세포 1강. 세포설: 생명의 단위를 찾다
생명에는 벽돌이 있습니다. 이 단순한 사실을 확인하는 데 인류는 200년 가까이 걸렸습니다.
풀고 시작
1665년, 코르크 조각에서
세포의 역사는 뜻밖에도 와인 병마개 재료, 얇게 저민 코르크 한 조각에서 시작됩니다. 영국 왕립학회의 로버트 훅(Robert Hooke)은 1665년 『마이크로그라피아(Micrographia)』에서 자신이 만든 현미경으로 관찰한 세계를 그림으로 펴냈습니다. 코르크 단면에는 벌집처럼 빈 칸이 빽빽했고, 훅은 수도사들이 기거하는 작은 방을 떠올려 이를 세포(cell)라 불렀죠. 그런데 재미있는 반전이 있습니다. 코르크는 죽은 조직입니다. 훅이 본 것은 살아 있는 세포가 아니라 세포벽이 남긴 빈 껍데기였죠. 이름은 태어났지만, 그 이름이 가리키는 실체가 생명의 보편 단위라는 사실은 아직 아무도 몰랐습니다.
레이우엔훅, 보이지 않던 세계를 열다
다음 주인공은 과학자가 아니라 직물 장사꾼입니다. 네덜란드 델프트의 직물상 안톤 판 레이우엔훅(Antonie van Leeuwenhoek)은 렌즈 하나짜리 단순 현미경을 직접 갈아 만들었는데, 그 배율이 당대 최고 수준인 200배를 넘었습니다. 그는 1670년대에 빗물, 연못물, 심지어 자신의 치태에서 꿈틀거리는 미소한 생물들을 발견하고 극미동물(animalcule)이라 불렀죠. 1677년 왕립학회에 보낸 보고는 처음에 의심을 샀지만 검증단의 확인으로 인정받았습니다. 단세포 생물, 세균, 정자까지 관찰한 그의 눈은 생명이 맨눈의 세계 아래에도 가득하다는 것을 처음 보여 주었습니다. 다만 그 역시 이 작은 것들이 모든 생명의 공통 단위라는 일반화에는 이르지 못했죠.
170여 년 뒤, 세포설의 탄생
관찰이 이론이 되는 데는 렌즈의 개선과 두 사람의 대화가 필요했습니다. 식물학자 마티아스 슐라이덴(Matthias Schleiden)은 1838년 모든 식물 조직이 세포로 이루어진다고 주장했고, 동물학자 테오도어 슈반(Theodor Schwann)은 이듬해 이를 동물에까지 확장했습니다. 식물과 동물이라는, 겉보기에 전혀 다른 두 세계가 같은 단위로 지어졌다는 통찰이 세포설(cell theory)의 첫 두 기둥입니다. 모든 생물은 세포로 이루어지며, 세포는 생명의 구조적 기능적 기본 단위라는 것이죠. 다만 두 사람은 새 세포가 결정이 자라듯 무형의 액체에서 저절로 생겨난다고 잘못 믿었습니다. 이론의 마지막 조각은 아직 비어 있었던 셈입니다.
피르호, 마지막 기둥을 세우다
그 조각을 끼운 사람이 병리학자 루돌프 피르호(Rudolf Virchow)입니다. 그는 1855년 "모든 세포는 세포에서 나온다"(omnis cellula e cellula)는 명제를 내세웠습니다. 세포는 저절로 생기지 않고 기존 세포의 분열로만 생긴다는 것이죠. 이로써 세포설의 세 번째 기둥이 완성되었고, 생물이 무생물에서 저절로 생긴다는 자연발생설은 세포 수준에서 부정되었습니다. 몇 년 뒤 파스퇴르의 백조목 플라스크 실험(1859)이 미생물 수준에서도 자연발생설에 결정타를 날리죠. 피르호는 이 원리를 의학에 적용해 질병을 세포의 이상으로 보는 세포병리학을 열었습니다. 병의 자리가 체액에서 세포로 옮겨 온 것입니다.
생기론이 받은 타격
세포설의 철학적 충격은 생기론(vitalism)을 향했습니다. 생기론은 생명에는 물질로 환원되지 않는 특별한 생명력이 깃들어 있다는 오래된 입장입니다. 그러나 생각해 보세요. 참나무와 코끼리와 인간이 모두 같은 종류의 벽돌로 지어졌고, 그 벽돌이 오직 기존 벽돌의 분열로만 늘어난다면, 생명 현상은 신비한 힘이 아니라 세포라는 단위의 작동으로 설명될 길이 열립니다. 물론 세포설 자체가 생기론을 즉시 끝낸 것은 아닙니다. 슈반 본인도 생명 현상의 물리화학적 설명을 지지했지만, 생기론은 19세기 말까지 유효한 논쟁 상대로 남아 있었죠. 결정적 전환은 세포 안의 화학, 곧 물질대사의 해명과 함께 옵니다. 이 이야기는 3강에서 다루고, 다음 강에서는 먼저 이 벽돌의 내부를 들여다봅니다.
인출 문제
생각해볼 질문 (정답 없음)
- 훅의 "세포"처럼 이름이 실체 이해보다 먼저 생긴 개념이 과학사에 또 있을까요. 이름이 먼저 있는 것은 연구에 도움이 될까요, 방해가 될까요.
- 바이러스는 세포가 아니면서 증식합니다. 세포설은 바이러스 앞에서 수정되어야 할까요, 아니면 바이러스를 생명에서 제외해야 할까요.
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