세포 탐험 - 다양한 세포의 세계

눈에 보이지 않는 작은 미생물이나 어마어마하게 큰 흰긴수염고래나 모두 하나의 세포에서 시작했다. 그 세포는 전지전능하여 눈이 되기도 하고, 피부가 되기도 하며, 대뇌피질이 되기도 한다. 하지만 일단 무엇이 되고 나면, 그 전능함이 사라진다. 이제 더 이상 변할 수 없다. 하지만 그들은 다른 세포를 부러워하지도 않고 시기하지도 않는다. 다만 자신의 역할에 충실하면서 몸의 한 구석을 밝힐 뿐이다. 자기 자리에서 개체의 생명을 유지하기 위해 최선을 다하는 세포들은 아름답다. 세포는 탐욕이 없다. 그런데 그 세포가 모여서 이루어진 인간은 탐욕 덩어리다. 탐욕은 우리를 열광하게 한다. 과학도 예외는 아니다. 하지만 탐욕의 결과는 고뇌일 뿐. 과학에는 열광이 아니라 성찰이 필요하다.

 

흙에서 사는 아메바(amoeba)다. 정식 학명은 딕티오스텔리움 디스코이데움(Dictyostelium discoideum). 원시적인 진핵 생물에 속한다. 6개의 염색체에 8,000~10,000개의 유전자가 들어 있다. 이 아메바는 세포 이동 메커니즘, 주화성(走化性), 세포 분화 등을 연구할 때 모델로 많이 이용된다. 사진은 단세포 상태에서 다세포 이동체(slug)로 분화하는 과정을 10초 동안 노출하여 촬영한 것이다.  [사진_ Matthew Springer]

2008년 노벨 화학상은 GFP(Green Fluorescent Protein)라는 단백질을 발견한 세 명의 화학자에게 돌아갔다. GFP는 녹색 형광을 띠는 단백질이다. 238개의 아미노산으로 구성되어 있다. 그런데 이 가운데 65~67번째인 세 개의 아미노산 때문에 형광이 나타난다. 이 단백질 발견이 노벨상 감인 이유는 바로 이런 사진을 찍을 수 있게 해 주기 때문이다. 사진은 생쥐 뇌의 해마 부분을 찍은 것이다.  [사진_ Tamily Weissman]

GFP는 세포 안에서 특정한 단백질에 붙어 꼬리표가 된다. 단백질에 이 꼬리표가 붙어도 세포는 멀쩡하다. GFP는 해가 없는 꼬리표다. 덕분에 마음대로 살아있는 생명체의 세포 안을 들여다 볼 수 있게 해 준다. 사진은 뇌간(腦幹)과 청각 신경의 축색 돌기를 찍은 것이다. GFP가 보여주는 뇌 사진을 뇌지개(brainbow)라고 부른다. 뇌지개도 무지개만큼 아름답다. [사진_ Jean Livet]

닭 눈의 망막의 수직단면 사진이다. 눈의 망막은 카메라의 필름 또는 디지털카메라의 이미지 센서(CCD)와 같은 역할을 한다. 망막은 여러 층으로 구성된 복합조직인데, 여기에는 두 가지 세포가 있다. 막대 모양의 간상세포는 빛의 종류를 느끼고 어두운 곳에서도 볼 수 있게 해준다. 원뿔 모양의 원추세포는 밝은 곳에서 시각을 제공하며 글을 읽거나 색깔을 보게 해준다.  [사진_ Andy Fischer]

하나의 수정란이 커다란 성체로 자라는 것은 정말 신비한 일이다. 눈, 피부, 간장, 뼈 등 모습과 기능이 다른 모든 세포들이 하나의 세포에서 생겨났다. 이렇게 생체 내의 모든 세포의 근원이 되는 세포를 줄기세포라고 한다. 사진은 배아줄기세포에서 분화된 뉴런 군집(cluster)이다. 한때 줄기세포에 열광(熱狂)했던 우리에게 지금 요구되는 것은 성찰(省察)이 아닐까? [사진_ Sharona Even-Ram]

‘돼지 껍데기’라는 요리가 있다. 껍데기라는 흉측한 이름과 달리 맛은 꽤 좋다. 그 껍데기의 가장 바깥쪽을 상피(上皮)라고 한다. 사진은 돼지 상피를 구성하는 세포를 계대 배양한 것이다. 계대 배양이란 세포를 배양접시에 옮겨서 대(代)를 이어서 배양하는 방법이다. 사진에서 세포는 아름답게 분열하고 있다. 이 세포에서도 돼지 껍데기 맛이 날까?  [사진_ Nasser Rusan]

 

대뇌의 표면을 대뇌피질(cerebrum cortex)이라고 한다. 대뇌피질에는 신경세포가 많이 모여 있어서 회색으로 보인다. 뇌의 안쪽은신경섬유가 많아 흰색이다. 사진은 쥐의 배아 대뇌피질을 1개 층으로 얇게 배양한 것이다. 신경아교세포의 일종인 별아교세포(astrocyte)와 희소돌기아교세포(oligodendrocyte)가 염색되어 보인다. 아교란 접착제를 말한다. 신경아교세포는 신경세포들을 접착하듯이 붙여놓는 역할을 한다는 뜻에서 예전에 붙여진 이름이다. 하지만 현재는 신경아교세포가 다른 역할도 하는 것으로 추정되고 있다. [사진_ Neil Sparshott]

 

미네르바의 부엉이가 두 눈을 껌뻑이며 윙크하고 있다. 무슨 말을 하고 싶은 것일까? 사진은 사람의 부고환(epididymis)관을 찍은 것이다. 남자에게 있는 두 개의 음낭 안에는 고환(testicle)과 부고환이 들어 있다. 고환에서는 정자와 남성호르몬의 일부가 생성된다. 고환에서 만들어진 정자는 부고환을 통과하는 과정에서 완전히 성숙하며, 부고환에서 농축되어 때를 기다린다. [사진_ William Winborn]

한 마리의 해파리가 춤을 추고 있다. 세포라는 바다속에서. 우리 몸이 해파리처럼 흐물흐물하지 않는 까닭은 뼈가 지탱해주기 때문이다. 세포 수준에서도 뼈처럼 지탱하는 역할을 하는 것이 있다. 미세섬유, 중간섬유, 미세소관으로 이루어지는 세포골격(cytoskeleton)이 바로 그것이다. 사진은 성장 인자 속에서 자극 받은 사람 각질형성세포의 세포골격을 찍은 것이다. [사진_ Torsten Wittmann]