조혈 구조가 뼈에 "숨어 있는" 이유는 무엇인가요?

혈액줄기세포는 진화 과정에서 자외선이 접근할 수 없는 자신만의 자리를 "찾았습니다".

조혈계에 대해 우리는 무엇을 알고 있을까요? 학교에서 혈액 세포는 골반뼈, 갈비뼈, 흉골, 두개골, 장세관골, 그리고 척추뼈 내부에 존재하는 적골수에서 생성된다는 것을 배웠습니다. 골수 구조는 적혈구, 혈소판 전구체(거핵구), 면역세포 등 다른 새로운 세포를 생성하는 줄기세포로 대표됩니다. 그렇다면 조혈의 기전에 대해서는 무엇을 알고 있으며, 왜 뼈 안에서 조혈이 일어나는 것일까요? 예를 들어, 어류의 경우 신장 내부에도 유사한 구조가 존재합니다.

하버드 과학자들은 다양한 동물군의 조혈계가 발달 과정에서 햇빛으로부터 가장 보호되는 영역에서 형성되었다고 주장했습니다. 프리드리히 G. 카프 박사와 그의 동료들은 어류에서도 유사한 구조가 멜라닌 세포로 대표되는 또 다른 세포층으로 덮여 있다는 점에 주목했습니다. 이 세포는 자외선을 중화하는 멜라닌 색소를 분비합니다. 멜라닌 세포는 거의 모든 곳에 존재할 수 있지만, 우리는 피부에만 존재한다는 사실만 알고 있습니다. 실제로 이 세포가 없다면 우리는 자외선의 유해한 영향으로부터 피부를 보호할 수 없을 것입니다. 결과적으로 피부 DNA가 손상되어 악성 종양이 발생하거나 구조가 파괴될 것입니다. 어류의 멜라닌 세포층은 조혈계를 보호하는 역할도 할 가능성이 높습니다.

네이처(Nature)에 게재된 한 논문에서 흥미로운 실험이 소개되었습니다. 색소 세포를 제거한 물고기를 자외선에 노출시켰습니다. 멜라닌 세포층이 있는 물고기에 비해 줄기 세포 수가 감소했습니다. 하지만 일반 물고기도 자외선이 위가 아닌 아래로부터 닿으면 취약할 수 있습니다. 신장 아랫부분에는 멜라닌 세포 보호 기능이 없기 때문입니다.

어류 진화에 대한 철저한 분석 끝에 과학자들은 조혈계를 보호하기 위해 멜라닌세포층이 실제로 필요하다는 결론에 도달했습니다. 이러한 보호는 특히 개구리의 발달 과정을 관찰할 때 더욱 분명하게 드러납니다. 올챙이 단계에서 줄기 세포는 "신장-골수" 경로를 따라 전이합니다. 모든 발달 단계에서 조혈계는 자외선으로부터 지속적으로 보호받습니다.

물론, 뼈 속의 내부 공간만이 세포가 햇빛을 피해 숨을 수 있는 유일한 장소는 아닙니다. 하지만 정상적인 조혈에 필요한 다른 조건들도 간과해서는 안 됩니다. 아마도 진화의 어느 시점, 예를 들어 척추동물이 육지로 이주했을 때, 조혈계는 신장을 "떠나" 골수에 "안착"했을 것이며, 그 이후로 골수에 잘 자리 잡았을 것입니다.

Https://phys.org/news/2018-06-blood-cells-bones.html 웹사이트에서 얻은 정보