# 잠은 결국 미토콘드리아로 귀결됨

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- Author: [neo](https://news.hada.io/@neo)
- Published: 2025-07-31T10:05:12+09:00
- Updated: 2025-07-31T10:05:12+09:00
- Original source: [science.org](https://www.science.org/content/blog-post/it-all-comes-down-mitochondria)
- Points: 2
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## Topic Body

- 최근 연구에서 **“졸림과 수면 요구”의 진짜 생화학적 기원**이 미토콘드리아와 깊게 연관된 것으로 제시됨
- **곤충의 뇌 영역 연구**를 통해, 수면 부족 시 미토콘드리아 기능 및 시냅스 전달과 관련된 유전자 발현 증가 현상 확인됨
- 미토콘드리아 내 **전자 운반 과정의 변화**가 실제로 졸림 신호 유발과 직접적으로 연결됨
- 산소 호흡 자체가 **신경계 미토콘드리아 회복이 필요한 수면 상태**를 필연적으로 유발함을 시사함
- 잠과 배고픔 모두 **에너지 균형 및 미토콘드리아 관리 과정과 밀접한 연관성** 보임

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### 수면의 진짜 기원, 미토콘드리아

수면이란 왜 꼭 필요한지, “졸리고 누워야겠음”이란 감정의 실제 생화학적 근원이 무엇인지에 대해 오랜 시간 명확하게 밝혀지지 않았음. 세포 수준에서 다양한 변화가 잘 관찰되지만, 과연 이 변화들이 수면 필요성을 알리는 원인인지 아니면 결과인지 혼동이 있었음. 이러한 인과관계의 혼란은 알츠하이머병과 아밀로이드 침착의 관계처럼 생의학 영역에서 흔히 나타나는 문제임.

### 곤충 모델에서 밝혀진 미토콘드리아의 역할

과학자들은 **초파리의 뇌 영역(특히 dorsal fan-shaped body)** 이 수면 조절의 핵심 역할을 한다는 사실을 밝혀왔음. 최근 연구에서는 이 뇌 부위의 뉴런을 수면 결핍 상태로 만들어 단일세포 분석을 진행하였고, **122개 유전자 발현**이 증가하는 현상 중 특히 **미토콘드리아 기능, 시냅스 전달**과 관련된 변동이 두드러졌음. 세포 내 자세한 관찰 결과, 수면 결핍이 심해질수록 **미토콘드리아의 파편화, 미토파지(미토콘드리아 재활용), 미토콘드리아와 소포체의 직접 접촉**이 증가하는 것으로 나타났음. 소포체와의 접촉은 산화 스트레스로 인해 손상된 지질을 새롭게 보충받기 위해 이루어지는 것으로 여겨짐.

### 전자운반 변화와 수면 신호의 직접적 연결

연구진은 미토콘드리아 내 **전자운반 과정**을 인위적으로 변화시키는 다양한 실험을 진행함. 이 과정의 변동이 곧, 해당 뉴런의 **수면유도 과정**과 직접적으로 연결되는 현상이 관찰됨. 수면 부족 상황에서 미토콘드리아의 끊임없는 활동은 **미토콘드리아의 분열, 재활용 증가**로 이어지고, 전자들의 축적이 결국 “수면 욕구”를 결정하는 가장 근본적인 요인임을 시사함.

### 산소 호흡과 수면의 필연적 상호관계

논문에서는 **유산소 호흡** 그 자체가 신경계 미토콘드리아의 회복, 즉 **수면 상태**가 필수로 요청되는 대가임을 강조함. 인간에서도 미토콘드리아 기능장애 환자에서 “극심한 피로감”이 주요 증상으로 흔히 보고되며, 이러한 피로는 보통 “회복성 수면”을 통해 개선되지 않음.

