노화를 일으키는 미토콘드리아 노화설에 대해서 알아보자
지난 글에서 아래 제목으로 노화의 유발원인을 살펴본바 있습니다.
관련 글 살펴보기
노화의 유발원인, 경로(메커니즘)을 살펴보자
그렇다면 진핵생물인 인간이 노화하는원인은 무엇일까요? 그 이유는 진핵 생물이 지금으로부터 20억 여년 전에 두 개의 생명체로부터 진화하여 생성되었기 때문입니다.
▼ 학문적으로 진핵생물이란 다음과 같습니다.
진핵생물[eukaryote, 眞核生物]원핵생물(原核生物)에 대응되는 말이다. 핵막으로 둘러싸인 핵을 가지며, 유사분열을 하는 세포로 형성된 생물로서, 단세포·다세포 동물, 남조류를 제외한 식물, 그리고 진핵균류가 이에 해당된다. 진핵생물의 세포에서는 핵산 히스톤 단백질·핵소체(核小體)로 이루어지는 핵이 핵막에 둘러싸여 있으며, 유사분열을 할 때에는 핵이 일정한 수의 염색체를 만들어낸다. 또, 세포질에는 소포체와 미토콘드리아 등의 구조체가 분화·발달하여 존재한다.
▲ 출처 : [네이버 지식백과]진핵생물[eukaryote, 眞核生物] (두산백과, 두산백과)
20억년 이전 지구는 대기 중에 산소가 거의 없는 무산소 상태였습니다. 이 때의 지구에는 산소를 필요로하지 않고 사는 생명체들만의 세상이라고 할 수 있었습니다.(혐기적 생명체라고 부름)
▼ 혐기적 생물의 정의
분자상 산소, 유리산소가존재하지 않는 상태에서 생육하는 생물·세균을 각각 혐기성생물·혐기성 세균이라고 한다. 이 중에서 산소가 존재하는 조건에서는 생육할 수 없는 것을 각각 절대혐기성 생물·절대혐기성 세균이라고 하며, Clostridium,Bacteroides등의 발효성세균, 메탄세균, 황산환원세균, 광합성세균(홍색황세균, 녹색황세균 등) 등의 세균류, 그리고 반취류동물의 제1위(胃) 등에서 볼 수 있는 특수한 원생동물이 그 예가 된다. 이들 생물은혐기성 발효에 의해 에너지를 획득한다. 통성혐기성 생물, 통성혐기성 세균은 산소가 존재하는 상태에서는 이를 이용하여 생육하지만, 산소가 존재하지 않는 상태에서도 생육할 수 있으므로 (대장균), Corynebacterium (코리네박테리움), 유산균 등의 세균류와 효모 등에서 그 예를 찾아볼 수있다. 산소가 존재하는 상태에서는 호흡에 의해, 존재하지 않는 조건에서는 발효에 의해 에너지를 획득할 수 있다. 다만 유산균은 산소가 존재해도 발효에 의해 생육이 기능하다.
▲ 출처 : [네이버 지식백과]혐기성 생물[anaerobe, 嫌氣性生物] (생명과학대사전, 2008.2.5, 아카데미서적)
우리의 선조에 해당하는 선조세포도 해당계에서 에너지를 만들어 사는 이른바 "해당계 생명체" 입니다.
(이전 글에서 암의 근원이라고 했던 해당계입니다.)
이 차원에서는 무 산소 환경하에서 분열하면서 살아가는 원핵 생물이었을 가능성이 높습니다. 20억 년 전 쯤 시아노박테리아라는 조류의 원조가 진화로 생겨나, 산소를 대기 중에 계속해서 뿜어내는 일을 하기 시작했습니다. 아무리 그래도 그 때까지는 대기 중의 산소가 1% 미만이었을 것이고, 혐기적인 해당계로 살아가던 우리 선조세포는 산소부족으로 인해 계속해서 살아 남는 것이 힘들었을 것입니다.
그런데 이때 바로 산소를 사용해서 효율적으로 에너지를 만드는 "미토콘드리아 생명체"가 진화를 통해 지구상에 나타났습니다.
결국, 우리의 선조세포에 미토콘드리아 생명체가 기생하는 현상이 일어납니다.
두 개의 공동체가 안정된 상태의 진핵세포가(진핵생물) 된 것은 약 12억년 전, 다시 말해서 호기적 생명체와 혐기적 생명체가 서로 양립하지 못해 두 생명체의 합체가 안정될 때까지 8억 년의 긴 시간이 필요했던 것입니다.
애초부터 해당계 생명체나 미토콘드리아 생명체는 늙지도 죽지도 않는 생명체이었을 것입니다.
그러나 산소를 싫어하는 혐기적 해당계 생명체가 산소를 아주 좋아하는 호기적 미토콘드리아 생명체를 받아들였기 때문에 충돌이 생겼을 것입니다. 즉, 산소를 싫어하는 본체가 미토콘드리아에서 생성되는 활성 산소의 피해를 입어 노화라는 현상이 일어났을 것입니다. 이것이 바로 노화의 매커니즘입니다.
노화해서 개체(진핵생물)가 죽어버리면 자손을 남길 수가 없습니다. 그래서 새로운 방책이 생겨난 것입니다.
우선, 정자는 미토콘드리아가 적고(100개 이하/정자1개당), 해당계에서 에너지를 만들어서 분열합니다. 반대로 난자는 미토콘드리아가 상당히 많은 것이 특징입니다. (10만 개/난자 1개), 정리하면 정자는 해당계 생명체이며, 난자는 미토콘드리아 생명체라고 말해도 좋을 것입니다.
생식으로 정자와 난자는 결합합니다.
이것은 약 20억년 전, 두개의 생명체가 합체했던 것과 같이 다시 처음부터 시작하는 것이라고 바꾸어 말할 수 있습니다. 새로운 생명의 출발인 것입니다.
그러나 이렇게 해서 새롭게 태어난 생명체도 모두가 노화하고 죽을 운명에 처합니다.
진핵생물은 계속해서 진화가 이루어지고 있지만, 노화현상과 생식이 계속해서 따라다니고 있습니다.
"미토콘드리아 노화설"이라는 이론은 노화에 있어서 미토콘드리아가 방출하는 활성산소의 역할을 중요시합니다.
그러나 미토콘드리아가 일하는 상태를 결정하는 것은 우리가 생활하는 방식입니다. 그렇기 때문에 최종적으로 노화를 빨리 진행시키는 것이나 늦추는 것은 전적으로 우리가 생활하는 방식에 따르는 것입니다.
생활하는 방식에 의해서 미토콘드리아에게 부담을 주지만, 여기에는 해당계가 반드시 관여해 왔기 때문에 미토콘드리아 노화설로만 설명하는 것은 너무나 지나친 것일 것입니다.