*** 결합조직 ***

건국대학교:김종배교수

구슬이 서말이라도 꿰어야 보배가 되듯이 집을 짓기 위해 목재와 벽돌을 쌓아두고 천년을 기다린다 하더라도 저절로 집이 지어지는 것은  아니다. 못이 있어야 하고 시멘트등 다른 부자재가 있고 또한 시공자가있어야 함은 상식이다.

마찬가지로 우리의 신체가 세포를 이루어져 있다고 해서 세포만을  집합시킬 때 그것들이 기관을 이루고 나아가 신체를 이룰 수가 없다. 즉 세포와 세포를 연결해 줄 뿐만 아니라 세포간의 물질교류 이동 및조정등을 해줄 수 있는 그 무엇이 필요할 것임을 쉽게 생각해 낼 수 있다.

몸에는 결합조직이 있어서 바로 이 역할을 담당하고 있다. 이 결합조직은 신체 전체 유기물질의 대부분을 차지하다. 피부의 중요한  구조층을형성하고 인대. 힘줄의 중요한 요소이기도 하고 세포의 바깥층을  둘러싸면서 세포와 세포를 연결하는 풀의 역할을 하기도 한다.

* 몸 대부분이 콜라겐 *

결합조직을 형성하는 주된 구성성분은 콜라겐과 엘라스틴이라는  섬유상 단백질과 다당류에 단백질이 결합된 혼성분자인 프로테오글리칸이라는 물질인데 특히 콜라겐은 척추동물에 있어서 전체 단백질량의 3 분의 1이상을 차지하는 몸의 성분중 가장 풍부한 단백질로서  동물의  몸집이 크면 클수록 전체 단백질중 콜라겐이 차지하는 비율은 커진다. 코끼리의 큰 덩치도 어쩌면 콜라겐덩이와 표현할 수 있겠다.

근육의 수축을 골격에 전하는 힘줄은 콜라겐 결합조직의 대표적인  예로, 체크무늬형의 원섬유(Fibril)로 되어 있어 힘줄이 강한 강장력을갖는 것도 바로 이 독특한 구조때문이다. 피부가 다른 부분에 비해  단단하고 그러면서도 유연성을 갖는 것도 바로 이 콜라겐섬유의 직물과  같은 섬유상 구조때문이다. 이 콜라겐 원섬유는 자신의 무게보다 1만배이상의 무게를 지탱할 수 있을뿐만 아니라 똑같은 단면적을 갖는  강철보다도 센 인장강도를 가지고 있다고 하니 정말 놀라운 일이다. 힘줄  피부외에도 몸의 각 부분에서 중요한 구실을 한다. 한 예로 눈의  각막도콜라겐으로 되어 있는데 각막에 있어서는 힘줄과 같이 기계적인 강도보다는 기능상 투명해야 한다. 그래서 투명성을 갖도록 독특한 구조를 갖고 있고 오줌을 걸러내는 신장의 사구체막도 콜라겐으로 되어 있는데이사구체막은 작은 분자막을 오줌속으로 내보내고 단백질과 같은 큰 분자는 나가지 못하게 설계되어 있다. 만약 이 막에 손상이 생기면  단백뇨가 나오게 되어 몸의 이상을 초래케 된다. 같은 재료를 갖고 각 기관의독특한 기능에 알맞는 구조를 갖고 있다는 것에서 우리는 무엇을 알 수있을까? 진화론자들은 아마 이렇게 말할 것이다.

* 1만배 무게도 지탱 *

같은 재료가 시간이 흘러감에 따라 환경에 적응할 수 있는  독특한구조로 바뀌었다고 ... 쇳덩어리하나가 시간만 주어지면 철사도 되고강철판도 되는가 하면 가는실과 같이 뽑아져서 직물과 같이 짜여  그물과같은 망을 형성할 수 있겠는가? 반문하고 있다.

우문중의 우문일 것이다. 같은 쇳덩어리를 갖고 철조망도 만들고 못도만들고 철사도 만들어 낼 수 있는 것은 바로 인간의 지혜가 개입되었기때문이다. 콜라겐이라는 동일 재료를 갖고 각양각색의 구조와 기능을갖게되는 것도 결국 이를 위한 설계자가 있어야 함을 당연한 결론이다.

콜라겐의 대부분은 물에 녹지 않는 상태, 즉 섬유상으로 존재하지만 온도가 높은 끓는 물속에서는 변질되어 가용성인 젤라틴으로 변한다.고사지낼 때 흔히 사용하는 돼지머리고기의 투명한  부분은 바로 이 젤라틴이다. 소가죽을 식품으로 사용할 수 없는 것은 바로 가죽의 주요성분인콜라겐의 불용성으로 소화시킬 수 없기 때문이다.

