[장수철의 생물학을 위하여] 신호 주고받기와 코로나19

[서울신문]

장수철 연세대 학부대학 교수

코로나19로 오도 가도 못 하는 지금과 달리 비행기를 타고 외국을 꽤 나갔던 적이 있다. 좁은 자리에서 긴 시간 동안 지루해하다가 좌석 앞에 꽂혀 있는 항공사 잡지를 펼쳐 보았다. 펼쳐진 면에는 세계지도에 항공사의 전 세계 노선이 파란색으로 그려져 있었다. 서울을 중심으로 그려져 있는 노선이기 때문일 텐데 파란색 선으로 표시된 항공노선이 집중적으로 모여 있는 서울 주변은 온통 파랗게 칠해져 있었다.

우리는 시각, 청각, 미각, 후각, 촉각 등 오감으로 세상을 느끼며 살아간다. 이 말은 세상에는 다양한 신호가 있고 우리는 감각 기관을 통해 이 신호를 감지한다는 뜻이다. 빛 신호는 망막, 맛 신호는 혀를 통해 감지된다. 냄새, 소리, 접촉도 신호 감지와 관련돼 있다. 몸 안에 있는 세포끼리도 신호를 주고받는다. 세포 간에 주고받는 신호를 항공노선처럼 파란색 선으로 표시한다면 선이 보이지 않을 정도로 온통 파란색일 것이다. 아마 평일 낮 도심에서 인터넷으로 주고받는 정보를 파란색 선으로 표시하면 비슷할 정도로 엄청나다.

인간처럼 많은 세포로 이루어진 생물들은 복잡하고 많은 신호를 주고받는다. 그렇다면 단세포 생물들은 어떨까. 빵, 포도주, 맥주 등으로 친숙한 효모는 단세포 진핵생물이다. 두 가지 교배형이 있는 이 효모 종은 배우자를 찾을 때 신호를 주고받는다.

과학자들은 효모와 사람을 비롯한 동물들 모두 비슷한 신호 감지 체계를 가지고 있는 것을 근거로 이 체계가 약 10억년 전부터 진화했을 것이라 추정한다. 사실 점액세균을 비롯한 세균까지 감안한다면 30억년 넘게 신호 감지 체계는 있었던 것 같다.

많은 과학자들이 신호 감지 체계가 세포에서 어떻게 작동하는지를 밝히기 위해 노력했다. 그러다 에피네프린이라는 동물호르몬에 의해 간이나 근육에서 글리코겐이 분해되는 현상을 연구하고 있던 과학자가 답을 얻었다. 간세포 막을 파괴하면 호르몬 효과가 없어지는 결과를 보고 이 과학자는 간세포의 막에서 호르몬을 수용한다고 생각했다. 그리고 분해 반응은 세포 내에서 일어나므로 호르몬이 수용된 결과가 세포 내로 전달돼야 한다는 결론을 내렸다.

빛, 소리, 음식 성분, 향이 우리에게 신호인 것처럼 세포한테는 에피네프린이 신호라고 할 수 있다. 세포는 호르몬 신호의 수용, 세포 내 전달, 분해 작용이라는 3단계로 구분되는 신호 감지 체계를 가지고 있다. 3단계의 신호전달경로는 점액세균, 효모 그리고 우리의 시각, 청각, 미각, 후각, 촉각 등 모든 감각은 물론 호르몬을 비롯한 많은 화학 분자에 대한 세포의 반응 모두에 적용된다.

예컨대 탄수화물을 섭취해서 혈당이 증가하면 췌장에서 분비된 인슐린이 신호가 되고 뇌를 포함한 우리 몸의 많은 세포들이 이 신호를 수용, 세포 내로 전달하면 포도당 흡수 반응을 한다. 또 스트레스를 받으면 부신수질에서 분비된 에피네프린은 호흡과 혈압을 증가시키는데 간세포는 이 신호를 수용, 전달해서 글리코겐을 분해하게 하는 것이다.

“청기 들어, 백기 들어”라는 깃발 신호로 하는 게임이 있다. 도로에 수많은 자동차들이 교통 신호에 의해 질서정연하게 움직이는 모습은 인상적이다. 그런데 요즘 코로나 3단계에 준하는 2.5단계 지속으로 날로 어려워지는 삶 속에서 서민들이 보내는 신호가 잘 감지돼 신호전달경로가 제대로 작동하는지 의문이다.

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