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피부 상처는 지퍼 메커니즘으로 치유된다.
: 그리고 찢어짐에 저항하는 놀라운 피부의 능력
(Skin Is Repaired by Zipper Mechanism)
CEH

    상처의 회복과 예방에 관한 상세한 부분들이 밝혀지고 있다.

피부가 베어졌을 때, 피부는 많은 세포내의 분자기계들과 함께 자동적인 수선 과정을 시작한다. ”지퍼를 올려주세요. 상처회복을 시작합니다.” Science Daily 지는 오케스트라와 같이 일사불란하게 움직이는 상처치유 과정이 얼마나 복잡하게 작동되는지에 관한 괴테 프랑크푸르트 암마인(Goethe-Universität Frankfurt am Main) 대학의 새로운 발견을 보고하고 있었다. 연구자들은 이전에 있었던 이 분야의 막대한 량의 연구 데이터들을 검토했다. 그리고 세밀한 연구를 통해 지퍼(zipper)와 같은 메커니즘이 작동되고 있음을 발견했다. 당신의 몸은 일종의 재봉틀(sewing machine)을 가지고 있다는 것이다 :

출혈과 감염에 의한 사망을 예방하기 위해서, 각 상처(개방된 피부)는 빠른 시기에 닫혀져야만 한다. 피부의 봉합을 이끄는 과정은 명확하게 알려져 있지 않았다. 믹헤일(Mikhail Eltsov)과 동료들은 이 과정을 이해하기 위한 모델 시스템으로써 초파리(fruit fly)의 배아를 사용했다. 초파리의 배아는 발달 과정의 어떤 시점에서 사람과 유사하게, 등 쪽에 녹아 붙어야만 하는 피부의 커다란 개방 부위를 가지고 있다. 이 과정은 '지핑(zipping)'이라 불려진다. 왜냐하면 피부의 두 측면이 한 방향으로 조여지기 때문인데, 그것은 자켓의 양 측면을 잠그는 지퍼(zipper)를 닮았다.

과학자들은 피부의 이 지핑이 어떻게 작동되는 지를 정확히 알아내기 위해서 최첨단의 전자현미경을 사용하였다. ”전자현미경은 세포 내에 있는 피부를 녹여 붙이는 작은 기계들처럼 작동하는, 분자 수준의 구성물질들을 식별할 수 있었다. 멀리서 그것을 살펴보았을 때, 그것은 마치 피부세포들이 서로서로 녹아 붙어버리는 것처럼 보인다. 그러나 자세히 들여다본다면, 세포막, 분자기계들, 다른 세포 구성성분들이 관여하고 있음이 명확하다.” 믹헤일은 설명했다.

정말로, 전자현미경 사진들은 실제적인 지퍼와 매우 닮은 부품들은 보여주고 있었다. 그것은 아마도 벨크로(Velcro, 매직 테이프)처럼 보였다.

과학자들이 발견했던 첫 번째 단계로써, 세포들은 그들의 반대편에 파트너를 ‘냄새 맡기(sniffing)’에 의해서 발견한다. 다음 단계로서, 그들은 ‘분자 벨크로(molecular Velcro)’처럼 작동하는 부착 연결부를 발달시킨다. 이 방법은 그들의 반대편 파트너 세포와 강하게 부착하도록 한다. 이 연구에 있어서 가장 큰 발견은, 세포 안에 ‘미소관(microtubules)’이라 불리는 미세한 관들이 이 분자 벨크로와 부착한다는 것이다. 그리고 스스로 파멸을 시작하는데, 결과적으로 피부는 마치 담요를 잡아당기는 것처럼. 개방된 부분 쪽으로 밀려나가게 된다.

이 모든 일들은 매우 빠르게 일어난다. 단지 5~10개의 세포들이 그들의 파트너를 발견했을 때, 피부는 ”이미 정상적인 것으로 나타난다.” 이 상처 치유 과정은 어떻게 생겨나게 되었을까? 그들은 정확하게 말할 수 없었다. ”과학자들은 세포분열에 관여하는 미소관(microtubules)이 지핑에 사용되는 일차적 발판(scaffold, 비계)이며, 이것은 진화 동안에 보존된 한 메커니즘을 가리킨다는 것을 발견하고 매우 놀랐다.”


너무도 질긴 피부

버클리(UC Berkeley) 대학의 한 연구는 콜라겐(collagen) 단백질에 관한 새롭게 발견된 사실을 보고하고 있었다. 콜라겐은 사람 피부(skin)의 대부분을 구성하고 있는 단백질이다. 이 단백질은 주로 피부의 찢어짐을 방지하는 역할을 하고 있다.

