바이오사이언스 2025 / 요시모리 다모쓰

• 세포를 알면 '생명'에 대해서도 잘 알 수 있습니다.
• 병이란 세포라는 아주 작은 단위에서 문제가 생긴 것이고, 노화란 세포가 나이를 먹는 것입니다. 세포를 젊게 할 수 있는 연구가 진전된다면 '늙지 않는' 방법을 알 수 도 있지 않을까요?
• 세포는 생명의 기초입니다. 
• "세포는 하나의 우주이다."
• 요시모리 다모쓰는 오리를 좋아하고 달리기를 즐기는 재미있는 과학자다.
• 팬데믹보다 더 무서운 인포데믹
• 미래에 생명과학은 필수 교양이다. 
• '오토파지'는 세포를 자신의 힘으로 새롭게 하는 기능이다.
•  과학적 사고는 비단 과학자만을 위한 특수한 방식이 아니다. 합리적이고 논리적인 사고방식을 말하며 누구나 할 수 있다. 과학적 사고를 하면 이 세상에 있는 가짜 과학이나 엉터리 수치에 넘어가지 않는다. 그뿐 아니라 내 앞에 펼쳐진 수많은 과학적 정보를 앞에 두고 나중에 후회하지 않을 판단을 할 수 있다.
  아마 생명과학에 관한 지식 자체보다 과학적 사고가 우리의 삶에 더 강력한 무기가 될지도 모른다. 그리고 세포에 관한 이야기도 더 빨리 이해할 수 있을 것이다.

 

1장 과학적 사고를 익힌다

• 예나 지금이나 인류의 최대의 적은 질병이다.
• 과학적 사고와 지식의 양은 아무 상관이 없다.
• 논리적으로 생각하는 자세가 과학적 사고다.
• 무엇이 옳고 무엇이 진리인지 인간은 온전히 증명할 수 없다. 하지만 100% 진실에는 도달하지 못하지만 진실에 가까이 갔음을 알아차릴 수는 있다. 진실에 가까워지면 그 가설을 이용해 여러 현상을 설명하거나 예측할 수 있다.
• 주장하는 가설이 검증이 불충분한 가설임을 명확히 인식하고 있어야 한다.
• 바이러스 전문가는 바이러스에 관해, 경제 전문가는 경제에 관해 정보를 제공할 뿐 전체적인 면을 보면서 말하지 않는다. 결국, 불확실한 상황일 때는 스스로 생각할 수밖에 없다. 그럴 때 과학적 사고를 익혀두면 대단히 도움이 된다.
• 가설을 세우고 그 결과를 예상한다. 그리고 그것을 실험과 관찰을 통해 검증한다. 그 예상이 맞으면 가설의 확실성이 높아진다. 이것이 과학적 사고 기법 중 하나다.
• 일단 의문을 품고 상식을 의심하라.
• 상관관계란 눈에 보이는 관계를 말한다. 인과관계는 확실한 원인과 결과의 관계를 말한다. 인과관계가 있음을 나타내려면 관찰하기만 하는 게 아니라 실험과 검증을 해야 한다.
• 중국이 무서운 기세로 자연과학 논문 수는 미국을 이미 추월했다.

 

