JULY 2021

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2021.07.20 |

우아한 화학

‘일상을 바꾼 화학’을 주제로 읽기 좋고 이해하기 쉬운 지식 정보를 제공합니다. 인간 삶을 한차원 높은 수준으로 개선한 화학사를 포함합니다.

화학의 사전적 정의는 ‘물질의 성질, 조성, 구조 및 그 변화를 연구하는 학문’입니다. 세상에 이 정의를 벗어나는 일은 많지 않습니다. 세상의 모든 것이 화학입니다. 화학은 몸속에서도 일어납니다. 우리가 배고픈 것도, 사랑에 빠지는 것도 모두 화학 반응입니다. 물론 물리학도들은 모든 게 물리라고 하겠지만요.

나도 모르는 내 몸의 화학
<인사이드 아웃(Inside Out)>은 2015년 개봉한 디즈니사의 코미디 영화이다. 인간의 감정에 작용하는 호르몬을 다양한 캐릭터로 표현해 화제를 낳았다.
< 출처: 위키피디아 (ko.wikipedia.org) >

애니메이션 <인사이드 아웃(Inside Out)>은 우리의 몸을 다룹니다. 특히 뇌 속에서 일어나는 여러 화학 반응을 몇 가지 캐릭터로 보여줍니다. 기쁨이, 슬픔이, 버럭이, 까칠이, 소심이 등 어떤 버튼 을 누르는가에 따라 주인공 라일리의 감정과 행동이 결정됩니다.

이렇게 귀여운 캐릭터가 뇌 속에 실재하지는 않습니다. 하지만 대신하는 존재가 있습니다. 호르몬입니다. 각 호르몬이 얼마나 생성되고 흡수되는가에 따라 우리의 감정이 결정됩니다. 그리고 감정은 행동으로 이어집니다. 애니메이션 속 캐릭터들처럼 단순하게 설명할 순 없습니다. 그러나 몸속 반응과 메커니즘은 분명합니다.

화학으로 단순한 뇌

가끔 사랑에 빠졌을 때와 유사한 감정을 원하는 사람들이 있습니다. 흡사한 효과를 내는 약은 지금도 있습니다. 마약이 그렇지 않을까 싶습니다. 안타깝게도 우리 뇌는 상상 이상으로 복잡한 동시에 기대 이상으로 단순합니다.

나도 모르는 내 몸의 화학
화학은 화학식으로 표현할 수 있다. 인간 신체에서 발생하는 호르몬도 마찬가지다. 위는 감정에 영향을 끼치는 호르몬의 화학식이다. 왼쪽이 세로토닌(Serotonin), 오른쪽이 도파민(Dopamine)이다.
< 출처: 위키피디아 (ko.wikipedia.org) >

뇌의 단순함을 잘 보여주는 사례가 ‘흔들다리 실험(효과)’ 입니다. 1974년 컬럼비아 대학교의 아서 아론과 도널드 더튼 박사는 캐나다 밴쿠버 카필라노강에 걸쳐 있는 서로 다른 두 다리에서 실험을 진행합니다. 첫 번째 다리는 높이 70m에 위치한 140m 길이의 심하게 흔들리는 다리, 두 번째 다리는 높이 3m에 단단한 삼나무로 만들어진 튼튼하고 안정적인 다리였죠.

실험은 간단합니다. 리포터로 위장한 젊은 여성이 다리 끝에 대기하고 있습니다. 젊은 남성이 다리를 건너오면 그녀가 다가가서 실험이 진행 중이라며 몇 가지 질문을 던집니다. 내용은 중요치 않습니다. 여성은 이후 실험에 대한 자세한 사항이 궁금할 경우 연락 달라며 남성에게 전화번호를 알려줍니다.

나도 모르는 내 몸의 화학
우리는 세상 온갖 물체에 화학 반응을 일으켜 삶에 필요한 에너지를 얻는다. 심지어 현대에 와서는 뇌에도 화학 반응을 일으켜 원하는 감정을 얻고 있다.
< 출처: 클립아트코리아 (www.clipartkorea.co.kr) >

결과는 큰 차이를 보였습니다. 흔들리는 다리를 건너온 남성 중 무려 50% 이상이 여성에게 전화를 걸었습니다. 반면 안정된 다리를 건넌 남성들은 12.5%만이 전화를 걸었죠. 정말 실험이 궁금한 사람들도 있었을 겁니다. 하지만 분석 내용은 조금 다릅니다.

흔들리는 다리를 건넌 남성들은 다리에서 느낀 심장의 떨림을 여성 때문이라 착각했습니다. 연인과 공포영화를 보거나 무서운 놀이기구를 함께 타면 더 친밀해지는 감정과 비슷합니다. 즉 21세기 과학은 우리가 자유롭게 느낀 감정조차 외부 자극의 결과이며 단순한 화학 반응이라고 폭로합니다.

