기능의학으로의 전환

질병은 없다 - 현대의학의 한계를 넘어 더 건강하게 오래 사는 만성질환 정복법
제프리 블랜드 지음, 이재석 옮김, 박춘묵 감수 / 정말중요한 / 2024년 2월

 현대의학은 지나치게 세분화 되어 있고 예방보다는 치료에 목적이 맞춰져 있으며 처방과 약제가 보편적이다. 이는 질병치료와 인간 수명 증대에 큰 역할을 한 것이 사실이지만 선진국을 중심으로 엄청난 만성질환의 증가와 건강수명의 감소를 가져온 것도 사실이다. 오늘날 만성질환은 향후 20년간 세계 경제에 47조 달러의 손실을 입힐 것으로 예상된다.

 책에서 제시하는 대안은 기능의학이다. 증상별 의학에서 원인별 의학으로 질병의학에서 시스템의학으로 장기별 의학에서 유기체별 의학으로의 전환이다. 즉, 세분화에서 전체를 파악하는 것으로의 전환이다. 사실 인간의 몸이 모두가 복잡하게 연계되어 있기에 이는 지극히 당연한 접근이라 할 수 있지만 지금의 의학은 매우 과별로 세분화되어 있고 대응도 그 수준에서 하고 있다. 

 이처럼 기능의학은 우리 몸을 생태학적으로 보는 관점으로 전체의 네트워크가 균형을 잃으면 병이 생기고 균형을 이루면 역동적 과정 속에서 우리 몸이 상호작용한다고 본다. 그래서 기능의학은 증상의 뿌리에 가닿고 신체의 균형을 회복하는 방법도 개인 맞춤형이다. 개개인의 유전자와 환경이 서로 다 다르기 때문이다. 

 현재 우리의 의료 모형은 세균 원인설에 기초한다. 그래서 환원론적이고 질병의 원인을 야기하는 세균을 찾아 공격한다. 이는 급성질환자에게 매우 효과적이나 네트워크의 균형과 관련하는 만성질환에는 거의 효과가 없다. 그래서 기능의학의 모형은 우리의 유전자가 우리 주변에서 일어나는 일과 행동에 영향을 받는다는 사실에 근거한다. 그래서 기능의학은 개인의 유전적 고유성과 식생활습관과 환경과의 상호작용서 그 근본원인을 탐색한다. 

 1985-2010년 25년간 만성질환은 크게 증가했다. 현재 미국 성인 인구의 절반이 최소 1가지 이상의 만성질환에 걸려있다. 그리고 사망자의 70%가 만성질환으로 사망한다. 만성질환은 특징이 있는데 절대로 저절로 낫지 않고, 시간이 흐를수록 악화하며, 단일 원인으로 발생하지 않고, 복합적인 증상을 보인다는 것이다. 하지만 세균 원인설에 기초한 현대 의학은 그 다중적 요인에 대해 다중적 약물 처방으로 대처하는데 이는 약물간의 부작용과 신체기능 약화를 야기하고 있다. 

 인간의 노화를 신체기능의 비축분의 감소로 보는 견해가 있다. 인간의 신체기관은 항상 만일을 대비해 이에 대응할 수 있는 비축기능을 갖고 있다. 그래서 젊은 시절엔 큰 병에 걸렸어도 빠르게 회복한다. 하지만 나이가 들수록 이 비축기능이 떨어져 감기 같은 사소한 위기에도 비축분이 없어 신체기관이 정지해 사망에 이르게 된다. 그리고 신체기능 비축분은 생체지표로 축정이 가능하다. 

 현대 의학은 약물로 만성질환에 대응하지만 통상적 믿음과 달리 약물의 효과는 미미하다. 알츠하이머의 경우 30%, 천식 80%, 심장질환 60%, 우울증 62%, 당뇨 57%, 암30% 정도에 불과하다. 이렇게 효과가 낮은 이유는 약물 규제 승인을 위한 임상실험에서 약물 반응자의 결과를 비반응자보다 통계적으로 유의미하게 다루기 때문이다. 그래서 90%의 약물이 실제로는 30-50%의 환자에게만 유의미하다. 

 인간은 2만 5천개의 유전자를 갖고 있으며 이는 인간의 복잡성을 생각할 때 다른 생물에 비해 적은 편이다. 하지만 유전자의 특정위치게 서로 다른 핵산이 존재하여 인간은 개체별로 유전적 유사성이 매우 높음에도 약 300만개의 차이가 생겨난다. 이것을 단일 염기 다형성이라고 한다. 그래서 인간은 유전자 수가 적음에도 변이 유전자 수가 상대적으로 많다. 그리고 이는 만성질환에 원인이 되는 공통변이라는 것이 사실상 존재하기 어려움을 의미한다. 

 인간은 또한 정크 유전자가 많다. 유전자 수는 적음에도 정크 유전자는 지구상의 어떤 생물보다도 많은데 이는 인간 유전자의 절반 이상이다. 정크 유전자는 처음엔 아무것도 하지 않는 것처럼 여겨졌지만 지금은 이들이 유전자 발현을 제어하는 정보를 담당함이 밝혀지고 있다. 그래서 이젠 정크유전자보다는 촉진 유전자 부위라고 불리고 있다. 촉진 유전자는 유전자형을 표현형으로 바꾸는 과정을 제어한다. 그리고 인간 게놈의 촉진 유전자의 암호화된 정보는 매우 정교하고 복잡하다. 이는 촉진유전자가 특정 유전자가 발현하는 과정을 제어하고 환경, 생활습관, 음식등의 요소를 정교히 조율함을 의미한다. 

 그리고 사람은 유전자를 바꿀수는 없지만 그 발현에 영향을 미치는 주변 환경이 촉진 유전자에 미치는 메시지는 바꾸는 것이 가능하다. 이를 통해 개개인은 신체 기관의 기능 비축분을 충분히 확보할 수 있으며 이것이 개인 맞춤형 생활 습관 의학으로 이어질 수 있다.

 책은 기능의학이 주목할 인간의 7가지 생리과정에 주목한다. 흡수와 배설, 해독, 방어, 세포연락, 세포수송, 에너지, 신체구조가 그것이다.

1. 흡수와 배설

 장내에는 미생물이 공생한다. 공생하는 것은 인간과 상호이익을 추구하고, 중립적인 것이 있으며 기생하며 인간에게 피해를 미치는 것들이 있다. 공생과 중립적인 것들은 식물성 음식에서 유래하는 프랙탄이라는 섬유질을 선호한다. 장 내막의 바깥쪽에는 장 면역계가 지라한다. 장 면역계는 몸 전체 면역계의 50%이상을 차지한다. 장면역계는 장내 미생물이 만드는 물질을 모니터링하고 대사물질이 유해하면 위장관 면역계는 경고세포의 수를 증가시킨다. 이는 통증, 팽창, 설사를 유발한다. 

 이 경고세포가 혈류를 타고 바깥으로 나가면 다른 부위도 아픈데 두통, 관절통, 구취, 근육통, 피부문제, 시력문제, 기분변화를 일으킨다. 그리고 일부 장내 독성물을 호르몬 변화에도 영향을 미친다. 그래서 장신경계는 수십만 개의 뉴런으로 이뤄진 사실상 제 2의 뇌 역할을 한다. 

 소장에 있는 L세포의 표면수용체는 혀의 쓴맛 수용체와 동일하다. 쓴 물질이 L세포에 노출되면 GLP-1이 분비되는데 이는 인슐린 활동을 자극해 식후혈당을 조절한다. 셀리악병은 글루텐이 소장의 벽에 손상을 주는 질환이다. 셀리악병은 치매와 연관이 있다. 글루텐 유전자 취약자는 소화기가 글루텐은 침입자로 인식하고 염증 메신져 분자를 활성화하는데 이것이 간으로 이동한다. 그래서 간의 특수면역세포인 쿠퍼세포를 자극하고 이것이 염증반응을 활성화한다. 

 이처럼 중요한 흡수-배설과정의 균형을 찾기 위해서는 제거, 대체, 재점증, 수리가 필요하다. 제거는 모든 음식 알러지와 민감성 물질의 제거이며, 대체는 소화보호 보충제의 섭취, 재점증은 프리바이오틱스와 보조제의 복용, 수리는 장점막 치료에 도움이 되는 영양보조제의 섭취다. 

2. 해독

 인간의 해독을 방해하는 것은 약물과 우리 주변의 자연 물질, 우리 몸의 물질 3가지다. 인간은 유전적 차이로 개인마다 약물해독에 대한 그 차이가 1천배에 달할 수 있다. 많은 독성물질은 지방처럼 물에 녹지 않기에 배설이 어렵다. 그래서 독성물질은 몸의 지방에 들러 붙는다. 그래서 독성물질이 대소변으로 배설되려면 지방이 아닌 물처럼 변하는 화학작용을 거쳐야 하고 이것이 해독의 1단계다. 이 역할을 하는 것이 CYP450이다. 그러려면 중간생성물이 생겨나야 하는데 이를 화학적 꼬리를 붙여 혈액으로 가게 하는 것이 2단계이며 이 반응이 내가 먹는 음식에 의해 크게 좌우된다.

 BPA는 내분비계 교란 물질로 신체의 호르몬 생리기능을 조절하는데 사용하는 세포 수용체에 들러붙어 자연호르몬을 대체하여 교란을 일으킨다. 십자화과 채소는 설포라판을 포함하는데 이는 CYP450 효소와 결합효소의 결합을 활성화시켜 잠재적 발암물질을 해독한다. BPA의 해독은 강황등의 향신료, 로즈메리, 콩, 케일, 크랜베리, 녹차등을 섭취하면 도움이 된다. 이들은 모두 글루코로니드화라는 해독작용을 강화한다. 이는 해독과 관련한 대사작용에서 만든 중간 생성물로 몸 전체로 운반되어 독성물질이 용이하게 배출되는 과정이다. 

 유독성 중금속은 CYP450 결합효소가 아닌 메탈로티오네인 단백질군 시스템으로 해독한다. 이 단백질은 신체의 모든 세포에서 생성한다. 이것을 중금속에 달라붙어 대소변 형태로 이를 배출하는데 시스테인 유황을 함유한 아미노산에 다량 함유되어 있다. 양파, 마늘, 아스파라거스, 달걀, 귀리, 보리, 콩 등이다. 

3. 방어

 백혈구는 면역계의 동력원이다. 세포매개면역은 T세포가 외부침입자를 제거하고 즉각적 방어를 한다. B세포는 항체를 생성하여 물질에 대한 내성과 조정, 독소를 중화한다. 면역계 반응 담당 유전자는 6번 염색체다. 여기에 2천개 정도의 유전자가 있는데 이중 1401개를 주조직적합성복합체라고 한다. 