### 에너지 균형, 미토콘드리아, 그리고 수면과 배고픔

연구팀은 이로 인해 **잠과 배고픔** 모두 미토콘드리아의 에너지 균형과 연결되어 있음을 강조함. 유산소 호흡을 하는 생명체는 **항상 미토콘드리아 연료 공급과, 특히 신경계 미토콘드리아의 휴식 및 회복 시간을 조율**함. 연구진은 “전자들이 호흡사슬을 통해 흐르는 것은 마치 모래시계의 모래가 흘러가듯, 언제 균형을 바로잡아야 하는지 결정한다”고 우아하게 표현함. 이 과정 외에도(예: 기억 형성) 수면 주기에 합류한 다양한 기능이 있지만, **미토콘드리아 기능이 모든 수면의 가장 근본적인 토대**일 것으로 제안함. 결론적으로 산소를 소비하는 생물은 곧 “잠이 필요함”을 피할 수 없음.

## Comments



### Comment 41971

- Author: neo
- Created: 2025-07-31T10:05:12+09:00
- Points: 1

###### [Hacker News 의견](https://news.ycombinator.com/item?id=44732020) 
* 수면이 필요한 고대의 미스터리가 마침내 풀렸을 수도 있다고 생각함. 논문에 따르면, 초파리의 수면 유도 뉴런에서 Ucp4A/Ucp4C를 통해 일어나는 세포 자율적 약한 미토콘드리아 분리작용이 ‘미토콘드리아 Δp’ 감소와 이로 인한 전자 누수를 줄여 잠을 덜 자게 만든다고 나옴. 이 생화학적 과정을 근거로 수면의 이유를 설명할 수 있다는 점이 흥미로움. 대부분의 미토콘드리아 분리제는 BBB(혈뇌장벽)를 잘 통과하지 못하는데 이번 연구는 매우 국소적이고 전례가 드물다고 봄. 만약 이 논문이 맞다면, 수면의 미스터리가 풀림과 동시에 ‘건강한’ 각성 유도 신약이 나올 수도 있다고 기대함. 또, 깊게 자는 사람, 얕게 자는 사람, 혹은 수면 요구량의 차이가 이 기전을 통해 바뀔 수 있는지 궁금해짐
  * 수면이 단일한 목적만을 위한 것이라면 정말 놀랄 것임. 복잡하게 상호 연결된 시스템에서 단일 인과관계로 모든 것을 설명하는 것은 거의 안 맞다는 생각임
  * 진화적으로 이런 식의 수면이 시작됐다는 설명은 그럴싸하지만 인간은 이외에도 수면을 기억 고정(수면 방추 신호)이나 절차적 기억 통합(REM 수면) 등 다양한 용도로 씀
  * 이 주제에는 더 많은 층위가 있음. 우리가 수면을 취하는 이유 중 일부는 ‘고대의 미스터리’가 아님. 주어진 환경이 낮과 밤의 주기를 갖고 있고, 진화적으로 주간에 최적화된 작업을 주간에 하고, 야간엔 신체 사용을 멈추고 다른 활동을 수행하는 것이 유리했기 때문임. 만약 낮-밤 주기가 없었다면 뇌가 꼭 ‘밤 동안’ 신체를 쉬게끔 진화하지 않았을 것임
  * 지금의 연구는 ‘수면이 왜 필요한지에 관한 새로운 이론’임. 진짜로 미스터리가 풀렸다고 단정 지을 수 없음. 논문이 정말 새로운 이론인지도 확실치 않음
  * 이 맥락에서 수면의 보다 일반적인 이유를 Russell Foster의 저서 ‘Life Time’에서 인용하고 싶음. “수면은 종에 따라 24시간 주기에 적응한 행동임. 잠자는 동안 신체의 비활동으로 자신이 잘 적응하지 못한 환경에서의 활동을 피하고, 그 시간 동안 생리적으로 반드시 필요한 청소 작업을 함” 이 책은 수면에 대해 가장 명쾌하게 설명함

