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설계된 생명
: 혈액, 폐, 뇌, 신경, 눈 등이 무작위적인 돌연변이로?
전창진

    진화론은 돌연변이와 자연선택의 과정을 통해 무생물에서 출발하여 하등동물을 거쳐 고등동물까지 점진적인 변화를 거쳐 생물이 진화되어왔다고 주장한다. 하지만 생물의 진화를 보여주는 화석상의 증거들은 없다. 생명체는 고도의 조직적인 정교함을 보여주는 유기체로서 너무도 복잡하지만 질서정연하며, 우연과 필연인 자연적인 원인으로 이루어 졌다고 설명하기에는 너무나 불충분한 양상을 띠고 있다. 오히려 생명체의 고도의 조직적인 정교함들은 지적인 원인, 즉 지적설계를 필요로 한다는 사실을 우리에게 말해주고 있다. 아래에 몇 가지 일반인들도 이해하기 어렵지 않은 생물체의 구조와 기능의 몇 가지 예들은 규칙성과 조화 가운데 특정화된 복잡성을 보여줌으로써 생명체가 설계될 수밖에 없는, 즉 지적행위자를 확인하는 일이 될 것이다.

성경은 생명의 근원이 피에 있다고 할 만큼 피의 중요성을 언급하고 있다. 피는 전체 몸무게의 약 8%로 성인에 있어서 4-6리터 정도 된다. 피의 구성원은 크게 물, 단백질, 각종 용해질로 이루어진 혈장(plasma)과 적혈구, 백혈구, 혈소판 등의 세포 성분(formed elements)으로 나누어지는데 혈장이 약 55%, 세포 성분이 약 45%를 차지하고 있다. 피는 생명 현상유지에 가장 중요한 역할을 하는데 첫째, 산소, 이산화탄소, 영양 물질, 호르몬 등을 몸의 구석구석으로 운반하는 역할과 둘째, 신체 내의 pH, 온도, 세포 내의 수분 조절을 하고 마지막으로 각종 병균들의 침해를 막으며 면역의 중요한 역할을 담당한다.

 

이 중에서 몇 가지만 살펴보기로 하겠다. 우리의 생명을 유지하기 위한 신진대사를 하기 위해서 산소가 반드시 조직 세포로 공급되어야 하는데 이 산소를 우리 몸의 구석구석까지 운반하는 역할을 하는 것이 바로 피 속의 적혈구(red blood cell)이다. 적혈구의 모양은 중간이 오목한 도너츠를 연상하면 되는데 산소 운반의 역할이 워낙 중요하기 때문에 적혈구 내의 대부분(약 33%)은 산소 운반 색소인 헤모글로빈(hemoglobin)으로 차 있다. 적혈구의 직경은 1/100 mm 도 안되는 작은 세포이지만 놀랍게도 하나의 적혈구에는 2억7천만 이라는 실로 엄청난 숫자의 헤모글로빈분자가 들어 있다. 또한 헤모글로빈 한 분자는 약 574개의 아미노산으로 구성되어 있다. 이러한 아미노산들은 모두 질서정연하게 배열되어야 하며 하나라도 잘못 연결이 될 경우에는 제 기능을 발휘할 수 없게 되어 있다. 따라서 적혈구하나에는 1000 억이 넘는 아미노산들이 지극히 정교한 질서를 유지하며 배열되어 있는 것이다. 너무도 정교한 구조이기에 신의 섭리를 느낄 수밖에 없다.


헤모글로빈 한 분자에는 4개의 헴(heme)이라는 구조가 있으며, 각각의 헴에는 철(Fe)이 한 분자씩 붙어 있는데, 각각의 철에 산소가 붙어서 운반된다. 피의 색깔이 붉게 보이는 이유도 철의 붉은 색 때문이다. 이 철 분자에 붙은 산소는 주변의 가스 농도에 따라서 산소가 붙기도 하고 떨어지기도 한다. 즉, 산소가 많고 이산화탄소가 적은 곳에는 철 분자에 산소가 붙고, 반대로 산소가 적고 이산화탄소가 많은 곳에서는 철 분자에서 산소가 떨어져 나가서 산소를 공급해 주므로, 생명 유지에 아주 중요한 역할을 한다. 산소가 붙기만 하고 떨어지지 않는다면 생명현상이 절대로 이루어 질 수가 없을 텐데, 놀랍게도 주변농도에 의해 분리되기에 허파로부터 산소가 각각의 조직으로 전달될 수 있는 것이다.

 

 

그림 1. 적혈구와 헤모글로빈 그리고 헴 구조 그림.


