마음이 완성되는 과정

의식의 탄생 - 의식은 혼돈에서 어떻게 태어날까?
오기 오거스.사이 개덤 지음, 김아림 옮김 / 진성북스 / 2026년 5월

 지구에서 40억년전 생명체가 탄생한다. 그리고 10억년이 더 지나자 그제서야 어떠한 목적도 의도도 없는 상태에서 마음이 탄생하기 시작한다. 새로 태어난 생명체는 그 화학적 시스템이 무엇이든 매우 작은 지방덩어리에 쌓여있었다. 지방산 같은 특정 큰 분자들은 스스로 자연스레 막을 이루는 성질이 있는데 이 경계로 인해 나와 외부가 구분되며 존재가 생겨났고, 그 존재 전체를 보호하기 위한 노력이 시작된다. 즉, 생명체의 진화가 시작된 것이다. 

 인간은 오랫동안 영혼, 즉 마음과 몸을 분리해서 생각해왔다. 하지만 마음과 몸의 분리는 불가능하다. 특정 사고는 그 사고가 구현되는 몸의 물리적 배열과 구성에 의존하기 때문이다. 인간과 선충의 마음이라는 것이 도저히 같은 수 없는 것이다. 마음은 감각을 행동으로 바꾸는 물리적 시스템이다. 주변환경에서 일련의 입력을 받으면 그것들을 반영해 환경에 맞춰 출력을 변환한다. 먹을 것을 보면 허기가 지고 먹기 위해 달려들며, 위협적인 날씨면 안전한 곳으로 대피하는 것들이 일련의 입력을 받아 마음이 몸에 출력을 행한 것들이다. 이런 일련의 마음의 작동은 당연히 생명체의 안녕과 생존을 위한 것이다. 그리고 두 가지의 선행요소가 필요한데 바로 환경을 인지하는 감각과 그것에 따라 행동하는 행동자이다.  

 이는 지금의 생명에겐 당연한 것이지만 최초의 생명에겐 그렇지 않았을 것이다. 주변의 환경을 감각하는 것 자체가 어려운 일이다. 그래서 최초의 감각자와 행위자는 자극에 안정적으로 반응하지 못하거나 원하는 행동을 일관적으로 일으키지 못하여 자유롭게 부유하는 분자들의 엉성한 사슬로 이루어진 볼품없는 장치였을 것이다. 

 이후 감각과 그에 대응하여 움직이는 행위 장치가 발전하며 가장 단순화된 형태의 마음인 하나의 감각과 하나의 행위자를 가진 생명이 탄생한다. 그리고 그제서야 특정 목적을 향하는 것해 행동하는게 가능해졌다. 

1. 고세균의 마음

 고세균은 세포막은 있지만 핵은 없는 단세포 생물이다. 호염성 세균은 광원을 찾아 이동한다. 이들은 두 개의 감각자와 두 개의 행위자가 병렬로 연결된다. 감각자인 로돕신이 빛을 탐지하고, 빛이 감지되지 않으면 편모에 운동신호를 보낸다. 고세균은 원래 감각자와 행위자가 직선으로 연결되었다. 그래서 빛을 편모가 탐지하면 그냥 그리로 나아가는 형태였다. 하지만 돌연변이로 배선이 교차가 발생한다. 그러면 빛이 없을 때 편모가 움직여야 반대로 움직이게 되어 빛을 찾아 헤매게 된다. 그리고 빛에 도달하면 편모가 움직이지 않아 거기에 머무는 방식이다. 

 세균은 고세균과 달리 두 가지 움직임이 있다. 하나는 달리기로 목표를 향해 나아가는 것이고, 다른 하나는 뒹굴기다. 이는 무작위적이고 불규칙한 움직임이다. 고세균의 편모는 자극에 따라 편모의 운동강도가 달라진다. 하지만 세균은 여기에 약하고 지속적인 편모의 움직임이 추가된다. 그래서 주변에 먹이가 없을 시 편모가 무작위로 움찔거려 세균이 무작위로 주변을 탐색하게 한다. 

 즉, 이는 상황에 따른 의사결정을 의미하며, 한 곳에 머물던 유기체가 적극적으로 주변을 탐색하여 사냥, 채집을 시도하는 유기체로 바뀌었음을 의미한다.  

2. 세균의 마음

 기억은 특정 과제를 하기 위해 생겨난 것이다. 먹이는 반드시 하나만 있지 않다. 여러 개가 동시다발적으로 다른 거리에 존재할 수 있으며 그것은 끊임없이 변화한다. 세균처럼 작은 것들에게 먹이는 농도개념으로 나타난다. 먹이가 전혀 없는 지역이라면 모르겠지만 세균은 워낙 작기에 먹이 농도가 있는 곳으로 진입을 할수 있다. 그러면 사방이 먹이이기에 세균은 지속적으로 불필요한 움직임을 갖게 된다. 

 해결전략은 먹이 하나하나를 쫓는 대신 먹이 농도가 가장 높은 곳을 찾는 것이다. 대장균이 이를 실행한다. 대장균은 먹이 농도가 높은 곳으로 돌진하고 도달하면 뒹굴며 머문다. 농도가 높고 낮음은 공간의 문제다. 하지만 대장균은 워낙 크기가 작기에 앞뒤로 이를 비교하는 것은 무의미하다. 그래서 시간으로 해결한다. 지금 감지한 농도가 조금 전보다 높다면 이는 올바로 이동하는 것이다. 그리고 그 전과 지금을 비교하려면 기억이란 기능이 필요하다.  

 대장균도 고세균과 세균처럼 먹이에 반응하는 두 감각자와 움직이는 두 행위자로만 구성된다. 다만 기존 감각자는 자극의 강도에 비례하는 반면 대장균의 것은 먹이 자극을 받으면 되례 약해진다. 대장군의 감각자는 당연히 먹이를 감지하면 기존처럼 강하게 자극을 받는다. 하지만 일단 작동이 되면 먹이에 대한 반응성이 서서히 감소한다. 심지어 먹이 농도가 유지되고 감각자의 신호가 줄어든다. 다시 반응하려면 충전 시간이 필요한데 이것이 습관화다. 

 이는 에너지 낭비를 하지 않기 위해 필수적이다. 대장균은 먹이 농도가 점차 증가하는 곳으로 돌진하다 도달하면 감각이 무뎌지면서 행위자로 자극이 가지 않아 행동이 멈춘다. 마땅히 있어야 할 곳에 머물게 되는 것이다. 

3.아메바의 마음

 아메바는 세균에 비해 운동능력이 크게 향상된다. 편모에서 위족으로 발전한 것이다. 위족은 가고 싶은 방향으로 젤라틴 덩어리를 먼저 뻗고 끈적이는 돌출부를 따라 몸이 이동하게 한다. 아메바는 세균이 비해 매우 크기에 먹이가 농도 수준이 아니다. 그래서 공간, 즉, 앞과 뒤의 먹이 차이로 비교가 가능하다. 다만 먹이를 찾아 돌진하고, 뒹구는 방식은 세균과 유사하다. 

 아메바의 감각자는 세균에 비해 획기적인데, 그것은 무엇을 감지하느냐가 아니라 어디서 감지하느냐로 작동하기 때문이다. 이 감각자는 최초로 몸의 외부가 아닌 내부에서 입력을 받는다. 몸의 생리적 과정이 뇌의 정신적 가정에 처음으로 영향을 미치기 시작한 것이다. 이 감각자는 바로 몸의 굶주림을 탐지한다. 굶주리기 전 아메바는 대장균처럼 먹이를 탐색하고, 독을 피하는 익숙한 목표를 추구한다. 하지만 굶주림을 감지하면 감각자와 행위자를 깨우는 경고신호를 보낸다.

 깨어난 행위자는 이동하지 않고 발신기 역할을 한다. CAMP라는 유기분자를 이동하며 떨어뜨리는데 이는 내가 여기 있었음을 나타내는 표지다. 그리고 깨어난 감각자는 이 유기분자를 감지한다. 그리고 이를 따라 개체가 움직이게 한다. 즉, 굶주인 아메바들이 한 공간에 모여 있고 여기에 먹이가없다면 각 아메바들이 서로 움직이며 CAMP 분자를 서로 분비한다. 서로가 서로를 따라가게 되고 급기야 모든 아메바들이 서로 의사소통하지 않았음에도 한 곳에 뭉치는 결과가 나타난다. 

 하나로 모인 아메바들은 크고 끈적이는 포자 덩어리로 덮인 하나의 가늘고 긴 줄기를 생성한다. 이 줄기는 운이 좋으면 지나가는 큰 곤충이나 동물에 붙게 되어 다른 곳으로 아메바 전체를 이동시킨다. 

4.히드라의 마음

 멀티 태스킹은 몸의 두 부위 이상을 동시에 움직이면서 두 가지가 모두 별도의 목표를 달성하는 것이다. 그리고 이를 위해서는 한 행위가 다른 행위를 방해해서는 안된다. 즉, 나머지 신체부위와 독립적으로 움직일 수 있어야 하는 것이다. 고세균에서 아메바까지는 신체구조가 단순하여 해부학적으로 이것이 불가능하다. 한 번에 하나의 활동과 하나의 목표 추구만 가능한 것이다. 그래서 등장한 것이 특수한 신체 부위의 발달과 그것을 독립적으로 제어할 뉴런 연결망이다.

 히드라는 해파리, 말미잘, 산호를 포함하는 자포도물의 일원이다. 자포동물과 유즐동물은 뉴런을 가진 가장 오래된 생명체다. 뉴런은 특수세로포 기능적으로 보면 독자적으로 운영되는 분자 수준의 마음이다. 이 뉴런이 모여 뇌를 이루는데 히드라는 뇌가 없다. 그냥 뉴런이 그물망처럼 몸에 퍼져있다. 

 뉴런도 감각과 행위자로 구분한다. 뉴런의 신호는 분자 신호보다 훨씬 빠르며 먼거리를 이동해 신뢰성이 높다. 뉴런 수준의 사고는 그래서 분자 수준보다 강력하고 다재다능하다. 히드라의 촉수, 줄기, 입은 각기 다른 기능을 수행한다. 이는 각자의 사고를 관리하는 마음을 필요로 한다. 히드라는 아메바보다 부피가 1억배에 달한다. 이는 뉴런 수준의 마음이 관리 가능한 환경의 범위를 크게 확대함을 의미한다. 

 히드라는 그럼에도 자연계에서 가장 단순한 생명체다. 몸전체를 감싼 얇은 젤리 같은 피부 속에 2개 층으로 배열된 감각자와 행위자가 전부다. 감각자 뉴런은 외부와 마주치는 표피안에 있고, 행위자 뉴런은 표피와 안쪽층인 내비사이에 위치하여 그 사이의 근육과 연결된다. 각 신체부위는 독립적인 행위와 연결망을 갖고 있어 줄기, 입, 촉수, 밑받침이 각각 따로 운동한다. 

 이처럼 히드라는 뉴런과 독특한 기관의 발달로 각각의 독립적 행위가 가능하지만 분자수준의 마음과 마찬가지로 중앙통제자나 결정자는 없는 상태다.

5. 선충의 마음

 선충은 여러 동물이 육지에 터를 잡기 전부터 바다 밑바닥을 훓고 다녔다. 선충은 지구 거의 모든 서식지에 생존한다. 그래서 지구상 모든 동물의 무려 80%가 선충류다. 몸길이는 1mm정도로 히드라보다도 작고 팔다리도 없다. 선충은 세포가 959개에 불과하고, 뉴런 역시 히드라가 수천개인 반면 선충은 302개에 불과하지만 시냅스는 무려 7천개라는 점에서 큰 차이가 난다.

 그래서 선충은 히드라보다 작지만 뉴런 수준에서 더 복잡한 마음을 갖는다. 우선 신경다양화다. 히드라는 12종의 뉴런을 갖지만 선충은 최소 70가지다. 1700개의 화합물을 감지하는 정교한 냄새감지 뉴런을 갖고 있다. 다음은 연결망의 복잡화다. 히드라까지는 자극에 대한 반사반응이 결정적이었다. 하지만 선충은 안과 뒤라는 2개의 행위자 연결망으로 개체의 움직임을 제어한다. 히드라는 단순히 고정되어 주변에 반응하지만 선충은 적극적으로 주변 환경을 탐색한다. 그렇기에 자극이 필연적으로 많아지게 된다. 따라서 모든 자극에 반응하는 것은 매우 비효율적이되기에 모든 감각정보에 대해서 신속히 판단해 행동하는 혁신이 요구된다. 

 그래서 선충은 기존의 감각자와 행위자에 사고자가 추가된다. 선충은 2종류의 사고자를 갖고 있는데 하나는 전진운동과 연결되고 다른 하나는 후진운동에 연결된다. 사고자를 상호 연결되어 있어 자극이 더 강한 쪽으로 개체의 행동이 결정된다. 그래서 복잡하거나 모순된 상황에서도 더 강한 감각자 입력이 승리하여 다른 쪽을 억제하기에 다양한 감각상황에서 결정을 내리게 된다.

6.편충의 마음

 주변환경을 제대로 인지하고 구별하려면 단순 자극 감지 비교만으로는 불완전하다. 패턴을 읽고 의미를 찾아내는 능력이 필요하며 그것은 지각의 영역이다. 그리고 이 지각을 하려면 비로소 뇌가 필요하다. 선충까지는 자극의 강약을 전달하고, 그것을 결합하여 판단했다. 하지만 패턴에 이르진 못한다. 

 물리적 실재에 내재한 패턴의 풍부한 구조를 활용하려면 마음을 후각, 시각, 맛, 촉각, 청각등 각각의 특성에 맞는 새로운 역학을 개발하여야 한다. 이는 몸이 뇌에 맞게 구성되어야 하는 것을 의미한다. 대표적인 것이 동물의 얼굴이다. 동물의 얼굴이 이 여타의 감각자들이 뇌에 매우 가깝게 모여있다. 자극들을 빠르게 종합적으로 모아 뇌에 전달하여 패턴을 형성하기 위함이다. 

 플라나리아는 한 쌍의 홑눈이 존재한다. 진정한 눈은 아니다. 머리 옆에는 뾰족한 부속물이 귀처럼 튀어나왔는데 이것이 후각기관이다. 편충류는 인간 뉴런과 비슷한 특성을 공유한다. 세로토닌, 도파민, 아세틸콜린, GABA와 같은 신경전달물질과 수상돌기, 시냅스소포, 종발단극같은 신경구조가 그러하다. 

 편충은 복잡한 환경에서 길을 잃지 않는 최초의 생명체다. 편충은 지각기관이 몸 한쪽 끝에 집중하며 앞과 뒤가 해부학적으로 의미있게 구분되며 머리가 생기는 두화현상이 생겼다. 그리고 지각기관이 집중한 머리가 몸과 독립적으로 움직이며 환경을 능동적으로 감지한다. 

