산소

한국어판 서문

1. 들어가며- 삶과 죽음의 영약
2. 태초에- 산소의 기원과 중요성
3. 침묵의 시기- 미생물 진화의 30억 년
4. 캄브리아기 대폭발의 도화선- 눈덩이 지구와 최초의 동물들
5. 볼소버 잠자리- 거대 생물들의 등장과 산소
6. 공기의 배신- 산소 독성과 엑스레이 피폭의 공통 메커니즘
7. 초록색 별- 광합성의 진화와 방사선
8. LUCA를 찾아서- 산소 이전 시대의 마지막 조상
9. 패러독스의 초상- 항산화제의 여러 측면과 비타민 C
10. 항산화 장치- 산소와 더불어 살아가는 101가지 방법
11. 성과 신체 유지- 노화의 진화에 존재하는 균형
12. 음식과 성, 그리고 장수의 삼각관계- 먹지 않으면 영원히 살 것이다
13. 암수의 존재 이유- 살아가는 속도와 성별의 필요성
14. 유전자와 운명- 노화의 이중인자 이론과 질병
15. 삶과 죽음, 그리고 산소- 노화의 미래에 대해 진화에서 얻는 교훈

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발작을 일으키든 돌연사를 일으키든, 허파를 점진적으로 손상하든 노화를 유발하든, 어쨌거나 산소가 작용하는 방법은 항상 똑같다. 모든 형태의 산소 독성은 산소에서 자유라디칼이 형성되어 일어난다. 16세기의 위대한 연금술사 파라셀수스도 말한 바 있듯이, 모든 약에는 독성이 있다. 발작은 뇌에 작용하는 자유라디칼이 대량으로 넘쳐서 생기며, 허파 손상은 허파에 작용하는 자유라디칼이 그보다 좀 덜한 수준으로 과다해져 일어난다. 그러나 자유라디칼이 단순히 독성만 갖고 있는 건 아니다. 자유라디칼이 없으면 연소가 일어나지 않는다. 광합성이나 호흡도 할 수 없다. 우리가 산소를 이용해 음식에서 에너지를 얻으려면 중간 생성물로 자유라디칼을 생산해야만 한다. (29쪽)

화성이나 금성처럼 불모의 땅이 될 운명에서 지구를 구해낸 것은 생물이었다. 생물이 광합성으로 산소를 더 만들어냈기 때문에 육지와 바다를 통틀어 산소와 반응할 것이 모자라게 되었고, 결국 대기 중에 자유 산소가 축적된 것이다. 자유 산소가 존재하게 되면 물의 손실은 중단된다. 이 산소가 물에서 쪼개져 나온 수소 대부분과 반응하여 다시 물을 만들기 때문이다. 그렇게 해서 지구에 바다가 보존된 것이다. 가이아 이론의 창시자인 제임스 러브록이 오늘날 공기 중의 산소량을 이용해 추정한 바에 따르면, 수소는 1년에 약 30만 톤씩 우주로 날아간다. 지구가 매년 약 300만 톤의 물을 잃는다는 이야기다. 이렇게 양만 놓고 보면 뭔가 불안하게 들릴 수도 있겠지만, 러브록의 계산에 따르면 이런 속도로 지구의 바다가 딱 1퍼센트 손실되는 데에만도 45억 년이나 걸린다. 바로 광합성 덕분이다. (48~49쪽)

산소 농도가 높아지면서 세포들은 서로 뭉치는 방향으로 나아갔고, 거기서 가장 효율적인 에너지 시스템이 발달했다. 한 세포 안에 무수히 많은 미토콘드리아가 살면서 생물에게 에너지를 제공하게 된 것이다. 그리고 최초의 다세포 생물이 등장하게 되었다. 그렇다면, 세포들이 산소의 독성을 피하기 위해 떼 지어 모인 것이 다세포 생물의 진화를 촉진했다고 할 수 있다. 확실히 다세포 생물은 모두 미토콘드리아를 가지고 있다. 미토콘드리아가 없는 단순한 진핵생물이 1000종 정도 되는데, 이 중 다세포 생물은 하나도 없다. 따라서 인간은 세포들끼리 모이고 또 그 세포 안에 작은 세포들이 모인 공동체인 셈이다. (82쪽)