세포의 구조에 대하여 - 생물학 정리

세포생물학

 

 

세포 구조

 

 

세포 생물학의 탄생

 

     로버트 후크(Robert Hooke)가 권위 있는 런던 왕립학회의 연구 책임자로 임명되었을 때, 그는 다음 주례 모임에서 무언가 새로운 것을 제안해야겠다고 생각하였습니다. 이 왕립학회에는 영국 과학계의 엘리트들이 모여 있느니만큼 후크는 이들에게 계몽도 되고 감명도 줄 수 있는 명연설을 하고자 했는데, 이는 쉬운 일이 아니었습니다.
     그러다가 한 가지 좋은 아이디어가 떠올랐습니다. 그것은 17세기의 놀라운 신기술－유리 렌즈의 주조와 연마－을 발표한다는 것이었습니다. 당시 세상은 온통 렌즈에 관한 이야기로 떠들썩했습니다. 테에 끼운 한 쌍의 렌즈로써 거의 보이지 않던 것을 볼 수 있었습니다. 기적이 일어난 것입니다. 노인들은 눈이 나빠 수년 동안 읽을 수 없었던 책과 편지를 다시 찾았습니다.

     17세기 초 갈릴레오(Galileo)는 렌즈를 하늘에 조준함으로써 지적 혁명을 일으켰습니다. 후크도 인간의 눈은 왕성한 욕구를 지니고 있음을 알았습니다. 후크 자신은 렌즈의 새로운 사용법, 즉 렌즈로 아주 작은 것을 보는 것에 관심을 돌려서 실제로 세계에서 최초로 현미경을 만들어 냈습니다.

     그리하여 후크는 과학적 증명으로 현미경을 이용해 코르크가 뜨는 이유를 알아 보려고 시도했습니다. 코르크는 신비로웠습니다. 그것은 고체처럼 보이나 물에 뜹니다. 아마도 코르크는 결코 고쳬는 아닐 것이라고 후크는 생각했습니다. 그는 이것을 연구할 만한 가치가 있다고 결론지었습니다.
     후크는 자신의 현미경 초점을 코르크에 맞추었는데, 그는 무엇을 보았을까요? 아무것도 없었습니다. 현미경이 반사광에 대하여 제대로 작용을 못했음이 밝혀졌습니다. 호기심에 그는 주머니칼로 코르크를 매우 얇은 조각으로 잘라 그것에 밝은 빛을 비추었습니다. 그리고 나서 현미경을 들여다보자 무언가를 볼 수 있었습니다. 그리고 그는 놀랐습니다. 그때 후크는 코르크가 '작은 상자들'로 이루어진 것처럼 보였다고 썼습니다. 그는 작은 상자들은 공기로 채워져 있으며 이것이 코르크가 뜨는 이유라고 추측하였습니다.

     그 작은 상자들이 수도원 내에 주욱 늘어선 수도승의 작은 방(cell)들을 연상케 했기 때문에 그는 이를 'cell'(세포)이라고 칭했습니다. 이리하여 생명과학의 새 분야인 세포생물학(cell biology)이 탄생하게 되었습니다.

 

 

세포설

 

 

세포설

 

     그날의 주례 모임 참석자들은 후크의 설명을 듣고 감탄했었지만 과학계는 한 세기가 지난 후에야 그 세포의 의미와 중요성을 이해하게 되었습니다. 처음 이 개념에 영향받은 사람들 중 하나가 독일의 박물학자 오켄(Loreriz Oken)입니다. 그는 1805년, "모든 생물체는 소낭 또는 세포에서 유래되고 또 그것들로 구성되어 있다" 라는 내용의 글을 발표하였고, 이것이 후에 세포설(cell theory)로 알려지게된 것입니다. 다소 분명하고 포괄적인 이런 설명에도 불구하고 세포설 공식화의 영예는 다른 두 독일학자들, 식물학자인 슐라이덴(Matthias Jakob Schleiden)과 동물학자인 슈반(Theodor Schwann)에게 돌아갔습니다. 1839년, 그들은 거의 동시에 같은 결론에 도달했고 그 내용을 출판했는데, 이 책에서 그들은 전나무에서 제비꽃까지, 작은 벌레에서 호랑이까지 모든 생물체는 세포로 구성되어 있다고 밝혔습니다. 그들이 오켄보다 더 널리 알려져서였든지, 아니면 1839년에 세상이 좀더 관심을 기울였든지 간에 슐라이덴과 슈반이 명예를 얻었습니다. 이 두 사람이 그들의 생각을 발표한 지 20년 후, 네번째 독일인 피르호(Rudolf Virchow)가 '모든 세포는 세포들로부터(omnia cellula e cellula)'를 덧붙임으로써 이 세포설을 다듬었습니다. 오늘날의 지구 환경하에서는 세포들은 단지 이미 존재하는 세포로부터 생겨납니다. 이 추가된 내용은 섕물 발생의 법칙으로 알려지게 되었고, 세포설처럼 오늘날 상당히 훌륭한 개념으로 남아 있습니다. '오늘날의 환경하에서'라는 규정은 매우 다른 환경 조건을 가졌던 초기 지구에서는 생명(세포)이 자연발생적으로 섕겨났다고 제안하는 탁월한 이론에 여지를 남겨 놓은 것입니다.
     현재에 이르러 세포는 세포로부터 유래될 뿐 아니라, 사실상 모든 생물체가 세포로 구성되어 있다는 것에 대해서는 충분히 이해하고 있습니다. 실제로 세포는 생명의 기본 단위입니다. 후크가 현미경 사용법을 개발하여 그 작은 상자들을 묘사함으로써, 문자 그대로 아무것도 아니었던 것이 중요한 사실로 밝혀진 것입니다. 사람들은 손으로 만든 현미경을 통해 모든 것을 자세히 들여다보았습니다. 다른 동물체나 식물체 등 모든 것을 보고 조사했던 것처럼 인체도 강한 호기심을 갖고 검사해 보았습니다. 이들이 발견한 것은 단지 후크가 묘사했던 죽은 세포벽뿐만이 아니라 여러 종류의 다양하고 변화된 세포였습니다. 이들 중 몇 종류는 쉽게 보였으나 어떤 것들은 더 분명하게 보기 위해 염색할 필요가 있었습니다. 그들은 살아 있는 세포들이 현재는 세포질(cytoplasm)이라 불리는, 매우 활성적이고, 변화하며, 유동적인 것으로 채워져 있다는 것을 발견하였는데 이는 실제로 놀라운 발견이었습니다. 곧 세포 연구자들은 모든 생물의 세포들은 고유하고 종에 따라 다를 뿐 아니라, 같은 개체내에서도 부위에 따라 다르다는 것을 알게 되었습니다. 이제부터는 이러한 세포의 다양한 형태를 탐구할 것인데, 이러한 외관상의 다양성에도 불구하고 세포들은 근본적인 방식에 있어 매우 유사함을 발견할 것입니다.

 

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     다음에는 세포가 무엇인지 정리하겠습니다.