카밀로 골지: 신경세포를 눈에 보이게 만든 사람

1873년 2월 16일, 밀라노 외곽의 불치병 환자들을 위한 병원의 개조된 주방에서 29세의 이탈리아 의사가 친구에게 편지를 썼습니다. 그는 "맹인에게조차 대뇌 피질의 간질 조직 구조를 보여줄 수 있는 새로운 반응"을 발견했다고 전했습니다. 그는 과장하지 않았습니다. 카밀로 골지(Camillo Golgi)가 막 발명한 염색법은 인간의 눈이 단일 신경세포 전체를 처음으로 볼 수 있게 해주었습니다. 또한 이 기술은 스페인 과학자의 손에 들어가 골지가 본 것에 대한 그의 판단이 틀렸음을 증명하는 데 사용되기도 했습니다.

파비아, 그리고 정체된 경력

골지는 1843년 7월 7일 브레시아 근처의 마을 코르테노(Corteno)에서 의사이자 지역 의료 담당관이었던 알레산드로 골지(Alessandro Golgi)의 아들로 태어났습니다. 그는 1860년 파비아 대학교에 입학하여 1865년 의학 학위를 받았고, 산 마테오 병원(San Matteo Hospital)에서 인턴 생활을 했으며, 콜레라 발병을 조사하는 동안 육군 의사 및 노바라(Novara)의 보조 외과의로 잠시 복무했습니다. 1867년 그는 범죄 인류학자인 체사레 롬브로소(Cesare Lombroso) 밑에서 공부하며 정신 장애의 원인에 관한 논문을 썼습니다. 그에게 더 큰 영향을 준 스승은 일반 병리학 연구소의 줄리오 비초체로(Giulio Bizzozero)였으며, 그의 조직학 연구는 골지의 인생 방향을 결정지었습니다. 골지는 나중에 비초체로의 조카인 리나 알레티(Lina Aletti)와 결혼했습니다.

1872년 무렵 그는 뛰어난 조직병리학자였으나 교수직은 멀었고 돈도 없었습니다. 그는 만성 질환자를 위한 기관인 아비아테그라소(Abbiategrasso)의 피오 루오고 데글리 인쿠라빌리(Pio Luogo degli Incurabili)에서 수석 의료 담당관직을 맡았는데, 이는 경력상 막다른 길이었습니다. 그는 병원의 사용하지 않는 주방을 실험실로 개조했습니다. 몇 달 만에 그는 생물학 역사상 가장 중요한 발견 중 하나를 해냈습니다.

검은 반응

그 방법은 거의 터무니없을 정도로 간단했습니다. 조직을 중크롬산칼륨에 넣어 경화시킨 뒤 질산은으로 처리하는 것입니다. 크롬산은 침전물이 형성되어 세포체, 축삭, 수상돌기를 투명한 황색 배경 위에서 짙은 검은색으로 염색합니다.

이 방법의 천재성은 결함에 있었습니다. 이 반응은 표본 내에서 작고 무작위로 보이는 일부 세포만 염색합니다. 만약 모든 세포를 염색했다면 결과는 읽을 수 없는 검은 얼룩이었을 것입니다. 일부만 염색되기 때문에 개별 신경세포가 마치 겨울 들판에 우뚝 서 있는 나무처럼 그 가지까지 완벽하게 드러납니다. 골지는 1873년 8월 2일 《가제타 메디카 이탈리아나》(Gazzetta Medica Italiana)에 이를 발표했고, 1875년에서 1885년 사이에 주요 논문들이 이어졌습니다.

발견이 쏟아져 나왔습니다. 소뇌, 해마, 척수, 후엽의 미세 구조에 대한 최초의 명확한 설명이 나왔습니다. 무도병의 피질 및 선조체 병변도 밝혀졌습니다. 1878년에는 근육의 긴장을 읽는 감각 수용기인 골지 건기관(Golgi tendon organ)과 압력을 변환하는 골지-마초니 소체(Golgi-Mazzoni corpuscles)를 발견했습니다. 중크롬산칼륨과 염화제이수은을 사용한 수초 염색법도 개발했습니다. 소뇌의 신경세포는 여전히 골지 제1형과 제2형으로 분류됩니다. 그는 1875년 파비아 교수진으로 복귀했고, 1879년 시에나에서 1년간 해부학 석좌교수를 지냈으며, 다시 파비아로 돌아와 정교수가 되어 1881년 일반 병리학을 맡고 두 번이나 총장을 역임했습니다.

말라리아와 신장

골지는 신경조직학자일 뿐만 아니라 연구 범위가 넓었으며, 이는 그가 높이 평가받는 이유 중 하나입니다. 1882년과 1889년 사이 그는 신장 기능을 연구하여 온전한 네프론을 최초로 해부하고 헨레 고리(loop of Henle)가 기원한 사구체로 되돌아온다는 사실을 보여주었습니다.

