공생이라는 생존원리

우리들이 사는 지구는 정글의 법칙이 적용되어 힘센 놈이 약한 놈을 잡아먹는 약육강식(弱肉强食)의 법칙이 적용된다고 생각하고 있다. 인간이 살아가는 인간사회에서도 디지털 경자의 승자독식주의(勝者獨食主意)가 적용돼 강한 자가 지배되는 세상이라고 여기고 있다.

그런데 이런 사실과는 달리 미국의 생물학자 린 마굴리스는 공생 이론을 내세워 지구생태계는 이런 갈등과 대립관계가 아닌 서로 돕고 협조하는 공생관계라는 사실을 입증했다.

마굴리스의 공생 이론에서는 지구에는 원래 원핵세포 미생물만 살던 까마득한 시대가 있었다고 한다. 그 당시 덩치 큰 미생물이 작은 걸 먹어치웠는데 큰 녀석이 소화를 시키지 못했고 먹잇감이 포식자 내부에서 우연히 살아남게 되었다..

처음에는 생존을 건 사투를 벌어졌는데 먹은 놈은 소화시키려고 애를 썼고, 먹힌 놈은 소화되지 않고 살아남으려고 애를 썼을 것이란다. 또는 이와는 반대로 포식이 아니라 감염이었을 가능성도 있어 먹힌 놈의 몸속에 기생하게 되었다고 여기고 있다. 그래 이들 둘은 더 이상 싸우지 말고 도움을 움을 주고받는 관계를 발전하게 되어 원핵세포가 진핵세포로 진화할 수 있는 발판을 마련되었다고 보고 있다.

오늘날 지구상의 모든 생명체는 공동의 조상인 루카(LUCA)가 존재했다는 것이다, 지금으로 3악 5천년 전에 LUCA는 심해의 균열, 뜨겁고 금속으로 가득 찬 기체 공기가 배출되는 지역, 마그마와 해수가 혼합된 매우 특정한 환경에서 나타났다고 여기고 있다.

자칫 소설과도 같은 이 가설은 처음에는 과학계에서 인정받지 못하였다. 그러나 화석들에 의한 각종 자료에서 이를 입증할 수 있는 증거들이 충분히 축적되면서 이제는 생물학 교과서에

나올 정도로 일반적인 학설로 인정을 받고 있다.

이런 공생관계가 이뤄지면서 서식지에서 먹이를 공유하며 서로 부대끼며 살아가는 과정을 겪게 되었다는 것이다. 다른 생명체와 만남은 우연이지만, 이런 공생관계는 서로 돕기도 하고 싸울 때도 있을 수밖에 없는 상호관계이지만 공생관계가 지속되면서 생명체가 유지될 수 있다는 것이다.

모든 생물체를 구성하고 있는 세포는 ‘진핵세포’와 ‘원핵세포’로 구분된다. 진핵세포란 세포 안에 여러 ‘세포소기관’이 있어 세포 내에서 특정한 기능을 수행하도록 분화된 구조물이며, 막으로 싸여 있다. 대표적으로 핵과 미토콘드리아, 엽록체 따위를 들 수 있다.

이에 반해, 원핵세포란 세포소기관은 말할 것도 없고 핵막조차 없어서, 유전물질인 DNA마저도 세포 한구석에 덩그러니 놓여 있다. 즉 진핵세포는 여러 개의 방이 있는 저택인데 반해 원핵세포는 단출한 단칸방이라 할 수 있다.

그런데 동물과 식물, 일부 미생물은 기본적으로 같은 진핵세포로 되어 있으나 세균을 비롯한 미생물에게서만 원핵세포를 발견할 수 있다.

다윈의 진화론에서도 식물, 해상동물, 육상동물 등으로 진화되어 왔다고 한다. 그렇다면 최초의 생명체가 단세포 원핵생물이었고 그런 LUCA 모습에서 여러 ㅡ가지 형태로 분화되면서 지구상에 많은 생물체들이 태어나게 되었다고 볼 수 있다.