적혈구의 숫자는 실로 상상을 초월할 만큼 엄청나다. 피 한 방울(약50㎕)중에 약 2억 5천만 개나 되는 적혈구가 있으며, 약 5리터의 우리 몸속의 핏속에는 무려 25조개나 되는 실로 어마어마한 적혈구가 쉴 새 없이 구석구석을 돌며 산소를 운반하고 있다. 적혈구 한 개의 크기가 10㎛라고 할 때 우리 몸에 있는 적혈구를 모두 쌓아 올리면 약 5만㎞나 수직으로 치솟게 된다. 적혈구의 수명은 약 120일이기에 이 많은 숫자를 혈액 내에 채우기 위해서 뼈 중의 골수(bone marrow)는 1초당 무려 200만개 이상의 적혈구를 혈관 내로 뿜어내고 있다. 말이 200만개의 세포이지 그 세포 하나 하나를 만든다고 한번 생각해 보라. 말처럼 그렇게 간단한 것이 아니다.


적혈구는 일생 (120일) 동안 심장을 7만 5천 번이나 드나들게 된다. 이렇게 작은 세포들이 혈관이라는 도로를 따라서 빽빽하게 줄을 서서 끊임없이 운동하고 있고, 심장이라는 펌프를 수없이 드나들면서 120일 이라는 짧은 일생을 마감하고 한 곳에서 소멸되고, 반면에 끊임없이 만들어지고 있는 것이다. 만들어 질 때마다 그 놀라운 아미노산들을 다시금 질서정연하게 연결시켜야 한다. 이러한 과정이 우리의 생명현상을 유지시키고 있으니 창조주 하나님의 지혜가 없이는 생명현상이 있을 수가 없겠다.


또 다른 놀라운 사실이 있다. 이러한 산소를 실은 '트럭”에 해당하는 적혈구를 우리 몸의 구석구석에 갈 수 있도록 하기 위해 우리 몸은 복잡하기 이를 데 없는 혈관(blood vessel)이라고 불리우는 '고속도로망”을 구축하고 있는데, 그 길이가 장장 10만km에 달하고 있다. 그리고 말이 10만 km이지 일렬로 세우면 서울-부산 고속도로를 200회 이상이나 깔 수 있는 거리이고, 지구를 2번 반이나 돌 수 있는 거리이다. 겨우 160-170cm 키밖에 안 되는 우리의 몸속에 10만 km의 고속도로에 해당하는 혈관이 있음을 한번 상상해 보자. 그리고 그 길을 끊임없니 달리고 있을 25조 대의 산소 운반 '트럭”을... 평생 셈해도 셀 수 없는 숫자이다. 이 산소 운반 트럭이 단 몇 분만이라도 조직세포에 공급되지 않으면 우리 생명은 치명타를 입게 된다.


그런데 우리 몸속의 이 혈관이라는 고속도로도 사실은 그렇게 간단한 구조가 아니다. 가장 안쪽에 상피세포(endothelium), 그 바깥쪽에 탄력 섬유, 근육들이 복잡하게 여러 층으로 깔려 있고 가장 좁은 길인 모세혈관(capillary)도 상피세포 아래에 기저막(basement membrane)으로 깔려 있는데, 사실 이 기저막만 해도 전자현미경으로 보면 여러 층의 섬유로 구성되어 있는 첨단 설계의 구조로 되어 있다. 서울 부산의 고속도로를 가만히 두었는데 오랜 세월이 지나다 보니 저절로 생겼다고 이야기하면 도대체 말이나 될 이야기인가? 누가 믿을 수 있을까! 일류 토목공학자들을 비롯한 많은 사람들의 지혜와 설계가 없다면 도저히 이루어질 수 없다는 것은 자멸한 일이다. 여하튼 우리 몸은 처음에는 어머니 뱃속에서 단 한 개의 세포로 출발한다. 한 개의 세포가 100조가 넘는 세포로 이루어진 몸을 이루어 나가는 것이다. 그 속에 10만 km가 넘는 이 혈관 공사가 저절로 되었다는 것은 도저히 믿을 수 없는 일이다.


이러한 혈관내의 각종 세포와 물질들이 원활히 우리 몸을 구석구석 순환하도록 심장은 또한 끊임없이 박동하고 있다. 심장의 박동은 너무도 고맙게도 중추신경계의 지배를 거의 받지 않고 스스로 움직일 수 있도록 되어 있다. 심장의 발생시, 약 1%의 심장근 세포(cardiac muscle cell)로서의 역할을 하며, 이후 생명이 끝나는 날까지 한 번도 멈추지 않고 움직인다. 신경이나 호르몬은 심장의 박동 속도를 단지 조금 조절할 뿐이다. 아무리 마음을 먹어도 심장을 멈출 수 없고, 잠을 자면서 잊어버려도 심장은 계속해서 뛰고 있다. 심장은 1분간에 약 72회 박동하며, 1회 약 70ml의 혈액을 방출하고, 1분에 약 5리터(70×72회)를 방출한다. 즉 1분이면 전체혈액의 양이 심장을 통과하는 양이 되며, 하루 동안만 해도 10만 번을 박동 하면서 4000리터 (슈퍼마켓에서 구입할 수 있는 가장 큰 콜라  병이 1.5리터)의 실로 어마어마한 혈액을 방출한다. 사람이 75세까지 산다고 가정할 때 사람의 주먹 크기만 한 심장은 28억 번이나 박동 하면서 280만ℓ의 혈액을 펌프 한다. 아무리 강한 쇳덩어리라 하더라도 28억번의 박동을 한다면 견딜 수가 없기에, 우리는 강철보다 훨씬 강하고 힘 있는 우리의 주먹만한 주머니를 왼쪽 가슴에 담고 살고 있는 것이다. 그리고 심장은 피의 역류를 막기 위해서 정교한 각종 판막(valve)들을 갖고 있는 완벽한 설계의 모습을 보여준다. 당신의 일생 동안에 심장이 하는 일의 양을 한번 상상이나 해 보라!

