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가슴으로 읽는 상식1가슴으로 읽는 상식1
Posted at 2010/04/02 19:00 | Posted in 과학가슴으로 읽는 상식1
IUPAC명: water
화학식: H2O
과학명: 일산화 이수소(Dihydrogen-monoxide)
‘물’을 묘사하는 말:
물방울, 물줄기, 수증기, 김, 정화수, 강물, 강, 호수, 물웅덩이, 운하, 폭포, 구름, 비,..
...생명의 근원......
인간의 몸
70%
어류의 몸
80%
미생물의 몸
95%
생물내의 모든 화학반응의 배경이 되는 ‘물’,
...그리고
‘물’만 가지는 특별한 성질
“물은 액체 상태에서 고체 상태로 바뀔 때, 밀도가 감소하는 유일한 물질이다”
겨울이 되면 얼어붙는 강
‘물’은 얼 때, 밀도가 감소하기 때문에 항상 표면부터 얼어 겨울철, 강물에 있는 물고기와 생물들을 보호한다.
만일,
‘물’이 얼 때, 다른 모든 물질처럼 밀도가 증가한다면?
강물은 아래부터 얼기 시작, 전부 얼어버려
강물속의 물고기와 생물들은 결국 살 수 없게 된다.
단순한 분자 구조만으로
강물 속 모든 생명을 배려하는 ‘물’
인간의 몸
70%
=
<물>
“우리도 ‘물’입니다“-NSK-
작성자:노상균
편집자:유나겸
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그래도 지구는 돈다.그래도 지구는 돈다.
Posted at 2010/03/09 23:50 | Posted in 과학
지동설. 태양이 우주 혹은 태양계의 중심에 있고 나머지 행성들이 그 주위를 공전한다는 우주관이다. 사실 지동설의 개념은 정립된지 오래되지 않았다. 옛 사람들은 지구가 네모난 모양이거나 편평할 것이라고 생각했다. 그래서 사람들은 차마 하늘에 이글거리는 태양을 중심으로 지구가 움직일 것이라는 생각은 할 수 없었다. 왜냐? 지구가 움직이면 납작하고 네모난 지구위에 사는 사람들이 다 떨어져 죽을테니까. 하지만 이런 지레짐작과 편견속에서도 많은 수학자들과 과학들의 노력이 지구가 편평하다는 것을 증명하였고 꿈만 같았던 우주를 향한 로켓 발사가 성공적으로 이뤄지면서 지구가 동그랗고 작을뿐만 아니라 태양을 중심으로 도는 몇 행성중에 하나에 지나지 않다는 점 또한 증명되었다. 오늘은 그것을 증명하려한 몇 과학자들에 대해 얘기해보려 한다.
사실 처음 태양을 중심으로 한 우주관은 아리스토텔레스가 언급한 바 있으나 그것은 워낙 철학적인 수준의 발언이었기에 과학적이다라고는 평가 받지 않고, 기원 3세기경의 그리스사람 아리스타르코스가 주장한 바 있다. 그는 지축을 중심으로 지구가 일주운동을 한다고 말하기까지 했는데 후에 히파르코스 등 여러 사람들에게 모두 부정당했다.
이후 히파르코스의 영향을 받은 프톨레마이오스가 천동설을 주장하고 이것은 진리로 믿어져 왔다. 이 와중에도 지동설을 주장하는 사람들은 정확한 증거를 제시하지 못하고 있었다. 그러나 이후 코페르니쿠스가 몇가지 근거와 함께 지동설을 주장하였고 이는 현재 우리가 알고 있는 태양계의 모습과는 많이 달랐지만 후세의 과학자들에게 영향을 주었고 갈릴레오 갈릴레이, 케플러와 뉴턴등을 통해 지동설이 증명이 되었다.
1609년 갈릴레오 갈릴레이는 파도바대학 재직 중에 망원경을 만들었다. 처음 작은 망원경을 만들었던 갈릴레이는 당시 심취에 있던 천문을 관측하기 위해 천체망원경을 만들었고 그를 통해 여러 행성들을 관측한 뒤 지구는 우주의 중심이 아니라 하나의 행성일 뿐일거라는 결론을 얻었다. 이후 태양의 흑점을 관찰하여 태양이 회전한다는 것도 알아낸 갈릴레이는 이렇게 얻은 지식들을 정리한 '천문대화'라는 책으로 만들었다. 그러나 당시 코페르니쿠스의 지동설은 이적시 되어왔고 갈릴레이의 이 책 역시 출판할 수 없었다. 뿐만 아니라 갈릴레이는 종교재판에 나가게 되었고 당시 이렇게 죽음을 맞이 할 수 없다고 판단한 갈릴레이는 코페르니쿠스의 지동설을 부인했다. 그러나 재판장을 나오면서 갈릴레이는 '그래도 지구는 돈다.'라는 한마디를 남겼다. 과연 이러한 지동설의 주장이 다른 나라에서만 일어 났을까?
성리학자 김석문이라는 사람이 살았다. 그는 선교사가 쓴 한권의 책을 보았는데 중국에서 간행된 '오위력지'라는 책이었다. 이를 보고 김석문은 그 책에서의 불완전한 부분은 보완 하여 '역학도해'라는 책을 내었다. 한 조선청년은 우연히 따라가게 된 중국에서 전혀 새로운 문명과 새로운 환경을 접하고는 자신만의 독특한 과학사상을 만들어 나갔다. 이 청년이 바로 홍대용이라는 과학자다. 비록 미직이었지만 잠시 관리로 살았던 홍대용은 서양에서 천동설과 지전설을 비교한 책을 읽고 당시 서양에서 대세였던 천동설보다 지전설이 더 합리적이고 옳다고 주장하였다. 그런데 우리나라에서는 이러한 지전설과 같은 지동설이 사회에 널리 퍼지지도 못하고 크게 관심을 끌지 못했을까?
서양에서 지동설과 천동설은 그들이 믿는 종교, 즉 신에게 영향을 끼치게 된다. 그러나 우리나라의 유교 성리학자들에게는 하늘이든 땅이든 무엇이 도는 것인지는 크게 신경을 쓰지 않았다. 게다가 우리나라에서의 주장들은 갈릴레오와 같은 실제 관찰을 통한 주장이 아니었으므로 크게 주장을 받지 못하였던 것이 사실이다.
위와 같이 오랜 옛날부터 동서양을 막론하고 우주에 대한 관심은 항상 존재했다. 현대에 와서는 여러 첨단과학기술을 통해 그것들을 밝혀내고 있다. 실제로 우주밖으로 나가지도 않고 첨단 기술없이 여러 관측과 실험을 통해 천체의 움직임에 대한 주장을 한 과학자들의 노력이 현재의 우주를 향한 노력들을 만든것이 아닐까 생각한다.
과거 사람들은 지구가 이렇다고 생각했을것이다.
사실 처음 태양을 중심으로 한 우주관은 아리스토텔레스가 언급한 바 있으나 그것은 워낙 철학적인 수준의 발언이었기에 과학적이다라고는 평가 받지 않고, 기원 3세기경의 그리스사람 아리스타르코스가 주장한 바 있다. 그는 지축을 중심으로 지구가 일주운동을 한다고 말하기까지 했는데 후에 히파르코스 등 여러 사람들에게 모두 부정당했다.
이후 히파르코스의 영향을 받은 프톨레마이오스가 천동설을 주장하고 이것은 진리로 믿어져 왔다. 이 와중에도 지동설을 주장하는 사람들은 정확한 증거를 제시하지 못하고 있었다. 그러나 이후 코페르니쿠스가 몇가지 근거와 함께 지동설을 주장하였고 이는 현재 우리가 알고 있는 태양계의 모습과는 많이 달랐지만 후세의 과학자들에게 영향을 주었고 갈릴레오 갈릴레이, 케플러와 뉴턴등을 통해 지동설이 증명이 되었다.
갈릴레오 갈릴레이
1609년 갈릴레오 갈릴레이는 파도바대학 재직 중에 망원경을 만들었다. 처음 작은 망원경을 만들었던 갈릴레이는 당시 심취에 있던 천문을 관측하기 위해 천체망원경을 만들었고 그를 통해 여러 행성들을 관측한 뒤 지구는 우주의 중심이 아니라 하나의 행성일 뿐일거라는 결론을 얻었다. 이후 태양의 흑점을 관찰하여 태양이 회전한다는 것도 알아낸 갈릴레이는 이렇게 얻은 지식들을 정리한 '천문대화'라는 책으로 만들었다. 그러나 당시 코페르니쿠스의 지동설은 이적시 되어왔고 갈릴레이의 이 책 역시 출판할 수 없었다. 뿐만 아니라 갈릴레이는 종교재판에 나가게 되었고 당시 이렇게 죽음을 맞이 할 수 없다고 판단한 갈릴레이는 코페르니쿠스의 지동설을 부인했다. 그러나 재판장을 나오면서 갈릴레이는 '그래도 지구는 돈다.'라는 한마디를 남겼다. 과연 이러한 지동설의 주장이 다른 나라에서만 일어 났을까?
성리학자 김석문이라는 사람이 살았다. 그는 선교사가 쓴 한권의 책을 보았는데 중국에서 간행된 '오위력지'라는 책이었다. 이를 보고 김석문은 그 책에서의 불완전한 부분은 보완 하여 '역학도해'라는 책을 내었다. 한 조선청년은 우연히 따라가게 된 중국에서 전혀 새로운 문명과 새로운 환경을 접하고는 자신만의 독특한 과학사상을 만들어 나갔다. 이 청년이 바로 홍대용이라는 과학자다. 비록 미직이었지만 잠시 관리로 살았던 홍대용은 서양에서 천동설과 지전설을 비교한 책을 읽고 당시 서양에서 대세였던 천동설보다 지전설이 더 합리적이고 옳다고 주장하였다. 그런데 우리나라에서는 이러한 지전설과 같은 지동설이 사회에 널리 퍼지지도 못하고 크게 관심을 끌지 못했을까?
담헌 홍대용선생
서양에서 지동설과 천동설은 그들이 믿는 종교, 즉 신에게 영향을 끼치게 된다. 그러나 우리나라의 유교 성리학자들에게는 하늘이든 땅이든 무엇이 도는 것인지는 크게 신경을 쓰지 않았다. 게다가 우리나라에서의 주장들은 갈릴레오와 같은 실제 관찰을 통한 주장이 아니었으므로 크게 주장을 받지 못하였던 것이 사실이다.
위와 같이 오랜 옛날부터 동서양을 막론하고 우주에 대한 관심은 항상 존재했다. 현대에 와서는 여러 첨단과학기술을 통해 그것들을 밝혀내고 있다. 실제로 우주밖으로 나가지도 않고 첨단 기술없이 여러 관측과 실험을 통해 천체의 움직임에 대한 주장을 한 과학자들의 노력이 현재의 우주를 향한 노력들을 만든것이 아닐까 생각한다.
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춘곤증, 잠 그리고 생체시계춘곤증, 잠 그리고 생체시계
Posted at 2010/03/04 00:30 | Posted in 과학
국가대표들의 동계올림픽 낭보로 유난히 추웠던 올해 겨울을 훈훈하게 보내고, 어느덧 벌써 봄이 왔습니다. 올해 봄은 따뜻한 기단이 일찍부터 자리잡아 비가 충분히 내리면서 매년 우리나라 농민분들의 근심이었던 봄가뭄을 말끔히 해소시킬거라 합니다. 두차례 꽃샘추위가 있을꺼라 하지만 서울에는 평년보다 약 5일빠른 3월말에 봄꽃이 환하게 핀다고 합니다.
하지만 봄의 전령사가 꽃만 있는게 아니지요^^ 사람마다 느끼는 정도의 차이가 있겠지만 악명높은 '춘곤증' 역시 봄을 알리는 대명사라고 할 수 있습니다.