7. 초파리의 마음

 발전한 생명체의 마음에서 가치평가는 필수다. 곤충은 몸 전체가 유연하며 쉽게 변화해 환경 적응력이 높다. 뇌 역시 쉽게 적응한다. 파리는 약 2억 4천만년전에 갈라나왔고 현재 파리목에는 11만종이 존재한다. 초파리는 강모로 덮인 관절이 있는 6개의 다리를 가진다. 턱과 주둥이가 달린 복잡한 입과 날개도 있다. 초파리는 평생 수km를 돌아다닌다. 접촉 환경 범위가 넓은 만큼 판단해야할 주변 자극도 많다. 그렇기에 더 정교한 지각기관가 감각자, 사고자 연결망이 필요하다. 정교한 지각기관은 주황색 눈2개와 짧은 더듬이 2개다. 더듬이는 진동, 맛, 냄새 등 다양한 자극에 반응한다. 초파리의 마음체계는 주로 시각과 후각이다. 

 시각과 후각은 둘다 근본적으로 다른 패턴을 보이기에 전혀 다른 종류의 사고가 필요하다. 그래서 탄생한게 모듈이다. 특정 종류의 감각 패턴을 처리하기 위해 짝지은 감각자 연결망과 사고자 연결망이 바로 모듈이다. 시각모듈은 망막에서 포착한 원시 신호를 3개의 구조화된 사고자 층과 하나의 비구조화된 층 총 4개의 층을 통해 처리된다. 후각은 2개 층에 불과한데 이는 시각이 냄새의 종류와 강도만 있는 후각에 비해 색, 경계, 모양, 깊이, 움직임등 처리요소가 많고 복잡하기 때문이다. 그래서 시각모듈은 깊고 후각 모듈은 얇다. 

 그리고 표상이 탄생한다. 모듈은 감각을 평가한다. 각각의 냄새를 식별하고, 모두를 하나로 암호화한다. 이것을 가치모듈로 전달하며 여기서 무엇을 할지 결정한다. 표상이 풍부하고 정교할수록 마음은 더 풍부하고 정교하게 가치평가한다. 표상은 서로 다른 모듈이 소통하도록 돕고 뉴런 수준의 마음이 가진 조직화 문제를 해결한다. 

 조직화 문제가 해결되면 모듈 수준의 마음에는 또 다른 3가지 문제가 등장한다.

 안정성의 딜레마는 어떤 표상이 안정지속화하고, 어떤 표상에 제거되어야 하는가의 문제다.

 불확실성의 딜레마는 표상에 갖고 있는 모호성에 대한 문제다.

 주의집중의 딜레마는 여러 표상 중 어디에 집중해야 하는가의 문제다.

8. 물고기의 마음

 시각적 신경 모듈은 광자의 실시간 패턴이라는 감각 입력을 시각적 장면이라는 표상으로 변환한다. 중요한 것은 이 표상이 시각적 모듈의 범위 안에 남아 있는 우리의 의식적 자각에 들어오지 않는다는 것이다. 시각적 장면 모듈속 장면에 대한 표상은 의식 이전의 단계에 있다. 다른 모듈에 의해 더 가공되어야 비로소 의식으로 들어간다. 그러면 인식이 된다.

 시각적 장면 모듈은 시각과 인식 둘다를 지원해야 한다. 그래서 모듈은 장면을 전경과 배경으로 분할한다. 테니스를 치면 공이 전경이 되고 나머지가 배경이 된다. 시각적 장면 모듈은 두 개의 상호의존적 신경시스템이다. 하나는 사물의 경계를 처리하고 다른 하나는 사물의 표면을 처리한다. 양자가 같이 작동해야 시각과 인식 모두에 활용하는 장면의 표상이 만들어진다. 경계담당은 망막에서 온 입력값을 처리해 사물의 모서리와 가장자리를 식별한다. 틈, 방해물이 있으면 누락 부분에 선을 그어 완성한다. 눈에는 맹점과 망막위로 정맥이 교차해 조각이 나 틈새가 발생한다. 

 경계가 완성되도 장면은 모호하다. 경계 담당은 1차 윤곽선을 표면담당과 공유하고, 표면 담당이 테두리 사이의 공간을 색으로 채워 1차 표상을 생성한다. 그리고 경계를 다듬는다. 마지막으로 양자는 가장 가까운 크거나 밝은 표면을 식별하고 인접한 표면은 약화한다. 그래서 가까운 것이 전경으로 튀어나오고 나머지는 약화된다. 

 물고기는 4억 5천만년전 분기했다. 3만 4천종이 있고, 3색시를 갖고 있으며, 3차원 대상 구별을 하여 정교한 목표 설정이 가능하다. 시각적 장면 모듈안의 예비 표상은 다른 모듈의 개입 없이는 의식으로 오지 않는다. 이는 정신의 나머지 부분이 잘못되거나 불완전한 의식을 통해 활동하지 않도록 방지하기 위해서다. 시각적 모듈은 주목할 만한 표상을 완성하고 그러면 의식생성모듈과 불확실성 딜레마를 처리한다. 그래서 착시 현상이 생겨난다. 불확실한 것으로 억지로 채워넣어 확실한 것으로 보려하기 때문이다. 그래서 인간도 물고기도 변이 뚫려 실제는 삼각형이 아닌 카니자의 삼각형을 확실히 삼각형으로 인식한다. 

9.개구리의 마음

척추동물은 몸이 크고 중력의 작용을 받아 부상위험이 크다. 작은 것들 그리고 물에 사는 것들은 충돌에 의한 피해가 작다. 하지만 몸이 커지면 충돌이 개체의 생존을 위협할 만한 수준이 된다. 그래서 매우 정확한 목표 타격이 가능해야 한다. 

 개구리는 물고기와 뇌가 거의 같다. 하지만 차이점이 있다. 목표에 다가가야 하는 것이다. 수중에서는 물이 있기에 먹이에 아주 가까이 다가가지 않아도 흡입으로 인한 섭취가 가능하다. 하지만 육상에서 그것은 불가능하다. 즉, 이는 먹이에 직접 접촉해야 함을 의미한다. 

 그래서 어떻게 모듈이 필요하다. 어떻게 모듈은 3개로 구성된다. 우선 목표물의 위치다. 이 표상은 시각적 좌표집합으로 암호화된 대상 위치의 표상을 생성하는 어디 모듈에 의해 구성된다. 다음은 몸의 위치다. 목표물에 다가갈 때 신체 부위의 위치와 방향에 대한 표상이다. 신체 내부의 기계적 감각자들이 생성한다. 마지막은 차이 연진이다. 이는 몸과 목표물의 거리를 조정하는 역할을 한다. 차이연진은 목표의 시각좌표를 몸의 신체좌표로 변환하고 신체를 움직여 이것이 0이 되게 만든다. 

 신경과학자들은 목표물의 위치가 가진 형식을 몸의 위치가 가진 형식으로 번역하는 것을 회로 만들기라고 한다. 회로만들기는 생애 초기에 모터 웅얼거림이라는 정신역학으로 시작한다. 모터 웅얼거림 동안 어떻게 모듈은 지도 만들기 모드로 들어가 몸의 사지를 무작위로 움직이라 명령한 다음 사지가 꼼지락되는 동안 그것을 관찰한다. 어린 아이가 자발적으로 자신의 얼굴 앞에서 손을 휘젓는 과정이다. 어디 모듈이 공간에서 손이 어디 있는지 파악해 시각적 좌표의 표상을 생성하고 이것이 어떻게 모듈로 피드백된다. 동시에 몸의 위치를 다루는 고유의 수용감각시스템은 손의 신체좌표를 생성해 어떻게 모듈로 보낸다. 최종적으로 어떻게 모듈이 몸의 시작적 좌표를 신체 좌표에 연결해 지도를 업데이트 한다. 

 어떻게 모듈은 모듈적 마음의 문제인 불확실성 딜레마와 주의 집중 딜레마를 해결한다. 하지만 안정성 딜레마는 그렇지 않다. 해결방안은 과거를 잊는 것이다. 목표물-몸 미도는 성장, 부상, 노화로 인해 꾸준히 업데이트되어야 한다. 그 과정에서 과거의 지도는 완전히 잊혀진다. 

10. 거북의 마음

 이로운 것과 해로운 것의 구분은 매우 중요하다. 하지만 이는 끊임없이 변화하는 자극을 인식하고 분류하고 예측해야 한다. 그리고 이를 위해 무엇 모듈이 필요하다. 무엇 모듈의 작동 핵심 원리는 어떻게 모듈과 같다. 2가지 정신 표상을 비교하는 것이다. 무엇 모듈은 지각된 사물의 상향식 감각 표상을 그 사물이 무엇으로 예상되는지에 대한 하향식 표상과 비교한다.

 상향식 입력값은 시각적 모듈이 제공한 것이다. 하향식 표상은 우리의 예측, 이전에 마주친 대상에 대해 무엇 모듈에서 기억에서 추출한 것이다. 무엇 모듈은 관찰된 증거를 가설과 비교해 대상이 예상범주인지 판단한다. 검토 결과 일치하는 것이 없다면 무엇 모듈은 새 대상을 학습한다. 마음전체가 높은 경계상태로 가서 각성 신호가 나타난다. 상향식 회로에서 새 범주에 대한 표상을 형성하고 기억한다. 

 어떻게 모듈은 변형이 일어나면 과거를 삭제한다. 그리고 다른 활동에도 영향을 미치지 않는다. 하지만 무엇 모듈은 원형을 지우는게 아니라 수정한다. 그리고 다른 활동과 상호작용을 하고 영향을 미친다. 무엇모듈은 장기기억에 저장되고 망각을 겪지 않은 체 그 기억을 변화하여 안정성 딜레마를 해결한다. 대상이 가설과 일치하면 불확실성 딜레마가 해결디고, 일치하여 공명하면 마음의 나머지 부분을 각성시켜 주의집중 딜레마도 해결한다. 

11. 쥐의 마음

 마음이 똑똑해지는 방법은 3가지다. 각 목표를 추구하는 모듈이 서로 협력하는 것, 모듈의 메모리 용량을 확장하는 것, 정신의 대역폭을 증가하는 것이다. 

 쥐는 설치류의 하나인 쥐과로 포유류의 25%가 여기 속한다. 쥐는 수백마라의 무리와 섞여 살며 복잡한 사회적 관계를 형성한다. 쥐는 정교한 어디 모듈을 갖고 있어 복잡한 주변 환경을 쉽게 탐색한다. 

 시각적 무엇 모듈이 해결해야 할 과제는 특정 장면의 어떤 일부를 잠재적 대상으로 취급해야 할지의 여부다. 예를 들어 나무를 인식할지, 나무 속의 새를 인식할지의 여부다. 새로운 대상을 배울 때 무엇 모듈은 대상 자체의 특징에만 집중한다. 여기서 정신적 교환이 불가피하다. 상향식 전경 표현이 하향식 시각 좌표와 일치하는 경우, 즉 관측 대상과 예측 대상의 위치가 일치하면 그 표면과 그 위치에 대한 표상이 동기화되고 증폭되어 연장된다. 이 공명이 주의집중 장막이다. 

 어디 모듈은 어떻게 모듈과 주의집중 장막을 공유한다. 어떻게 모듈은 이 장막을 사용해 대상을 목표물로 겨눈다. 어디모듈은 무엇모듈과 장막을 공유해 무엇 모듈이 장막의 일부가 인식 대상인지의 결정에 도움을 준다. 

 무엇 모듈은 대상의 각 부위, 회전시 모습 변화 등에도 이들이 모두 같은 대상임을 인지해야한다. 주의집중 장막이 이를 해결해주고, 이것이 안정적 경계를 제공한다. 

 예를 들어 쥐가 씨앗으로 추정되는 것을 어디 모듈로 탐색한다. 발견시 시각 모듈이 집중하며 어디 모두가 전경에 주의집중장막을 펼쳐서 무엇 모듈이 비교한다. 이 때 불일치라면 다시 어디 모듈로 탐색을 재개하고, 일치한다면 무엇모듈과 어디모듈이 공명하여 쥐가 씨앗으로 돌진하게 된다. 

12. 새의 마음

 포유류는 대뇌피질을 보유하나 조류는 그렇지 않다. 대신 조류는 정교한 언제 모듈을 보유한다. 언제 모듈은 연속적인 사건의 순서를 배우고, 인식하고, 실행한다. 그래서 언제모듈은 말하기, 읽기, 쓰기, 도구제작, 논리, 수학처럼 지능이 가장 정교한 형태로 나타나는 여러 활동에 결정적 역할을 한다. 그리고 한 개체의 마음이 사상처음으로 다른 개체의 마음으로 전달되는 기능을 수행한다.

 새 소리가 그것이다. 새는 소리를 내어 한 개체의 마음을 다른 개체에게 전달한다. 소리는 강도를 유지하며 널리 퍼진다. 시야가 막혀도 소리는 전달된다. 그리고 새의 소리를 환경에 적응한다. 사바나처럼 탁트인 곳에서는 새가 먼거리를 이동하니 높은 멜로디를 낸다. 정글의 새는 나뭇잎 사이를 뚫고 지날수 있게 긴 멜로디를 낸다. 도시의 새는 저주파 소음을 극복하기 위해 더 높은 음역대를 갖는다. 

 멜로디는 음을 더하거나 빼거나 바꾸는 비교적 단순한 방식으로 수정이 가능한 암호다. 새는 노래를 서로 배우며 이는 사회적 학습이다. 성숙한 금화조는 암컷을 유혹하기 위해 3부로 구성된 복잡한 노래를 한다. 이를 제대로 배우려면 무리에 속해서 모방을 해야한다. 금화조의 노래배우기는 2단계로 기억에서 수행이다. 2단계 모두에서 청각모듈, 무엇모듈, 어떻게 모듈, 언제 모듈이 작동하며, 언제 모듈이 가장 중요하다. 

 선생님 금화조의 노래를 제자가 들으면 청각적 모듈이 다른 청각적 흐름과 구별해 새소리 멜로디를 전경 흐름으로 지정한다. 전경흐름은 음을 식별하는 무엇 모듈로 전환한다. 음향처리는 시각처리보다 자원집약적이다. 빠르게 도달하는 소리를 처리해야 하기 때문이다. 이걸 위해 청각적 장면 모듈과 청각적 무엇 모듈은 두터운 연결선과 빠른 속도의 시냅스를 이용한다. 그래서 조류와 포유류의 뇌에서 에너지를 가장 많이 소비하는 부위가 초기 청각 자극을 처리하는 곳이다. 

 무엇 모듈은 각각의 음을 하나씩 인지한다. 그러나 멜로디를 배우려면 음의 순차적 배열인 시퀀스를 처리하고 기억해야 한다. 이것이 언제 모듈이 하는 일이다. 언제 모듈은 시퀀스를 가져다가 안정적으로 표상을 형성한다. 