 

 

그림 2. 포유류의 2심방 2심실 심장.


혈액응고(blood clotting)도 잠시 한번 살펴보자. 고무호스로 자동차를 세차할 때나 화단에 뿌릴 때 호스에 구멍이 생기면 물이 새어나오는데 물은 결코 응고되지 않고 계속 새어나온다. 우리 혈액이 만약 그렇다면 우린 아마 조그만 상처에도 출혈로 인한 생명의 위협을 느낄 것이지만, 혈액은 물과는 완전히 다르게 되어 있다. 혈액의 응고는 적어도 12개의 응고 인자(blood clotting factors)를 요구하는 복잡하고도 정교한 과정을 거쳐야만 한다. 이 중 하나의 인자에라도 이상이 생기면 혈우병의 원인이 된다. 외부의 적들과 싸우는 백혈구에 이상이 생기면 백혈병이 되어 목숨을 잃게 되는 것만 봐도 피 속의 하나하나의 요소들이 생명 현상에 얼마나 중요한 역할을 담당하고 있는지를 알 수가 있다. 우리의 핏속에는 우리의 생명을 유지시키기 위해 실로 놀랍고도 신비스러운 과정들이 매초 매분마다 일어나고 있다.


우리가 숨을 쉬고 있다는 그 자체가 기적인 것 같다. 팔이나 다리는 우리의 의지대로 마음대로 움직일 수 있지만 숨을 끝까지 쉬지 않고 의지적으로 멈출 수 없는 것은 자율신경계에 의해서 조정 받고 있기 때문이다. 어린애가 엄마에게 사탕을 주지 않으면 숨을 쉬지 않고 죽겠다고 해도 전혀 두려워 할 필요가 없다.

 

 

그림 3. 혈액 응고의 연쇄 반응


동물은 소화와 흡수를 얻은 영양분을 각 조직 세포로 공급하고, 이 물질 등을 산화시킴으로써 생명 활동에 필요한 에너지를 얻고 있는데, 흡수된 영양 물질을 태우는 산화 과정에서 산소는 절대적이다. 그런데 동물은 체내에 산소를 저장할 수 없기 때문에 외부 환경으로부터 끊임없이 산소를 공급받아야 하고, 또한 산화의 결과로 생성된 탄산가스를 체외로 배출하는 기체 교환을 해야 한다. 호흡의 과정은 매우 복잡하지만, 간단히 표현하면 우리 몸이 활동하기 위해 필요한 에너지 대사 과정에 산소(O2)를 공급하고 이산화탄소(CO2) 몸 밖으로 배출하는 활동이다. 이 과정을 우리는 호흡이라고 하고, 폐는 바로 호흡운동을 하는 호흡기관이라 할 수 있다. 산소와 이산화탄소의 교환이 이루어지고 있는 곳은 누구나 잘 알듯이 허파(lung)인데, 숨을 들이쉬는 곳에서 허파까지는 코(nose), 후두(throat), 기관(windpipe), 기관지, 세기관지 등의 관으로 연결되어 있다.


사람의 호흡기관을 먼저 살펴보자. 폐는 좌우 한 쌍으로 갈비뼈 안쪽 흉강 속에 다소곳이 자리하고 있다. 길이는 약 25cm, 무게는 약 1kg 정도이다. 위에서 언급한 기관(windpipe, 공기가 들어가는 관)은 수많은 가지로 나누어지고 또 나누어지고 하면서, 결국 미세한 가지들은 허파꽈리(alveoli)라는 산소와 이산화탄소의 교환이 직접적으로 일어나는 구조와 연결이 된다. 직경 0.1-0.2mm 정도인 폐포는 성인의 경우 한쪽 폐에 약 3억 개나 되며, 많은 주름이 접혀진 상피 세포들로서 폐의 내부 면적을 최대한으로 넓혀 공기와 접촉을 크게 한다. 또한 그 둘레를 모세혈관이 치밀하게 둘러싸서 산소와 탄산가스 교환이 효과적으로 이루어지도록 설계되어 있다. 허파의 전체 표면적인 피부 면적의 약 50배 즉 핸드볼 구장만큼의 넓은 표면적을 갖고 있다. 좁은 공간에서 이렇게 큰 면적을 확보할 수 있도록 되어 있다는 자체가 경이롭다. 허파꽈리는 쉽게 포도송이의 포도알 하나하나라고 생각하고, 이 포도송이에 연결된 큰 가지부터 작은 가지들을 공기가 들어가는 관(pipe)으로 생각하면 된다. 다시 쉽게 설명하면 수많은 포도송이처럼 생긴 허파꽈리가 큰 통에 꽉 차 있다고 생각하면 된다. 허파꽈리를 둘러싸고 있는 혈관의 길이를 다 합치면 얼마나 될까? 약 1,000km나 되는 방대한 길이로 모세 혈관들이 허파 속의 하나하나의 허파꽈리 주변을 빽빽이 둘러싸고 있다.


