[알라딘]미토콘드리아 - 박테리아에서 인간으로, 진화의 숨은 지배자

박테리아에서 인간으로, 진화의 숨은 지배자 - 오파비니아 07

미토콘드리아

닉 레인 (지은이) | 김정은 (옮긴이) | 뿌리와이파리 | 2009-01-19

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양장본 | 536쪽 | 223*152mm (A5신) | ISBN(13) : 9788990024886

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우리가 사는 세상을 미토콘드리아의 관점에서 바라보며 복잡성의 형성, 생명의 기원, 성과 생식력, 죽음, 영원한 생명에 대한 기대 같은 생물학에서 가장 중요한 난제들의 해답을 모색하는 책이다. 생명의 의미를 바라보는 새로운 시야가 열리게 된다.

우리 몸의 에너지는 어디에서 나오는 것일까? 성은 어떻게 생겨났을까? 우리의 노화와 죽음을 조종하는 것은 무엇일까? 그 해답은 모두 미토콘드리아 안에서 찾을 수 있다. 미토콘드리아는 우리 몸속 가장 깊은 곳에서 소리 없이 우리 삶을 지배하는 생명 에너지의 발전소이자 다세포 생물의 진화를 이끈 결정적인 원동력이다.

한동안 미토콘드리아는 핵이 있는 복잡한 세포를 위해 묵묵히 머슴처럼 일만 하는 기관으로 여겨졌다. 그러나 이제 미토콘드리아의 의미는 밑바닥부터 변화되고 있다. 오늘날 미토콘드리아는 복잡한 생명체를 탄생시킨 주인공으로 그 위치가 바뀌었다. 미토콘드리아가 없었다면 지구의 생명체는 여전히 세균뿐이었을 것이다.

과학자들은 미토콘드리아의 노예화가 없었다면 우리 모두는 지금도 단세포 생물인 세균을 벗어나지 못했을 것이라고 주장한다. 사실, 미토콘드리아의 중요성은 상상 그 이상이다. 오늘날 선사인류학, 유전질환, 세포자살, 불임, 노화, 생체에너지학, 성, 진핵세포를 다루는 다양한 연구 분야의 중심에는 미토콘드리아가 있다.

이야기는 여기서 끝나지 않는다. 이제부터 깜짝 놀랄 만한 결말이 기다리고 있다. 유전자 수평이동으로 두 꾸러미의 유전자를 얻게 된 메탄생성고세균은 이제 무엇이든지 할 수 있게 되었다. 주위로부터 양분을 흡수할 수도 있고 그 양분을 발효시켜 에너지를 만들 수도 있게 되었다. 미운 오리 새끼가 백조로 변한 것처럼 메탄생성고세균도 더 이상 메탄생성고세균으로 있을 필요가 없어졌다. 한때는 유일한 에너지 공급원에 갇혀 메탄만 생산하며 살았지만 이제는 자유롭게 돌아다닐 수 있게 된 것이다. 산소가 풍부한 환경도 피할 필요가 없었다. 더군다나 산소가 풍부한 환경에서 어슬렁거리며 다니면 몸속에 있는 알파프로테오박테리아가 산소를 이용해 더 많은 에너지를 효과적으로 생산할 수 있어 더 큰 이득이 되었다. 이제 숙주세포(더 이상 메탄생성고세균이라고 부를 이유가 없다)에게 필요한 것은 수도꼭지인 ATP 펌프뿐이었다. 이 수도꼭지를 알파프로테오박테리아의 막에 꽂기만 하면 온 세상이 자신의 무대가 될 것이다. ATP 펌프야말로 진핵생물의 진정한 혁신적인 창조물이며, 우리가 서로 다른 진핵생물 무리의 유전자 서열을 신뢰한다면 ATP 펌프는 진핵생물이 연합을 시작한 초기에 만들어졌다.
생명과 우주와 만물, 다시 말해서 진핵세포의 기원에 대한 해답은 결국 단순한 유전자 이동으로 끝이 난다. (100쪽) - 알라딘

세균은 기본적으로 양성자 동력을 이용한다. ATP를 보편적인 에너지 통화라고 하지만 세포의 모든 곳에서 쓰이지는 않는다. 세균의 항상성 유지(세포 안팎으로 물질을 능동수송하는 것)와 운동(편모를 이용한 추진력)에는 ATP보다는 주로 양성자 동력이 쓰인다. 이처럼 생명유지를 위해 꼭 필요한 곳에 양성자 동력이 쓰인다는 사실에서 호흡연쇄가 ATP 합성에 필요한 것보다 더 많은 양성자를 내보내는 이유가 설명되며, 이와 함께 전자 한 개가 호흡연쇄를 통과할 때 만들어지는 ATP 분자가 몇 개인지 결정할 수 없는 이유도 설명된다. 양성자 동력은 ATP 합성뿐 아니라 여러 면에서 생명현상의 밑바탕이 된다. 그리고 지금까지 드러난 것은 아주 일부에 불과하다. (147쪽) - 알라딘

