김홍표
아주대 약학대학 교수
![[김홍표의 과학 한 귀퉁이]심장 늙은이, 간 늙은이](https://img.khan.co.kr/news/c/320x220/2024/04/17/l_2024041801000539600053652.jpg)
![[김홍표의 과학 한 귀퉁이]공룡 발아래 잠든 숲속의 공주](https://img.khan.co.kr/news/c/320x220/2024/03/20/l_2024032101000590300056662.jpg)
![[김홍표의 과학 한 귀퉁이] 자작나무의 신비한 ‘겨울나기 전략’](https://img.khan.co.kr/news/c/320x220/2024/01/24/l_2024012501000782200075852.jpg)
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김홍표의 과학 한 귀퉁이 심장 늙은이, 간 늙은이 ‘사람은 세 번 늙는다.’ 인터넷에서 본 2019년 기사이다. “언제?”라고 물으며 사람들이 관심을 보일 만한 매혹적인 제목이다. 스탠퍼드 대학 위스-코레이 연구진은 그 나이를 명토 박듯 말했다. 궁금한가? 34, 60세 그리고 78세이다. 이 숫자를 두고 곰곰이 생각하면 질병으로 보든 자연스러운 생물학적 현상으로 보든 노화는 단순히 나이에 따른 직선형 변화가 아닌 것 같다. 그렇다면 우리는 다른 해보다 34세 즈음에 많이 늙는다고 해석해야 할 것인가? 도대체 이 숫자들은 어떻게 나오게 되었을까? 조직의 기능이 전반적으로 떨어지는 노화는 여러 질환의 일차적 위험 요인이며 비가역적이다. 되돌릴 수 없다는 뜻이다. 젊은 쥐의 혈액을 늙은 쥐에게 주고 노화가 역전되는 듯한 현상을 목격한 일부 과학자들은 항노화 치료법을 암중모색하기도 하지만 아직 노화가 무엇인지 정확히 모른다. 위스-코레이는 다양한 나이대 사람의 혈장 단백질을 분석했다. 세포와 혈장 단백질로 구성된 혈액은 여러 장기에서 분비한 단백질 정보를 간직한 귀중한 기관이기도 하다. 그는 나이대에 따라 혈장 단백질이 비선형적으로 바뀜을 발견했다. 다시 말해 34, 60, 78세에 이르면 혈액 안의 단백질 구성이 크게 달라진다. 어떻게 달라질까? -
김홍표의 과학 한 귀퉁이 공룡 발아래 잠든 숲속의 공주 만물이 소생하는 봄이다. 지칭개와 꽃다지가 일제히 솟구치는 걸 보면 말이다. 봄날 낮 시간은 점점 길어질 것이다. 반대로 밤은 짧아진다. 자고 깨는 시간을 관장하는 일주기 시계가 빛의 장단에 맞춰졌다면 인간은 겨울보다 여름에 좀 적게 자도 괜찮을까? 불규칙한 수면 유형을 보인 환자를 분석한 연구에 따르면 답은 ‘그렇다’이다. 독일 베를린 수면클리닉 연구 책임자인 디터 쿤츠는 188명의 환자를 대상으로 수면 시간을 조사했다. 참가자들은 6월보다 12월에 잠을 한 시간 더 잤다. 먹고 싸고 자는 인간의 여러 생리 현상이 어둠과 빛 리듬에 따라 진화해, 겨울 아침 일찍 일어나 밖이 어둑하면 우리 뇌는 ‘어두워서 할 일이 없으니 굳이 이불 밖으로 나설 필요’가 없다고 생각했을지도 모를 일이다. 수면 문제가 없는 사람도 봄이 한창인 4, 5월에 적게 자고 겨울에 30분 넘게 더 자는 걸 보면 수면 시간에 계절성이 있음을 짐작하게 한다. -
