세포의 노래

퓰리처 상 수상 저자이자 암 전문의 싯다르타 무케르지의 신작

생명의 기본 단위인 세포의 관점에서 바라본 인간 존재의 의미

세포의 생리와 병리가 곧 우리의 생명이자 삶이다!

「뉴욕 타임스」의 주목할 만한 책, 「이코노미스트」, 「오프라 데일리」, 「북페이지」,

「데일리 텔레그래프」, 「가디언」 등 수많은 매체들이 선정한 올해의 책

『암 : 만병의 황제의 역사』로 퓰리처 상을 수상하고, 『유전자의 내밀한 역사』를 출간하자마자 「뉴욕 타임스」 베스트셀러에 오른, 의사이자 저자인 싯다르타 무케르지가 이번에 주목한 것은 바로 생명의 가장 기본 단위이자 그 모든 것인 “세포”이다. 저자는 생물학과 의학 분야를 영구히 변화시킨 세포의 발견을 시작으로, 세포의 기본적 기능의 이해부터 최신 세포요법 등을 저자 특유의 탁월한 글 솜씨로 풀어낸다. 이 다양하고 서로 각각 다른 이야기들은 합쳐지고 조화를 이루면서 합을 이루어내고, 역사와 개인사, 생리학과 병리학, 과거와 미래, 그리고 저자 자신이 세포학자이자 의사로서 성장해온 과정이라는 내밀한 역사와 서로 얽히면서 전체를 자아낸다. 또한 저자가 의료 현장에서 직접 마주한 환자들의 이야기가 세포의 생리와 병리에 대한 과학적인 설명과 함께 곁들여지면서 기적 같은 회복의 이야기를, 또 때로는 가슴 아픈 이별을, 그리고 치료의 어려운 현실을 생생하게 전해준다. 전 세계에 치명타를 안겨준 코로나에 대한 경험담도 담겨 있다.

싯다르타 무케르지는 생물학의 역사, 의학의 발전 과정, 치료법이 성공을 거두기까지 의료진과 환자가 감내해야 했던 희생, 환자가 처한 절박한 상황들을 과학책에서 얻기 어려운 감동적인 파노라마로 엮어낸다. 또한 우리가 알지 못했던 세포의 세계를 흥미롭게, 알차게, 때로는 가슴 뭉클하게 소개하는 저자의 이야기는 장대한 세포의 노래가 되어 독자들에게 울려퍼진다. 강력하고 흡입력 있는 이 책은 독자들을 세포의 세계를 데려가 세포의 관점에서 인간 존재를 바라보고 새롭게 펼쳐질 세포의학의 미래를 기대하게 한다.

현미경으로 발견한 “미소동물”의 세계 속에서

드디어 세포의 존재를 확인하다

17세기 네덜란드의 괴짜 직물 상인 안톤 판 레이우엔훅은 현미경을 직접 제작하여 처음으로 미시세계를 관찰했고, 영국의 박식가 로버트 훅은 생명의 기본 단위에 “세포”라는 이름을 붙였다. 세포를 생명의 가장 기본적인 단위이며, 사람은 살아 있는 독립적인 단위들의 복합체라는 깨달음은 결국 생명과 질병에 대한 인식을 영원히 바꿔놓았다. 목회자가 되기를 꿈꾸었으나, 세포를 연구하게 된 루돌프 피르호는 세포의 기능 이상이 우리의 질병을 이해할 열쇠가 될 수 있다는 관점을 증명함으로써 질병에 대한 우리의 시각을 변화시켰다. 또한 코흐와 파스퇴르는 세균이 질병과 부패의 원인임을 입증하여 세포론과 의학이 긴밀한 관련을 맺도록 이끌었다.

자율성, 번식, 발달

세포의 첫 번째이자 가장 기본적인 특성

자율성, 조직화, 세포분열, 생식, 발생은 세포의 근본 특성이다. 먼저 세포를 하나의 자율적인 단위로 기능하도록 하는 세포막, 원형질, 세포뼈대, 소포체 등 세포의 하부 단위들을 세심하게 살펴본다. 다음으로 세포분열, 그중에서도 체외 수정에 대한 이야기들이 펼쳐진다. “의학 보조” 생식은 처음에는 과격하고 금지해야 하며 더 나아가 혐오스럽기까지 하다고 여겨졌지만, 세월이 흐르면서 정상적인 과정이라고 인식이 바뀌었다. 그리고 러시아의 생물학자 데니스 레브리코프가 청각 장애 부부의 배아에 유전자 편집을 하겠다고 나섬에 따라서, 우리는 더욱 새로운 생식 조작방식들을 마주하기에 이르렀다. 그러나 임신 중인 여성의 입덧을 완화할 목적으로 여성들에게 처방된 탈리도마이드 일화는 발생하는 태아를 (자신도 모르게) 주무르는 것이 위험하다고 명확히 경고하는 사례이다. 이 약을 처방받은 임신부들을 손과 발이 기형인 아이를 출산했고, 이 약은 영구히 사라졌다. 배아를 조작하여 유전자를 바꾸는 것에 대한 논쟁은 여전히 계속되고 있다.

