바이털 퀘스천Vital Question

 

책이름 : 바이털 퀘스천Vital Question

지은이 : 닉 레인

옮긴이 : 김정은

펴낸곳 : 까치

 

『바이털 퀘스천: 생명은 어떻게 탄생했는가?』는 세포 복잡성의 형성, 생명의 기원, 성과 생식력, 죽음, 영원한 생명 등을 미토콘드리아 관점에서 본 『미토콘드리아』에 이어, 영국 생화학자 닉 레인(Nick Lane)의 두 번째 책이었다. ‘21세기 생물학을 향한 혁명적 도전’이라는 카피를 단 책은, 최초의 생명이 어떻게 탄생했는지, 에너지와 진화를 통해서 복잡한 생명체의 기원을 파헤쳤다. 『The Vital Question: 생명은 어떻게 탄생했는가 』은 4부 7장으로 구성되었다.

서론 ‘생명은 왜 이런 모습인가?’, 세균은 40억년 내내 형태적으로 단순성을 유지. 지구상 모든 복잡한 생명체의 뿌리는 15-20억 년 전에 나타난 단일한 조상. 숙주세포 고세균과 미토콘드리아가 된 세균 사이에 단 한번 일어났던 세포내 공생.

1장 ‘생명이란 무엇인가’는 20억년 생명 진화의 역사, 생물의 세 영역 세균․고세균․진핵생물의 차이와 진화의 역사. 진핵세포의 세포소기관 중 적어도 두 가지는 세포 내 공생 세균에서 유래. 미토콘드리아(복잡한 세포의 에너지 변환기)가 된 α-프로테오박테리아(α-proteobacteria), 엽록체(식물의 광합성 장치)가 남세균(cynobacteria). 40억년의 지구생명 역사에서 진핵생물-모든 식물과 동물, 조류, 균류는 하나의 공통조상으로부터 내려온 단계통군.

2장 ‘살아 있다는 것은 무엇인가?’는 생명 에너지를 총괄하는 미토콘드리아의 ATP 합성과정, 세포의 지질막을 사이에 둔 전위차를 이용한 ‘양성자 기울기’. 하나의 세포에 들어있는 미토콘드리아는 수백에서 수천 개. 우리 몸을 이루는 약 40조 개의 세포 속에는 적어도 1,000조 개의 미토콘드리아. 미토콘드리아는 매 초마다 총 10²¹개의 양성자를 퍼내는데 이는 우주에 존재하는 알려져 있는 별의 수와 맞먹는다.

3장 ‘생명의 기원과 에너지’는 세포의 물질대사 경로와 세포 탄생의 배경. 1988년 지구화학자 마이크 러셀은 최초로 염기성 열수분출구와 생명의 기원 사이의 연관성을 논문 발표.

4장 ‘세포의 등장’은 염기성 열수분출구의 특별한 조건. 세균과 고세균의 가장 최초 공통조상, 즉 LUCA가 염기성 열수분출구의 구멍 속에서 천연 양성자 기울기에 의존해서 살던 단순한 세포 집단에 작용한 선택의 산물.

5장 ‘복잡한 세포의 기원’은 복잡성을 획득한 진핵생물의 진화 과정. 모든 진핵생물의 공통조상은 이미 복잡한 세포. 세균과 진핵생물 사이에는 중간 단계가 없다. 진핵생물은 아주 드물고 우연한 세포내 공생을 통해서 만들어진 예외.

6장 ‘성과 죽음의 기원’은 진핵생물이 유성생식을 하게 된, 미토콘드리아가 모계를 통해서만 유전되는 이유. 성은 배우자들 사이의 분산(차이)를 증가시켜, 선택의 폭을 넓혀 시간이 흐를수록 돌연변이는 제거되고 이로운 변이는 선호. 미토콘드리아의 획득은 세포의 부피와 유전체의 크기를 수십만 배까지 팽창.

7장 ‘권력과 영광’은 진핵생물의 공통된 특징인 세포핵 유전자와 미토콘드리아 유전자의 조화. 약 20억 년 전에 딱 한 번 일어났던 사건으로, 진핵세포는 세균을 세균으로 머물게하는 에너지 제약을 극복.

에필로그 ‘심연으로부터’는 2010년 5월 일본 근해 태평양 해저 1,200미터 저점 묘진 해구 열수분출구를 기어오르는 다모류(polychaete worms)의 내부 기생물 파라카리온 묘지넨시스(parakaryon myojinenisis) 발견. 닉 레인은 세균 조상으로부터 복잡한 생명체로 향하는 경로를 보여주는 미생물로 추측. 열수분출구에서 생명의 기원에 필요한 것은 암석(감람석), 물, CO₂ 뿐이다. 세 가지 모두 우주에 흔하게 존재. 은하수에는 400억 개의 생명의 기원을 갖춘 행성 존재.

닉 레인은 말했다. “신진대사는 생명의 중심이며 유전 정보는 그로부터 자연적으로 발생한다. 그 반대가 아니다. 이 의미는 암과 노화의 본질을 포함하여 생물학의 거의 큰 미스터리와 관련이 있다.”