안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
식물과 동물이 하나의 큰 세포로 크기를 늘리지 않고 세포분열을 통해 세포 수를 늘리며 성장하는 가장 결정적인 이유는 표면적 대 부피 비율에 따른 물질교환의 효율성 때문입니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.
세포가 크기를 키우면 내부 부피는 급격히 늘어나는 반면, 물질이 오가는 표면적의 증가 속도는 이에 미치지 못합니다. 세포가 너무 커지면 세포막을 통해 산소와 영양분을 세포 중심부까지 빠르게 전달하지 못하고, 내부 노폐물을 배출하는 속도도 느려져 세포가 살아남을 수 없습니다. 또한, 생물은 살아가면서 끊임없이 노화되거나 상처 입은 세포를 교체해야 합니다. 단일 구조가 아니라 수많은 미세 세포로 나뉘어 있으면, 손상된 부위만 세포분열을 통해 새 세포로 대체해 전체 생명을 안전하게 유지할 수 있습니다. 세포 수가 늘어나면 일부 세포는 신경, 근육, 피부, 뿌리, 잎 등 각자 특화된 역할에 맞게 형태와 기능을 바꾸는 분화가 가능해집니다. 이로 인해 다세포 생물로서 복잡하고 정교한 생명 활동을 수행할 수 있게 됩니다.