겨울에서 봄으로 가는 동안 신체가 계절 변화를 따라가지 못해 일시적으로 생기는 생리적 현상인 '춘곤증'. 오늘은 춘곤증의 이유를 잠깐 짚고, 좀더 포괄적인 잠(수면), 그리고 생체시계에 관한 내용를 중점적으로 이야기 해볼까 합니다.
잠에 대한 이야기를 하기 전에 먼저 생체시계에 관한 것들을 짚고 넘어가봅시다.
생체시계? 우리 몸에 시계가 있다는 것이 신기하지 않습니까? 하지만 이 글을 읽고 있는 독자 분들도 몸 안에 있는 시계에 대해 막연하게나 느껴보신 경험들이 있을겁니다. 예를 들어, 내가 의도하지 않았지만 저절로 특정시간대에 깨는 경우, 내가 의도적으로 자려고 했지만 잠이 들지 않는 수면장애를 겪어본 경우, 밤을 새야하는 데 특정한 시간대가 되면 참을 수 없이 졸리고도 그 시간대가 지나고 나면 언제 그랬냐는 듯 정신이 말짱해진 경우 등 현대사회를 살고 있는 누구든지 한번 쯤은 '어? 이상하다' 라고 느낄 수 있는 생물 안의 시계가 바로 '생체시계'입니다.
우리들은 느낌과 추측만으로 이상하게 느끼고 지나쳤던 '생체시계'. 하지만 우리들의 잠을 조정해주는 이 가상의 존재를 찾기 위해 20세기 뇌신경과학자와 생화학자 물리학자까지 물리 화학 생물에 이르는 광대한 범위의 과학자들이 수십년씩 매달렸습니다. 이렇게 수많은 과학자들이 엄청난 시간을 투자하여 그 원리에 대해 밝혀내고자 하였으나, 생체시계라는 녀석은 손쉽게 자신에 대한 연구를 허락해주지 않았습니다. 대부분의 과학자들이 생체시계를 찾아내고 그 원리를 규명하는데 실패하였지만, 세기를 넘어서 지속되는 관심과 일련의 실험들 그리고 끊임없는 젊은 과학자들의 도전으로 윤곽을 꽤나 밝혀 낼 수 있었습니다.
▲ Viecent Van Gogh - Siesta, 스페인의 유명한 낮잠풍습을 소재로 한 그림
왜 이렇게 과학자들이 복잡한 생체시계를 밝혀내기 위해서 많은 실패를 거듭하고도 매달렸을까요? 스리마일 원전사고와 체르노빌 원전사고 등 인간의 실수에 의한 대형 사고가 주로 야간 교대 근무자들이 일하는 한밤중 - 새벽 사이에 발생합니다. 또한 운수업에 일하는 많은 기사들의 사고 역시 특정시간대에 자주 발생하고요.(뒤에서 언급할 Zombie Time으로 새벽 0-4시를 지칭) 단순히 사고에서 그치는 것이 아니라 전세계 많은 국가들이 전통적으로 낮잠을 자는 풍습이 있는 이유 그리고 춘곤증까지 '생체시계'의 발견으로 의문이 풀리게 되거든요.
◀ Pineal gland - 송과체, 이곳에서 '생체시계' 작동
생체시계를 발견하기 위한 실험은 과연 어떻게 했을까요? 생물에 관한 실험이 다 그런건 아니지만 감수성이 예민하시거나 생명윤리를 극단적으로 옹호하는 분들은 이번 문단을 좀 뛰어넘어주시길 부탁드립니다.
실험을 하기 전에 과학자들은 생체 시계가 존재하여 일부 예외를 제외한 생물들은 24시간 주기에 맞춰 생활한다는 것을 느끼고 있었죠. 단세포 조차도 생리학적 리듬이 24시간 주기로 일어나는 것이 밝혀지자 다세포 생물인 사람과 동물들도 수조개의 시계로 이루어졌을꺼라 추측하기 시작합니다. 하지만 이 모든 시계를 조정하기 위해서는 그리니치 표준시계처럼 핵심적인 생체시계가 있을꺼라 추적했습니다. 따라서 생물학자들은 섬뜩한 실험을 하게 됩니다.
생쥐들의 눈을 멀게 한 다음 부신, 뇌하수체, 갑상선, 생식선을 각각 제거하고, 전기충격과 경련을 주어 근육을 이완시키고 알콜을 주입하여 혼수상태에 빠트리고 장시간에 걸쳐 마취를 시켰습니다. 즉, 외부의 시각정보 자극을 완전히 마비 시키고 어떠한 기관에서 이 마스터 시계가 존재할지 추적해보는 겁니다. 생물학자들은 수술부위를 봉합하고 원래 있던 우리에 놓아놓고 관찰을 시작합니다. 하지만 기대와 달리 생쥐의 시계는 전혀 문제없이 째깍거리며 주기를 유지하고 있었습니다. 여기서 멈추지 않는 생물학자들. 결국 생쥐의 뇌를 한부분씩 잘라가며 다시 실험을 했습니다. 뇌를 잘라냈음에도 불구하고 생쥐의 시계에 문제를 일으키지 않았지만, 마지막 뇌하수체 전엽을 제거했을 때 생체시계가 모습을 드러내고 생쥐들은 24시간 주기를 잃어버렸습니다.
좀더 자세히 알기 위해 시간이 지난뒤 다른 생물학자들이 빛과 어둠의 주기에 생체시계가 동조될 수 있다는 단서를 추적하기 위해서 생쥐의 눈에 방사성 동위원소를 포함한 아미노산을 주사하고 관찰했습니다. 결과적으로 자외선이 망막에 도달하여 하나의 신경으로 되있는 핫라인을 타고 좌우 눈의 신경이 교차되는 부분인 시신경 교차생핵에 연결 되어 뇌하수체 전엽의 송과체까지 자극이 전달되는 것을 확인했습니다. 후속 연구로 시신경 교차상핵과 송과체를 제거한 들쥐가 생체주기를 잃어버리는 것을 확인하여 '생체시계'의 존재는 현실이 되었죠.
이 마스터 시계의 위치는 발견되었지만 생물의 생체주기를 통제하는 전체적인 생화학적 메카니즘은 아직 자세히 밝혀지진 않았습니다. 하지만 이 생체시계가 몸 안의 세포들의 시계를 연결시켜 같이 동조된 주기를 나타내는데 GABA라는 신경전달물질이 관여하는 것으로 밝혀졌습니다.(GABA, Gamma-AminoButyric Acid에 대해선 언젠간 다뤄보도록 할껍니다 ; 필자 주)
아까 언급했던 빛과 어둠에 의해 생체시계가 조절되는 과정은 송과체에서 분비되는 '멜라토닌'이라고 부르는 호르몬에 의해 조절되는 것으로 밝혀졌습니다. 이 멜라토닌 이라는 호르몬은 밤에만 생성되어 1년중 밤이 가장 긴 겨울에 많이 생성되어 수면을 유발하는 역할을 합니다. 하지만 계절이 바뀌면 몸은 아직 멜라토닌 생성이 겨울에 맞춰져 있는 반면, 빛이 계속 망막을 자극하여 외부 자극과 생리적인 작용의 불일치를 불러일으켜 피로감과 졸음이 몰려오는 것이라고 추측되고 있는데 이러한 현상이 바로 '춘곤증' 입니다. '춘곤증'을 해결하기 위한 방법들은 의사와 한의사들의 많은 조언들이 널리 알리고 있기 때문에 언급하지 않고 넘어가겠습니다만 춘곤증은 멜라토닌과 생체시계의 주기와 관련이 깊다는 것은 알아두세요.
▲멜라토닌(Melatonin)의 화학구조
멜라토닌에 관한 이야기가 나왔으니 잠과 관련된 멜라토닌의 또 하나 멜라토닌에 대해 흥미로운 사실을 이야기 하자면 나이에 따라 멜라토닌 생성량이 차이가 있다는 겁니다. 100일을 넘기지 않은 아이들은 멜라토닌이 생성되지 않아 생체시계가 외부자극과 관계없이 작동하게 됩니다. 따라서 24시간주기로 맞추어 사는 부모님들과 아이들이 서로 수면 주기가 일치하지 않아 고생하게 되는 것입니다. 또한 인간이 1차 성장을 하는 시기와 2차성장을 하는 시기에 멜라토닌 생성량이 급격히 늘어나 잠을 많이 자게 됩니다. 하지만 나이든 사람은 멜라토닌이 많이 생성되지 않아 수면장애를 겪거나 새벽에 일찍 일어나게 되는 현상이 나타나는 원인이 되기도 합니다.
빛과 어둠이라는 자극을 망막에서 받아들이고 뇌의 송과체에 가서 멜라토닌을 통하여 우리의 생체시계가 수면패턴과 생체 리듬을 조절합니다. 여기에서 생체시계가 조절하는 생체리듬중 가장 신뢰할 수 있는 표지가 체온 변화라는 것입니다.
체온과 수면의 상관관계에서 제일 중요한 것은 '최저 체온'입니다. 최저체온이 24시간을 주기로 사인파 형태의 그래프로 등락을 반복하는데, 최저체온의 1-2시간 뒤에 호르몬인 코티솔(부신피질호르몬, cortisol - 극심한 스트레스상태 일때 혈당을 높여 몸에 에너지를 공급하게 하는 역할을 주로 한다)이 대량으로 분비되면서 인식기능, 기억력, 유연성이 휴면상태에서 깨어나 각성상태에 이르게 되는 것입니다.
누구나 다음날 무언가를 하기 위해서 자는 시간을 조정하려 하였을 때(좀더 일찍 일어나거나 늦게 자거나) 잠을 계속 이루지 못한 경험이 한 번쯤은 있을거라고 생각합니다. 불면증이 있거나 내일에 대한 기대로 잠을 설치는 것이 아니라, 자신의 몸의 생체시계, 그니까 그 중 체온 주기에서 주로 수면이 잘 오지 않는 상태일 때 잠을 청하여 실패를 하는 것입니다. 보통 사람들은 주로 자는 시간의 1-3시간 전(8-10시)에 체온이 상승하는 형태를 보이며 이러한 구간에서 잠을 청하게 되면 잠을 쉽게 들지 못합니다. 어렵게 잠을 든다고 해도 잠이 들자마자 안구가 급속히 움직이는 REM수면의 형태를 보이게 되며, 오래 자고 싶어도 마법같이 생체시계의 자명종이 울리면 깨어나게 되는 것입니다.
내일 중요한 시험이 있는 갑남을녀 A씨가 있다고 가정합시다. 자신의 방에서 열심히 공부하고 싶어하는 A씨는 내일 시험을 위해 공부를 하고 싶어하지만 자꾸 눈꺼풀에서 인력이 작용하기 시작합니다. 보통 11시에 자던 A씨는 9시에 침대에 눕게 됩니다. 머리가 무거운 상태에서 잠을 청하고자하나 내일 시험이 긴장되는지 자꾸 잠이 오지 않자 다시 일어나 새벽 3시까지 공부를 하려고 결심을 합니다. 하지만 A씨의 뜻과 달리 시계가 1시를 넘기자 불가항력적인 졸음이 쏟아집니다. 목표대로 새벽 3시까지 앉아있었지만 그동안 넘긴 페이지는 달랑 하나. 결국 다음날, 시험을 망치게 됩니다. 시험결과를 잊고자 학원 친구들과 시험이 끝난 다음날 새벽까지 뒤풀이를 한 A씨는 '오랜만에 푹 자볼까'하는 마음에 평소 아침 7시에 울리는 자명종시계를 끄고 잠을 잡니다. 많이 잔듯하여 일어나본 A씨, 시계는 아침 7시를 가르키고 있자 '내가 24시간 넘게 잔건가' 의아해하게 됩니다. 하지만 정작 달력을 보자 몇 시간밖에 잠을 자지 못했습니다. 왜 이렇게 A씨의 생활이 꼬여버린걸까요?
