인간은 왜 죽어야 할까

노화의 종말 - 하버드 의대 수명 혁명 프로젝트
데이비드 A. 싱클레어.매슈 D. 러플랜트 지음, 이한음 옮김 / 부키 / 2020년 7월

 인간을 비롯한 모든 생물은 죽는다. 너무나 오랬동안 그래왔기에 이는 매우 당연한 진리처럼 여겨진다. 그래서인지 사람들은 누구나 죽음을 두려워하면서도 간혹 죽음을 초연히 여기거나 마땅히 받아들여야하는 순리처럼 여기기도 한다. 한 때 미래과학기술의 발전과 관련한 독서토론을 하면서 사람이 꼭 죽어야 하는가? 영원히 살게 되면 어떨까?라는 이야기를 한적이 있었는데 의외로 대부분의 사람들은 영생보다 죽음을 선호했다. 다들 건강하게 남들 정도 만큼은 오래살고 싶어하진 했지만 영생은 마치 하면 안될 것 같은, 그리고 무척이나 끔찍한 것이며 인생을 의미없게 한다는 게 다수의 의견이었다. 죽음에 대한 이런 반응은 어느 집단에서나 마찬가지 일 것 같다. 

 이쯤 되고 보면 인간과 다른 생물들은 죽음을 육체적으로 받아들이는 것 뿐만 아니라 정신적으로도 받아들이게끔 설계된게 아닌가란 생각이 들곤 한다. 죽음을 극도로 거부하는 진화한 생존기제들을 강하게 갖고 타고났지만 막상 죽을 때가 되면 이를 의외로 순순히 받아들이는 정신적 기제도 같이 진화한건 아닌지 한다. 

 사람은 왜 죽어야할까? 아마도 앞선 개체들이 죽는 것이 진화에 필수적이기 때문이 아닐까 생각해본다. 앞선 개체가 죽지 않는다면 아마도 번식은 하지 않을 것이다. 죽지 않으니 영원한 DNA 보관 그릇이 있는 것이며 그로 인해 번식은 필요치 않기 때문이다. 번식은 생각보다 에너지가 많이 든다. 생식기관을 만들고 보존하고 운영해야 하며, 유성생식인 경우 성경쟁이 치열하다. 그리고 개체가 영생하는 상태에서 번식하면 그 종은 가까운 시일내에 강한 환경압을 받게 될 가능성이 높다. 부모세대가 죽으며 자연히 자녀세대가 그 서식지의 자원과 짝짓기 대상을 차지하게 되는 것인데 부모세대가 영생하며 남아있다면 자라난 자녀세대와 치열한 경쟁관계에 놓이게 될 것이다. 부모세대가 영생한다면 자신의 생존을 위협하는 그런 경쟁 대상인 후손을 낳을리 만무하다.  

 때문에 영생을 하는 개체는 번식하지 않을 가능성이 높다. 그렇데 문제는 번식하지 않으면 진화도 없다는 것이다. 이미 완성된 개체는 유전자가 변형하지 않아 변이하지 않는다. 변이는 번식에 의해서만 생기는데 번식하지 않으면 돌연변이도 없을 것이고, 그 돌연변이중 우연히 주변 환경에 맞아 적합도를 높이는 진화한 새로운 형질도 나타나지 않을 것이다. 즉, 영생은 진화자체를 막는 것이다. 이런 까닭으로 생물은 당연히 진화, 즉, DNA의 안정적이고 영속적인 전달을 위해 다소의 변이를 각오하면서도 앞세대의 죽음을 전제로한 번식과 진화를 택한 것이 분명해 보인다. 영원히 업그레이드 하지 않는 프로그램보다는 꾸준히 업그레이드 하는 프로그램이 당연히 훨씬 났기 때문이다.