 멜로디의 문제는 이것이 언제 끝날지 모른다는 것이다. 그래서 언제 모듈은 음들을 시퀀스 처리후, 단일 패턴으로 변환 준비를 한다. 각각의 음표로 이루어진 표상은 2가지로 암호화한다. 음자체의 정체성과 그 음이 멜로디에서 언제 나타날지 알려주는 표지다. 이 표지는 각각의 음에 모듈이 할당하는 가중치다. 즉 상대적 강도에 대한 신경표상으로 구성된다. 멜로디가 끝나면 각각의 음과 가중치는 언제 모듈 메모리로 저장된다. 

 마음은 가중치 차이 미세 구별에 한계가 있다. 그래서 언제 모듈이 시퀀스를 효과적으로 처리하는 길이도 한계가 있다. 기억 항목이 길어질수록 중간 항목을 잊는 계열 위치 곡선의 생김새가 이를 설명한다. 그러나 언제 모듈은 이전에 학습한 시퀀스를 단일 청각 덩어리로 취급해 한계를 극복한다. 이 덩어리는 향후 언제 모듈에 단일한 입력값으로 취급된다. 그리고 이 덩어리가 합쳐져서 더 큰 덩어리가 되면 선율 악구가 된다. 이런 식으로 언제 모듈은 덩어리를 쌓아간다. 한계 요인은 이용 가능한 뇌속 신경 조직의 양이다. 

 언제 모듈은 의식 이전 단계에 작용한다. 음에 정확한 순서를 지정하기 위해 해석을 돌이켜 확인하고 수정한 후, 최종적 멜로디의 표상을 일으키는 의식을 무엇 모듈에 전달한다. 새들의 소리에대한 의식 경험은 언제 모듈이 저장한 연마된 시퀀스를 무엇 모듈이 성공적으로 식별해야 비로소 생성된다.  

 학습한 노래를 부르려면 각각의 음을 정확한 순서로 내야 한다. 하나의 음을 정확히 부르려면 어떻게 모듈이 울대가 만들어내는 청각좌표를 신체좌표와 같은 측정 시스템으로 변환해야 한다. 즉, 필요한 위치로 성대근육을 조절하는 것이다. 무엇모듈은 원하는 멜로디를 찾아서 언제모듈로 전달하고, 언제모듈은 가중치가 가장 높은 음을 어떻게 모듈로 전달하는 방식으로 새는 노래를 한다.

13. 원숭이의 마음

 영장류는 무려 500종으로 물건을 집을 수 있는 손과 발, 앞으로 향한 눈, 입체적 색각을 포함하여 자연계에서 가장 인상적인 시각 능력을 갖는다. 영리하고 사고력이 있으며 장기계획을 수립한다. 의도적으로 다른 동물을 속이고 복잡한 사회적 동맹을 맺는다. 마카크 긴꼬리 원숭이는 인간과 행동이나 신경측면에서 광범위한 유사성이 있다. 이들은 50마리 정도가 사회생활을 한다.

 이를 위해 다른 개체의 예측과 결정을 알아차리고 추적하는 여러 정신적, 생리적 혁신이 느슨하게 협력하는 누구체계가 발달했다. 누구체계에서 가장 중요한 사고는 다른 개체의 정체성의 이름을 붙이는 무엇 모듈이다. 그리고 왜 모듈도 중요하다. 이것이 하는 가장 기본적 일은 우리 환경에서 다른 물체들에 비해 살아있는 존재들을 특별한 정서적 색으로 칠해 더 중요하게 여기게 하는 것이다.

 누구체계에서 왜 모듈이 수행하는 가장 중요한 일은 현명한 사회적 결정을 내리게 돕는 것이다. 왜 모듈은 먹이 찾기에서 처음 형성되었다. 마카크는 16km2의 면적을 돌아다니며 먹이를 찾는다. 방대한 먹이들의 영양가치, 계절에 따른 이용가능성, 얻는데 필요한 노력을 종합 고려해 비교 평가해야 한다.

 왜 모듈은 다양한 먹이의 장점을 평가하여 가장 좋은 선택을 한다. 마카크가 배가 고프고 주변에 순무가 있다면 무엇 모듈이 순무의 표상을 왜 모듈로 전달한다. 그러면 왜 모듈은 두 가지 종합 가치 평가를 한다. 대상의 고유가치와 현재 나와 순무의 상태에 대한 맥락적 가치다. 만약 내가 엄청나게 배가 고프고 순무가 쉽게 얻을 수 있는 상태라면 이는 행동할 만한 일이다. 그러면 바람직하다는 단일 표상이 전두엽에서 통하게 된다. 고유가치와 맥락적 가치 중 더 강한 감정을 불러일으키는 쪽이 승리한다. 

14. 인간의 마음

 인간은 언어가 있다. 그리고 이를 위해선 여러 혁신이 필요하다. 우선 후두다. 새는 울대가 기관지에 붙어 있으나 후두는 목의 일부다. 다음은 요리로 언어는 신경부담이 커서 높은 에너지를 필요로 하므로 요리를 통해 방대한 에너지를 얻어야 한다. 마지막은 장기간의 어린 시절이다. 언어는 숙달에 오랜 시간이 필요하기 때문이다. 

 새소리와 언어의 차이는 여러 개체가 임의적 의미를 공유하는 능력이다. 새소리는 자신들이 가진 감각질의 세부사항을 유연하게 공유하지 못하나 인간은 가능하다. 의식연합은 감각질을 통해 공명하는 동역학으로 모듈수준의 마음을 통제한다. 그래서 새로 통합된 사고 단계를 확립해야만 모듈 수준의 마음들이 감각질을 서로 교환한다. 

 이 과정에서 마음들 사이에서 작동하는 정신적 동역학은 주의집중 딜레마를 해결해야 한다. 마음가 마음 사이에서 감각질을 공유하려면 두 마음은 의식적 주의를 통해 동시에 같은 대상에 집중해야 한다. 공유된 주의 집중의 가장 단순한 형태는 다른 개체의 눈 응시다. 다양한 척추동물과 어류가 눈 응시가 가능하다. 다음은 시선 추적이다. 동물들은 다른 개체가 보는 방향을 같이 본다. 그 다음은 시선 공유다. 일부 포유류, 조류, 영장류가 가능하다. 그 다음은 가르침의 고유다. 여기서부터 인간의 영역이다. 하나의 대상이 아닌 복잡한 형질에 관심을 집중한다. 이 단계는 정신적 혁신인 모방능력으로 정교한 도구 제작이 어느정도 가능하다. 그 다음은 손으로 가르키기, 그 다음은 대상을 가르키고 몸짓하기, 그 다음은 무언의 몸짓, 그 다음은 무언의 몸짓과 음악 언어의 결합, 마지막인 언어인 음악 언어다. 

 음악 언어가 가능하려면 3가지 전제가 필요하다. 누군가 단어를 의식적으로 발성하고, 타인이 그것의 의미를 의식적으로 이해해야 하며, 그 이해한 언어를 다른 누군가에게 정확히 반복해야 하는 것이다. 새가 결국 언어의 단계로 가지 못한 이유는 언급한 언어로의 발전 단계중 손짓과 발짓이 불가능했기 때문으로 보인다. 

 인간 언어는 새로운 모듈을 만들지 않았다. 기존의 것을 사용한다. 오랜 모듈인 청각적 무엇 모듈과 청각적 언제 모듈을 사용한다. 이 모듈이 언어를 담당하는 주요 구조인 언어 더미를 형성한다. 언어를 들으면 인간은 청각적 장면 모듈이 청각적 입력값을 처리한다. 가장 낮은 수준인 음소를 인식한다. 모듈쌍은 전경의 청각적 흐름을 존송한다. 음소인식 모듈쌍은 청각적 흐름을 처리하고 우리가 인식하는 가장 작은 발성단위인 개별 음소를 인식한다. 음소인식 모듈쌍은 소리시퀀스를 인지하는 기존 청각적 언제모듈과 무엇 모듈쌍에서 변형되어 나온 것을 보인다. 

 음소인식 모듈은 S 또는 U 등을 음절로 보내고 거기서 하나의 음절인 SU로 합성한다. 음절을 각각의 식별 음절을 단어 인식 모듈쌍으로 보내고 여기서 음절 배열의 하나의 상향식 표상은 supermind로 입력해 기억 속에 저장된 하향식 언어인 supermind와 비교된다. 일치시 공명이 발생한다. 

15. 수퍼마인드

 수퍼마인드는 그 사고가 물리적 시간적 제약을 넘어서는 사고다. 가장 초기의 수퍼마인드는 단기기억과 장기기억에 의존했다. 즉, 구어에 의존했다. 그래서 두 가지 괜찮은 장기기억 암호화 수단이 생겨났는데 유용한 단어의 생성과 유지, 이야기와 노래 정보목록으로의 암호화다. 하지만 글이 생겨나면서 수퍼마인드는 사실상 한계를 넘어섰다. 

 수퍼마인드는 인간 집단 하나하나가 갖고 있는 집단적 사고이기에 서로 집단이 경쟁하면 수퍼마인드도 경쟁한 것이다. 그리고 더 강력한 수퍼마인드가 이기고 진화해나갔다. 이 수퍼마인드는 그래서 서로 경쟁했는데 우위를 얻는 방식은 다양했다. 경제력, 무력, 문화 등등이다. 그래서 수퍼마인드의 진화는 생물 진화에 비해 매우 빠르다. 각 수퍼마인드는 승리를 위해 특별히 쓸모 있는 개인을 데려와 주신의 정신 구조에 통합시킨다. 그리고 수퍼마인드는 개인의 마음이 다양하고 정교할수록 적응력이 높았다. 

 농업의 시작으로 수퍼마인드는 전기를 맞는다. 분산된 사고가 하나의 집중된 사고로 전환되었다. 땅에 묶여 나와 나가 아닌 것을 구분했고, 뚜렷한 물리적 경계를 가졌다. 번영을 위해 식물을 탐색하고, 식물의 한살이를 파악하며 시간을 인식했다. 그리고 식량의 과잉 생산으로 그것을 기억할 필요가 생겼고 이를 문자를 만들어냈다. 

 문자와 농경으로 수퍼마인드 내부에서 더 정교한 비생물학적 사고가 폭발적으로 생성되었는데 공증문서나 납세 신고서, 법률 계약서 등이 그러하다. 그리고 이는 새로운 수퍼마인드 모듈은 역사학, 경제학, 수학, 공학 등으로 이어진다. 

이처럼 다양한 곰팡이

작은 것들이 만든 거대한 세계 - 균이 만드는 지구 생태계의 경이로움
멀린 셸드레이크 지음, 김은영 옮김, 홍승범 감수 / 아날로그(글담) / 2021년 4월

 우리 주변엔 곰팡이가 가득하다. 식품을 조금 방치해도 생겨나며 환풍이 잘 안되고, 습기가 찬다 싶어도 벽에서 피어난다. 눈에는 보이지 않지만 곰팡이가 항상 여기저기 있다는 증거다. 또한 우리가 즐겨 먹는 버섯도 곰팡이다. 버섯은 인류 역사에서 오랜 기간 식용과 환각작용으로 인해 여러 용도로 사용되었는데, 게임 수퍼 마리오의 마리오가 하필 버섯을 먹으면 변신하는 것과 이 같은 인류 전통과 무관치 않다는 생각이다. 

 곰팡이가 이렇게 인류 및 거의 모든 생물들과 늘 같이 함에도 불구하고 우리는 이것에 대해서 잘 모른다. 버섯이 곰팡이라는 것도 모르는 경우가 많고, 식물과 잘 구분하지 못하는 경우도 많다. 이처럼 곰팡이에 대해 무지한 이유는 학교교육과정에서 곰팡이에 대해 이렇다할 교육을 하지 않기 때문이다. 이는 학계도 마찬가지인데 책을 읽어보니 곰팡이에 대한 연구는 아직 다른 생물 분야에 비해 매우 미진하다.

1. 트러플

 트러플 버섯은 최근에 국내에도 알려지고 그 향을 첨가한 과자도 나오는 등 인기를 끌고 있다. 트러플은 매우 비싼데 이유가 있다. 재배에 성공한 적이 없기 때문이다. 자연산 채취만 가능하기에 가격은 매우 비쌀 수 밖에 없다. 여기에 트러플은 신진대사가 멈추면 더 이상 향이 나오지 않기에 신선도도 매우 중요하다. 여러모로 싸지기 어려운 이유를 갖추고 있다. 

 트러플이 냄새를 내는 이유는 간단하다. 트러플은 땅속에 있는데 강력한 향으로 동물을 유혹하여 파내서 먹게 한 후, 동물이 이동하여 배설하면 포자가 퍼져서 번식할 수 있기 때문이다. 

 트러플의 자실체 안에는 박티리아와 효모의 공동체가 서식한다. 건조 트러플 1g 안에는 100만에서 10억개의 박테리아가 존재한다. 이 미생물군체 상당수는 트러플 향을 구성하는 독특한 휘발성 물질을 생산한다. 

 곰팡이의 균사가 균사체 네트워크로 성장하는데는 두 가지 핵심 변화가 필요하다. 가지치기와 융합이다. 곰팡이는 다른 곰팡이와 융합하는데 어떤 곰팡이는 인간의 성별에 해당하는 교배형이 무려 수천개나된다. 치마버섯은 2만 3천개 이상의 교배형이 있다. 대다수 버섯의 균사체는 유전적으로 충분히 유사하다면 성적화합성이 안맞아도 융합한다. 

 블랙트러플이 열매를 맺기 위해서는 한쪽의 균사 네트워크에서 나온 균사가 성적화합성이 맞는 다른 균사네트워크에 결합해 유전 물질의 풀을 만들어야 한다. 트러플은 곰팡이 기준으로 - or + 교배형중 하나를 가진다. 둘이 서로를 유인해 융합시 접합이 시작된다. 둘 중 부계 역할을 하는 것은 유전물질만, 모계역할을 하는 쪽은 유전물질과 성장을 위한 물질 둘 다 제공한다. 역할은 고정이 아니가 그때그때 달라진다. 

 어린 트러플 균사는 파트너 나무를 찾지 못하면 금방 죽는다. 식물도 건강히 자라기 위해서 균사가 반드시 필요하다. 그래서 곰팡이와 식물은 서로를 유인하는 물질을 분비한다. 식물은 흙속에 풍부한 휘발성 화합물을 발산하여 곰팡이가 포자를 퍼뜨리고 균사의 가지를 더 빨리 더 왕성하게 자라게 한다. 그리고 곰팡이는 뿌리를 조종하는 식물성장 호르몬을 분비해 식물이 솜털 같은 잔뿌리를 많이 뻗게 만든다. 양자의 결합은 서로의 유전자도 활성하시켜 신진대사와 성장프로그램이 재프로그램된다. 곰팡이는 나무뿌리와의 원활한 결합을 위해 면역 반응 정지 화합물을 분비하기도 한다. 