김홍표의 과학 한 귀퉁이 자작나무의 신비한 ‘겨울나기 전략’ 하늘로 올라간 무게 있는 것들은 으레 아래로 내려오게 마련이다. 바닷물, 강물도 마찬가지라서 지난날 대기로 올라간 수증기가 올겨울 자주 눈으로 비로 찾아온다. 겨울 평균 기온은 올랐다지만 오히려 추운 날은 더 춥다. 삼한사온은 가뭇없이 사라지고 기후를 예측하기는 어려워졌다. 반짝 기온이 올라 개나리꽃이 피었대도 겨울잠 자는 동물들이 성급하게 기지개를 켜면 안 된다. 야생 동물은 촘촘한 털 매무새를 추스르며 추위를 버티지만 밑동에 켜켜이 눈 쌓인 나무들은 어떻게 겨울을 나는 것일까? 평안북도 출신 백석은 ‘그 맛있는 메밀국수를 삶는 장작도 자작나무’라며 백화라는 제목의 시를 썼다. 나도 몇년 전 백두산 가는 길목에서 아름드리 자작나무숲을 본 적이 있다. 아랫도리 날씬한 미인송 숲을 지나서였다. 허옇고 종잇장처럼 얇은 껍질을 두른 자작나무는 아름다운 겨울나무다. 북극의 백곰처럼 추위에 잘 적응한 식물인 것이다. 가을이 깊어가고 날이 짧아지면 식물은 광합성 장치의 가동을 멈춘다. 탄수화물을 저장소로 보내는 일도 서둘러야 하지만 뿌리 쪽으로 물을 끌어내려야 갈무리가 끝난다. 가장 좋은 방법은 잎을 떨구는 것이다. 씨앗을 땅에 흩뿌리는 일년생 풀들은 씨에 휴면기를 두는 방식으로 겨울을 나지만 나무는 통째로 서서 겨울을 산다. -
김홍표의 과학 한 귀퉁이 술 취한 장 미생물 망년회 대신 송년회라는 말이 대세다. 이름이야 어찌 됐든 그 자리에 술이 빠지는 일은 드물다. 술은 ‘위(胃)에서 천천히 흡수되고 소장에서 빠르게 흡수되어 몸 전체에 널리 분포하는’ 수용성 화합물이다. 생리학자들은 빈속에 농도가 20~30%인 술을 마실 때 알코올의 흡수가 가장 빠르다고 말한다. 술을 마시고 약 1시간 뒤면 혈중 알코올의 양이 최댓값에 이른다. 그다음에는 그 양이 일정하게 줄어든다. 간(肝)에서 알코올을 꾸준히 제거하기 때문이다. 그러나 혈액에서 전부 빠져나가기 전까지 알코올이 온몸에 퍼져 있다. 화학적으로 알코올은 물과 비슷하기에 수용성이 떨어지는 지방 조직에는 덜 쌓인다. 체중에 맞게 양을 조정하더라도 피하조직이 풍부한 여성은 상대적으로 혈액과 조직에 알코올 농도가 높을 수밖에 없다. 게다가 태반을 지나 태아에 영향을 끼칠 수 있는 탓에 여성은 술 마시는 일에 좀 더 신중해야 한다. -
김홍표의 과학 한 귀퉁이 김치를 먹는 뜻은 촌수로는 멀지만 사는 곳은 지척이라 집에 자주 들렀던 형은 복성스럽게 밥 먹기로 소문이 났었다. 보리 섞인 고봉밥을 젓가락으로 꾹꾹 누른 다음 길게 자른 김치를 똬리 틀 듯 얹고 아삭 소리 나게 먹어치우는 모습을 구경 삼아 보던 어머니는 숭늉 한 그릇 슬며시 마루턱에 가져다 두곤 했다. 소비량은 줄었다지만 여전히 밥상 한 귀퉁이를 차지하는 김치에는 어떤 영양소가 들었을까? 농촌진흥청 자료를 보면 김치 주재료인 배추에는 단백질과 탄수화물 말고도 비타민과 무기 염류가 풍부하다. 햇볕 세례를 적게 받은 배춧속은 비타민A 함량이 높을수록 더 노란빛을 띤다. 그리고 우리 소화기관이 미처 처리하지 못하는 섬유가 배추 100g당 1g이 넘는다. 이 배추를 소금에 절여 물기를 쫙 빼면 그 비율은 더욱 커질 것이다. -
