구입과정 보다더 훨씬 더, 충분히 재미있는 책이었다. 책을 읽기전 박문호 박사님의 강의(137억년 우주의진화)를 들었던 것이 책읽기에 가속을 더해주었고 이해도 훨씬 잘 되었다.(역시 선행학습이^^.....). 그러나 여전히 어려운 부분은 남아 있어 한번 읽고 다 알았다고 할 분야의 책은 아닌게 분명하다. 그런데 여기서 반성적으로 집고 넘어갈 것은 "갑자기 산소는 왜? 그게 무엇 때문에 궁금하지?"라는 반응이다. 이에 시시껄렁하게 공기의 중요성이라든가 소리없이 우리에게 헌신하는 것들에 대한 예찬을 되풀이하거나, 더욱이 우리가 몰랐던 어떤 것에 대하여 '너 이런 것 알아?'라는 투의 일상적 호기심을 충족시킬 만한 적당한 주제라고 답하는 것은 자제하여야 할 것같다. "산소"를 모르는 사람은 없겠지만 재 확인하는 의미에서 (백과)사전적 내용을 간략히 소개하면 다음과 같다. 산소는 화학원소의 하나로 원소기호는 (o, oxygenium)이고 원자번호는 8이다. 상온에서는 맛이나 빛깔 냄새가 없는 기체 상태로 존재한다. 다른원소와 공유결합된 상태로 널리 분포한다 등등.. 이러한 산소를 떡하니 제목으로 달고(사실은 부제가 더 근사하긴하다. The moleculra That made the world) 나온 이 책은 영국 런던대학에서 생화학을 전공한 닉 레인의 저서로 책 전체의 1/3가량을 초기 지구에 산소가 어떻게 쌓여갔는지 지금의 대기중의 산소농도를 어떻게 유지하게 되었는지에 대하여 지질학, 기후학, 미생물과 진화론을 포함한 생물학과 생화학적인 내용을 총 동원하여 설명하는데 할애하고 있다. '총동원'이라고 설레발을 치는 이유는 산소의 축적이 그리 간단치만은 않다는 의미에서 아니 오히려 지구를 구성하는 요소의 모든 것들이 서로 충돌하고 억제하는 다양한 영향을 통해 이루졌다는 사실때문이다. 그래서 이 부분은 쉽게 읽혀지는 편은 아니다. 그리고 이어지는 시아노박테리아, 스트로마톨라이트, 미토콘드리아와 광합성, 항산화제, 비타민 C의 중요한 기능, 노화 등등 흥미로운 주제들이 산소라는 공통분모를 통해 이리저리 얽혀 있는 내부를 차분하게 열어보여준다.
하드록실 라디칼! 전자퍽치기
그 중에서도 이 책을 읽으면서 제일 흥미를 느낀 대목은 바로 자유라칼에 관한 부분이다. 흔하게 노화방지, 건강식품, 비타민등 영양제를 포함한 의약품 등과 관련하여 활성산소니, 항산화제니 하니 이야기는 들어왔지만 이 책에서 소상히 밝히고 있는 바와 같은 히스토리가 있는 줄 어찌 알았겠는가 말이다. 하이드록실 라디칼은 산소가 분해되는 과정에 나오는 중간산물의 하나이다. 태초에는 산소가 없었지만 물과 자외선이 있었다. 지금보다 30배는 강한 자외선은 물을 쪼개서 산소를 만드는데 이 산소를 만드는 과정에서 반응성이 강한 산소중간물질이 생성이 되는데 이것이 바로 자유라디칼이다. 세포내 소기관중의 하나라고 알려진 미토콘드리아는 과거 먼옛날 홍색세균이 자신보다 큰 진핵세포에게 포식당해 지금까지 세포에게 에너지를 공급하는 노예가 되었다는 것쯤은 널리 알려진 이야기중 하나이다.(누가 노예인지는 더 따져봐야만 한다.)
이 미토콘드리아의 내막에서는 산소를 분해하여 에너지와 물을 만들어내는데 이 산소를 분해하는 과정에서 소위 전자 퍽치기의 일인자인 하이드록실 라디칼이 생성된다. 산소에서 전자는 한전에 하나씩 배앗겨 전자전달체계로 흐르는데 이과정에 시토크롬씨는 전자를 한번에 하나씩 밖에 운반하지 못하고 그에 따라 전자를 잃은 산소는 반응성이 강한 중간 물질이 되어 나머지 전자를 다 빼앗겨 분해되기 전까지 잠시 대기하는 상태가 된다(이렇게 전자가 빼앗길때 마다 과산화수소, 과산화 라디칼로 변신). 반응성이 강하다는 것은 전자를 잃은 분자는 주위의 다른 분자들로 부터 눈에 띄는대로 전자를 다시 빼앗아오려는 성질을 이르는 말이다. 이런 산소중간물질을 안전하게 보관하는 장소가 단백질인데 여기에 문제가 생기는 경우 이 자유라디칼은 순식간에 감옥을 빠져나와 주위의 미토콘드리아 내막이나 핵의 DNA까지도 손상시키게 되며 이를 산화성스트레스라고 한다. (초기 생물들은 산화성 스트레스에 적당하게 대응하는 체계를 갖추었는데 그것이 2차적 방어로 카탈라제등 항산화물질 등에 대해서도 더 많은 이야기들이 준비되어 있다.)
