삶과 지적 대화

머리말 / 04

제1부
인체의 신비: 인간 생명의 시작과 종말 / 소향숙 / 11
생명의 신비 그리고 식물 / 안성주 / 43
우주를 통해 살펴본 과학과 신앙 / 문동호 / 69
하나님과 수 / 안승호 / 99
성경과 현대물리학 / 송호준 / 120
약과 삶 / 최보길 / 154
정보기술과 신앙 / 최덕재 / 171
창조와 지식재산권 / 조재신 / 190

제2부
기독교와 문학 / 민태운 / 213
역사와 기독교 / 최혜영 / 234
기업의 윤리경영과 경제윤리의 삶 / 정봉현 / 258
교회와 법, 성경과 법 / 송오식 / 282

제3부
봉사의 삶 / 김선미 / 312
해외 치과 의료봉사에 참여하면서 / 김선미 / 323
빛과 향기로운 크리스천의 사회봉사와 소명 / 강준원 / 343

인체의 신비: 인간 생명의 시작과 종말

1. 인체 탄생의 신비로움
생명은 정말로 신비 그 자체이다. 아직도 우리는 과학적으로 그 신비를 다 밝히지 못하고 있다. 이 신비로운 생명이 과연 저절로 우연히 만들어질 수 있을까? 지금까지 밝혀진 과학적인 근거만으로도 생명은 결코 저절로 될 수 없음을 쉽게 알 수 있다.
생명이란 무엇인가?
사전에서 생명에 대해서 다음과 같이 설명하고 있다. “생물이 살아서 숨 쉬고 활동할 수 있는 힘 또는 모든 생물에 공통적으로 존재하는 속성이다. 이는 누구나 쉽게 느낄 수 있는 것이지만 정확하게 정의하기는 대단히 어렵다. 때에 따라서는 생물과 그 활동을 ‘생명’이라 부르기도 한다.” 물론 생물학적으로 생명의 특성은 세포로 되어 있고, 호흡하고, 대사 작용을 하며, 번식하고, 환경에 적응한다는 등으로 다양하게 말할 수 있다. 그러나 이런 설명들이 생명을 완전히 정의해주는 것은 아니며, 생명의 특성을 일부 말할 뿐이다. 또 생명이 무엇으로 구성되어 있는지 분석할 수 있지만, 이를 다 모은다고 생명이 되는 것은 아니다. 그래서 생명체는 생명체를 구성하는 무생명 물질inanimate matter의 단순한 집합만이 아니라, 그 이상이라고 말한다. 학자들은 이것을 분자논리molecular logic라고 말하지만, 이 역시 생명이 무엇인지를 시원하게 말하지 못한다.