김홍표의 과학 한 귀퉁이 생명의 무게 가을걷이가 끝난 휑한 논, 격자 꼴 따옴표로 남은 벼 그루터기에 연한 새순이 돋았다. 이울어 가는 가을볕이 뿜어내는 빛 알갱이는 지난 푸르름을 되살리기에는 충분치 않지만 짝짓기에 바쁜 하루살이 날갯짓을 북돋우기엔 모자람이 없는지 양지바른 곳에선 날것들이 사뭇 분주하다. 하루살이의 한 생애라야 고작 며칠이고 일년생 벼도 두 계절을 넘기지는 못하지만 그들의 삶의 무게가 30년이 한 세대인 인간의 그것에 미치지 못하는 것은 아니다. 우리 인간처럼 벼나 하루살이에게도 부모가 있고 그 부모의 부모가 있음은 부정할 수 없는 사실이기에 그렇다. 그 부모의 위쪽 끝은 대체 어디에 머물게 될까? 정확한 시기나 모습, 그 역사는 짐작하기 쉽지 않지만 확실한 것은 생명의 대물림은 그 어떤 생명체에서도 단 한 번의 끊김이 없었다는 점이다. 그것을 잊으면 안 된다. 슬슬 과거로 걸음을 떼보자. -
김홍표의 과학 한 귀퉁이 제2의 뇌, 그 은밀한 독자성 ‘로큰롤의 제왕’ 엘비스 프레슬리는 변비로 죽었다. 불과 42세 나이에 엘비스는 미국 테네시주 멤피스 자택의 가장 넓고 호화로운 화장실에서 최후를 맞이했다. 부검해본 결과 그의 대장은 비정상적으로 비대해졌던 것으로 드러났다. 발생 과정에서 대장의 일부 혹은 전부에 신경세포가 도달하지 않는 히르슈슈프룽병(Hirschspsrung’s disease) 환자는 대변을 몸 밖으로 내보내는 데 어려움을 겪는다. 대장 연동운동에 장애가 생긴 탓이다. 대장 끄트머리에 멈춰선 대변에서 물기가 빠지면서 곧바로 변비로 이어지는 것이다. -
김홍표의 과학 한 귀퉁이 살아야 죽는다 인간의 몸을 구성하는 세포는 무척 역동적이다. 매일 약 2000억~3000억개의 세포가 죽는다. 또 그만큼의 세포가 새롭게 만들어진다. 성인 몸 세포 약 40조개의 0.5%가량이 매일 교체되는 셈이다. 그렇게 얼추 200일마다 우리 몸은 새롭게 태어난다. 하지만 이 말은 절반만 옳다. 세포에 따라 수명이 제각각이기 때문이다. 심장근육 세포나 1000억개에 이르는 뇌 신경세포는 수명이 상당히 길다. 압도적으로 숫자가 많은 적혈구는 120일을 살지만 1초에 200만개씩 태어나고 죽어간다. 테니스장 넓이의 소화기관 상피세포는 4~5일마다 교체된다. 엄마 배 속에 있을 때부터 죽을 때까지 우리 세포는 쉼 없이 살고 죽기를 되풀이한다. 활성 산소 탓에 단백질이나 유전자가 상처를 입어서든 발생 과정에서 손가락 사이의 갈퀴를 제거하고자 세포 스스로 죽든, 이유는 다양하지만 우리는 죽은 세포를 깔끔히 처리해야 한다. 미적거리다 죽은 세포막이 터지면 면역계가 득달같이 달려들어 원치 않는 면역 반응이 시작될 수 있기 때문이다. -
김홍표의 과학 한 귀퉁이 덥다, 그래도 가을이 들어선다 덥다. 2020년 기상청 보고서를 보면 지구 평균 온도는 14.88도다. 세계 곳곳에 퍼져 있는 200여 관측소에서 그해 측정한 온도를 모두 참작한 결과일 것이다. 이는 지난 20세기 전체 평균보다 0.98도 높은 값이다. 올 7월3일은 남극을 포함한 전 세계 평균 온도가 17도를 넘어 역대 최곳값을 나타냈다. 평균 온도는 한 값을 가리키지만 지역에 따라 또는 같은 지역이라도 사는 거주 형태에 따라서 체감 온도는 천차만별이다. 