 하지만 다소 어이없게도 진화는 죽음을 전제로 하면서도 정작 생물의 유전인자에는 생물을 죽으으로 이끄는 유전자가 없다. 일정시간 생존하고 나면 반드시 발현해 생물을 죽이는 그런 유전자가 없다는 뜻이다. 때문에 생물의 죽음은 시한폭탄이 터지는 느낌보다는 시스템 전체가 조금씩 붕괴해 어느 한 부분이 임계점에 달해 다른 부분마져도 억지로 기능이 멈추어져 전체가 죽게되는 것에 가깝다. 심장이 멈췄다고 다른 부분이 죽는 것은 아니며 심장의 멈춤으로 인해 다른 부분에 혈액이 공급이 되어 죽게 되는 것처럼 말이다.  

 책 '노화의 종말'에서는 이런 인간의 죽음을 어떻게 하면 현 시점에서 가장 늦출 수 있는지, 그리고 언젠간 노화가 질병으로 규정되고, 미래의 과학기술로 인해 인간이 죽음에서 완전히 탈피할수 있을 미래를 그린다. 

1. 생존회로

40억년전 열수분출구 옆에 물웅덩이가 있다. 행성 표면은 운석이나 혜성에서 온 유기분자가 표면을 뒤덮고 있었고 이 물웅덩이엔 이 유기분자들이 있었다. 일반 표면이었다면 그냥 분자상태였겠지만 이것들은 열수분출구 옆의 웅덩이에 있는지라 열로 인해 녹았다고 가장 자리에 말라 붙곤 하며 특수한 화학과정이 진행되었다. 

 이것이 핵산의 형성이다. 그리고 핵산이 농축되면서 중합체를 형성하였고, 이 중합체가 RNA로 DNA의 선구물질이다. 이 핵산가닥은 유전물질이 되었고, 이 유전물질이 지방산에 감싸지며 일종의 미세한 비누방울처럼 되었는데 이 비누방울이 최초의 세포막이 된다. 이 세포들은 주위 물질이 당연히 충분히 않았으므로 경쟁이 시작된다. 당연히 경쟁에서 승리하기 위한 생존매커니즘이 진화하였는데 이것이 유전적 생물매커니즘의 탄생이다.

 이 매커니즘에서는 유전자 A가 탄생한다. A는 환경이 안 좋을 때 번식을 멈추는 관리자다. 그리고 유전자 B가 탄생한다. B의 역할은 침묵단백질을 형성하는 것이다. B는 상황이 안좋을 때 유전자 A에 달라 붙어 유전자를 끈다. 즉 상황이 않좋으니 A를 꺼서 번식을 멈추고 생존에 집중하는 것이다. 이 B에는 이후 하나의 기능이 추가되는데 DNA를 수선하는 기능이다. DNA가 손상되면 B는 A떠나게 되고 DNA를 수선하는 동안 생식과 번식활동을 중지한다. 저자는 이 생존회로가 바로 노화의 원인이라고 본다. 

2. 노화이론

노화이론은 꾸준히 발달해왔다. 1930-60년대에는 돌연변이의 축적에서 원인을 찾았고, 1963년 이후에는 오류 파국 가설로 유전자 복제과정에서의 오류축적을 노화의 원인으로 보았다. 1970-1980년대에는 짝이 없는 자유라디칼이 산화를 일으켜 유전자를 손상시키고 이 자유라디칼이 많은 미토콘드리아가 주로 손상되어 노화가 일어난다고 보았다. 지금도 인기가 좋은 항산화물질이 주목받기 시작한 것도 이 때부터다. 

 하지만 책에서는 노화의 원인은 바로 정보의 상실이라고 본다. 생물은 두 종류의 정보를 갖고 있으며 양자는 부호화 방식이 다르다. 우선 DNA인데 여기에는 디지털 정보가 사용된다. ATCG 4진수의 디지털 코드가 이것이다. 다음은 아날로그 정보로 후성유전체에 이용된다. 후성유전체는 수정 후 발생하면서 주변 환경에 따라 발달에 영향을 미치는 유전체로 이 부분이 아날로그 정보를 이용하는 것은 유연하게 환경에 적응하기 유리하기 때문이다. 하지만 아날로그 정보는 세월의 흐름에 따라 손상이 잘 일어나는 단점이 있다. 그리고 이것이 노화의 원인이 된다. 

