컴퓨터 칩보다 1조배 밀도 높은 세포핵

심하게 꼬인 DNA

사이언스 표지

서해안의 총길이는 얼마일까. 비슷한 질문은 약 40년 전에도 있었다. 프랑스 수학자 브누아 만델브로는 1967년 ‘사이언스’에 ‘영국 해안선 총길이는 얼마인가’에 관한 논문을 발표했다. 그는 해안선의 길이가 1m자로 쟀을 때와 1㎝자로 쟀을 때 큰 차이가 난다고 주장했다.

구불구불 꼬인 해안선을 자세히 관찰하면 그 안에 구불구불한 모양이 나타난다는 ‘프랙탈 이론’은 그렇게 세상에 첫 선을 보였다. 프랙털은 ‘쪼개다’란 뜻의 라틴어 ‘프락투스’에서 나온 말이다. 부분이 전체와 비슷한 형태로 반복되는 구조를 뜻한다.

이번 주 ‘사이언스’는 DNA의 프랙탈 구조에 주목했다. 그간 과학자들은 조그만 세포들이 어떻게 핵 안에 30억 개의 염기쌍으로 이뤄진 DNA를 갖고 있는지 궁금했다.

꽈배기처럼 꼬여있는 DNA의 꼬인 나선 구조가 특정한 방법으로 접혀있지 않다면 각 세포핵에 담겨있는 게놈 길이는 무려 2m에 이르러 세포 안에 도저히 있을 수 없기 때문이다. 더욱이 세포핵 지름은 보통 수㎛(마이크로미터·1㎛는 100만분의 1m)에 그친다. 게놈은 한 생물이 가지는 모든 유전 정보를 말한다.

사람 게놈을 3차원 구조로 해독한 미국 연구진은 “사람의 게놈이 수학에서 말하는 프랙탈 구조에 매우 잘 적응돼 있다”고 말했다. 연구진은 “핵의 밀도는 컴퓨터 칩보다 1조배 높지만 유전자 복제, 활성을 위해 매듭지거나 엉킨 곳이 없다”고 덧붙였다.

출처: THE SCIENCE