이미 앞서 설명한대로, A씨는 체온이 높은 구간에서 잠을 청하여 잠을 설치게 되고, 다음날 많이 자고 싶어하였지만, 생체주기에 따라 어김없이 6시경 분비되는 코티솔이 그의 잠을 깨우게 됩니다. 사람에 따라 정도의 차이는 있겠지만, 이러한 주기성을 가지는 생체리듬 때문에 보통 건강한 삶을 떠올리면 '규칙적인 삶'과 '충분한 수면을 취하는 삶'을 꼽는 것입니다, 재밌는 것은 하루에 한번만 수면이 오는 구간이 찾아 오는 것은 아닙니다. 주기를 보다 보면, 낮 1-4시 사이에 부족한 잠을 보충하려는 경향을 보이는데, 많은 국가의 전통적인 낮잠 시간대가 이 시간 대에 분포하고 있는 것을 기억한다면 흥미로운 사실이 아닐 수 없습니다. 즉, 낮 1-4시 사이에 졸음이 온다면 물론 점심을 과하게 먹어 뇌에서 순환이 원활하게 이루어지지 못하여 영향을 끼칠 수도 있지만, 주된 이유는 바로 내 몸안에 시계가 휴식시간을 가르키기 때문인 것입니다.
지금까지 이야기를 정리하자면, 우리의 몸 내부에 빛과 어둠에 반응하는 생체시계가 존재하고, 호르몬의 작용을 통해서 생체리듬이 형성되는데 주로 체온 주기를 활용한다는 점, 체온이 높을 때는 각성상태에 가까워지고 체온이 낮을 때는 휴면상태에 가까워진다는 점입니다. 이를 통해서 자신의 수면조절에 이러한 특성을 고려해봐야 하는데, 저체온기인 새벽시간 때에는 인식기능, 기억력, 유연성 모두가 각성상태에 비해 떨어지는 좀비시간대(Zombie-Time)이므로 충분한 수면이 필요하며, 자신의 의지만으로 수면을 억지로 조절하려하면 몸이 피로해진다는 내용을 담고 있었습니다.
잠에 대한 이야기를 많이 하고 싶었는데 의지가 너무 앞섰는지 두서없이 글이 길어졌네요. 이러한 잠, 그니까 수면에 대한 이해를 통해서 24시간 바쁘게 돌아가는 현대사회를 살아가는 우리들에게 도움이 되는 것이 이러한 연구를 했던 과학자들과 이러한 과학자들의 연구내용을 대중들에게 전달하는 블로거의 의도를 이해해주시고, 내용 중 이해가 되지 않은 부분은 댓글로 남겨 주시길 부탁드립니다.
그리고 한마디, 사족을 덧붙인다면 산업화 이후 불이 켜지는 시간이 점점 길어지는 시대에서 잠을 잘 조절하여 내가 할 일과 내 몸의 건강을 잘 타협할 줄 아는 사람이 이 시대의 승리자가 될 것입니다. 잠을 잘 자는것, 말은 쉽지만 여태까지 멀게 느껴졌던 이 능력을 얻기 위해서는, 지피지기 백전백승(知彼知己 百戰百勝), 잠을 알아야 함은 기본이겠죠?
참고도서 - 동시성의 과학SYNC
p.s 수면주기에 대한 내용은 복잡계과학의 흥미로운 연구대상입니다. 이번 글에선 어렵게 쓰지 않기 위해서 풀어서 써서 잘 이해가 가지 않을지도 모르니, 좀더 지적호기심을 충족하기 위해 심화된 내용을 찾고자하는 분은 '일주기조정자'와 관련된 내용을 찾아보시면 됩니다.
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그럼..체온이 높을 때는 각성상태, 낮을 때는 휴면 상태라 한다면 밤에 자기전에는 찬물로 샤워를 하면
잠이 더 잘올까요? -
500KR아뇨, 찬물로 샤워하게되면 오히려..역반응으로 몸이 체온을 맞추려 대사를 높이기때문에, 역효과가 납니다.
원래 샤워란게, 자기전에 하고 딱자면..상쾌하니, 잠이잘오죠. 어차피 결국엔 물이증발하면서 자연스레 체온이 내려가기때문에.. -
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모두를 위해 죽는다 - 세포자살모두를 위해 죽는다 - 세포자살
Posted at 2010/03/01 02:20 | Posted in 과학
세포사를 진행중인 쥐의 간세포이다.
사람의 몸은 어떤 시스템에 의해 짜여 있고, 인간은 평생을 그 시스템이 계획하고 지시하는 대로 행동하게 된다. 이 시스템의 원활한 작동을 위해서는 세포 하나하나의 협조가 필수적이며, 이 협조를 바탕으로 몸은 필요한 물질을 분비하고 필요한 행동을 하며 궁극적으로 필요한 상황을 만들어내려 노력한다.
세포사의 과정. 쪼그라든 세포는 이웃 세포에게 잡아먹힌다.
인체는 약 60조 개의 세포로 이루어져 있다고 한다. 그 많은 수의 세포들은 체내 곳곳에서 맡은 바 역할에 따라 충실히 작업을 수행하고 있으며, 이 전체주의적 구조에 의해 완벽히 돌아가는 인체 시스템에 반기를 드는 '아나키스트'들은 일련의 과정을 거쳐 제거된다. 이 아나키스트들이 너무 커지면 이들은 결국 반란을 일으켜 수술로 떼어낼 수 밖에 없는 상황이 오지만, 인체는 최악의 상황이 닥치기 전에 자신에게 적합하지 않은 존재를 없애려 노력한다. 그 노력에 의해 '세포자살'이라는 명령체계가 생겨났다.
 B0006421 Breast cancer cells by crafty_dame    |
아주 오랜 역사를 가진 이 명령체계는 인간만이 가지고 있는 것은 아니다. 일례로 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans)은 수정 후 분화 과정에서 정확하게 131개의 세포를 제거한다. 처음에 학자들은 이것이 어떤 독이나 기관 손상에 의한 세포의 죽음이라고 생각했지만, 시간이 지나면서 세포 제거 과정에서의 정확성과 계획성이 두드러지기 시작했고, 앤드류 와일리는 이 현상을 세포사(Apoptosis)라 명명했다.
 Apoptotic cells in C. elegans by TheJCB  |
세포가 죽으면 죽는거지 세포사는 또 무엇인가? 세포가 죽는 방법은 크게 두 가지가 있다. 하나는 괴사(Necrosis)이고, 하나는 세포사(Apoptosis)이다. 괴사는 세포사와 많은 차이를 보인다. 넘어지거나 어디에 긁히거나 해서 피가 났을 때, 시간이 좀 지나면 상처에 시커멓고 딱딱한 뭔가가 생긴다. 상처에 딱지가 앉는 현상은 괴사의 가장 흔한 형태이며, 외부의 충격이나 독소에 의해서 세포가 손상을 받거나 저산소 상태에 빠지거나, 에너지가 전부 떨어지면 괴사가 일어난다. 괴사가 일어나면 세포는 한없이 부풀어오르다가 폭발해버리면서 몸안에 있는 것들을 전부 뱉어내고, 그로 인해 세포 내의 DNA와 기관들은 마구 찢겨나가고 이 잔여물로 인해 주위 세포에 염증이 생긴다. 즉, 우리 몸에서 괴사가 일어날 경우 고통이 수반되며 모양새 또한 보기에 매우 좋지 못하다. 반면 세포가 분열을 하다가 실수를 해서 손상을 입었거나, 또는 다른 이유로 인해 죽어야만 하는 상황이 생겼을 때, 우리 몸은 이 세포에게 '아름답고 깔끔하게' 죽도록 명령을 내린다. 자살명령을 받은 세포는 스스로 에너지를 소비해서 자신의 핵을 점차 압축시키며, 세포의 원형질막에 기포를 만들어낸다. 이 경우 세포사를 진행중인 세포의 이웃에 있는 세포가 해당 세포를 먹어치우게 되며 염증은 없다. 손가락 사이사이를 보자. 대부분 우리의 손가락은 깔끔하게 분리된 10개다. 우리가 배아기 때, 엄마 뱃속에 있을 땐 이게 다 물갈퀴였다. 하지만 배아가 발달하면서 물갈퀴 자리에 있던 세포들은 그들이 더이상 필요하지 않게 될 것임을 알고 있는 조절 회로의 명령에 의해 자살했다. 괴사한 세포가 딱지와 같은 지저분한 증거를 남기는 것과 달리, 세포사라는 명예롭고 계획적인 죽음을 맞이한 세포들은 자취가 남지 않는다. 마치 그 자리에 아무것도 없었던 것 같이 보인다. 이것이 그리스어로 '잎이 떨어져 내리다(falling off)'란 뜻의 세포사이다.
세포사가 '충분히'일어나지 못한 발가락 - pschemp, Wikipedia
리처드 도킨스의 '이기적 유전자'를 굳이 읽어보지 않아도, 우리는 우리의 DNA, 유전자가 자신의 형질을 최대한 많은 자손에게 전달해 살아남으려 한다는 것을 알고 있다. DNA가 우리 몸을 이용해 최대한 오래 살아남으려면, 그 시스템이 완벽하면 완벽할수록 좋을 것이다. 세포자살은 이 완벽한 시스템을 유지하기 위한 하나의 수단이라고 볼 수도 있다. 어떤 세포가 병이 들었거나, 질식하거나, 잘못 생겨나서 별로 필요없게 된다던지, 아니면 치명적인 결함으로 옆에 잘 살아가고 있는 정상 세포에 피해를 주게 될 것이라던지 하는 상황이 생겨나면 세포는 자신의 뒤에 남은 모두를 위해 기꺼이 죽어주는 것이다. 1990년대부터 활발히 진행된 세포사에 대한 연구는 실제로 세포의 이러한 행동이 우리 몸 전체에 이익이 된다는 것을 발견했다. 암세포의 경우에도, 세포가 너무나 심각한 실수를 저질러서 자가회복이 불가능하다고 판단되면, 우리 몸은 세포에게 자살할 것을 명령한다. 10억 개에 달하는 세포가 매일 이렇게 죽는다. 1년 동안 사라져가는 세포의 무게를 재면 우리의 몸무게와도 맞먹는다고 한다. 이렇게 많은 세포를 잃는 것은 별로 좋지 못한 일일지도 모른다. 해당 세포에게 자신의 손상을 회복할 더 많은 시간을 주거나 회복하기에 충분한 양분을 주는 방법으로도 세포를 원상태로 되돌릴 수 있을 지 모른다. 하지만 인체는 다른 방법을 선택했다. 그리고 이 방법은 가장 효율적인 방법으로 판명되었다. 완전하지 않은, 더이상 필요치 않은 세포는 과감히 제거되며 이는 세포 뿐만 아니라 우리 몸 전체의 완벽성을 유지하는데 더없이 훌륭한 방법이다. 60조 개의 세포 중 10억개는 매일 '모두를 위해 죽는다'.
사진자료 Wikipedia
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"당신의 눈은 안전하십니까?" - 속눈썹 연장술과 서클렌즈의 비밀"당신의 눈은 안전하십니까?" - 속눈썹 연장술과 서클렌즈의 비밀
Posted at 2010/02/28 00:02 | Posted in 과학 여성들이 메이크업 할 때 가장 신경쓰는 부분은 어디라고 생각되시나요?
모사이트에서 설문조사 한 결과 과반수 이상이 '눈'에 가장 많은 신경을 쓴다고 조사되었습니다.
↑ '메이크업 할 때 가장 신경쓰는 부분'에 대한 설문조사와 관련댓글들
또렷한 눈매와 긴 속눈썹은 모든 여자들의 꿈이라고 할 만큼 눈에 관련된 시술이 점차 늘어나고 있고, 여러가지 미용재품들이 시중에 아무런 의심없이 팔리고 있습니다. 한 순간의 예쁨을 위한 시술과 미용재품들이 실제로는 눈에 많은 영향을 미치고 있는지 알고계십니까?