 아연과 오메가3지방산, 비타민A와 B, 철, 구리, 아미노산 L리신, 아르기신, 비타민C와 E의 부족이 면역계에 악영향을 끼친다. 

4. 세포연락 

세포는 화학물질 또는 신경전기자극으로 서로 연락을 주고 받는다. 메신져로 쓰는 화학물질은 호르몬, 신경전달물질, 염증매개체 등이 있다. 다만 주변의 소음이 너무 크면 통신이 잘 안되기에 세포는 연락의 크기를 크게하는데 이 과정에서 오히려 독성이 발생할 수 있다. 

 여러가지 만성질환은 근본원인은 이 세포연락 불균형일 수 있다. 신체의 염증조절에 문제가 생겼기 때문이다. 염증메신져 물질은 고민감도 C 반응성 단백질이라고 한다. 혈중 이것의 농도가 높으면 세포 연락 시스템의 이상으로 반응 염증 진행 생체지표로 파악한다. 보통 2mg/dl을 넘으면 심장병, 관절염 초기증상, 비만, 제2형 당뇨 위험 증가와 관련이 있는 것으로 여긴다. 

 세포연락을 조정하는 것이 사이토카인이다. 사이토카인이 혈류에 방출되면 신체 특정부위에 특정 염증을 제거하는 다른 물질이 다량 쏟아진다. 이 염증 매커니즘은 건강 유지에 필수적이며 억압받는 경우 건강에 큰 문제가 생긴다. 그래서 염증을 다스리는 약물이 문제가 된다. 이들은 세포연락과정을 막아 염증생성을 막기 때문이다. 

 식물영양소는 세포 표면의 특정 수용체에 달라붙은 뒤 키나아제 네트웤를 통해 자신의 메시지를 세포에 전달한다. 그리고 식물은 종류마다 영양소가 다양하기에 메시지도 매우 다양해진다. 이것이 복잡할수록 그래서 인체는 다양한 대비책을 갖게 된다. 일부 학자들은 인간의 몇몇 질환이 바로 이 키나아제 유전자 손상이나 돌연변이 발생에서 찾을 정도다. 식물영양소가 일으키는 키나아제 네트워크 방어는 진화과정에서 생긴 것이라 복잡함에도 안정성이 높다. 그리고 이런 식물영양소는 식물이 외부 침입자와 환경에서 자신을 방어하기 위해 생성한 화학물질이다. 그래서 식물이 성장과정에서 스트레스가 높을수록 이 물질이 많다. 때문에 유기농 식물일수록 그 영양소를 많이 함유하며 가공식품은 가공과정에서 그것이 모두 파괴된다. 

 심혈관 질환은 통념과 다르게 콜레스트롤과 상관관계가 낮아. 이는 오히려 근육이 없는 신체부위의 동맥에서 발생한다. 심혈관 질환이 있는 사람들은 대개 림프계 손상인 경우가 많다. 림프계는 순환계와 다르게 심장과 같은 펌프가 없다. 따라서 고르게 퍼지려면 신체 움직임이 필수적이다. 림프계를 통해 인간은 지방과 콜레스트롤을 배출해야 하는데 움직임이 없으면 이 과정이 일어나지 않아 건강이 악화한다.

 포도당은 물에 녹는 당분이라 지방과 달리 섭취 후 바로 혈류로 직접 운반된다. 혈당은 보통 혈중 5g정도인데 정상적으로 기능하는 신체는 이를 매우 빠르게 신체조직으로 운반하여 사용한다. 인슐린은 세포가 포도당 수용체라는 특수한 문을 통해 포도당을 수송한다. 세포운송 시스템이 결함이 있으면 인슐린과 세포사이의 연락문제가 발생하며 이것이 당뇨병이다. 

6. 에너지

미토콘드리아는 산소를 사용해 음식을 대사한다. 다만 이 과정에서 산화로 손상이 생기고 이것이 노화를 가속화한다. 글로타치온은 글루탐산, 시스테인, 글리산의 3가지 아미노산으로 구성되며 이것이 항산화물질이다. 

 운동은 세포내 미토콘드리아 생성을 자극하는데 유산소와 무산소운동의 교차 훈련이 이것의 증가에 효과적이다. 신나게 뛴다음엔 역기를 들고 이를 반복하라는 것이다. 산화물질은 꼭 나쁜 것만은 아니다. 그 자체가 독성이 강하기에 신체는 이를 면역에 사용한다. 백혈구는 치아염소산염을 이용해 침입제 세포를 제거한다. 이런 부식성 산소 역시 미토콘드리아에서 생성된다. 이른 부식성 산소는 산소부족시 생겨나는데 그게 바로 장기간의 유산소운동이다. 다만 이것이 과도하면 유전자 손상이 일어난다. 특히 뇌는 항산화 방어시스템이 약하다. 

 뇌세포 자체가 부식성 산소를 생성한다. 뇌세포는 독성화학물질, 스트레스, 면역체계의 염증등 주변 환경의 경고 메시지를 받으면 산소를 생성하는데 이 모든 것이 미토콘드리아 기능 장애를 유발한다. 

 ApoE4 유전자는 부식성 산화의 생성과 그 영향에 취약하다. 그래서 ApoE4 유전자 보유자는 포화지방 섭취를 최소화하고 항산화물질이 풍부한 식물군을 섭취해야 한다. 

 과다한 열량섭취가 지속되면 미토콘드리아가 소진된다. 특히, 설탕, 가공 밀가루, 농축 지방 및 요일, 과도한 동물성 지방을 그렇다. 비타민 C와E, 셀레늄, 코엔자임Q10, 피로산 등이 이것을 막는다. 

 인간 몸의 만성질환은 특정 단백질의 모양이 변형된 결과다. 유전적 영향도 있지만 체내 생성 후 단백질 세포에서 발생하는 변화 때문에 생기는 경우가 더 많다. 대표적인 것이 당뇨 측정에 사용되는 당화혈색소다. 일반적으로 포도당의 당분은 혈액에서 헤모글로빈과 결합하는 양이 매우 적다. 하지만 혈당수치가 높은 당뇨병 환자는 그것이 많아져 당화혈색소를 형성하는 것이다. 6%이사이면 당뇨 생체지표로 해석하고 8%가 넘으면 당뇨조절 이상으로 본다. 

 당과 단백질이 결합하면 딱딱해진다. 단백질이 열변형하면 생기는 마이야르 반응과 비슷하다. 이것이 당화산물인데 이는 면역 염증반응을 생성하고 만성질환을 일으킨다. 조리한 음식으로 이것을섭취해도 마찬가지다. 그래서 조리는 가급적 낮은 온도에서 하는 것이 좋으며 가공과정에서 고온을 동반하는 가공식품은 피해야 한다.  

7.신체구조

 우리가 섭취하는 음식에 담긴 나쁜 정보는 화난 지방을 생성한다. 체내 잔류 유기오염물질은 미토콘드리아를 오염시켜서 음식을 에너지로 변화하는 효율을 저해한다. 그리고 부식성 산소는 많이 생성하고, 남은 음식이 지방세포에 저장되게 만든다. 이는 우리 몸의 구조를 변화하여 생리기능에도 변화를 가져온다.

 백색지방은 지방을 저장하고 갈색지방은 지방을 태워 열에너지를 생성한다. 갈색인 이유는 세포에 철분이 다량함유되어서다. 비만 유발 물질은 이 갈색 지방의 활동을 오염시켜 열에너지의 생산 및 보존에 문제를 일으킨다. 그래서 지방이 열에너지가 되지 못하고 백색지방으로 전환되어 체내 축적하는 것이다. 그리고 이런 성분은 대개 가공식품과 음료의 고과당 옥수수 감미료에 있다. 

 건강한 갈색 세포는 뼈세포를 형성하여 골형성단백질이라는 신호를 보낸다. 뼈세포는 이에 호응하여 요스테오칼신과 오스테오프로테제건이라는 신호를 보낸다. 이는 인슐린 형성과 혈당에 영향을 미친다. 

책의 건강 핵심 원칙은 다음과 같다.

-우리의 건강은 유전자에 의해 미리 결정되는 것이 아니다

-만성 질환은 하나 이상의 핵심 생리 과정과 불균형으로 발생한다.

-질병이 없다고 반드시 건강한 것은 아니다.

-생활 습관, 식단 및 환경요인에 대한 생리적 반응은 각각의 유전적 구성에 따라 사람마다 다르다

-약물은 급성질환 관리에는 효과적이나 만성질환의 장기 관리에는 부적절할 수 있다.  

우리가 섭 

수권의 재구축과 인간

플래닛 아쿠아 - 우주 속 우리 지구를 다시 생각하다
제러미 리프킨 지음, 안진환 옮김 / 민음사 / 2024년 9월

 제레미 러프킨은 환경과 관련한 저작을 꾸준히 내는 학자다. 그가 이번에 주목한 것은 다름 아닌 물이다. 그래서 이번 저작 제목이 '플래닛 아쿠아'인데 지난 번 저작 '회복력 시대'와 많이 비슷하지만 물에 집중해서 문제를 서술했다는 점에서 다소 차이가 있다. 

 인간 문명의 발달에는 많은 요소가 관련한다. 지형이나 지리, 작물과 가축, 자원, 인구, 기술, 교역, 사치품, 감염병, 군사력 등 여러 가지다. 하지만 의외로 물에 집중하는 경우는 적은데 어디에나 있기에 당연시 하기 때문이 아닐까 한다. 그러나 모든 인간 문명은 어느 정도의 인구가 생겨나면 그 부양을 위해 반드시 물을 확보해야만 했다. 대부분의 초기 문명과 현대의 문명조차 수자원과 인접한 곳에 위치하였고 치수를 위해 상당한 노력을 했다.

 하지만 물에 대한 기존 문법이 변화하고 있다. 지구 온난화 때문이다. 기온이 1도 오를 때마다 지상과 바다의 증발속도는 올라가고 구름의 강수량 농도는 7% 증가한다. 그리고 해양의 기온 상승으로 바다의 산소농도는 점차 줄어들고 있고 일부 해양은 40%나 줄어들었다. 지구상의 담수는 20%가 북미 5대호에 집중되어 있으며 지난 50년간 지구 1인당 담수량은 절반으로 감소했다. 즉, 수권의 변화는 극심해질 가능성이 높은데 각 문명의 담수량 확보는 상당부분 고갈되었음을 의미하는 것이다.

 그리고 지구 온난화로 인해 지표면 아래 지반도 가열되고 있는데 변형으로 인해 건물은 물론 수도 및 가스파이프 라인, 전력 시설, 지하철 등의 지하 인프라가 위기를 맞고 있다. 즉, 도시 수력 문명은 가라앉고 있으며 예측할 수 없는 수권에 대비하는 임시사회로써의 압력이 조금씩 커지고 있다. 

