RNA의 전설(13)→미토콘드리아의 탄생 -ATP 대량생산

RNA의 전설(13)→미토콘드리아의 탄생-ATP 대량생산 

원시지구는 맑은 날이 많아지고 바닷물 속에서 사는 엽록소들은 풍부한 태양기와 이산화탄소 그리고 물이 있어 유기산을 만들고 ATP를 만들면서 산소를 방출하였다. 엽록소들이 만든 유기산은 신맛이 있어 역시 바닷물을 시큼하게 만들었다. 엽록소는 산소가 점점 많아져서 환경오염이 심각해지고 있다는 것을 보아서 알고 있다. 더군다나 활발하게 활동하다 보니 자기가 만든 ATP가 숭숭 뚫린 그물막 밖으로 빠져 나가서 자신이 다 사용할 수 없어 모자라다. 무슨 방법이 없을까? 오랫동안 생각하고 있었다.

맞다! 수소와 산소는 서로 사랑하지... 그걸 이용하자. 수소와 산소가 재회를 하게 하면.... 틀림없이 수소는 품고 있는 태양기를 내 놓고 산소에게 달려가겠지... 그럼 수소가 내 놓은 태양기로 ATP를 만들자.

맞아! 철이 산소를 사랑하지. 그러나 산소는 철 보다 수소를 더 사랑하지. 철을 이용해서 공장을 만들자.

엽록소는 대장리보핵산을 찾아가서 이일을 어떡하면 좋으냐고 의논을 한다.

-그건 네가 풀어야 할 문제구나. 사실상 엽록소들이 너무 많아져서 사방에 널려있는 유기산이 많고 이산화탄소가 많을 때처럼 바닷물이 시큼해져서 불평이 많다.

-나한테는 아무 말도 안하던데.

엽록소가 의아한 눈초리로 샐쭉하게 바라본다.

-그야 아무도 말하지 않지. 너만 지나가면 내어놓는 ATP가 있어 그걸 사용하는데 누가 말하겠니. 그냥 참는 거지.

엽록소가 그 말을 듣고 무언가 아이디어가 떠오르는 모양이다.

-그거다. 내가 만들어질 때 포르피린 고리를 만들었어.

-포르피린고리?

-질소 4개가 육각형을 만들고는 모여서 가운데 마그네슘을 넣어서 만든 고리.

-그래 질소가 하는 일이라면 믿어도 된다. 질소는 우리들 염기도 만들었잖아. 생각하는 물질을 만들어 우리가 보다 더 좋은 환경에 살도록 해 줄 거다.

엽록소는 바닷물 속에 있는 철을 부른다. 철이 얼른 쫓아오는데 산화철이 되어 붉은 가루를 부슬부슬 떨어뜨리고 있다.

-네 몸이 왜 그러니?

-너를 만들 적에 네가 마그네슘을 부추겼다고 이렇게 산소가 붙어서는 내 몸을 갉아 먹는다.

엽록소가 산소를 부른다.

-내가 너에게 못쓸 짓을 하였나 보다. 수소가 그리워서 그러니?

-그래. 수소와 결합해서 물이 되면 뜨거운 곳에서는 수증기 되어 하늘에 올라 세상을 다 보고. 하늘에 올라 식으면 비가 되어 세상을 적시며 저 육지를 볼 수 있고 추우면 얼음이 되어 수소와 나만 있어 좋았다. 참 물이 되면 세상 오만 잡동사니를 다 품어서 좋았다.

-네가 이제 수소와 만날 수 있는 장소를 하나 만들어 줄 터니 너는 그곳을 찾아가서 수소와 재회할 수 있다. 그러니 철을 그만 괴롭혀라.

엽록소의 말이 끝나자마자 구리가 한마디 한다.

-내 몸을 봐. 내가 철을 붉게 망가뜨리는 것을 보고 있으니 내 몸에 붙어서는 이렇게 파랗게 만들었어. 산소가 없어지는 방법이 있다면 나도 도울게.

-철아! 이제부터 너에게 임무를 맡기겠다.

-뭐든 할게.

