*** 세포의 세계 ***

건국대학교수 : 김종배

이 세상에서 생명보다 더 귀한 것이 있을까. 어느 누구도 여기에 이의를 제기할 사람은 없으리라 믿는다. 그러나 정작 생명이 무엇이냐라는질문엔 그저 입을 다물 수 밖에 없는 것이 우리들의 입장이다. 백과사전에 보면 [생명이란 모든 생물에 공통적으로 존재하는 속성 또는 특성, 어느 누구나 쉽게 느낄 수 있는 것이지만 정확하게 정의하기는 대단히 어렵다] 로 되어있다.

그러니까 대답을 못하는게 당연한지도 모르겠다. 생명에 대한 명제는옛날부터 오늘날까지 인류가 사색해온 가장 근본적인 문제로서 종교적 철학적 입장에서 심각하게 논의되어 왔음은 물론이고 근년에 와서는 과학적으로 이를 해명하려는 노력을 다하고 있지만 아직도 이에 대한 명확한 해답을 얻지 못하고 있다. 그래서 고등학교 어느 생물교과서에선 [생명의 기원]이란 단원 서두에 [지구상에 생명이 언제부터 어떻게 출현하였는지를 정확하게 설명하기는 아마도 불가능한 일일 것이다] 라고했다. 당연한 귀결이라 생각된다.

과학용어설명 한계

물론 생물학적 생명의 특성을 *번식을 한다 * 성장을 한다 * 외부자극에 반응해 환경에 적응할 수 있다. * 대사작용으로 자기생명을 유지한다. 등으로 설명하고 있지만 이와같은 특성들이 생명이 무엇인가를 완전히 말해주는 것은 아니다. 단지 생명의 속성, 즉 생명이 무엇을 하고 있는가에 대한 생명의 속성, 즉 생명이 무엇을 하고 있는가에 대한 설명일 뿐이다. 더욱이 생명에서 결코 배제할 수 없는 영혼의 의미까지포함시킬 때 생물학 교과서에서 이야기하는 과학적인 용어만으로는 생명을 결코 정의할 수 없음을 인정치않을 수 없다. 생명이란 그저 신묘막측하다는 말 그이상의 인간의 용어로 표현할 길이 없다.

이 지구상엔 여러가지의 생물들이 각기 다른 모습으로 살아가고 있다.

그러면 각각의 다양한 생물체를 생명체로서 특징지워 주고 있는 것은무엇일까? 그들의 구조를 관찰해보고 그 기능을 살펴보면 결국 하나의 세포의 단위가 되어 생명체의 생명현상을 영위해 가고 있음을 알 수 있다.

세포를 생물의 구조적 기능적 단위라고 정의한다. 어떤 사람들은 세포를 [소우주][복잡한 대도시]또는 [공장] 으로 비유하기도 한다. 육안으로는 볼 수 없을 정도로 작지만 그 속은 너무나 복잡하며 조직과규칙과 질서가 있음을 묘사해 주는 적절한 표현이라 생각된다.

99% 가 무기물원소

세포를 구성하고 있는 기본원소들은 99%가 수소 탄소 질소 산소등의10여가지 원소들이다. 이와같이 오늘날 과학자들은 세포 (나아가 생명체)가 무엇으로 이루어져 있는가, 즉 그 구성성분은 거의 다 밝혀내고 있지만 그 구성성분 각각에는 생명이 없다.

어찌보면 생명체란 무생명체의 집합체라고도 할 수 있다.

그런데 그 생명체를 구성하고 있는 각 성분을 시험관내에서 합성한다.

하더라도 합성된 성분을 섞거나 조립한다고 해도 결코 생명체를 만들 수없는 게 사실이다. 비록 1백만개 이상의 부속품으로 이루어진 제트엔진을 완전히 해체시키고 원상태로 다시 조립할 수 있어도... 그래서 생명체란 무생물성 부품의 단순한 집합 그 이상의 무엇에 내재해 있음이 틀림없고 과학자들은 이 점을 밝히려고 온갖 정성과 노력을 다 쏟고 있지만 여전히 신비에 싸여있다.

추상화처럼 무한대

세포의 크기는 직경이 0.3um인 폐렴균에서부터 오렌지만한 타조알의 노른자위에 이르기까지 다양하지만 대개 현미경으로 보아야만 관찰할 수있을 정도로 매우 작다. 그래서 세포의 크기를 말할 때는 마이크로미터(1um = 1000분의 1mm) 란 단위를 쓴다. 개똥벌레의 크기가 2cm라면 1um 의2만배의 크기이며 개똥벌에의 2만배에 해당하는 것은 엠파이어스테이트빌딩의 높이 정도이다. 즉 세포 하나의 크기는 1백 2층 엠파이어스테이트 빌딩 꼭대기에서 땅위를 기어가는 개똥벌레 한마리의 내려다 보는 정도라면 대충 짐작을 할 수 있을 것이다.