처음에는 ATP의 중요성을 받아들인 사람이 그리 많지 않았다. 그러나 1930년대에 코펜하겐에서 이루어진 프리츠 리프만Fritz Lipmann과 헤르만 칼카르Herman Kalckar의 연구를 통해 ATP의 중요성이 확립되었으며 1941년에 (이번에는 미국에서) 이들은 ATP가 생명의 ‘보편적인 에너지 통화’라고 선언했다. 1940년대라는 것을 감안하면 쉽게 역풍을 맞을 수도 있고 경력에도 누가 될 수 있는 대담한 주장이었을 것이다. 그러나 놀랍게도 이 주장은 기본적으로 옳았다. ATP는 식물, 동물, 균류, 세균 할 것 없이 모든 종류의 세포에서 발견되었다. 1940년대에는 ATP가 발효와 호흡을 통해서만 만들어지는 것으로 알려졌지만 1950년대에는 여기에 광합성이 보태졌다. 광합성으로 ATP를 생산할 때는 태양에너지가 이용된다. 그러므로 생명의 3대 에너지 경로인 호흡, 발효, 광합성에서 모두 ATP가 생산된다는 사실은 생명의 기본적인 통일성을 보여주는 또 다른 뜻 깊은 본보기다. (128~129쪽) - 알라딘

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다른 추천도서 보기

- 조선일보 Books 북Zine 2009년 1월 24일자

저자 : 닉 레인

최근작 : <미토콘드리아>,<산소> … 총 7종 (모두보기)
소개 : 런던 유니버시티칼리지의 명예 선임연구원이자 의학 멀티미디어 회사 아델피메디슨의 전前 전략이사다. 2002년에 출간된 첫 번째 책인 <산소: 세상을 만든 분자 Oxygen: the Molecule that made the World>로 크게 호평을 얻었다. 그 외 저서로는 <영하의 환경에서 살아가는 생명 Life in the Frozen State>이 있으며 <사이언티픽아메리카>, <뉴사이언티스트>, <란셋>, <브리티시메디컬저널>에 수많은 글을 발표했다.

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역자 : 김정은

최근작 : <세상의 비밀을 밝힌 위대한 실험>,<미토콘드리아>,<믿음 소망 치유 이야기> … 총 3종 (모두보기)
소개 : 현재는 ‘펍헙 번역그룹’에서 전문 번역가로 활동하고 있다. 옮긴 책으로는 <믿음 소망 치유 이야기>, <미토콘드리아> 등이 있다.
* ‘펍헙 번역그룹’(www.pubhub.co.kr)은 뜻있는 번역가들이 모여 전 세계의 좋은 작품들을 소개하고, 기획.번역하는 일을 하고 있는 전문 번역그룹이다.

링크 :

[과학] 아시아태평양 이론물리센터 선정 올해의 과학책 10

2009-12-29

아시아태평양 이론물리센터(APCTP) 선정 '올해의 과학도서 10'이 발표되었습니다. 과학계와 문학, 출판, 언론계 등 각 분야에서 활동하는 20인의 추천위원과 5인의 선정위원이 2008년 10월부터 2009년 10월 사이에 출간된 과학도서를 대상으로 한 이번 선정의 변은 "대중적으로 유명한 도서보다는 학문적으로 의미가 있고 일반인들에게 깊이있는 통찰을 제...

미토콘드리아를 통해 바라본 생명의 진화사!

우리 몸의 에너지는 어디에서 나오는 것일까? 성은 어떻게 생겨났을까? 우리의 노화와 죽음을 조종하는 것은 무엇일까? 그 해답은 모두 미토콘드리아 안에서 찾을 수 있다. 미토콘드리아는 우리 몸속 가장 깊은 곳에서 소리 없이 우리 삶을 지배하는 생명 에너지의 발전소이자 다세포 생물의 진화를 이끈 결정적인 원동력이다. 한동안 미토콘드리아는 핵이 있는 복잡한 세포를 위해 묵묵히 머슴처럼 일만 하는 기관으로 여겨졌다. 그러나 이제 미토콘드리아의 의미는 밑바닥부터 변화되고 있다. 오늘날 미토콘드리아는 복잡한 생명체를 탄생시킨 주인공으로 그 위치가 바뀌었다. 미토콘드리아가 없었다면 지구의 생명체는 여전히 세균뿐이었을 것이다!

우리가 상상하는 것 이상으로 중요하며 복잡한 생명체의 열쇠를 쥐고 있는 미토콘드리아의 모든 것!