오늘은 속눈썹 연장술과 서클렌즈의 비밀에 대해 글을 써보았습니다.
속눈썹 연장술로 인해 부작용이 생긴 한 피해자. 이 피해자는 눈이 화하고 시큰한 느낌이 들었고 시야가 약간 뿌옇게 보였다고 말하였습니다.
병원에 가서 확인해 본 결과, 결막염이 생겼다는 피해자. 사진에서 본 것과 같이 눈의 흰자 부분이 빨갛게 염증이 생긴 것을 볼 수 있습니다. 실제로 속눈썹 연장술을 받은 사람들 중, 각막염, 결막염, 안검염 등 눈에 관련된 염증이 생긴 사례가 빈번하다고 합니다. 그럼 눈에 직접적인 영향을 미치는 성분은 무엇이길래 이런 염증이 생기는 것일까요?
실제로 많은 사람들이 자신이 속눈썹 위에 인공 속눈썹을 붙이는 시술이 왜 직접적으로 눈에 영향을 미치는지 그 원인은 잘 모르고 있습니다. 원인은 바로 인공 속눈썹을 붙이기 위해 쓰여지는 접착제에 들어있었습니다.
오늘은 속눈썹 연장술과 서클렌즈의 비밀에 대해 글을 써보았습니다.
속눈썹 연장술로 인해 부작용이 생긴 한 피해자. 이 피해자는 눈이 화하고 시큰한 느낌이 들었고 시야가 약간 뿌옇게 보였다고 말하였습니다.
병원에 가서 확인해 본 결과, 결막염이 생겼다는 피해자. 사진에서 본 것과 같이 눈의 흰자 부분이 빨갛게 염증이 생긴 것을 볼 수 있습니다. 실제로 속눈썹 연장술을 받은 사람들 중, 각막염, 결막염, 안검염 등 눈에 관련된 염증이 생긴 사례가 빈번하다고 합니다. 그럼 눈에 직접적인 영향을 미치는 성분은 무엇이길래 이런 염증이 생기는 것일까요?
실제로 많은 사람들이 자신이 속눈썹 위에 인공 속눈썹을 붙이는 시술이 왜 직접적으로 눈에 영향을 미치는지 그 원인은 잘 모르고 있습니다. 원인은 바로 인공 속눈썹을 붙이기 위해 쓰여지는 접착제에 들어있었습니다.
검은색 색깔부터가 약간은 혐오스럽게 느껴지는 속눈썹 연장술용 접착제. 냄새또한 강력본드 냄새를 맡는 듯한 느낌이라고 합니다. 실제로 시술을 할 때 접착제의 강한 냄새로 인해 창문을 활짝 열어놓고 시술하는 곳도 드물지 않다고 합니다. 안과 원장 박영순 의사는 눈에 접착제의 해로운 화학물질이 각막염이나 결막염을 일으키는 경우가 가장 많고, 그 다음에 방치가 되면 각막궤양으로도 진행될 수 있다며 속눈썹 연장술의 위험함을 강조하였습니다.
 |  |  |
↑ 속눈썹 연장술 이후 손상된 눈의 상태
눈의 손상 원인인 속눈썹 접착제를 분석해 본 결과, 톨루엔, 벤젠, 에틸벤젠, 헥산, 사이클로헥산 이렇게 5종류의 유해물질이 검출되었다고 합니다. 이 유해물질은 거의 다 1급 발암물질이라고 합니다. 이름만 들어서는 이런 유해물질이 어떤 영향을 미칠지 직접적으로 느껴지지 않지만 1급이라는 말만 들어도 얼마나 심각한 발암물질인지 느낄 수 있을 것입니다. 속눈썹 접착제 안전기준은 톨루엔 20ppm 미만이라고 합니다. 톨루엔이란 휘발성 유기 화합물로 '시너'의 주성분이고, 신경 독성물질로 알려져 있습니다. 이러한 물질이 실제 시중에 판매되고 있는 14개 속눈썹 접착제 중 5개를 제외한 모든 것이 기준치 20ppm을 초과하고 있는 것으로 조사되었습니다.
이런 사실을 아는지 모르는지 속눈썹 시술을 시행하고 있는 곳에서는 하나같이 속눈썹연장술에 문제가 전혀 없다며, 심지어 한 미용실에서는 속눈썹접착제가 소나무 송진액을 주성분으로 해서 만들었다고 말하며 오히려 눈에 좋다고 말하고 있습니다.
속눈썹 연장술은 학생들이 많이 이용하고 있지 않기 때문에 경각심이 좀 더 다가올 수 있는 서클렌즈의 실체를 알아보도록 하겠습니다.
여러가지 색깔로 눈을 좀 더 화려하고 또렷하게 보여주는 서클렌즈. 제 주변에도 서클렌즈를 끼는 학생들이 꽤 있습니다. 눈이 약해서 렌즈를 껴 본적이 없는 제가 서클렌즈를 낀 친구들 눈을 보면 확실히 동공이 커지면서 더 이뻐졌다는 느낌을 받습니다. 심지어 요즘에는 초등학교 5,6학년 학생들도 서클렌즈를 구입해서 낀다고 합니다. 하지만 눈이 커 보이려고 착용한 서클렌즈 때문에 오히려 눈동자가 더 작아질 수 있다고 합니다.
색소가 들어간 서클렌즈는 일반 콘택트 렌즈에 비해 산소투과율이 낮다고 합니다. 때문에 서클렌즈를 착용하면 산소공급을 받으려는 혈관들이 각막 안쪽으로 자라나 눈의 검은자와 흰자의 경계가 불확실해지면서 눈동자가 더 작아 보이는 부작용이 생길 수 있다는 것입니다.
 |  |
이렇게 1,2mm씩 더 작아지는 것을 느끼게 되는 학생들은 오히려 작아진 눈 때문에 계속해서 서클렌즈를 끼게 됩니다. 실제로 한 학생은 인터뷰에서 이렇게 말했습니다.
내가 아닌 것 처럼 느껴진다는 이 학생의 말처럼 오랜시간 렌즈를 착용하다가 착용하지 않으면 어색해 질 수 밖에 없는 것은 당연한 일입니다. 하지만 계속해서 서클렌즈를 끼다보면 각막염, 결막염 등 여러가지 질환을 일으키고 시력감퇴의 원인이 될 수 있어 청소년들의 사용에 매우 위험합니다.
학생들은 이러한 서클렌즈를 어떻게 구매하고 있을까?
일반적으로 안경점에서 살 수 있는 서클렌즈가 요즘에는 저렴한 가격에 손쉽게 구할 수 있는 인터넷에서 무분별하게 판매되고 있습니다. 도수 있는 렌즈나 안경이 정확한 시력측정 없이 온라인에서 판매되는 것은 엄연한 불법이지만 배송요청 칸에 도수 있는 렌즈를 부탁하면 간단하게 집으로 도수 있는 렌즈를 받을 수 있다고 합니다.
이런 렌즈들은 청소년들에게 술, 담배를 팔지 않는 것처럼 사회적인 안전망을 만들어서 그 청소년들이 함부로 위험하게 사용하지 못하도록 제도적인 시스템이 구축되어야 한다고 생각됩니다.
외모에 관심이 많을 때인 청소년들에게 어느새 필수품으로 자리잡고 있는 서클렌즈. 외모를 꾸미고 싶어하는 마음은 이해되지만 서클렌즈의 심각성을 이 글을 통해서 조금이나마 느꼈으면 하는 바램입니다^*^
'사진자료에 이상이 있으면 수정하겠습니다^*^'
작성자 : 윤미숙
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2010/02/28 18:19 [Edit/Del]네맞습니다^*^
그래서사진자료에이상있으면수정하겠다고말햇구요~
그프로그램을보고제의견을덧붙여서글을써보고싶어서
글을쓰게되었습니다.
글에문제있으면지적바랍니다...ㅠㅠ
댓글감사합니다^^*
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깜댕인위적인아름다움이 가져온 폐해네요 ㅜㅜ
물론 저도 외모지상주의에 사는 인간이라
사람을 볼때 외적인 면을 고려하지 않을 수
없게 되어 버렸네요.
외모지상주의의 사회에서 일어난
이 일은 어쩌면 당연하다라고 여길수도 있지만
외적인 모습 때문에 여러 사람들이
상처를 받는 모습은
너무나도 안타깝습니다.
글잘봤어요^^-
MuSt Luv2010/03/01 08:37 [Edit/Del]저도 이 글을 쓰면서 많이 안타까웠습니다ㅠㅠ
예뻐지고 싶다는 욕망이 신체에 해를 입히게 되는 지금 현실을 기점으로 기술이 발달하여 싼 가격에도 신체에 손상없이 겉모습을 꾸밀 수 있는 날이 하루빨리 왔으면 좋겠네요^^* 외모에 대한 욕망은 시대가 지나도 끝이 없을테니깐요ㅎㅎ 댓글 감사합니다^*^
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GJR꼭 외형만이 중요한것은아닌데...........
무리하게 써렌을 끼고다니는 학생들을보면 정말..
제딸이라면 따귀라도 때릴텐데 -
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세포발전소 - 생물에너지의 근원세포발전소 - 생물에너지의 근원
Posted at 2010/02/21 15:11 | Posted in 과학
인간의 일상에는 많은 에너지가 소모된다. 책을 읽는 것부터 걷기, 달리기, 웃는 것 까지도 에너지는 소모된다. 그러면 이 에너지는 어디에서 오는 걸까? 누가 만들어 주는 걸까?
놀랍게도, 이 일은 우리 몸 속, 특히 세포 속에 있는, 우리와 다른 DNA를 가진 어떤 존재에 의해 일어난다. 아주 오랜 옛날 우리의 조상들과 이 존재는 서로 도우면서 살아가는 공생의 길을 모색했고, 성공했다. 겉은 낱알같이 생겼고 속은 끈처럼 생긴 이 존재는 그리스어로 낱알과 끈이라는 뜻인 미토콘드리아(Mitochondrion)이다.
이 세균적인 존재는 크게 내막과 외막으로 구성되어 있는데, 외막에서는 주로 물질을 걸러내고, 내막에서는 걸러진 물질을 이용해 에너지를 생산한다. 미토콘드리아는 말하자면 우리 몸의 발전소라고 할 수 있다. 우리가 섭취한 음식에 들어있는 무수히 많은 영양소 중 포린이라고 불리는 단백질 외막을 통과한 분자들은 구불구불하게 생긴 내막의 단백질 효소에 의해 비로소 '에너지'로 전환된다.
이 '에너지'는 ATP(Adenosine Triphosphate, 아데노신 삼인산)이라고 불리며, 아데노기에 인(Phosphorus)이 3개가 붙어있다. 이 ATP는 자기가 가진 3개의 인 중에 1개를 떼어내면서 1몰당 약 7300칼로리의 에너지를 생산해낸다. ATP가 2개의 인을 가진 ADP로 바뀌면서 생산해내는 에너지들이 모여서 근육을 움직이고 심장이 뛰게 하며 우리 몸이 살아있을 수 있게 한다. ATP는 발전소에서 생산된 전기라고 볼 수 있는데, 보통 한 회의 생산 과정에서 38개의 ATP가 생산된다.