 물이 분포하는 방식은 지구의 자전축 기울기에도 영향을 미친다. 막대한 빙상이 녹아 담수가 대거 유입되면 지구 무게가 분산하는 방식이 변화한다. 이는 담수량의 증가가 생각보다 큰 기상이변을 일으킬 수 있는 가능성이 있다는 의미다. 미국은 2017-2021년 극심한 기상이변으로 무려 7520억 달러의 손실을 입었다. 미국 인구의 43%가 파손된 댐과 교각, 저수지, 인공암초에 의존하는 지역에 거주한다. 그리고 미국의 제방은 평균 60년, 교각은 50년이 되었다. 노후화했고 기준도 과거 수권순환에 맞춰져 있다는 의미다. 하지만 이런 상황에서도 인간은 물없이 살 수 없기에 전체의 10%가 해안가에 살고, 40%는 해안에서 약100km이내에 거주한다. 상당한 위험을 눈앞에 두고 있는 셈이다. 

 언급한 것처럼 인류 문명 역사에서 수자원은 상당한 영향력을 미쳐왔다. 수력 문명의 역사에서 인류가 겪은 갈등의 상당수는 물자원에 대한 접근권이다. 하지만 지금은 이것이 더욱 본격화하고 있다. 19-21세기초 과학기술의 발달과 인구의 증가로 세계 각국은 더욱 많은 수자원을 필요로 하게 디었다. 그래서 각국은 수자원 통제를 위해 댐을 건설했는데 그래서 현재 전세계에는 무려 3만 6222개의 댐이 존재한다. 그리고 앞으로 더욱 많은 댐이 건설 예정이다. 

 물은 인간이 직접 마시기보다는 무려 70%가 농업에 사용된다. 하지만 대부분의 나라가 낙후된 인프라로 인해 물을 상당부분 낭비하고 있다. 앞으로는 온난화로 인해 강수패턴이 변화하고 지하수및 담수자원이 거의 고갈되었으므로 비갈 올때마다 가능한 많은 물을 수확해 저장하고 필요하면 공유하는 형태로 대비해야 할 가능성이 높다. 

 물을 낭비하는 것은 발전도 마찬가지다. 화력발전과 핵발전은 열을 처리해야 하기에 상당한 담수를 소모한다. 하지만 신재생에너지는 비용은 물론이고 물 사용량도 적다. 태양광 발전은 화력, 원전의 2-15%, 풍력터빈은 겨우 0.1-14%의 물을 소모한다. 그래서 재생에너지로의 전환은 발전용 물소비량을 95%까지 줄일 수 있다.  

 지중해는 위기 지역이다. 20배나 빠르게 온난화하고 있기 때문이다. 2025년이면 강수량이 겨울은 40%나 감소하고, 여름은 20%가 줄어들 예정이다. 중동의 티그리스 유프라테스 유역은 지난 40년간 관개와 온난화로 유량이 40%나 줄어들었다. 튀르키예는 2025년이면 여름 평균기온이 40도에 달할 것으로 예측된다. 국토의 60%가 사막화 위기다. 그래서 튀르키예는 티그리스, 유프라테스에 무려 19개의 댐을 건설했고 3개 더 건설예정이다. 이들은 그동안 환금작물을 키우며 7위의 농업수출국이 되었는데 그걸 위해 사용한 지하수가 고갈되어 큰 문제다. 

 그래서 지중해 지역은 2040년이면 생산담수의 75%가 맨브레인 삼투방식으로 생산될 것이다. 다만 화석연료가 아닌 재생에너지로 생산해야 한다. 현재 재생에너지는 이미 비용면에서 화력과 핵발전을 상회한다. 특히 해상에서 태양광, 풍력, 파력의 결합 방식이 주목된다. 해상은 태양광의 효율이 더욱 높으며 세 가지를 모두 얻을 수 있기 때문이다. 그리고 담수화 삼투압 공정에서는 고농도 염수에서 몰리브덴, 스칸듐, 바나듐, 갈륨, 붕소, 인듐, 리튬, 루비듐 같은 희귀 원소 추출도 연구중이다. 

 도시도 담수를 확보하기 위해 변화해야 한다. 식생수로는 흙이나 뿌리 덮개에서 자란 토종 풀이나, 관목, 꽃으로 채운 긴 수로 또는 도랑으로 돌을 깔아 만든 것으로 빗물의 속도를 늦추고 석유화학비료, 자동차오염, 쓰레기 등의 오염물질을 정화한다. 그리고 포장도로도 투수성으로 대체 중이다. 옥상정원 역시 간접적으로 물의 흐름을 늦춘다. 스펀지 도시는 도시 전체에 자연경관을 도입하여 빗물 흐름의 속도를 늦추고 땅속으로 스며들게 해서 지역 지하수를 보충하고 배관을 통해 지후사 탱크에 저장한 후 필요할 때 사용함으로써 홍수를 방지하려는 시도다. 그리고 사물인터넷 기술도 주요하다. 미국에서만 매일 배관 누수와 부정확한 계량 및 기타 오류로 230억 리터의 물이 낭비된다. 사물인터넷 수자원 인터넷은 파이프 라인과 저수지 등에 연결되어 소비자에게 깨끗한 물을 공급하고 폐수를 수거해 재정화한다. 파이프의 압력, 누수가능성, 수질과 화학적 변화를 추적, 관찰하여 물의 흐름에 대한 적시 데이터를 제공한다. 

 그리고 수직농업도 변화하는 수권에 대한 대응책이다. 노지에서 상당량의 물을 낭비하는 농업은 기후변화에도 취약하다. 하지만 수직 농업은 날씨와 상관없이 연 15차례 수확이 가능하다. 곤충식단도 괜찮다. 이미 20억이 곤충을 식단에 넣고 있고, 매년 1조마리의 곤충이 식용과 사료용으로 농장에서 사육된다. 곤충은 사료를 통한 고기전환이 닯의 2배, 돼지의 4배, 소의 12배에 달한다. 

 기후온난화는 피할 수 없는 현실로 저위도 국가 사람들의 대규모 이주가 예상된다. 하지만 현재 un협약은 기후 난민을 인정하지 않는다. 과거 인류가 이주할 때는 대부분의 땅이 텅빈 땅이었고, 큰 갈등이 없었지만 이젠 현대국가가 자리를 차지하여 그렇지 않다. 하지만 북반구의 러시아, 캐나다, 그린란드, 북유럽은 사실상 광대한 땅덩이에 비해 텅 비어 있는 편이다. 온난화가 심각해지면 이 지역들이 농업과 거주, 자원채취에 가장 적합한 지역으로 변모할 가능성이 높다. 상당수 인구가 생존을 위해 이쪽으로 향할 가능성이 높은데 이에 대한 국제적인 대비와 협력이 필요해보인다.

초가공식품의 폐해

초가공식품, 음식이 아닌 음식에 중독되다
크리스 반 툴레켄 지음, 김성훈 옮김 / 웅진지식하우스 / 2024년 10월

 현대 인류는 그 어느 때보다 풍성한 식단을 즐긴다. 그리고 여기엔 초가공식품이 적지 않은 비중을 차지한다. 초가공식품이 인기 있는 이유는 간단하다. 싸고 맛있기 때문이다. 여기에 먹기 위해 많은 시간과 요리라는 노력을 들일 필요도 없다. 초가공식품은 여러 가지로 정의할 수 있겠지만 책은 표준 가정에서 볼 수 없는 물질이 하나라도 들어 있다면 초가공식품으로 판단한다. 하여튼 초가공식품은 식품첨가물이 엄청나게 많이 들어가는데 현대 영국인은 1년에 약 8kg정도의 식품첨가물을 섭취한다. 

1. 비만을 유발한다.

 초가공식품은 여러가지 문제가 있지만 우선 인간의 자기조절능력을 파괴하여 사람을 비만으로 만든다는 문제가 있다. 인간은 지방조직에서 렙틴을 배출하여 뇌에 섭식 중단 신호를 보낸다. 렙틴은 몸에 지방이 얼마나 있는지 알려주는 신호로 장기적 신호다. 그리고 몸은 단기적으로 간, 췌장, 위장, 소장, 대장, 마이크로옴가 음식 섭취 후 소화관과 혈액의 당분, 지방, 단백질, 기타 분자를 감지하여 뇌와 신호를 주고 받아 섭식을 조절한다. 이 시스템은 수억년 간 진화한 것으로 연쇄적이고 긴밀하다. 하지만 초가공식품은 매우 맛이 중독성이 강하고 크게 보상회로를 자극하기에 필요이상으로 만이 먹게 만들어 인간 몸의 항상성을 붕괴시킨다.

 현대인간은 주요 선진국에서 비만도가 크게 증가하였는데 이를 활동량 부족량과 연계시키는 연구도 있다. 하지만 인간은 그 활동성이 매우 과도하지만 않다면 총 에너지 소비량이 동일하게 유지된다. 활발하게 활동하면 신체는 비필수 신체활동을 축소시킨다. 면역계나 내분비계, 생식계, 스트레스 관리 시스템에 들어가는 에너지를 줄이는 것이다. 이렇게 하루 에너지 총량을 어느 정도 맞추기에 매일의 에너지 소비량을 비슷해진다. 이런 정지는 오히려 이런 시스템의 회복에도 중요하다. 때문에 빕만은 결국 신체활동의 부족보다는 식품섭취량의 증가 때문이라 볼 수 있다. 

2. 초가공식품을 많이 먹게 되는 이유

 초가공식품은 자연식품을 가장 기본적인 분자 성분으로 환원시킨 다음 그것을 변성시키고 새로 합쳐서 식품 비슷한 형태로 질감을 만들어내고 거기에 소금, 당분, 인공색소, 향미료를 잔뜩 추가해서 만든 재구성물이다. 

 초가공식품은 상당한 변성을 거치기에 식이섬유와 수분이 크게 부족하고, 소금은 많이 들어가 있다. 때문에 잦은 섭취는 많은 수분 섭취량을 일으켜서 소변을 자주 보게하고 이는 수면장애로 다가오기도 한다. 그리고 수분 부족과 식이섬유 부족으로 대변이 덩어리지면서 변비와 치열을 발생시킨다. 

 초가공식품은 대개 제품의 점성을 통제하여 생산 시간과 비용을 절감한다. 그리고 음식을 부드럽게 만들어서 많이 먹게 한다. 그렇다보니 상당 수의 초가공식품은 지나치게 부드러워 씹을 필요가 없는 경우가 많다. 이는 현대 인류의 턱을 변형시켰고 피개교합문제를 발생시켰다. 오늘날 12세 미만의 영국과 미국 아동의 1/3이 피개교합문제가 있다. 과거 산업화 이전의 농부들은 사랑니 문제가 5%미만이었다. 하지만 초가공식품의 등장 이후 덜 씹어서 턱근육과 뼈의 미발달로 현대인은 턱뼈가 상대적으로 작아지게 되었다. 때문에 현대인의 사랑니 문제는 70%에 달한다.  