정상 호흡을 할 경우 사람은 1분간 15-18회의 호흡운동을 하게 되며, 1회에 출입하는 공기의 양인 호흡 용량은 약 5백cc 정도이다. 폐가 최대로 심호흡을 할 때 성인의 경우 호흡량은 약 4천cc에 달한다. 이것을 보통 폐활량이라고 부르는데, 폐활량은 신장, 연령, 성별에 따라 상당한 차이가 있을 뿐만 아니라 활동 상태에 따라서도 달라진다. 호흡운동은 뇌의 연수에 있는 호흡중추에 의하여 반사적으로 조절되는데, 이곳엔 탄산가스 농도 변화에 민감하게 반응하는 세포들이 있어서 혈액 속에 녹아 있는 탄산가스의 양이 증가하면 호흡중추의 흥분이 커지며 따라서 호흡 횟수가 증가해 산소를 많이 흡수하게 된다.


이러한 사람의 멋진 허파구조에 비해 양서류나 파충류는 허파가 통처럼 되어 있는 구조 속에 격벽이 쳐져 있다. 즉 사람(포유류)에서처럼 허파꽈리 구조를 갖고 있지 않아 이산화탄소와 산소의 교환이 이루어질 수 있는 표면적이 극히 감소되어 있어 급격히 호흡률이 떨어진다.


하지만 이러한 정교하고 아름다운 사람의 호흡기관도 어류나 조류에 비하면 아무것도 아니다 라고 할 수 있다. 왜냐 하면 호흡 시에 산소가 허파 쪽으로 들어오는 길과 이산화탄소가 외부로 배출될 때 같은 통로(windpipe)를 사용하고 있다는 점이다. 즉 코에서 허파꽈리까지가 양방향성(two way)이라는 것인데, 이것으로 인해 통로 내에 언제나 사용된 공기가 남아 있게끔 되어 있다. 공기 중의 산소가 21%인데, 코로 이 21%의 산소가 들어가서 허파꽈리에 이를 때쯤이면 같은 통로를 이용하여 밖으로 나오는 이산화탄소의 양 때문에 허파꽈리에는 14%의 산소만 존재하고 대신 5.6%의 이산화탄소가 허파꽈리에 차 있게 된다. 참고로 공기 중의 이산화탄소는 0.04%이다. 실제로 우리가 정상 호흡을 할 때 허파에 있는 공기 중 약 1/5만 새로 밖에서 들어가는 공기이고 나머지는 이미 잔존해 있는 공기들이다. 쉽게 말해 아무리 숨을 밖으로 내 뱉어도 허파에는 약 20-35%의 공기가 차 있으므로, 완전히 밖에서 새로운 공기로만 허파를 채울 수 없게 되어있다. 이러한 것들이 허파에서 산소와 이산화탄소의 교환 시 효율성을 떨어뜨리고 있다.

        

만약 산소가 들어가는 길과 이산화탄소가 나오는 길이 틀리다면 어떻게 될까? 이것은 허파에 늘 새로운 공기(fresh air)를 공급하기 때문에 호흡률을 높임으로써 몸에 더욱 더 많은 산소를 공급할 수 있고, 따라서 더욱더 활발한 대사 활동을 해주게끔 함은 물론이다. 이러한 (포유류와는 완전히 다른) 시스템(system)을 갖고 있는 것이 조류, 어류이다. 먼저 새는 몸속에 기낭(air sac)이라는 공기 주머니를 갖고 있는데 (보통 5-9개), 이 기낭들은 크게 전기낭과 후기낭으로 나누어진다. 새가 공기를 들이쉴 때(inspire)에 공기는 먼저 후기낭으로 들어간 후 내쉴 때(expire) 전기낭으로 왔다가 다음에 기관을 통해서 빠져나간다. 이 전체 과정은 2개의 과정(그림 참조)으로 이루어져 있다. 이렇게 함으로써 조류는 놀랍게도 허파에서 공기의 흐름을 일방향(one way)으로 흐르게 하는데, 결과적으로 사람에서와는 달리 허파에 늘 이산화탄소와 섞이지 않은 새로운 공기를 제공한다. 다음으로 전기낭과 후기낭 사이에 놓여 있는 허파의 구조가 사람과는 판이하게 되어 있다. 조류의 허파는 부기관(parabronchi)이라는 아주 미세한 수많은 관으로 되어 있다. 이 부기관 사이로 공기가 일 방향으로 끊임없이 흐르고, 이 부기관 둘레에 혈관들이 공기가 흐르는 반대방향(이것을 counter-current flow라고 한다)으로 배열되어 있어, 공기 중의 산소의 확산을 크게 증가시켜 준다. 이 원리는 간단하다 (그림 참조). 공기 중의 산소와 핏속의 이산화탄소의 교환은 각각의 압력 차에 의한 확산에 의해서 이루어지는데, 만약 공기와 피가 같은 방향으로 흐른다면 공기에서 핏속으로 확산되어진 산소가 핏속에 50%에 달하게 되면 공기 중에 남아 있는 50%의 산소는 더 이상 확산 할 수 없게 되어 이용되지 못하는 산소가 된다.

