새는 어떻게 적혈구를 효율적으로 유지할까?
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2026-07-08 19:15:03
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- 사람,포유류의 성숙한 적혈구에는 핵과 세포의 에너지 생산 기관인 미토콘드리아가 없다.
- 다른 척추동물, 에너지 요구량이 높은 새를 포함한 동물은 적혈구에 미토콘드리아 있어
- 조류 혈액의 미토콘드리아는 세포 산소 운반체의 기능을 유지하는 데 중요한 역할
- 미토콘드리아가 피루브산을 소모하여 메트헤모글로빈 환원에 기여
사람을 비롯한 포유류의 성숙한 적혈구에는 핵과 세포의 에너지 생산 기관인 미토콘드리아가 없다. 진화적으로 이러한 적응은 적혈구 자체의 산소 소비를 최소화하고 신체의 산소 공급을 늘리기 위해 발달했을 가능성이 있다. 그러나 다른 척추동물, 특히 에너지 요구량이 높은 새를 포함한 동물들은 여전히 적혈구에 미토콘드리아를 가지고 있다. 뉴질랜드 오클랜드 대학교의 이 양(Yi Yang) 교수는 "미토콘드리아의 소실이 가져오는 이점이나 단점은 무엇일까?"라는 중요한 질문을 제기했다.
닭과 쥐의 혈액 비교
양(Yang) 연구팀은 조류 혈액에서 미토콘드리아의 역할을 규명하기 위해 닭과 쥐의 적혈구가 산화 스트레스에 어떻게 반응하는지 조사했다. 산화 스트레스 상황에서 적혈구 색소인 헤모글로빈의 일부는 메트헤모글로빈으로 산화되는데, 메트헤모글로빈은 산소를 결합 및 방출할 수 없어 혈액의 산소 운반 능력이 저하된다. 연구팀은 미토콘드리아가 손상된 메트헤모글로빈을 다시 기능적인 헤모글로빈으로 전환하는 데 도움을 줄 것이라고 가설을 세웠다.
실제로 닭의 적혈구는 쥐의 적혈구보다 산화 스트레스 후 회복 속도가 세 배 더 빨랐다. 추가 분석 결과, 미토콘드리아가 이 과정에서 핵심적인 역할을 한다는 것이 밝혀졌다. 양 연구팀이 발견한 바에 따르면, 적혈구 내 에너지 생산 기관인 미토콘드리아는 젖산의 효율적인 이용을 가능하게 합니다. 젖산은 격렬한 근육 운동 중 당이 혐기적으로 분해될 때 생성되는 대사 산물로, 과거에는 노폐물로 여겨졌다. "하지만 우리 연구는 젖산이 미토콘드리아 대사를 이용하여 조류 적혈구의 헤모글로빈을 보호하는 데 도움을 준다는 것을 보여준다"고 양은 말했다.
미토콘드리아의 이점
포유류와 조류 모두에서 젖산 탈수소효소는 젖산을 NADH와 피루브산으로 전환한다. NADH는 환원제 역할을 하여 메트헤모글로빈을 헤모글로빈으로 되돌리는 데 필요한 전자를 제공한다. 그러나 포유류 적혈구에서는 피루브산이 빠르게 축적되어 NADH 생성을 저해한다. "반면, 조류는 미토콘드리아의 도움으로 생성된 피루브산을 산화시켜 제거할 수 있으며, 이는 NADH 생성을 유지하고 헤모글로빈을 기능적인 상태로 보존하는 데 도움이 된다"며, "성숙한 포유류 적혈구에는 미토콘드리아가 없기 때문에 이 대사 경로를 완전히 활용할 수 없다"고 양은 설명했다.
따라서 조류 혈액의 미토콘드리아는 세포 산소 운반체의 기능을 유지하는 데 중요한 역할을 한다. 양 교수는 "언뜻 보면 조류 적혈구에 미토콘드리아를 유지하는 것이 위험해 보일 수 있다. 미토콘드리아가 세포 크기를 키워 산소 공급을 저해할 수 있기 때문이다"라고 말하며, "하지만 저희 연구 결과는 미토콘드리아가 피루브산을 소모하여 메트헤모글로빈 환원에 기여한다는 것을 보여준다"고 덧붙였다.
출처: Yi Yang (University of Auckland, Neuseeland), Society for Experimental Biology Conference 2026
- 사람,포유류의 성숙한 적혈구에는 핵과 세포의 에너지 생산 기관인 미토콘드리아가 없다.
- 다른 척추동물, 에너지 요구량이 높은 새를 포함한 동물은 적혈구에 미토콘드리아 있어
- 조류 혈액의 미토콘드리아는 세포 산소 운반체의 기능을 유지하는 데 중요한 역할
- 미토콘드리아가 피루브산을 소모하여 메트헤모글로빈 환원에 기여
새는 어떻게 적혈구를 효율적으로 유지할까?
