미국 미네소타대 유전학·세포생물학·발생학과의 케이트 아다말라(Kate Adamala) 교수 연구진은

 “지금까지 알려진 화학 성분으로 완전한 세포 주기를 수행할 수 있는 세포 유사 시스템인

 ‘스퍼드셀(SpudCell)’을 개발했다”고 1일(현지 시각) 발표했다. 이번 연구 결과는 정식 논문으로 

학술지에 게재되기 전에 인터넷에 먼저 공개됐다.

연구진은 유전자 36개를 원형 DNA인 플라스미드 7개에 배치했다. DNA를 이루는 염기쌍의 수는 9만개에 불과했다. 

인간의 DNA 염기쌍은 30억개에 이른다. 연구진은 플라스미드 DNA를 다수 복제한 다음, 

DNA와 단백질의 구성 성분과 지방산으로 둘러싸인 입자인 리포솜 등 세포에 필요한 모든 성분이 있는 배양액에 넣었다. 

그러자 일부 지질 입자에 원형 DNA 7개가 모두 들어간 합성 세포가 만들어졌다.

스퍼드셀은 DNA를 복제하지만 영양분은 전적으로 외부에 의존했다. 

합성 세포는 알파-헤모리신이라는 막 단백질을 만들어 주변 리포솜과 융합해 영양분을 흡수했다. 

리포솜이 피부에 화장품 성분을 전달하는 것과 비슷한 과정이다. 합성 세포는 영양분을 먹고 자랐다.

또 다른 막 단백질인 플래그(FLAG)는 외부에 있는 스트렙탑딘이라는 거대 분자와 결합했다. 

이러면 물풍선에 무거운 돌을 얹으면 가운데가 움푹 들어가듯, 

세포 표면 분자들 사이에 반발력이 생겨 세포가 둘로 분리됐다. 세포 분열이 일어난 것이다. 

이렇게 세포 성장과 분열, 증식이라는전 주기가 완성됐다.

연구진은 합성 세포에 아다말라 교수의 이름을 붙이려 했지만, 

세포 모양이 감자(spud) 같다고 스퍼드셀이라고 지었다고 했다. 

아다말라교수는 1957년 처음 우주로 발사된 인공위성 ‘스푸트니크(Sputnik)’의 이름도 연상시킨다는 점에서 만족한다고 말했다. 

그만큼 생명과학에서 획기적인 사건이라고 자평한 것이다.

스퍼드셀은 돌연변이와 자연선택 과정도 보여줬다.

 연구진은 스퍼드셀 일부에 영양분을 가진 리포솜과 결합하는 막 단백질을 더 많이 만들도록 돌연변이를 유발했다. 

변이 스퍼드셀은 영양분을 더 빨리 흡수해 성장 속도가 더 빨랐다. 

처음에 원래 스퍼드셀과 변이 스퍼드셀의 수가 같았지만 5세대를 거치고 나자 60%가 변이 유전자를 갖고 있었다. 

먹성이 좋은 세포가 생존 경쟁에서 이겨 선택된 셈이다.

연구진은 스퍼드셀이 생명에 대한 근본적인 정보를 제공할 것이라고 기대했다. 

이를테면 세포가 생명을 유지하는 데 필요한 최소한의 유전자가 몇 개인지 같은 질문을 해결하는 것이다. 

또 의약품으로 쓸 유용 물질을 생산하거나 독성 물질을 분해하고 온실가스를 붙잡는 데 최적인 합성 세포도 만들 수 있다.