쓴맛으로 위염 치료?

종종 신체에서 발생하는 다양한 화학 반응은 새로운 기술로 이어지기도 합니다. 쉽게는 물을 마시는 것조차 화학 차원으로 조명할 일입니다. 물 분자는 몸의 모든 개별 세포에서 일어난 화학 작용의 용매로 이용됩니다. 이후 피를 구성하는 성분들을 온몸에 실어 나르는 역할을 하죠. 의학자와 과학자들은 물 말고 다른 음료로 인간이 생존할 수 있는지 오랜 호기심을 갖고 있습니다.

단백질 과학도 그렇습니다. 단백질은 유전자가 발현하는 마지막 단계로 기본적인 아미노산부터 접힘 구조까지 분야가 다양합니다. 현재는 이 발현 과정에서 화학 처리로 다른 성질을 가진 단백질을 합성하는 연구가 활발합니다. 체내 단백질 합성 과정과 조절은 신약에 따른 내성이나 면역 반응에 따른 치료 여부에 중요한 판단 지표가 됩니다.

나도 모르는 내 몸의 화학
대사는 소화와 세포 간 물질 수송 등을 포함해 생물체 내에서 일어나는 모든 화학 반응을 의미한다. 즉 살아있는 인간은 끊임없는 화학 반응의 결과물과도 같다.
< 출처: 클립아트코리아 (www.clipartkorea.co.kr) >

커피를 마시면 속이 쓰린 현상도 전혀 무관치 않습니다. 과학자들은 이미 수십 년 전 답을 내놓았습니다. 커피의 주 성분인 카페인이 위산 분비를 촉진하기 때문입니다. 오스트리아와 독일 공동연구진은 카페인이 위벽 세포표면에 존재하는 쓴맛수용체에 달라붙어 위산 분비 신호를 전달한다고 설명합니다. 커피의 쓴맛은 주로 카페인에서 나오죠.

여기서 멈추지 않고 다른 가설도 제시합니다. 역류성 식도염이나 위궤양 같은 위산분비교란 질환을 치료하는데도 쓴맛과 쓴맛억제제를 이용할 수 있다는 것입니다. 쓴맛 나는 액체를 입에 머금고 있거나(혀의 쓴맛수용체 자극) 쓴맛억제제를 복용할 경우(위의 쓴맛수용체 억제) 위산분비를 줄일 수 있다는 연구 결과도 있습니다.

건강한 가치를 따르는 세상

몸속 화학 반응을 토대로 신체를 치료해 건강한 삶을 지속시키는 의학 기술은 비약적으로 발전했습니다. 그러나 여전히 약과 치료가 닿지 않은 영역은 넓습니다. 때로 부작용을 일으키기도 합니다. 경우에 따라 심각한 부작용도 있고요.

나도 모르는 내 몸의 화학
신체 화학 반응과 관련된 다양한 연구는 의학 기술의 발전에 크게 기여했다. 그러나 부작용 위험이 없는 완벽한 약은 아직 존재하지 않는다.
< 출처: 클립아트코리아 (www.clipartkorea.co.kr) >

만약 인류가 부작용 전혀 없는 약을 개발한다면 어떨까요. 먹으면 행복해지기만 하는 약을 개발한다면 우리 사회는 그 약을 허용할까요. 현실적으로 어려운 문제입니다. 이런 약물이 등장한다면 사회 가치관을 송두리째 뒤흔들 겁니다. 다행인지 불행인지 아직 그런 약이 없습니다. 그리고 앞으로도 개발은 어렵겠죠.

세상에 불합리한 일들이 많습니다. 짜증과 슬픔이 당연합니다. 바이러스와 사투를 벌이는 지금 우리가 그렇습니다. 몸속 다채로운 반응과 기분 변화도 마찬가지입니다.

부정적인 감정이 일기 전에 일단 허기부터 채우는 것은 어떨까요. 배만 불러도 훨씬 긍정적인 사고가 가능합니다. 우리 몸과 면역체계는 그렇게 화학 반응하니까요. 팬트리에 간식부터 가득 채우세요. 하하!


참고 · 코스모스 매거진 (www.ksakosmos.com)
          [사이언스타임즈: 커피를 마시면 속이 쓰린 이유] 강석기 과학칼럼니스트 · 2017 (www.sciencetimes.co.kr)

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에디터

오후
베스트셀링 도서 [나는 농담으로 과학을 말한다]를 비롯해 [우리는 마약을 모른다], [주인공은 선을 넘는다], [믿습니까? 믿습니다] 까지 총 4권의 책을 집필하고 더 많은 일을 벌이고 있다.
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