그러면 세포 발전소에서 전기는 어떻게 만들어질까?? 아세틸-CoA(Acetyl-Coenzyme A)에서 시작되는 TCA회로(Tricarboxylic Acid Cycle)의 호흡 과정은 상당히 복잡하며 이해하기도 어렵다. 그래서 간단히 말하면, 처음 세포질에 포도당 하나가 딱 들어왔다. 그러면 세포질은 '해당과정'이라고 불리는 작업을 실시해서 ATP 8개를 만든다. 이 과정 때문에 1개의 포도당은 2개의 피루브산으로 바뀐다. 여기까지는 세포질에서 일어나는 발전이었다. 남은 2개의 피루브산이 미토콘드리아로 들어가려면 산소가 필요하다. 산소가 공급되면, 화학에서 '산화'라고 불리는 반응에 의해서 2개의 피루브산은 아세트산, 정확히 말하면 아세틸-CoA로 바뀐다. 이 과정에서 또 6개의 ATP가 튀어나온다. 결국 TCA회로에 진입한 양분은 무한궤도 위를 돌듯이 회로를 계속 뱅글뱅글 돌면서 자기가 가진 남은 에너지를 죄다 생산하게 된다. 이 과정에서 24개의 ATP가 튀어나온다.
여기까지 생산된 ATP가 몇개일까? 모두 더해보면 38개다. 1개의 포도당은 세포발전소에 들어가서 38개의 ATP라는 전기를 생산하는 것이다. 이 전기는 온갖 장기나 근육에 들어가 아주 유용하게 쓰인다.
세포발전소에서 생산된 ATP는 이렇게 생겼다.
청산가리는 이 과정을 방해해 미토콘드리아가 더이상 ATP를 생산하지 못하게 함으로써 인체를 고통없이 죽게 하기도 한다. 세포발전소가 발전을 계속 해주지 않으면 인체는 결국 죽는다는 것이다. 신기하게도 거대한 인체는 20억년 전 자신과 공생하기로 결정한 쬐끄만 세균이 없으면 살 수가 없다. 사람 몸에는 유산균, 대장균 등등 무수히 많은 세균이 있지만, 토착화된 미토콘드리아가 그 중에 가장 중요한 녀석이 아닐까 싶다.
아프리카 이브?
우리 몸의 세포 전력발전소는 우리가 숨쉬고 살아가는 것 외에도 도움을 준다. 집단생물학에서의 연구가 그것이다. 미토콘드리아를 이용한 연구는 미토콘드리아가 모계로만 이어져 내려온다는 것에 중점을 둔다. 정자와 난자가 수정할 때, 정자를 난자까지 헤엄쳐 갈 수 있도록 임시 발전소 역할을 해 준 정자 미토콘드리아는 '버려진다'. 정자는 그 머리만 난자에 밀어넣기 때문에, 머리 아래쪽에 있는 꼬리나 미토콘드리아는 그 자녀에게 갈 수 없게 되는 것이다. 많은 세포질을 가지고 있는 난자는 당연히 많은 수의 미토콘드리아를 가지고 있고, 수정 후 분열하면서 그 수도 점점 늘려간다. 여기서 신기한 것은 미토콘드리아는 핵분열, 그러니까 인간 DNA 복제와는 아무 상관없이 자기만의 방법을 통해 자기만의 DNA를 복제해 나간다는 것이다. 이 말인즉슨, 우리가 가진 미토콘드리아는 우리 아버지가 아닌 어머니로부터 온 것이고, 또 그 어머니는 할머니로부터 미토콘드리아를 물려받았고, 또 할머니는 증조할머니로부터 물려받았다. 이렇게 계속 올라가면 최초에 미토콘드리아를 제공한 누군가가 있다. 집단생물학에서는 그 인류를 '아프리카 이브'또는 '미토콘드리아 이브'라고 부른다. '아프리카 이브'는 현존하는 모든 인류의 조상이며 그들의 미토콘드리아를 제공한 장본인이다. 물론 그녀가 살던 시대에도 많은 사람들이 지구상에 살고 있었지만, 어떤 이유에선지 그녀의 미토콘드리아만 유일하게 지구상에 전해져 내려온다. 60억 지구인들은 거의 같은 DNA를 가진 미토콘드리아를 소유하고 있는 것이다. 또 미토콘드리아는 처음에 자기 자신을 복제할 때 실수를 거의 저지르지 않기 때문에(미토콘드리아는 그 실수를 거의 3500년에 한번 저지른다), DNA가 잘 바뀌지도 않는다. 생물학자들은 이 점을 이용해 최초의 미토콘드리아 제공자이자 인류의 조상이 '아프리카'에 , '서아프리카'에 살았다는 결과를 얻었다. 그래서 '아프리카 이브'이다.
Mt MRCA가 아프리카 이브이다. 아래로 내려가면서 점점 모든 사람들이 그녀와 같은 색으로 변하는 것을 볼 수 있다. -Pdeitiker, Wikipedia
미토콘드리아와 인간, 인간과 미토콘드리아는 뭔가 기묘한 관계를 가지고 있다. 미토콘드리아는 분명 원핵생물(세균)의 이중막을 가지고 있고 자기만의 DNA도 가지고 있지만 지금 와서 그 미토콘드리아를 세균이라고 딱 잘라 말하기는 어렵다. 이미 20억년이라는 영겁의 세월을 거쳐 우리 몸에 토착화된 미토콘드리아는 지금 동물 세포 소기관의 하나로서 존재한다. 그 형태나 특징이 원핵생물과 매우 가까울 뿐이다. 인간은 '원숭이'로 진화하기 전부터 미토콘드리아와 같이 공생하는 방법을 연구했고, 그 결과 지구상에 존재하는 탄소와 산소를 이용해 무한의 에너지를 생산해낼 수 있는 능력을 얻었다(물론 지구상의 동식물들도 대부분 이 방법을 택했다).
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"이그노벨상"을 아시나요?"이그노벨상"을 아시나요?
Posted at 2010/02/18 02:38 | Posted in 과학 매년 12월 10일이 무슨 날인지 알고 있으신가요? 바로 노벨상 시상식이 있는 날입니다. 노벨의 유언에 따라 설립된 기금으로 시상하는, 세계에서 가장 권위있는 문화상인 노벨상. 하지만 오늘은 노벨상과는 전혀 다른, 좀 색다른, 이색적인 상을 소개할까 합니다.
바로....!
'Ig Nobel Prize'....? 이름은 노벨 상이랑 비슷한데 앞에 붙은 'Ig'는 무엇이냐구요? 'Ignoble'의 준 말입니다. '품위 없는'이란 뜻을 가진 'Ignoble'과 'Nobel'의 단어를 합한 'Ig Noble prize'는 미국 하버드대 과학잡지인 `애널스 오브 임프로버블 리서치(Annals of Improbable Research)`가 과학에 대한 대중의 관심을 불러일으키기 위해 1991년에 제정한 상입니다. 기발한 연구나 업적을 대상으로 노벨상 수상자가 발표되기 1~2주 전에 수상자를 발표하고, 매년 10월 1일 하버드 대학의 샌더스홀에서 개최되며, 수상자의 심사와 선정은 실제 노벨상 수상자들이 맡는다고 합니다. 행사 포스터에는 로댕의 '생각하는 사람'이 바닥에 들을 대고 누워 있는 그림이 그려져 있고, 실제 상장에도 이 그림이 그려져 있다고 합니다.
이그노벨상의 선정기준 또한 특이합니다.
선정기준 1 웃음을 터뜨릴 수 있어야 한다
선정기준 2 한바탕 웃고 끝나는 것이 아니라 웃음 → 호기심 → 생각으로 이어져야 한다
상금 0원, 시상식 참가비 각자 부담, '생각하다 떨어진 사람'이 그려진 상장, 수상소감 발표시간 60초
엉뚱한 상이라고 생각될 수 있지만, 발상전환 측면에서 유의미한 연구에 수여하는 의미있는 상이라 생각됩니다.
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'Ig Nobel Prize'....? 이름은 노벨 상이랑 비슷한데 앞에 붙은 'Ig'는 무엇이냐구요? 'Ignoble'의 준 말입니다. '품위 없는'이란 뜻을 가진 'Ignoble'과 'Nobel'의 단어를 합한 'Ig Noble prize'는 미국 하버드대 과학잡지인 `애널스 오브 임프로버블 리서치(Annals of Improbable Research)`가 과학에 대한 대중의 관심을 불러일으키기 위해 1991년에 제정한 상입니다. 기발한 연구나 업적을 대상으로 노벨상 수상자가 발표되기 1~2주 전에 수상자를 발표하고, 매년 10월 1일 하버드 대학의 샌더스홀에서 개최되며, 수상자의 심사와 선정은 실제 노벨상 수상자들이 맡는다고 합니다. 행사 포스터에는 로댕의 '생각하는 사람'이 바닥에 들을 대고 누워 있는 그림이 그려져 있고, 실제 상장에도 이 그림이 그려져 있다고 합니다.
이그노벨상의 선정기준 또한 특이합니다.
선정기준 1 웃음을 터뜨릴 수 있어야 한다
선정기준 2 한바탕 웃고 끝나는 것이 아니라 웃음 → 호기심 → 생각으로 이어져야 한다
상금 0원, 시상식 참가비 각자 부담, '생각하다 떨어진 사람'이 그려진 상장, 수상소감 발표시간 60초
엉뚱한 상이라고 생각될 수 있지만, 발상전환 측면에서 유의미한 연구에 수여하는 의미있는 상이라 생각됩니다.
우리나라에서도 이그노벨상 수상자가 있다는 사실은 알고계신가요? 1999년 '향기나는 양복'을 개발한 FnC 코오롱의 권혁호씨가 환경보호상을, 2000년도에는 대규모 합동결혼을 성사시킨 공로로 통일교 문선명 교주가 경제학상을 받았습니다.
권혁호 씨가 개발한 '향기나는 신사복'을 입어보고 있는 사람들
(출처 - 동아일보, 박근태 기자)
(출처 - 동아일보, 박근태 기자)
가장 최근의 2009년 이그노벨상 수상작을 보자면 빈 맥주병과 맥주가 든 병 중 머리에 내려쳤을 때 빈 맥주병이 맥주가 든 병 보다 더 치명적이라는 결과를 얻어낸 평화상, 음식쓰레기를 분해하는 데 판다의 변(便)이 특효약이라는 결과를 얻어낸 생물학상, 임산부들은 왜 걷다가 넘어지는 일이 적은가에 대한 연구결과를 얻어낸 물리학상 등 총 7가지의 상이 시상되었는데, 그 중 공중보건상이 사회이슈가 되고 있습니다.
우크라이나 엘레나 보드너 박사가 개발한 것은 '브래지어 방독면'
약간은 민망(?)하기도 한 이 브래지어 방독면은 여성들이 평소에 착용하다가 화재 등으로 유독가스가 발생할 때 사용할 수 있습니다. 실용적 측면에서 눈길을 끌었다고 하는 '브래지어 방독면'. 위의 사진처럼 브래지어 한 쪽을 떼어 입과 코를 막고 브래지어 끈으로 고정하면 위기상활을 모면할 수 있는데, 브래지어 컵부분 패드가 필터 역할을 할 수 있기 때문입니다. 공중보건상을 수상한 보드나 박사는 "브래지어 방독면이 상품화되면 모든 여성들이 1개 이상을 소유할 수 있길 바란다"고 말했으며, 2009 이그노벨상 시상식 당시 "남성들은 브래지어를 착용하지 않는데 어떻게 할 것인가"라는 질문을 받자, 보드나 박사는 "여성의 유방이 하나가 아니라 두개인 것이 정말 멋지지 않은가? 여성들은 비상시에 단지 자신의 생명뿐 아니라 옆에 있는 남성 1명의 목숨도 살릴 수 있다"고 대답했다고 합니다.
