칼럼소개 특 52 호> "GATACA에서 살아갈 날들을 위해..."

Hakuna Matata! ; 티몬과 품바의 메시지

- 노화와 죽음에 대한 이야기(3)

흠, 순서대로라면 오늘은 활성산소 유리기의 독성에 대해 이야기할 차례죠? 근데 지난 번 칼럼의 독자의 한마디에서 춘화씨가 대충 골자들을 이야기해주셔서 김이 샜습니다.(조심하십쇼, 담번에도 쥔장의 권위(?)를 무시하는 행태를 하실 시에는 그에 상응하는 보복이 있을 겁니다. 특히나 연구소에서 마주치는 사이라 물리적인 압력이 행사될 수도 있습니다.) 어쨌든 원래 하고 싶은 얘기는 해야죠. 얘기를 잠깐 돌려보죠. 우선 산소가 왜 몸에 해로운지를. 현재 지구상 대기의 21%는 산소입니다. 또한 우리의 세포내에 미토콘드리아들은 산소를 이용한 전자전달계 시스템을 가지고 있어서, 이를 통해 에너지를 생산해내어 생명을 유지합니다. 따라서, 우리 몸은 절대적으로 산소에 의존하게 되어 있어서, 산소와 쉽게 결합하는 철(Fe)을 주성분으로 하는 헤모글로빈으로 혈액이 구성되어 있고, 뇌세포 같은 경우 단 5분만 산소공급이 끊기면 다시는 회복할 수 없는 상태로 빠지곤 하죠. (그래서 병원에서 의사들이 소생술을 시행할 때 환자의 뇌혈류가 끊긴지 5분이 지나면 다시 심장이 뛰더라도 정상적으로 생존할 가망이 없다고 판단한다고 해요.) 오늘은 산소가 왜 독이 되는지, 그렇담 왜 생명체는 독성이 강한 산소를 기반으로 살아가게 되었는지를 알아보고, 노화와 연관지어 생각해보도록 하죠. ***************************************************************************** 뭐, 생명체의 기원에 대해선 아직 누구도 정확히 모릅니다. 각종 종교나 설화에서는 조물주나 절대자 -흔히 '신(神)이라고 부르는 - 가 존재하여 맘내키는대로 뚝딱뚝딱 만들어냈다고 말합니다. 진화론자들이 흔히 이야기하는 것은 '오파 (Alexander. I. Oparin) 가설'이죠. 아마도 원시대기에는 산소가 없었을 것이라고 추정됩니다. 원시대기는 주로 수소, 메탄, 암모니아, 이산화탄소 등으로 구성되어 있었는데, 여기에 번개불에 의해 방전이 일어나면 유기물이 생성됨이 1953년 밀러 (Stanley. L. Milcr)에 의해서 증명되었죠. 여기서 생성된 코아세르베이트같은 원시 세포체들은 탄생 이후, 생존을 위한 유기물을 합성할 필요성이 있었죠. 진화의 모든 과정이 그렇듯, 원시세포체들은 주변의 환경을 이용해 생존환경을 터득했습니다. 그들이 태어난 곳은 바다였고, 대기 중의 이산화탄소 농도가 충분했고, 태양의 직사광선은 그대로 지구로 내리쬐고 있었습니다. 그들은 물과 이산화탄소와 태양빛을 이용해 광합성으로 유기화합물을 합성하는 남조류 등의 독립 영양 생물이 생겨난 것이죠. 고등학교 때 배운 광합성 공식 기억나세요? '물 + 이산화탄소 + 빛 => 포도당 + 산소' 산소는 원래 광합성 생물들이 포도당, 즉 유기물을 합성할 때 생성되는 부가 생성물 이었습니다. 그러나, 아직까진 누구도 산소를 사용할 수 없었습니다. 산소는 독성이 무척 강하거든요. 세포내에서 대사과정에는 물을 분해하면서 필연적으로 산소가 발생되기 마련입니다. 여기서 생기는 유리기(free radical) 형태의 반응성 산소종(reactive oxygen spieces)은 이들은 다른 물질과 결합하려는 성질이 매우 강하기 때문에 발생 즉시 주변 물질 -특히 단백질-과 결합하여 물질을 산화시키는 역할을 합니다. 산화가 뭡니까, 금속이 산화되면 녹이 스는 것이고, 단백질이 산화되면 변성되는 것이죠. 한마디로 말해 파괴되어 더이상 사용할 수 없게 되는 것입니다. 따라서, 초기의 미생물들은 산소의 이런 어마어마한 독성을 이겨낼 수가 없었기 때문에 산소를 사용하지 않는 광합성이나, 혐기성 화학합성으로 에너지를 얻어서 생존할 수 밖에 없었습니다. 그러나, 광합성 생물들이 점점 늘어나서 산소가 대기의 20%나 차지하게 되었고, 이산화탄소는 0.3%수준으로 떨어졌습니다. 또한, 산소는 독성이 강한만큼 에너지 활성도 높기 때문에 생물체 중에는 이 위험 하지만 매력적인 기체를 이용하려는 시도가 생겨났습니다. (실제로 현재 지구상에 존재하는 생물들의 경우, 산소를 사용하지 않는 해당과정과 산소를 사용하는 전자전달계 과정을 비교해 보면 그 에너지 효율이 2ATP:32ATP로 훨씬 높거든요.) 