아버지 미토콘드리아의 실종
정자와 난자의 수정이 이뤄지면 어머니 미토콘드리아만 유전되고 아버지 미토콘드리아는 실종한다. 도대체 아버지 미토콘드리아는 어디로 간 것일까?혹시 ‘미토콘드리아 이브’라는 말을 들어보셨나요? 미토콘드리아는 세포 안의 소기관으로, ‘세포’라는 공장을 가동하는 데 필요한 에너지를 생산하는 일종의 발전기입니다. 양분을 산화시켜 에너지를 만들어내는 이 작은 세포소기관은 거의 모든 진핵생물 세포에 들어 있습니다. 당연히 사람 세포에도 있지요. 이들은 먼 옛날 세포 안으로 들어와 공생하게 된 어떤 세균의 후예라고 추정됩니다. 오늘날까지도 조상한테서 물려받은 디엔에이(DNA) 일부를 간직하고 있고, 독립적으로 유전 물질을 지녀 스스로 복제할 수 있습니다.‘미토콘드리아 이브’는 1980년대에 세계 각지 사람의 미토콘드리아 디엔에이 정보를 수집해 인류의 모계 족보를 분석한 연구 프로젝트의 별칭입니다. 연구 결과에서는 놀랍게도 오늘날 모든 인류가 20만여년 전 아프리카에 살던 단 한 명의 ‘이브’한테서 미토콘드리아를 물려받았다는 사실이 보고됐습니다.이런 연구가 가능한 건 미토콘드리아는 모계로만 전달되기 때문입니다. 우리 세포에 들어 있는 미토콘드리아는 모두 어머니한테서 물려받은 것입니다. 아버지와 어머니한테서 반반씩 물려받는 세포핵 안의 염색체와는 대조적입니다.희석이냐 제거냐 가능성은 두가지수정의 순간, 난자와 정자가 결합해 세포질이 합쳐집니다. 이때 정자의 핵뿐 아니라 세포질과 그 안의 부계 미토콘드리아도 함께 수정란을 형성합니다. 이렇게 수정 당시엔 분명히 존재한 부계 미토콘드리아는 발생 과정에서 언제 어디선가 사라지게 됩니다.실종의 원인으론 크게 두가지 가능성이 거론됩니다. 하나는 ‘희석’입니다. 수정란에서 부계 미토콘드리아는 0.1% 정도밖에 안 되기 때문에 세포분열을 거듭하다 보면 잃어버리거나 점차 희석된다는 학설입니다. 다른 하나는 ‘제거’입니다. 부계 미토콘드리아만을 선택적으로 제거하는 능동적인 기작이 작동한다는 학설입니다.2011년 예쁜꼬마선충을 연구하던 과학자들이 부계 미토콘드리아 실종 사건의 ‘수사 결과’를 발표했습니다. 1㎜ 길이의 작은 벌레인 예쁜꼬마선충은 유전자 분석이 간편해 실험용 모델동물로 쓰이는 유용한 ‘심문 대상’입니다. 흥미롭게도 일본 사토 겐 연구팀과 프랑스 뱅상 갈리 연구팀이 마치 약속이나 한 듯이 동시에 실종자와 피의자를 추적했고, 과학저널 <사이언스>에 논문을 나란히 발표했습니다.두 연구팀은 ‘미토 추적자’라는 일종의 추적기를 달아 미토콘드리아의 행방을 추적했습니다. 미토 추적자라는 염색약은 미토콘드리아로 들어가면 산화하며 붉은색 형광을 내게 됩니다. 이렇게 추적해보니 예쁜꼬마선충에서도 포유류와 비슷하게 수정란이 서너번 분열했을 때 부계 미토콘드리아의 붉은 신호가 사라진다는 것이 확인되었습니다.일본과 프랑스 연구팀은 2011년 아버지 미토콘드리아가 ‘살해’됐다고 추정했다. 세포가 자신의 일부를 스스로 먹어치운 것. 아마 미토콘드리아 조상이 공생을 시작한 뒤 세포 안에선 처절한 생존 투쟁이 벌어졌을 것이다. 아버지 미토콘드리아의 죽음은 그 역사·정치적 결과물로 보인다.살해 용의자는 세포의 ‘자가포식 작용’두 연구팀은 모두 부계 미토콘드리아가 ‘살해’됐다고 추정할뿐더러 동일한 용의자를 지목했습니다. 바로 세포의 ‘자가포식 작용’입니다. 자가포식 작용은 말 그대로 세포가 자신의 일부를 스스로 먹어치우는 현상입니다. 