2장 세포를 이해하면 생명을 이해할 수 있다

• 세포를 생명의 기본 단위로 하는 첫 번째 이유가 ‘세포는 하나하나가 살아 있다’임을 이해했을 것이다. 또 하나 중요한 이유는 한 세포 안에 한 인간을 만드는 모든 유전정보가 들어 있다는 점이다.
• 생물의 모든 것은 유전자가 결정한다. 몸에는 수만 종류의 유전자가 있으며 그것이 인간을 만드는 데 필요한 정보를 기록(코드를 기록한다고도 볼 수 있다)한다. 이 유전자 세트를 게놈(Genome)이라고 한다. 생명의 설계도라 할 수 있다.
• 동적평형이란 내용물이 변했지만 외형은 변하지 않는 것이다.
• 세포 내부에서는 단백질이 주인공이다. 미토콘드리아는 단백질보다 작다.
• 막은 반드시 봉지 모양을 하고 있다. 어딘가 한군데 뚫려 있는 것은 막이 아니다. 자유롭게 형태를 바꿀 수 있는 봉지를 상상하자. 그것이 세포이며 세포소기관이다. 
• 하나의 유전자는 원칙적으로 하나의 단백질만을 결정한다. 유전자가 단백질을 결정한다.
• 단백질을 결정하는 것은 ‘DNA 알파벳 3개가 줄을 서서 지시한 아미노산’이 ‘주르륵 줄을 선 것’이다. 그것을 유전자라고 부른다.
• 유전자에 의해 단백질이 결정된다. 그러므로 유전자는 단백질의 설계도라고 할 수 있다. 그리고 DNA의 이중나선은 이 여러 개의 유전자(설계도)가 줄줄이 이어져 있는 것이다. 유전자의 집합체다. DNA의 이중나선이 책이라면 유전자는 그 책에 쓰인 문장이다.
• 유전자 복사, 즉 mRNA는 밖으로 나가서 그 복사한 내용을 해석하는 번역계에게 간다. 번역계는 설계도를 해석하고 그에 맞는 아미노산을 갖고 온다. 그렇게 해서 단백질이 생긴다.
• 단백질의 종류로 봤을 때 가장 많은 것이 효소다. 단백질의 약 절반이 효소다.
• 유전자의 한 글자가 바뀌면 인간은 1) 병에 걸리거나, 2) 아무 일도 일어나지 않거나, 3) 진화한다.
• 생물의 진화가 왜 일어나는지는 아직 확실하지 않지만 한 가지 분명한 점이 있다. 그것은 생물의 생존에는 다양성(Diversity)를 빼놓을 수 없다는 것이다. 다양성이야말로 생명을 존속시키는 법칙이다.
• 다양성이 없으면 죽음에 이르는 것이 생명의 본질이기 때문이다.
• 살아 있을 가치가 없는 생명은 존재하지 않는다.
• 생명은 30억 년 전에 탄생했다. 그에 비해 인류는 아무리 길게 잡아도 700만 년 전에 탄생했다. 

3장 병을 알아보자

• 인간의 몸에는 항상성이라는 특징이 있다. 이것을 간단히 말하면 몸을 일정한 상태로 유지하는 것이다. 그 덕분에 우리 몸의 체온과 체중은 일정한 범위에서 왔다 갔다 하며 크게 벗어나지 않는다.
• 항상성을 유지하기 위해 작동하는 것이 세포다.
• 바이러슨 다른 생물의 세포에 침입해 침입한 세포 내에서 그 세포의 번역 장치 등을 이용해 자신의 단백질을 만든다. 바이러스는 살아 있는 세포에서만 생존할 수 있으므로 숙주가 죽으면 자신도 죽는다.
• 세포와 세포소기관 중 미토콘드리아는 에너지를 만드는 존재다. 미토콘드리아가 파괴되면 원전이 파괴되었을 때 위험성 방사성 물질이 유출되듯이 독이 나온다. 이게 무슨 독일까? 1) 활성산소- 노화를 촉진하고 대사증후군의 원인이기도 하지만 세내에 침입한 세균이나 바이러스의 공격으로부터 몸을 지켜주는 중요한 물질이다. 미토콘드리아가 에너지를 만들 때는 활성산소가 발생한다. 2) 세포를 자살하게 하는 물질이다. 감염된 세포가 자폭하여 바이러스와 함께 죽는 경우다. 
• 세포가 많이 늘어나는 것 자체가 좋지 않은 일이다.
• 암 종류에는 여러 종류가 있는데 그 메커니즘은 모두 동일하다. 유전자 변이가 원인이다.
• 인간에게 왜 산소가 필요할까? 세포 내의 발전소인 미토콘드리아가 여러 가지 에너지원인 단백질이나 당, 지방을 분해해 세포가 일하는 데 필요한 에너지를 만들 때 산소를 사용하기 때문이다. 생성된 에너지는 ATP라는 형태로 저장된다.
• 아미노산은 20종류가 있는데, 그중 9종류는 스스로 생성하지 못해 음식으로 조달해야 한다.
• 만약 항상성을 잃으면 몸은 자신의 상태를 일정하게 유지하지 못한다. 즉, 병에 걸린다. 
• 면역이 대체 뭘까? 알긴 아는데 정확히 설명할 수는 없는, 그런 말이 아닐까? 면역은 간단히 말하자면 외부의 적을 배제하여 몸을 지키는 시스템이다.
• 외부의 적은 병원체나 기생충을 말하며 병원체는 크게 세 종류로 나뉜다. 바이러스, 세균, 진균이나 원충이 그것이다.
• 병원체와 기생충의 공통점은 숙주의 몸에 침입해 숙주가 병에 걸리게 한다는 점이다. 이런 병을 감염병이라고 부른다.
• 바이러스는 세포에 자유롭게 들어갈 수 없다. 흥미롭게도 세포에 들어가려면 열쇠가 필요하다. 바이러스가 열쇠를 갖고 세포가 열쇠구멍을 갖고 있어야 한다. 바이러스는 자신의 표면에 있는 스파이크라는 단백질의 모양에 맞는 단백질을 세포 표면에서 찾지 못하면 침입할 수 없다. 항체는 이 원리를 이용해서 침입을 막는다. 바이러스의 열쇠에 딱 붙어서 열쇠 구멍에 넣지 못하게 하는 것이다. 열쇠의 열쇠 구멍에 들어가는 부분에 제대로 달라붙은 항체를 중화항체라고 한다. 그러나 이 중화항체가 생성되었는지는 통상적인 항체검사로는 알 수가 없다.
• '생물은 존재함으로써 죽음이라는 엔트로피 증가에 저항하는 시스템이다.' 
• 인간은 죽지 않을 수도 있다. 죽음이 필연이 아닌 것처럼 노화도 필연은 아니다. 노화를 죽음과 마찬가지로 진화과정에서 일부러 선택했을 가능성이 높다. 인간은 죽음과 노화를 적극적으로 선택해 생존해왔음에도 지금 그것을 거스르려 하고 있다.