우크라이나 엘레나 보드너 박사가 개발한 것은 '브래지어 방독면'
약간은 민망(?)하기도 한 이 브래지어 방독면은 여성들이 평소에 착용하다가 화재 등으로 유독가스가 발생할 때 사용할 수 있습니다. 실용적 측면에서 눈길을 끌었다고 하는 '브래지어 방독면'. 위의 사진처럼 브래지어 한 쪽을 떼어 입과 코를 막고 브래지어 끈으로 고정하면 위기상활을 모면할 수 있는데, 브래지어 컵부분 패드가 필터 역할을 할 수 있기 때문입니다. 공중보건상을 수상한 보드나 박사는 "브래지어 방독면이 상품화되면 모든 여성들이 1개 이상을 소유할 수 있길 바란다"고 말했으며, 2009 이그노벨상 시상식 당시 "남성들은 브래지어를 착용하지 않는데 어떻게 할 것인가"라는 질문을 받자, 보드나 박사는 "여성의 유방이 하나가 아니라 두개인 것이 정말 멋지지 않은가? 여성들은 비상시에 단지 자신의 생명뿐 아니라 옆에 있는 남성 1명의 목숨도 살릴 수 있다"고 대답했다고 합니다.
이그노벨상을 단지 재미로만 보기에는 상당히 아깝습니다. 사실 처음 시작해 온 1991년 수상작들 부터 2009년 수상작들까지 하나하나 보자면 엽기적이기도 하고 어이가 없는 것들도 많지만 그렇다고 해서 그들을 이상한 눈으로 봐서는 큰 오산이라는 거죠. 그들은 적어도 고정관념이나 일상적인 사고에 얽매여 있는 사람이 아닌 매우 독창적이고 대단한 발상을 가진 사람들이니, 우습게 보면 안 될 일이라고 생각됩니다.
또한, 이그노벨상은 Why Not!의 원천이 되는 원동력이 되지 않을까?라는 생각도 하게됩니다. 남들이 전혀 생각하지 못하는 것을 다양한 시각에서 바라보며 상식을 뒤집어 놓는 그런 상상력이 또 하나의 기발한 아이디어를 만들어내는, 이러한 점이 오히려 우리에게 더욱 더 친근하게 다가옵니다. 아무래도 엄숙한 시상식을 떠올리게 되는, 거리감이 좀 느껴지는 노벨상과는 달리 이그노벨상은 대중적인 상이라 할 만 합니다. 황당한 주제에 걸맞지 않은 진지함, 때때로 상식을 깨는 연구결과가 주는 놀라움까지! 앞으로의 이그노벨상의 활약이 기대되며, 이그노벨상 수상자들에게 노벨상 수상자들 못지않게 큰 박수를 쳐주고 싶습니다^^
http://www.improbable.com/ig/ ← 이그노벨상 홈페이지
또한, 이그노벨상은 Why Not!의 원천이 되는 원동력이 되지 않을까?라는 생각도 하게됩니다. 남들이 전혀 생각하지 못하는 것을 다양한 시각에서 바라보며 상식을 뒤집어 놓는 그런 상상력이 또 하나의 기발한 아이디어를 만들어내는, 이러한 점이 오히려 우리에게 더욱 더 친근하게 다가옵니다. 아무래도 엄숙한 시상식을 떠올리게 되는, 거리감이 좀 느껴지는 노벨상과는 달리 이그노벨상은 대중적인 상이라 할 만 합니다. 황당한 주제에 걸맞지 않은 진지함, 때때로 상식을 깨는 연구결과가 주는 놀라움까지! 앞으로의 이그노벨상의 활약이 기대되며, 이그노벨상 수상자들에게 노벨상 수상자들 못지않게 큰 박수를 쳐주고 싶습니다^^
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작성자 : 윤미숙
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기발한 상이네요 ㅋㅋ
특히 저 수상조건이 참;;;
물론 다 기발한 생각에서 나온거지만
왜 수상자들이 다 할일 없어 보이는 사람같은지...ㅋㅋ
글잘봤어요^^-
MuSt Luv2010/02/19 21:58 [Edit/Del]ㅎㅎ엉뚱한(?) 수상작이 많긴해도
저런면에서 과학이 좀 더 친근하게 다가오는건 사실인 것 같아요^.^ㅋㅎ
댓글감사합니다^^
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'노래하는 도로' - Grooving 공법'노래하는 도로' - Grooving 공법
Posted at 2010/02/14 18:23 | Posted in 과학
민족 대명절 설
대부분의 사람들이 다들 고향을 찾아가 차례를 지내고 친척들과 만나서 서로 안부를 묻고 즐겁게 놀이도 하는 날인데요, 올해는 안타깝게 설날이 일요일이라 연휴가 짧은데요...
매 명절때 마다 어김없이 일어나는 '교통정체' 더구나 올해는 큰 눈까지 와 극심한 교통정체가 예측 됬었습니다. 하지만 많은 사람들이 귀성을 포기하거나 시골에서 서울로 오는 역귀성 현상때문에 예상을 꺽고 다른 해에 비해 교통 정체가 덜 한 편이라고 하네요.
교통정체 상황에서 가장 큰 적은 무엇일까요? 많은 대답이 있을 수 있겠지만 '운전자의 졸음'만큼 무서운 것도 없는데요, 고향으로 향하는 막힌 도로 위에서 졸음을 쫓기위해 껌을 씹거나 휴게실에 들러 음식을 먹고 커피나 음료를 한잔 마시는 등 졸음을 쫓기 위해 우리들의 부모님들이 고생을 많이하는 모습은 누구나 본 경험이 있을껍니다. 물론 평소에도 도로 위에 있는 어느 운전자라도 졸음운전은 항상 경계해야겠지요. 하지만 쏟아지는 잠을 막기 위해 개인만 노력하는 것이 아니라 국가와 사회에서도 졸음방지를 위해 노력을 기울인답니다.
여러분들은 '노래하는 도로'에 대해 들어본 적이 있으신가요? 약 2년 전쯤 방송과 기사에 자주 나올 정도로 화제가 된 적이 있었는데요. Grooving 공법('작은 홈을 판다' 라는 뜻)을 적용하여 도로의 특정 지점을 지나갈 때 타이어와의 마찰을 통해 노래가 흘러나오는 것이랍니다.
좀더 알아볼까요?
사실 노래하는 도로에 대해 찬반 논란이 일어났을 정도로 이슈가 된 적이 있었는데요, 대부분의 운전자들은 우선 '신기하다'라는 반응을 보였습니다. 하지만 졸음 운전 예방에 대한 효과에 대해서는 의견이 분분했었죠. 도로의 위험 요소 지역에 설치하면 사고를 예방할 수 있다는 주장과 오히려 운전자를 놀래켜 사고를 유발하고 주변에 소음 공해가 될 수 있다는 주장이 팽팽히 맞섰는데, 어느 쪽 주장이 더 타당한 지를 떠나서 일부로 이곳을 지날 때 듣고 가는 운전자도 있다고 하니 세계적으로 몇 군데 없는 희소성과 도로를 지나가는 운전자들에게 색다른 경험을 주는 가치는 인정을 받을 만 하다고 평가받고 있네요.
언제 한 번 지나갈 일 있을 때 도로가 내는 짧은 음악을 듣고 안전운전 하는 것은 어떨까요?
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우리 몸 속의 아나키스트 암세포에 대하여.우리 몸 속의 아나키스트 암세포에 대하여.
Posted at 2010/02/13 23:31 | Posted in 과학
Anarchist : 폭력 무정부주의자, 테러분자.
"넌 사회의 암세포 같은 자식이야."
위에서 볼 수 있듯 암세포는 우리 몸에 있어 일종의 '반동분자'와도 같다. 인체는 자기만의 메커니즘을 통해 생명을 유지하고 자손을 후대에 길이 남길 수 있는 최적의 상태를 유지하는데 전력을 다한다. 과거의 전제군주제나 국가사회당이나 파시즘과 같은 독재국가를 기억하는가? 인체는 DNA와 뇌라는 각각의 지령 시스템을 통해 인체 전반을 통제하고 유지시켜 나간다. 시스템에 있어 이들의 지령은 절대적이며, 절대적이어야만 한다. 하지만 이 지배에 반기를 드는 아나키스트적인 세포가 있다. 처음 이들은 '실수'로 만들어진다. 실수에서 비롯된 이들은 원래는 곧바로 제거되어야 하지만, 몸이 너무 늙어서, 또는 건강하지 못해서, 또는 우연으로 인해 이 아나키스트들은 가끔 살아남기도 한다. 그 다음 이들은 자기가 원래 속해 있어야 하는 사회의 틀을 벗어나 자기만의 살길을 만들고, 설령 그 방법이 종국에는 자신의 집인 인체를 파괴한다고 해도 이들은 끊임없이 자기 살길을 찾아간다.
사람 몸에 들어있는 모든 세포는 특정한 루트를 완벽하게 따라감으로써 분열을 지속한다. G1에서 S, G2, M, 다시 G1 으로 이어지는 특정 싸이클을 세포는 계속 진행시킨다. 각각의 진행에서는 모든 것이 완벽하게 이루어져야 하며, 불완전한 상태를 대비해 이를 막는 지점이 존재한다. 즉 사회의 반동분자가 생겨나지 않게 검문하는 것이다. G1, G2와 M 단계에는 P53이라고 불리는 검문 단백질이 지나가는 DNA를 감시하고 있다. 만약 불완전한 DNA가 이 검문지점을 지나가다가 P53에게 걸리면, 이 단백질은 전체 싸이클을 정지시키고 이 불완전한 DNA에게 자기 자신을 고칠 기회를 준다. 하지만 가끔 너무 심하게 망가져서 고칠 기회를 줄 수조차 없는 경우, P53은 세포사(apoptosis)를 명령한다. 그럼 그 세포는 죽고, 또다른 정상 세포가 그 자리를 대신할 수 있게 되며 사회의 반동분자 아나키스트는 태어나지 않는다.
하지만 이 완벽한 루트에도 결점은 있고, 이 반동분자 아나키스트들은 어떤 방법을 통해서든 이 검문을 무사히 지나치고 싶어한다. 결국 그들은 이 '결점'을 이용한다. 아나키스트들이 선호하는 방법으로는 P53 검문관을 매수하거나, 그날 근무를 서지 못하게 하거나, 검문관을 없애버린다. 이렇게 아나키스트 세포가 성공적으로 P53의 검문을 통과하고 자신들의 반사회적이고 자유분방한 시스템을 본격적으로 작동하기 시작하면, 종양이 만들어지고 한발 더 나아가 암세포가 만들어진다.
암세포는 정상 세포보다 1.5배 이상 큰 핵을 가지고 있으며, 세포막이 울퉁불퉁하다. 반사회 반동분자 아나키스트 세포가 암세포가 되는 데 성공하면, 이들은 무시무시한 장치를 갖게 된다. 이를 텔로미어라아제(Telomerase)라고 한다. 모든 세포는 텔로미어라는 이름의 시계를 가지고 있다. 이 시계는 제한 시간이 있고, 이 제한 시간이 지나면 세포는 더이상의 분열이 불가능한 상태가 된다. 이를 노화라고 하며, 또한 이는 인간이 늙는 근본적인 이유 중의 하나이다. 그런데 암세포는 이 시계를 작동하지 않게 할 수 있는 능력이 있다. 텔로미어라아제를 이용한 꼼수를 써서, 암세포는 불멸을 얻는다. 동시에 암세포는 영원히 분열할 수 밖에 없는 저주 또한 받는 것이다. 쉴 수 없는 저주를 받은 암세포는 말 그대로 무한 증식하며 그 모양도 정상 세포와는 판이하다. 보통 세포는 한 층(Layer)을 기준으로 분열한다. 어떤 틀 안에서 계속 분열하다가 그 틀에 직접 부딪히면, 분열을 중단한다. 질서를 잡는 것이다. 하지만 암세포의 경우 그 틀의 끝에 다다르면 한층 더 쌓아올린다. 실험 접시가 넘치도록 분열을 계속한다. 이렇게 세포층이 쌓이다 보니 안쪽에 있는 세포는 양분이나 산소를 섭취하기가 불편하다. 결국 암세포는 자기들 층 안에 새로운 모세혈관을 만든다. 자신들만의 세계를 만드는 것이다. 이러한 특성으로 인해 암세포는 '폭주상태'라고 볼 수밖에 없다.
