세포는 ‘생체전기’를 이용해 협력하고 집단 결정을 내린다

• 상피조직 세포들이 전기 신호를 통해 비정상 세포를 배출하는 과정이 밝혀짐
• 세포막 전위의 변화가 세포 축출(extrusion) 의 시작점으로 작용하며, 약하거나 에너지가 부족한 세포를 식별
• 건강한 세포는 전위 불균형을 복구하지만, 손상된 세포는 이를 유지하지 못해 수축 후 조직 밖으로 밀려남
• 이러한 생체전기 흐름은 조직의 건강 유지와 성장 조절에 핵심 역할을 수행
• 연구자들은 생체전기가 신경계 외의 생명조직 전반에서 정보 교환의 기본 메커니즘임을 강조

생체전기와 세포 간 의사소통

• 최근 연구는 상피조직이 전기 신호를 이용해 비정상 세포를 배출함을 확인
  • 이 과정은 조직의 건강을 유지하고 암이나 천식 같은 질환을 예방하는 데 중요
  • 전기 흐름이 세포의 ‘건강 점검’ 역할을 수행
• 세포가 밀집될수록 세포막을 통한 전류가 증가하며, 약한 세포는 전위 유지에 실패
  • 이때 세포 내 수분이 빠져나가며 세포가 수축하고, 이후 조직에서 제거됨
• 연구자 GuangJun Zhang은 이 발견이 생체전기 신호가 세포 수준 의사결정에 핵심적임을 보여주는 사례라고 평가

생체전기의 기초 원리

• 모든 세포는 막 전위(membrane potential) 를 유지하기 위해 에너지를 소비
  • 이는 세포막 양쪽의 이온 농도 차이로 생기는 전위차로, 전기적 에너지 저장 형태
• 이온 통로와 펌프를 통해 세포는 전하 이동을 조절하며, 이를 통해 전기적 신호를 생성
• 신경세포는 이 전위를 이용해 전달물질 방출과 전위 스파이크를 일으켜 정보를 전달
  • 근육 수축과 심장 박동도 이러한 전기 신호로 시작됨

상피세포의 전기적 축출 메커니즘

• 상피조직은 세포막 전위를 유지하는 데 에너지의 약 25% 를 사용
• Jody Rosenblatt 연구팀은 세포 과밀 시 일부 세포가 수축 후 조직 밖으로 밀려나는 현상을 관찰
  • 전위 변화가 축출의 시작점이며, 전압 개폐 칼륨 통로가 핵심 역할
• 건강한 세포는 전위 복구를 위해 펌프를 작동시키지만, 손상된 세포는 이를 유지하지 못해 수축 후 배출
  • 세포 간 압박이 전위 변화를 유도하고, 이로 인해 세포 간 ‘약한 고리’를 식별

생체전기의 진화적 보편성

• Gürol Süel 연구에 따르면, 세균 집락(biofilm) 도 전기 신호로 협력과 자원 분배를 조정
  • 전위 변화는 세포 상태를 즉각적으로 반영하며, 빠른 정보 통합 수단으로 작용
• 생체전기는 진화 전반에 걸쳐 반복적으로 등장한 조정 메커니즘으로 확인됨
  • 신경세포, 상피세포, 식물의 촉각 반응 등 다양한 생명체에서 공통적으로 활용
• Zhang, Levin, Barriga 등의 연구는 전기 신호가 발생학적 성장 방향과 형태 형성에도 관여함을 보여줌

생체전기 연구의 확장 가능성

• 암세포는 정상세포와 막 전위가 다르며, 전기적 조정 실패가 종양 형성과 연관될 수 있음
• 생체전기는 ATP 합성 등 모든 세포 에너지 시스템의 근간으로 작용
  • 초기 생명 기원 가설 중 일부는 심해 열수구의 전기 흐름을 생명의 출발점으로 제시
• 연구자들은 아직 생체전기의 절반도 밝혀지지 않았다며, 향후 생명과학의 주요 탐구 영역으로 주목함