세포의 구조변화
세포의 코어 보존과정은 일반적으로 DNA 복제와 RNA 전사 그리고 단백질 번역과 합성으로 볼 수 있다. 여기서 중요한 것은 히스톤 단백질과 크로마틴 규제 메카니즘이다. 유전자는 세포의 네트워크에서 변형되고 삭제되며 편집된다. 인간의 삶을 결정하는 것은 유전자가 아니다. 세포의 메카니즘에서 유전자는 조직과 유기체의 표현형으로 흡수되고 예속된다.
세포의 생은 세포막의 열린 환경과의 교류에서 시작한다. 수소와 전자 단백질 운반체의 통합은 히스톤 변형에서 나타나는 화학반응이 중요하다. DNA는 생의 블루 프린트가 아니다. 인간게놈은 30억개의 염기 쌍으로 이루어졌다. DNA 복제과정에서 30억개의 뉴클레오타이드 염기서열 (CGAT) 가운데 만 개에서 하나의 오류가 발생한다. 게놈에서 3백만개의 오류 (돌연변이)가 발생한다. DNA 손상을 복구하는 것은 단백질의 메카니즘이다. DNA 유전자 표현은 세포의 네트워크에서 단백질 효소와 메카니즘(RNA 전사와 단백질 번역)에 의해 규제되고 편집되어 세포조직과 기관과 유기체로 통합된다.
RNA 전사 규제
세포분열의 다른 사이기(G1, G2)에서 크로마틴은 히스톤 꼬리에서 나타나는 화학반응과 더불어 느슨한 형태로 풀린다. DNA는 뉴클레오솜과 반응하면 조그만 구멍이 생겨난다. 구멍은 크로마틴 내부의 채널이 되며, 이것을 통해 유전자들은 외부의 효소들에 의해 접근되고 전사가 시작된다 (Introduction to Epigenetics, 23).
시작단계에서 RNA 중합요소들이 DNA한 쪽 가닥을 열고 mRNA로 전사한다. 지속단계에서 중합요소들은 DNA 템플릿을 사용하면서 RNA 체인을 합성한다. 종결 단계에서 DNA와 RNA는 분리되며 종합효소들은 리사이클하며 전사를 개재한다 (ibid, 34).
전사 과정에서 뉴클레오솜이 배열되며 히스톤 변형이 동반되며 유전자를 규제한다. mRNA는 핵 외부로 나가 세포질에서 리보솜과 tRNA와 더불어 단백질을 합성하고 유전정보를 번역한다. 전사과정은 최초로 유전형질의 표현을 조직과 기관에 수행한다. 유전형질에 결정적인 영향을 미치는 것은 크로마틴 규제 메카니즘에 있다.
히스톤 변형효소는 크로마틴을 리모델링 과정에 연결하며, 이것은 DNA 포장 상태에 변화를 가져온다. DNA 메텔화는 에피게놈 변형의 중요한 메카니즘이다. 이것은 전사요인들에 대한 신체적 장애로 작용하며, 또한 환경적인 요소와 삶의 질 그리고 영양학적인 차원에 의존된다. 이것은 DNA를 변형하면서 (DNA 시퀀스는 유지된다) 세대에 걸친 유전과 질병으로 이어진다.
세포 시스템은 공간의 영역에서 집단적인 자원을 사용한다. 면역 시스템에서 T 세포들은 모세혈관을 통해 질병을 일으키는 바이러스나 박테리아를 찾아낸다. 바이러스나 박테리아들은 세포 내부의 공간에 집단적으로 군집한다. T 세포들은 염증신호를 통해 근처 림프절에 있는 세포들에게 병균에 응답하게 한다.
("Ecology of Collective Behavior").
개미나 사회적 곤충들의 집단행동에서 특히 거대 자원을 사용하는 방식에서 세포의 네트워크와 행동패턴이 드러난다.
크로마틴 리모델링
크로마틴 리모델링은 다음과 같다.
1. 슬라이딩: 뉴클레오솜은 DNA을 따라 슬라이딩하면서 DNA를 지나치게 열지 않으면서 시퀀스를 규제한다. 2. 뉴클레오솜 축출(eviction): DNA는 보다 많이 열리고, 한 두개의 코어 히스톤이 완전히 제거된다. RNA 중합효소들은 DNA에 보다 효율적으로 접근하고 전사를 한다.
3. 히스톤 교환: 코어 히스톤의 한 두개의 단위들은 다른 히스톤 변형에 의해 대신된다. 예를들면 코어 히스틴의 단위인 H2A 는 다른 변형인 H2A.Z 에 의해 교환된다. 이것은 RNA 전사과정이나 손상된 DNA 복구에 필요한 자리에 있다. H2A 는 가장 높은 변형수를 가지고 있다 (Fundamentals of Cell Biology, 78).
