지구에서 세포가 태어났다.(3/3)

지구에서 세포가 태어났다.(3/3)

==아미노산이 번개에 의하여 생겼다는 설은 틀린 것인지 모른다.

생명탄생의 초기 단계가 실험적으로 증명될 듯하다.==

 

 

3, 고분자의 합성과 소포의 생성

 

생체를 구성하는 유기화합물의 대부분은 고분자이다.

생체를 구성하는 분자 중 약 70%는 물로 나머지 30%는 유기화합물이다. 생체를 구성하는 유기화합물의 주가 되는 것은 아미노산, 당질, 지질, 핵산으로 유기화합물의 90%는 고분자이다.

저분자의 단위는 탈수적으로 중합한 고분자(큰 분자)를 만든다. 아미노산이 많이 중합하여 되는 고분자가 단백질이다. 단백질의 분자량은 수만에서 수십만이 있다. 단백질은 세포의 구조를 유지하는 주성분으로 산소와 같은 기능을 관장하는 주성분이기도 하다. 박테리아나 식물세포의 세포벽, 동물의 결합조직에는 단위가 되는 당(단당)이 중합한 고분자의 다당류가 있다.

누클레오타이드(nucleotide=누쿠레오시드에 인산기가 결합한 물질)라는 단위가 이어진 고분자가 유전자인 DNA나 유전자가 작용할 때에 필요한 RNA이다. 고분자의 유기화합물이야말로 생명을 특징 지우는 분자이다.

단백질에는 팽대한 종류가 있을 수 있다.

 

가령 재료로서의 아미노산이 현재와 같은 20종류가 있다고 하면 아미노산 10개로 되는 펩타이드(작은 단백질을 펩타이드/Peptide라 한다) 마저 배열의 종류는 2010종류라는 팽대한 것이다. 작은 단백질이라도 수백, 큰 단백질은 수천 개의 아미노산이 이어지고 있어서 20100이라든지 203000이라는 엄청난 종류의 단백질이 될 가능성이 있는 셈이다. 당시 사용할 수 있는 아미노산이 20종류였는지 어떤지는 알 수 없으나 아무튼 단백질의 종류는 사실상 무한에 가깝다.

 

단백질의 고차구조와 기능

 

기능을 가진 단백질은 각각 특유의 3차구조(고차구조)를 가지고 있다. 촤근 연구에서는 비생물적으로 단백질을 합성할 때에 반응 조건에 따라 되는 아미노산의 조성이나 배열에 특징이나 편벽됨이 있고 특정한 아미노산 조성으로 되는 특정한 아미노산 배열이 되기 쉽다는 것을 알았다.

그 결과로 되는 특정 범위의 일차구조를 가진 펩타이드에서 알파 나선（Alpha helix）이나 베타 병풍（β-strand) 기타 2차구조가 자연히 짜여진다는 것(그런 쪽이 에너지적으로 안정하다), 경과 특정한 이차구조를 가진 단백질이 고차구조(3차구조)에 까지 조립된 것은 안정하고 분해되기 어렵다는 것도 알았다. 이렇게 하여 된 단백질에서 이용할 수 있는 것을 이용해 간다고 하는 과정이 상정된다. 이 당세에 일어난 일을 추정하여 기능을 가진 단백질의 탄생 과정을 찾는 연구가 현대 왕성하게 진행되고 있다. 아직도 연구로서 미숙하지만 상상의 세계에서 실증의 세계로 들어온 것이 중요하다.

 

소포가 되다.

 

모의 환경에서 여러 가지 조건을 바꾸어서 유기화합물의 합성을 시도하면 조건에 따라 막을 가진 직경수μm정도의 구상의 물체(미크로스페아(microsphere/미립자)혹은 마리그라뉼

(marigranule)까지 생성된다는 것을 알았다.

수용액 중에서 단백질이라는 고분자가 되면 균일한 수용액에서 불균일한 물체로서 분리하여 그것이 모여서 커진 소포를 만드는 수가 있다는 셈이다. 크기로는 소형 박테리아에 가까운 것으로 조건에 따라서는 이렇게 하여 된 소포가 막으로 싸인 구조를 가지고 있어서 세포처럼 외부로부터 물질을 받아들여서 차차 커지고 분열하여 수를 늘리곤 한다. 세포의 원형으로서

알렉산드르 오파린(소련 생물학자)은 고아세르베이트(coacervate）라는 가상적인 것을 상정했는데 오늘날에는 단백질의 집합체로서 실제로 그것을 만들어 낼 수 있게 된 셈이다.

이것으로 세포가 되었다고는 도저히 말할 수 없다는 것은 확실하지만, 생명 탄생 초기의 단계가 결코 있을 수 없는 것이라도 단순한 몽상적인 것도 아니고 과학의 방법으로 좇을 수 있는 범위에 가까워지고 있다고 하는 것이 중요한 점이다.

 

필자=이데도시노리(井出利憲)(1943-) 도쿄태생.

히로시마대학 명예교수. 전문영역-생물계약학, 분자생물학, 세포생물학

(https://www.hmv.co.jp ›)

출처=https://www.yodosha.co.jp › jikkenigaku › mb_lecture_ex