진화론적으로 살펴본 세포호흡의 중요성

1. 지구 원시시대 혐기성미생물 발생

지구 원시 무산소 대기환경 하에서 세포질 해당대사로 인하여, 빠르지만 비효율적인 ATP에너지 생산방식으로 무성세포분열증식하며 생명의 영속성을 이어가던 원시 단세포 혐기성 미생물이 먼저 발생하였습니다. 
그러다가 이끼류와 녹조류가 진화한 결과, 광합성 작용으로 산소가 발생되면서 유산소 대기환경이 되자 미토콘드리아와 같은 호기성 미생물이 진화되었고, 혐기성 미생물 세포에 호기성 미토콘드리아가 포섭되면서 마침내 혐기성 단세포 미생물에 호기성 미토콘드리아가 공생하는 진핵세포 미생물 단계로 진화하게 된 것입니다.

2. 진핵세포 미생물의 진화와 발전

그 결과, 빠르지만 비효율적인 세포질 해당대사 수준을 능가하는 지구력적이고 고효율적인 미토콘드리아의 유산소 세포호흡 ATP에너지 생산 방식 덕택으로 미생물계는 비약적인 진화와 발전을 거듭하게 됩니다. 

첫째는 단세포 생물에서 점차 다세포로 구성된 고등유기통합생물체로의 진화 발전이 가능하게 되었고,

둘째는 하나의 수정란에서 다양한 기관세포들이 분화 발생되어 조직화된 고등 분화 유기통합생물체로의 점차적인 진화 발전이 가능하였으며,

셋째는 자연계 생물종의 다양성에 비약적 진화와 보다 고등차원적인 유기통합생물체로 폭발적 진화 발전이 가능하게 되어 오늘날 우리 인류의 생물학적 육신세계 수준까지 이르게 된 것입니다.

우리 몸을 구성하는 세포의 유산소에너지 발전소인 미토콘드리아의 고효율적이고 지구력적인 세포호흡 ‘ATP에너지 생산방식’(미토콘드리아의 산화적 인산화)과 대기산소 덕택에 인간을 비롯한 다양한 생물계 진화와 발전이 가능하게 되었습니다. 

3. 고등생물체 진화의 주역! 미토콘드리아

대자연계 생물들이 다세포로 조직화되고 여러 기관으로 다분화되어 발생된 고등유기통합생물체로 비약적인 진화와 분화 발전이 가능하게 된 현실적 원동력은 대기의 산소와 이것을 이용하는 호기성 세포호흡을 통하여 ATP에너지를 고효율적이고 지구력적으로 생산해서 신체와 세포활동 및 생체조절에 필요한 충분한 에너지를 공급하는 미토콘드리아(TCA회로와 전자전달계)인 것입니다. 

4. 유산소 에너지 발전소! 미토콘드리아

그래서 인간을 포함한 거의 모든 유기생물체, 특히 동물들은 자기 몸을 구성하는 기관들의 세포조직 하나하나에 들어 있는 미토콘드리아에 충분한 산소의 배달과 영양의 공급에 만전을 기하도록 설계되고 진화되었습니다.

5. 세포호흡이 안되는 원인

호흡기관으로 흡입된 산소가 세포염증이나 세포막의 손상이나 구조 변형 및 변성 등 여러 가지 이유로 모세혈관으로부터 산소분압에 의한 확산방식으로 세포막 및 미토콘드리아 외막을 통과하여 미토콘드리아 내막에 있는 전자전달계에 도달하지 못하면, 미토콘드리아 유산소 호흡대사(산화적 인산화)를 통한 고효율적인 ATP에너지가 생산될 수가 없습니다. 

6. 암이 발생되는 원인

그렇게 되면, 세포활동과 생체조절에 필요한 생체에너지가 부족해질 뿐만 아니라 저산소(hypoxia)화에 따른 저산소유도인자(HIF-1a) 와 발현에 의해 혐기성 해당대사가 보상 항진됩니다. 
또한 호기성 호흡대사를 하는 미토콘드리아의 산화적 인산화 ATP생산억제나 기능장애가 8~10년 이상 장기화 되면, 무산소대기환경하의 원시단세포생물들의 생존방식으로 세포들이 복귀되면서 무성분열 증식하던 생물계 진화 초기의 세포 속성과 상태로 되돌아가거나 수정란이 다양한 신체기관으로 분화 발생되기 이전의 상태, 즉 배아줄기세포로 역분화(탈분화)됩니다. 
그러면, 자신을 무한 반복적으로 분열재생 증식하는 암 줄기세포(Cancer stemcell)로 전환되어 암화(癌化) 됩니다.