누구나 한번쯤은 ‘미토콘드리아’라는 이름을 들어보았을 것이다. 미토콘드리아는 우리가 쓰는 에너지의 거의 전부를 생산하는 아주 작은 세포기관으로, 이 작은 발전소가 우리 삶을 조절하는 방식은 놀랍기만 하다. 미토콘드리아는 세포마다 평균 300~400개씩 들어 있으며 몸 전체로 따지면 그 수가 모두 1경 개에 이른다. 미토콘드리아는 아주 작다. 미토콘드리아 1억 개를 모아야 모래알 한 알 정도밖에 되지 않는다! 미토콘드리아의 진화는 언제나 활용이 가능하고 활발하게 움직일 수 있는 터보엔진을 생명체에 달아준 격이다. 모든 동물에는 반드시 미토콘드리아가 있다. 가장 느린 동물도 예외가 아니다. 한곳에 붙박이로 사는 식물과 해조류조차도 광합성을 통해 태양에너지의 은밀한 소리를 증폭시키는 데 미토콘드리아를 이용한다. 이렇듯 복잡한 세포에는 반드시 미토콘드리아가 들어 있다. 미토콘드리아의 겉모습은 세균과 닮았는데, 겉만 그런 것이 아니다. 미토콘드리아는 한때 독립생활을 하던 진짜 세균이었으며 더 큰 세포 안에서 적응하게 된 것은 약 20억 년 전의 일이다.

그 이전 20억 년 동안 지구를 지배한 세균은 진정한 복잡성을 만들어내지 못했다(어쩌면 다른 행성에서는 지금도 이런 상태가 생명체의 발목을 잡고 있을지도 모른다). 이후, 두 세균의 연합이 진화의 빅뱅을 일으켰으며 그때부터 조류藻類와 균류와 식물과 동물이 나타나기 시작했다. 과거에는 독립된 생명체였다는 것을 알리는 훈장처럼, 미토콘드리아는 DNA를 포함한 세균의 특징을 아직도 분명히 지니고 있다. 운명적인 연합이 이루어진 이래, 미토콘드리아와 숙주세포 사이의 뒤틀리고 예측할 수 없는 관계는 혁신적인 진화의 산물을 하나씩 만들어나갔다. 미토콘드리아가 없었다면 우리가 아는 이 세계는 존재하지 않았다. 미토콘드리아의 이야기는 생명 자체의 이야기다.

한편 ‘미토콘드리아 이브(Mitochondrial Eve)’라는 표현에 더 익숙한 사람들도 있을 것이다. 미토콘드리아 이브는 오늘날 살아가는 모든 인류의 가장 최근 공통조상으로 추정된다. 모계를 따라 올라가면서 유전물질을 추적하면, 다시 말해 어머니의 어머니, 또 그 어머니의 어머니, 이런 식으로 계속 아득히 먼 옛날로 거슬러 올라가면 미토콘드리아 이브가 있다. 모든 어머니들의 어머니인 미토콘드리아 이브는 약 17만 년 전 아프리카 대륙에 살았던 것으로 추정되어 ‘아프리카 이브(African Eve)’라는 이름으로도 불린다. 유전학적인 조상도 같은 방법으로 추적할 수 있는데, 그 이유는 모든 미토콘드리아에 들어 있는 미량의 유전자 때문이다. 이 유전자는 정자가 아닌 난자를 통해서만 다음 세대로 전달된다. 다시 말해서 미토콘드리아 유전자가 모계의 성姓과 같은 구실을 하므로 모계를 따라 조상을 추적하는 일이 가능하다는 것이다.

과학자들은 미토콘드리아의 노예화가 없었다면 우리 모두는 지금도 단세포 생물인 세균을 벗어나지 못했을 것이라고 주장한다. 사실, 미토콘드리아의 중요성은 상상 그 이상이다. 오늘날 선사인류학, 유전질환, 세포자살, 불임, 노화, 생체에너지학, 성, 진핵세포를 다루는 다양한 연구 분야의 중심에는 미토콘드리아가 있다.

‘뿌리와이파리 오파비니아’ 시리즈의 일곱 번째 책인 『미토콘드리아: 박테리아에서 인간으로, 진화의 숨은 지배자』는 첨단연구로부터 나온 퍼즐조각을 함께 맞추면서 생물학에 흥미 있는 사람이라면 누구라도 짜릿함을 느낄 수 있는 그림을 화폭 가득 채운다. 더불어 진화와 연관된 견해와 논의에도 많은 기여를 하고 있다. 한마디로 이 책은 우리가 사는 세상을 미토콘드리아의 관점에서 바라보며 복잡성의 형성, 생명의 기원, 성과 생식력, 죽음, 영원한 생명에 대한 기대 같은 생물학에서 가장 중요한 난제들의 해답을 모색한다. 그 결과 생명의 의미를 바라보는 새로운 시야가 열리게 된다!

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