세포는 얼마나 작을까?

사람의 간세포는 평균 너비가 25 µm인 반면, 거대 아메바인 Chaos carolinense는 길이가 1 mm까지 늘어날 수 있습니다. 세포의 크기는 하나로 정해져 있지 않습니다. 익숙한 사람 세포는 너비가 수십 마이크로미터에 이를 수 있고, 일부 단세포 생물은 움직이는 점처럼 보일 만큼 크게 자랍니다.

마이크로미터(µm)는 세포 크기를 나타낼 때 쓰는 길이 단위이며, 나노미터(nm)는 그보다 작은 단위입니다. 이런 단위를 이용하면 사람 세포에서 박테리아로, 다시 세포 안의 작은 구조물로 크기가 어떻게 달라지는지 쉽게 따라갈 수 있습니다.

사람 세포는 머리카락 너비에 가까울 수 있습니다

사람 머리카락의 너비는 약 70 µm입니다. 볼 세포의 너비는 60 µm로 머리카락 너비와 거의 같으며, 적혈구 지름의 약 8배입니다. 적혈구의 너비는 7.5 µm입니다. 익숙한 사람의 세포 유형을 살펴보면 ‘현미경으로 봐야 하는 크기’가 어느 정도인지 실감할 수 있습니다. 볼 세포는 머리카락 너비에 가깝지만, 적혈구는 훨씬 더 가늘죠.

볼 세포는 입안 안쪽을 덮는 편평한 편평상피세포입니다. 넓적한 모양 덕분에 표면을 덮는 층을 이루며, 볼 안쪽을 문질러 쉽게 채취할 수 있습니다. 그래서 학교에서 DNA를 추출하는 실험에 흔히 쓰이는 표본입니다. 대부분의 사람이 쉽게 닿을 수 있는 신체 부위에서 표본을 얻지만, 세포를 또렷하게 보려면 현미경이 필요합니다.

성숙한 사람의 지방세포는 지름이 100 µm입니다. 내부의 거의 전부를 커다란 지질 방울 하나가 차지해 핵을 가장자리로 밀어냅니다. 너비 100 µm인 지방세포는 볼 세포보다 약 1.7배 넓습니다. 커다란 방울 때문에 세포 내부의 구조가 독특합니다. 세포막 안쪽 공간 대부분을 저장된 에너지원이 채우고 있습니다.

간세포는 평균 너비가 25 µm입니다. 볼 세포보다 작지만 적혈구 지름의 약 3.3배입니다. 간세포는 간 질량의 약 80%를 차지하며 수백 가지 대사 기능을 수행합니다. 세포의 너비만으로 그 세포가 어떤 일을 하는지 알 수는 없습니다. 더 작은 간세포는 다양한 화학 작용을 담당하는 기관의 일부입니다.

일부 단세포 생물은 훨씬 더 큽니다

Chaos carolinense는 알려진 아메바 가운데 가장 큰 종류 중 하나이며, 맨눈으로 보면 움직이는 작은 점처럼 보일 수 있습니다. 몸을 쭉 폈을 때 길이는 1 mm로, 중간 크기 모래알 너비의 약 두 배입니다. 쌀알은 몸을 쭉 편 아메바보다 길이가 약 6배 깁니다. 아메바는 움직일 때 윤곽이 달라지므로, 측정한 길이는 몸을 쭉 폈을 때의 크기를 나타냅니다.

분홍색 섬모충인 Blepharisma japonicum은 길이가 300 µm로, 사람 머리카락 너비의 약 4.3배입니다. 이는 적혈구 지름의 약 40배이기도 합니다. Blepharisma의 빛에 민감한 색소인 blepharismin은 분홍색을 띠게 하며 강한 빛 아래에서는 독성을 나타낼 수 있습니다. 이 정도로 큰 세포도 확대하지 않으면 또렷하게 보기 어렵지만, 몸에 산소를 운반하는 적혈구보다 너비가 여러 배 큽니다.

박테리아는 크기가 몇 마이크로미터에 불과합니다

박테리아도 세포지만, 앞서 살펴본 사람 세포보다 훨씬 작습니다. 막대 모양 박테리아인 Shigella flexneri는 길이가 2.5 µm입니다. 적혈구 너비는 Shigella 길이의 약 3배입니다. Shigella는 특수한 주입 장치를 이용해 사람의 장 세포에 침투할 수 있습니다. 크기가 작아도 훨씬 큰 세포와 직접 상호작용할 수 있습니다.

Deinococcus radiodurans의 너비는 2 µm입니다. 산산이 부서진 DNA를 빠르게 복구해 사람을 죽일 수 있는 양보다 수천 배 높은 방사선량에서도 살아남을 수 있습니다. 적혈구 지름은 이 박테리아 지름의 약 3.8배입니다. 이 박테리아는 혈구 옆에서 아주 작은 공간만 차지하지만, DNA 복구 체계로 손상된 유전 물질을 되살릴 수 있습니다.

바다에 사는 남세균 Synechococcus는 평균 너비가 1 µm입니다. 적혈구는 너비가 약 7.5배 더 크며, Synechococcus의 지름은 Deinococcus radiodurans의 약 절반입니다. Synechococcus는 지구에서 가장 풍부한 광합성 생물 가운데 하나로, 전 세계 산소 생산에 크게 기여합니다. 이 작은 생물의 역할은 눈에 보이는 크기를 훨씬 넘어섭니다. 이 세포들은 바다에서 광합성이 이루어지는 데 기여합니다.

바이러스는 세포보다 작지만, 세포는 아닙니다

가장 작은 세포로 알려진 생물 가운데 하나인 Mycoplasma genitalium의 크기는 약 0.3 × 0.6 마이크로미터 (새 탭에서 열림)입니다. 세포 안에는 이보다 더 작은 구조물도 있습니다. 리소좀은 노폐물과 세포 잔해를 분해하는 소화 효소가 들어 있는 막성 세포소기관으로, 일반적인 지름은 500 nm입니다. 이는 Synechococcus 지름의 약 절반입니다. 리소좀은 세포의 일부이지, 독립적인 세포가 아닙니다.

라사 바이러스 입자의 너비는 100 nm로, 리소좀 지름의 약 5분의 1입니다. 바이러스는 스스로 증식할 수 없으며 숙주 세포의 작동 체계를 이용합니다. 이 크기에서도 그 차이는 중요합니다. 바이러스는 세포보다 작을 수 있지만, 독립적으로 증식하지는 못합니다.

적혈구의 너비는 라사 바이러스 지름의 약 75배이지만, 바이러스는 증식하려면 여전히 숙주 세포가 필요합니다.