세포에는 배터리 방울이 들어있다. : 창조 설계-생명 [한국창조과학회 자료실]

미디어위원회

2026-02-09

세포에는 배터리 방울이 들어있다.

(Cells Contain Battery Droplets)

David F. Coppedge

살아있는 세포 안에서 전기가 작동되어, 생명체 분자들을 형성하는 데 도움을 주고 있었다.

세포(cells)는 다윈이 생각했던 것처럼 단순하지 않다. 세포 내부의 복잡한 구조는 과학자들을 끊임없이 놀라게 한다. 몇 년 전, 핵 내부에서 분자 응집체(condensates)가 발견되었다(Science & Culture Today 지에 실린 나의 기사 여기와 여기를 참조하라). 자연적인 상변화 과정에서 형성되는 이 "막이 없는 소기관(membraneless organelles)" 또는 "방울(droplets, 드롭릿)"은 그들의 효소들과 RNA 코드와 함께 분자적 빌딩 블럭을 형성하여, 생명체에 필요한 복잡한 분자들의 구축을 가능하게 하고 있었다.

*관련기사 : 세포 내 저밀도 액체 방울 응집체 발견 (2023. 5. 8. 서울대학교)

https://www.snu.ac.kr/research/highlights?md=v&bbsidx=141278

그런데 최근 세인트루이스 워싱턴 대학의 연구팀이 이 응집체의 또 다른 놀라운 사실을 발견했다. 바로 응집체의 경계면이 전기를 띤다는 것이다! (참고: 논문의 저자들은 이야기 속에 "진화"라는 개념을 슬쩍 끼워 넣으려 하지만, 이는 용어를 잘못 사용한 것임이 곧 드러난다.)

세포의 전기화학 엔진과 진화 (2026. 1. 23, Washington University at St. Louis). 리아 섀퍼(Leah Shaffer) 기자는 응집체를 "세포 기능을 조절하는 끊임없이 변화하는 막이 없는 세포 소기관"이라고 설명하고 있었다. 이 응집체는 과거에는 오류나 쓸모없는 것으로 여겨졌던, "본질적으로 무질서한 단백질"의 상변화에 의해 형성된다. 하지만 이 단백질들은 중요한 기능을 수행하고 있었다. 로히트 파푸(Rohit Pappu) 교수와 그의 동료 이판 다이(Yifan Dai)는 전기 전압이 응집체 형성에 핵심적인 역할을 한다는 것을 발견했다.

새로운 연구에서 다이 교수는 응집체가 어떻게 "배터리 방울(battery droplets)"로서 작용할 수 있는지를 설명한다. 배터리 내부에서 실제적인 작용은 전극과 전해질이 접촉하는 얇은 경계면인 계면(interface, 접촉면)에서 일어난다. 계면 전기장(interfacial electric field)은 이와 유사한 방식으로 전지 내부의 화학 반응을 유도하여 화학에너지를 전기에너지로 변환한다.

이 전기에너지는 측정 가능하다. 연구자들은 이 초소형 전원을 활용하여 치료용 분자나 기타 유용한 물질을 설계할 수 있을 것으로 기대하고 있었다.

다이 연구팀은 미세 규모의 "엔진"을 이용해 살아있는 세포 내에서 금과 구리 나노입자를 직접 생성하는 연금술적 반응을 일으킬 수 있음을 입증했다. 이러한 "바이오하이브리드(biohybrid)" 장치는 폐수 오염물질을 분해하는 데 사용될 수 있다. 또한, 동일한 단백질 소재를 통해 항생제 없이 박테리아를 사멸시키는 산화환원 반응을 활용하는 방법을 제시했는데, 이는 인간 건강증진에 기여할 수 있는 다양한 새로운 의료기기 개발로 이어질 수 있다.

이 "부드러운 배터리 방울"을 자세히 살펴보자.

보도자료에 따르면, 이러한 "마이크로 스케일의 엔진"은 필요에 따라 전기화학 에너지를 저장하고 방출하는 "연성 배터리 방울(soft battery droplets)"처럼 작동하며, "합성 생물학자들에게 신호와 반응에 동력을 공급하는 역동적인 새로운 방법을 제공한다“고 다이 박사는 말한다.