바깥 기온이 같아도 오래된 집 실내 온도는 더 높게 느껴질 수 있다. 이동식 주택이나 컨테이너, 옥탑방이나 반지하 작은 집도 상황이 나쁘기는 매한가지다. 이런 곳이 더운 이유는 복사열 탓이다. 모닥불을 피웠을 때 우리 몸에 전달되는 따뜻함의 실체가 바로 저 복사열이다. 눈에 보이지 않는 파동 형태로 복사열이 주변에 퍼진다. 단열이 잘되지 않는 옥탑방의 천장은 뜨겁다. 창문, 시멘트벽, 바닥 모두 우리를 둘러싼 표면이고 복사열로 집 안 공기를 달군다. 우리를 괴롭히는 열기는 관측소에서 잰 바깥 공기 온도가 아니라 좁은 공간의 평균 복사열이다. -
김홍표의 과학 한 귀퉁이 베토벤의 간 나이 들면 뇌에 철이 든다. 2022년 쥐 실험으로 국내 연구진이 밝힌 결과다. 젊은 쥐보다 늙은 쥐의 운동 신경을 관장하는 부위에 철이 더 쌓였다. 다행인 점은 신경을 보호하는 유전자도 함께 늘어난다는 것이다. 그렇다고 문제가 전혀 없지는 않다. 몸 안에 철이 많이 쌓인 인간이 알츠하이머병에 취약하다는 연구 결과도 나오는 걸 보면 말이다. 철은 세균을 포함한 거의 모든 생명체에 아주 중요한 물질이다. 하지만 사람의 몸 안에 든 철은 다 합쳐도 3g 정도에 불과하다. 절반 이상은 적혈구에 분포하고 산소를 운반하는 중책을 맡고 있다. 간에도 1g 정도가 들어 있다. 해독작용에 철 원소가 필요한 까닭이다. 오래된 적혈구를 깨는 비장에도 철이 많으리라 추측할 수 있다. 적혈구에서 나온 철은 혈액을 따라 골수로 운반되고 혈구 세포가 만들어질 때 거기에 다시 들어간다. 철은 쉼 없이 순환하지만 소화기관을 거쳐 몸 안으로 들어오는 철의 양은 하루 1~2㎎에 불과하다. 마찬가지로 그만큼의 철이 매일 몸 밖으로 나간다. 하루에 빠져나가는 1.5g의 각질에도 철이 들어 있다. 월경으로 한 달에 한 차례씩 피를 잃는 여성들이 남성보다 빈혈 같은 철 부족 문제가 심각하리란 점도 충분히 수긍이 간다. -
김홍표의 과학 한 귀퉁이 극한 운동 끝에 죽은 세포들 몸을 다친 탓에 으레 세포 안에 있어야 할 미토콘드리아가 혈액 안을 배회하면 무슨 일이 벌어질까? 놀랍게도 면역계는 이들 미토콘드리아를 ‘남’으로 여기고 면역 반응을 개시한다. 잠시 자리를 벗어났다는 이유만으로 면역세포는 한때 세균이었던 미토콘드리아의 과거 행적을 들어 꼬투리를 잡는 것이다. 면역계는 철두철미하다. 세균이 우리 몸에 들어왔을 때 선봉에 나서는 세포는 둘로, 간이나 뇌처럼 주로 조직에 머무는 대식세포와 활동 무대가 혈관인 호중구가 그들이다. 이 두 세포는 세포벽처럼 보편적인 세균의 특성을 인식하자마자 서둘러 작전에 돌입한다. -
김홍표의 과학 한 귀퉁이 러시아 인형 ‘마트료시카’처럼 아이슬란드 해저에서 발견된 대양백합 조개인 밍(Ming)은 507세의 나이로 어처구니없이 죽었다. 나이를 더 정확히 알아보려는 욕심에 연구원이 억지로 조개껍데기를 열었던 탓이다. 1499년에 태어나 2006년에 죽은 이 조개의 나이를 과학자들은 어떻게 짐작했을까? 고목 나이테 세듯 조개의 성장륜(成長輪)을 센 것이었다. 남도 펄에서 자란 꼬막도 성장륜이 뚜렷하고 새끼 꼬막이 자라온 가로무늬 흔적을 드러낸다. 한 해를 지나는 동안 이들은 길이와 폭이 일정한 속도로 커진다. ‘자기닮음꼴’을 이루며 살아가는 것이다.