히스톤 변형과 크로마틴 리모델링은 DNA 복제와 RNA 전사 그리고 단백질 합성과 손상된 DNA 복구에 관여한다. 유전형질은 세포의 규제 메카니즘 안에서 삭제되고 편집된다.
뉴클레오솜과 DNA에 H1이 달라 붙으면 크로마틴은 보다 압축 포장되면서 염색체가 된다. 크로마틴은 46개의 염색 쌍을 갖는 구조 즉 상동 염색체로 응축된다. 상동 염색체는 부모로부터 각각 받은 23개를 말한다. 남성과 여성의 유일힌 차이는 남성의 성염색체에 있는 Y 염색체이다. 여성은 XX, 남성은 XY로 규정이 된다.
키메라 DNA 단편들: CREs
DNA 단편들은 크로마틴에 걸처엮어 있고 (cross-link) 효소들에 의해 소화가 된다. DNA단편들은 이중나선의 DNA 시퀀스와 달리 크로마틴에 결합된 구성을 보인다. 이것은 키메라의 모습을 띈다.
크로마틴은 규제 상호작용을 결정하고, cis-규제 요소들(cis-regulatory elements; CREs)에 의해 공동 규제되는 유전자들을 밝혀낸다. CREs는 유전자 규제 네트워크에서 본질적인 역할을 한다. 이것은 인접 유전자들의 전사의 시작과 효율성을 규제하고 유전형질의 표현에 영향을 미치는 비-DNA 영역이다.
짧은 DNA 시퀀스들 (인핸서)은 다양한 공동요소들과 결합하여 유전자 전사하는 DNA 프로모터에 작용한다. 공동요소들은 히스톤 변형 (특히 아셀틸화와 메텔화)에 의해 매개된다. 개별 DNA 시퀀스는 크로마틴 영향권으로 들어온다. CREs는 전체 게놈에 걸쳐 매우 높은 효율성으로 작동한다.
크로마틴 규제 메카니즘과 더불어 CREs는 유전형질과 유기체의 발전 그리고 표현형의 차이와 다양성를 드러내는 데 매우 중요한 역할을 한다. CREs에서 유전형질은 규제 네트워크에서 작동되며, 유전형질은 유기체의 발전에 의해 주도되고 예속되며 오케스트라화가 된다 (Cis- Regulatory Elements in Mammals, 2024).
세포의 코어 보존과정과 유기체의 표현형의 발전은 서로 엮어 있으며. DNA는 크로마틴과 히스톤 변형안으로 통합된다. 크로마틴은 DNA와 단백질의 복합체이며, DNA 단편들은 크로마틴과 결합되면서 효소들에 의해 소화가 되어 키메라의 형태로 나타난다.
이것은 Cis 규제 요소들과 더불어 유전자의 표현을 조직과 유기체의 발전에 예속시킨다. 유기체의 환경과의 상호작용을 통해 유전자는 유기체의 표현형의 다양성과 차이들로 규제되고 변경된다. 세포의 복합적인 생화학의 환경을 고려하지 않고 DNA의 유전자들은 기능을 할 수 없다. "이기적" 유전자 또는 "공격적" 유전자 같은 것은 헛소리에 불과하다. 개별 유전자는 23쌍의 염색체의 전체 게놈 안에서 영향을 받으며, 이것은 크로마틴의 건축술에서 부분적으로 조직과 기관 그리고 유기체의 성장과 발전에서 표현된다.
예를들어 섹스피어의 로미오와 쥴리엣의 원작이 유전자라면 연극이나 영화로 상연될 때 대본은 배우(유기체)들에 의해 다르게 표현되는 것에 비교할 수 있다.
유기체와 환경의 시냅스
세포의 코어 보존과정은 인간의 삶에서 생물학적 자연과 사회적 환경의 접촉과 연결(시냅스)을 보여준다. 크로마틴의 규제 메카니즘에서 히스톤 변형이 나타나며, 특히 DNA 메텔화는 인간의 사회적 환경에 의해 초래된다. 생물학적인 "자연"은 사회적인 환경과 양육에 접촉되며, 더 이상 자연인가 아니면 환경인가 하는 이분화는 무의미하다. 인간의 생활세계는 생명의 웹에 엮어지며, 에코 시스템은 생의 본성과 현실성을 특징 짖는다.
나는 유기체와 환경의 시냅스를 사회자연성 (socionature)으로 개념화한다. 인간은 사회 자연성의 틀 안에서 에코 인간성으로 파악된다. 더 나아가 세포의 코어 보존과정은 개인이나 사회적인 의미에서 정의의 문제를 다룰 때 중요하다. 정의의 문제는 생물학적 자연과 사회적 불평등을 연결하며, 생 의학적 질병의 차원을 정의에 대한 사회 경제적 관점에서 파악한다.
