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KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

창조설계

적혈구는 나는 원반, 탱크, 바퀴이다.

적혈구는 나는 원반, 탱크, 바퀴이다. 

(Red Blood Cells Are Frisbees, Tanks and Wheels)


      적혈구(red blood cells)와 같은 흔한 세포가 얼마나 그들의 일을 잘 수행하는지 연구자들은 계속해서 놀라고 있다.

적혈구로 불리는 붉은 혈액세포(Red Blood Cell, RBCs)는 양면이 오목하며, 핵이 없고, 고농도의 헤모글로빈을 지닌 독특한 세포이다. 그들의 주된 임무는 몸의 모든 세포에 양분과 (폐에서 수집한) 산소를 전달하는 것이다. 이 일을 수행하기 위해서, 고속도로인 대동맥으로부터 좁은 골목인 모세혈관에 이르기까지 모든 혈관들과 잘 협력할 필요가 있다. 적혈구의 독특한 양면이 오목한 형태(biconcave shape)가 이러한 일을 가능하도록 하는데, 그러나 그 모양 이상의 것이 있다.

PNAS(212, 12. 3) 지의 최근 한 논문에서 연구자들은 적혈구의 변형 상태는 알려져 있지 않고, 안정성도 알지 못한다고 말했다. 그들은 적혈구에서 어떠한 일이 일어나는지를 관찰하기 위해서, 초당 25프레임의 비디오 카메라로 포도당 용액에서 적혈구의 역동성을 관찰했다. 속도변화율에 따라 각각의 세포들은 굴러가는 상태에서 프리스비(Frisbee, flying disk, 나는 원반)와 같은 회전 상태로, 흐름이 없을 경우는 탱크 바퀴 상태로 변환되었다. 이러한 방식으로 세포가 변환되는 것은 흐름에 대해 뒤집어지거나, 덤블링되는 것보다 더 효율적이다.

모든 경우에서 세포들은 ”형상기억(shape memory)”을 하고 있어서, 변형되는 힘이 제거되면 다시 양면이 오목한 형태로 되돌아갔다. 이것은 가장 자연스러운 저에너지의 상태인 것으로 나타났다. 양면이 오목한 형태는 구(sphere)의 형태보다 더 변형이 잘 된다. 그러한 형상기억력은 세포 내부의 액체, 막, 세포골격 등의 점도(viscosity)를 포함하여 세포의 ”유변학적 특성(rheological properties)”에 따라 달라진다. 흐름이 없는 혈액에서, 적혈구는 때때로 동전처럼 쌓일 수도 있다. 그들의 동력학적 행동은 흐르는 혈액의 점도에 영향을 미친다.

그들의 관찰과 비디오 분석에도 불구하고, 연구자들은 여전히 배울 것이 많음을 깨닫고 있었다.

우리의 결과는 매우 낮은 레이놀드 수(Reynolds number)에서 점성 액체 내의 점탄성 입자(viscoelastic particles) 행동에 대한 새로운 질문을 불러일으킨다. 적혈구에 대한 미래의 모델과 시뮬레이션은 세포의 회전축이 반드시 전단면(shear plane)에 놓일 필요가 없다는 것을 고려해야만 한다. 제프리가 추정했던 것처럼, 관측된 정렬 행동이 에너지 손실을 최소로 하는 것으로 설명될 수 있는지는 아직까지 공개된 질문이다. 그리고 우리의 연구가 새로운 이론적 수치의 연구를 촉진할 수 있기를 기대하고 있다. 또한 그러한 행동이 스트레스 없는 형태의 준 구형의 회전 타원체에서 시작하여, 탱크처럼 움직이는 탄성 캡슐의 굽어진 형태의 변형에너지(strain energy)에 대해 일을 발생시킬 것으로 희망하고 있다. 마지막으로 양면 오목 형태인 적혈구의 고도 안정성은 분석용 형태의 보존모델(AFG, SS)을 매우 매력적으로 만들고 있다.

따라서 그들의 연구는 유체역학, 체형역학, 형상기억에 관한 한 복합적 주제에 있어서 많은 발전을 할 수 있음을 보여주고 있었다. 



이와 같은 형상기억을 가지는 고도의 유체역학적 세포인 적혈구가 우연한 돌연변이들로 생겨날 수 있었을까? 오래된 1962년의 무디 과학연구소의 ‘생명의 붉은 강’(Red River of Life)이라 불리는 혈액에 관한 영화에서, 어윈 문(Irwin Moon) 박사는 계산자, 계산기, 초기 IBM 컴퓨터 등을 사용하여 용적 대비 표면적의 균형 잡힌 최적의 형태는 적혈구와 정확히 같은 양면 오목한 형태였음을 보여주었다(YouTube를 보라). 후에 놀라운 ”하나님 창조의 경이로움”으로 불리는 무디 과학연구소 영화시리즈에서(이것은 처음 1987년에 ‘특유한 인간’으로 단독으로 출시), 혈액을 모든 집에 자유롭게 물건, 음식, 도구 등을 운반하는 도심의 운하시스템으로 비유했었다. 지금은 2013년이다. 이 영화가 제작된 지 수십 년이 지났으나, 우리가 배워야할 내용은 여전히 더 많이 있다. 생명을 깊게 들여다보면 볼수록, 경이로운 것들로 가득할 뿐이다. 초기 영화에서 어윈 문 박사는 말했다 : ”나에게 유일한 적절한 설명은 지적설계(intelligent design)”이다. 


번역 - 문흥규

링크 - http://crev.info/2012/12/red-blood-cells-frisbees-tanks-wheels/ 

출처 - CEH, 2012. 12. 30.

구분 - 3

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5562

참고 : 5410|5250|5300|5362|5118|5070|4621|4521|4331|4280|4248|3838|3970|3961|3048|1405|1489|1629|1891|2316|2391|2617|2696|3287|3293|3358|3585|3622|3724|3733|3951|3993|3858|4068|4149



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