당신 피부에 무게가 가해졌을 때, 당신의 피부는 (모든 척추동물의 피부처럼) 찢어짐에 대해 놀랄 만큼 저항한다. 이제, 미국 에너지국 로렌스 버클리 국립 연구소(버클리 실험실)와 캘리포니아(UC) 샌디애고 대학의 연구자들은 그 이유를 보여주었다.

버클리 실험실에 있는 엑스레이 빔을 사용하여 연구자들은 찢어짐에 저항하는 피부의 능력 뒤에 있는, 마이크로 스케일의 메커니즘을 최초로 직접 관측했다. 그들은 피부조직의 주요한 구조적 단백질인 콜라겐에서 네 개의 특별한 메커니즘을 확인했다. 그것들 공동적으로 스트레스에 관한 영향을 감소시키도록 작동하고 있었다.

연구팀은 콜라겐이 강한 이유를 발견했는데, 그것은 장력이 가해져서 피부가 찢어질 위험에 처해졌을 때, 콜라겐의 미소섬유(fibrils)들이 ”회전하고, 똑바로 펴지고, 늘어나고, 미끄러지기 때문이었다.” 잡아당기는 힘이 적은 경우, 표피에서 콜라겐과 함께 작동하는 또 다른 단백질인 엘라스틴이 관여하고 있다. 이들 단백질들의 물질적 성질 때문에, 피부는 자동적으로 찢어짐 없이 많은 장력을 흡수할 수 있다. ”우리의 연구는 최초로 리얼 타임으로 피부의 찢어짐에 관한 놀라운 저항과 관련된, 마이크로 스케일의 콜라겐 미소섬유의 행동을 관측했다.” 한 연구자는 말했다.

그들이 입증했던 것은, 피부의 찢어짐 또는 갈라지게 하려는 힘은 표피층에 콜라겐 미소섬유에 있어서 구조적 변화를 시발하여(triggers), 장력에 저항하도록 한다. 처음에 이들 콜라겐 미소섬유들은 곡선이며, 매우 무질서하다. 그러나 찢어지려는 힘에 반응해서, 그들은 스스로 재배열되어, 장력을 갖게 하는 방향으로 회전하며, 펴지며, 늘어나며, 미끄러지며, 찢어지기 전에 얇은 층으로 나뉘어진다.

이 메커니즘은 생체모방공학 연구자들에게 영감을 불어넣고 있었다.

”자연적 영감은 이 독특한 성질을 가진 새로운 합성물질을 발달시키고자 하는 강력한 동기가 되고 있다.” 리치(Ritchie)는 말했다. ”예를 들어 우리의 피부에서 확인된 기계적 이해는 인공피부(artificial skin)의 개발과, 휘어지는 전자기기 같은 얇은 필름 폴리머의 개발에도 응용될 수 있을 것이다.”

요약하면, 당신의 몸은 상처에 너무나 효과적으로 저항한다는 것이다. 그리고 상처가 발생했을 때, 당신의 몸 안에 있는 재봉틀이 작동되어 지퍼를 다시 올린다는 것이다.

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이것은 어떤 것을 연구하는 데에 있어서 지적설계(intelligent design)가 어떻게 사용될 수 있는 지를 보여주는 훌륭한 예이다. 당신의 손등에 들어있는 상처 치유 메커니즘은 인공물질에 대한 설계를 이끌어 낼 수 있다. 진화론은 이러한 고도로 정교한 메커니즘이 어떻게 생겨나게 되었는지에 대해 어떠한 것도 말하지 못하고 있다. 방향도 없고, 목적도 없고, 지성도 없는, 무작위적인 돌연변이들로 인해서 우연히 생겨나게 되었는가? 그리고 (많은 동물들에 들어있는) 이 메커니즘은 다른 신체 구조의 진화 동안 어떻게 보존되었는가? 만약에 어떤 것이 진화하는 동안에 어떤 것은 진화되지 않는다면, 그것은 합리적인 설명이 될 수 있을까? 진화는 이러한 복구 메커니즘의 기원을 설명할 수 없다. 또한 그것의 보존에 관한 설명도 매우 불합리하다. 그에 비해 지적설계는 매우 유용하며, 분명하며, 영감을 불어넣으며, 생산적이다.

 

출처 : CEH, 2015. 5. 6.
URL : http://crev.info/2015/05/skin-zipper/
번역자 : 미디어위원회

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2. 당신의 피부가 방수인 이유 (Why You Are Waterproof)
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