1) 수정의 신비 : ‘놀라운 생명의 시작’
수정의 의미 : 학술적 의미에서 수정은 반수체haploid의 두 배우자인 난자와 정자가 만나 융합하여 배수체diploid인 접합자zygote가 되는 현상으로 정의한다. 즉 난자와 정자는 염색체의 수가 23개로 이루어진 반수체이며, 수정이란 이들이 만나 합하여 배수체, 즉 23쌍(46개)의 염색체를 가진 접합자인 수정난을 만드는 과정이라 말 할 수 있다. 이것이 이루어짐으로써 비로소 개체발생이 시작된다. 수정이라고 하면 난자와 정자가 만나 융합하는 과정으로 간단히 생각할 수 있겠지만, 수정이 이루어지기 위해서 정자와 난자는 각각 성숙maturation의 과정을 먼저 거치게 된다.
수정은 결코 단순한 과정이 아니다. 수정이 이루어지기 까지는 복잡하지만, 이미 짜여진 규칙에 의해 각 단계를 밟아가는 질서 정연한 과정의 연속이다. 그래서 수정은 한마디로 조화harmony의 극치요, 완성을 향한 시발점이요 바탕이라 말할 수 있다. 생명을 갖고 있는 생명체라면 다 그러겠지만, 생명의 시작이라고 할 수 있는 수정도 마치 수십 명의 교향악단 단원들이 각기 다른 악기를 갖고 하나의 아름다운 교향곡을 연주해내는 오케스트라와 비길 만하다. 과학이란 여기에 숨겨진 아름다운 비밀을 하나씩 하나씩 찾아가는 것이다.
수정을 발생학적인 의미로 설명한다면 크게 네 가지로 요약 할 수 있다. 첫째, 각각 반수의 염색체를 갖고 있는 정자와 난자가 만나 수정이 됨으로써 원래 상태의 배수체인 염색체로 회복이 되는 의미를 가진다. 둘째, 수정을 통해 엄마와 아빠의 유전형질을 자손에게 전달 할 수 있다. 셋째, 성염색체의 조합에 따라 남성과 여성, 즉 성이 결정된다. 넷째, 수정이 되면 난자가 활성화activation되어 개체발생으로의 힘찬 발걸음을 내딛게 된다는 의미를 지닌다. 그래서 수정은 융합의 과정이요, 융합된 것으로서의 새로운 시작이라 할 수 있기에 그 의의는 실로 크다.
수정이 이루어지는 장소에 따라 수정도 두 가지로 나누어진다. 사람을 비롯한 대부분의 포유동물의 경우 수정이 몸 안에서 이루어지는 ‘체내수정’인 반면, 성게의 경우는 4억 개의 난자와 1천억 개의 정자가 바다에 방출되어 ‘체외수정’이 일어난다. 이처럼 수정이 이루어지기 위해서는 여러 가지의 조건이 부합되어야 하며, 결코 우연의 소산물이 아님을 알 수 있다.

2) 수정의 과정
(1) 정자와 난자의 만남과 상호 인식
수정이 되기 위해서는 정자와 난자가 만나야 함은 당연한 이치이다. 사람의 경우 정자는 여성의 질에 사정이 되고, 난자는 나팔관 상단부로 배출이 되기 때문에 정자는 난자를 만나기 위해 그 곳까지 여행을 해야 한다. 불과 약 15cm에 지나지 않는 짧은 거리지만, 정자로 볼 때는 매우 험난한 장거리이다. 이를 위해서 정자는 기동력이 있어야 하기 때문에 운동력을 갖고 나아갈 수 있도록 설계되어 있음을 볼 수 있다. 또한 정자가 난자를 만나 수정을 시키기 위해서는 반드시 여성 생식기관을 통과해야 한다. 즉 질과 자궁을 거치면서 수정 능력을 획득하게 되는데, 이것을 수정능 획득capacitation이라고 한다. 난자가 난소에서 배란이 된 후 생존할 수 있는 기간이 불과 8~12시간이고, 정자의 이동속도는 1~4 mm/min이다. 남자의 사정 후 정자가 방해물 없이 열심히 달려간다 해도 40분 이상 소요된다. 한 마디로 수정은 그야말로 타이밍이요, 확률이라고 표현할 수 있다. 정자는 한번 사정 시 약 3~5억 마리가 나오며, 이중 단 하나만이 난자에 골인하게 되는 행운을 갖는다. 난자는 처음에는 5~6백 만 개의 원시난자로부터 시작하지만, 일생 동안 400~500개만이 성장하여 배란되게 된다. 난자와 정자와의 만남의 확률을 볼 때, 나와 같이 생긴 한 생명이 탄생할 수 있는 확률은 거의 불가능하다고 해도 과언이 아니다. ‘내가 우연히 태어난 것이냐? 아니면 미리 계획된 선택이냐!’ 는 결국 창조주를 인정하느냐 않느냐에 따라 달라지겠지만, 내가 태어났다는 사실 자체가 놀라운 사건이며, 우연한 산물로 보기 힘들다는 것을 이를 통해서도 알 수 있다.
사람의 정자는 원숭이의 난자를 수정시킬 수가 있을까? 결코 있을 수 없다. 수정에도 종 특이성species specificity이라는 것이 있기 때문에 사람의 정자만이 사람의 난자를 수정시킬 수 있다는 것이다. 이러한 수정과정에서 나타나는 종 특이성은 진화의 과정을 부정하는 과학적인 근거가 되며, 자기 개체의 특성을 보존하는 원리가 되기도 한다.