        

이것을 역으로 생각해서 공기와 피가 반대 방향으로 흐르게 되면 항상 기관 내의 소 압력이 핏속의 산소압력보다 높아서 기관과 핏줄이 만나는 전 부위에서 산소의 확산이 이루어지게 되어 있어 공기 중의 대부분의 산소가 지속적으로 확산되어지게 된다 (그림 참조). 이러한 일방향 공기흐름 및 역방향 피흐름의 구조를 갖고 있는 조류는 그야말로 완전한 호흡계를 갖고 있다고 할 수 있다. 이러한 이유로 인해 참새는 6,000m 상공에서도 호흡에 지장이 없이 날수 있지만, 생쥐(포유류)는 충분한 산소의 확산이 이루어지지 못하기에 살아남지 못하게 된다. 또한 새의 본분인 날 때에 필요한 많은 양의 에너지를 위해 필요한 충분한 산소를 공급해 주게 되어 있다.

        

이제 어류를 한번 살펴보자. 물 속에 사는 고기는 사람에서처럼 허파꽈리의 구조도 새에서처럼 부기관으로 되어 있는 허파의 구조도 갖고 있지 않다. 그들 나름대로의 특이한 호흡기관인 아가미를 갖는데, 어류도 조류와 마찬가지로 일방향 공기(물)흐름과 역방향 피 흐름 구조를 갖도록 역시 멋지게 설계되어져 있다. 물은 입으로 들어와 아기미로 빠져나간다. 그림에서 보듯이 이 아가미는 멋지고 아름다운 미세한 층판구조(lamella)로 이루어져 있는데, 산소를 함유한 물은 항상 핏줄이 지나가는 층판 사이로 피가 흐르는 반대 방향으로 흐름으로써 조류에서와 마찬가지로 물 속의 산소의 확산을 크게 증대 시킨다 (그림 참조). 이산화탄소가 섞여 있는 포유류에서와는 달리 늘 신선한 산소만을 공급하고 있다. 고기는 이렇게 함으로써 산소의 확산을 85%까지 이루는 것으로 알려져 있다. 이 얼마나 완벽한 설계인가? 물고기가 아무리 멋진 모습의 아가미를 갖고 있다고 하더라도 물을 떠나서는 살수가 없다. 비록 공기 중의 산소가 물 속의 산소보다 많다 할지라도 공기는 물처럼 부력이 없기에 아가미를 펼 수도 없고 아가미를 이루는 쇄사(gill filament)들은 곧 말라 서로 달라붙게 도리어 더 이상 살 수가 없게 된다.

         

지금까지 사람(포유류), 조류 어류에서 살펴보았듯이, 모든 호흡 기관들은 각 종류의 생활 방식에 너무나 아름답게 설계되어져 있다. 이들 각각은 호흡 기관들(사람은 허파꽈리, 조류는 부기관, 어류는 아가미)은 아무런 유사성도 없이 각각 완전히 다른 설계 구조 속에 디자인되어 있다. 물 속에 각종 물고기들은 그 환경에 맞는 아가미라는 호흡기관을, 하늘에 각종 나는 새들은 하늘을 나는 새에 맞는 또 다른 멋진 모습의 호흡기관을, 우리 사람들은 땅에서 살기에 조금도 지장이 없는 모습으로 모든 기관들을, 최고의 걸작품으로 설계되어 있다. 아무리 살펴보아도 아가미에서 사람의 허파까지 진화를 보여주는 점진적인 변이란 찾아볼 수가 없다.


뇌(brain)는 인체의 소우주이다. 어쩌면 새로운 밀레니엄(2000년대)은 뇌의 시대가 될지도 모르겠다. 하지만 뇌는 아직도 미지의 세계이면서 신비에 가득 찬 블랙박스일 뿐이다. 사람의 뇌의 용적은 약 1,500cc 이다. 우리가 흔히 뇌라고 하면 주름이 많아져 있고 양쪽으로 나뉘어진 대뇌(cerebrum)를 많이 떠올린다. 이것은 대뇌가 실제로 뇌의 많은 부분을 차지하고 있고, 기능 또한 다양하기 때문이다. 대뇌는 오른쪽 반구와 왼쪽 반구로 나뉘어져 있는데, 왼쪽 뇌는 오른쪽 신체의 운동을 조절하고 정보를 받으며, 오른쪽 뇌는 왼쪽 신체의 운동을 조절하고 정보를 받는다. 하지만, 두 반구간의 의사소통은 잘 된다. 이것은 뇌량(corpus callosum)이라 불리는 신경섬유 다발로 연결되어 있기 때문이다.