세포내 공생설을 뒷받침하는 대표적인 경우는 식물의 경우에는 엽록체, 동물의 경우에는 미토콘드리아를 들고 있다. 이들은 독자적인 DNA와 리보솜을 가지고 있는 생명체인데도 불구하고 세포속에서 공생하면서 동식물의 생명활동을 돕고 있다.

엽록체는 식물세포의 대사과정에 있어서 중요한 기능을 하고 있다. 즉 광합성 외에 질소대사, 아미노산 합성, 지질 합성, 색소 합성 등을 하고 있다. 그리고 미토콘드리아는 세포 내 소기관으로서 자기 스스로 DNA를 보유하면서 산화적 인산화에 필요한 13개의 단백질을 스스로 합성시킬 수 있는 능력을 보유하고 있다.

여기에서 세포에서 사용 가능한 에너지 원인 ATP 로 전환하며, 이때 생성되는 활성산소종(ROS)을 통한 세포내 신호전달 및 세포의 산화적 손상을 조절하고 있다. 즉 세포의 자가사멸의 신호를 조절하여 세포의 자가사멸과 재활용을 조절하며 이외에도 세포내 칼슘 신호 조절, 호르몬 합성 조절 및 세포의 염증 반응 조절 등을 통해 세포의 생(生)과 사(死)를 조절하는 중요 기관이다. 파킨슨, 알츠하이머등의 퇴행성 뇌질환은 미토콘드리아와 관련된 대표적 질환으로 꼽히고 있다.

우리들이 대장에는 마이크로바이옴이라는 미생물의 군집이 살아가고 있다. 최근 연구에 따르면 이런 마이크로바이옴의 불균형은 비만, 당뇨, 아토피, 관절염, 자폐, 치매 등 많은 질병과 연관되어 있다는 사실이 확인되고 있다.

실제로 우리들은 식이섬유질과 같은 분해시킬 수 있는 유전자가 부족해서 여러 미생물이 분업을 통해 연합군을 만들어야 소화할 수 있다는 것이다. 즉 현미나 통밀 또는 사과 껍질 등에 존재하는 식이섬유는 미생물이 연합한 군집인 마이크로바이옴이 형성되어야 분해할 수 있게 된다는 것이다.

여러 개의 위를 갖고 있는 소의 경우에는 이런 대장 마이크로바이옴은 형성되어 있어 거친 셀룰로스까지 손쉽게 분해할 수 있다. 즉 마이크로바이옴은 분해가 몹시 어려운 식물의 섬유질을 분해해서 숙주인 동물에게 에너지원이 되는 짧은 지방산과 필수 비타민을 만들어 준다. 이때 장내에서 일어나는 발효의 부산물로 메탄가스가 발생한다. 이 메탄은 이산화탄소보다도 25배 이상의 영향력이 있는 온실가스다. 사람이 만드는 메탄은 다행히 미미한 양에 불과한 것이다.

미국 미네소타대학 병원에서 식도부터 대장에 이르는 소화기 질병을 다루는 소화기내과 전문의인 알렉산더 코러츠 교수는 2008년에 건강한 사람의 대변을 이식시켜 위막성 대장염을 치료하는데 성공하였다. 결국 건강한 사람에게 형성된 미생물의 군집인 마이크로바이옴을 형성시켜 이런 대장에서의 질병을 치료하는데 성공시킨 것이다.

결국 우리듪의 몸속에서도 많은 생물체들이 서로 공생하면서 돕고 협력하면서 살아가고 있다.

그런데 우리들은 이 세상을 약육강식의 법칙이 적용되는 정글의 세상으로 오해하면서 상대방에게 배려하기 보다는 내 자신이 이득을 위해서 상대방을 이용하려는 못된 생각으로 이 세상을 살아가고 있는 것이다.

따라서 우리들이 살아가는데 경쟁을 하되 상대방에게 배려하고 협력하는 함께 살아가는 공생이라는 생존의 법칙을 잃지 않고 지켜 나가면서 보다 지구생태계가 진화발전할 수 있는 기틀에서 벗어나지 말아야 하는 것이다.