 생물에겐 앞서 언급한 생존메커니즘 유전자 B에 해당하는 것으로 서투인이 있다. 서투인은 스트레스가 발생하면 번식 대신에 개체의 생존에 치중한다. 당장 에너지를 아껴 허리띠를 조이고 당뇨, 심장병, 알츠하이머, 골다공증, 암 등의 주요 질병으로부터 몸을 지키라 명령한다. 만성적 과잉염증을 억제하고 세포 죽음을 예방하며 미토콘드리아까지 활성화한다. 실험에서 생쥐에게 서투인을 활성화시키자 DNA수선이 활성화하고, 기억력과 운동지구력이 올라갔으며 많이 먹었음에도 비만해지지 않았다. 하지만 서투인에겐 또 다른 역할이 있었으니 후성유전체로써 다른 유전자가 발현하지 않도록 통제하는 역할이다. 서투인은 일인 이역을 하는 셈인데 여기서 노화로 이어지는 문제가 발생한다. 개체가 오래살면서 주변의 열악한 환경에 노출되어 DNA 손상이 잦아지면서 서투인도 바빠지게 되는데 서투인이 수선을 마치고 제자리로 돌아오지 않는 경우가 많아지면서 후성유전이 제대로 작동하지 않게 되는 것이다. 몸의 여러부분의 세포가 정체성을 잃고 혼란에 빠져 제기능을 하지 못하게 되고 이것이 노화라는 것이다. 즉, 정보의 상실이 노화이자 죽음이라는 거인데 이것이 노화를 설명하는 정보이론이다. 

 포유류는 7개의 서투인 유전자를 갖는데 SIRT1, SIRT6, SIRT7은 DNA를 수선하고, SIRT3, SIRT4 SIRT5 는 미토콘드리아와 에너지 대사를 조절하며 SIRT2는 세포질을 돌아다니며 세포분열과 건강한 난자생산조절을 돕는다. 

3. 어떻게 노화를 막고 건강해지는가

 정보이론에 따르면 우리가 노화하지 않고 건강을 유지하는 방법은 적절하게 서투인을 비롯한 생존유전자를 작동시키는 것이다. 과도한 손상이나 파괴는 죽음이나 돌이킬 수 없는 손실을 불러오며 언급한것처럼 서투인 유전자가 유전자 손상에 치중하느라 건강을 유지하는 기능을 하지 못하게 만든다. 때문에 적절한 스트레스를 주는 것이 생존유전자를 작동시키는 비법이 된다. 그리고 이것을 호르메시스라고 한다.

 적절한 호르메시스로는 우선 적절한 열량제한이 있다. 영양실조 없는 열량의 적절한 제한은 장수로 이어진다. 포도당을 덜 먹인 효모는 더 오래살고 유달리 DNA가 압축되어 있었다. 불가피한 ERC의 축적과 , 인폭발, 불임이 상당히 지연되었다. 인간에게도 긍정적 효과가 있었다. 1992년 바이오스피어2의 사람들은 자급자족적 실험조건 때문에 불가피하게 열량제한에 시달렸다. 그들은 실험 이전과 이후 철저한 건강검진을 받았는데 체중이 15-20%줄고, 혈압이 25%이상 저하했으며 혈당도 21%저하하고 콜레스트롤도 30%이상 저하했다. 열량을 적절히 제한하는 방법에는 간헐적 단식이 있는데 아침을 거르고 점심을 늦게 먹는 16시간 공복, 8시간 먹기 방법이 있다. 또한 일주일에 이틀은 열량을 75%정도로 줄인 5:2식단과 분기마다 일주일 정도를 굶는 방법도 있다. 이처럼 간헐적 단식을 포함하는 열량제한은 무엇을 먹는지보다는 어떻게 먹는지에 대한 것이다. 