각 대뇌 반구는 전두엽(frontal lobe), 두정엽(parietal lobe), 후두엽(occipital lobe), 그리고 측두엽(temporal lone)의 네 개의 엽으로 구성되어 있다. 전두엽은 대뇌의 앞쪽에 위치하고 있는데, 주로 언어 중추와 의식적인 움직임을 조절한다. 두정엽은 전두엽의 뒤쪽에 위치하고 있고, 전두엽과는 중심렬(central fissure)로 구분되며, 감각 수용기에서 감각을 받는 부분과 몸의 자세나 위치를 감지하는 부위를 포함하고 있다. 후두엽은 대뇌의 뒤쪽에 위치해 있는데, 시신경에서 시각 정보를 받고 분석하는 기능을 담당하고 있다. 측두엽은 양측면에 위치하고 있는데, 청각과 후각뿐 아니라 후두엽에서 대략적으로 받아들인 시각 정보를 좀더 포괄적으로 받아들인다.


대뇌 피질은 뇌를 덥고 있는 표면 껍질을 말하는데, 뉴런과 기타 세포들로 구성되어 있으며, 그 두께는 2-3mm 정도 된다. 이곳에서는 뇌로 들어온 모든 외부 정보를 분석하고 판단하는 중추이다. 섬유에서 정보를 받아서 피질에 전달된 후 정보가 통합된 후 다시 다른 곳으로 보내진다. 감각령과 운동령으로 나눌 수 있다.


신경계의 기본단위를 이루는 세포가 신경세포인 뉴우런이다. 뉴욕시를 가보면 대부분의 대도시들이 그렇듯이 자정이 넘어도 여전히 차들이 움직이고 많은 상점이 열려 있으며 사람들이 들락날락하고 사무실에는 전화와 팩스 소리가 요란하다. 비록 낮시간 만큼은 아니지만 밤이 깊어도 도시는 죽어 있지 않고 쉬임없이 움직이고 있다. 마찬가지로 사람의 두뇌도 쉬지 않고 작용하고 있다. 우리가 자고 있는 동안에도 뇌의 신경망은 필요한 기능을 완벽하게 수행하고 있기 때문에 호흡도 하고 혈액 순환도 이루어진다.


사람의 두뇌는 약 천억 개의 신경세포로 구성되어 있다. 하나 하나의 신경세포는 마치 컴퓨터의 칩과 같은 역할을 하고 있다. 그러나 컴퓨터는 비교도 되지 않을 만큼 복잡하고 교묘한 기능을 수행하고 있다. 신경세포 하나를 살펴보면 유전 정보가 들어 있는 핵이 있고, 생화학적인 대사와 합성을 수행하는 여러 기관들이 존재하는 세포체가 있다. 그리고 일반 세포와는 달리 세포체에 수많은 가지들(dendrites)이 달려 있으며, 이중에 한 가지는 다른 가지에 비해 길이가 긴 축색(axon)이라고 불리는 가지가 있다. 축색은 마치 전기를 흐르게 하는 전선과 같은 역할을 하면서 다른 세포로 정보를 전달한다. 세포체에 달린 많은 가지들은 다른 신경세포들로부터 정보를 수용하는 기능을 가지며, 이 정보들이 세포체에 모이면 세포체에서 정보들을 종합하고 종합된 최종 신호는 축색을 따라 흐르며 다른 신경세포나 내분비 세포, 또는 근육세포 등으로 신호를 보낸다. 축색의 길이는 대개 수십 혹은 수백 마이크로미터(주: 마이크로미터 = 미터의 백만 분의 일)인데, 운동신경의 경우는 1미터가 넘는 것도 있어 자기 세포체 길이의 10만 배에 해당하는 먼 거리에 정보를 전한다. 이렇게 긴 가지를 가지고 있는 것은 위에서 언급했듯이 멀리 떨어져 있는 목적지에 정확한 정보를 전하기 위함이며 아무렇게나 연결되는 것이 아니라 원하는 세포와만 연결되어 독특한 신경망을 형성한다.