(2) 첨체 반응
정자가 난자를 어떻게 뚫고 들어갈 수 있을까? 포유류의 배란된 난자는 여러 겹의 세포들(방사관세포, 난구세포, 투명대 등)이 둘러싸고 있는데 이 세포들을 정자가 헤치고서 뚫고 들어가기 위해서는 첨체반응acrosomal reaction이라고 불리는, 마치 적의 진지를 파괴하는 반응 즉 생화학적인 반응이 일어나야 한다. 첨체반응은 정자의 머리 끝부분 첨체에 저장되어 있는 여러 종류의 단백질 분해효소들 hualuronidase, acrosin이 분비되어 난자를 둘러싸고 있는 난구세포들을 분산시키고 투명대를 녹이면서 난자를 뚫고 들어가게 된다.
여기에도 종 특이성이 있어, 이 첨체반응은 자연적인 방법으로 다른 이종 간에는 절대 일어나지 않는다. 만약 이종간 수정이 일어나서 발달을 한다면, 매일 다른 종이 생겨나 이 세상은 괴물 천지로 바뀔 것이다. 한 가지 흥미로운 사실은 투명대를 제거하면 이종 간에도 가끔 수정현상이 일어나기도 한다. 예를 들면 햄스터 난자의 투명대를 제거하고 여기에 사람의 정자를 넣으면 정자가 난자 내로 진입을 하게 된다. 하지만 절대로 정상적인 배embryo 발달이 이루어지지는 않는다.
그런데 왜 투명대를 제거하면 정자의 진입이 허용되며 투명대가 있으면 불가능한 것인가? 그리고 더 이상의 발달이 일어나지 않을까? 이는 투명대 내에 종 특이 정자수용체sperm receptor가 존재한다는 사실을 암시한다. 마치 자물통과 열쇠의 관계처럼 서로 맞아야 자물통이 열리는 것처럼 사람의 정자를 인식하는 수용체가 사람의 난자에만 존재한다는 것이다. 다시 말해 이 수용체는 다른 종의 정자는 인식하지 못하기 때문에 주변에 아무리 많은 정자가 있더라도 문을 열어주지 않는다는 뜻이다. 이 얼마나 철저한 계획인가! 실제로 생쥐 난자의 투명대에서 ZP1, ZP2, ZP3로 불리는 세 가지의 당단백질이 분리되었으며, 이중 ZP3가 정자 수용체의 기능이 있음이 밝혀졌다. 그러나 더욱 신비스러운 것은 설령 투명대를 뚫고 들어간다고 해도 환경이 맞지 않으면 더 이상의 발달이 이루어지지 않는다는 사실이다. 사람의 정자가 햄스터의 난자에 들어가면 햄스터도 아니고 사람도 아닌 것이 만들어져야 하는데, 문제는 이를 위해서는 들어간 후에도 일련의 복잡한 반응들이 일어나야 하는 데 절대로 일어나지 않는다는 사실이다.