그러나 이렇게 작은 세포들이 모여 하루살이와 같은 작은 벌레들로부터무게가 1백t 이상이나 나가는 긴흰수염고래에 이르기까지 각양각색의 동식물들을 창출해낸다. 과학자들은 세포가 현재의 것보다 훨씬 클수도 또한 작아질 수도 없어 그개체가 생명을 유지하는데 가장 적합하도록 되어있다고 한다. 마이코플라즈마(Mycoplasma) 라는 미생물은 완전한 세포로서는 가장 작은 것으로 알려져 있다. 이 마이코플라즈마가 자기 기능을수행하기 위해선 갖가지 물질이 필요한데 물질의 구성요소인 탄소 수소산소 질소등의 크기는 이미 정해져 있기 때문에 현재의 크기보다는 작아질 수가 없다는 것이다.

즉 세포가 살아가기 위해선 세포내에서 갖가지 생화학적 반응이 제한된 일정한 시간내에 일어나야 하는데 만약 크기가 커지면 반응 속도는 늦어지며 부단히 변하는 환경에 즉각적인 대응을 할 수 없기 때문에 결국 생존할 수 없게 된다. 이것은 마치 쇠고기 1근으로 쇠고기국을 끓일때 올림픽수영장만한 솥에 물을 채우고 끓여서는 안되는 것과 같은 원리라 하겠다.

또 하나의 이유는 세포 표현적과 용적 사이에는 가장 적합한 관계를 유지해야 하기 때문이다. 즉 일정시간당 매우 많은 영양물질이 세포내로들어가야 하는데 이를 위해서는 세포의 용적에 비해 표면적이 커야한다.

만약 세포의 직경이 커지면 표면적과 용적의 비가 급격히 감소하게 된다.

너무나 놀라운 사실이다.

세포는 어떤 모양일까? 세포의 모양은 그야말로 매우 다양하다. 상자모양 민들레모양 눈송이모양 염주모양 깍지강낭콩 모양들 갖가지이다. 어떤 경우에는 주위환경에 따라서 모양이 변하는 것도 있는가 하면 또어떤 세포는 기능에 따라 변하기도 한다. 예컨대 피속에 있는 적혈구는 산소와 이산화탄소를 쉽게 주고 받을 수 있도록 비행접시처럼 생겼고 신경세포는 메시지를 전달하기 쉽도록 길고 홀쭉한 모양을 갖추고 있다. 현미경으로 각양각색의 세포를 보노라면 마치 미술전시장에서 의미를 알 수 없는 한점의 추상화를 감상하는 착각을 일으킬 정도다.

암세포 [폭력이단자]

사람 성인의 신체는 약 1백조개의 세포로 이루어져 있다고 한다. 정말엄청난 숫자다. 그러나 세포하나 하나는 자기가 소속되어 있는 팀의 규칙과 규율에 복종하면서 생명이란 심퍼니를 연주해내고 있다.

그러나 때론 규칙을 위반하여 자기 멋대로 생활을 하는 세포가 생겨나기도 해 세포사회의 무법자로서 또한 이단자로서 세포사회를 좀먹어 간다.

암세포가 바로 이런 경우이다. 결국 암이란 길에서 벗어난 세포에 의한일종의 집단폭력이 인체에 가해져 생긴 결과라고도 할 수 있다.

태양계가 속해있는 은하계내엔 약 1천억개의 별들이 집단을 이루고 있다. 우리가 살고 있는 지구는 그 중의 하나로서 우주전체로 볼 때 티끌보다 작은 존재인지도 모르겠다. 그러나 이 지구상엔 지금 이 시간에도온갖 일들이 일어나고 있으며 생명체를 이루고 있는 또 하나의 소우주인세포안에서도 부단하게 현대과학도 아직 완전히 밝혀내지 못하는 일들이펼쳐지고 있다. 다시 한번 이 생명체가 얼마나 기이하게 만들어졌는가를실감케되며 오묘한 소우주 세포까지 설계한 그 분의 지혜와 능력에 무릎을 꿇지 않을수 없다.

[내가 은밀한 데서 지음을 받고 땅의 깊은 곳에서 기이하게 지음을 받을 때에 나의 형체가 주의 앞에 숨기우지 못하였나이다] (시펀 139:15)