* “전자(electrons)가 해당 피드백 컨트롤러의 호흡 사슬을 모래시계처럼 흘러가면 균형이 회복되어야 할 때를 정한다”라는 문장이 정말 최고임. 내가 좋아하는 문장으로 로얄 소사이어티 전설적 회의에서 나온 “마치 우리는 반지의 제왕 스타일의 세계를 보고 있다는 듯하다”와 함께 최고의 문장이 되었음  
[관련 링크](https://www.nature.com/articles/nature.2013.14196)
  * 이번엔 모래가 너를 구해주진 않겠지만, 이 모래는 네 시간을 절약하게 해줌

* 논문은 [여기](https://www.nature.com/articles/s41586-025-09261-y)임. 전문가가 아니라 잘은 모르지만, 논문은 개념을 좀 단순화해 과장한 듯한 느낌임. 초파리 대상으로 했을 뿐 아니라, 엄밀히 말해 ‘잠’이 아니라 ‘휴식’에 더 가까운 것 아닐까 하는 생각도 듬. 흥미롭고 읽을 만하지만, 더 긴 연쇄 기전이 있을 것 같고 인간이나 포유류에서도 재현될지 확신이 없음. 내가 틀릴 수도 있겠지만 불확실함 
  * 이 논문은 별로임. 스스로 이 분야의 전문가라고 자부하는데, 과학계 현실이 원래 이런 것이라 씁쓸함

* 충분히 잠을 자지 않으면 결국 죽음에 이르게 되는 이유가 이런 미토콘드리아 메커니즘 때문일까 궁금했음. 기네스북에서 극단적인 깨어있는 시간 기록을 받지 않는 이유도 러시안 룰렛 기록을 받지 않는 것과 동일함  
  * 실제로 기네스는 건강 문제로 수면 부재 관련 기록 집계를 중단했음. 수면 박탈이 극심하면 정신분열과 정신병원 입원, 수면 유도제 처방에 이르기도 함. 단기적으로 수면이 부족하다고 바로 죽는 것은 아니지만, 장기적으로(수년~수십 년) 만성적 잠 부족은 사망 위험을 높임

* 이 연구와 [자연 단기 수면(familial natural short sleep)](https://en.wikipedia.org/wiki/Familial_natural_short_sleep)과의 연관성이 흥미로움. 특히 관련 유전자를 가진 사람들은 알츠하이머로부터 보호 효과도 보임. 이는 이 유전자 변이가 논문에서 설명된 미토콘드리아 유지 사이클과 하위적으로 작용할 가능성을 시사함

* 인터넷 괴담이라 생각했던 “미토콘드리아는 박테리아에서 유래해서 항생제를 복용하면 손상될 수 있다”는 이야기가 실제로 과학적으로 근거가 있음  
  * 특히 퀴놀론(Quinolones) 계열 항생제가 미토콘드리아에 해를 줄 수 있음. 페니실린 같은 항생제에는 해당 위험이 없음. 곰팡이(진균)에서 유래된 페니실린은 진균 역시 미토콘드리아가 있기 때문임. 일반적으로 가장 약하고 특정 균에만 잘 듣는 항생제를 쓰고, 퀴놀론 계열이 무턱대고 처방된다면 반드시 세균 이름 등 명확한 근거가 제시되어야 함  
  [관련 링크](https://en.wikipedia.org/wiki/Quinolone_antibiotic#Cellular_uptake)
  * 실제로 리보솜 저해제, 특히 테트라사이클린 같이 미토콘드리아에 영향을 주는 항생제가 문제임  
    [관련 논문](https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8301944/)
  * 고전적인 항생제는 박테리아 리보솜(원핵 리보솜)에 작용하고, 진핵세포 리보솜과는 엄청나게 다름. 물론 예외 사례가 있을 수 있지만, 그렇기 때문에 신약은 충분히 검증함
  * 이런 이야기를 할 때에는 매우 조심해야 함. 이미 과학이나 의학을 잘 모르는 사람들이 이 이야기를 반(反)의학, 반백신 주장 근거로 삼기 쉽기 때문임. 항생제마다 표적이 다르고 대다수는 미토콘드리아에 거의 영향을 주지 않음. 미토콘드리아가 세포와 공생한 것은 약 30억 년 전이고, 지금은 완전히 얽혀 있어 분리된 생물체로 보기도 어려움

