세포 4강. 세포분열: 복제와 분배
당신의 몸은 매초 수백만 번의 복사가 일어나는 인쇄소입니다. 암은 그 인쇄소에서 정지 버튼이 고장 난 사건이죠.
풀고 시작
복제한 다음 나눈다
피르호의 명제대로 모든 세포는 세포에서 나옵니다. 그렇다면 나올 때 무엇을 물려받을까요. 핵심은 유전 정보입니다. 체세포분열(mitosis)의 논리는 두 단어로 요약됩니다. 복제, 그리고 균등 분배죠. 세포는 분열에 앞서 DNA 전체를 정확히 복사해 두 벌로 만들고, 복사된 염색체 쌍을 방추사가 세포 양극으로 정확히 갈라 끌어간 뒤 세포질을 나눕니다. 결과는 유전적으로 동일한 딸세포 둘입니다. 여기서 순서가 중요합니다. 복제 없이 나누면 정보가 반토막 나고, 분배가 부정확하면 염색체 수가 어긋난 세포가 생기니까요. 사람은 수정란 하나에서 출발해 이 복사를 거듭하며 수십조 개의 세포가 되고, 다 자란 뒤에도 피부와 혈액과 장 상피를 매일 갈아 끼웁니다. 분열은 성장기의 사건이 아니라 평생의 일상 업무이며, 3강에서 본 ATP가 이 공정의 동력을 댑니다.
감수분열, 다양성을 만드는 나눗셈
그런데 생식은 다른 문제를 냅니다. 부모 두 사람의 세포가 그대로 합쳐지면 자손의 염색체는 두 배가 되어 버리죠. 그래서 생식세포를 만드는 감수분열(meiosis)은 복제 한 번에 분열을 두 번 하여 염색체 수를 절반으로 줄입니다. 사람이라면 46개가 23개가 되고, 수정으로 다시 46개가 복원되죠. 그런데 감수분열은 수를 줄이는 데서 멈추지 않고 패를 섞습니다. 부계와 모계에서 온 상동염색체가 어느 극으로 갈지는 쌍마다 독립적으로 정해지고(사람의 경우 2²³, 약 838만 가지 조합), 분열 전에는 상동염색체끼리 팔을 교차해 구간을 맞바꾸는 교차(crossing over)까지 일어납니다. 형제자매가 같은 부모에게서 나고도 서로 다른 이유가 바로 여기 있죠. 이 섞임의 규칙을 정량화한 것이 다음 과목에서 만날 멘델의 유전학입니다.
검문소, 그리고 통제를 벗어난 분열
분열은 위험한 작업이라 세포는 세포 주기 검문소(checkpoint)를 운영합니다. G1 검문소는 DNA 손상과 성장 신호를 점검해 분열 착수 여부를 정하고, G2 검문소는 복제가 완전한지 확인하며, 방추사 검문소는 모든 염색체가 방추사에 제대로 걸렸는지 확인한 뒤에야 분리를 허가합니다. 손상이 심하면 p53 같은 단백질이 주기를 멈추거나 세포를 자살(세포자멸사)시키죠. 그렇다면 이 통제가 무너지면 어떻게 될까요. 그것이 바로 암(cancer)입니다. 돌연변이가 쌓여 가속 페달(암유전자)이 눌린 채 고정되고 제동 장치(종양억제유전자)가 고장 나면, 세포는 신호를 무시하고 무한히 분열합니다. 암이 하나의 병이 아니라 세포 주기 통제 실패라는 공통 구조를 가진 여러 병의 묶음이라는 것이 현대 종양학의 출발점이며, 많은 항암 전략이 바로 이 주기의 어느 단계를 겨냥합니다.
헨리에타 랙스의 세포
통제를 벗어난 분열의 가장 유명한 표본에는 사람 이름이 붙어 있습니다. 1951년 미국의 흑인 여성 헨리에타 랙스(Henrietta Lacks)는 자궁경부암으로 존스홉킨스 병원에서 치료를 받다 사망했는데, 치료 중 떼어낸 종양 조직이 본인 동의 없이 배양실로 보내졌습니다. 그때까지 인간 세포는 배양 접시에서 며칠을 못 버텼지만, 그녀의 암세포는 멈추지 않고 증식했죠. 최초의 불멸 인간 세포주 헬라(HeLa) 세포입니다. 헬라 세포는 소크의 소아마비 백신 검증, 항암제 시험, 유전자 연구에 쓰이며 수만 편의 논문을 낳았고 지금도 전 세계 실험실에서 자라고 있습니다. 그러나 가족은 수십 년간 그 존재조차 몰랐고 상업적 이익에서도 배제되었죠. 2013년에야 미국 국립보건원과 유족이 헬라 유전체 데이터의 사용을 심사하는 합의를 맺었습니다. 검문소를 잃은 세포가 과학을 살찌우는 동안, 인간을 보호할 검문소인 동의와 윤리는 한참 뒤에야 세워진 것입니다.
인출 문제
생각해볼 질문 (정답 없음)
- 헬라 세포는 지금까지 배양된 총량이 랙스 본인의 몸을 훨씬 넘어섭니다. 이 세포들은 어떤 의미에서 그녀의 일부일까요. 죽지 않는 세포주에 대한 권리는 누구에게 있어야 할까요.