숨이 가빠지면 몸에 젖산이 축적되는데, 이는 에너지 요구량을 맞추기 위해 근육세포에서 발효가 일어나기 때문이다. 조직의 산소 농도가 떨어지면 세포는 저산소 상태에 놓이게 되고 마침내 조난신호를 보낸다. 조난신호를 받은 조직은 새 모세혈관을 만드는데, 이때 악성종양 속으로 혈관이 침투하는 경우 몸의 다른 부분으로 종양이 번지는 전이의 첫 단계가 이루어진다.

노화와 노환의 원인은 미토콘드리아에서 누출되는 자유라디칼에서 찾을 수 있다고. 자유라디칼이 미토콘드리아 DNA를 공격하면 돌연변이가 일어나 미토콘드리아 기능이 서서히 감퇴된다. 미토콘드리아의 기능이 약해지면 전체적인 세포의 능률도 서서히 떨어지면서 노화의 특징이 나타난다. 미토콘드리아에서 자유라디칼 누출속도가 느려지기만 하면 모든 노년의 퇴행성 질환은 진행속도가 엄청나게 느려지거나, 어쩌면 모두 사라질 수도 있다고. 사회적 역할을 다하고도 오래 사는 것, 과연 축복이라 할 수 있을지는 의문이지만…….

*
여태까지 핵 유전자에만 관심이 가졌는데 미토콘드리아의 역할도 만만치 않다. 아직 밝혀지지 않은 것도 많을 것 같고……. 읽었다고 해서 다 이해할 수 있는 것은 아니지만, 문과 출신인 나로서도 비교적 흥미롭게 읽을 수 있었다. 대중의 눈높이에 맞추고자 노력한 저자의 역량 때문이 아니었을까? 이 정도의 글쓰기를 할 수 있는 우리나라 과학자가 드물다는 현실이 못내 아쉬웠다.

관련도서

[과학] 판스워스 교수의 생물학 강의프랭크 H. 헤프너 | 도솔2004.02.10

[과학] 내몸안의 작은 우주 분자생물학하기와라 기요후미 | 전나무숲2010.01.27

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··· Mitochondria ... , 닉 레인 2005 / 1회독 rl**s | 2011-03-09 | 추천: 0 |

Nick Lane, Ph.D. 미토콘드리아 ; 박테리아에서 인간으로, 진화의 숨은 지배자 닉 레인 The Great Inventions of Life OCT2009 : shift + Veiw Presentation 미토콘드리아는 한마디로, 생명의 ‘발전소’로 묘사할 수 있다. 미토콘드리아는 우리가 쓰는 에너지의 거의 전부를 ATP 형태로 생산하는 아주 작은 세포소기관( organelle )이다. 세포소기관이란, 세포 안에서 특별한 일을 담당하는 작은 기관을 ... 더보기

Nick Lane, Ph.D.

미토콘드리아 ; 박테리아에서 인간으로, 진화의 숨은 지배자
닉 레인
The Great Inventions of Life OCT2009 : shift + Veiw Presentation

미토콘드리아는 한마디로, 생명의 ‘발전소’로 묘사할 수 있다.

미토콘드리아는 우리가 쓰는 에너지의 거의 전부를 ATP 형태로 생산하는 아주 작은 세포소기관( organelle )이다.

세포소기관이란, 세포 안에서 특별한 일을 담당하는 작은 기관을 뜻한다.
미토콘드리아는 에너지 생산을 맡고 있다.

미토콘드리아는 세포마다 평균 300 ~ 400 개씩 들어 있으며, 몸 전체로 따지면 그 수가 모두 1경 개에 이른다. 이는 우리 몸무게의 약 10 퍼센트에 해당하는 양이다.

미토콘드리아는 한곳에 가만히 있지 않고 때때로 활기차게 세포 속을 돌아다니며 필요한 장소로 이동하기도 한다. 세균처럼 완전히 독립된 두 미토콘드리아로 ‘분열’하기도 하며 거대한 네트워크를 형성해 서로 ‘융합’하여 소통을 하기도 한다.

