[생명 세특] 활동전위에 대해 알아보자. (Prologue)

Question

활동전위 하면 뭐가 떠오르는가?  . . . .  아마 수험생 여러분 모두 생명과학 1의 킬러 문제가 떠오를 것이다.   그러나 이번 글에서는 시험에서 문제를 어떻게 풀 것인지에 대한 이야기 말고,   활동전위를 이해하기 까지 역사적으로 어떤 과정을 거쳤는지 집중해보자.    활동전위를 처음 발견한 사람은 영국의 생리학자인 호지킨(Alan Lloyd Hodgkin)과 헉슬리(Andrew Fielding Huxley)로, 활동전위를 처음 발견하고 그 원리를 규명한 공로로 1963년 노벨 생리의학상을 받았다.   좌: 호지킨, 우: 헉슬리의 사진이다. 이름이 알려져 있지 않아 지금껏 수험생의 분노를 피해갔다.  이 두 사람은 1930년대에 신경세포에서 일어나는 전기적 현상을 밝히기 위해 갖은 노력을 했었다.그러나 근본적인 문제가 있었는데, 그것은 신경세포가 너무 작다는 것이었다.  교과서에서는 아래 그림처럼 신경세포 축삭에 전극을 꽂아 표현하지만, 상식적으로 눈에 보이지도 않을 정도로 작은 신경세포 축삭에 전극을 꽂는다는게 가능할리 없다.   인간의 신경세포 축삭돌기의 지름은 1~20μm 정도로 매우 가늘어 이 신경 세포 안에 전극을 찔러 넣어 전압을 측정하는 것이 1930년대의 기술로는 불가능했다. 호지킨과 헉슬리는 이 문제를 어떻게 해결했을까?  답은 생각보다 간단한데, 거대한 신경세포를 찾으면 된다! 인간의 신경세포 축삭돌기의 지름은 매우 가늘지만, 아주 굵은 신경 섬유를 갖고 있는 다른 동물이 있었다. 그 동물은 바로 대왕 오징어로, 포식자로부터 빠르게 도망치기 위해 아주 굵은 신경 섬유가 발달 했으며, 축삭 돌기의 지름이 거의 1mm에 달했다!   대왕오징어(상상도)  이 정도 굵기를 갖는 축삭돌기라면 아무리 손재주가 없는 대학원생이더라도 충분히 전극을 꽂아 넣을 수 있을 것이다!   수많은 대왕오징어의 숭고한 희생으로 호지킨과 헉슬리는 신경 세포에서 발생하는 전기 현상을 인류 최초로 기록하게 되는데...  호지킨과 헉슬리가 최초로 활동전위를 기록한 사진, 아래의 사인파 꼭대기는 2ms 간격을 의미한다.  우리들이야 활동전위에 대해서 충분히 잘 알고 있지만, 저 사람들은 저런 그래프를 인류 최초로 발견했음을 잊지 말자. 집에 가고 싶은 대학원생 입장에서는 그래프 나왔다! 연구 끝! 이라 말하고 싶었겠지만, 교수의 입장에서는 아무래도 왜 저런 형태의 그래프가 나타나게 되는지 궁금할 따름이다.  이후 호지킨과 헉슬리는 활동전위의 기전에 대해 추가적인 연구를 하고 마침내 1952년 그 연구 결과를 발표하는데....  호지킨과 헉슬리가 발표한 내용. (물론 이거보다는 조금 더 많은 내용이 있긴 했다.)   엥 너무 당연한 소리 하는거 아니에요 꼴랑 이거 갖고 노벨상을 받았다고?   ㅇㅇ 오늘날에 와서 보면 고등학교 교과서에 실릴 정도로 당연한 내용이 된 거 맞다. 근데 한 가지 명심해야 할 사실은, 이거 1930~1950년대 나온 이야기다. 참고로 그때는 Na통로 등의 세포막 이온 채널의 존재가 밝혀지지 않았었다.     세포막 이온 채널의 존재가 실험적으로 밝혀진 것은 1970년대 후반으로, 이미 호지킨과 헉슬리가 노벨 생리의학상을 탄 이후였다.   그러니까 호지킨과 헉슬리는 이온채널의 존재를 모르는 상태에서, 실험을 통해 이온 채널의 존재를 주장했으며, 그 공허한 주장이 동료 과학자들에게 널리 받아들여졌다는 것이다!   호지킨과 헉슬리는 어떻게 이런 사실을 알아낸 것이고, 동료 과학자들은 호지킨과 헉슬리의 말을 어째서 믿어주었던 것일까?호지킨과 헉슬리는 2077년에서 최면어플을 들고 과거로 회귀한 거였을까?    다음에 계속....  _______________________________________________________________________________________________________ 글은 본 적은 많아도 쓰는건 처음이네요. 많은 관심 받으면 1편도 조만간 올리겠습니다. 감사합니다.

S1NHANA3Q · Accepted Answer

생명혐오자인데 이건 재밌네

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