 그리고 초가공식품의 부드러움은 더 많이 먹게 만든다. 초가공식품으로 식사하면 하루 평균 500kcal정도를 더 섭취한다. 그리고 부드러우면서도 수분이 적어 세균이 잘 번식할 수 없어 유통기한이 매우 길다. 또한 칼로리 밀도가 매우 높다. 이렇게 유통기간을 길게하고 부드럽게 한 것은 모두 가공식품 기업의 이윤을 늘려준다. 실제로 비가공식품, 가공식품, 초가공식품의 분당 섭취 칼로리는 34:54:69의 비율로 나타난다. 초가공식품이 같은 시간 부드럽고 중독성이 강해 빨리 먹게 되고 칼로리 밀도도 높다보니 이런 높은 비율을 보이게 되는 것이다.  

3. 초가공식품의 영양 불일치

 초가공식품의 기본구성물질은 변성 탄수화물, 단백질, 지방이고 이들은 가공과정에서 거의 모든 화학적 복잡성이 제거된다. 초가공의 강도가 높다는 것은 비타민 파괴, 식이섬유 환원, 폴리페놀 같은 기능성 분자의 상실을 의미한다. 식품 제조업계는 법에 따라 이런 미량원소의 보충을 위해 비타민이나 미네랄을 식품에 첨가한다. 하지만 자연식품에는 첨가하는 것보다 수천가지 분자가 더 들어있기에 이를 절대 만회할 수 없다. 그렇기에 이런 초가공식품의 섭취는 비만을 일으키면서 오히려 칼로리는 높은데 영양결핍으로 이어진다. 

 최근 고칼로리에 대한 공격으로 초가공식품 업체는 저칼리로 음식을 내보이고 있다. 저칼로리 감미료는 최근의 연구결과 오히려 설탕음료보다 2형 당뇨 및 비만과 연관이 높은 것으로 나타나고 있다. 저칼로리 감미료가 들어간 음료와 음식을 먹는 경우는 물과 음식을 먹는 경우보다 더 높은 과잉섭취를 유발한다. 또한 인체는 저칼로리 감미료를 섭취해도 실제로 당도가 높음 음식을 먹는 것과 같은 반응을 유발한다. 즉, 저칼로리 감미료가 들어간 음식을 먹어도 미각을 그것을 고당도 음식으로 인식하며 신체는 다량의 당분이 들어온 경우와 마찬가지로 인슐린을 수치를 높이게 된다. 당이 부족한 상태에서 인슐린이 분비되니 혈당은 더욱 급격히 내려가고 이로 인해 허기가 강하게 유발되어 다른 음식을 과다섭취하게 되는 원리다 

4. 마이크로옴 교란

그리고 인공감미료는 소화관과 마이크로옴의 교란을 일으킨다. 인간의 소화관은 수분, 단백질, 당단백의 혼합물인 점액으로 코팅되어 있다. 그리고 이 점액에 마이크로옴이 거주한다. 이들은 생물막을 형성하여 해로운 균의 침입을 막아 자신과 인간을 보호한다. 마이크로옴은 인간이 합성하지 못하는 비타민을 만들고 소화불가능한 음식을 이로운 분자로 전환한다. 이들의 먹이는 식이섬유인데 이것을 발효시켜 스스로가 쓸 에너지를 만들고 휘발성 단쇄지방산이라는 폐기물 분자를 만든다. 인간은 이 지방산을 이용하여 에너지를 생성하고 염증을 줄이고, 면역반응을 조절하고 심장과 뇌가 사용하는 특수연료로 이용한다. 마이크로옴은 인간의 생각과 감정, 결정에 관여한다. 즉, 이들이 인간이 무엇을 먹을지, 어떻게 살아갈지에 적지 않은 비중으로 관여한다는 의미다.

 이렇게 중요한 마이크로옴을 초가공식품은 교란한다. 초가공식품에는 다양한 식품첨가물이 들어간다. 마이크로옴은 원래 자리에 있으면 인체에 유익하지만 다른 곳으로 이동하면 염증성 장질환, 괴사성장염, 자가면역질환, 알레르기 질환 ,대사질환, 암, 정신질환 등을 유발한다. 유화제 폴리소베이트80과 카부시메틸셀룰로오스는 대표적인 식품첨가물 중 하나인 유화제다. 이들은 12주간 쥐에게 투여하자 쥐의 점액 장벽이 손상되었다. 그래서 마이크로옴이 소화관과 직접 접촉하게 되었고 그 결과 소화관이 누수되고, 염증수치가 증가하였다. 또한 포도당 관리 능력이 교란되어 음식물 섭취가 증가하여 쥐가 비만해졌다. 

 말토덱스트린도 초가공식품에 흔한 당분자의 합성사슬이다. 이는 식감을 부여하고 유통기한을 늘려준다. 하지만 역시 쥐 실험결과 세포 스트레스를 늘리고 점액성 내벽을 손상시키고 내장염증을 높이고 면역반응을 낮추었다. 

 여러 종류의 검은 식품첨가제중 하나로 점증제 역할을 한다. 그래서 검은 흔들거나 짤때는 일시적으로 묽어져 잘 나온다. 하지만 다시 놔두면 걸쭉해져서 잘 달라붙는다. 치약이나 잘 삼키지 못하는 사람의 음료로 이용된다. 잔탄검은 기존 마이크로옴이 아닌 다른 특정 세균의 먹이가 되는 물질이다. 때문에 검이 많이 들어간 초가공식품의 섭취는 소화관 내의 마이크로옴의 조성 변화를 가져와 면역계에 영향을 미칠 가능성이 있다. 

5. 생각보다 매우 허술한 식품첨가물 관리체계

 미국엔 FDA란게 있다. 워낙 자주 다뤄지는데 한국으로 치면 식약청일 것이다. 무척 엄격할 것이란 생각이 들지만 정규직 기술인력이 100명에 불과하고, 연간 예산도 10억 달러에 불과하다. 하지만 이들은 1만가지 이상의 화학물질과 수십억달러 규모의 산업을 규제한다. 

 미국에서 식품첨가물이 식용가능해지는 방법은 다음과 같다.

 우선 FDA의 전면 검토 승인이다. 가장 엄격하며 수년의 세월을 소요하고도 안될 수도 있다.

 다음은 그라스다. 이는 일종의 우회방법으로 식초나 설탕, 소금처럼 흔히 쓰이는 성분을 가공업체가 사용하는 경우라면 번거로운 FDA승인 안전성 검토 절차를 우회할 수 있게 법적으로 허용하는 것이다. 문제는 천연물질 이외에도 이 그라스 목록에 수백 가지 화학물이 추가되었다는 점이다. 

 그리고 마지막은 자율결정이다 .1960-80년대에 그라스 신청이 대거 몰리자 회사들은 FDA에 보고하지 않고 비밀리에 자율적으로 안전성을 판단했다 .이것을 자율결정이라고 하는데 1997년 FDA가 이를 법률적으로 문제가 없다고 판단해서 2016년 규칙으로 확정되었다.

 2000년 이후 FDA 승인 안전성 검토 요구는 고작 10건이었다. 하지만 그 기간 식품 공급망에 추가된 식품첨가물은 766가지나 된다. 그리고 이중 987%인 756건이 자율결정으로 포함된 것이다. 즉, 지금의 초가공식품 체계는 국가적인 안정성 체계 검증이 거의 미약하고, 우회적 방법이나 자체검증으로 이뤄지고 있다는 점이다. 

 그리고 초가공식품의 가격이 저가 일수록 소규모 회사의 제품일 가능성이 높다. 소규모 회사일수록 자율결정 첨가물의 비율이 높은 경향이 있다. 때문에 저가의 초가공식품을 선호하는 저소득층일수록 위험함 첨가물질에 노출될 가능성이 높아진다. 

6. 초가공식품이 또 다른 해악

 초가공식품의 해악 중 하나는 기후위기다. 초가공식품 산업 체계는 탄소의 배출을 가속화한다. 초가공식품은 산업작물이 기반하는데 이 산업작물은 사료로 쓰이거나 초가공식품의 첨가물질 원료로 사용된다. 

 2015-18년 팜유생산을 위해서 인도네시아의 열대우림 1300km2가 파괴되었다. 이는 런던과 그 주변지역의 크기 이상이다. 또한 브라질은 대두를 많이 생산한다. 대두는 초가공식품에 다양하게 사용된다. 브라질은 열대우림을 파괴하여 대두를 경장하는데 이로인해 가뭄이 심각해졌다. 아마존을 이루는 브라질의 내륙에는 기존에 촘촘한 나무로 인해 해안의 비구름이 수분을 꾸준히 보충받아 비를 뿌릴 수가 있었다. 하지만 나무가 크게 줄어든 지금은 해안의 비구름이 내륙까지 이어지지 못한다. 때문에 브라질 아마존은 가뭄을 겪고 있고 우기자체가 10년전보다 한달 가량 줄어들었다. 이로 인해 아마존은 이미 탄소의 저장고에서 탄소의 배출고로 변화하였다.

 초가공식품의 또 다른 해악은 플라스틱의 배출이다. 2020년 대표적인 초가공식품 업체인 펩시코, 코카콜라, 네슬레는 3년 연속 세계 최고의 플라스틱 오염기업으로 선정되었다. 이들은 매년 막대한 플라스틱을 초가공식품의 유통과 소비를 위해 배출하지만 그 해결에는 이렇다할 기여를 하고 있지만 않다. 인간이 지금까지 배출한 플라스틱의 91%가 재활용되지 않고 있다. 초가공식품은 거의 유통 소비를 위해 거의 반드시 플라스틱을 필요로 한다. 

 저자는 초가공식품은 막는 방법으로 우선 정책을 만드는 사람과 정책의 기반이 되는 정보를 제공하는 사람을 식품업계로부터 직간접적으로 지원을 받는 것을 금지해야 한다고 한다. 사실 양자가 기본적으로 적대적으로 대해야하는 것이 옳다고 본다. 또한 초가공식품의 마케팅도 제한해야 한다고 본다. 초가공식품은 맛과 광고로 인해 그 중독성과 영향력을 강화한다. 진짜 자연식품은 수익이 낮아 광고도 딱히 하진 않지만 자신이 영양가가 높고 신선하고, 몸에 이롭다고 굳이 광고하지 않는다. 그럴 필요가 없기 때문이다. 하지만 초가공식품은 실제로 그런면이 전혀 없기에 자신이 그렇다고 억지로 광고한다. 마지막은 개인의 선택이다. 개개인이 초가공식품을 피하고 사지 않도록 노력을 해야한다는 것이다.   