평범한 세포가 반사회적이고 영원불멸한 암세포(실제로 존스 홉킨스 병원에는 60년째 분열하고 있는 암세포가 있다)로 변하는 데에는 상당히 많은 변수가 작용한다. 위에 언급했듯 P53이 자기 역할을 다하지 못해 그 결과로 암세포가 생겨날 수도 있고, 세포가 DNA의 신호를 잘못 알아들어서 고장나버려 생겨날 수도 있고, 고장난 DNA를 고치러 온 단백질이 맛이 가서 목표 DNA와 함께 암세포가 되어버릴 수도 있고, 암을 유발하는 바이러스나, 세포에 심각한 스트레스를 주어 암세포로 변하게 하는 화학물질이 참사를 일으킬 수도 있다.
인간 역사와 암
옛날에, 사냥이나 채집, 기초적인 농경으로 하루하루를 살아가던 우리 조상들은 암에 얼마나 고통받으며 살았을까. 면역체계가 이렇게 발달한 지금도 꼼짝없이 당하는데, 그때는 얼마나 심했을까. 의외로, 과거에는 암이 흔치 않은 질병이었다. 평균 연령이 30~40세 밖에 되지 않던 시절에는 암으로 죽기보다는, 태어나자마자 죽거나, 영양실조로 죽거나, 전쟁터에 나가 싸우다 죽거나, 전염병에 걸려 죽거나, 사고로 죽는 경우가 훨씬 많았다. 중세의 페스트는 유럽 인구의 3분의 1을 죽였고, 대가뭄에는 수십만의 농민들이 굶어 죽었다. 젊은이들은 전선의 제일선에서 화살받이로 일찍 생을 마감했다. 이런 경우들이 산업혁명 이후 인류의 전반적인 과학 수준이 급격히 향상됨에 따라 많이 줄어들게 된다. 현재에도 기아에 시달리는 사람들은 있지만, 전세계가 농작물 생산 감소에 굶어죽을 걱정을 하지는 않는다. 이런 편의의 증대로 인해, 예전의 참상을 대신하기 위해 암이라는 질병이 대두한 것일지도 모른다.
암 환자의 수가 점차 늘어나면서, 암을 치료하기 위한 방법들도 다수 개발되었다. 수술부터 시작해서 항암 화학요법, 방사선요법, 세포이식, 면역요법, 유전자치료법까지. 수많은 사람들이 암을 정복하기 위해 갖은 노력을 다 했다. 하지만 한 가지 사실은 수십 년간 변하지 않고 있는 것 같다. 암 환자는 해마다 늘고 있다. 우리나라에만 2008년 현재 55만여명의 암환자가 있으며, 7년사이 2배가 늘었다. 치료법의 연구와 더불어 암 관련 지출은 4배 이상 늘었고 이후 지속적으로 증가하는 추세이다.
치료하기. 또는 예방하기.
위에 언급한대로 암의 치료에는 크게 수술, 화학요법, 방사선치료 등이 있다. 수술의 경우 초기 종양~비전이된 암의 경우 쉽게 제거가 가능하고 부작용이 다른 방법들에 비해 적지만, 종양이 크면 그만큼 더 넓은 범위를 잘라내야 한다. 몸에 구멍이 생긴다고 볼 수도 있다. 화학요법은 보통 드라마에서 종종 볼 수 있는 경우로, 말그대로 화학물질을 이용해 암세포의 분열을 막고 더이상의 전이를 막는 것이다. 가능하다면 암세포를 파괴한다. 하지만 아직 암세포에 대한 화학물질의 인식 시스템이 생각만큼 확실하지 않아서, 급속하게 분열하는 세포를 타겟으로 삼은 화학물질은 암세포 뿐만 아니라 머리카락, 위 점막, 골수, 손톱의 세포 또한 공격한다. 따라서 화학요법으로 치료중인 환자는 머리카락과 손톱 등이 쑥쑥 빠지며 골수, 점막의 기능도 일반인에 비해 매우 떨어진다. 물론 이 부작용은 치료가 끝나면 없어진다고 알려져 있다. 방사선 치료는 방사능이 세포핵의 DNA에 닿아 손상을 일으키는 원리를 이용한 것인데, 정상 세포의 경우 어느 정도의 방사능을 쬐면 일정 기간 이후 손상의 회복이 가능하나, 종양의 경우 방사선을 맞으면 거의 회복이 불가능한 것을 이용한 것이다. 따라서 고에너지 방사선을 기간을 두고 조금씩 지속적으로 쬐여 주면 정상 세포는 살아남고 암세포를 비롯한 폴립, 종양은 죽는다. 부작용은 치료법 자체가 방사능이라는데 있다. 방사능은 인체 자체에 수많은 부작용을 일으킨다. 치료가 완료되면 다시 회복되는 경우도 많지만, 필자는 전세계 사람들이 방사능이 얼마나 위험한지 잘 알고 있을 것이라고 믿는다.
 Fabienne Guyard, BIOalternatives, France by GE Healthcare |
인체는 수조 개의 세포로 이루어져 있다. 이 많은 수의 세포는 본래 난자와 정자가 만나 태아로 자라는 순간부터 계속 복제되어 왔다. 수많은 세포 중 일부는 골수로 가서 백혈구가 되고, 또 일부는 신경으로 가서 신경세포가 되고, 어떤 세포는 근육으로 가서 근육세포가 된다. 십 수년 간 셀수없는 세포들이 만들어지고 죽어나간다. 이 과정의 결과물은 바로 우리 인간이며 성체의 인간의 경우 거의 모든 세포가 100% 자기 역할을 다 할 수 있게 된다. 하지만 인간의 몸은 너무나 빠른 속도로 자라는 바람에 실수로 별로 적합하지 않은 세포를 만들기도 한다. 나이가 들면서, 인간은 지쳐서 더이상 자기 힘으로 이 '적합하지 않은 세포'를 효과적으로 제거하기가 어렵게 되었다.
때는 나치 점령 당시의 프랑스. 비밀경찰이 젊은 프랑스 레지스탕스를 생포해 앉혀놓고 심문한다. 요인납치, 암살, 폭파 등등 수많은 반나치 테러행위를 저지른 젊은이는 나치 장교의 심문에 순순히 응하지 않으며 레지스탕스 만세를 외친다. 결국 화가 머리끝까지 난 나치당원은 그 젊은이의 머리에 권총을 들이대고 말한다.
때는 나치 점령 당시의 프랑스. 비밀경찰이 젊은 프랑스 레지스탕스를 생포해 앉혀놓고 심문한다. 요인납치, 암살, 폭파 등등 수많은 반나치 테러행위를 저지른 젊은이는 나치 장교의 심문에 순순히 응하지 않으며 레지스탕스 만세를 외친다. 결국 화가 머리끝까지 난 나치당원은 그 젊은이의 머리에 권총을 들이대고 말한다.
"넌 사회의 암세포 같은 자식이야."
위에서 볼 수 있듯 암세포는 우리 몸에 있어 일종의 '반동분자'와도 같다. 인체는 자기만의 메커니즘을 통해 생명을 유지하고 자손을 후대에 길이 남길 수 있는 최적의 상태를 유지하는데 전력을 다한다. 과거의 전제군주제나 국가사회당이나 파시즘과 같은 독재국가를 기억하는가? 인체는 DNA와 뇌라는 각각의 지령 시스템을 통해 인체 전반을 통제하고 유지시켜 나간다. 시스템에 있어 이들의 지령은 절대적이며, 절대적이어야만 한다. 하지만 이 지배에 반기를 드는 아나키스트적인 세포가 있다. 처음 이들은 '실수'로 만들어진다. 실수에서 비롯된 이들은 원래는 곧바로 제거되어야 하지만, 몸이 너무 늙어서, 또는 건강하지 못해서, 또는 우연으로 인해 이 아나키스트들은 가끔 살아남기도 한다. 그 다음 이들은 자기가 원래 속해 있어야 하는 사회의 틀을 벗어나 자기만의 살길을 만들고, 설령 그 방법이 종국에는 자신의 집인 인체를 파괴한다고 해도 이들은 끊임없이 자기 살길을 찾아간다.
사람 몸에 들어있는 모든 세포는 특정한 루트를 완벽하게 따라감으로써 분열을 지속한다. G1에서 S, G2, M, 다시 G1 으로 이어지는 특정 싸이클을 세포는 계속 진행시킨다. 각각의 진행에서는 모든 것이 완벽하게 이루어져야 하며, 불완전한 상태를 대비해 이를 막는 지점이 존재한다. 즉 사회의 반동분자가 생겨나지 않게 검문하는 것이다. G1, G2와 M 단계에는 P53이라고 불리는 검문 단백질이 지나가는 DNA를 감시하고 있다. 만약 불완전한 DNA가 이 검문지점을 지나가다가 P53에게 걸리면, 이 단백질은 전체 싸이클을 정지시키고 이 불완전한 DNA에게 자기 자신을 고칠 기회를 준다. 하지만 가끔 너무 심하게 망가져서 고칠 기회를 줄 수조차 없는 경우, P53은 세포사(apoptosis)를 명령한다. 그럼 그 세포는 죽고, 또다른 정상 세포가 그 자리를 대신할 수 있게 되며 사회의 반동분자 아나키스트는 태어나지 않는다.
하지만 이 완벽한 루트에도 결점은 있고, 이 반동분자 아나키스트들은 어떤 방법을 통해서든 이 검문을 무사히 지나치고 싶어한다. 결국 그들은 이 '결점'을 이용한다. 아나키스트들이 선호하는 방법으로는 P53 검문관을 매수하거나, 그날 근무를 서지 못하게 하거나, 검문관을 없애버린다. 이렇게 아나키스트 세포가 성공적으로 P53의 검문을 통과하고 자신들의 반사회적이고 자유분방한 시스템을 본격적으로 작동하기 시작하면, 종양이 만들어지고 한발 더 나아가 암세포가 만들어진다.
A: 정상세포 B: 암세포
암세포는 정상 세포보다 1.5배 이상 큰 핵을 가지고 있으며, 세포막이 울퉁불퉁하다. 반사회 반동분자 아나키스트 세포가 암세포가 되는 데 성공하면, 이들은 무시무시한 장치를 갖게 된다. 이를 텔로미어라아제(Telomerase)라고 한다. 모든 세포는 텔로미어라는 이름의 시계를 가지고 있다. 이 시계는 제한 시간이 있고, 이 제한 시간이 지나면 세포는 더이상의 분열이 불가능한 상태가 된다. 이를 노화라고 하며, 또한 이는 인간이 늙는 근본적인 이유 중의 하나이다. 그런데 암세포는 이 시계를 작동하지 않게 할 수 있는 능력이 있다. 텔로미어라아제를 이용한 꼼수를 써서, 암세포는 불멸을 얻는다. 동시에 암세포는 영원히 분열할 수 밖에 없는 저주 또한 받는 것이다. 쉴 수 없는 저주를 받은 암세포는 말 그대로 무한 증식하며 그 모양도 정상 세포와는 판이하다. 보통 세포는 한 층(Layer)을 기준으로 분열한다. 어떤 틀 안에서 계속 분열하다가 그 틀에 직접 부딪히면, 분열을 중단한다. 질서를 잡는 것이다. 하지만 암세포의 경우 그 틀의 끝에 다다르면 한층 더 쌓아올린다. 실험 접시가 넘치도록 분열을 계속한다. 이렇게 세포층이 쌓이다 보니 안쪽에 있는 세포는 양분이나 산소를 섭취하기가 불편하다. 결국 암세포는 자기들 층 안에 새로운 모세혈관을 만든다. 자신들만의 세계를 만드는 것이다. 이러한 특성으로 인해 암세포는 '폭주상태'라고 볼 수밖에 없다.