이러한 에피게놈의 접근은 세포의 코어보존과정에 근거하며, 유전자 결정론을 거절한다. 신체 정치학은 인간의 몸을 지식과 권력의 상관관계를 담론의 축으로 파악하지만, 또한 생물학적 자연과 신체의 사회성을 시냅스한다. 여기서 시스템 생물학의 통찰은 푸코의 신체 정치학이 단지 권력 관계나 지배 담론형성에 의존되지 않고, 에피게놈의 사회경제적 차원 즉 물질적 이해관계에 사회학적으로 주목하게 도움을 준다.
"에피제네틱 몸"에 대한 사회학적 반성과 해명은 권력과 사회환경의 시냅스를 생활세계를 향해 열어 제치고, 특히 20세기 생물학적 결정론에 쐐기를 박는다. 모든 살아있는 유기체의 생에서 자연과 환경의 상호성이 중요하다. "살아있음"의 현상학은 세포의 구조와 패턴 그리고 네트워크에서 시작한다. 생활 세계이론은 생명의 웹과 에코 시스템안에서 정의의 문제를 권력에 대한 내재적인 비판과 해방의 기획으로 전개한다.
생의 지향성과 구조변혁
세포의 코어 보존 과정의 메커니즘에서 용이하게 촉진된 변이가 유기체의 발전에서 진화의 가능성 또는 생의 지향성으로 출현한다. 이것은 유기체의 모든 해부학적, 생리학적 그리고 행동의 다양성을 생성한다.
다윈이나 라마르크는 세포의 메카니즘에 내재한 이러한 생의 지향성을 이해하지 못했다. 세포의 네트워크에서 생은 DNA 원자주의가 아니라, 다양한 효소들의 역할과 더불어 히스톤 변형과 크로마틴 건축술에서 조직과 기관 그리고 유기체로 통합된다. 살아있는 유기체의 성격은 DNA로 환원시켜 분해하면 생명을 잃고 만다. 생의 탑 다운 존재 방식은 유기체 중심과 다각화로 나타나며, 모든 구성분들은 집단 촉매과정에서 조직과 기관 그리고 유기체를 구성한다.
유전자의 표현은 세포의 코어 보존 과정에서 유기체의 생리학적 발전에 포섭되고 기여한다. 인간은 생의 전개 과정에서 세포의 코어 보존 메카니즘과 더불어 환경의 에피게놈에 의해 지속적인 영향을 받는다. 이것은 지구의 여신 가이아 자기조절과 피드백 사이클이 거대담론의 신화로 거절한다.
세포의 단속평행은 생의 출현의 구조이론을 옹호하며 동물군의 표현형과 변이 그리고 다각화에 주목한다. 미토콘드리아를 갖지않는 진핵세포는 없다. 이것은 세포의 코어 보존 과정에 기인하며 원핵 세포와의 점진적 공진화로 보기 어렵다. 생의 출현에서 기존의 원핵세포에서 단백질의 구조와 기능이 근본적으로 변혁된다. 진핵세포의 새로운 코어 과정이 출현한다. 다세포의 유기체의 출현과 새로움도 마찬가지다 (The Plausibility of Life, 253-4).
에코 시스템에서 공동조상이나 점진적 진화 또는 잔인한 생존투쟁은 별 다른 의미가 없다. 생의 출현과 구조이론에서 생의 새로움은 오랜 중단과 평형을 거쳐 급진적인 다각화와 창조적인 혁신으로 펼쳐 나간다.
다윈의 딜레마 해결
유기체의 표현형에 의해 유전자의 형질이 대본화되고 삭제되고 편집된다. 유전형질은 유전되는 유기체의 표현형에서 사용된다. 유전자료는 환경에 따라 자녀들의 세대에서 개인의 유기체를 수정란에서 성인의 삶에 이르기까지 구성한다. 유기체의 생리학이나 해부학 또는 활동은DNA 시퀀스와 멀리 떨어져 연결 되어있다.
이러한 연결은 유기체의 복잡한 성장과 발전 그리고 신진대사에 의해 가능하다. DNA 시퀀스의 변화는 간접적으로만 유기체의 해부학과 생리학의 변화에 관련된다. 설령 개인의 유전자가 암의 성향을 갖는다고 해도 완전한 상호성은 확인할 수 없다.
사회 생물학이 주장하는 것 처럼 유전자가 유기체의 삶(문화와 종교)의 목줄을 쥐고 있는 것이 아니다. 거꾸로 유기체의 삶이 유전자의 목줄을 콘트롤한다. DNA와 유기체의 표현형 사이에 먼거리 연결이 있으며, DNA 무작위 변형이 자연선택을 위해 결과를 산출하지 않는다. 유기체는 유전자의 변화에 적절하게 응답하며, 그 주도권은 자연선택과 무작위 변이에 입각한 다윈의 달레마를 해결한다.