포유류는 무엇일까

그래서 포유류 - 말캉말캉하고 복슬복슬한 포유류의 13가지 특성
리암 드류 지음, 고호관 옮김 / Mid(엠아이디) / 2024년 5월

 인간은 포유류에 속한다. 그리고 포유류는 육상에 사는 대형동물 중엔 조류와 더불어 가장 마지막에 진화했고 인간이 여기에 속하기에 가장 고등동물이라는 오해를 받기도 한다. 물론 다른 동물에는 없는 많은 특질이 있기는 하다. 우리는 포유류를 쉽게 구분하지만 과거 과학자와 분류학자, 진화론자들은 포유류만의 특질을 구분하기 쉽지 않았다. 온혈동물, 젖, 태생, 털, 네 발과 꼬리, 언어 같은 소리 등이 특질이지만 일부 종은 그걸 갖고 있기도 하고 아니기도 하다. 당장 고래만 해도 털이 없고, 박쥐는 날아다닌다. 책은 이런 복잡 다변화한 포유류의 특질을 하나하나 진화, 생물학적으로 고찰한 책이다. 

 포유류는 5416종으로 이 중 단공류가 4종, 유대류가 331종, 태반류가 5080종이다. 포유류는 역사상 세 단계로 구분된다. 3억 1천만년에서 2억 1천만년으로 포유류 전단계의 동물이 포유류로의 가능성을 보여준 시기다. 두 번째는 2억 1천만년-6600만년전으로 포유류가 등장하고 진화한 시기다. 마지막은 6600만년에서 현대로 공룡 이후의 시기로 포유류는 사실상 육상의 생태적 빈자리를 차지하며 폭넓게 진화하며 번성한다.

1. 음낭

 포유류의 수컷은 음낭이 바깥으로 돌출되어 있는 거의 유일한 동물이다. 생물의 존재 조건이 번식과 그를 위한 생존이라는 점을 감안할 때 그 핵심기관이 바깥에 나와 있다는 것은 많은 위험을 감수하게 한다. 그럼에도 이것이 바깥에 위치한다는 것은 그럴만 했다는 것을 의미한다. 

 인간에게 고환의 발생은 태아시기부터 상당한 모험이다. 임신 8주 인간 태아는 고환과 난소가 될 남여공통구조를 갖는다. 여아는 이 구조가 신장근처에 있다. 그리고 포유류를 제외한 대부분의 동물들은 신장 근처에 고환이 있다. 이게 원래 위치란 이야기다. 그러다 남아는 초기 생식샘이 7주 동안 근육과 인대로 이뤄진 도르래를 타고 뱃속을 가로지른다. 이리 과정이 복잡하다보니 남아의 3%가 고환잠복상태로 태어난다. 물론 대부분 자라며 돌출되어 해결된다. 하지만 1%는 여전히 잠복상태로 있어서 불임으로 이어지게 된다. 그리고 고환이 나온 통로로 인해 탈장이 생기기도 한다.

 단공류인 오리너구리와 가시두더지는 음낭이 없다. 즉, 음낭의 발달은 유대류와 포유류 시기에 진화했다는 의미다. 대충 1억년 전 정도로 추정된다. 물론 고슴도치, 두더지, 코뿔소와 맥, 돌고래와 고래, 바다표범, 바다코끼리 등은 고환이 신체 내부 위치한다. 이들은 몸이 커지고, 물과 땅속에 살게되면서 고환을 다시 안쪽으로 집어 넣은 것으로 보인다.

 고환이 바깥에 나올때 혜택은 체온이다. 생식세포의 생성은 체온보다 3-4도 낮을때 최적화한다. 포유류는 과거 심부체온이 34도 정도로 낮았던 것으로 추정되는데 공룡이후 시기에 급상승했다. 그러면서 고환이 온도로 인해 외부로 나왔을 것이란 가설이다. 

 또 하나는 과시 가설이다. 음낭을 드러내 성적 구애로 썼을 것이란 의미다. 하지만 포유류의 음낭은 색이 피부와 비슷하고, 잘 보이지 않는다. 물론 일부종은 색이 화려하고 보이기도 하지만 소수란 점에서 과시 가설은 설득력이 좀 부족하다.

 가장 유력한 것은 달리기 가설이다. 포유류는 움직임이 활발할 데 갑자기 움직이면 복부에 큰 압력이 가해진다. 그래서 고환이 외부로 배출되었다는 이론이다. 실제로 코끼리나 코뿔소 등의 큰 포유류는 대개 안전하기에 좀처럼 잘 뛰지 않는다. 

2. 젖주기

 포유류는 젖을 준다. 다만 단공류는 젖꽂지가 없다. 단공류는 다른 포유류들과는 새나 파충류처럼 소변과 대변을 한 구멍에서 해결하기에 구멍이 하나라 단공류다. 단공류인 오리 너구리는 젖꼭지가 없기에 땀처럼 젖을 분비한다. 새끼는 그래서 털을 빨아서 젖을 먹는다. 단공류의 이런 젖주기는 초기의 젖이 젖꼭지를 통해 분비된 것이 아니라 넓게 퍼져서 나왔음을 시사한다. 

 포유류 중 인간만이 커다란 유방안에 젖샘이 존재한다. 유방의 크기는 젖의 양과는 상관이 없다. 지방과 섬유조직의 양이 유방의 크기를 결정하는데 젖은 젖샘의 크기와 상관하기 때문이다. 포유류 중 물범은 딱 4일만 수유한다. 그 4일간 새끼 물범은 무려 몸무게가 7kg에서 22kg으로 늘어난다. 젖이 거의 마요네즈처럼 지방60%짜리 고열량이기 때문이다. 물범이 이러는 이유는 물속에서 젖을 줄 수가 없고 바깥에 노출되어 위험하기에 그 기간을 최소화한 것으로 보인다. 

 돌고래와 고래는 입술이 없어 새끼가 젖을 빨지 못한다. 그래서 젖샘에 근육이 발달해 어미가 새끼의 입을 향해 젖을 정확히 방사한다. 

 젖은 포유류보다 오래되었을 가능성이 높다. 젖의 기원엔 두 가지 학설이 있다. 우선 항생제 용액, 다른 하나는 알이 말라 붙지 않게 하는 것이다. 포유류의 조상은 알을 낳았을 것인데 알은 마르지 않아야 했다. 그런데 온혈동물이 되어가며 체온이 높으니 알이 자주 말랐을 것이며 그것을 방지하기 위해 몸에서 액체를 분비했을 것이다. 그리고 그 액체에 알을 보호하기 위해 항생작용도 있었을 것이다. 그리고 새끼는 알에서 태어나 자연히 그 액체를 먹었을 것인데 그것이 열량을 갖게 되어 젖이 되었을 것이다. 

 젖은 모체에 상당한 에너지 손실을 일으키지만 이점도 크다. 우선 안정적 음식 공급이다. 부모가 새끼에게 사냥해서 음식을 해야한다면 새끼를 떠나야 하는 위험이 크고, 사냥의 성공여부에 따라 음식공급도 간헐적일 수 있다. 하지만 젖은 그런 걱정이 없다. 다른 장점은 하나의 먹이만 줘도 된다는 것이다. 포유류의 새끼는 상당히 오랜 기간 젖을 먹는다. 완전식품이라 그것만 먹어도 된다는 점이다. 하지만 사냥을 하는 경우 온전한 발달을 위해 다양한 먹이를 제공해야 한다. 이는 풍부한 서식환경을 요구한다.

3. 부모의 양육

 부모가 자식을 양육하는 것은 많은 동물에게 당연한 것이 아니다. 상당 수의 절지동물과 어류는 그냥 새끼를 방목한다. 그래서 질보단 양으로 승부한다. 부모가 자식을 양육하는 것은 그 종이 처한 생태적 상황에 의지한다. 포유류와 조류는 새끼를 반드시 보살핀다. 이는 둘다 온혈 동물이기에 새끼에게 막대한 에너지가 필요하며 이를 부모에 의지해야함을 의미한다. 

 포유류는 95%의 수컷이 육아에 참여하지 않는다. 반면 조류는 무려 90%의 수컷이 육아를 돕는다. 이는 젖 때문이다. 포유류 암컷은 젖이 나오기에 새끼를 온전히 보살피며 먹이를 줄 수 있다. 하지만 조류는 젖이 없기에 암컷이 사냥을 나가야 하고, 그 사이 새끼는 위험에 노출된다. 그리고 요구하는 먹이량도 많다. 때문에 둘이 같이 사냥을 나가거나 한 쪽이 새끼를 돌보며 지켜야 한다. 

 그리고 체내수정도 부성을 부정하는 하나의 요소다. 체내 수정은 암컷에겐 자신의 새끼를 확실히 하고 수컷에게는 그렇지 않음을 의미한다. 그리고 수컷은 이런 불확실성 외에도 양육엔 기회비용 문제가 발생한다. 양육을 하면 자신의 새끼하나를 확실히 지킬수 있지만(확실하다면 말이다.) 대신 다른 수 마리의 암컷과 짝짓기를 통해 자신의 유전자를 퍼뜨릴 기회를 상실하게 된다. 하나의 불확실성을 안전하게 하기 위해 수많은 가능성을 부정하는 것은 수컷에겐 애당초 수지타산이 맞지 않는다.

 그럼에도 5%의 포유류에겐 부성이 있다. 부성의 필수조건은 우선 일부일처제다. 둘은 대개 일치하나 일부일처제이면서도 수컷이 양육을 하지 않는 경우도 있다. 일부일처가 진화한 것은 두 가지로 추정된다. 하나는 지리적 조건, 다른 하나는 영아 살해다. 지리적으로 암컷이 넓게 산개한 종의 경우, 수컷이 짝짓기를 위해 암컷 자체를 만나는 것이 힘들다. 이 경우는 에너지와 시간을 낭비하며 불확실한 여러 기회를 노리기 보다는 우연히 만난 하나를 확실히 하는게 낫다. 이 경우 일부일처가 채택된다. 다른 하나는 영아 살해다. 대개의 수컷은 암컷과 짝짓기를 위해 그 암컷이 갖고 있는 영아를 살해한다. 사자가 대표적이다. 일부일처는 수컷이 새끼를 지키기에 이런 것을 방지한다. 현재 양자 중 더 설득력이 있는 것은 지리쪽이다. 

 양육 감정은 대개 호르몬으로 인해 생겨난다. 하지만 영장류의 경우 모성행동은 호르몬에만 의존하지 않는다. 실제로 대개의 영장류는 어미가 처녀임에도 다른 새끼들에 강한 관심과 보호감정을 갖는다. 이는 모성행동이 호르몬 중심에서 감정, 보상 충족 기제로 변화했음을 시사한다. 

 양육을 일방 행동이 아니다. 새끼도 강력하게 양육을 유도하고 원한다. 그래서 포유류의 새끼는 대부분 귀엽게 생겼으며 부모가 잘 듣게 높은 소리를 낸다. 또한 새끼는 어미와 다른 개체를 잘 구분하고 가급적 어미와 떨어져 있지 않으려 하며 홀로 있게 되면 강한 위기심을 느끼고 절망감에 빠진다.