단백질들은 배터리에 사용되는 금속판 전극은 없지만, 동일한 역할을 하는 계면을 가지고 있다. 즉, 응집체가 주변 용매와 만나는 표면으로, 특정 이온과 분자가 한쪽으로 치우치는 경향이 있다. 이러한 불균일한 분포는 세포 내부에 미세한 전압과 같은 미세한 전기적 불균형을 만들어낸다.

이 전압은 금속 전극과 같은 전기화학 반응을 일으켜, 전자 전달을 촉진할 수 있다. 또한 이러한 액적들은 움직이고, 막에 부딪히고, 서로 융합되면서, 계면이 끊임없이 재배열되고, 순간적으로 충전과 방전이 일어난다.

진화론과 무슨 관련이 있을까?

그들은 애써서 "진화"라는 개념을 그 이야기에 끼워 넣고 있었지만, 논리적 애매함의 오류(logical fallacy of equivocation)라는 함정에 빠지고 있다. 그들은 "유도 진화(directed evolution)"라는 용어를 사용하여, 인간이 사용하는 것처럼, 이러한 부드러운 배터리 방울들을 진화가 만들어냈다고 이야기하고 있지만, 실제로는 지적설계를 적용하고 있는 것이다. 그것들은 미래를 내다보는 통찰력과 목표를 갖고 있지 않다.

다이 교수는 “우리는 세포 생존과 무질서적 단백질의 행동을 연결하기 위해 진화 기반 분석 및 선택 전략을 설계한 다음, 이를 다양한 온도나 다른 선택 압력에 노출시키고 그대로 두었다. 우리는 자연이 스스로 작용하여, 적절한 행동 양식을 나타내고 생존할 수 있도록 했다”고 말했다.

"유도 진화"라는 말은 모순된 용어이다. 자연 현상을 탐색하여 가장 유용한 산물을 선별해내는 것은 지성(intelligence)의 특성이지, 생각이 없고 의식이 없는 진화의 특성이 아니다. 그것들은 모든 단계에서 분자들을 특정 방향으로 나아가게 한다. 오직 지성만이 무작위적 분포에서 특정 배열을 골라내어, 필요로 하거나 원하는 기술에 부합하는 기준을 결정할 수 있다. 다윈의 진화론은 이와는 아무런 관련이 없다.

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생체 세포 내의 "연성 배터리 방울"이라는 흥미로운 주제에 관심 있는 사람들은 Nature Materials 지에 발표된 과학자들의 연구 결과를 살펴보라.

세포 내 전기화학 반응기로서의 전기생성 단백질 응집체 (Nature Materials, 2026. 1. 15).

본 연구에서는 유전적으로 코딩된 생체 재료를 이용하여, 단백질 응집체를 자가 조립하고, 이를 전기화학 반응기로 활용할 수 있음을 보여준다. 단백질 응집체의 서열과 전기화학적 특성 간의 관계를 지배하는 기본 원리를 규명하고, 이를 통해 단백질 응집체의 전기 발생적 특성을 프로그래밍할 수 있음을 제시한다. 또한, 이러한 단백질 응집체를 다양한 전기화학 반응에 적용하여 시험관 내 실험을 수행하였고, 생체 세포 내에서 나노 입자 합성, 오염물질 분해, 그리고 인공 페롭토시스(ferroptosis, 철에 의존하는 프로그램된 세포사멸의 한 유형)를 통한 항생제 비사용 세균 억제 등 다양한 활용 가능성을 보여준다. 이러한 고유한 전기 발생 특성을 지닌 물질은 차세대 생체 전기화학 장치 개발을 위한, 청정하고 지속 가능한 에너지원으로 활용될 수 있는 생체 재료 플랫폼을 제공한다. <논문 초록에서 발췌>

*참조 : 세포 안에 중앙 컴퓨터가 들어있다.

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세포는 "의사결정"을 한다 : 하지만 물질적 설계도가 어떻게 결정을 내릴까?

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