(3) 다정자 침입의 방지 : 어떻게 한 마리의 정자만이 난자에 들어가게 되는가?
“수억 마리의 정자가 배출되는데 어떻게 단 한 마리만이 난자와 수정되는가?”에 대한 해답은 매우 흥미로운 사실이다. 때로는 비정상적인 조건 하에서 여러 마리의 정자가 침입하는 다정자 침입 polyspermy(다수정)이 일어날 수도 있지만 정상적인 발생이 일어나지 않는다. 그러면 어떻게 여러 마리의 정자가 침입하는 것을 막아줄까? 여기에는 난자에 다정자가 진입하는 것을 막아주는blocking to polyspermy 기작이 존재하기 때문이며, 이는 일정한 수의 염색체를 유지할 수 있도록 하는 발생학적으로 매우 중요한 현상이다.
이 다정자 침입방지 기전에는 크게 두 가지가 있는데, 첫째는 매우 빠른 조치를 취하는 빠른 차단fast blocking이 있고, 이후에 단단히 완전히 막아주는 느린 차단slow blocking이 있다. 이는 매우 치밀한 계획이며, 오랜 세월이 지나면서 스스로 터득한 것이 아니라 진정으로 누군가가 처음부터 완전한 계획적 설계한 것이 아니면 도저히 일어날 수 없는 현상이다.
빠른 방어차단 기작은 ‘수정전위’라 하여 정자가 난자에 접촉하면 몇 초 내에 전위의 차가 발생하게 되는데, 성게의 경우 미수정 난자의 막전위membrane potential는 -70mV인데 정자가 난자의 원형질막에 접촉하자마자 1~2초 내에 +10mV로 변화하게 되는데, 이를 우리는 수정전위라 부른다. 즉 정자는 난자의 원형질막의 전위가 강한 음성일 때 잘 접촉하여 융합할 수 있다. 느린 차단은 원형질막 아래에 존재하는 피질과립이 방출되어 일련의 복잡한 반응들이 일어나고 마지막으로 하이알린hyaline이라는 성분이 분비되어 난자 전체를 감싸고 더욱 두터워진 하이알린 층을 형성하여 나중에 난할로 만들어진 할구를 보호하는 역할까지 하게 된다. 이로써 추가적인 정자의 진입을 막게 되는 것이다.

(4) 난자의 활성화 : 수정 후에 난자 내에서는 어떤 반응인가?
수정된 난자는 개체로서의 발달을 향하여 매우 복잡하지만, 다양한 변화가 순서에 따라 질서정연하게 한 치의 오차도 없이 일어난다. 이것을 학술적으로는 난자의 활성화라고 하는데, 하나의 생명체가 만들어지는 그 과정은 정말 신비스럽고, 생명의 존엄성을 실감하게 된다. 어떤 이는 난자 활성을 생명발생의 시작이라고 하는데, 수정의 완성이 이 과정을 통해 이루어지기 때문이라 생각된다. 이 과정에서 일어나는 중요한 사항은 수정이 되면 pH도 변하고, Ca2+ 이온이 증가하고, 이에 따라 일련의 대사과정의 활성화, 산소 소모량의 증가, DNA와 단백질의 합성 등이 증가됨은 물론이고, 세포질 내용물의 위치변경과 재조정 등 질적인 변화가 일어나면서 다음 단계인 난할을 준비하게 되는 것이다. 난자의 활성화는 그야말로 완성을 향한 활발한 기지개라 표현할 수 있다.

(5) 난자핵과 정자핵의 융합
난자와 정자 두 핵의 융합은 수정 후 20~30분 정도에서 일어난다. 난자의 핵은 성숙과정을 거쳐 난자 전핵pronucleus을 형성하며, 난자에 진입한 정자의 핵은 복잡한 성숙과정을 거쳐 정자 전핵으로 재구성된다. 포유류에 있어서 이 정자 전핵 형성은 12시간 정도로 비교적 긴 시간에 걸쳐 일어난다. 이렇게 준비된 두 전핵은 융합하여 하나의 접합핵zygote nucleus을 형성한다. 동물의 종류에 따라 다소 차이는 있지만, 포유류의 경우 융합하기 이전의 전핵상태에서 DNA가 복제되고 핵막이 소실되고 양친의 염색체가 적도판에 배열하면서 제1분열에 들어간다. 따라서 진정한 의미의 배수체 접합체는 수정난에 존재하는 것이 아니라, 첫 번째 난할 후 2세포기 배아에서 처음으로 나타난다고 할 수 있다.

