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Nov 21, 2023

DNA가 아닌 세포가 생명의 주요 건축가이다

유전자는 유기체의 청사진이 아니라 생명체가 사용하는 단순한 도구일 뿐입니다.

유전자는 유기체의 청사진이 아니라 생명의 진정한 전문가인 세포가 사용하는 단순한 도구입니다.

Alfonso Martinez Arias는 바르셀로나에 있는 폼페우 파브라 대학(Universitat Pompeu Fabra) 시스템 생명공학과의 ICREA 연구 교수입니다.

이 에세이는 곧 출간될 그의 책 "The Master Builder: How the New Science of the Cell Is Rewriting the Story of Life"(Basic Books, 2023)에서 각색되었습니다.

당신은 내 속 부분을 지으셨고 당신은 내 어머니의 자궁에서 나를 하나로 묶어 주셨습니다. 내가 두렵고 놀랍게 만들어졌으니 당신을 찬양합니다.—시편 139:13-14

지구상의 모든 동물과 식물은 경이로운 아름다움을 가지고 있습니다. 참나무의 장엄함, 나비의 섬세한 천, 가젤의 우아함, 고래와 우리 인간의 위압적인 존재감, 경이로움과 경이로움이 뒤섞여 있습니다. 치명적인 결함. 그것은 모두 어디에서 오는가? 마야 전통에서 대답은 옥수수입니다. 다른 문화권에서는 다양한 형태의 계란을 공급원으로 제안합니다. 많은 이야기에서 기원은 생명을 불어넣는 강력한 존재의 힘과 상상력에 의해 형성된 점토 같은 물질입니다. 그러한 시작에서 곱셈이 뒤따르고 지구에 사람이 거주하게 되지만, 이것이 어떻게 일어나는지에 대한 세부 사항은 부족합니다.

지난 세기 동안 과학자들은 생명의 근원에 대한 물질적 설명을 발견했습니다. 이는 신의 개입이 필요하지 않고 영겁의 시간에 걸쳐 존재했거나 존재했던 모든 존재에 대한 실마리를 제공하는 것입니다. 바로 디옥시리보핵산(DNA)입니다. 유전자가 우리가 누구인지, 어떻게 존재하게 되는지와 관련이 있다는 점에는 의심의 여지가 없지만, 이 모든 것에서 유전자의 정확한 역할이 무엇인지에 대한 질문에 정확하게 대답하기는 어렵습니다.

유전자가 어떻게 작동하고 무엇을 성취할 수 있는지를 유전자가 달성한다고 알려진 것과 비교하여 면밀히 관찰하면 특히 게놈이 우리나 다른 생명체를 위한 "작동 매뉴얼"을 포함하고 있다는 주장에 의문이 제기됩니다. 유기체의 생성과 관련하여 우리는 또 다른 힘을 간과했습니다. 더 정확하게는 잊어버렸습니다. 그 힘의 근원과 힘은 세포이다.

당신과 나를 개별적인 인간으로 만드는 것은 독특한 DNA 세트가 아니라 세포의 독특한 조직과 활동입니다. 새로운 신장이 절실히 필요한 52세 여성 캐런 키건(Karen Keegan)의 이야기가 좋은 예입니다.

의사와 상담한 후 Karen은 기증자의 신장이 자신의 면역 체계가 외부 침입자로 간주하여 거부할 가능성을 줄이려면 기증자의 신장이 매우 밀접하게 유전적으로 일치해야 한다는 것을 알았습니다. 그녀는 운이 좋았다고 의사들은 그녀에게 말했다. 세 명의 성인 아들을 둔 어머니로서 그녀는 직계 가족 중에서 짝을 찾을 가능성이 매우 높았습니다. 유전적 상속의 규칙에 따라 그녀의 아이들은 각각 DNA의 절반 정도를 그녀와 공유하게 되며, 이는 그들 모두가 좋은 기증자가 될 것입니다. 단지 그녀에게서 물려받은 DNA가 정확히 무엇인지를 바탕으로 어떤 아들이 그녀와 가장 잘 어울리는지 테스트하는 것뿐이었습니다. 그러나 실험실에서 검사 결과가 나왔을 때 Karen은 충격을 받았습니다. 의사들은 그녀의 세 아들 중 두 명이 충분한 DNA를 공유하지 않았기 때문에 그녀의 아들이 될 수 없다고 말했습니다.

테스트에 실수가 있었음에 틀림없다고 카렌은 항의했다. 그녀는 임신 중이었고 세 아들을 모두 낳았습니다. 그녀는 그것들이 그녀 안에서 자라나는 것(그리고 발로 차는 것!)을 느꼈습니다.

병원 전문의인 Lynn Uhl은 Karen을 알고 있었고 Karen이 아이들을 낳았다는 것도 알고 있었습니다. Karen의 아들 중 한 명이 아니라 두 명이 태어날 때 실수로 바뀌었을 가능성은 천문학적으로 거의 없습니다. 혈액 실험실에서 혼동이 있었을 가능성도 마찬가지였습니다. 직감적으로 Uhl은 Karen의 혈액 샘플을 Karen 신체의 다른 부분에서 채취한 조직과 비교하기로 결정했습니다. 이 테스트는 수수께끼를 해결했습니다. Karen의 세포에는 하나의 DNA 서열, 즉 게놈이 없었습니다. 그녀는 두 개를 가졌습니다.

53년 전, 카렌의 어머니 임신 초기에 두 개의 난자가 독립적으로 수정되어 각각 고유한 DNA를 가진 두 개의 별도의 세포 덩어리가 탄생했습니다. 정자에 의한 난자의 수정에 따른 세포 분열과 증식이 급격하게 진행되는 어느 시점에서 두 세포 그룹이 하나로 융합되었습니다. 쌍둥이로 발전하는 대신 두 공의 세포가 몸 전체에 무작위로 분포되어 Karen으로 발전했습니다. Karen의 신체 대부분은 한 그룹의 세포를 가지고 있었지만 우연히 그녀의 두 아들은 다른 그룹에서 생성된 난자에서 태어났습니다.