지구상의 생물들에게 안전하지만 에너지는 모자라는 혐기성의 상태에서 조금 위험 하지만, 풍부한 에너지를 누릴 수 있는 산소는 군침 넘어가는 물질이었을테죠. 그래서 생물들은 산소의 독성을 제거하면서 이를 이용할 수 있는 자체 방어 시스템을 가지게 되었습니다. 그게 바로 SOD(superoxide dismutase) 라는 물질입니다. 이들은 주 구성물질로 아연이나 망간등을 가지게 되므로, 이에 따라 ZnSOD, MnSOD 등의 종류가 있습니다. 이들의 주요역할은 전자전달계에 사용하고 넘치는 유리기 산소가 다른 물질과 결합하여 산화시키기 전에 이들과 결합하여 안정한 형태로 바꾸어 주어서 독성을 제거하는 역할을 하게 됩니다. 이 SOD의 역할이 제대로만 이루어진다면 생물체는 산소를 마음놓고 이용하여 많은 에너지를 생성해 낼 수 있게 됩니다. 따라서, 지금 현재 지구상의 생물 중에서 산소를 호흡하여 살아가는 모든 생명체들은 이 SOD를 가지고 있습니다. 말했듯이 유해산소(유리기 산소)는 그 강력한 산화 작용으로 인해 주변 세포들을 파괴합니다. 또한 유해산소는 대사과정 중에 자연스럽게 발생하긴 하지만, 공해물질, 담배, 과도한 약물복용, 화학처리가 된 가공식품 따위의 이물질’이 많이 들어가면 과다한 유해산소가 만들어지게 됩니다. 왜냐구요? 이물질이 들어오면 아무래도 우리 몸의 화학 공정이 교란되기 마련이죠. 게다가 우리몸의 세포는 이물질을 처리하기 위해 장기간 가동을 하게 되고, 활동을 많이 함에 따라 어쩔 수 없이 대사과정의 부산물인 유해산소도 필요 이상으로 생성되는 것이죠. 또한 과식을 해도 유해산소가 많이 발생합니다. 단백질은 소화되면 아미노산 상태로 흡수되는 건 아시죠? 이때 단백질을 지나치게 섭취하면 쓰고 남은 아미노산은 지방으로 바뀌어 저장되게 됩니다. 근데 이 작업이 세포로서는 아주 중노동에 속하는 작업이라서 무리하게 일을 하게 되니까, 찌꺼기인 유해산소를 그만큼 많이 만들어낼 수 밖에 없답니다. 요즘 들어서는 스트레스도 유해산소를 만들어내는 주범이라는 말이 나오고 있습니다. 스트레스를 받으면 우리 몸의 신경과 호르몬계가 즉시 작동해 민감하게 반응하는데 이때 많은 에너지가 필요하기 때문에 유해산소도 많이 생성된다고 해요. 그 밖에도 이 밖에 과도한 에너지를 사용하는 육체노동이나 격렬한 운동 역시 유해산소를 많이 발생시킵니다. 그렇다고 해서 모든 운동이 위험하다는 것은 아닙니다. 오히려 적당한 운동은 체내의 근골격계를 튼튼히 해주고 건강에 도움이 됩니다. 하지만, 뭐든지 넘치면 해가 되듯이 지나치게 힘들거나 격렬한 운동은 좋지 않다는 거죠. 특히나 무산소 운동(단거리 달리기, 역도, 웨이트 트레이닝 등)은 일시적이고 과도한 에너지 소비로 발생하는 유해산소만큼 항산화제인 SOD의 증가가 따라가지 못하는 경우가 있다고 합니다. 그러나, 다행스러운 것 중의 하나는 항산화 물질들을 비교적 쉽게 구해서 먹을 수 있다는 거죠. 현재 대표적인 항산화 물질로 학계에서 인정해 주는 것이 비타민C와 비타민E, 베타카로틴 등입니다. 비타민C는 채소류와 과일에, 비타민E는 견과류와 식물성 기름, 어류에 많이 들어 있고, 베타카로틴은 녹황색 채소류와 적황색 채소류, 살구· 귤·복숭아· 붉은 고추 등에 많이 들어있습니다. ******************************************************************************* 결국 오래 살고 싶으면, 유해산소를 피해야 하고, 유해산소의 해악을 줄이려면 과식을 삼가고, 오염물질이나 매연에서 벗어나고, 스트레스를 피하고, 적당한 운동을 하며, 신선한 야채와 과일을 즐기면 된다는 결론이군요. 특별히 유해산소 이론이 아니라도 저렇게 해서 오래 살지 못하는 것이 이상할 정도로 당연한 이야기네요, 뭐. 사실 하늘 아래 새삼스러운게 또 뭐가 있겠습니까? 그저 편한 마음으로 인생을 즐기면서 편안하게 살다가는게 가장 좋은 것이죠. 너무 이것저것 속끓이지 마세요. 진화의 과정에서 애써 만든 SOD가 제 기능을 못하게 될지도 모르잖아요? ..... Hakuna Matata! GATACA에서 살아갈 날들을 위해...