4. 포유류의 턱

 포유류의 턱은 다른 양막 생물들과 다르다. 일단 치골-측두골 턱 관절을 형서하는 치골이 한 개 더 있다. 다른 양막류는 서로 다른 두 개 뼈가 턱관절을 이룬다. 그래서 포유류는 정교한 씹기가 가능하고 강한 치악력을 갖는다. 포유류가 이렇게 턱이 발달한 것은 온혈인 것과 관련이 깊다. 온혈동물은 항상 난방을 하기에 강한 크기의 냉혈동물보다 10배의 에너지가 필요하다. 그렇기에 자주 사냥을 해야 하고 성공하면 먹이를 성공적으로 분해하여 섭취해야 한다. 그래서 씹기를 위한 턱이 발달한 것이다. 

 포유류는 치아의 내구성이 매우 우수하다. 에나멜로 이뤄져 가장 강한 광물질이다. 그리고 치아의 수가 적고 상악과 하악에만 나며 둘이 정교하게 맞붙는다. 그리고 포유류는 아래 턱을 양 옆으로 움직일 수 있다. 

 포유류의 턱은 진화과정에서 모양이 바뀌면서 힘을 받는 곳이 턱관절에서 멀어져서 지렛대의 원리로 인해 더욱 강하게 무는 것이 가능해졌다. 턱뼈인 치골에 근육이 붙으며 더 길이지고 그 결과 두개골과 연결되었는데 이는 기존의 턱관절이 사라짐을 의미한다. 이 새로운 턱관절로 인해 포유류는 더 동작이 가능해졌고 양옆으로 씹는 것도 가능해졌다. 관절의 형성 뒤 치골 뒤에 작은 턱뼈들이 생성되었는데 이 뼈들은 소리를 들을 때 진동하여 청력에 기여한 것으로 추정된다. 

 모든 포유류는 비강과 입이 분리되어 있다. 원래 하나의 공간이었는데 위턱의 양쪽뼈가 발달하고 결합하여 분리된 것이다. 이런 이차 입천장은 여러 유용한 기능이 있다. 우선 위턱이 강화되었다. 그리고 숨쉬는 곳과 먹는 곳이 분리되어 먹으면서 숨을 쉴 수 있게 되었다. 그리고 진공을 형성하여 젖빨기에 유리해졌다는 점이다. 

 비강에는 구겨져있는 비갑개란 뼈가 있다. 이곳은 구겨져 있기에 많은 후각세포가 자리할 수 있어 포유류의 후각발달에 상당히 기여했다. 비강은 호흡 때 점액으로 덮여 있어 먼지를 제거하고 수분을 증발시키고 온도를 조절해 외부 공기로부터 폐를 보호한다. 또한 숨을 내쉴때는 수분을 탈락시켜 호흡으로 인해 탈수증상을 방지한다. 

5. 포유류의 내온성과 움직임, 그리고 털

 온혈동물은 같은 크기의 냉혈동물보다 훨씬 많은 에너지가 필요하다. 이는 온혈동물이 열을 발생시키는 능력이 있고 과한 열은 식히고, 만든 열은 보호해야 함을 의미한다. 발열은 내장기관의 신진대사에서 생겨난다. 그리고 단열은 피부와 털이 한다. 포유류의 털은 움직여서 주변의 공기를 가두어 보온을 한다. 추우면 털이 곤두서서 이 공기층을 두텁게 한다. 하지만 소형포유류는 이 방식으로 부족하다. 몸의 크기 대비 표면적이 넓기 때문이다. 그래서 그들은 추운 지역에 잘 살지 않고, 어쩔 수 없다면 땅이나 눈 속으로 파고든다. 그래서 내온성은 아마도 대형 동물에서 유래되었을 가능성이 높다. 대형 상태에서 생겨났고 그 후손이 작아졌을 것이란게 추측이다. 

 또 다른 단열 방법은 피부 근처의 혈류 조절이다. 열을 내뿜기 싫으면 혈관을 수축시키고 발열하고 싶으면 확장하는 것이다. 몸을 부들부들 떨면 근육에서 발열 효과가 생겨난다. 그리고 갈색지방인 피하지방을 태우는 것도 발열 방법이다. 그래서 포유류 새끼는 갈색 지방이 많고 지방 자체가 많다. 열의 발산에서는 땀을 흘리는 방법이 있다. 개는 발바닥에서만 땀이 나기에 혀를 내밀어 이를 보충한다.  

 내온성을 위해서는 호흡체계가 좋아야 하고, 순환체계도 발달해야 한다. 포유류는 심장에서 피를 뿜는 방이 두 개다. 그래서 양자의 혈압을 다르게 할 수 있다. 폐는 상대적으로 보호를 위한 낮은 혈압이 필요하며 몸으로 갈 때는 고압으로 뿜어야 효율을 높일 수 있다. 그리고 적혈구도 중요하다. 포유류의 적혈구는 매우 작아 모세혈관까지 침투가 가능하다. 

 초기 육상동물은 물고기처럼 양 옆으로 몸을 움직였을 것이며 파충류는 지금도 그렇게 움직인다. 하지만 이는 문제가 많다. 양옆으로 움직이면 매번 그 방향의 폐가 찌그러져 호흡이 곤란하다. 그래서 포유류는 진화하면서 척추가 양옆으로 움직이지 않게 되었고, 차차 앞뒤로 구부릴 수 있게 되었다. 그러면 폐를 찌그러뜨리지 않으면서도 빠르게 위 아래로 오르내리는 보행이 가능하다. 그리고 포유류는 횡경막도 발달시켰다. 횡경막은 늑골과 협업하여 강한 호흡을 가능하게 한다.

 털의 기원은 피지선과 관련이 깊다 털은 피지선 위에 있는데 초기에 아마 피지선에서 나오는 윤활유를 잘 부분하게 하는 것이 털의 기원이었을 것이다. 그러던게 나중에 더 발달하고 깊어지며 온혈동물의 단열기능을 하게 된 것이다.

 몸이 충분히 큰 대형동물들은 사실 표면적이 작아 털이 필요없다. 그래서 코끼리 , 하마, 코뿔소 같은 대형동물은 온혈임에도 털이 거의 없다. 

6. 야행성이 포유류

 우리는 포유류가 주행성이라 생각하나 대부분의 포유류는 야행성이다. 심지어 최상위 포식자인 사자도 그렇다. 포유류는 20%만이 주행성이고, 8.5%는 시간을 상관하지 않으며, 2.5%는 황혼과 여명기에 활동하고, 70%는 야행성이다.

 이는 포유류가 공룡시기를 살면서 공룡을 피해 야간에 활동하며 주로 진화했음을 시시한다. 오랜 야간 생활은 포유류의 시각을 약화시키고 후각과 청각은 강화시켰다. 어류와 양서류, 파충류는 포유류보다 많은 네 종류의 원추세포를 갖지만 포유류는 대개 두 개만은 갖는다. 다만 인간은 3개다. 대신 포유류는 각막이 커서 망막에 빛이 쉽게 도달하고, 간상세포가 많아 야간 시력이 뛰어나다. 

 그리고 포유류는 청력이 발달해 높은 소리를 들을 수 있다. 대부분의 공룡이 이를 듣지 못했을 거것으로 추정되는데 그로 인해 포유류는 포식자에게 들키지 않고 새끼를 돌보고 서로 의사소통할 수 있었을 것이다. 

 언급한 것처럼 포유류의 비강에는 젖힌 비갑개가 있고 이로 인해 많은 후각세포가 자리한다. 포유류의 후각수용체는 1000개 정도다. 도마뱀과 물고기는 100개, 새와 거북은 400개, 이빨고래는 0개, 코끼리는 무려 2000개다. 

7. 태반 

 태반은 포유류의 새끼가 오랜 임신 기간을 거쳐 제법 많이 자라게 나오는 핵심 장치다. 같은 포유류더라도 단공류는 알을 낳고, 유대류는 태반이 없어 임신기간이 매우 짧에 말도 안되게 작은 새끼를 낳는다.

 태반은 정반합의 결과물이다. 부계유전자는 공격적으로 태반을 만들며 모계유전자는 이를 방어한다. 그래서 태반은 상당히 다양하고 복잡하게 150차례나 진화했다. 임신 극초기에 영양배엽이 모체 조직을 소화하는 효소를 분비한다. 엄마를 잡아 먹는 행위다. 그러면 모체는 그런 효소를 억제하는 화학물질을 분비한다. 태반은 그 자체의 발달을 가속화하는 성장 인자를 분비하고 그와 함께 탈락막 기실 세포는 이 성장 인자를 중화하는 단백질을 분비한다. 

 태반은 호르몬을 모체의 혈류에 분비해 인슐린 저항성을 높여 혈당과 협압을 높여 자기의 영양공급을 유리하게 한다. 그리고 모체는 자신의 보호를 위해 반대되는 역할을 한다. 

 포유류는 임신에 대한 면역 관용을 허용한다. 그래서 이질적 태아의 수용이 장기간 가능한데 유대류는 이런 기능이 없다. 그래서 유대류가 말도 안되게 임신기간이 짧게 작은 새끼를 낳게 되는 것이다. 

인간이 늙고 죽는 이유

우리는 왜 죽는가 - 노화, 수명, 죽음에 관한 새로운 과학
벤키 라마크리슈난 지음, 강병철 옮김 / 김영사 / 2024년 5월

 인간은 죽음을 인식하는 인지능력을 갖고 있기에 그것을 두려워하고 피하려 한다. 하지만 의외로 담담히 받아들이려는 태도를 갖고 있기도 하다. 스티븐 케이브란 사람은 이런 죽음을 피하려는 불멸성의 추구야말로 인간문명의 원동력이라 칭한 바 있다. 죽음에 대한 인간의 전략은 크게 4가지라 볼 수 있다. 최대한 오래 살려고 하기(진시황이 한 짓이다, 물론 오히려 빨리 죽었지만), 죽은 뒤 육체의 부활(예수나 미이라 등이다.), 영혼으로 이어지기(대개의 종교가 근거 없는 내세를 약속하고 현실에서 물질, 정신적 행위를 요구한다), 작품, 기념품, 생물학적 자손들로 유산 남기기다.(가장 현실적인 행위다)

 지난 150년 간 인간의 수명은 2배 가까이 늘었다. 그렇다고 늙은 노인이 200세까지 사는 것은 전혀 아니다. 과거 평균수명은 30세 정도로 극히 낮았는데 이는 사람이 30세에 죽는 것이 아니라 유아 사망률과 질병등으로 요절하는 사람이 수치를 낮춰왔기 때문이다. 이 시기를 운 좋게 넘긴 사람은 지금 만큼은 아니어도 충분히 오래 살았다. 때문에 평균수명의 연장은 요절하는 사람의 수를 크게 줄인 것에 기인하지 인간 자체의 수명을 늘린 것은 아니다. 