 트러플의 재배가 어려운 이유는 고려해야할 조건이 너무나도 많기 때문이다. 곰팡이와 그 생식체계, 공생식물, 박테리아의 기벽과 요구, 토양, 계절, 기후 등의 총체적 이해가 요구되어야 트러플 재배가 가능하다. 그렇기에 트러플 재배는 우연히 성공해도 재현되는 경우가 극히 적다. 

2. 곰팡이의 특징

 곰팡이는 대개 식물성 물질을 우선적으로 분해하지만 먹을 것이 부족하면 동물을 사냥하기도 한다. 지렁이를 사냥하는 곰팡이만 100종 이상이다. 어떤 곰팡이는 선충이 접근하면 움직이지 못하게 끈끈한 그물이나 가지치기를 한다. 그렇게 어떤 것들은 선충이 닿음녀 순식간에 10배나 부풀어 균사 올가미를 만든다. 이렇게 선충이 갇히면 소량의 독성을 분비해서 이것이 선충안에 머물고 선충을 충분히 소화할 시간을 갖는다.

 균사는 놀랍게도 미로 찾기가 가능하다. 이는 매우 간단한 방식으로 해결된다. 미로가 있고 정답으로 가는 길에 먹이가 있다면 균사는 미로 찾기를 해내는데 일반적 환경에서 균사는 고르게 모든 방향으로 퍼져나간다. 그러다 먹이가 발견되면 그쪽으로 균사들이 집중해서 퍼져나가고, 나머지 먹이가 없는 쪽들은 연결이 점차 약해진다. 이런 식으로 뻗어나가 답이 있는 쪽으로 굵게 퍼져나가게 된다. 이렇듯 곰팡이는 특정한 형태를 갖고 있다기 보다는 매순간 자신을 최적화한다.

 곰팡이는 동식물과는 다르게 자신이 위치한 세상을 소화시켜 흡수한다. 균사는 길이가 길고 잘 갈라지며 고작 세포 하나의 두께를 갖기도 한다. 균사 한올의 직경은 2-20나노미터에 불과하다. 동물은 먹이는 자기 몸안에 넣지만 균사는 자신이 먹이의 몸안으로 들어간다. 곰팡이 종은 크기도 매우 다양하다. 어떤 곰팡이는 먹이보다 커질수 없어 매우 작지만, 어떤 곰팡이는 크기가 수 km에 달한다. 지구상에서 가장 큰 생물은 미국 오레건 주의 한 버섯으로 여겨지는데 육상으로 자라난 버섯의 크기도 어마어마하지만 그 버섯 아래의 균사가 땅속으로 퍼진 것의 크기를 합하면 지상최대가 된다. 

 질병을 일으키는 곰팡이는 식물을 감염시키기 위해 50-80기압을 내는 특수한 균사를 뻗어내 단단하고 질긴 플라스틱 마져 뚫어낸다. 이 특수 균사가 만약 사람 손바닥 넓이를 갖춘다면 무려 8톤의 무게 지지가 가능하다. 그리고 어떤 곰팡이 균사는 성장속도가 너무 빨라 육안으로 자라는게 보일 지경이다. 균사 정단은 앞으로 전진할때마다 몸을 고정하기 위해 새로운 물질을 내보내서 자신을 고정해야 한다. 

 균사가 버섯을 만드는 것은 높이 올라가는 것이 포자를 멀리 퍼뜨리는데 유리하기 때문이다. 그리고 트퍼플처럼 동물의 먹이가 되어 이동하는 것도 번식에 유리하다. 버섯은 균사조직이 펠트처럼 엃혀서 만들어진 것이다. 버섯을 만들려면 균사들이 함께 뭉치고 무엇보다 다량의 수분으로 급속히 팽창해야 한다. 그래서 비가 오고나면 자연환경에서 버섯이 유독 잘 자라나는 것이다. 버섯은 성장을 위해 폭발적인 힘을 내는데 말뚝 버섯은 아스팔트 도로를 뚫고 올라올 지경이며 그 때의 힘은 무려 130kg이상이다. 

 많은 종의 곰팡이가 버섯말고도 속 빈 케이블 같은 뿌리형균사다발을 형성한다. 이 케이블은 수밀리미터 등 두께가 다양하다. 이 튜브로 균사이동부다 수천배 빠른 시속 1.5m정도의 빠른 수송이 가능하다. 그래서 균사체 네트워크가 영양분과 수분을 먼거리 이동시킬 수 있다.  

 대부분의 곰팡이는 빛, 온도, 습도, 독성물질, 전기장등을 감지하고 반응한다. 심지어 평면의 질감도 감지한다. 

3. 지의류

 지의류는 식물과 곰팡이 그리고 수 많은 박테리아의 공생체라 할 수 있다. 지의류는 적응력이 매우 강하다. 식물이나 곰팡이, 박테리아 하나만으로 이뤄졌다면 일어날 수 없는 일이나 서로의 도움으로 지의류는 여러 극한 환경에서도 자라난다. 지의류는 지구 표면의 무려 8%를 덮고 있다. 이는 열대우림보다 큰 면적이며 바위, 나무, 지붕, 울타리, 절벽, 심지어 사막에서도 지의류는 자라난다.

 지의류는 바위에서도 자라나는데 우선 이중의 과정으로 바위에서 영양을 흡수한다. 우선 스스로의 생장력으로 바위에 균열을 낸다. 그러면 강력한 산성물질을 분비하여 바위를 녹이고 미네랄을 뽑아낸다. 이렇게 지의류는 죽어서 분해되면 미네랄을 포함한 첫 토양을 만든다. 토양에 미네랄이 스며드는 것은 어치럼 지의류가 기댄바가 크다. 

 지의류는 방사능에도 매우 강하다. 인간 치사량의 12000배도 견딘다. 그리고 지의류의 조직은 탈수, 동결, 해동, 가열에도 큰 손상이 없다. 지의류는 사막 모래 표면을 안정시키고 모래폭풍을 줄이며 사막화를 막는다. 일부 지의류는 9천살 이상까지도 장수하며, 마리아나 해구의 압력보다 100-500배인 10-50기가 파스칼의 압력도 견뎌낸다. 

 곰팡이와 조류는 아주 작은 자극으로도 결합한다. 해안에 있는 바위 대부분이 지의류를 띠처럼 두른다. 지의류의 기본 파트너는 각 지의류마다 다르다. 어떤 지의류는 박테리아를 많이 품고 있고 어떤 것은 적게 품는다. 지의류 내부에서 어떤 박테리아는 방어를 담당하고, 어떤 것들은 필요한 비타민과 호르몬을 공급하기도 한다.

4. 동물과 곰팡이

 영화 라스트 오브 어스는 인간의 몸에 곰팡이가 침투해 인간을 자신의 번식 수단으로 삼고 조종하는 영화다. 이 영화는 개미를 조종하는 곰팡이에서 착안한 것이다. 좀비 곰팡이는 숙주의 행동을 자신에게 이득이 되게 조종한다. 그래서 곤충의 몸을 가로채서 자신의 포자를 퍼뜨리고 한 살이의 주기를 완성한다.

 오피오코르디셉스 곰팡이는 개미를 감염시킨다. 감염 개미는 높이에 대한 공포를 잊고 가까운 식물로 올라가서 턱으로 식물의 잎맥 부분을 강하게 물게 된다. 그 뒤 곰파이는 개미의 몸을 먹어치우면서 머리를 관통해 줄기를 내고 몸을 지나 아래로 포자를 퍼뜨린다. 감염 개미를 연구한 결과 개미의 몸의 40% 정과 곰팡이로 차있었다. 다리, 체강, 근육 섬유와 얽혀있어 개미 내부의 균사체 네트워크가 개미를 마음대로 조종할수 있었던 것으로 보인다. 다만 예상과 다르게 개미의 뇌에는 균사가 퍼지지 않았다. 복잡한 뇌를 장악하기 보다는 더 쉬운 부분을 장악하여 개미의 의사와 다르게 몸을 조종한 것을 보인다. 대신 화학물질을 조종해 뇌가 저항하지 못하도록 통제한다.

 곰팡이는 향정신성 성분을 갖고 있는 것들도 많다. 대표적인 것이 자실체의 갓 부분에 빨강바탕에 흰점이 있는 광대버섯이다. 시베리아에서 일부 사먼이 먹기도 하는데 이 버섯의 맥각균은 환각, 발작, 참을 수 없는 열감 등 다양한 효과를 보인다. 

 어떤 곰팡이는 곤충의 방어를 무력화하는 면역억제제를 쓰는데 인간은 이를 장기 이식을 위한 면역억제제로 사용한다. 시클로스프린이 그러하다. 그리고 마리오신은 다발성경화증 치료제인 핑코리모드로 사용된다. 

5. 식물과 곰팡이

 해초는 곰팡이에서 영양분을 섭취하고, 스스로 건조해지지 않게 곰팡이에 의존한다. 최초의 육상 식물은 아마 이런 해초가 육상에 진출하며 시작되었을 것이다. 아마 떠다니는 해초처럼 뿌리가 없고 초록색 조직 덩어리가 시간이 흐르며 응축되며 지금처럼 다양한 기관이 형성되었을 것으로 보인다. 

 그래서 지구상의 식물의 90%가 곰팡이와 공생한다. 식물의 뿌리는 균근과 결합한다. 균근은 뿌리보다 50배는 가늘고 100배 이상 길어진다. 이 균근은 양이 엄청나서 토양 총 생체량의 1/3에서 1/2를 차지할 정도다. 지표10cm가지의 균사의 총 길이를 모두 펼치며 우리 은하폭의 절반에 달하는 놀라운 양이 된다.

 식물이 성장하는데 가장 큰 제약은 인의 부족이다. 그런데 이 인을 곰팡이가 매우 잘 캐낸다. 대기중 이산화탄소, 산소의 양, 그리고 이에 강하게 영향을 받는 지구의 기온은 놀랍게도 곰팡이에 달려있다 해도 과언이 아니다. 곰팡이가 식물의 생장에 강한 영향을 미치기 때문이다.

 균근 곰팡이는 식물이 흡수하는 질소의 80%, 인의 거의 100%를 책임진다. 그리고 아연, 구리 같은 미네랄도 공급하며 물을 끌어다 주어 가뭄에도 견디게 해준다. 그 보상으로 식물은 균근에게 약 30%의 탄소를 공급한다. 식물의 곰팡이 파트너는 식물의 생장과 목질, 엽육, 과육에도 영향을 미친다 .그래서 어떤 식물은 파트너 곰팡이에 따라 과육이 더 달기도 학, 더 풍부해지며 향도 강해진다. 

 그래서 유기농 농업이 중요해진다. 화학비료를 사용한 농업은 땅속 균사를 크게 줄인다. 기본적으로 식물에게 공짜로 영양분을 풍부하게 얻게 해 식물과 균근간의 공생관계를 해치기 때문이다. 2018발표된 대규모 연구는 유럽 전체에서 나무의 건강이 심각하게 악화된 것은 화학비료 농업으로 인한 광범위한 질소오염으로 인해 나무와 균근 관계가 악화된 것이 원인임을 밝혀냈다. 그리고 균근 곰팡이는 토양의 보호에도 중요하다. 균사는 토양이 흡사후난 물의 양을 크게 늘이며 균사네트워크로 흙을 강하게 붙잡아 빗물에 쓸려나가는 토양의 양도 무려 50%나 감소시킨다. 

 그리고 균근은 지구 온난화에도 도움이 된다. 토양이 품고 있는 상당량의 탄소는 균근 곰팡이가 생성하는 단단한 유기화합물이 갇히기 때문이다. 

 식물은 당연히 광합성을 하지만 광합성 능력을 상실한 것들도 있다. 이들을 균타체라 한다. 식물은 대부분 균근과 공생하며 서로 영양을 주고 받는데, 균타체는 어느 순간 균근에만 의존하는 방향으로 진화한 듯 하다. 수정판 풀은 균타체의 일조이다. 식물종의 무려 10%가 균타체다. 이들은 평생 균근에 의존한는 것들도 있지만 2만 5천 종의 난초들처럼 어릴 적만 균근에 의존하다 어느 정도 자라면 본격적을 광합성을 하며 그간의 빚을 갚아나가는 것들도 있다. 광합성을 하지 않는 균타체들은 초록색을 띨 이유가 없어 흰색, 빨간색, 노란색등 총천연색이면서 식물의 형체를 갖고 있어 마치 지구상의 생물이 아닌 것처럼 보인다. 

 균근은 더 협조적인 식물에 더 많이 보상을 하기도 하며, 자신의 조직안에 무기질을 저장하거나 교환비율을 최적화하기 위해 양분을 적극적으로 이동시킨다. 양분이나 물이 부족한 나무는 풍족한 나무보다 아무래도 사정이 급해 균근에게 양분과 물에 대한 대가로 더 많은 탄소를 내놓는 경향이 있는데 그걸 위해 이동시키는 것이다. 

 곰팡이 네트워크는 우드와이드웹이라 불리기도 한다. 식물 사이사이를 물리적으로 연결하기 때문이다. 곰팡이 네트워크는 박테리아가 흙속의 장애물을 우회하게 해주기도 한다 .일부 경우에는 포식성 박테리아가 균사 네트워크로 사냥을 하기도 한다. 어떤 박테리아는 균사 안에서 살아가며 곰팡이의 성장을 강화하거나 대사작용을 촉진한다. 그리고 어떤 것들은 곰팡이와 식물 파트너 관계에도 영향을 미친다. 

 균사 네트워크로 식물은 정보도 교환한다. 식물들은 공기중으로 화합물을 분비해 서로 정보를 주고 받기도 하지만 이 균사네트워크도 정보 전달 통로다. 

6. 균사와 산업

 여러 산업의 비효율은 버섯 재배업자에게 축복이다. 특히 농업은 폐기물이 많다. 먹는 부분은 뺀 나머지가 쓰레기이기 때문이다. 야자수, 코코넛 재배는 생산 생물자원의 95%가 폐기물이다. 설탕농장은 83%가 폐기물이다. 이 모든 것들은 곰팡이의 먹이가 되어 버섯 재배에 이용될 수 있다. 

 그리고 놀랍게도 진정한 오염물질들도 곰팡이의 먹이가 될 수 있다. 플라스틱 커버를 제거한 기저귀에서도 곰팡이는 자라서 버섯을 피워내며 심지어 담배꽁초에서도 그러한 일을 할 수 있다. 이런 오염물질에서 자라난 버섯도 식용으로 쓰기에 아무런 문제가 없다. 일거 양득인 셈이다. 