세포 세계 전체를 쉼 없이 순환하다

세포의학의 새로운 탄생

제3부에서는 몸을 구성하는 수많은 세포들 사이를 쉬지 않고 순환하면서 각각의 세포가 수많은 기능들을 달성할 수 있도록 하는 혈액에 대해 살펴본다. 피는 온몸 구석구석을 돌아다니면서 세포, 즉 적혈구를 운반하여 산소를 공급한다. 그 뿐만 아니라 피는 한 사람의 몸에서 다른 사람의 몸으로 전달될 수 있다. 수혈에 대한 연구는 전장에서 수많은 병사들의 목숨을 구했으며 수술의 성공률을 크게 높였다. 그다음으로 피에는 상처가 나면 출혈을 막는 혈소판이 있는데, 심장동맥에서 일어나는 혈액 응고가 어떻게 심장마비를 일으키는지 그리고 왜 아스피린이 심장마비 위험을 낮추는지를 살펴본다.

이어서 피에서 우리를 침입자로부터 지켜주는 세포들을 만날 차례이다. 그런 세포들로는 세균을 먹어치우는 대식세포, 단핵구, 상처와 감염에 가장 먼저 반응하는 호중구가 있고, 이런 세포들이 담당하는 면역 반응을 “선천면역계”라고 한다. 이들이 적응이나 학습 없이 본래부터 우리가 가진 면역이기 때문이다. 그로 인해서 선천면역계는 의학적으로 조작하기가 어렵지만, 우리는 이미 선천면역계를 조작해왔다. 그 대표적인 사례가 바로 마마, 우두 등 백신 접종이다. 다음으로 이집트에 머물면서 뱀에 물린 환자를 치료하다가 항체라는 개념을 떠올린 파울 에를리히를 만난다. 항원에 대응하는 항체를 생성하는 면역반응을 적응면역이라고 하는데, B세포들은 각각 다양한 항체를 가지고 있으며, 그에 맞는 수용체를 지닌 항원을 만난 B세포는 마구 불어나서 항원에 대응한다. 그리고 항원에 대한 기억을 간직한 채 그 항원을 다시 만나면 면역 기억을 재생하여 활동을 재개한다. 또다른 면역세포로는 가슴샘에서 분비되는 T세포가 있다. T세포는 독감 바이러스에게 강탈당해서 바이러스 공장이 되어버린 우리의 세포를 정상 세포와 구별할 수 있는 신묘한 능력을 가지고 있다. 이 능력 덕분에 변형된 세포만 처리가 가능하다. 그렇다면 자신과 외부물질을 세포는 어떻게 구분할까? 왜 타인의 조직을 이식하면 거부반응을 일으키면서 이식된 조직을 괴사시킬까? 여기에서도 T세포의 능력이 발휘된다. 변형된 자기를 인지하는 T세포는 외부에서 온 침입자 역시 감지해낸다. 그러나 T세포는 안타깝게도 제 기능을 잃고 자신의 몸을 공격하는 자가면역질환을 일으키기도 한다. 그래서 의학계는 현재 T세포를 변형하여 암세포를 공격하는 무기로 사용하기 위한 연구를 하고 있다.

“시민”으로서의 세포

심장을 뛰게 하고, 생각을 일으키고, 몸을 지휘하는 세포들

먼저 우리의 심장을 뛰게 하는 세포들을 살펴본다. 심장 근육 세포의 수축 비결은 액틴과 미오신이라는 단백질이 마치 한쪽 밧줄에 매달린 사람이 한 손을 뻗어 다른 밧줄을 움켜쥐고 몸을 끌어당긴 뒤 다음 자리를 움켜쥐는 식으로 결합하는 것이다. 각 세포들은 조화를 이뤄 수축을 해냄으로써 하나처럼 행동한다. 심장이 펌프질을 하는 하나의 목적을 가진 기관이라면, 뇌는 다목적 기관이다. 스페인의 병리학자 산티아고 라몬 이 카할은 뇌의 신경세포인 뉴런에서 가지돌기, 축삭, 그리고 축삭 사이의 틈새 시냅스 등 뇌의 구조를 섬세한 그림으로 표현해냈다. 이는 뇌에서 세포들이 어떻게 의사소통하고 이를 통해서 뇌의 다양한 기능을 수행하는지를 연구할 토대가 되었다. 한편 옆에 있는 세포가 아닌 몸 전체의 항상성을 유지하고 균형을 지키기 위해서는 “호르몬”을 사용한다. 대표적으로는 췌장에서 분비되어 혈당을 유지하는 인슐린이 있다. 또한 우리 몸에는 나트륨을 배출하는 세포 그리고 알코올을 분해하는 세포 등 몸의 항상성을 조절하는 세포들이 존재한다.