축색은 길게 뻗어 나가 다른 신경세포체에 있는 가지들과 연결을 이루는데, 이를 시냅스(synapse)라 하며, 하나의 축색이 여러 개의 끝으로 나누어지면서 일반적으로 신경세포는 약 1만개의 시냅스를 이룬다. 이 시냅스는 두 신경세포의 가지 끝이 완전히 융합된 것이 아니고 20 나노미터(주: 나노미터는 1미터의 십억 분의 일)의 아주 작은 간격으로 떨어져 있는데, 전기적 신호가 축색을 따라 흘러 말단에 오면 축색의 말단에서 신경 전달 물질이 분비되고, 분비된 신경 전달 물질은 시냅스의 좁은 간격을 헤엄쳐 건너서 신경세포 가지의 세포막에 있는 수용체에 결합하여 정보를 전달한다. 마치 연락병이 대기하고 있다가 명령이 떨어지면 비밀문서를 휴대하고 다른 부대로 가서 정확하게 작전명령을 전달하듯이, 축색의 말단에는 지질막으로 둘러싸인 분비포안에 신경 전달 물질이 대기하고 있다가, 전기적 신호가 도착하면 시냅스의 간격을 가로질러 다음 세포에 신호를 전달하게 된다. 이러한 신경 전달 물질이 너무 많이 혹은 적게 합성되고 분비되면 심각한 정신병에 걸릴 수 있다. 우울증이나 정신분열증도 시냅스에 분비되는 신경 전달 물질의 균형이 깨어져 발생하게 된다. 우리의 뇌에서는 하나의 신경세포가 자신이 가지고 있는 수많은 가지들에 형성되어 있는 시냅스를 통해 수천 혹은 수만의 정보를 받아들이고 이를 종합하여 전기적 신호로 바꾼 다음 축색을 따라 보냄으로써 많은 다른 신경세포들을 자극하는 또 다른 시냅스를 이루고 있다. 이러한 시냅스는 우리의 뇌에 적어도 1014개 이상 존재하며 이들이 서로 다양하게 연결될 수 있는 경우의 수는 상상하기 힘들 정도로 크다. 이는 아무리 큰 컴퓨터라 할지라도 뇌에 존재하는 시냅스 회로망의 복잡함과는 비교가 될 수 없다.

        

조그만 방에 수천억 개의 전선이 뒤엉켜 있음에도 누전이 일어나지 않고 간섭을 받지 않는다는 것은 기적일 것이다. 이보다 더 복잡한 신경회로망이 존재하지만 정확하게 신호를 주고받으며 움직인다. 이렇게 복잡한 회로가 저절로 생겨날 수 있다는 것은 상상하기 힘들고, 또 이런 복잡 미묘한 회로망이 정보처리를 정확하면서도 적절하게 하고 있는 것을 볼 때 감탄하지 않을 수 없다. 그런데 신경회로망의 구성원인 신경세포가 죽어 가고 신경망 체계에 구멍이 나면, 자발적 움직임이 서툴게 되고 몸의 균형을 잡을 수 없는 파킨스씨 병이나 점차 기억이 상실하여 심지어 자기의 자녀조차도 알아보지 못하는 알츠하이머씨 병과 같은 퇴행성 정신질환을 앓게 된다.


신경조직에는 신경세포뿐만 아니라 신경조직을 지탱하여 주며 신경세포에 여러 대사 물질을 공급하고 조절하는 교질세포(glial cells)들이 있다. 이들 가운데는 신경세포의 정보 전달을 담당하는 축색의 바깥을 여러 겹의 지질막으로 둘러싸서 절연체 역할을 하여 전기적 신호의 누수를 방지하고 신호가 축색말단까지 효과적으로 전달되게 하는 세포도 있다. 마치 전선을 고무 피복으로 입혀 누전을 방지하듯이 이러한 역할을 담당하는 세포가 신경조직에는 존재하는 것이다.  


우리 몸의 신경망은 중추신경으로부터 몸의 구석구석에 이르기까지 말초신경과 연결되어 있어 통일된 조절 작용을 받도록 되어 있으며, 신경 정보에 따라 몸 전체가 조화로운 움직임과 작용을 하게 된다. 중추신경은 뇌와 척수로 구성되어 있는데, 뇌는 사령부의 역할을 맡아 몸의 모든 정보를 받아 분석 및 종합 처리를 하여 적절하게 대처하도록 명령을 내리고 몸의 평형을 유지하도록 한다. 그리고 척수는 마치 뇌에 대해 훌륭한 비서실 역할을 한다. 즉 뇌로 올라오는 많은 정보를 상황에 따라 선별하여 보내고, 일상적인 정보는 스스로 처리하며 긴박한 상황이 갑자기 닥쳐올 때도 이를 맡아 우선 처리하고, 보다 높은 수준에서 처리를 필요로 하는 것들은 뇌로 보낸다. 그리고 이러한 중추 신경계의 작용에 따라 말초신경이 명령을 받고 말초신경은 몸의 각종 기관을 조절한다.

        

우리 몸의 모든 조직이 중요하고 이들이 심하게 다치면 죽을 수밖에 없지만, 이 중에서도 신경조직은 가장 중요하다고 할 수 있다. 신경계가 있으므로 우리는 김이 모락모락 나는 찐빵의 냄새를 맡을 수 있고 그 맛을 감지할 수 있다. 그리고 부드러운 모피 옷의 감촉도 느낄 수 있고, 내가 가장 사랑하는 어머니의 모습과 음성을 식별할 수 있으며, 내가 좋아하는 노래를 따라 부를 수 있는 것이다. 그리고 신경계의 작용이 있기 때문에 사람마다 독특한 성격을 가지며 서로 다른 사고 체계를 가진다. 우리가 미래에 대해 꿈을 꾸고, 계획하고, 일하고, 놀고, 배우고, 기이한 일에 대해 경이롭게 생각하며, 새로운 것을 궁구하는 모든 정신작용이 신경계의 뒷받침이 있어야 한다.