 인간이 죽는 이유는 생명체를 유지하는 기제에 문제가 생겨 결국 총체적인 붕괴로 이어지기 때문이다. 인간 DNA에는 발달과 성장, 생명유지를 위한 단백질을 생성하는 설계도가 있다. 이는 매우 정교한 복제능력을 갖고 있지만 실수라는 것을 하며 이것을 수정하는 기제도 갖고 있다. 하지만 이는 나이가 들수록 점차 붕괴한다. 이렇게 연령이 높아지며 점차 망가져가는것을 노화이론이라 한다. 이 이론은 몸은 나이들어 죽기 전 유전자를 전달할 수단일 뿐이기에 몸이 유전자 입장에선 일회용이니 임무를 마치면 점차 노화하여 폐기되는 것이라 생각한다. 그리고 세대를 거듭하면 생식세포는 기존 부모가 갖고 있던 노화의 표지나 후성적 표지를 모두 초기화해 젊고 건강한 세대를 다시 만들어 내어 진화한다. 그리고 이런 기제는 부모 자식이 뚜렵이 구별가능한 생물일 수록 잘 나타난다. 그리고 유성생식을 하는 생물에게서도 잘 드러난다. 성이 진화한 이유는 각 부모에서 유래한 유전자를 다양한 방식으로 조합해 유전적 변이를 이뜰어내고 이를 통해 환경변화 적용력을 높이기 위해서다. 결국 성별을 분리한 대가는 죽음일지도 모른다. 무성생식 생물은 죽음이 유성생식 종만큼 뚜렷하진 않기 때문이다.(스스로가 복제되거나 다시 시작하는 경우가 많다. 물론 복제의 회수에 한계는 있다.)

 동물의 수명엔 큰 차이가 있다. 이는 대사율과 관련하는데 동물의 대사율은 뭄무게의 (3/4)의 제곱에 비례한다. 그래서 동물은 클수록 대사율이 낮다. 포유동물의 심박수는 평생 15억회 정도다. 대사율이 느리면 심박은 낮고 그래서 오래 산다. 이런 모든 관계는 마치 생명의 자연적 한계가 설정되었다는 느낌을 준다. 큰 동물의 대사가 느린 이유는 신체가 크기에 표면적이 적어 체온 유지에 유리해 대사를 낮게 유지할 수 있고, 포식당할 확률이 적어 오래 살며 새끼를 키우는 것이 더 적응적이기 때문이다. 작은 생물은 정확히 반대로 표면적이 넓어 체온 유지가 어려워 대사가 빨라야 하고 잡아먹힐 확률이 높아 긴 수명을 설계하는 것이 비적응적이다. 

 이런 이유로 수명지수란 것이 있다. 신체크기와 평균수명간의 비례 관계를 나타낸 것으로 대부분의 동물은 1이다. 인간은 이것이 무려 5로 이는 인간이 신체크기에 비해 5배나 긴 수명을 보인다는 의미다. 인간은 의례적인 경우로 인간보다 높은 수명지수를 보이는 생물은 포유동물 중 19개 종 뿐이다. 그 유명한 벌거숭이 두더지 쥐가 있고, 나머지 18종은 모두 박쥐다. 박쥐는 포식확률이 낮은 조류이고(그래서 조류들은 대개 몸집에 비해 수명이 길다), 여기에 포식자가 침입하기 어려운 동굴에 거주하며 그나마도 거꾸로 매달려 있어 잡아먹힐 확률이 극히 낮다. 여기에 동면까지 취하기에 이들의 대사속도는 더욱 느리다. 이런 박쥐의 수명지수는 무려 10에 달한다. 이제 책에서 제기하는 노화의 원인을 살펴보자.

1.DNA의 문제

 유전자에 기록된 가장 중요한 정보는 단백질을 만드는 방법이다. 신체를 조립하는 조직이니 이것을 만드는 방법은 신체를 구성하는 것이 된다. DNA는 디옥시리보스라는 당과 인산염이 번갈아가면서 늘어서 골격 가닥을 이룬다. 그리고 각각의 당분자는 네 가지 염기인 A, G, T, C와 결합해 정보를 부호화한다. 이 분자들이 특정한 순서로 늘어놓여 의미와 정보를 전달한다. 그리고 A-T, C-G만 결합한다. 그래서 한 쪽만 알면 반대를 알 수 있고 이 때문에 한 가닥만 분리하여 복제가 가능하다. 

 DNA에서 유전자를 부호화한 부분이 북제되어 RNA를 생성한다. RNA는 한 가닥이고 리보스라는 당으로 구성된다. 그리고 T대신 V염기를 쓰는게 차이점이다. 일부 RNA는 단백질을 만드는 기계의 부푼 역할을 한다. 유전자의 활성을 켜고 끄기도 한다. 구분은 위해 유전자 복사와 관련한 RNA를 mRNA라 한다. 

 단백질의 원료인 아미노산의 생성엔 문제가 있다. 그것은 20개인 반면 설계도인 유전 염기는 4개이기 때문이다. 그래서 염기를 세 개씩 한 단위인 코돈으로 묶어 스며 한 코돈이 한 개의 아미노산에 대응한다. 그리고 이 모든 과정엔 세포내 조직인 리보솜에서 일어난다. 

 아미노산 서열 속에는 그 단백질 자체가 고유의 기능을 수행하기 위해 특정한 형태로 접히는데 필요한 모든 정보가 있다. 단백질 사슬을 스스로 접히는 능력 갖추고 있기에 유전자 속의 일차적 정보가 삼차원으로 구성된다. 유전자에는 단백질을 만드는 방법이 있는데 여기는 인체를 단순히 구성하는 것 외에 중단하고, 속도를 조절하고, 단기, 장기간 만드는 정보도 있다. 이 신호들은 주변에 존재하는 화학물질이나 다른 유전자에 의해 활성화, 비활성화한다. 

 DNA 복제는 성장하는 것 이외에도 세포를 평생 무수히 복제하므로 계속 일어난다. 이는 매우 정교하나 꾸준히 오류가 일어난다. 이런 돌연변이는 있어도 다른 유전자가 이 기능을 대체 하는 경우가 많아 괜찮다. 그리고 생식세포의 돌변변이는 치명적일 수도 있지만 적응적 변이를 일으켜 진화의 원동력이 된다. 하지만 체세포는 다르다. 여기서의 돌연변이는 생명과정 자체의 붕괴를 일이킬 수 있다. 

 인간의 유전자 설계도는 방사선이나 화학물질 등 환경인자에 의해 손상될 수 있다. 자외선은 두 개의 인접한 티민을 서로 연결하여 돌연변이를 일으킨다. 자외선 노출은 매우 흔한 일이기에 티민이량체가 생기는 것은 흔하며 이는 하나처럼 움직인다. 티민이량체가 있으면 DNA복제가 차단되어 새로운 DNA생성이 일어나지 않는다. 그리고 자외선에 지속 노출되면 놀랍게도 티민이량체가 사라지고 다시 채워진다. 이는 DNA가 티민이량체를 인식하고 복구하는 기전을 갖고 있음을 의미한다. 하지만 손상이 너무 크거나 복구기전자체에 돌연변이가 생기면 암이 생겨나게 된다. 

  DNA손상대응의 핵심은 p53단백질이다. 이는 TP53이라는 종양억제 유전자의 산물이다. 모든 암의 거의 50%에서 p53돌연변이가 발생한다. 정상적인 경우 p53은 동반자 단백질이 결합해 비활성화 상태다. 하지만 DNA 손상을 감지하면 p53이 세포에 축적된다. p53은 세포내에서 항상 생성되어 빨리 교체된다. p53은 많은 유전자를 활성화 시켜 DNA복구 유전자 활성화 그리고 손상이 심한 세포의 자멸사 유전자를 켜기도 한다. 인간은 부모에게서 각각 한 개씩 p53 유전자 물려 받는다. 그런데 이는 적은 숫자다. 우리 보다 세포가 훨씬 많은 코끼리는 p53 유전자가 20개나 된다. 그래서 암에 좀처럼 걸리지 않는다. 이는 큰 몸의 유지를 위해 진화한 기제로 보인다. 

 실제로 강력한 DNA 복구 기제는 수명과 강한 상관관계가 당연히 있다. 

2. 텔로미어

 온전한 염색체의 말단은 끊어져도 바로 연결되지 않고 분리 상태를 유지한다. 이를 텔로미어라 한다. 인간은 46개의 염색체 당 두 개씩 텔로미어 92개를 갖는다. 텔로미어의 염기서열은 반복적이다. 인간을 비롯한 포유동물의 텔로미어 반복서열은 TTAGGG식이다. 어느 정도 반복되며 염기는 점차 사라지는데 그래서 반복이 있는 듯 하다. 하지만 결국 모두 닳아서 사라지면 문제가 생긴다. 

 텔로미어의 반복서열을 연장하는 효소가 있는데 텔로머라아제다. 대부분 세포는 텔로머라아제를 생성하지 않는다. 생식세포와 일부 특수세포 그리고 암세포가 불행히도 예외다. 암세포는 흔히 세포의 분열한계를 일컫는 헤이플릭한계조차 없다. 그래서 인간이 죽음을 맞게 되는 것이다. 

 텔로미어의 구조는 특별하다. DNA가닥 중 하나가 다른 가닥보다 곧게 뻗어 있다. 이 긴 가닥이 고리처럼 되돌아오면서 특수한 단백질의 도움을 받아 특이한 구조를 이룬다. 이를 셸터린이라 한다. DNA말단을 보호하고 끊어졌다고 인식하지 못하게 하기 때문이다. 텔로머라아제에 결함이 있거나 양이 적으면 이른 나이에 노화 관련 질병에 시달린다. 스트레스는 노화의 원인 중 하나로 생각되는데 이는 스트레스를 받으면 대량의 코르티솔이 분비되고 이로 인해 텔로머라아제 활성이 저하되기 때문이다. 

 텔로미어가 이렇게 수명가 관련하기에 길면 좋다고 생각하지만 그보다는 닳는 속도가 중요하다. 실제 생쥐의 텔로미어는 인간보다 길다. 다만 빠르게 닳아버리기에 소용이 없다. 

3. 후성유전

 전사인자는 유전자 발현을 조절하는 단백질로 어떤 유전자를 얼마나 켜고 끌지를 결정한다. 줄기세포에는 그래서 활성전사인자가 많다. 일본의 야마나카는 4가지 전사인자를 활성화 시키면 성체세포도 만능성 줄기세포로 바꿀수 있음을 밝혔고 이를 유도만능줄기세포라 한다. 모든 세포에는 항상 발현되는 유전자가 있는데 이를 살림 유전자라 한다. 