고기를 불에 익히거나 끓이는 이유중의 하나는 바로 고기중에  함유되어 있는 콜라겐을 가용성 젤라틴으로 바꾸기 위함이라 할 수 있다. 콜라겐을 교원이라고 부르는 이유도 사실은 콜라겐의 어원이  라틴어로[아교를 만드는 바탕] 이라는 의미의 말에서 비롯됐기 때문이다.그런데 생화학에서 콜라겐의 구조가 파괴되어 젤라틴으로 변성시킬 수 있는 온도를 [콜라겐의 변성온도]라 하는 데 사람의 경우 체온보다 조금  높은약 40도이다. 체온이 만약 40도 이상이 되면 체내에서 어떤 현상이  일어날까? 충분히 상상할 수 있으리라 생각된다. 이 사실 또한  설계자의완벽성을 증명하는 좋은 예라 하겠다.

한가지 흥미로운 사실은 동물에 따라 이 콜라겐의 변성온도가  다르다는 점에다. 물의 돈도가 25도 정도의 비교적 따뜻한 바다에 사는  다랑어의 경우 변성온도는 27도 이보다 찬 바다 즉 15도 정도에 사는  대구의 경우는 16도이며 남극해에 사는 빙어는 5.5도밖에 되지 않는다고 하니 콜라겐은 단순히 강철과 같이 튼튼하게만 만들어진 것이 아니라  체온에서 변성하지 않도록 오묘하게 만들어져 있다는 사실이다. 과학이할수 있는 것은 어떤 구조를 갖고 있기에 이런 기능을 연출해 낼 수 있을까를 밝히는데 지나지 않는다. 빙어가 다랑어가 사는 25도물에서 살 수없음은 물론이다.

* 설계자 섭리에 감탄 *

빙어가 다랑어로 진화되기 위해선 콜라겐의 성분과 구조가 바뀌기전에 죽을 수 밖에 없다는 사실을 간과해서는 안된다. AIDS를 이겨내기위해서 ADIS 에 감염되면서까지 자기 희생을 감수할 사람이 과연  한사람이라도 있겠는가? 적재적소에서 그 환경에 맞도록 처음부터 설계되지않고는 도저히 있을 수 없는 일임에 틀림없다고 믿는다.

[누가 주의 마음을 알았느뇨 누가 그의 목사가 되었느뇨 누가 주께 먼저 드려서 갚으심을 받겠느뇨 이는 만물이 주에게서 나오고 주로  말미암고 주에게로 돌아감이라 영광이 그에게 세세에 있으리로다 아멘](롬 11:34-36)

인체의 특징을 한마디로 표현한다면 [복잡하지만 질서와 조화가 있고규칙이 존재하는 것] 이라고 표현하고 싶다. 결합조직의 중요성분인  콜라겐의 구조에서 우리는 다시 한번 그 사실을 입증할 수 있다.

콜라겐 원섬유는 아미노산 약 1천개가 결합된 사슬가닥 3개가 나사선모양으로 이루어져 있는데 이것을 트로포콜라겐(Tropocollagen)이라고  한다. 이 트로포콜라겐 분자의 머리부분은 사슬의 긴 축을 따라 서로 어긋나게 배열되어 있는데  콜라겐 섬유가 정교한 교차 줄무늬를 보이는  이유가 바로 이 때문이다. 그런데 한가닥의 머리부분과 다른가닥의 머리부분 사시의 거리는 정확히 64mm 간격으로 교착되게 이루어져 잇어 마치음악에 있어서 한 주제가 항상 일정한 간격으로 반복되는 둔주곡(Fugue)형식을 연상케 한다.

* 저절로 생성 "불가능" *

나는음악엔 문외한이지만 우리가 부르는 노래나 즐겨 듣는  고전음악모두 작곡자가 있게 마련이고 오선지에 콩나물만 그려 넣는다고 해서 곡이 만들어지는 것은 결코 아니다라는 것쯤은 알고 있다.

바흐의 [푸가 D장조] (그림 참조)가 어떻게 작곡되었는가를 설명할  때바흐가 오선지에 위에 갖가지의 음표만을 나열해 놓고 몇십년을  기다렸더니 어느날 아침 저절로 이 곳이 만들어졌다고 한다면 누가 믿을  사람이 있겠는가.

그렇다면 그건 바흐가 작곡한 것이 아닌 것이다. 확률적으로  따진다면바흐가 [푸가 D장조]가 저절로 작곡될 수 있는 확률에 비해 콜라겐이 저절로 생성될 수 있는 가능성은 수백억배, 아니 그 이상으로 희박하다 해도 과언이 아니다.

* 노화 메커니즘 못밝혀 *

내가 국민학교 다닐 때 마음껏 먹고 싶었던 것이 찐빵이었다. 요즈음은 갖가지 맛있는 빵이나 과자가 헤아릴 수 없을 정도로 많지만  1950년대는 그렇지 못했다. 그래서 앞으로 커서 돈벌면 찐빵을 한보따리  사서실컷 먹어야지 하면서 빨리 어른되기를 원했다.