복잡한 세포에는 ‘반드시’ 미토콘드리아가 들어 있다. 미토콘드리아의 겉모습은 세균과 닮았는데, 겉만 그런 것이 아니다. 미토콘드리아는 한때 독립생활을 하던 진짜 세균이었으며, 더 큰 세포 안에서 적응하게 된 것은 약 20 억 년 전의 일이다.

미토콘드리아가 ‘세균’에서 기원했다는 린 마굴리스 ( Lynn Margulis )＊의 가설은 처음 발표된 1970년대에는 큰 논쟁을 불러일으켰으나 이제는 생물학자들 사이에 정설로 받아들여지고 있다.
＊ shift + http://booklog.kyobobook.co.kr/rlqjs/334660

Beyond Edge : Lynn Margulis' home page

shift + Edge: LYNN MARGULIS
먼 과거에는 독립된 생명체였다는 것을 알리는 훈장처럼, 미토콘드리아는 유전물질 조각을 품고 있다.

미토콘드리아 유전자에 저장된 단백질 정보는 극히 소량이다( 정확히 13개 ). 그뿐 아니라 대부분의 미토콘드리아 단백질( 약 800 개 ) 정보는 핵 유전자 속에 있다.

미토콘드리아와 핵 속에 있는 두 유전체 사이의 ‘신뢰관계’는 단백질 수준에서도 분명히 확인할 수 있다.
단백질은 몇 개의 기본단위로 구성되는데 몇몇 단백질은 기본단위에 대한 정보가 일부는 미토콘드리아에, 일부는 핵 속에 암호화되어 있다.

이런 두 유전체의 상호관계 때문에 미토콘드리아는 숙주세포를 떠나서는 배양될 수 없다.

여기서 주목해야 할 것은, 미토콘드리아에서 숙주세포로 유전자가 전이되는 현상은 무척 흔하다는 것이다. 오늘날 미토콘드리아가 갖고 있는 유전자는 아주 소량이며, 나머지는 모두 사라졌거나 핵으로 전이되었다.

미토콘드리아와 숙주세포 사이의 뒤틀린 관계는 에너지, Sex, 번식력에서 노화, 암, 죽음에 이르는 전체적인 생명의 구조를 이루어냈다.

오늘날, 미토콘드리아의 중요성이 크게 부각되고 있는 분야가 또 있다. 바로 진핵세포( eukaryotic cell )의 기원이다.

진핵세포란 모든 식물과 동물, 조류( 藻類 ), 균류의 몸을 구성하는 핵이 있는 복잡한 세포를 말한다.

결론부터 말하자면, 진핵세포의 기원과 미토콘드리아의 기원이라는 두 사건은 하나거나 동시에 진행된 것으로 보인다.

미토콘드리아와 진핵생물의 연합은 진핵생물이 처음 탄생한 바로 그때 시작되었으며 이 둘을 따로 떼어 생각할 수 없는 밀접한 관계였을 것이다.

진핵생물을 번성하게 만든 이 연합은 단 한 차례만 일어났던 사건이었다.

이는, 미토콘드리아는 다세포 생물의 진화에만 필요한 것이 아니라 다세포 생물을 구성하는 진핵세포가 처음 만들어지던 순간부터 필요했음을 의미하며, 지구상의 모든 생명체가 세균 수준을 넘어 진화하는 일은 미토콘드리아 없이는 불가능했음을 가리킨다.

다시 말해서 진핵세포에게 미토콘드리아는 ‘필수불가결한’ 요소인 것이다.

미토콘드리아의 더 은밀한 일면은, 兩性 간의 차이와 관련이 있다. 사실 미토콘드리아가 없었다면 性( , Sex )은 없었을 것이다.

우리에게 두 가지 성이 필요한 이유는 여성은 난자를 통해 자신의 미토콘드리아를 전달하도록 분화되지만, 남성은 정자를 통해 자신의 미토콘드리아를 전달하지 ‘못하도록’ 분화되기 때문이다.
제6부 양성간의 전쟁 : 고인류학과 성의 본질
pp. 341 ~ 398.
＊
미토콘드리아 내부에서 일어나는 에너지 생산과정은 생물학에서 가장 기이한 메커니즘으로, DNA처럼 생명의 근본이 되며 지구상에 있는 모든 생명의 기원에 대한 통찰을 제공한다.