 곰팡이는 독성이 가득한 담배꽁초,제초제 글리포세이트 외에도 여러 종류의 오염물질에도 식욕을 느낀다. 토양이나 수로 속의 살충제, 합성염료, 폭발물질, 원유, 플라스틱, 그리고 항생제에서 합성호르몬까지 모두 곰팡이의 먹이가 될 수 있다. 즉, 오염물질 제거원으로써의 가능성이 있는 것이다.

 그리고 곰팡이는 직조 제품으로 사용될 수 있다. 곰팡이는 균사가 직조물질처럼 자라날 수 있는데 폐기물로 7일 만에 100제곱피트에 달하는 균사 가죽 한장이 생산 가능하다. 이 균사펠트는 방수에 방염효과, 구부리는 힘에 대해 콘크리트보다 강하고 압축력도 대단하다. 그리고 단열기능도 우수하다. 이 균사가죽은 운동화 안창에서부터 부두의 부표에 이르기까지 다양한 곳에 사용할 수 있다. 그리고 사용후 썩어서 없어지기에 친환경적이다. 

염증은 꼭 나쁜 것은 아니다.

착한 염증 나쁜 염증 - 면역 , 질병 , 노화를 좌우하는 우리 몸의 조용한 지배자
이승훈 지음 / 웅진지식하우스 / 2026년 4월

 염증은 영어로 inflammation이다. 내부에 불이란 뜻이다. 염증은 요즘 노화와 각종 질병의 원인으로 지목되고 있으나 사실 신체의 방어작용이다. 인간의 방어체계는 다층적이다. 1차 방어막은 피부와 점막의 외부 방어선과 눈깜빡임, 재채기, 기침 같은 반사작용이다. 2차 방어막은 1차 방어막이 뚫릴때 대응하는 내부의 면역 시스템이다. 

 면역의 목적은 외부물질이나 위협의 제거, 그리고 손상조직의 보호, 손상 부분의 복구다. 면역은 두 종류로 선천 면역과 후천 면역이 있다. 선천 면역은 태생적 방어막으로 세균이나 바이러스 침투 시 즉각 방어를 한다. 장점은 속도지만 피아식별과 정확도가 떨어져 자기몸도 공격하는 경우가 있다. 후천 면역은 이전에 침입한 병원체의 정보를 기억했다 동일, 유사 위험시 반응하는 것이다. 항체를 생성하고 감염세포를 선택적으로 파괴한다. 수지상세포가 병원체의 특징을 파악하여 정보를 수집하고 이를 B세포와 T세포에 정보전달을 한다. T세포는 전체작전을 조율하고, 직접 감염세포를 타격한다. B세포는 항체라는 스나이퍼를 생성해 정밀 타격한다. 

1. 선천성 면역

 선천 면역은 외부물질은 병원성 세균과 바이러스, 내부 물질은 혈액 유출, 손상세포에 대해 면역세포가 대응하는 것이다. 혈관 밖 장기조직에서는 대식세포, 결합조직에서는 비만 세포, 혈액 내에서는 백혈구인 호중구와 단핵구, 림프구, 호산구, 호염구가 있고 이중 호중구와 단핵구가 선천 면역의 핵심세포다. 

 대식세포는 혈액 내의 단핵구가 조직내로 이동한 뒤 분화한 것이다. 모두 같지만 기관에 따라 이름이 다른데 간에서는 쿠퍼세포, 뇌에서는 미세아교세포, 폐에서는 폐포대식세포라 칭한다. 대식세포는 외부 침입자나 손상세포 발생 시 즉각 활성화한다. 원인 물질 자체를 잡아먹고, 주변에 신호 분자인 사이토카인을 방출해 면역 반응을 증폭한다. 이들은 스스로를 활성화하고 주변 대식 세포도 화성화하며 혈액 내 호중구를 호출한다.

 비만 세포는 피부, 호흡기, 점막, 소화기 저막 등 외부와 접촉하는 곳에 밀집한다. 이들은 본래 기생충 방어에 특화했다. 이들은 혈중에서 미성숙한 전구세포가 이동한 뒤 조직에서 성숙한다. 면역 글로불린-E항체와 결합한 상태에서 외부 항원이 이 항체와 교차 결합하거나 보체 단백질이나 손상 관련 신호가 감지시 급격히 활성화하여 염증 유발 물질을 방출한다. 이를 통해 피부와 점막의 혈관이 확장하여 투과성이 높아지고 혈액 속 호중구가 염증 부위로 신속히 이동한다. 

 혈액 내 호중구는 대식, 비만 세포가 분비한 사이토카인 신호를 받고 출동한다. 평소 혈관 벽은 단단히 밀폐되어 있어 크기가 커다란 호중구는 혈관에서 나오지 못한다. 하지만 신호를 받으면 혈관 내피세포가 틈을 만들어서 호중구와 혈장만 선별 통과한다. 적혈구는 나오지 못한다. 

 사이토 카인은 면역 세포간의 서로를 호출하는 화학적 메신저다. 활성산소도 중요한데 면역 세포가 이 화학적 무기를 활용해 병원체를 공격하고, 면역 세포 자체를 활성화하는 도구이기 때문이다. 

 선천 면역은 공격 정확도가 떨어지기에 주변의 정상조직도 손상시킨다. 그래서 염증 반응이 과도하거나 오래 이어지면 조직 손상과 기능저하가 발생한다. 다음은 염증의 부작용이다.

 우선 발적이다. 혈관이 확장하여 그 부위로 더 많은 혈액이 몰려 생긴다. 종창과 부종은 언급한 것처럼 혈액 내에서 혈장도 같이 나오게 되며 수분이 모여 부어오르는 것이다. 부어 오른 조직은 외부 충격에서 상처를 보호한다. 열감과 발열은 면역세포가 발열 물질을 분비해 생긴다. 면역 세포는 평소 체온보다 38.5도에서 더 활성화한다. 반면 바이러스, 세균은 이 기온에서 기능이 저하된다. 발열시 체온 균형이 깨진다. 시상하부가 목표 체온을 더 높였기에 몸은 체온이 올라갔음에도 춥다고 느껴 오한을 느낀다. 반면 발한은 염증이 억제되어 발열 물질이 억제되면 목표 체온이 내려가 덥게 느껴져 땀이 비오듯 쏟아지는 것이다. 통증은 염증 매개 물질이 신경 말달을 자극해 생긴다. 즉, 염중의 부작용은 모두 염증 반응의 신속한 제거를 위한 것이다.

2. 후천성 면역

 림프절에서 수지상세포는 병원체의 정보를 파악해 림프구로 전달한다. 림프구에서는 세포독성T세포가 감염되거나 비정상적 세포를 직접 공격한다. 감염세포에 독소를 주입하거나 세포를 자살로 유도한다. B세포는 병원체 맞춤형 설계 항체를 생산한다. 항체가 병원체에 달라 붙어 무력화하거나 다른 대식세포가 이들을 쉽게 인식하도록 한다. 플라스마 세포는 B세포가 활성화된 상태로 항체생산공장이다. 기억세포는 감염 이후에도 오랜 기간 체내에 남아 경계태세를 유지한다. 

3. 감염성 급성 염증

 우선 급성 호흡기 질환이 있다. 감기는 코와 인후 등 호흡기 상층부인 상기도 호흡기 감염이다. 독감은 부위와 상관없이 인플루엔자 바이러스에 의한 호흡기 질환이다. 콧물과 가래는 염증반응으로 혈장이 스며든 것이다. 콧물은 바이러스와 세균을 씻어내고 항균단백질이 있다. 가래는 기관지 정막 조직에 부종이 생긴 것이다. 비슷한 작용을 한다. 둘 다 맑으면 염증반응이 낮은 것이고 누렇고 찐득하면 면역세포와 병원균 사체가 많은 것으로 염증반응이 강한 것이다. 기관지가 가래로 자극을 받으면 기침, 콧속 점막이 콧물의 자극을 받으면 재채기가 일어난다. 콧물과 가래는 둘다 병원체와 죽은 호중구로 가득차서 제거하기 위해 이런 반응이 생긴다. 발열은 면역세포는 활성화하고 병원균은 활동을 억제하려고 생겨난다. 감기의 대명사 리노바이러스는 33도에서 가장 활성화한다. 그래서 몸이 오슬오슬하면 감기를 걸리는 것이다. 발열하면 몸이 피로해서 사람은 쉬게된다. 그래서 몸의 에너지를 면역에 집중할 수 있다. 

 급성 감염으로 외상에 의한 피부상처가 있다. 피부상처는 대개 혈관 출혈로 이어진다. 지혈을 위해 혈소판이 터지고, 혈소판은 사이토카인을 분비해 면역세포를 호출한다. 이들이 병원균을 제거한다. 그러면 몸은 결계를 쳐서 정상 부위와 손상부위를 분리한다. 이것이 고름주머니다. 고름은 호중구와 병원균의 시체다. 

3. 비감염성 염증

 우선 외상이다. 운동 중 근육 손상이나 타박상이다. 모두 외부 침입은 없다. 하지만 정상세포의 파괴에 면역 세포가 대응한다. 세포안의 물질이 유출되는데 이를 댐프라 한다. 면역계는 이 댐프에 반응한다. 댐프를 낸 세포를 면역세포가 포식하고 사이토카인도 분비한다. 병원균 침투가 없어 호중구는 작동하지 않는다. 따라서 부종이나 농양도 없다.

 다음은 뇌졸중이다. 혈관 파열로 혈액이 뇌조직에 유출된다. 뇌출혈시 사람은 혈액 종괴가 뇌에 압력을 주어 뇌압 상승으로 사망한다. 혈액 내 헤모글로빈이 누출하면 산화하여 변성된다. 그러면 이를 댐프로 인식한 대식세포가 이를 제거하기 위해 광범위한 염증반응을 일으킨다. 혈액 안의 응고 입자인 트롬빈은 혈관 밖에서는 염증을 유발한다. 그리고 활성산소도 대량생성한다. 이로 인해 뇌는 광범위하게 조직이 손상된다.

 심근경색도 있다. 심장 근육 세포가 괴사하면 죽은 세포에서 다량의 댐프가 누출된다. 면역계는 염증 반응을 일으키고 괴사 부위 확장 시 심근 기능에 악영향을 미친다. 

4. 염증 후 회복 매커니즘

 T세포는 대식세포에 명령을 내린다. 대식세포는 염증이 마무리 단계에 접어들면 손상 세포 전체와 죽은 면역세포를 처리하고 염증 유발 물질의 농도를 크게 내린다. 섬유아세포는 손상 부위로 이동하여 콜라겐과 세포주위물질을 생성한다. 그래서 새로운 세포가 자리잡을 토대를 마련한다. 콜라겐은 손상 부위를 메우고 조직구조를 안정화하며 생체접착제역할을 한다. 그리고 신생혈관도 생성한다. 섬유아세포와 내피세포가 새 혈관을 생성한다. 그래야 손상 부위에 산소와 영양이 공급되어 신속한 조직 복구가 가능해지기 때문이다. 

5. 만성염증

 급성염증은 강렬하나 금방 사라진다. 그리고 급성 염증은 통증, 열감, 부종, 발적으로 명확한 증상이 있다. 하지만 만성염증은 몸에 작동하는 원리는 염증과 같지만 증상이 명확치 않다. 조용히 오래 진행되며 아침에 일어나도 개운치 않거나 원인 모를 근육통, 두통 등이 만성염증의 증상정도다. 

 만성염증의 원인으로는 우선 비만이 있다. 지방조직은 지방이 분해되고 지방산을 유리한다. 그것이 염증을 폭증을 시키거나 억제하는 단백질은 아디포카인을 분비한다. 그리고 지방산은 혈액을 돌다 인슐린 수용체에 붙어 인슐린 저항성을 생성한다. 그러면 췌장에서 인슐린을 과다분비하고 기능이 저하한다. 장기적으로 혈당이 높아지고 당화최종산물이 생긴다. 이는 혈관 벽에 축적되어 염증을 일으키고 산화스트레스를 높이며 혈관을 강직화한다. 혈관 내피세포가 손상되어 혈관의 자율조절 능력이 약화하고 고혈압이 심해지고나 기립성 저혈압이 생긴다. 즉, 당뇨는 당화최종산물로 만성염증을 일으킨다.

 급성스트레스도 만성 염증의 원인이다. 급성스트레스는 교감신경계와 시상하부-뇌하수체-부신축을 활성화한다. 아드레날린과 노르아드레날린을 분비한다 그러니 각성수준이 올라가고, 심박수와 혈압이 증가한다. 코르티솔도 분비하는데 이는 강력한 항염증호르몬이다. 다만 코르티솔이 장기 분비시 항염작용은 사라지고 오히려 염증 유전자가 발현한다. 결국 스트레스가 반복되면 염증반응이 저강도로 만성화한다.

 수면 부족도 만성염증을 일으킨다. 수면 부족 시 뇌의 글림프계가 활성화하지 않아 뇌의 찌꺼기를 충분히 제거하지 못한다. 그럼녀 이를 뇌의 대식세포가 처리하는데 그 과정에서 저강도 염증이 생겨난다.

6. 만성 염증의 부작용

 우선 동맥경화다. 만성 염증으로 혈관 내피 세포가 손상되고 복구를 위해 백혈구와 콜레스트롤이 붙고 이 과정이 반복되며 혈관 벽이 두껍게 되고 경화한다. 면역계도 혼란이 생긴다. 만성 염증시 전신에 면역 반응이 생긴다. 그러면 자가 면역 질환이다. 조절T세포의 약화로 염증이 악화한다. 간도 망가진다. 간은 열량이 과도하게 들어오면 글리코겐을 합성하고, 그것도 넘어서면 중성지방을 합성하여 피하나 장기로 보낸다. 하지만 비만이면 피하나 장기가 중성지방을 받아들이지 못한다. 그러면 중성지방이 간에 쌓이는데 이것이 지방간이다. 지방이 내뿜는 독성으로 간 세포가 파괴되고 댐프가 유출되면 간의 대식세포가 이를 청소하다 조직이 손상된다. 염증을 치료하는 과정에서 간의 손상부위가 딱딱한 흉터 조직으로 대체되는데 이게 간경화다. 간경변은 거의 암으로 진행한다.

 장에서는 만성 염증이 부종이 생겨나며 장벽 세포간 연결이 느슨해진다. 그러면 장염 발생시 독소가 혈류로 침투할 수 있으며 이것이 전신 염증이나 패혈증으로 이어진다. 피부는 만성 염증 시 사이토카이 표피재생 각질형성세포와 진피의 섬유아세포를 억제한다. 그래서 콜라겐과 엘라시튼 형성이 저해되고 단백질도 분해되어 피부가 얇아지고 주름이 깊어진다. 표피장벽 유지에 필요한 세라마이드가 감소해 수분도 쉽게 증발한다. 그래서 외부자극과 미생물 침투에 약해진다. 만성 염증은 암도 유발한다. 염증세포가 분비하는 활성산소과 염증물질이 세포 유전자를 파괴하고 손상한다. 그러면 암세포가 생겨날 수 있다. 또한 손상 부위 치유를 위한 혈관 성장 인자는 암세포로 하여금 혈관을 생성시켜 더욱 잘 자라나게 한다. 