 하지만 많은 유전자들이 전사인자에 의해 활성화하거나 비활성화한다. 대장균은 평소 유당을 접할 일이 거의 없다. 그래서 유당을 접하면 이를 소화하는 유전자가 활성화하고 사라지면 다시 꺼진다. 염기인 ATCG에는 화학적 작용기가 붙어있다. -CH3메틸기가 추가되면 스위치가 꺼지는 식이다. 세포는 분열하면서 모세포의 메틸화패턴을 그래도 보전한다. 그래야 적응이 유지되기 때문이다. 

  DNA에는 히스톤이라는 단백질이 둘러쌓여 있다. 히스톤은 양전하를 띠고 있어 DNA의 인산염을 끌어당긴다. 그래서 DNA를 고도로 당기는 힘으로 압축한다. 8개의 히스톤이 모여 공모양을 만들고 그것을 DNA가 감싼 형태가 뉴클레오솜이다. 이것이 가지런히 정렬해 실모양을 이룬 후 이리저리 방향을 바꿔가며 촘촘하게 엮여서 세포의 핵이라는 비좁은 공간에 들어갈 수 있게 된다. 크로마틴이 압축된 상태에서는 그때그때 필요한 DNA상 정보를 전달하기 어렵다. 그래서 대부분의 크로마틴은 압축 저장하고 항상 필요한 부분은 쉽게 접근하는 구조를 갖는다. 

 DNA가 메틸화하면 비활성화하고 히스톤 아세틸화는 활성화를 한다. 이런 DNA메틸화는 연령과 강한 상관관계를 갖는다. 건강수명, 암, 치매 발생위험을 가능하게 하는 메틸화 부위가 무려 513개나 된다. 메틸화 패턴은 그래서 생물학적 시계나 다름이 없다. 이처럼 후성적 유전적 표식은 염증 경로의 증가와 RNA 및 단백질 합성 경로의 감소는 물론 DNA복구와도 관련이 있다. 그래서 결국 노화가 일어난다. 후성유전 변화 역시 일정표를 따르는 것 같다. 

4. 단백질

 단백질은 올바로 생성되어도 잘못 접히는 경우가 많다. 이를 방지하기 위한 것이 샤프롱이다. 아미노산이 접히는 이유는 일부 아미노산이 소수성을 띠기 때문이다. 소수성은 물 노출을 싫어하는 성질이다. 친수성은 반대로 물 노출을 즐긴다. 그래서 소수성을 띠는 것이 물을 피하기 위해 안으로 오그라들어 숨고 친수성이 드러나며 단백질은 접히게 된다. 이들은 분포에 따라 접힘은 상당히 다양해진다. 

 다만 단백질은 굳건하진 않기에 시간이 지나면 사슬이 엉켜 기능을 잃게 된다. 많은 단백질은 생성 후 특정 부위에 당분자가 추가된다. 이를 당화라고 하며 작동에 반드시 필요하다. 하지만 노화하면 당분자가 무작위로 단백질에 추가된다. 이를 무효성 당화라 하며 백내장, 황변병성 같은 병의 원인이 된다. 

 그리고 신체에는 이런 잘못된 단백질을 고치는 기제가 있다. 유비퀘틴이라는 표지가 잘못된 단백질에 붙고 이것을 프로테이솜이라는 것이 부숴셔 재활용한다. 다만 이 기제 역시 노화하면 잘 잘동하지 않게된다. 오류 단백질이 규모가 커지면 이를 리보솜에서 처리한다. 이를 자가포식이라 한다. 자가포식은 결함있는 단백질 이외에도 노화한 세포구조물, 세균바이러스를 제거한다. 

 비정상단백질이 과다하게 되면 이 재활용기전에 과부하게 걸려 리보솜에서 단백질 생산을 중단한다. 이를 통합스트레스반응이라한다. 

5. 열량제한

 TOR은 영양소가 충분할 때 세포 속에서 일련의 단백질 합성을 활성화해 세포 증식을 조절한다. TOR이 영양소를 감지해 세포를 능동적으로 자극해야 증식이 일어난다. 홀과 소넨비는 TOR에 그 과정을 능동적으로 허용해주지 않으면 세포가 mRNA를 번역해 단백질을 만드는 과정을 시작할 수 없고 따라서 증식이 멈춤을 밝혀냈다. TOR은 활성효소의 하나이며 다른 활성효소를 활성화하기도 한다. 이런 네트워크 효과로 TOR은 광범위한 역할을 한다. TOR의 중요한 역할 중 하나는 영양소가 풍부하고 스트레스가 적은 환경에서 자가 포식을 억제하는 것이다. 

 그래서 열량제한을 하면 TOR이 비활성화한다. 그리고 이는 자가포식을 증가시키기에 단백질의 잘못 접힌 부분을 적극 개선한다. 놀랍게도 면역억제제인 라파마이신도 열량제한처럼 TOR을 억제하는 효과가 있다. 

 IGF-1이 결합하면 daf-2 수용체가 활성한다. daf-2는 연쇄반응을 일으켜 daf-16 단백질을 인산화한다. 그런데 이 인산화한 daf-16은 핵속에 침투를 못한다 돌연변이가 생겨나야 하고 그래야 핵속에 들어가 수많은 유전자를 활성화한다. daf-16은 굶주림, 온도상승 등의 스트레스 대처한는 유전자와 당백질이 문제를 일으키기전 미리 손을 쓰는 샤프롱 단백질을 부호화하는 유전자도 활성화 한다.  

6. 미토콘드리아

 미토콘드리아는 오래전 큰 세균이 하나의 작은 세균을 삼키고 이것이 소화되지 않고 우연히 공존하면서 생겨난 것으로 보인다. 미토콘드리아는 세포내 기관으로 자리 잡아 막대한 에너지를 생산함으로써 고등생물의 탄생을 가능하게 했다.  

 미토콘드리아는 생명체가 흡수한 에너지를 ATP로 전환한다. ATP는 아데닌 염기에 리보스 당과 세 개의 인산염이 연결된 것으로 결합자체에 고에너지를 필요로 한다. 그리고 이 결합이 끊어지면 역시 고에너지를 방출한다. 즉, ATP는 인체 전체를 돌아다니며 에너지가 필요한 곳에서 결합을 끊어 에너지를 공급하는 일종의 화학적 고성능 배터리 역할을 한다. 

 미토콘드리아가 ATP를 생성하는 원리는 다음과 같다. 미토콘드리아는 두 개의 막으로 이뤄진다. 내막 안쪽에는 크고 복잡한 단백질 분자들이 호흡을 통해 생성도니 에너지를 이용해 수소이온을 내막 밖으로 내보내어 양성자 농도차를 만든다. 하지만 양성자는 생체막을 통과하지 못한다. 미토콘드리아의 막 부분에 있는 ATP 합성효소라는 특수한 분자만이 통과경로가 되는데 여기엔 터빈 같은 것이 있고 여기를 지나가며 터빈이 돌아가 ATP가 생성되는 것이다. 인간의 신체는 매일 거의 자신의 몸무게와 비슷한 ATP를 생성한다. 

 미토콘드리아는 대부분의 유전자를 버렸다. 99%이상이 핵속 염색체 유전자로 생성되며 자신이 나머지 일부만을 갖는다. 미토콘드리아에는 정자가 관여하지 않아 오로지 모계계승이 이뤄진다. 간혹 사람중에는 미토콘드리아 유전자에 결함이 있는 경우가 있는데 세 부모로 이 문제를 해결할 수 있다. 엄마가 미토콘드리아 유전자에 결함이 있는 경우 부부의 수정란을 정상적인 여성의 핵을 제거한 난자에 넣어 발생을 시키는 것이다. 이 방법이면 부부의 유전자를 그대로 계승되면서 미토콘드리아가 건강한 아이가 태어날 수 있고 영국에선 합법이다. 

 이런 생명활동에 필수적인 미토콘드리아도 나이가 들면 결합이 생긴다. 이것은 원래 길쭉한 타원이나 노쇠할 수록 원형에 가까워진다. 정상적인 대사의 부산물로 화학적 활성이 높은 분자가 생성된다. 이중 일부를 유리기라 한다. 이것들이 오랜 시간에 걸쳐 세포를 손상시켜 노화를 가속화한다. 미토콘드리아는 당분자를 산화해 연소시키는데 이대 산소를 물로 환원시킨다. 하지만 일부가 환원되지 않고 활성산소를 형성한다. 이것이 단백질과 유전자, 세포의 다른 구성요소를 손상시킨다. 즉, 미토콘드리아의 기능상실은 더 많은 활성산소를 발생시키고 이것이 인체 손상을 가속화해 노화를 촉진하게 되는 것이다. 

 노쇠한 미토콘드리아는 파열하고 그 안의 물질이 세포질로 나오게 된다. 문제는 미토콘드리아는 별도의 유전자를 갖고 있기에 세포가 이를 외부물질로 인식해 면역반응을 일으킨다느 것이다. 때문에 노쇠한 미토콘드리아가 많아지면 광범위한 염증반응이 일어난다. 

7.줄기세포

세포는 유전자 손상을 감지하면 3가지 기전을 작동시킨다. 손상이 가벼우면 복구기전을 작동하고, 심각하면 세포사멸화 유전자를 켠다. 마지막은 손상으로 인해 더 이상의 세포분열을 하지 않는 것이다. 이는 모두 암을 예방하는 조처다. 

 세포가 노쇠하면 염증을 일이크고 주변 조직의 기능을 방해하는 사이토카인 등의 물질을 분비한다. 노쇠세포는 보통 처리되나 노화하면 그 기능도 떨어져 문제를 일으키는 세포들이 신체내에 많아지게 된다. 

 세포는 신체 기능을 유지하기 위해 평생 꾸준히 보충된다. 물론 심장과 뇌는 예외다. 심근 세포는 평생에 걸쳐 겨우 40%만이 보충되며 뇌세포는 연간 1.75%만이 재생된다. 이 두 기관의 손상이 치명적인 이유다. 

 조직의 재생에는 줄기세포가 중요한 역할을 한다. 하지만 노화로 줄기세포는  더 많은 줄기세포를 만드는 임무와 재생을 해야하는 임무 사이에서 균형을 상실하게 된다. 줄기세포는 노화의 위험성이 커지면 수선보다는 사멸한다. 왜냐하면 암으로 발생할 경우 위험부담이 일반세포에 비해 지나치게 높기 때문이다. 그래서 노화하면 전신의 줄기세포는 빠르게 고갈되어 신체 전체의 재생능력이 크게 저하하게 된다. 특히, 조혈세포 부분의 줄기세포가 고갈되면 면역에 문제가 생기게 된다. 노화로 인한 전 분야의 줄기세포 고갈은 외모의 노쇠화, 전체적인 신체기능의 저하, 면역 기능의 저하의 주원인인 셈이다.