미토콘드리아는 몇 나노미터(1나노미터는 1/1,000,000 밀리미터) 두께의 생체막을 통해 양성자를 수송함으로써 전위차를 만들어 동력을 생산한다. 이 양성자의 동력은 생명의 기본입자라고 일컬어지는 막에 있는 버섯 모양 단백질을 지나면서 ATP 형태의 에너지를 생산한다.

세균은 기본적으로 양성자 동력을 이용한다. 양성자 동력은 일종의 力場 으로, 미세한 힘 공급원이 세균을 둘러싸고 있는 것이다.

ATP를 보편적인 에너지 통화(화폐)라고 하지만, 세포의 모든 곳에서 쓰이지는 않는다.
세균의 항상성 유지(세포 안팎으로 물질(분자)를 이동시키는 능동수송 active transport )와 운동(편모를 이용한 추진력)에는 ATP보다는 주로 양성자 동력이 쓰인다. 양성자 동력은 ATP 합성뿐 아니라 여러 면에서 생명현상의 밑바탕이 된다.
＊
이 책의 방대함은 그 시간(45억 년)과 공간(10 ²⁷)의 거대한 규모 보다는 그 깊이에 있다. 그것은 바로, 모든 것의 근원을 향하고 있기 때문이다.

나는 이 책의 (가장 중요하다고 할 수 있는)후반부 80%를 전혀 이해하지 못했다. 이는 앞으로 재독을 거듭할 때마다 리뷰를 추가할 계획이다.

나의 이 책의 제1회독에 대한 소감이랄까. 가장 인상적이었던 것은, 책의 거의 모든 부분에서 드러나는 ‘생명의 근본적인 통일성’에 관한 것이었다.

생명의 기본적인(근본적인) 통일성의 한조각을 이루는 단서로서의 fractal은 추가적인 검토가 필요하다고 여겨진다.
Benoit Mandelbrot : 네이버 오늘의 과학 - 만델브로 집합 : 복소수와 프랙탈

‘호흡연쇄’를 간단히 나타낸 그림.

호흡연쇄는 미토콘드리아의 내막에 파묻혀 있는 네 개의 거대한 단백질 복합체로 구성된다.

전자(e⁻)는 복합체Ⅰ과 복합체Ⅱ 중 하나만 거치게 된다. 이 전자(e⁻)를 복합체Ⅲ으로 운반하는 것은 ‘전달자’인 유비퀴논 ubiquinone 이다.

시토크롬c 는 복합체Ⅲ에서 복합체Ⅳ(시토크롬 산화효소)로 전자를 운반하며 복합체 Ⅳ에서 전자는 양성자와 산소와 반응해 물이 된다.

우리가 눈여겨볼 것은 복합체들이 따로 떨어진 채로 ‘막’에 박혀 있다는 사실이다. 복합체 사이에서는 유비퀴논과 시토크롬 c가 복합체 사이를 오가며 전자를 전달하지만, 호흡연쇄를 지나는 전자의 흐름과 ATP 합성이 일어나는 ATP 효소 사이를 연결하는 중간과정이 밝혀지지 않아 30여 년 동안 학계 전체를 혼란에 빠트렸다.

The Electron transport chain

6 + 100 rlqjs - 5 + 529 / 477. 2011.02.11. - 2011.02.18.
2010.09.01. - 2011.02.18.