그런데 작년 어느 때부터 나도 모르게 책을 볼 때 멀찍이 머리를  뒤로젖혀서 읽게 되어 더럭 겁이 났다.

안과에 가서 정밀검사를 받아보니 노안이 시작되었다는 것이다  도무지믿어지질 않았다. 찐빵을 실컷 먹기위애 빨리 세월이 흐르기를 원했던내가 어느새 세월을 달갑지 않게 생각하게 되었으니...

아무리 미인이고 갑부고 권력자고 위대한 사람이라 하더라도 나이를 먹게 되면 이을고 죽게 되어 있다. 인간을 비롯하여 생명을 갖고 있는  모든 생명체는 이 노화와 수명이라는 굴레에서 벗어날 수 없다는 것은  하나의 진리다.

그러나 인간은 불로불사 불로장수의 묘법을 추구해왔으며 요즈음  우리사회에서 물의를 빚고 있는 해외 관광단의 추태나 정력에 좋다고 하여개구리를 남획하여 멸종 위기에 처했다는 이야기는 결국 노화를 늦추어 보자는 인간의 욕망을 반영해 주는 예라 생각된다 생물학 관련 연구분야중에서 노화 (Aging)에 관한 연구가 과학자들의 굉장한 관심의 대상이  되고 있다. 우리나라에서도 노화학회가 이미 발족한 바 있다.

불로장생약을 개발하기 위해서는 먼저 노화가 어떤 메커니즘에  의해서는 먼저 노화가 어떤 메커니즘에 의해서 일어나는 것인가에 대한 해답부터 얻어야 한다. 그러나 현대의 과학은 아직까지 그 실마리조차  찾지못하고 있다는 게 솔직한 표현이다. 노화와 관련하여 가장 많은 연구가 되어 있는 분야가 바로 콜라겐이다. 나이가 많아짐에 따라 피부 연곡 혈관벽등의 조직은 탄력성을 잃고 딱딱하고 거칠어져간다는 사실은 누구나관찰할 수 있다.

아기의 야들야들한 살결과 젊은 여성의  윤기있는 살결 그리고  할머니의 주름진 얼굴, 왜 이와 같은 현상이 일어날까. 이에 대한 해답을 얻기위해 벨저르라는 과학자는 약 20년전에 연령이 다른 쥐의 꼬리로부터 콜라겐 섬유를 추출, 가열할 때 콜라겐의 세가락의 나선구조가 파괴되어섬유사의 형태가 수축됨을 관찰하였다.

그래서 그는 섬유 밑에 추를 매달아 이 수축을 억제하여 보았다.  재미있게도 나이가 든 쥐의 콜라겐일수록 수축을 억제하는데 더 무거운 추가필요하다는 것을 발견하였다. 이 실험이후 많은 연구자들이  콜라겐섬유의 여러가지 성질이 나이와 더불어 변화해 가는 것을 더욱 구체적으로밝혔다.

* 영원한 생명 못찾아 *

어떤 과학자는 힘줄의 콜라겐 섬유의 강도를 조사하였는데 6세된  어린아이 힘줄의 강도는 한살짜리 보다 2.5배 강했고 60세 노인의  경우는약 3배 정도였다고 했다. 그외에 많은 연구를 한결과 결합조직의 주성분인 콜라겐 섬유의 성질이 나이와 더불어 변화함을 알아내었다. 즉  콜라겐 섬유의 성질이 나이와 더불어 변화함을 알아내었다. 즉 콜라겐이  나이를 먹는다는 것이다.

오늘날 어릴 때와  나이가 들었을 때의 콜라겐 구조가 어떻게 다른가하는 것과 콜라겐도 나이를 먹는다는 사실을 구조적으로 설명할 수 있게되었지만 왜 변하는 가하는 것에 해답은 여전히 의문으로 남아 있다. 설령밝혀진다해도 그것이 노화현상 전체를 설명하는 것은 결코 아니다. 어쩌면 영원히 풀 수 없는 숙제로 남을지도 모른다. 이 세상에서는 영원한생명을 찾을 수 없다고 성경은 가르치고 있기 때문이다.

[우리의 년수가 칠십이요 강건하면 팔십이라도 그 년수의 칠십이요  강건하면 팔십이라도 그 년수의 자랑을 수고와 슬픔 뿐이요 신속히 가니우리가 날아가나이다. 누가 주의 노의 능력을 알며 누가 주를  두려워하여야 할대로 주의 진노를 알리이까 우리에게 우리 날 계수함을 가르치사지혜의 마음을 얻게 하소서] (시편 90장 10-12절)