7. 혈관이 일으키는 질환

 혈관은 크게 대혈관과 소혈관으로 구분한다. 대혈관은 심장에서 나와 장기로 가는 큰 혈관이다. 이들은 조직으로 갈수록 점점 가늘어지고 조직으로 돌입하기 전 바깥을 휘돌아 혈압을 내리고 장기로 진입한다. 그리고 소혈관은 장기 내부를 흐르는 혈관이다. 

 만성염증은 혈관에 죽상경화를 생성한다. 죽상경화는 콜레스트롤 덩어리와 그것을 처리하러 온 대싟포 그리고 이들은 죽어간 잔해가 엉킨 종괴덩어리다. 이 죽상 병변이 파열되거나 깎이거나 석회한한 병변이 미세하게 갈라지면 혈관이 막힌다. 병변 파열이 되면 콜라겐이 노출되고 혈소판이 이를 출혈로 파악하여 피떡을 만들어 혈관을 막아버리기 때문이다. 

 소혈관이 혈전으로 막히면 소혈관 폐색이다. 소혈관은 대혈관과 달리 우회로가 없어서 막힌 부분이 괴사한다. 그러면 병변이 심같아서 일공성 경색이라 한다. 

 심인성 색전은 심장에서 생긴 혈전이 심장관상동맥을 막은 것이다. 그리고 심장 자체에도 혈전이 생긴다. 심장의 전기 신호가 흐뜨러져 좌심방이 수축 대신 불규칙하게 떨리는 부정맥이 생기면 좌심방에 와류가 생겨 그안에 혈전이 생성한다. 그리고 심근 경색으로 좌심방이 제기능을 못하면 마찬가지 원리로 혈전이 생긴다. 심장의 혈전은 혈소판 기반이 아니다.  응고인자 기반이라 조직이 치밀하지 않아 잘 녹고 쉽게 부서진다. 그래서 혈전 용해제나 기계적 혈전제거술이 용이하다. 

 심근세포는 에너지를 매우 많이 쓰지만 역설적이게도 에너지 비축 능력이 없다. 그래서 관상동맥을 통하 에너지 공급이 중단되면 거의 바로 죽는다. 그리고 재생성도 거의 하지 못한다. 관상동맥은 심장이 수축하면 압력이 높아 들어가지 못하고 심장이 이완할때 심장이라는 장기로 들어간다. 

 협심증은 심장근육의 산소요구량이 갑자기 증대할 때 발생한다. 운동이나 신체적, 정서적 스트레스로 일시적으로 혈류가 부족해 발생한다. 대부분 휴식을 취하거나 니트로글리세린 같은 약제 복용시 증상은 사라진다. 이를 안정적 협심증이라 한다. 하지만 증상이 더 강하고 오래가며 휴식중에도 통증이 있고 약도 잘 듣지 않으면 불안정형 협심증이다. 이 단계에서는 관상동맥의 동맥경화반이 터져서 혈관 내벽이 손상되어 혈전이 생긴 상태다. 

 심근 경색으로 혈관이 막히며 심장 조직이 괴사한다. 괴사조직은 염증을 유발한다. 환자가 기적적으로 위기를 넘겨도 이 조직은 염증의 광범위로 인해 회복되지 않고 섬유성 반흔이라는 흉터조직으로 복구된다 이 부분은 섬유조직이라 수축하지 않고 전기신호도 전달하지 않는다. 그래서 심장능력이 크게 떨어져 회복후에도 환자는 운동기능이 크게 저하된다. 

 뇌출혈은 뇌실질출혈과 뇌지주막하 출혈로 나뉜다. 뇌는 두개골과 척수액, 3겹의 막으로 보호받는다. 그래서 뇌에서 출혈이 발생하는 뇌실질출혈이 생기면 혈액이 갈 곳이 없다. 그래서 뇌의 압력이 높아지고 뇌 조직이 뼈로 밀려 파괴되면 의식을 잃거나 사망한다.뇌는 조직압이 매우 낮아 출혈은 무방비로 퍼져나가고 대량으로 발생한다. 그래서 더 치명적이다.

 지주막하출혈은 뇌를 감싸는 연질막과 지주막 사이의 출혈이다. 동맥류로 출혈이 생긴다. 웬만하면 터지지 않을 혈관이나 풍선처럼 부풀어져 터지면 대량 출혈이 뇌를 덮치다. 출혈로 인해 뇌에 광범위한 염증이 생긴다. 출혈에 대해 면역반응으로 염증이 생기기 때문이다. 뇌경색은 1년내 사망률이 5%미만이나 지주막하 출혈은 2년내 30-50%가 사망한다. 그리고 뇌경색은 주로 70대에 발병하나 지주막하출혈은 40-60대에 주로 발생하여 더 치명적이다. 

8. 동맥경화의 발생 원인

 우선 고혈압이다. 혈관의 압력이 높다 내피세포가 망가진다. 손상내피세포로 인해 대식세포가 활성화하고 사이토카인이 분비된다. 그러면 호중구가 혈관 벽안으로 스며들어 염증을 일으킨다. 혈관 벽이 그로 인해 두꺼워지고 이를 지탱하려 콜레겐이 분비된다. 그러면 혈관이 딱딱하고 불균형해진다. 

 고혈압이 혈관 벽을 부순다면 당뇨는 그 내부를 파괴한다. 혈관내피세포는 인슐린 없이 포도당을 직접 수용한다. 고혈당시 내피세포가 과도하게 포도당을 흡수하여 과잉 에너지 대사를 한다. 우회대사가 일어나서 NADPH라는 성분이 고갈된다. 이는 항산화방어체계로 고갈되면 활성산소가 생겨난다. 그리고 당화최종산무이 혈관 벽에 붙어 구조변형과 염증을 유발한다. 그리고 고혈당 환경에서는 LDL이 쉽게 산화한다. 대식세포가 이를 죽여서 생기는게 죽상경화반의 핵심재료다.

 고지혈증은 손상 부위를 키우는 연료다. 당뇨에서 LDL이 쉽게 산화하는데 고지혈 환경이 바로 이 LDL을 꾸준히 공급한다.

 흡연은 산화스트레스유도, 면역계 과도 자극, LDL 산화, 혈소판 활성화와 혈액 응고 경향 증가, 혈관 수축을 지속적으로 유도해 동맥경화를 일으킨다. 음주는 협악과 심박수, 자율신경계를 동시에 자극하고 알코올 자체가 염증유발 물질이다. 지질대사와 당대사를 교란하고, 혈소판을 자극해 응고위험을 높이고, 자율신경 불안과 수면장애를 유발한다. 

 동맹경화는 결국 위의 원인으로 혈관 내피가 손상되고, LDL이 내막이 침전되고, 이들이 산화하며, 이를 대식세포가 공격하고 그 결과 대식세포가 포말세포로 변화하며 , 이들과 혈관 내막에 콜레스트롤 찌꺼기와 죽은 세포가 섞인 지질막을 형성해서 생긴다. 그리고 이 구조 자체가 염증유발물질이기에 몸은 또 반응을 한다. 몸은 혈관벽 중간층의 평활근 세포를 위로 이동시킨다. 평활근 세포는 단순한 세포가 아니다. 단백질로 막을 구성해 죽상을 덮어서 외부와 차단한다. 이 섬유성 막은 처음엔 두꺼워지지만 막 안쪽에 포말 세포가 축적되고 핵심부 괴사가 진행되어 막이 점차 얇아져서 결국 균열이 생긴다. 파열되면 그 안의 지질핵과 조직인자, 콜라겐이 혈류로 유출된다. 몸은 이를 출혈로 인식하여 혈소판이 노출 콜라겐에 부착하여 트롬빈을 생성한다. 트롬빈은 피브리노겐은 피브린으로 바꿔 혈전을 형성한다. 

9. 염증과 암

 DNA는 하루에도 수백만번을 복제한다. 수십종의 효소가 협력해 오차율은 무려 10위 구승분의 1로 낮춘다. 그리고 어쩌다 손상이 생기면 여러 효소로 빠르게 복구한다. 세포는 회복 불가능 손상을 감지하면 스스로 자살한다. 하지만 지속적 스트레스를 받는다면 이 모든 체계가 붕괴한다. 

 스트레스는 염증을 일으키고 면역세포는 활성산소와 질소화합물을 대량 분비한다. 이는 세균과 바이러스의 세포벽을 파괴하고 단백질을 변성시켜 죽인다. 하지만 이는 일반 세포에게도 치명적이다. 정상세포의 유전자와 단백질, 지질도 공격 받는다. 그 결과 이 공격이 지속되면 세포의 분열을 억제하는 종양억제 유전자와 세포자멸유도경로, 유전자 복구 유전자가 고장난다. 그러면 세포는 고장난체 증식하는데 이것이 암이다. 

 염증은 세포의 기질을 재구성한다. 그래서 조직의 경로와 구조적 지형이 바뀌는데 암세포는 여기에 쉽게 침투한다. 그리고 염증은 조직 복구를 위해 신생혈관 생성을 촉진하는데 이것이 암에 산소와 영양을 공급한다. 그리고 염증은 면역체계를 교란하는데 그래서 면역세포가 암세포를 잘 제거하지 못하게 된다. 또한 염증상태에서는 T세포가 면역세포의 암공격을 오히려 억제한다. 즉 염증은 암에 좋은 종양미세환경을 형성한다.

 정상적 환경에서는 자연살해세포와 세포독성T세포가 암세포를 제거한다. 자연살해세포는 세포 표면에 달린 신분증 분자를 확인한다. 바이러스에 감염되거나 손상된 세포는 이 표지가 줄거나 변형된다. 그러면 자연살해세포가 이를 탐지해 세포사멸 단백질을 분해하여 그 세포를 신속히 제거한다. 세포독성T세포는 세포 내부의 단백질 조각을 검사해서 더 정밀하게 탐지한다. 여기에 이상 발견시 세포사멸 단백질을 방출하거나 특수사멸신호로 세포를 제거한다. 

 암세포는 고도의 은폐전략을 구사한다. 우선 항원표현을 감소한다. 언급한 신분증 분자를 아예 없애거나 거의 줄여 스텔스모드로 변한다. 그리고 암세포는 면역 억제성 사이토카인을 방출하며 인간 면역을 억제하는 경로도 작동시킨다. 또한 암세포는 조절T 세포를 자신의 주변으로 끌어들인다. 자살행위 같지만 조절T세포는 자가면역을 억제하고 면역의 균형을 유지한다. 그래서 조절T세포가 모이면 주변의 면역 반응도 억제된다. 

 만성염증의 복구를 위해 섬유아세포가 활성화한다. 이들은 콜라겐과 파이브로넥틴 같은 단백질을 과도하게 분비한다. 그래서 조직구조를 단단히 짜맞춘다. 이러면 조직이 단단해져 정상 면역세포가 침투하기 어렵다. 내부에 있는 암세포가 보호받는 것이다. 

10. 노화와 염증

 염증은 세포 하나하나의 기능을 무너뜨리며 노화의 속도를 결정한다. 만성염증은 특정 유전자의 발현을 촉진하고, 에너지 생산체계를 변화하며 세포간 신호를 왜곡한다. 수면부족, 과식, 비만, 과도한 운동, 만성간염, 환경독소, 대기오염 같은 생리적 자극과 사회적 불안과 정서외상, 만성적 긴장 등은 몸에 위협을 주어 만성염증을 일으킨다. 

 만성염증 시 면역세포는 사이토카인을 분비하고, 활성산소를 대량 생성한다. 이는 세포를 손상시키고 그러면 손상부위가 면역반응을 촉진시켜 또 조직을 손상시키는 악순환이 발생한다. 

 세포손상이 감지되면 미토콘드리아는 면역 반응을 유도하는 신호분자를 분비한다 활성산소도 생성한다. 높은 수준의 활성산소가 지속되면 미토콘드리아는 내막구조와 전자전단계, 유전자가 손상된다. 그러면 미토콘드리아의 ATP생성이 저해된다. 에너지 고갈이 되면 세포는 생존과 복구중 당연히 생존을 택하게 된다. 그래서 간은 해독기능이 저하되고, 근육은 쉽게 피로해지며, 피부는 재생이 줄고, 뇌는 인지기능이 떨어지게 된다.

 활성산소는 염기쌍을 산화하고 이중가닥을 절단하며 심한 경우 염색체 전체를 불안정하게 한다. 이런 손상이 지속되면 세포는 기능을 멈춘다. 그리고 죽거나 분열을 멈추고 단지 살아있기만 하게 되는데 이게 노화다. 노화세포는 더이상 분열하지 않고 기능하지 않고 회복도 안한다. 그러면서 염증성 사이토카인과 단백질 분해효소, 성장억제인자를 지속방출하여 주변의 정상세포도 자극한다. 즉, 주변을 노화시키는 것이다. 

 염증반응은 단백질 합성 속도를 바꾸고 그 환경도 불안정하게 한다. 단백질이 제기능을 하려면 정확하게 접혀야 하는데 염증상태에서는 접힘에 오류가 생긴다. 잘못접힌 단백질은 더 이상 기능하지 않거나 다른 단백질과 영켜 독성응집체가 된다. 정상세포는 이런 비정상 단백질을 잘 제거하지만 만성 염증시 이 긴응을 하지 못한다. 세포내의 독성 단백질은 세포 소기관의 물질교환을 방해하고, 신호전달을 왜곡하며, 세포의 구조가 붕괴한다.  

 정리하면 염증은 산화스트레스를 유발하고, 미토콘드리아를 손상시켜 ATP생성이 저해되고 복구능력을 상실한 세포에서 유전자와 단백질이 손상되어 다시 염증이 발생하는 악순환의 고리가 생긴다. 이게 염증매개 노화다. 

 만성염증과 산화스트레스가 지속되면 혈관벽을 구성하는 탄성섬유인 엘라스틴이 끊어지고 콜라겐이 비정상 축적된다. 그러면 경직구조화가 시작된다. 내피세포와 평활근세포가 노화하면 칼슘이온을 수용하지 못하고 세포의 기질에 칼슘이 축적된다. 평활근 세포는 골 유전자를 발현하여 혈관벽이 뼈처럼 되는 석회화가 일어난다. 

 간은 노화하면 세포가 커져 세포사이 간격이 커진다. 그러면 간세포 분열이 일어나지 않고 세포수가 감소해 간의 재생능력이 감소한다. 간의 해독능력과 약물대사능력, 항산화방어능력이 모두 감소하는 간의 노화가 생긴다.