1885년부터 그는 말라리아 연구에 집중하여 원생동물이 말라리아를 일으킨다는 라브랑(Laveran)의 논쟁적인 주장을 입증하는 데 기여했습니다. 그는 삼일열 말라리아와 사일열 말라리아를 분리하여 서로 다른 기생충(오늘날의 Plasmodium vivax와 P. malariae)과 연결시켰으며, 1886년 발열 발작이 무성 적혈구 주기와 일치한다는 사실을 밝혀냈는데, 이 동기화 현상은 오늘날에도 '골지 주기'로 알려져 있습니다. 에토레 마르키아파바(Ettore Marchiafava)와 함께 양성 및 악성 삼일열 말라리아를 구분했고, 1898년에는 그라시(Grassi), 비냐미(Bignami), 바스티아넬리(Bastianelli), 첼리(Celli)와 함께 얼룩날개모기가 매개체임을 확인한 그룹에 속했습니다.

1898년 그는 올빼미 소뇌의 푸르키네 세포(Purkinje cells)에 오스뮴을 사용한 변형된 검은 반응을 적용하여 세포 내부의 실 같은 네트워크를 발견하고 이를 '내부 망상 구조'(apparato reticolare interno)라고 불렀습니다. 당시 대부분의 동료들은 이를 염색 오류(당시 현미경으로는 분해할 수 없었음)로 치부했고, 1930년대까지 이 설명은 대체로 거부되었습니다. 전자 현미경은 약 50년 후 그가 옳았음을 입증했습니다. 이것이 바로 골지체이며, 오늘날 전 세계 모든 생물학 교과서에 실려 있습니다.

논쟁

산티아고 라몬 이 카할(Santiago Ramón y Cajal)은 골지의 염색법을 사용하여 정반대의 결론을 내렸습니다. 골지는 겔라흐(Gerlach)의 1871년 원형질 네트워크 개념을 계승한 망상설을 고수했습니다. 즉 뇌를 융합된 섬유의 연속적인 그물로 본 것입니다. 카할은 신경세포설을 주장했는데, 신경계는 서로 접해 있지만 연속적이지 않은 별개의 세포들로 구성되어 있다는 것이었습니다. 카할이 옳았습니다.

1906년 노벨 생리의학상은 "신경계 구조에 관한 연구를 인정하여" 두 사람에게 공동 수여되었습니다. 스톡홀름에서 카할은 골지를 칭찬했지만, 골지는 화답하지 않았습니다. 그의 노벨 강연은 신경세포 연결이 독립적이라고 묘사했던 자신의 1873-85년 논문들에도 불구하고 소뇌 피질을 분지 및 문합 과정의 망으로 묘사하며 망상설을 옹호했습니다. 두 사람은 도착했을 때와 마찬가지로 한마디도 나누지 않고 떠났습니다.

카밀로가 천재라 불리는 이유

골지의 진면목은 발명적 기법에 있습니다. 자연을 화학적 수단을 통해 읽기 쉽게 만드는 능력으로, 이는 읽기 쉽게 된 것을 해석하는 능력보다 훨씬 드물고 귀한 재능입니다. 아무도 그에게 중크롬산칼륨 다음에 질산은을 사용하면 유용한 결과가 나올 것이라고 말해주지 않았습니다. 그는 병원 주방에서 혼자 일하고 있었고, 학문적 전망이 사실상 끝난 직후였습니다. 그가 발견한 반응은 현대 신경과학의 본질적인 모든 도구가 되었고, 그는 이를 직접 사용하여 소뇌, 해마, 척수, 건기관 등에 대한 10년간의 최초 설명들을 내놓았습니다. 그 후 같은 방법론적 인내심을 말라리아와 신장 연구에 적용하여 두 분야 모두에서 지속적인 성과를 거두었습니다.

반대 사례도 매우 명확합니다. 그는 자신의 분야에서 가장 중요한 논쟁에서 졌기 때문입니다. 카할은 골지 자신의 염색법을 사용하여 그가 받아들일 수 없었던 진실을 보았고, 골지는 존재하지 않는 망상 구조를 여전히 옹호하며 노벨상 시상식에 참석했습니다. 그는 자신의 해석보다 방법론이 앞서 나간 과학자의 전형적인 사례입니다. 여기에는 보상적인 아이러니가 있습니다. 모두가 오류라고 했던 세포 소기관은 실제임이 밝혀졌고, 그 이름이 독자의 몸속 모든 세포에 새겨져 있습니다. 그는 자신이 가장 확신했던 곳에서 틀렸고, 가장 의심받았던 곳에서 옳았습니다. 결코 의심받지 않은 것은 그의 손기술이었습니다.

유산

1900년 움베르토 1세(Umberto I) 국왕에 의해 상원의원으로 임명되었으며 케임브리지, 제네바, 아테네, 크리스티아니아, 소르본 대학교에서 명예 박사 학위를 받았습니다. 제1차 세계대전 중 파비아의 콜레지오 보로메오(Collegio Borromeo) 군 병원을 운영했고, 1918년 은퇴하여 1923년까지 개인 연구실에서 일했습니다. 1926년 1월 21일 파비아에서 82세의 나이로 사망했으며, 도시의 기념 묘지에 있는 동판이 부착된 화강암 슬래브 아래 묻혔습니다. 달의 분화구, 소행성, 효소, 세포 소기관이 그의 이름을 따서 명명되었습니다.