 

4장 세포의 미래인 오토파지를 이해하자

• 오토파지는 세포 속의 항상성을 유지하는 역할을 하는 것이다.
• 세포 내에는 '리소좀'이라는 세포소기관이 있다. 이것은 소화 효소가 들어 있는 주머니로 여기서 온갖 물질을 분해한다. 
• 단백질은 음식으로 흡수한다고 생각할 수도 있지만 인간의 세포 속에서 생성되는 단백질은 상당수가 오토파지로 생긴 아미노산을 재활용한 것이다.
• 매일 240g의 단백질이 분해되어 새로운 단백질로 탄생한다.
• 우리가 어제와 다름없는 오늘을 보낼 수 있는 것은 세포가‘언제나 같은’ 상태, 즉 항상성을 유지해주기 때문이다. 이 항상성이 무너지는 원인이 질병과 노화다. 오토파지는 간단히 말하면 세포 속의 항상성을 유지하는 역할을 하는 것이다.
• 오토파지가 어떤 원리의 시스템이며 어떤 역할을 하는지 배우는 것은 현 단계에서의 노화와 수명에 관한 최신 정보를 입수하는 것이다. 
• 오토파지를 이해함으로써 병에 걸리는 것을 방지하거나 노화 속도를 완만하게 하여 건강한 기간을 늘릴 가능성이 보이기 시작한 것이다.
• 신경세포에서의 오토파지의 중요성을 직접적으로 나타내는 실험은 얼마든지 있다. 예를 들어 유전자를 조작해 신경세포에서만 오토파지를 하지 않게 만든 쥐는 어릴 때에 알츠하이머와 유사한 증상이 나왔다. 이 실험에서 사용한 쥐는 그런 병의 유전자를 보유하지 않은 건강한 쥐다. 즉, 단백질에 문제가 없어도 오토파지가 없으면 덩어리가 생긴다는 말이다. 이렇다 할 치료법이 없었던 알츠하이머와 파킨슨병을 치유할 가능성이 있기 때문이다.
• 신경세포와 심근세포는 그 사람이 죽을 때까지 같은 세포가 활동한다. 즉, 평생가는 것이다. 세포가 수명을 다하면 새로 태어난 세포가 그 자리를 차지하지만, 신경세포는 어른이 되면 새롭게 태어나지 않는다.
• 오토파지는 나이를 먹으면 활동하지 않게 된다.
• 루비콘은 오토파지를 멈추게 하는 단백질이다. 기름진 음식을 먹으면 루비콘이 증가한다. 

 

5장 수명을 연장하기 위해 무엇을 하면 좋은가

수명 연장 경로

1) 칼로리 제한

2) 인슐린 신호 억제

3) TOR 신호 억제 (라파마이신 표적 단백질 - 세포 속에 세포의 증식과 대사를 조절)

4) 생식세포 제거 - 생식세포르르 제거하면 오래 산다. (내시)

5) 미토콘드리아 억제 - 너무 에너지가 넘치면 오래 살지 못한다.

 

• 나이를 먹으면 루비콘이 증가한다.
• 세포에는 근원이 되는 세포, 줄기세포 또는 간 세포라고도 한다. 
• 콩과 버섯은 오토파지를 활성화한다.

 

 

 

 

 

 

 

 

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