 신장의 사구체 여과율은 40대를 지나며 점점 감소한다. 60ml/dl이하면 만성 신손상으로 진단한다. 신장기능이 저하하면 수분 농축능력이 감소하여 야간뇨가 증가하고 탈수시 채내 수분 보존에 실패한다. 전해질 재흡수에 불균형이 생겨 저나트륨, 고칼슘 혈증이 생기고, 신장 조절 단백질이 감소하여 노인성 빈혈이 생기고 비타민D 형성 효소가 저하되어 활성 비타민D가 감소해 골다공증이 생긴다.  

 면역계도 노화한다. 면역계가 노화하면 선천면역계는 과도하고 예민해진다. 사소한 체내 반응에 민감하게 대응해 염증을 유발한다. 대식세포가 조직손상을 유발하고 자연살해세포도 무차별 공격을 감행한다. 반면 후천면역계는 느리고 무기력해진다. T와 B세포 모두 미토콘드리아가 생성하는 ATP로 활성화한다. 그런데 염증 및 노화로 ATP생성이 줄면 T와 B세포 모두 잘 작동하지 않는다. 반면 면역세포는 포도당에 의존해 문제가 없다. 진화적 관점에서 노화한 개체는 병원체 침투에 적응할 시간과 에너지가 모두 부족하다. 그래서 신체는 선천 면역을 과도하게 활성화해 대응하는 형태로 진화한 듯 하다. 그래서 노년이 되면 인간은 감염엔 취약해지면서도 자가면역질환은 잘 걸리고 면역 감시가 약화한다. 

 피부는 타 장기에 비해 혈류 공급이 제한적이다. 그래서 회복시스템이 불완전하다. 이는 한 번의 손상보다 작은 자극이 반복되어 회복하지 못한 흔적이 축적되는 구조다. 자외선은 피부 표면 진피 깊숙히 침투한다. 콜라겐과 엘라스틴은 파괴하여 피부가 탄력을 잃고 주름지게 한다.

 피부는 표피와 진피에 대식세포 T세포 등 면역세포가 상주한다. 외부 위협에 즉각 반응하기 위해서다. 노화시 사소한 자극에도 면역계가 활성화해 염증이 생긴다. 피부는 노화하면 예전처럼 빠르게 복구를 하지 못하므로 염증성 사이토카인이 혈류를 타고 전신으로 퍼져 전신만성염증을 발생한다. 

 뇌의 성숙한 신경세포는 재생하지 않는다. 기억과 학습을 담당하는 해마, 판단 조절의 중추인 전두엽이 노화에 가장 취약하다. 해마는 신경세포의 교차점이 많아 산화스트레스와 염증에 약하고 전두엽은 복잡한 신경망 유지를 위해 막대한 에너지가 필요하다. 뇌의 대식세포인 미세아교세포는 이물질을 제거하고 손상세포를 청소하며 불필요한 신경망도 정리한다. 그런데 노화하면 미세아교세포는 만성활성화하여 과도한 만성 염증을 유발하고, 신경세포를 손상시켜 시냅스가 손상된다. 

11. 만성염증의 4단계

 0단계는 아무런 이상 징후가 없고 수치가 정상이고 조직 소견도 정상이다. 수치는 염증의 대표 표지자인 hs-CRP수치가 0.2mg/dl미만, 당화혈색소 6%미만, 허리둘레가 남90cm 여85cm 미만 혈압 안정화다. 그리고 조직수준에 이상이 없는 상황이다.

 1단계는 위의 수치중 하나라도 이상 범위를 넘어선 상황이다. 만성 염증의 증거다. 

 2단계는 건강검진으로 전암단계다. 위축성위염, 장상피화상, 대장용종, 자궁경부이형등이다. 경동맥초음파에서 두께가 0.9mm이상이거나, 경도 인지장애가 기준이다. 이중 한 개라도 해당이 되면 2단계로 위험하다.

 3단계는 이미 암이 발생한 단계다. 만성 염증의 결과물이며 최종단계다.  

혈관이 젊어져야 얼굴이 젊어진다.

젊어지는 스위치를 켜라 - 매끈한 피부부터 요요 없는 다이어트까지
이케타니 도시로 지음, 나지윤 옮김 / 향기책방 / 2026년 2월

  사람의 몸에는 무려 37개조의 세포가 살고 있으며 이들이 잘 건사하려면 마땅히 혈류를 통한 산소와 영양분 공급이 원활히 이뤄져야 한다. 그리고 사람의 외모는 체내 혈관의 상태를 고스란히 대변하는 일종의 지표다. 대동맥 같은 굵은 혈관을 제외하면 대부분의 혈관이 자율신경의 영향을 받아 무의식적으로 조절된다. 특히, 말단 동맥에 자율신경이 촘촘히 분포한다. 

 사람이 늙어 보이는 부분은 크게 3가지다. 우선 피부 노화다. 그리고 튀어 나온 복부, 마지막은 구부정한 자세다. 인간의 근육량은 남여 모두 20대가 정점이다. 그리고 30대 이후 매년 1%씩 줄어든다. 그래서 40대는 20대에 비해 10%, 50대는 20%, 60대는 60%나 근육량이 적다. 특히 상반신보다 하반신의 근육 감소가 두드러진다. 

 항노화 피부 검진을 받은 279명을 대상으로 혈관나이(경동맥 두께)와 실제 나이를 비교한 결과 간호사 20명이 나이에 비해 늙어 보인다고 평가한 사람이 실제로도 혈관 나이가 늙게 나왔다. 혈관 나이가 젊을수록 혈관은 부드럽고 탄력적이라 혈류가 원활하다. 그래서 영양분과 산소가 몸속 골고루 전달되며 피부 표면이 윤기있고 탱탱한 것이다. 하지만 혈관이 노화하면 내벽이 두꺼워져 유연하게 늘어나지 않는다. 결국 혈류가 줄어 말초조직의 산소와 영양 공급이 줄어 생기를 잃어가는 것이다. 여기서 더 나아가면 혈관은 결국 딱딱해져 아예 끊어져 버린다. 이런 혈관을 고스트 혈관이라 하며 이것들을 결국 사멸해버린다. 그래서 모세혈관은 20대가 최대치이며 60대가 되면 20대의 고작 40% 수준이고 영양도달은 50% 수준을 유지하게 된다. 혈관의 상태가 곧 노화를 대변하는 것이다.

 혈관은 나이가 들면 자연스레 노화한다. 하지만 노화가 나이보다 심해지는건 문제가 있다. 나이가 들면 동맥의 벽이 점차 두껍고 단단해진다. 이게 동맥경화다. 하지만 LDL이 많아지고 HDL이 적어지거나 과도한 채내 활성산소가 발생하거나 고혈압이 있으면 혈관 내피 세포가 손상되 동맥 경화가 더 심해진다. LDL은 혈관 내벽에 침투해 산화되어 이물질로 변화한다. 그러면 대식세포가 이것을 흡수해버리는데 이것들이 혈관벽 안쪽에 축적된다. 바로 플라크다. 플라크가 쌓이면 죽상동맥경화로 이어진다. 플라크는 유연하고 약해 혈압이 높거나 혈류가 강하면 손상되어 떨어져나간다. 그리고 혈관을 타고 돌다 좁은 곳을 막아버린다. 모세혈관을 죽이는 것이다. 그리고 플라크가 거대해서 충분히 큰 혈관을 막으면 뇌졸중과 심근경색을 이어진다. 

 2024년 한국은 심장질환 사망률이 인구 10만 명당 65.7명이었다. 암에 이은 2위다. 암은 5년 생존율이 현재 무려 70%에 달한다. 하지만 심부전의 5년 생존률은 50%에 불과하다. 보다 예후가 심각한 것이다. 

 영양학적으로 탄수화물에서 식이섬유를 제거한 것이 당질이다. 당이 흡수되면 췌장은 인슐린을 분비한다. 인슐린이 포도당을 간과 근육, 지방으로 옮겨 에너지를 사용하고 저장하게 하는 것이다. 하지만 운동부족이나 과식으로 대사증후군이 오면 이 시스템이 흔들리게 된다. 내장지붕의 생리활성물질은 인슐린의 작용을 방해한다. 근육량이 줄어들면 포도당 흡수가 줄어든다. 이 모든 것들이 인슐린 효과를 떨어뜨려 식후 고혈당, 즉 당뇨로 이르게 한다. 

 혈액 속의 포도당은 혈관 벽의 단백질과 결합하고 그 부위가 체온에 의해 열을 받아 변성되면 탄것처럼 변하게 된다. 이것이 당화다. 이 변한 조직에서 만들어지는 변성 단백질이 최종당화산물이다. 최종당화산물은 혈관과 몸 곳곳을 돌아다니며 세포 기능을 저하하고 노화를 촉진한다. 

 뇌에는 베타아밀로이드라는 물질이 쌓인다. 유해한 물질로 뇌는 수면을 통해 매일 이 물질을 제거한다. 그런데 베타아밀로이드와 인슐린을 분해하는 효소가 같다. 즉, 고혈당이 지속되면 인슐린은 과도 분비되고 몸은 이것 제거하는데 그 과정에서 베타아밀로이드가 충분히 제거되지 않게 된다. 이는 치매의 위험으로 이어진다. 치매가 요즘 제3당뇨라 불리는 이유다. 

 인간은 에너지원으로 포도당만 사용하진 않는다. 몸속에 저장된 지방이 포도당과 글리코겐마저 사용되면 분해되어 에너지원이 되는데 이게 케톤체다. 케톤대사는 뇌에 두 번째 에너지가 되며 뇌는 이것을 좋아한다. 또한 케톤은 장기 손상을 낮춘다는 연구결과가 있다.

 지방산은 불포화지방산과 포화지방산으로 크게 나뉜다. 어패류나 기름이 불포화지방산이고 육류에 들은 것이 포화지방산이다. 불포화는 상온에서 굳지 않으며 포화지방산은 굳는다. 불포화지방산은 일가불포화 지방산과 다가 불포화 지방산으로 다시 나뉜다. 일가는 오메가9으로 올레산을 갖고 있으며 올리브유가 대표적이다. 염증에 영향을 주지 않고 항산화 효과가 있다. 다가는 오메가6로 리놀레산을 갖고 있으며 식물성 기름이 대표적이다. 이들은 대사 시 아라키돈산을 발생시켜 염증을 유발한다. 다가는 오메가3도 있다. 이는 아마씨유나, 들기름에 해다아며 EDA와 DHA를 함유해 항염증 작용을 한다. 

 그래서 체내 염증을 줄이려면 기름에 신경을 써야한다. 오메가 6은 줄이고 오메가 3 흡수를 늘리는게 좋다. 그리고 EDA와 DHA, 아라키돈산의 비율은 1:1이 적당하다. 물고기 반 고기 반인 것이다. 

 지방 중 최악은 트랜스 지방이다. 이는 자연계에는 거의 존재하지 않는 인공물이다. 마가린과 쇼트닝에 주로 들었는데 인스턴트 과자나 쿠키, 빵, 케이크를 만드는데 쓴다. 이들은 만성 염증의 근원이다. 과산화지질은 공기 중 활성산소에 의해 산화한 지방이다. 튀김류가 이를 많이 함유하는데 재사용하는 기름에 꾸준히 여러 번 튀겨지기 때문이다. 

 수면은 혈관 건강에 도움이 된다. 깊은 잠에 들면 성장호르몬이 손상된 혈관의 내피 세포를 복원한다. 혈관을 젊어지게 하는 일산화질소도 수면시 분비가 증가한다. 잘 때 분비되는 멜라토닌도 혈당 조절에 도움을 준다. 그리고 자면 뇌 척수액이 베타아밀로이드도 분해한다. 수면 무호흡증은 숨이 멎었다고 다시 이어지며 혈압을 급상승시킨다. 수면 부족은 그래서 고혈압과 동맥경화의 시작이다. 

 혈관을 손상시키는 원인은 정리하면 5가지다. 고혈당, 지질 불균형, 수면 부족, 호흡력의 저하, 스트레스다. 

 과도한 지방과 당질은 에너지로 사용 후 남은 양이 백색지방세포에서 중성지방으로 합성되어 저장된다. 중성지방이 쌓인 백색지방세포는 풍선처럼 부풀어 더 많은 지방을 담아낸다. 중성지방 수치는 공복에서 측정하는데 150mg/dl이면 고트리글리새라이드 증후군으로 판단한다. 하지만 최근 공복상태에서는 정상이더라도 식후 혈중 중성지방이 급상승하는 경우도 있는데 이 역시 그러하다. 

 LDL은 콜레스트롤을 신체 각 조직으로 운반한다. 그러다 남은 것이 혈액 속을 떠돌아 플라크를 생성한다. 산화하면 혈관 벽을 파고들어 염증을 일으킨다. HDL은 콜레스트롤 중 남은 것을 회수해 간으로 보내어 혈관을 청소한다. 

 백색지방은 쌓이는 위치가 3곳이다. 피하지방은 피부 아래에 쌓인다. 내장지방은 소장은 감싸는 막인 장간막에 쌓인다. 그리고 이소성 지방은 간이나 심장, 근육 등에 축적된다. 백색지방은 체온을 유지하고, 내장을 받쳐주는 역할을 하며 중성지방산은 유리지방산과 글리세롤로 분해된다. 그리고 백색지방세포는 아디포사이토카인이라는 물질을 분비해 몸의 기능과 균형을 조절한다. 

 대사증후군은 내장지방이 축적되어 복부가 남자는 85cm 여자는 90cm이상인 경우다. 그리고 여기에 고혈압이나 고혈당, 지질이상이 하나라도 겹치면 확실한 대사증후군으로 판명된다. 아디포사이카인은대사증후군 상태에서는 고혈압, 당뇨, 이상지질혈중 동맥경화 같은 생활 습관병은 물론 유방암, 대장암등 일부 암의 발병을 촉진하는 해로운 물질을 많이 분비한다. 

 아디포사이토카인은 언급한 것처럼 이로운 물질도 분비한다. 그게 아디포넥틴이다. 이는 염증을 억제하고 인슐린을 도와 혈당을 내리고, 지방을 잘 태워준다. 그런데 비만이 심해질수록 아디포넥틴과 렙틴이 줄어든다. 그러면서 인슐린 작용을 방해하는 물질이 많이 분비된다. 

 이소성지방이 간에 붙으면 지방간이 된다. 지방간이 악화되어 만성염증이 생긴 상태가 비알콜성 지방간이다. 이 상태는 동맥경화와 심근경색이 일반인의 2배, 간경변, 간염이 증가한다. 그리고 이소성지방이 간과 골격근에 축적되면 인슐린 기능이 내려가고, 당뇨가 심해진다. 이소성지방이 심장에 붙으면 심장혈관에 악영향을 미친다. 관상동맥 주변에 붙어서 이 부위에 면역세포인 매크로파지가 모여들어 이 지방을 이 물질로 인식하고 그 과정에서 염증이 생긴다. 