3) 생체 신비를 조절하는 호르몬
호르몬이라고 하면 사람들은 괜히 부끄럽고 민망한 표정을 짓곤 하는데 이는 호르몬을 단순히 정액정도로 생각하거나 성과 관련된 것이라고 생각하기 때문일 것이다. 물론 성호르몬이 있어 성 성숙과 직접적인 관련이 있는 것은 사실이지만, 성호르몬 이외 다른 많은 호르몬이 있어 우리 몸에서 다양한 생리적 기능을 한다. 사람을 비롯하여 모든 생명체는 자신의 내부 환경과 외부환경 변화에 적응을 할 수 있어야 한다. 사계절이 바뀌어 온도가 변하고 시간이 지나면 성장도 해야 하고, 내 몸속에 다양한 음식이 들어오면 소화도 해야 하고, 영양분의 상태도 바뀐다. 혈당이 올라가면 낮추기도 해야 하며, 때론 흥분도 한다. 우리 인생은 한 마디로 말하면 부단한 변화의 연속이라고 할 수 있다. 호르몬은 시시각각 변하는 환경에 대처하며 살아갈 수 있도록 하는 생체의 신비를 조율하는 전령이라고도 할 수 있다. 그러나 호르몬은 추상적인 것이 아니라 생화학적으로 말하면, 혈액 속에 존재하면서 혈행을 타고 돌아다니며 각종 일을 수행하는 하나의 화학적 전령(메신저)이다.
해부학적으로 어떤 물질을 분비하는 세포나 기관을 분비선gland이라 하는데 여기에는 두 가지가 있다. 하나는 침, 땀, 젖과 같이 어떤 관을 통해 분비되는 외분비선이 있고, 또 하나는 관이 아닌 혈액의 흐름 속으로 흘러들어가 작용할 표적기관target에 도달하여 작용을 하는 호르몬과 같은 내분비선이다. 그래서 호르몬을 연구하는 학문을 내분비학endocrinology이라고 한다. 호르몬을 분비하는 내분비 기관으로 시상하부, 뇌하수체, 갑상선, 부신, 난소, 정소 그리고 인슐린을 분비하는 췌장이 있다. 내분비선 중 가장 중요한 기관 가운데 하나인 뇌하수체는 불과 100년 전만 해도 단지 작다는 이유만으로 꼬리등뼈와 함께 퇴화되어가는 흔적기관으로 여겼다.
호르몬이 갖는 특성의 하나는 일반적으로 극미량으로 존재하면서 갖가지 생리활성을 연출해 낸다는 점이다. 가장 좋은 예는 이 호르몬이 없거나 부족하면 여성의 특성을 잃어버리는 Estradiol-17B(간단히 E2라고도 함)의 경우다. 이 E2호르몬은 난소에서 합성이 되어 월경이 시작된 후 약 12~15일 경에 가장 많은 양이 분비되는데, 이때의 농도가 200 pg/ml(1pg = 1조분의 1g)정도 밖에 안 된다. 이 농도는 깊이 2 미터, 길이 200 미터, 넓이 100 미터 되는 호수에 한 숟가락의 설탕을 넣었을 때의 농도같이, 아주 미량이다. 그래서 호르몬을 연구하는 내분비학자들에게는 호르몬을 측정할 수 있는 특별한 분석방법이 필요하다. 그래서, 얄로우Yallow와 버슨Burson 등의 학자들은 방사선 동위원소와 항체, 항원반응을 이용한 소위 면역분석법RIA: radioimmunoassay을 개발하여 이 공로로 노벨상을 받기도 하였다.
때론 호르몬을 ‘작은 거인’이라고 표현하기도 한다. 이 E2호르몬 분비에 이상이 생기면, 여자는 아기를 낳을 수도 없고, 턱에 수염이 날 수도 있고, 다리에 털이 나고 남자처럼 굵은 목소리를 낼 수도 있다.