재생하고, 수선하는 세포들과

자기만 아는 이기적인 암세포

골수에서 만들어지는 줄기세포는 각종 다양한 세포들을 형성한다. 이를 토대로 백혈병을 치료하는 새로운 돌파구가 마련되었다. 바로 유전자가 동일한 일란성 쌍둥이의 골수를 이식하는 방법이다. 이런 이식을 받은 환자는 완치가 되었으나, 쌍둥이가 없는 다른 환자들에게 골수를 이식할 방법이 필요했다. 환자들의 고통과 희생 그리고 의료진의 헌신으로 마침내 골수 이식 수술의 성공률이 크게 높아졌다. 다음으로는 학계에서 가장 소외된 기관인 뼈의 놀라운 이야기를 만난다. 뼈에는 연골 세포와 뼈모 세포 그리고 뼈파괴 세포가 있다. 뼈모 세포는 뼈를 만들고 뼈파괴 세포는 뼈를 먹어치움으로써 뼈의 항성성을 유지한다. 성장기에는 뼈가 길게 자라도록 하고 부러지거나 다쳤을 때에는 부러진 부분을 연결하고 재생한다. 그리고 마지막으로 이기적인 세포인 암세포를 다룬다. 사실 암세포는 하나의 세포가 아니며 다양한 돌연변이 세포들의 집합이다. 이것이 암을 치료하기가 어려운 이유이다. 마지막으로 저자는 우리가 세포의 구조, 기능에 집중하는 이상으로 세포들 사이의 연결인 세포의 노래에도 귀를 기울여야 한다고 말한다.

이 책은 생명의 가장 단순한 단위인 세포를 통해서 생명을 이해하는 여정이다. 세포의 해부구조, 생리, 행동, 주변 세포들과의 상호작용을 이해함으로써 생명을 이해하고자 한다. 세포의 노래를 말이다. 이 책을 통해서 독자들은 세포의 노래라는 전체에 주의를 집중함으로써 세포요법으로 자신의 원래 세포에서 변형된 세포를 가진 신인류가 되는 미래를 그려볼 수 있을 것이다. 

지은이 : 싯다르타 무케르지 

『암 : 만병의 황제의 역사』로 2011년 퓰리처 상을 받았으며, 이 책은 「타임」이 선정한 1923년 이후 출간된 책들 중에서 가장 영향력 있는 100권의 책에 포함되었다. 그의 두 번째 저서인 『유전자의 내밀한 역사』는 「뉴욕 타임스」 베스트셀러가 되었다. 2009년부터 컬럼비아 대학교 의과대학 조교수이자 컬럼비아 대학교 부속병원에서 종양내과 전문의로 일하고 있다. 스탠퍼드 대학교에서 생물학을 전공하고 로즈 장학생으로 옥스퍼드 대학교에서 철학 박사를 취득한 후, 하버드 대학교 의과대학에서 박사학위를 받았다. 그는 「네이처」, 「뉴잉글랜드 의학 저널」, 「셀」, 「뉴욕 타임스」 및 「뉴요커」를 포함한 많은 저널에 기고하고 있다. 그는 아내와 딸들과 함께 뉴욕에서 살고 있다. 

옮긴이 : 이한음 

서울대학교에서 생물학을 공부했으며, 저서로 『투명 인간과 가상 현실 좀 아는 아바타』 등이 있다. 역서로 『바디』, 『생명이란 무엇인가』, 『침묵의 지구』, 『유전자의 내밀한 역사』, 『DNA : 유전자 혁명 이야기』, 『조상 이야기 : 생명의 기원을 찾아서』, 『암 : 만병의 황제의 역사』, 『살아 있는 지구의 역사』, 『초파리를 알면 유전자가 보인다』 등이 있다.

들어가는 말 _ “생물의 기본 입자”

서론

제1부 발견

기원 세포 _ 보이지 않는 세계

보이는 세포 _ “작은 동물에 관한 소설 같은 이야기”

보편적인 세포 _ “이 작은 세계의 가장 작은 입자”

병원성 세포 _ 미생물, 감염, 항생제 혁명

제2부 하나와 여럿

조직된 세포 _ 세포의 내부 구조

분열하는 세포 _ 세포 생식과 IVF의 탄생

제멋대로 주무른 세포 _ 룰루, 나나, 그리고 신뢰 위배

발생하는 세포 _ 세포가 생물이 되다

제3부 피

쉬지 않는 세포 _ 혈액 순환

치유하는 세포 _ 혈소판, 응고, “현대의 유행병”

지킴이 세포 _ 호중구와 병원체에 맞선 투쟁

방어하는 세포 _ 몸이 몸을 만날 때

식별하는 세포 _ T세포의 미묘한 지능

관용적인 세포 _ 자기, 자가독성 공포, 면역요법

제4부 지식

세계적 유행병

제5부 기관

시민 세포 _ 소속의 혜택

심사숙고하는 세포 _ 다목적 뉴런

지휘하는 세포 _ 항상성, 고정성, 균형

제6부 재탄생

재생하는 세포 _ 줄기세포와 이식의 탄생

수선하는 세포 _ 상처, 소멸, 항상성

이기적인 세포 _ 생태 방정식과 암

세포의 노래

에필로그 _ “나의 더 나은 판본”

감사의 말

주

참고 문헌

이미지 출처

역자 후기

인명 색인