 Chromosome segregation during mitosis by TheJCB |
평범한 세포가 반사회적이고 영원불멸한 암세포(실제로 존스 홉킨스 병원에는 60년째 분열하고 있는 암세포가 있다)로 변하는 데에는 상당히 많은 변수가 작용한다. 위에 언급했듯 P53이 자기 역할을 다하지 못해 그 결과로 암세포가 생겨날 수도 있고, 세포가 DNA의 신호를 잘못 알아들어서 고장나버려 생겨날 수도 있고, 고장난 DNA를 고치러 온 단백질이 맛이 가서 목표 DNA와 함께 암세포가 되어버릴 수도 있고, 암을 유발하는 바이러스나, 세포에 심각한 스트레스를 주어 암세포로 변하게 하는 화학물질이 참사를 일으킬 수도 있다.
인간 역사와 암
옛날에, 사냥이나 채집, 기초적인 농경으로 하루하루를 살아가던 우리 조상들은 암에 얼마나 고통받으며 살았을까. 면역체계가 이렇게 발달한 지금도 꼼짝없이 당하는데, 그때는 얼마나 심했을까. 의외로, 과거에는 암이 흔치 않은 질병이었다. 평균 연령이 30~40세 밖에 되지 않던 시절에는 암으로 죽기보다는, 태어나자마자 죽거나, 영양실조로 죽거나, 전쟁터에 나가 싸우다 죽거나, 전염병에 걸려 죽거나, 사고로 죽는 경우가 훨씬 많았다. 중세의 페스트는 유럽 인구의 3분의 1을 죽였고, 대가뭄에는 수십만의 농민들이 굶어 죽었다. 젊은이들은 전선의 제일선에서 화살받이로 일찍 생을 마감했다. 이런 경우들이 산업혁명 이후 인류의 전반적인 과학 수준이 급격히 향상됨에 따라 많이 줄어들게 된다. 현재에도 기아에 시달리는 사람들은 있지만, 전세계가 농작물 생산 감소에 굶어죽을 걱정을 하지는 않는다. 이런 편의의 증대로 인해, 예전의 참상을 대신하기 위해 암이라는 질병이 대두한 것일지도 모른다.
2006년 국내 암 사망자와 상대분율
암 환자의 수가 점차 늘어나면서, 암을 치료하기 위한 방법들도 다수 개발되었다. 수술부터 시작해서 항암 화학요법, 방사선요법, 세포이식, 면역요법, 유전자치료법까지. 수많은 사람들이 암을 정복하기 위해 갖은 노력을 다 했다. 하지만 한 가지 사실은 수십 년간 변하지 않고 있는 것 같다. 암 환자는 해마다 늘고 있다. 우리나라에만 2008년 현재 55만여명의 암환자가 있으며, 7년사이 2배가 늘었다. 치료법의 연구와 더불어 암 관련 지출은 4배 이상 늘었고 이후 지속적으로 증가하는 추세이다.
치료하기. 또는 예방하기.
위에 언급한대로 암의 치료에는 크게 수술, 화학요법, 방사선치료 등이 있다. 수술의 경우 초기 종양~비전이된 암의 경우 쉽게 제거가 가능하고 부작용이 다른 방법들에 비해 적지만, 종양이 크면 그만큼 더 넓은 범위를 잘라내야 한다. 몸에 구멍이 생긴다고 볼 수도 있다. 화학요법은 보통 드라마에서 종종 볼 수 있는 경우로, 말그대로 화학물질을 이용해 암세포의 분열을 막고 더이상의 전이를 막는 것이다. 가능하다면 암세포를 파괴한다. 하지만 아직 암세포에 대한 화학물질의 인식 시스템이 생각만큼 확실하지 않아서, 급속하게 분열하는 세포를 타겟으로 삼은 화학물질은 암세포 뿐만 아니라 머리카락, 위 점막, 골수, 손톱의 세포 또한 공격한다. 따라서 화학요법으로 치료중인 환자는 머리카락과 손톱 등이 쑥쑥 빠지며 골수, 점막의 기능도 일반인에 비해 매우 떨어진다. 물론 이 부작용은 치료가 끝나면 없어진다고 알려져 있다. 방사선 치료는 방사능이 세포핵의 DNA에 닿아 손상을 일으키는 원리를 이용한 것인데, 정상 세포의 경우 어느 정도의 방사능을 쬐면 일정 기간 이후 손상의 회복이 가능하나, 종양의 경우 방사선을 맞으면 거의 회복이 불가능한 것을 이용한 것이다. 따라서 고에너지 방사선을 기간을 두고 조금씩 지속적으로 쬐여 주면 정상 세포는 살아남고 암세포를 비롯한 폴립, 종양은 죽는다. 부작용은 치료법 자체가 방사능이라는데 있다. 방사능은 인체 자체에 수많은 부작용을 일으킨다. 치료가 완료되면 다시 회복되는 경우도 많지만, 필자는 전세계 사람들이 방사능이 얼마나 위험한지 잘 알고 있을 것이라고 믿는다.
암에 걸려 고생하는 사람이 있는가 하면, 평생 암 따위는 알지 못하고 건강하게 사는 사람도 있다. 후자에 해당하는 사람들은 대부분 담배를 피지 않고, 술을 자주 마시지 않으며, 자극적인 음식을 피하고 균형잡힌 식사를 한다. 또 적절한 운동을 하며 말그대로 Well-Being한 인생을 산다. 담배에 포함된 화학물질의 경우 대표적인 암 유발 인자 중 하나이며, 알콜이나 지나친 나트륨 농도는 세포 자체에 심한 스트레스를 주어 정상적인 분열을 방해할 여지도 있다. 또한 채소를 중심으로 한 건강 식단은 인체의 회복을 돕고 면역의 증진을 가져온다.
현재까지는 암의 원인이 특별히 지목되지는 않았다. 길어진 수명, 화학물질, 유전, 좋지 않은 생활습관 등등 수많은 요인이 암 발생에 일조하고 있다. 결론적으로, 우리가 상식적으로 건강하다고 생각되는 방향으로 인생을 산다면, 그렇지 못한 사람에 비해 종양에 평생 시달릴 확률은 비약적으로 낮아진다. 암 원인이 애매모호한 상황에서, 나머지는 막말로 운이다. 건강하게 살자.
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영화 'The Rock'의 VX가스 그리고 신경가스영화 'The Rock'의 VX가스 그리고 신경가스
Posted at 2010/02/13 19:41 | Posted in 과학
1996년 개봉된 영화, "The Rock"
미 해병대의 장교 일부가 전후 사상자의 유가족들에게 충분한 보상을 안하자 불만을 품고 샌프란시스코의 Alcatraz 감옥을 점거하고 관광객 81명을 인질로 삼았다. 만약 유가족들과 자신들에게 보상을 해 주지 않으면 생화학무기 'VX'가 탑재된 미사일 15기를 샌프란시스코에 발사하겠다고 협박한다. 이를 막기 위해 미국은 영국의 특수부대원과 FBI 생화학전문가를 투입한다 라는 내용을 담은 이 영화에서 등장한 'VX'는 영화를 본 많은 사람들에게 궁금증을 일으켰다.
VX? 그게 무엇일까?
VX 가스는 V계열 신경가스(nerve gas) 중 하나이다.
CH3CH2O-P(O)(CH3)-SCH2CH2N(C3H7)2
화학명칭 : O-ethyl-S-(2-iso-propylaminoethyl) methylphosphonothiolate
영화 속 초록빛 구슬 안에 들어 있는 VX는 1952년 영국의 Plant Protection Laboratories of Imperial Chemical Industries 회사의 Ranajit Ghosh라는 생화학자가 개발하였다. 그 뒤 영국 육군은 포트다운(Port Down)에서 독가스로 연구하다 미국에게 기술을 넘겨주었다. VX가스는 한 종류만 있는 것이 아닌데, 90년대 발견된 알콕시알킬포스포릴싸이오콜리네가 대중들에게 잘 알려진 VX가스이다.
역사적 이야기는 여기서 접고 VX의 화학적 성질을 살펴보면, 높은 점착성(달라붙는 성질)과 적은 휘발성을 가진다. 냄새와 맛이 존재하지 않으며 촉감은 자동차 오일과 비슷하다고 한다.[먹거나 만지면 죽는데도 물리적 성질을 밝혀낸 과학자들에게 경의를...] 액체 상태로 방출되면 증발하여 증기형태로 변하는데, 이 상태가 '독가스'인 것이다. 앞서 말한 높은 점착성 때문에 주변에 물체에 닿으면 달라붙게 되는데, 이를 제거하려면 물과 특수세제로 닦아야한다. 이와같은 성질 때문에 VX는 일정시간동안 계속 작용하는 치명적인 생화학무기인 셈이다.
사실 대부분의 신경가스는 살충제를 개발하다 발견된 물질들이다. 일부 살충제의 원리가 곤충의 신경을 마비시키는 신경가스이기 때문이다. 안타깝게도 독성이 매우 강해 사람마저 죽게 하는 녀석들은 신경가스로써 국제적으로 사용이 금지되었지만, 테러집단과 일부 빈국들의 '대량살상무기'로써 악용되고 있다. 따라서 VX가 생물에게 흡입되면 작용하는 원리는 살충제의 원리와 비슷하다. 생물의 몸속에서 일어나는 신경가스의 원리를 알기 전에 다른 신경가스의 종류를 알아보자.
신경가스로서 널리 알려진 것은 G계열 가스들[GA(타분 Tarbun), GB(사린 Sarin), GD(소만 Soman), GF(시클로사린 Cyclosarin)]이다. 모두 2차세계대전 당시 독일의 과학자 Gerhard Schrader가 살충제를 연구하다 발견되었는데 대량학살로 사용된 예는 아직까지 없다. GD를 제외한 나머지 모두를 Gerhard Schrader가 개발하였기에 신경가스의 아버지로 불린다. 이 중 사린은 1995년 도쿄지하철에 옴진린교의 한 추종자가 살포한 일로 유명하다. 또한 걸프전 후 이라크에서 유엔 사찰단이 사린 수백톤을 발견하여 폐기처분하였다. 다른 신경가스와 달리 사린이 자주 테러집단에게 사용되는 이유가 있다. 유감스럽게도 사린은 쉽게 구할 수 있는 물질을 이용하여 간단이 제조할 수 있는 인산에스터이기 때문이다.
▼독가스의 독성 비교
| 독가스 | 피부 접촉의 경우 LD501 | 호흡의 경우 LCt502 |
| 타분 GA | 4000 | 200 |
| 사린 GB | 1700 | 100 |
| 소만 GD | 300 | 100 |
| VX | 10 | 50 |
원론으로 돌아와서 신경가스의 작용반응을 알아보자.
먼저 간단히 말하자면 신경가스들은 신경들이 신호를 전달하는 체계에 문제를 일으켜 생물을 죽게 하는 것이다.
좀더 자세한 원리를 알고 싶으면 더보기를 클릭
▲이라크에서 일어난 겨자가스와 신경가스 혼합폭탄 투여로 인한 학살
심히 위험한 이 신경가스들은 초국가적 기구들의 협의를 통해 제조가 금지되어 있으며 이미 비축됬던 것들을 점차 줄이고 있다. 하지만 앞서 말했듯이, 세계적인 정세불안으로 테러집단과 일부 가난한 국가들이 불순한 의도로 제조하고 있다. (특히 북위 약 40도에 위치한 'kingdom of kim'이란 국가는 수천~수만톤의 ABC 무기를 보유하고 있는 것으로 추측되고 있다.)
과학자들의 선한 의도와 달리 고통스럽게 사람을 죽일 수 있는 신경가스들은 과학기술 이용의 역설을 보여주는 하나의 안타까운 예가 아닐까 싶다.
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"우리들의 시선으로 세상을 바라보다"
