단세포는 상상 이상으로 복잡한 자율 판단을 할 수 있는 영리한 존재였음이 밝혀져..

단세포는 예상했던 것보다 더 영리했다

'쟤는 정말 단세포야'라고 조롱하는 표현이 있듯이 '뇌도 없는 단세포는 단순하고 똑똑하지 않다'는 고정적인 이미지가 있습니다.

그런데 스위스 취리히 대학(University of Zurich) 분자생명과학과에 소속된 루카스 페이크먼스씨의 연구팀은 세포 하나하나에는 복수의 정보를 자율적으로 처리하고 판단하는 능력이 있다고 밝혔습니다.

하나의 세포는 우리들이 생각했던 것보다 훨씬 영리하고 뛰어난 존재였던 것 같습니다.

본 연구의 상세한 내용은 2022년 7월 14일자 과학잡지 'Science'에 게재되었습니다.

요약

• 인간은 여러 정보를 얻어서 보다 정확한 판단을 내리고 있다
• 각각의 세포에는 '복수의 정보로부터 자율적으로 판단하는 능력'이 있다

인간은 여러 정보를 얻어서
보다 정확한 판단을 내리고 있다

인간은 복수의 정보를 동시에 받아들임으로써 보다 정확한 판단이 가능하게 되는 것입니다.

예를 들어 식사하는 한 장면에서조차 인간은 미각뿐만 아니라 시각이나 후각에서 얻을 수 있는 정보도 의지하게 됩니다.

인간은 시각과 미각, 후각 등의 다양한 정보를 바탕으로 종합적인 판단을 내린다

스테이크를 구워서 먹을때 단순히 맛있는 스테이크로 평가하는 것이 아니라 소금,후추와 마늘이 들어간 레어한 스테이크라고 평가하는 것처럼 말입니다.

경우에 따라서는 촉감이나 색깔, 향기로부터 좀 더 굽는 것이 좋다거나 신선도가 나쁘다라는 결론으로 발전할 수도 있을 것입니다.

이러한 다양한 정보 처리 능력은 AI에게도 요구되게 되어 졌습니다.

예를 들어서 기존의 감시 AI는 영상만 믿고 요주의 인물을 찾고 있었습니다.

대상자의 움직임으로부터나,그 사람이 '폭주하고 있다'라든가 혹은 '파괴적 행위를 하고 있다'라고 판단하고 있었던 것입니다.

복수의 정보를 처리,판단하는 '고도의 능력'은 AI에게도 요구되고 있다

하지만 최근에는 기술의 진전으로 더 폭넓고 정확한 판단이 가능한 AI가 요구되어 지고 있습니다.

영상만 있으면'아무것도 행동하지 않은 사람'으로부터 라도, 음성 정보등을 포함해서 판단함으로써'이사람이 소리치고 있다,소음을 일으키고 있는 사람'등의 요주의 인물들을 발견할 수 있는 것입니다.

이와 같이 '복수의 정보를 도입해 자율적으로 처리하고 판단하는 능력'은 생물이 본래 가지고 있는 매우 고도의 복잡한 능력 중의 하나입니다.

그러나 이를 재현하는 것은 AI로도 쉽지 않습니다.

그러나 페이크먼스씨의 연구에 의해서 우리를 구성하는 각각의 세포 하나하나가 이와같은 능력을 가지고 있는 것으로 판명되었습니다.

각각의 세포에는 '복수의 정보로부터 자율적으로 판단하는 능력'이 있다

각각의 개별 세포가 어떻게 작동하는지 이해하는 것은 의료등의 다양한 분야에서 도움이 될것입니다.

예를 들어 암은 세포가 가진 증식 인자가 폭주하여 무한 증식함으로써 온몸으로 전이되는 것입니다.

따라서 개별 세포가 어떤 정보를 바탕으로 '증식하는지 안하는지'에따라 결정을 내리고 있는지를 파악할 수 있다면 새로운 암 치료 확립에 도움이 될 것입니다.

그래서 페이크먼스씨 연구팀은 한 세포가 의사결정에 이르는 과정을 알아내 보기로 했습니다.

각각의 세포가 매우 단순한 메커니즘으로 움직이고 있다면 간단한 측정으로도 끝날 것입니다.

그러나 개별 세포는 인간의 패턴과 같이 동일하게 다양하게 정보를 수집하고 있을 가능성이 있습니다.

세포 내부의 이미지

그 때문에 대상이 된 세포의 내부(세포소기관등) 뿐만이 아니라, 세포외의 정보를 취득하는 '외부 센서'의 기능을 동시에 측정할 필요가 있었습니다.

또한 보다 정확하고 종합적인 결과를 내기 위해 수백만 개에 걸쳐 세포를 분석할 필요도 있었습니다.

이를 위해 연구팀은 취리히대에서 개발된 4i로 불리는 특수한 방법을 채택했습니다.

연구팀은 "이 방법으로는 형광현미경을 이용해 각 세포에 포함된 최대 80가지 단백질을 동시에 가시화 및 정량화할 수 있다"고 밝혔습니다.

세포를 측정 결과 하나의 세포는 세포 내부와 외부의 다양한 정보를 사용해서 종합적으로 사물을 판단하는 것으로 밝혀졌습니다.

예를 들어 세포 내부에는 에너지의 발전소라고하는 미토콘드리아가 있지만, 그 존재량도 세포는 감시하고 있으며, 그 정보를 포함한 세포 내의 다양한 상황과 외부 센서로부터의 정보를 복합적으로 이용해서 '증식할지 하지 않을지에 대한' 판단을 실시하고 있었습니다.

그래서 연구팀은 다음과 같이 결론을 내렸습니다.

각각의 하나의 세포는 여러 정보를 사용해서 상황에 맞는 적절한 판단을 내릴 수 있는 것 같습니다.

그것은 우리가 지금까지 생각해 온 것 이상으로 복잡한 것들이며 그 각각의 세포들은 상상 이상으로 영리한 존재인 것입니다.

이 결과는 더나아가 세포가 변이하는 원인을 밝혀내거나 치료하는 데있어서 도움이 될 것입니다.

단세포는 단순하지 않고 오히려 똑똑하다.

우리들 세상에서는 '단세포는 단순하고 똑똑하지 않다'는 이미지가 인식 되어지고 있지만 사실 '생각보다 똑똑한' 존재였다는 걸 알 수 있습니다.

앞으로는 "너 정말 단세포구나"라는 말을 들을 경우에 긍정적인 의미로 받아들여도 좋을듯 싶습니다.

관련원문은 아래링크를 참고하세요.

Multimodal perception links cellular state to decision making in single cells



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