진핵세포의 기원에서 미토콘드리아의 역할

닉 레인 저/김정은 역, “미토콘드리아“, 뿌리와 이파리, 2009

p19-22 볼드체 강조는 원문을 따름. 붉은색은 본인이 강조

오늘날 미토콘드리아의 중요성이 크게 부각되고 있는 분야가 또 있다. 바로 진핵세포(eukaryotic cell)의 기원이다. 진핵세포란 모든 식물과 동물, 조류, 균류의 몸을 구성하는 핵이 있는 복잡한 세포다. eukaryotic이라는 단어는 ‘진짜 핵’을 뜻하는 그리스어에서 왔다. 핵은 세포에서 유전자가 들어 있는 장소다. 그러나 솔직히 말해서 이 이름만으로 진핵세포를 설명하기는 조금 부족하다. 진핵세포에는 핵 말고도 미토콘드리아를 포함해 수많은 소기관들이 있다는 사실이 밝혀졌기 때문이다. 복잡한 진핵세포가 어떻게 만들어지게 되었는지도 뜨거운 논쟁거리다. 지금까지의 통설은 조금식 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 필요했던 것이다. 이 또한 사실이라면, 지구상의 모든 생명체가 세균 수준을 넘어 진화하하는 일은 미토콘드리아 없이는 불가능했다는 결론이 나온다.

(중략)

미토콘드리아에 유전자가 남아있다는 사실은 또 다른 흥미로운 궁금증을 자아낸다. 연구논문에서는 미토콘드리아 유전자를 비교해 우리 조상을 추적하고 미토콘드리아 이브를 찾아내거나 서로 다른 종 사이의 유연관계를 밝히기도 한다. 그러나 정작 미토콘드리아 유전자가 왜 존재하는지에 대해 의문을 제기하는 사람은 별로 없다. 그저 미토콘드리아 유전자를 그 조상이 세균이라는 것을 짐작케 해주는 유물 정도로 생각하는 것 같다. 문제는 미토콘드리아 유전자가 한 번에 간단히 핵으로 전이될 수 있다는 것이다. 서로 다른 종은 서로 다른 유전자를 핵으로 전이시킬 것이다. 그러나 미토콘드리아가 있는 모든 생물은 한결같이 미토콘드리아 유전자에 핵심 유전자를 남겨두고 있다. 이 유전자에는 어떤 특별한 점이 감추져 있는 것일까? 앞으로 만나게 될 해답을 통해 세균이 절대 진핵세포처럼 복잡해질 수 없는 이유를 알게 될 것이다. 이 해답 속에는 우주 다른 곳에 있는 생명체가 세균의 굴레를 벗어나지 못할 수밖에 없는 이유가 담겨있다. 이는 우리가 혼자가 아닐 지도 모르겠지만 분명 외로울 수밖에 없는 이유이기도 하다.

참고 포스트
엽록체의 기원

 


2014.11.9
이코노미스트 Nuclear reaction Nov 8th 2014

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