세포 분열

사람 세포는 분열하기 전에 46개 염색체를 모두 복제해 두 딸세포가 한 벌씩 받게 합니다.

세포 하나가 둘로

무릎이 까져도 아무는 것은 상처 옆의 세포가 분열해 빈자리를 채우기 때문입니다. 세포설은 모든 세포가 세포에서 나온다고 말하는데, 이 단원은 그 방법을 다룹니다. 세포 주기는 세포가 자라고, DNA를 복제하고, 유전적으로 똑같은 두 딸세포로 나뉘는 정해진 순서의 과정입니다. 크게 간기와 분열기로 나뉩니다.

간기: 준비하는 시간

세포는 일생의 대부분을 간기로 보냅니다. 간기는 세 단계입니다. 첫 번째 틈인 G1기에는 현미경으로 보면 조용해 보이지만, 세포는 재료와 에너지를 모으느라 바쁩니다. 합성을 뜻하는 S기에는 염색체를 모두 복제합니다. 복제된 사본은 동원체라는 곳에서 원본과 붙어 있고, 이 두 가닥을 자매 염색분체라고 합니다. 동물 세포에서는 중심체도 복제됩니다. 두 번째 틈인 G2기에는 에너지를 다시 채우고, 염색체를 옮기는 데 필요한 단백질을 만들며 준비를 마칩니다.

모든 세포가 계속 주기를 도는 것은 아닙니다. 일부는 주기에서 빠져 G0기라는 쉬는 상태에 들어갑니다. 조건이 좋아지거나 신호가 올 때까지만 머무는 세포도 있고, 다 자란 심장 근육 세포나 신경 세포처럼 G0기에 계속 머물며 거의 또는 전혀 분열하지 않는 세포도 있습니다.

다섯 단계의 유사 분열

분열기는 핵이 나뉘는 유사 분열로 시작합니다. 생물학에서는 다섯 단계로 나누어 부르지만, 세포 안에서는 끊김 없이 이어지는 과정입니다. 전기에는 염색체가 꼬여 굵어지면서 보이기 시작하고, 핵막이 부서지기 시작하며, 핵소체가 사라지고, 두 중심체가 양 끝으로 움직이며 그 사이에 방추사가 자랍니다. 전중기에는 방추사가 각 염색체의 동원체에 있는 단백질 부분(방추사 부착점)에 붙습니다. 중기에는 모든 염색체가 세포 한가운데에 한 줄로 늘어섭니다. 후기에는 자매 염색분체가 갈라져 각각 하나의 염색체가 되어 양 끝으로 끌려가고, 세포가 길쭉해집니다. 말기에는 염색체가 양 끝에 도착해 다시 풀어지고, 각 무리 둘레에 새 핵막이 생깁니다.

세포질 나누기

세포질 분열은 나머지 세포를 나눕니다. 동물 세포에서는 세포막 바로 안쪽의 액틴 섬유 고리가 주머니 끈처럼 가운데를 조입니다. 그러면 세포질 분열 고랑이라는 홈이 생기고, 이 홈이 깊어져 세포가 둘로 잘립니다. 식물 세포는 단단한 벽 때문에 이렇게 조여 나눌 수 없습니다. 대신 골지체에서 온 소낭이 가운데에 모여 세포판을 만들고, 세포판이 바깥쪽으로 자라 새 벽이 두 딸세포를 나눕니다. 핵은 나뉘었는데 세포질이 나뉘지 않으면 핵이 여러 개인 세포가 됩니다.

수를 세어 보면 이해가 쉽습니다. 사람 체세포에는 염색체가 46개 있습니다. S기가 끝나도 염색체는 46개이지만, 각각이 자매 염색분체 두 가닥으로 되어 있어 염색분체는 92개입니다. 후기에 이 92개가 갈라져 양 끝으로 46개씩 가고, 두 딸세포는 어미 세포와 똑같이 46개 염색체를 가집니다. 1879년부터 발터 플레밍은 분열하는 세포를 염색해 염색체가 길이 방향으로 갈라지는 것을 보았고, 1882년에 낸 책에서 이 과정 전체에 유사 분열(mitosis)이라는 이름을 붙였습니다.