 하지만 무엇을 먹는지도 중요하다. 몸에 공급되는 아미노산이 적으면 몸이 스트레스를 받아 생존회로가 활성화한다. mTOR효소가 억제되면 세포가 분열할 때 쓰는 에너지가 줄고 자가포식과정에 에너지가 많이 사용된다. 그 결과 손상되거나 비정상적인 구조를 지닌 단백질이 분해되어 재활용된다. 필수아미노산중 메티오닌은 소고기, 양고기, 닭고기, 돼지고기, 달걀에 많다.메티오닌 농도가 체내 적어지면 몸의 방어체계가 향상된다. 스트레스 때문이다. 조건부 아미노산인 아르기닌, 아이소류신, 발린의 낮은 농도도 비슷한 작용을 한다. 때문에 아미노산을 줄이고 이를 식물성에서 얻으라는게 책의 충고다. 

 운동 역시 몸에 스트레스를 주는 활동이다. 운동은 NAD농도를 증가시키고 이는 생존회로를 활성화해 장수조절인자인 AMPK, mTOR, 서투인이 새혈관을 형성하고 심장과 폐를 더욱 건강히 하며 텔로미어의 길이도 늘린다. 운동은 일주일에 6-8km를 뛰는 정도가 좋으며 강도가 중요하다. 고강도 인터벌 트레이닝을 하는 것이 좋다. 

 몸에 스트레스를 주는 또 다른 활동은 체온의 조절이다. 실험에서 생쥐의 체온을 0.5도 정도 낮추자 수명이 암컷은 무려 20%, 수컷은 12%증가했다. 낮은 체온은 등과 허벅지의 갈색지방을 활성화하는데 좀 춥게 지냄으로써 이 갈색지방이 활성화 해 안에 들은 미토콘드리아가 활성화한다. 

 이처럼 열량제한, 아미노산의 조절, 운동, 추위는 생존회로를 자극해 장수를 도모한다. 이는 언급한 것처럼 호르메시스다. 그리고 호르메시스처럼 작용하는 이종호르메시스가 있다. 인간은 직접 주변 환경을 체험하며 스트레스를 겪고 이에 대비하였지만 이는 다소 어리석은 방법이다. 직접 겪지 않고 주변 환경에 경고를 통해 대비하는 것이 선제적이기 때문이다. 그래서 인간은 주변 생물들이 스트레스를 받아 만든 물질을 섭취할 경우 주변 환경이 좋지 않다고 판단하여 생존회로를 작동시킨다. 이것이 이종호르메시스다.  

 이종호르메시스로 우선 메트포로민이 있다. 메트포로민은 당뇨약이다. 그런데 메트로포몬을 설치류에 투여하자 수명이 6%나 늘고 LDL콜레스트롤도 내려가고 신체능력이 강화되었다. 메트로포민은 TOR억제 대신 미토콘드리아의 대사반응을 제한하여 우리의 세포발전소가 다량 영양소를 에너지로 전환하는 과정을 늦춘다. 메트로포민은 암세포의 대사도 억제하고 잘못접힌 단백질도 제거했다. 인간에 대한 결과도 있는데 당뇨치료를 위해 메트로포민은 투여받은 61-80세의 노인 4만1천명에 대한 조사결과 치매는 4%, 심혈관질환은 19%, 암은 4%노화는 24%우울증은 무려 16%나 낮춘 것으로 드러났다. 

 이종호르메시스로는 이외에도 라파마이신, 레스바라트롤, NAD 증진제등이 있다. 이중 NAD는 7가지의 서투인을 모두 활성화한다. NAD는 20세기초 알코올 발효 증진제로 발견되었으며 비타민 나이아신의 산물로 500가지 넘는 효소에 쓰인다. 인간은 나이가 들수록 뇌, 혈액, 근육, 면역세포, 췌장, 피부, 모세혈관등에서 NAD농도가 현저히 떨어진다. 2004년 비타민 B3의 한 형태인 NR이 NAD를 늘리고 NR은 몸에서 NMN 으로 전환되고 이것이 다시 NAD로 전환됨이 밝혀졌다. 동물실험결과 NR이나 NMN이 섞인 음료를 먹이면 2시간 이내 NAD농도가 25%증가했다. 그래서인지 이미 시중엔 NR, NMN 관련 약품이 많다.

