세포마다 '흐물흐물'·'딱딱' 왜 다를까?
세포마다 '흐물흐물'·'딱딱' 왜 다를까?
  • 김진솔
  • 승인 2018.04.05 17:40
  • 조회수 1641
  • 댓글 0
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우리 몸에는 다양한 세포가 있습니다. 그렇지만 어떤 건 흐물흐물해서 흘러다닐 것만 같고, 어떤 건 돌처럼 딱딱한 느낌이 납니다. 심지어 같은 종류의 세포도 단단하기가 다른데요. 만약 흐물흐물해야 할 곳이 딱딱해지면 천식과 같은 질병이 되기도 합니다. 그렇다면 세포의 이런 차이는 왜 생기는 걸까요?

 

똑같았던 세포의 성질이 달라질 때 짚어봐야 할 개념이 바로 바로 '발생' 입니다. 하나의 수정란이 사람 꼴을 갖춘 아기가 되는 과정 말인데요.

 

세포가 나뉘고 재배치되어 아기가 되네요. 출처: giphy
세포가 나뉘고 재배치 돼 아기가 탄생! 출처: giphy

위 그림은 하나의 수정란이 아기가 될 때까지를 나타낸 인포그래픽입니다. 그런데 이웃님들, 맨 처음 세포가 자리잡는 과정이 궁금하지는 않으셨나요? 어떤 것들은 이동, 즉 유동성을 띱니다. 어떤 것들은 또 단단히 자리를 잡고 있지요. 그 차이를 결정하는 것은 뭘까요? 하버드 연구진은 놀랍게도 전혀 상관 없어 보이는 모래성으로 예시를 들었어요.

 

하버드 공중보건대 생물공학과 연구진은 세포의 유동성을 생물만이 아닌 물리학과 연관지어 분석했습니다. 유동성이 생기는 이유에 대한 해석을 세포의 배열에서 찾았다고 하는 거죠. 제프리 프레드버그 교수의 연구실의 리오 아 티아 연구원의 이번 연구는 <Nature Physics>에 게재되었다는데 하나씩 보실까요?

 

연구진의 이전 연구 결과에 따르면, 천식 세포의 집단적인 행동을 연구한 결과 세포가 인접한 세포와 함께 존재하는 방식과 세포의 유동성 사이 관계를 도출했습니다. 프레드버그 교수는 천식에서 집단 세포 행동의 중요성을 연구하기 위해 상피조직을 관찰했는데요. 같은 종류의 상피세포라도 액체처럼 풀려서 흐르거나, 딱딱한 고체처럼 있을 수 있다는 것이었지요. 세포집단의 유동성이 변할 수 있다는 내용입니다.

 

이번 연구에서는 더 나아가 세포의 유동성에 세포의 '모양'이 어떤 역할을 하는지 추가적으로 설명할 수 있게 됐습니다. 실험실에서 키운 인간 기관지 상피세포와 초파리 배아를 대상으로 실험했다고 해요.

 

일정한 크기의 세포집단이다! 딱딱해 보이는군요. 출처: 하버드 공중보건대
일정한 크기의 세포 집단! 딱딱해 보입니다. 출처: 하버드 공중보건대

고체처럼 딱딱하게 굳어 있는 세포를 관찰해보면 세포의 길이가 일정하고 모양이나 크기 또한 균일합니다. 반면 풀어진 상태일 때는 세포의 길이가 상대적으로 길고 모양도 제각각이죠.

 

'모래-모래성' 원리와 비슷

 

모래를 단단하게 만들면 이런 예술적인 모래성도 가능하지요. 출처: pixabay
모래를 단단하게 만들면 이런 예술적인 모래성도 가능하지요. 출처: pixabay

모래를 손에 쥔 뒤 흘려보면 액체처럼 잘 흐르지요. 이때 모래 알갱이는 주변 모래와 위치가 무질서해요. 반면 물을 열심히 길어다가 모래성을 예쁘게 만들고 나면 어떤가요? 물이 마른 뒤에도 모래성은 탄탄하게 잘 서있습니다. 

 

그때 현미경으로 모래를 들여다보면 위에서 본 딱딱한 세포와 비슷한 형태를 하고 있다고 해요. 모래 사이의 간격이 일정하고 주변과 이루는 기하학적 관계가 일정하면 모래는 단단하게 모양을 유지하는데요. 

 

이 연구를 바탕으로, 세포 사이의 상대적 위치와 기하학적인 관계를 관찰하는 것으로 세포가 얼마나 말랑말랑할지, 그래서 얼마나 유동성을 가지고 있을지 가늠할 수 있게 되었다고 합니다. 물리학과 생물학의 만남, 멋지지 않나요?!



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