겉보기에는 노폐물처럼 보이는 미토콘드리아가 오히려 손상된 세포를 복구하는 데 도움을 준다. 사람과는 달리 새의 적혈구에는 여전히 미토콘드리아가 존재한다. 생물학자들은 이러한 미토콘드리아의 존재가 가져다주는 이점을 발견했다. 연구 결과에 따르면, 미토콘드리아는 산화 스트레스로 손상된 헤모글로빈을 특히 효율적으로 복구하는 데 도움을 준다. 오랫동안 대사 노폐물로 여겨졌던 젖산을 미토콘드리아가 활용하여 새의 혈액 내 산소 운반 능력을 향상시킨다.
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| ▲ 새들은 비행에 필요한 엄청난 에너지를 충족하기 위해 매우 효율적인 산소 공급에 의존한다. 적혈구 속의 미토콘드리아가 이러한 역할을 돕는다. |
사람을 비롯한 포유류의 성숙한 적혈구에는 핵과 세포의 에너지 생산 기관인 미토콘드리아가 없다. 진화적으로 이러한 적응은 적혈구 자체의 산소 소비를 최소화하고 신체의 산소 공급을 늘리기 위해 발달했을 가능성이 있다. 그러나 다른 척추동물, 특히 에너지 요구량이 높은 새를 포함한 동물들은 여전히 적혈구에 미토콘드리아를 가지고 있다. 뉴질랜드 오클랜드 대학교의 이 양(Yi Yang) 교수는 "미토콘드리아의 소실이 가져오는 이점이나 단점은 무엇일까?"라는 중요한 질문을 제기했다.
닭과 쥐의 혈액 비교
양(Yang) 연구팀은 조류 혈액에서 미토콘드리아의 역할을 규명하기 위해 닭과 쥐의 적혈구가 산화 스트레스에 어떻게 반응하는지 조사했다. 산화 스트레스 상황에서 적혈구 색소인 헤모글로빈의 일부는 메트헤모글로빈으로 산화되는데, 메트헤모글로빈은 산소를 결합 및 방출할 수 없어 혈액의 산소 운반 능력이 저하된다. 연구팀은 미토콘드리아가 손상된 메트헤모글로빈을 다시 기능적인 헤모글로빈으로 전환하는 데 도움을 줄 것이라고 가설을 세웠다.
실제로 닭의 적혈구는 쥐의 적혈구보다 산화 스트레스 후 회복 속도가 세 배 더 빨랐다. 추가 분석 결과, 미토콘드리아가 이 과정에서 핵심적인 역할을 한다는 것이 밝혀졌다. 양 연구팀이 발견한 바에 따르면, 적혈구 내 에너지 생산 기관인 미토콘드리아는 젖산의 효율적인 이용을 가능하게 합니다. 젖산은 격렬한 근육 운동 중 당이 혐기적으로 분해될 때 생성되는 대사 산물로, 과거에는 노폐물로 여겨졌다. "하지만 우리 연구는 젖산이 미토콘드리아 대사를 이용하여 조류 적혈구의 헤모글로빈을 보호하는 데 도움을 준다는 것을 보여준다"고 양은 말했다.
미토콘드리아의 이점
포유류와 조류 모두에서 젖산 탈수소효소는 젖산을 NADH와 피루브산으로 전환한다. NADH는 환원제 역할을 하여 메트헤모글로빈을 헤모글로빈으로 되돌리는 데 필요한 전자를 제공한다. 그러나 포유류 적혈구에서는 피루브산이 빠르게 축적되어 NADH 생성을 저해한다. "반면, 조류는 미토콘드리아의 도움으로 생성된 피루브산을 산화시켜 제거할 수 있으며, 이는 NADH 생성을 유지하고 헤모글로빈을 기능적인 상태로 보존하는 데 도움이 된다"며, "성숙한 포유류 적혈구에는 미토콘드리아가 없기 때문에 이 대사 경로를 완전히 활용할 수 없다"고 양은 설명했다.
따라서 조류 혈액의 미토콘드리아는 세포 산소 운반체의 기능을 유지하는 데 중요한 역할을 한다. 양 교수는 "언뜻 보면 조류 적혈구에 미토콘드리아를 유지하는 것이 위험해 보일 수 있다. 미토콘드리아가 세포 크기를 키워 산소 공급을 저해할 수 있기 때문이다"라고 말하며, "하지만 저희 연구 결과는 미토콘드리아가 피루브산을 소모하여 메트헤모글로빈 환원에 기여한다는 것을 보여준다"고 덧붙였다.
출처: Yi Yang (University of Auckland, Neuseeland), Society for Experimental Biology Conference 2026
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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