4. 의학의 미래

저자는 앞으로 인간의 수명이 150세까지 늘어날수 있을 것으로 본다. 현재의 의학은 문제가 많은데 우선 무차별적 처치를 한다는 점이다. 인간은 각 유전체가 다른데 이를 파악하지 않고 일방적으로 같은 약물이나 처치를 한다는 것이다. 개별 유전체가 모두 밝혀지고 이에 따라 처방이 이루어질 미래에 이같은 과거는 무척이나 야만적인 행위로 기억될 것이다. 그리고 지금의 의학은 대기시간이 무척 길다. 환자는 오래도록 기다려 매우 짧은 시간의 만남으로 진단 및 처치를 받으며 이로 인해 오진도 무척이나 많이 발생하게 된다. 하지만 미래에 동영상 가정 방문 진료능력 기술이 개발되고 간단한 시료를 껌처럼 씹어 의사가 원하는 환자의 대사산물과 유전체가 한꺼번에 파악되는 시대가 올 것으로 보고 있다. 현대 의학의 또 다른 문제는 선제성이 없다는 점이다. 많은 환자가 증상이 나타나도 자연 치유에 기대하며 대부분 시기를 놓친 강한 통증사태에서 병원을 방문해 시기를 놓치곤 한다. 하지만 항상 신체를 체크하는 이식 칩이나 센서등의 도입으로 환자의 상태가 항상 체크되고 위기 상황 시 이를 의사는 물론 주변 사람에게도 알리는 선제적 치료가 가능할 것으로 본다. 

 그리고 저자가 직접 언급하지는 않았지만 이 같은 의학적 처치와 우리의 생존프로그램을 잘 자극하는 관리가 이루어지면 인간은 영생의 길로 들어설지도 모른다. 그런 경우에 대한 언급도 재밌다. 의외로 밝지 않다. 우선 환경오염이다. 미국인은 생존에 필요한 것보다 식품은 3배이상 물은 250배를 사용하며 하루 쓰레기를 2kg이나 배출한다. 이런 인간의 수가 영생으로 이어져 많아진다면 지구의 환경허용량을 가까운 시일내에 초과할 것이다.(이미 초과했을지도 모른다.) 그런 미래가 밝지 않을 것임은 분명하다. 

 다른 밝지 않은 미래는 정치적 문제다. 나이든 사람들은 범죄를 일으키거나 충동성은 적지만 정치적으로 매우 보수적이다. 사람은 정치적 성향이 쉽게 바뀌지 않으며 역사적으로 진보는 기존의 사람들이 바뀌기보다는 새로운 생각을 가진 젊은 사람들에 의해 바뀌었다. 하지만 이런 젊은 이들이 적어지고 생각을 좀처럼 바꾸지 않는 나이 많은 사람들만 많아지만다면 사회의 진보는 쉽사리 이루어지기 어려울 수도 있다.

 물론 영생으로 가는길에 장점도 있다. 생산성의 증가다. 많은 사람들이 자신의 분야에서 정년에 도달할때쯤 경험과 지식이 최고조에 달한다. 그의 능력을 젊은이에 비할바가 아니지만 법과 건강상의 이유로 물러나야 한다. 그런것이 없어진다면 어떨까. 사회는 최고의 생산력을 지속적으로 유지하지 않을까? 경지에 도달한 장인이 계속해서 경지를 향해 나아가게 되는 셈인데 모르겠다. 생산력은 높겠지만 혁신적인 마음은 역시나 부족하지 않을런지.

 하여튼 이런 논의를 여러번 던지며 책은 끝난다. 노화와 건강에 대한 새로운 관점을 많이 접할 수 있었고 다소 아쉽긴 하지만 노화가 상당히 미뤄진 미래 세계에 대한 고민도 재밌었다. 개인적으로 건강을 위해 노력해야 겠단 생각도 꽤 들었다.