* ChatGPT가 카페인은 간접적으로 UCP(uncoupled protein) 활성화에 역할한다고 알려줬는데, 우리가 일상적으로 각성제로 사용하는 성분이 실제로 덜 자도 되도록 작용하는 점이 신기하게 느껴짐

* 신체적 피로와 정신적 피로(졸림)는 다름. 하루 종일 소파에 누워 있어도 밤이 되면 여전히 졸리고, 잠을 안 자면 오래 버틸 수 없음. 정신적으로 수면이 필요한 이유는 뇌가 오프라인(감각 입력 없는) 상태에서 하루 동안의 단기 기억을 정리 및 보관하는 등 ‘청소’ 시간이 필요해서임  
  * 전자 누수가 생기는 한 가지 원인은 (ChatGPT에서 읽음) NADH(연료)가 ATP(에너지 수요)를 초과할 때임. 그래서 몸을 피곤하게 만들면 정신적 수면 욕구를 늦출 수 있고, 이 두 과정은 완전히 별도라고 할 수 없음
  * 뇌도 정신적으로 힘든 작업을 할 때 평소보다 전력을 미세하게(5% 정도) 더 소비함. 그래서 방전된 미토콘드리아를 충전해야 하고, 하루 종일 게으르게 보낸 날에도 피곤한 게 어찌 보면 당연함

* 미토콘드리아 숫자와 효율을 높이는 것은 매우 중요함. ME/CFS(만성 피로 증후군)는 이런 소기관이 제대로 작동하지 않아 생긴다고 봄  
  * 레드 라이트 테라피(red light therapy)를 적극 추천함. 미토콘드리아 효과 관련 모든 논문을 정리한 [스프레드시트 링크](https://docs.google.com/spreadsheets/u/1/d/1ZKl5Me4XwPj4YgJCBes3VSCJjiVO4XI0tIR0rbMBj08/edit#gid=0)가 있음
  * 관심 있는 사람은 “MOTS-C”랑 “SS-31”을 검색해 보길 권함. 둘 다 미토콘드리아 기능을 높여주는 펩타이드이고 온라인에서 손쉽게 구할 수 있음. MOTS-C가 특히 흥미로운데, 아직 시도해보진 않았지만 20mg 바이알을 보유 중임
  * 나 역시 크렙스 사이클 주요 단계에 관여하는 보충제, 또 ROS 손상을 지연시키는 글루타치온 보충제를 활용해 체감상 큰 효과를 누리고 있음. 이런 날엔 장시간 프로그래밍이나 회사 정치 같은 일에도 집중력이 대폭 올라감. 다음 목표는 심폐지구력을 대폭 늘리는 것인데, 폐 기능이 약간 안 좋아 넘어야 할 산이 있음
  * ME/CFS는 Myalgic Encephalomyelitis/Chronic Fatigue Syndrome(근육통성뇌척수염/만성 피로 증후군)임
  * 만성 피로 증후군이 실제로 존재하는지 확신이 가지 않음. 그냥 “잘 모르겠는 질환”을 포괄하는 진단명 같아서 혼란스러움

* 수면이 엄청나게 중요함. 내가 본 워커홀릭들은 대부분 잠을 거의 자지 않다가, 결국 인생 후반에 큰 문제에 시달리는 것을 너무 자주 목격함  
  * 해고된 후의 최고의 장점 중 하나는 아침에 원하는 만큼 잘 수 있음
  * 워커홀리즘은 언제나 그 이면에 정신적 문제, OCD(강박), 심각한 불행, 공허함 회피 등이 깔려 있음. 이런 상태는 다양한 파괴적 행동으로 이어지고, 수면 박탈도 이런 악순환의 일부를 만듦. 결국 심리를 피할 수 없고, 기본 심리학 개념만 익혀도 사람을 다루고 이해하는 게 훨씬 쉬워짐. 학교에서 이런 걸 제대로 가르쳐줬으면 좋았겠다고 생각함