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에너지의 관점에서 보는 세포와 생물 ic**e | 2010-01-07 | 추천: 1 |

세포내 소기관으로 위치하면서 에너지를 생산하는 미토콘드리아는 독립한 생명체가 진화과정에서 세포내에 들어와 공생하기 시작한데서 유래하였다는 학설을 설명하면서 생명현상에 있어서의 에너지 생산의 중요성과 이와 관련된 미토콘드리아의 역할을 밝히고 있다.   미토콘드리아가 세포내 기관으로서 형성되는 과정과 관련하여 진핵세포의 탄생에 이르는 세포내 공생의 진화 과정에 대한 기초적인 학설의 설명, 세포내의 미토콘드리아의 에너지 생성과정으로서의 ATP 대사에 대한 해설과 그것의 생명현상에 있어서의 중요... 더보기

세포내 소기관으로 위치하면서 에너지를 생산하는 미토콘드리아는 독립한 생명체가 진화과정에서 세포내에 들어와 공생하기 시작한데서 유래하였다는 학설을 설명하면서 생명현상에 있어서의 에너지 생산의 중요성과 이와 관련된 미토콘드리아의 역할을 밝히고 있다.
미토콘드리아가 세포내 기관으로서 형성되는 과정과 관련하여 진핵세포의 탄생에 이르는 세포내 공생의 진화 과정에 대한 기초적인 학설의 설명, 세포내의 미토콘드리아의 에너지 생성과정으로서의 ATP 대사에 대한 해설과 그것의 생명현상에 있어서의 중요성, 진핵생물이 복잡성 증가의 진화 단계를 밟게됨에 있어서의 미토콘드리아의 필요성, 그리고 ATP대사과정에서 생성되는 자유 라디칼과 관련된 세포의 죽음 현상의 의미와 이를 극복하는 차원에서의 성의 발달 및 생물의 노화에 있어서의 미토콘드리아의 역할을 살펴보고 있다.
진화 과정을 유전자를 중심으로 설명하는 일반적 견해에 대해서, 에너지 대사의 중요성을 강조하면서 에너지를 생성하는 미토콘드리아를 중심으로 설명하고 있는데, 자연선택에 있어서의 개체, 종, 유전자를 중심으로 하는 기존의 학설들과는 달리 자연선택의 단위로서 세포를 거론하고 있다는 점이 이채롭다. 막을 통한 화학삼투현상의 양성자 동력에 의해서 ATP를 생성하는 호흡(식물에서는 광합성)현상이 생명 현상의 근본이라는 관점을 배울 수가 있었다. 이 관점의 기초가 된다는 피터 미첼의 생체에너지 학설을 더 알고 싶은 생각이 들었다.
저자의 주장의 논지를 놓칠 수 있을 정도로 읽기가 쉽지 아니한데, 이는 최근의 학설까지 소개하는 친절함과 함께 다수 학설의 입장을 소개하는데 그치지 않고 그에 대한 반론과 다수설의 문제점까지 자세히 설명하는 균형잡힌 접근 방식 때문이다. 그만큼 학문적 성실성이 돋보이는 작품이라고 말할 수 있다.
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미토콘드리아에 관한 최고수준의 교양과학서 ba**zang1 | 2010-01-06 | 추천: 0 |

미토콘드리아에 얽힌 많은 연구와 이야기들을 풀어나가는데 있어, 저자의 탁월한 글솜씨가 십분 발휘된 책이다. 어렵고 딱딱할수있는 내용을 너무나 명쾌하고 재밌게 풀어나가며 무엇보다 미토콘드리아 하나에 이렇게 생과 사가 얽혀있는지를 알게해주는 깜짝 놀랄만한 책이다. 생물학을 전공하는 학도들에게도 최고수준의 지적능력과 호기심을 불러일으키며 근래 나온 과학대중서 중에서 탁월한 책이다. 더보기

미토콘드리아에 얽힌 많은 연구와 이야기들을 풀어나가는데 있어, 저자의 탁월한 글솜씨가 십분 발휘된 책이다. 어렵고 딱딱할수있는 내용을 너무나 명쾌하고 재밌게 풀어나가며 무엇보다 미토콘드리아 하나에 이렇게 생과 사가 얽혀있는지를 알게해주는 깜짝 놀랄만한 책이다. 생물학을 전공하는 학도들에게도 최고수준의 지적능력과 호기심을 불러일으키며 근래 나온 과학대중서 중에서 탁월한 책이다. 닫기

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