-내가 공장을 하나 지으려고 한다. 너를 이용하여 산소를 불러서 유기산을 분해시켜서 그 속에 고에너지를 품고 있는 수소를 떼어내서 에너지를 내어 놓으면 산소에게 달려갈 수 있는 공장을 지을 거란 말이다.

-그럼 그 공장에서도 내가 산소에게 당해서 부슬부슬 없어지면 어떡해?

-아니야 산소를 유혹해서 수소에게 보내주는 일을 하는데 너는 직접 산소와 결합하는 것이 아니고 수소가 내어놓은 에너지를 가진 전자에서 에너지를 빼내서 ATP를 만드는 일을 하는 거야. 내가 만든 유기산이 물속을 더럽힌다니 그걸 없애고 산소의 한을 풀어주면서 여기 있는 리보핵산들이 살아가는데 필요한 ATP를 대량 생산하려고 그래.

-좋아! 좋아!

옆에서 듣고 있던 리보핵산들이 다 좋아한다. 엽록소는 이미 자신의 몸을 개발한 경험이 있어 별로 어렵지 않게 새로운 에너지 공장을 만든다. 자신이 가진 포르피린 고리 가운데에 마그네슘 대신 철을 넣었다.

 

 

★포르피린이란 위의 그림과 같이 질소 4개가 육각형으로 고리를 만들고

금속이온과 결합하여 세포에서 색소를 구성하는 유기화합물이다.

가운데 붉은 선 안에 마그네숨이 들어가면 엽록소가 되고

철이 들어가면 시토크롬 효소가 되거나 헤모글로빈의 헴이 된다.

 

 

그 다음에는 에너지공장에 사용할 여러 물질들을 주변의 유기물에서 얻었다. 그 당시에는 바닷물에 각종 유기물이 많아서 자연적으로 발효도 일어나고 새로운 물질이 나타났다. 엽록소가 새로 개발한 철을 가진 물질은 시토크롬 효소들이다. 물론 이미 자신이 가지고 있는 탈수소효소를 조금 변화시켜서 사용하고 카복실기에서 이산화탄소를 때어내야 고에너지를 가진 수소가 떨어지니 거기에 필요한 효소는 자신이 이산화탄소와 고에너지를 품은 수소를 결혼 시킬 적에 사용한 효소와 반대로 작용하는 유기물을 바닷물 속에서 찾아서 사용하였다. 그리고는 이 모든 과정을 새로운 공장에 들어 갈 DNA에 염기배열 순서로 기록하였다. 드디어 새로 만든 공장이 가동하기 시작하였다. ATP가 엄청나게 만들어져 나온다. 모두들 모여서 싱글벙글 이다.

-야! 이제는 에너지 걱정이 없겠다.

대장 리보핵산이 다가와서 엽록소 등을 두드리며 칭찬하고

-이름을 무어라고 지으면 좋겠니?

-미토콘드리아!

-그래 내가 지은 이름이면 우린 모두 좋다.

엽록소가 모두를 향하여 말한다.

-앞으로는 더욱 살기 좋은 우리들의 세상이 될 것이다. 미토콘드리아와 나는 서로 공생을 한다. 내가 물과 이산화탄소로 태양기가 가득 들어있는 유기산을 만들고 산소를 내어 놓으면 미토큰드리아는 유기산과 산소를 먹고 유기산 속의 에너지를 꺼내서 ATP를 만들고 이산화탄소와 물을 내어 놓을 것이다. 그런 나는 다시 물과 이산화탄소를 먹고 ....

-그런데 엽록소들은 모두 내가 가르쳐 주는 대로 미톤콘드리아를 만들도록 하자.

그런데 대답하는 엽록소들이 적다.

-지금도 바쁜데 언제 그걸 만드나.

참여하는 엽록소들이 너무 적어서 미토콘드리아 수는 많이 증가하지 않는다. 산소는 계속해서 증가하고 있다. 산소들은 홀로서 생활하기도하고 둘이서 하나 되어 생활하기도 한다.

 

 

★오늘날 엽록체와 미토콘드리아는 단독 DNA를 가지고 있어 스스로

DNA 복제를 해서 수를 늘린다.

2005년 6월 5일 씀.2011.01.13. 수정.林 光子