자가포식 작용이 용의자로 지목된 것은, 미토콘드리아 같은 세포소기관이 통째로 없어지는 일은 자가포식 작용을 빼놓고는 상상하기 쉽지 않은 사건이기 때문이라고 추측됩니다.자가포식 작용을 통해 부계 미토콘드리아가 제거되고 있다면, 자가포식 작용 유전자를 망가뜨려서 이를 막을 수 있지 않을까요? 연구 결과, 실제로 예쁜꼬마선충에서 자가포식 작용 유전자가 고장 났을 때, 원래 발생 초기에 사라지는 붉은색 부계 미토콘드리아 신호가 심지어 알에서 깨어난 유충에서도 감지됐습니다. 부계 미토콘드리아가 단지 희석되는 것이 아니라 자가포식 작용에 의해 능동적으로 제거된다는 명백한 증거입니다.마찬가지의 일이 인간 세포에서도 일어날까요? 뱅상 갈리 연구팀은 포유류인 쥐에서 수정 직후 자가포식 작용 인자가 미토콘드리아 주변에서 증가한 것을 관찰했습니다. 노벨 생리의학상 수상자이자 생물철학자인 자크 모노의 표현을 빌려 말하자면, 모계 유전 기작에 대해 “선충에서 진실인 것은 코끼리에서도 진실이다”라고 추측할 만한 이유는 상당해 보입니다.암살의 생물정치학이제 모계 유전의 비밀이 거의 풀린 것일까요? 이 연구는 오히려 더 큰 질문을 던지는 듯합니다. 세포는 ‘왜’ 부계 미토콘드리아만을 선택적으로 제거할까?미국 연구자인 리다 코즈미디스와 존 투비는 부계 미토콘드리아의 운명을 다음과 같이 해설한 바 있습니다. 여러 종류의 미토콘드리아 집단이 한 세포 안에 존재한다고 가정해봅시다. 이들 사이에서 경쟁이 벌어지면, 자기증식에 필수적인 유전자를 제외한 다른 유전자를 버린 미토콘드리아가 경쟁에서 승리할 가능성이 큽니다. 유전체 크기가 작을수록 더 빨리 복제할 수 있기 때문입니다.미토콘드리아 증식에 불필요한 유전자라면 아마도 세포에 필요한 에너지를 생성하는 데 관련된 유전자일 겁니다. 세포를 위한 노동을 포기하고 번식에만 골몰하는 이런 이기적 미토콘드리아는 핵 유전체 입장에선 눈엣가시일 겁니다.이기적인 미토콘드리아가 퍼지는 것을 막는 가장 근원적인 대처법은, 애초에 여러 미토콘드리아 집단이 한 세포 안에 존재하지 않도록 하는 것입니다. 일단 경쟁이 발생하면 이기적인 배신자들이 생겨나고 퍼지는 것을 막기가 쉽지 않기 때문입니다. 리다와 존은 이런 이유로 수정란이 모계 미토콘드리아는 살려두고 부계 미토콘드리아는 제거하는 극단적 선택을 하는 것이라고 설명합니다.아마 미토콘드리아의 조상이 공생을 시작한 뒤 세포 안에선 처절한 생존 투쟁이 벌어졌을 겁니다. ‘아버지 미토콘드리아의 죽음’은 그 역사·정치적 결과물로 보입니다. ‘모든 것이 정치다’라는 시인 심보르스카의 선언은 어쩌면 세포에도 해당되는 이야기가 아닐까요.
http://www.hani.co.kr/arti/science/science_general/588542.html
세포를 국민으로 치환해 보죠.
국민에게 필수적인 주요 업무(예를 들면 수도, 철도, 전기 등등)를 다수의 민간 기업이 경쟁을 벌이면 어떻게 될까요?
서로 이익을 위한 사업만 벌이고 국민을 위한 이익이 남지 않는 공공사업은 하지 않을 것입니다.
그래야 기업으로서 살아남기에 유리하니까요. 기업은 살아남겠지만 국민에게는 도움이 되지 않겠죠.
국민을 위한 공공사업을 포기하고, 자신의 이익에만 몰두하는 기업은 국민에게 눈엣가시죠.
이 근원적 대처법을 이미 세포는 알고있었습니다.
경쟁을 시키지 않는 거죠. 독점권을 부여하고 공공사업을 하도록하는 것입니다.
하지만 세포가 악성 바이러스에 감염되면 어떻게 될까요?
우리나라가 감염된 바이러스가 누구라고 말하지는 않겠습니다.
다 알잖아요?
