인간 세포의 크기와 수, 질량도 수학 법칙 따른다

인간의 혈액에 있는 다양한 세포들을 보여주는 전자현미경 사진. 대부분 적혈구이고, 면역세포인 T세포(주황색)와 혈소판(녹색)이 일부 들어있다. 인체 세포는 적혈구처럼 크기가 작으면 수가 많고, 큰 근육세포는 수가 작아 종류에 상관없이 전체 질량은 거의 같은 것으로 나타났

인간의 세포는 종류가 아주 다양하죠. 수도 엄청 많고요. 그런데 큰 세포는 수가 적고,

크기가 작은 세포는 수가 많아서 총 질량은 비슷하다는 통계 법칙이 나왔습니다.

 

굉장히 신기하네요! 그런데 더 놀라운 것은  이런 법칙이 자연계에 전반적으로 나타난다는 것입니다.

 

그럼 소식 한번 볼까요.

우리 몸의 세포를 합치면 동일한 무게

우리 몸에 있는 세포는 크고 작든 모두 합치면 무게가 동일한 것으로 밝혀졌습니다. 덩치가 큰 세포는 수가 적고, 작은 세포는 수가 많은 이유 때문입니다. 바다에서 고래가 작은 플랑크톤보다 수가 적다는 것과 비슷한 원리입니다.

 

독일 막스 플랑크 연구소의 이안 해튼 박사 연구팀은 19일 국제 학술지 '미 국립과학원회보(PNAS)'에 발표하여 "성인과 어린이를 막론하고 성별에 상관없이 인체 세포의 개수와 크기 사이에 반비례 관계가 있다는 사실을 확인했습니다"라고 밝혔습니다.

 

세포의 크기가 다르더라도 전체 질량은 동일합니다.

 

연구팀은 먼저 인체 내 세포 수를 파악하기 위해 1500건 이상의 과학 연구 자료를 분석했습니다. 인체 내에는 60개 이상의 조직에 걸쳐 400가지 이상의 세포가 존재합니다. 연구팀은 국제 방사선 방호 위원회(ICRP)가 70㎏ 체중의 성인 남성, 60㎏의 성인 여성, 그리고 10세 어린이의 경우 32㎏ 체중을 대상으로 한 몸의 모든 조직 질량을 비교하는 수치를 활용하여 각 신체 부위별로 세포 개수를 추정했습니다.

 

ICRP는 방사선의 인체에 미치는 영향을 조사하기 위해 각각의 장기 무게를 측정하여 표준 인체 모델을 개발합니다. 분석 결과, 성인 남성은 대략 36조 개의 세포를 가지고 있었으며 여성은 28조 개, 어린이는 17조 개로 추정되었습니다.

인체 세포는 크기와 개수가 반비래한다. 크기가 큰 근육세포(myocyte, 주황색)은 작은 적혈구(erythrocyte, 붉은색)보다 훨씬 수가 적다

이러한 결과는 이전에 이스라엘 와이즈만 연구소와 캐나다 토론토 아동병원 연구팀이 2016년에 '플로스 바이올로지'에 발표한 연구 결과와 유사합니다. 당시 연구팀은 "70㎏ 체중, 170㎝ 키의 20~30세 남성을 기준으로 하였을 때 인체 내 세균 수는 30조 개로, 인간 세포의 30조 개와 거의 동일한 규모"라고 보고했습니다. 이전에는 인체 내 세균이 인간 세포보다 10배 많다고 알려져 왔으나 실제로는 거의 동일한 양임을 의미했습니다.

 

연구팀은 이번 연구에서 새로운 사실을 확인했습니다. 일반적인 생각과 달리, 작은 세포인 혈액 세포와 같은 경우에도 총 질량은 큰 근육 세포와 거의 동일했습니다. 이것은 생물학적으로 생각하면 생쥐 집단의 총 무게와 고래 집단의 총 무게가 동일한 것과 유사합니다. 작은 세포는 수가 많고, 큰 세포는 수가 적기 때문입니다. 이러한 현상은 세포의 크기와 개수 사이에 반비례 법칙이 적용됨을 의미합니다.

인체 내 세포의 개수와 크기가 반비례한다는 이 연구 결과는 백혈병의 원인을 파악하고 암 치료에 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어 백혈구 중 하나인 림프구의 경우, 지금까지 5000억 개로 알려져 있었지만 실제로는 2조 개로 추정됩니다. 해튼 박사는 "림프구는 다양한 질병에 대한 면역 방어 기능을 담당하므로 림프구의 총 개수를 알아내는 것은 면역 결핍과 관련한 백혈병과 HIV 환자에게 중요한 정보일 것"이라고 설명했습니다.

 

세포 개수는 세포 분열에 영향을 미치며, 분열이 많이 발생할수록 세포 개수가 늘어납니다. 세포가 무한히 분열하면 암 세포로 변할 수 있습니다. 이러한 세포의 크기와 개수에 관한 기본 특성을 이해하면 세포 이상에 대한 이해에 도움이 될 것으로 연구팀은 강조하고 있습니다.