산소의 분해과정중에 발생하는 자유라디칼 중 하드록실 라디칼의 반응속도는 수십억분에 1초내에 모든 분자들과 반응하며 아울러 연쇄반응을 일으키므로 그 손상정도는 가히 상상을 초월한다. 일례로 하이드록실 라디칼은 방사능이 생물에게 미치는 역할과 동일하다는 것이다. 즉 원자 폭탄이 터지는 즉시 사망하는 제일 첫번째 이유는 빛이나 열에너지에 의한 것이 아니라 바로 이 전자를 잃은 반응성 높은 중간산물(역시 자유라디칼이다)이 주변에서 구할 수 있는 모든 전자를 탈취해 버린다는 것이다. 그리고 이현상은 연쇄반응을 유도하는데 전자가 필요한 놈들끼리 서로 전자를 공유하여 전자를 얻으려고 미쳐있는 분자들이 없어지거나 주변에서 전자를 얻을 수 없게 될때까지 그래서 모든 것들이 순간에 초토화되고 피해를 입는 모든 것들은 자신에게 무슨 일이 일어났는지 의심할 사이도 없이 모든 것이 끝나게 된다는 것이다. 은근히 소름이 끼치지 않는가?(동의하기 어렵다면 내가 설명을 잘 못한 탓) 이쯤해서 나는 스티븐 워커의 "카운트다운 히로시마"를 떠올리지 않을 수 없었는데 핵폭탄제조와 그것을 투하하기 위한 작전 그리고 어마어마한 피해자들의 이야기가 잘 담겨있는 책이다. 핵폭탄(그것의 이름이 '리틀보이'였다나..) 투하직후 히로시마의 모습을 생생히 그리고 있는데, 그 모든 참상은 원폭으로 발생한 무지막지한 열로 인한 1차 피해라고 생각했었는데, 이게 틀렸다는 것 아닌가! 즉 방사능에 의한 자유라디칼이 수많은 최초의 피해자를 간단히 접수한 것이다.
실은 이렇게 말하면 그것은 지나간 과거이고 다시는 그런 비극적인 역사가 되풀이되지 않아야 한다는 반성으로 맺고 돌아서버리면 가벼울 것같지만, 이러한 무서운 현상이 우리세포 안에서 끊임없이 반복되고 있다는 것이 그리 쉽게 돌아설 수만은 없게 한다. 즉 미토콘드리아 내막에서 산소가 분해되는 과정에서 전자 4개를 모두 빼앗기기전 중간 산물들을 잘 가둘 수 없다면 자유라디칼의 공격(전자 빼앗기)으로 급기아 세포가 아폽토시스라는 자살현상으로 진행하게 된다. 이런 현상들은 늘 일어나고 있어 죽은 세포를 새로운 세포가 대체하곤 하는 세포의 라이프사이클이 펼쳐지고 그로 인해 우리의 삶은 유지되지만, 우리는 유한한 인간이므로 언제가는 늙고 죽음을 잘 알고 있다. 그리고 우리 노화의 주요 원인으로 자유라디칼을 지목하였고 그에 따라 항산화제에 대한 과신 혹은 맹신도 급속하게 증가하고 있으나 저자인 닉 레인은 하이드록실라디칼을 막을 수 있는 항산화제가 있다고 한다면 그것은 100% 거짓말이라고 단언하고 있다.(이유는 이미 알고 있다) 아울러 이러한 전자퍽치기의 달인을 그나마 진정시킬 수 있는 것이 비타민C와 같은 항산화제이고 그래서 우리는 과일과 야채를 섭취하여 비타민 C를 보충해야 한다.(아주 오래전에는 우리 유전자가 비티민C도 만들 수 있었다고 한다.)
여튼 이 책의 후반부에서는 이러한 무서운 성질을 이면에 가지고 있는 산소와 친하게 지내는 방법과 질병과 노화 등 호기심을 자극하는 주제들을 펼치고 있다. 관심있으시면 일독을 권할만한 저서임은 분명하다. 앞서 약간의 위협적인 분위기를 연출했지만 그거야 공연한 허세일 수도 있으니 곧이 곧대로 믿고 지레 포기하지 마시고 도전하여 위기를 잘 넘기면 그만한 보람도 얻을 수 있다. 삶과 죽음의 영약이라고 불리워지는 산소의 기원과 패러독스를 배울 수 있으며 이러한 과정을 따라가다 보면 어느틈에 우리는 지구의역사에 대한 지식이 쌓기이도 한다. 그리고 산소의 독성과 방사능의 영향이 공통된매커니즘을 가지고 있다는 사실에 잠시 놀라고 이어서 다양한 항산화제에 대한 지식과 함께 노화와 진화의 의미, 그리고 어떻게 살것인가에 대한 고민을 과학적으로 해볼 수 있는 기회를 만나기도 한다.
이와 같은 즐거움을 쭉 이어가기 위해서 닉 레인의 또 다른 저서『미토콘드리아』를 다시 들어야겠다.(한때 나의 아이디를 '미토'로 쓴 적도 있지 않은가)