이렇게 복잡하고 정교한 신경조직이 우연히 생겨났다고 믿는 것은 억지다. 그렇게 복잡한 구조 가운데 작은 부분만 고장이 나도 정상적인 사람으로서 생활할 수 없을 정도로 치명적이다. 신경망의 회로 하나 하나가 대단히 중요한 역할을 담당하고 있다. 반도체 칩이 내장되어 있는 회로 하나 하나가 기능에 필수적이듯이 말이다. 그리고 반도체 칩의 회로가 금속 조각 속에서 저절로 생겨날 수 없듯이 이러한 반도체 보다 비교할 수 없이 더 복잡한 신경망이 어떻게 저절로 형성될 수 있겠는가! 신경세포 하나만 요리조리 뜯어보아도 신기하지 않을 수 없다. 신호를 받고 처리하고 목적하는 곳으로 보내기 위해 적절한 구조를 하고 있다. 이는 세포의 목적에 맞게 디자인하신 분이 있다는 증거다.


건물이 신축될 때 앞으로 쓰여질 용도에 따라 구조를 설계하고 건축한다. 아무런 생각 없이 마구잡이로 일단 지어 놓고 나중에 알아서 사용하자는 사람은 없을 것이다. 호텔이면 호텔의 용도에 맞게 백화점이면 상품의 진열과 판매가 용이하도록 지을 것이고, 공장 건물은 어떤 물건을 제조하는가에 따라 기계들의 적절한 배치를 고려하여 건축할 것이다. 세월이 가니까 돌과 흙이 모여 건물이 저절로 만들어 졌다라고 할 수 없을 것이고 또 건물을 짓다 보니 공장이 되고 아파트가 되고 학교가 되었다라고 말할 수 없을 것이다. 우리 몸의 세포들도 그 조직의 기능에 따라 적절한 모양을 가지며 효과적인 작용을 위해 독특한 구조를 하고 있다. 각양각색의 세포들이 모여 각자의 고유한 임무를 수행함으로서 통일된 개체의 특성을 나타내게 된다. 그럼에도 불구하고 산소, 수소, 질소, 탄소 등이 오랜 세월을 통해서 저절로 모여 세포로 만들어지고 신경세포의 독특한 구조로 형성되고 수천 억의 신경 회로가 저절로 형성되었다고 말하는 것이 얼마나 무리인가를 조금만 생각해 봐도 알 수 있다.

        

눈의 구조는 더욱더 조직적인 정교함을 보이고 있다. 눈은 외부에서부터 공막, 맥락막, 그리고 망막으로 이루어져 있으며, 앞쪽에 각막이 있고 빛의 양을 조절하는 홍채와 빛의 각도를 조절하는 렌즈 등이 있고 홍채와 렌즈 등에는 정교한 실 같은 인대와 근육 등이 붙어 있다. 이중 외부로부터 들어오는 빛 감각의 정보를 전달하는 망막은 크게 광수용세포, 수평세포, 이극세포, 아마크라인세포 및 신경절세포로 이루어져 있는데, 최근 연구에 의하면 망막에는 전체적으로 약 50여종 이상의 신경세포들이 특정화된 패턴을 보이면서 존재하고 있는 것으로 밝혀졌다. 빛을 인식하기 위해서는 광수용세포 내에 존재하는 복잡한 막에서 복잡한 경로를 거쳐 빛을 화학신호로 바꾸어 준다. 그리고 신경절세포가 약 100만개의 시신경다발을 뇌의 뒤쪽 후두엽으로 보내 그곳에서 시각을 인식하게 한다. 처음 수정되었을 땐 아무도 눈을 갖고 있지 않지만, 그 적은 세포는 이미 상상을 초월한 특정화된 복잡성을 지닌 눈을 만들기 위한 모든 정보들을 갖고 있는 것이다.


위의 몇 가지 예들, 사실 우리생명체의 극히 일부의 예만 들었지만, 하나님의 지극히 크신 능력과 신성이 그 속에 있음을 보여주고 있다.

 

(*전창진 : 경북대 자연대 생물학과 교수)

 

*참조 : Our eye movements and their control: part 1
http://creationontheweb.com/content/view/1565/

 

Our eye movements and their control: part 2
http://creationontheweb.com/content/view/1642/

 

Vision control
http://creationontheweb.com/content/view/5374

 

New Camera Imitates Eyeball (Headlines, 2008. 8. 7)    
http://creationsafaris.com/crev200808.htm#20080807b

 

The design of tears: an example of irreducible complexity
http://creationontheweb.com/content/view/5379

 

출처 : 2004. 11. 27. 창조과학학술대회 논문집  2004. 11. 27.

관련 자료 링크:

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