 혈관의 회춘물질은 일산화 질소다. 이것은 혈관을 확장하고, 혈류를 증가신다. 그리고 혈관을 유연하게 유지하고, 혈압을 내리며, 손상 혈관도 치유한다. 일산화질소는 운동을 하면 근육이 에너지 생성을 위해 산소와 영양분을 필요로 하는데, 그래서 심박수와 혈류가 증가하고, 혈관 내피세포가 브래디키닌이라는 생리활성물질을 생성할때 대거 발생한다. 즉, 움직여야 생긴다는 것이다. 반드시 격렬한 움직임일 필요는 없다. 앉았다가 잠시 일어서는 것 만으로도 이 작용은 일어난다. 

 기적의 혈관 다이어트 방법의 대원칙은 두 가지다. 엄격한 식사제한을 하지 말고, 격렬하고 과격한 운동도 하지 말자는 것이다. 둘을 금지하는 것은 부작용이 심하고 지속가능성이 없기 때문이다. 엄격한 식사제한은 본능을 과도하게 억제해 반드시 실패하고 폭식으로 이어진다. 운동도 마찬가지다. 격렬한 운동은 인간을 허기지게하여 사용한 에너지 이상으로 먹게 만들며 그런 운동을 꾸준히 하는 것도 불가능하다. 

 혈당과 지질을 위해 식사 순서는 중요하다. 채소와 콩류를 먼저 먹고, 다음으로 고기나 생선, 달걀 단백질을 먹고, 마지막으로 밥이나 빵, 면류의 탄수화물을 섭취하는 것이다. 채소나 콩류는 식이섬유와 단백질을 보급해 혈당을 천천히 올리게 하고, 이것을 먼저 먹기에 나중에 먹는 것들을 덜 섭취하게 해준다. 

 목욕도 중요하다. 목욕은 단순한 휴식이 아니다. 혈류 개선으로 혈관이 회춘하고 온수에 몸을 담그면 혈관이 확장하며 운동과 비슷해져 일산화 질소가 생성된다. 또한 목욕을 수면에도 좋다. 자기 1-2시간 전에 하는게 좋은데 올랐던 심부의 온도가 서서히 내려가며 그 시간이면 자연스레 졸음이 오기 때문이다. 

세상은 연속적이지 않다.

우주는 어디에서 왔을까 - 양자물리학과 천문학으로 읽는 우주 탄생
크리스 페리.게라인트 F. 루이스 지음, 김주희 옮김 / 시공사 / 2026년 1월

 250년전 뉴턴의 미적분학이 큰 성공을 거두자, 사람들은 세상이 연속적으로 이뤄졌다 생각했다. 당연하다. 그렇게 보이고 공식이 성립하고 문제를 해결했으니. 하지만 흑체복사 실험은 이를 무너뜨린다. 물체를 가열하면 빛의 색이 온도에 따라 변하는데 거기서 측정한 빛의 양이 생각보다 적었기 때문이다. 이에 플랑크는 뜨거운 물체에서 전하의 진동은 불연속적이고 이 불연속적인 것들 사이의 진동은 금지될 거란 가정을 했는데 그것이 나중에 증명된다. 결국 물리적으로 아주 작은 규모의 에너지 변화는 작고 불연속적인 덩어리, 즉 양자 단위로 나타났던 것이다.

 16세기 갈릴레오는 모든 운동이 상대적임을 입증했다. 그리고 맥스웰이 전기와 자기가 하나임을 입증했는데 그는 전자기파의 속도를 측정했고 놀랍게도 이것이 빛의 속도와 같음을 알아냈다. 즉, 전자기파는 빛이였던 것이다. 아인슈타인은 전자기 방정식을 토대로 빛의 속력이 모든 사람, 사물에 상대적이며 그래서 어디서든 빛을 측정하면 초속30만km라고 추측했다. 상대성 이론이다. 이처럼 빛의 속도가 불변하다는 것이 입증되자 시공간도 고정 불변한다는 개념도 깨어졌다. 아인슈타인은 중력에 특수상대성이론이 적용되지 않음을 깨달았다. 그는 상대성 이론에 중력이 통합되려면 시공간이 휘어져야함을 입증했다. 시계의 똑딱거리는 속도와 자의 길이는 중력의 근원인 질량을 가진 두 물체의 상대적 위치에 따라 달라졌는데 이것이 특수상대성이론이다. 

 우주에는 양의 에너지가 있는 반면 우리가 이해하기 어려운 음의 에너지도 있다. 질량 사이에 작용하는 중력이 바로 음의 에너지다. 때문에 우리가 인접한 두 질량을 떼어내려면 에너지를 크게 가해야 한다. 그리고 우주 전체의 양과 음의 에너지의 합은 0이다. 

 표준모형에서는 보손이라는 범주 안에 4가지 힘입자가 있다. 전자기력을 매개하는 광자, 강한 핵력을 매개하는 글루온, 약한 핵력을 매개하는 w와 z다. 그리고 또 다른 힙자가 힉스 보손이다. 힉스 보손은 입자가 질량을 얻은 과정 설명에 핵심이다. 힘을 매개하는 보손 외에 12가지 입자가 더 있는데 6개는 쿼크로 강한 핵력을 느끼는 입자다. 쿼크는 위, 아래, 기묘, 맵시, 꼭대기, 바닥이라는 기묘한 이름을 갖는다. 그리고 나머지 6개는 렙톤으로 전자, 뮤온, 타우론과 3종류의 중성 미자다.

 초기의 우주는 물질과 반물질이 같은 양으로 섞여 있었다. 전자는 양전자와 충돌해 소멸하며 광자를 2개 성성했고, 쿼크는 반쿼크와 충돌 소멸하며 광자 2개를 생성했다. 충돌로 생성된 광자 2개는 서로 충돌하여 전자와 양전자 또는 쿼크와 반쿼크를 생성했다. 이런 순환관계로 제로섬의 평형을 유지했다. 

 하지만 우주가 급속히 팽창하자 광자의 에너지가 지속 감소하여 파장이 길어지며 광자의 충돌이 적어진다. 그러면서 광자의 충돌로 생겨나던 물질의 생성이 급격히 감소하고, 물질과 반물질은 여전히 광자를 생성했다. 그래서 이론대로라면 우주가 임계 냉각점을 지나면 모든 물질은 사라지고 방사선만 남아야 한다. 하지만 마지막 소멸이 일어나기 전부터 우주가 불균형 상태에 놓이며 완벽한 상쇄가 일어나지 않게 된다. 양전자 10억개당 전자가 1개 정도 더 많아진다. 쿼크도 마찬가지인데 이로 인해 우주에는 전자와 물질이 가득하게 되고 원자가 생겨나는 토대가 만들어진다. 즉, 우주가 생겨나려면 우주의 대칭이 깨쳐야 한다는 의미다. 그래서 우주는 본질적으로 고도로 균형을 이루면서 불균형이 있다. 

 중성미자는 우주의 기본 법칙인 패리티 대칭을 어긴다. 전자기력과 강한 핵력, 중력은 패리티 대칭을 이루지만 약한 핵력은 비패리티 대칭이다. 위 쿼크 2개와 아래 쿼크 1개가 결합하면 양성자가 되고 위 쿼크 1개와 아래 쿼크 2개가 결합하며 중성자가 된다. 양성자와 중성자간의 결합을 이루는 힘이 강한 핵력이다. 양성자와 중성자가 결합해 원자핵을 이루는데 이것의 크기는 전자의 퀘도의 1/1000이다. 강한 핵력은 양성자와 중성자 간이 아닌 쿼크끼리 글루온을 교환하며 발생하는 것이다. 쿼크끼리 매우 인접해야 서로를 느끼고 글루온이 교환되며 강한 핵력이 발생한다. 

 우주가 식으며 양성자와 중성자가 결합하는 조건이 된다. 그런데 이론적으로 이중 양성자, 이중 중성자, 중양자 등이 생성되는 것도 가능하다. 하지만 현실 우주에서 이런 일은 거의 없다. 그것은 스핀 때문이다. 화학에서 원자를 논할 때 개념은 궤도, 껍질, 양자 수등이 있다. 양자 수는 원자 내의 두 전자가 동일한 양자 수를 갖지 않는 다는 것이다. 이것이 파울리 배타원리다. 

 모든 대상은 스핀을 지니는데 스핀은 정수 스핀과 반정수 스핀이 있다. 스핀 값이 정수면 보손이고 반정수면 페르미온이다. 보손은 앞에서 언급한 힘을 매개하는 입자이고 나머지가 페르미온이다. 두 페르미온은 동일한 양자상태를 차지 하지 않는다. 그래서 스핀 값은 내부 자유도가 정해지면 페르미온은 같은 공간에 동시에 존재하지 못한다. 

 하지만 보손은 파울리 배타원리가 작동하지 않는다. 그래서 자유롭게 뭉친다. 그래서 보손보다 페르미온이 뭉치지 못해 물질로 구성되면 공간을 차지한다. 모든 전자는 양성자, 중성자처럼 페르미온이라 스핀값이 1/2다. 양자물리학에서 스핀값은 서로 반대되는 부호 중 하나를 취하기에 +1/2나 -1/2도 가능하다.

 두 페르미온은 결합해 같은 공간을 차지하면 스핀 방향에 동일하지 않다. 그래서 이중 양성자는 스핀방향이 반대이고 이중 중성자도 그렇다. 다만 이중 양성자는 서로 달라 스핀값이 괜찮다. 결합시 두 핵자의 스핀 방향이 반대이면 스핀값이 0이다. 그리고 결합 시 스핀 방향이 같으면 스핀값은 2가 된다. 스핀값이 크면 강한 결합을 의미한다. 그래서 스핀 방향이 서로 반대라 결합하여 0이되는 이중 양성자, 이중 중성자는 쉽게 깨어진다. 존재하기 어려운 것이다. 하지만 중양자는 스핀값이 2가 되어 끊으려면 높은 에너지가 필요하다.

 핵반응을 비롯한 화학반응에서 핵심은 반응이 일어날 확률, 즉 반응 속도다. 반응 속도는 반응에 필요한 에너지, 사용가능한 에너지, 반응물의 가용성 3가지에 따라 달라진다. 양서자는 반응으로 중성자가 되고, 중성자도 반응으로 양성자가 된다. 그런데 중성자의 질량이 조금 더 크므로 반응이 비대칭이다. 그래서 양성자와 중성자의 비는 7:1 정도다. 이 정도 우세면 우주엔 양성자만 있어야 하나 중성자와 양성자가 결합하여 원자핵이 형성디어 중성자가 보존되었다. 

 초기 우주에서 두 핵자인 양성자와 중성자가 거의 같은 비율로 홉합되었다. 하나의 양성자가 하나의 중성자와 결합하여 중수소를 생성한다. 중수소가 대량 생성디면 중수소 원자 한 쌍이 결합하여 헬륨이 된다. 별에는 중수소 생성에 필요한 자유 중성자가 부족하다. 그래서 최초의 별에는 양성자와 소량의 다른 원소만 존재했다. 여기서 별의 중심부의 반응을 도운 것이 양자 터널링이다. 이는 반응을 위해 필요한 에너지가 없이도 반응하는 현상으로 양자규모에서만 발생하고 확률적이다. 양자터널링은 개체가 지닌 에너지, 이동거리, 개체크기등의 조건에 의존한다. 

 초기 별의 중심부에서 양성자는 전자기력으로 서로 접근하지 못한다. 서로 충돌만 가능했다. 그러다 양자터널링 효과로 전자기력을 넘어서 가까워져 이중양성자가 생성된다. 이는 언급한 것처럼 불안정하기에 바로 쪼개진다. 그 과정에서 약한 핵력이 작용하여 양성자 2개 중 하나가 중성자로 변환한 것이다. 이는 10의 28승의 1회에 불과한 확률이다. 하자만 충분히 많은 양성자를 가진 큰 별의 내부에선 의미있는 수의 중성자를 생성한다. 이렇게 중수소가 결합하여 헬륨을 형성하는 핵반응이 가능해진 것이다.

 별은 핵반응으로 수소가 고갈하면 헬륨을, 그것이 고갈하면 탄소를, 그 다음은 산소, 마지막으로는 규소를 핵융합하며 뒤로 갈수록 시간이 짧아진다. 규소는 마지막으로 철을 생성한다. 철로 핵반응은 일어나지 않는다. 철은 양성자와 중성자가 매우 단단히 결합하여 그 결합을 끊으려면 별의 내부힘만으로는 부족하고 별도의 에너지가 필요하기 때문이다. 따라서 별 내부의 철의 축적은 사실상 핵융합의 중단을 의미한다. 

 중력만 남으면 별은 강하게 수축한다. 그 과정에서 철이 더 무거운 원소로 융합된다. 더 쪼그라들면 블랙홀이 형성되고 이 때 별의 바깥층은 폭발하며 방출된다. 별 바깥층이무너지며 중심부를 압박하는 양성자, 중성자가 너무 높은 밀도로 뭉쳐서 강한 핵력이 반발력으로 작용한다. 그래서 폭발하는 것이다. 폭발 시 강한 초고밀도, 초고온의 환경이 생겨나 철보다 더 무거운 원소가 생성되어 우라늄까지 생성이 된다. 

 중성자가 붕괴하면 양성자와 전자가 생성되는데 질량이 다소 감소한다. 물질과 에너지는 보존되므로 그 질량만큼 방출되는 입자가 있는데 이게 중성미자다. 중성자 붕괴 반응에서 전하는 보존되기에 중성미자는 전기 중성을 띤다. 중성미자는 약학 핵력과 중력에만 반응하는 유일한 입자다. 별의 중심부에서는 철이 생성되며 원자핵 내부에 전자가 있다. 여기서 전자가 약한 핵력으로 양성자와 결합해 중성자를 형성하고 그 부산물로 중성미자를 생성한다. 그래서 중성미자는 별이 폭발하기 이전에 방출된다. 그래서 중성미자의 관측은 별의 폭발을 미리 감지하게 한다. 

 페르미온은 2개가 동일한 스핀을 가질 수 없다. 이는 동일한 파동함수를 갖지 않음을 의미한다. 보손을 파울리 배타 원리를 적용받지 않아 같은 스핀을 가질 수 있고, 같은 파동함수를 가질 수 있다. 그래서 광자는 덩어리를 이룰 수 있다. 그래서 광자 보손 전체를 기술하는 파동함수는 1개가 된다. 두 전자는 반대 스핀을 가지면 동일한 회피 에너지를 지닐 수 있다. 즉, 페르미온은 파동함수를 공유하지 않고도 동일한 에너지를 갖는다는 의미다. 이를 물리학에서 축퇴라고 한다.

 그래서 페르미온은 내부 양자 자유도만 다르면 위치, 속력, 에너지도 같을 수 있다. 에너지가 낮을 수록 축퇴도는 낮아진다. 전자는 페르미온이기에 파울리 배타원리에 따라 압축에 저항한다. 이를 축퇴압이라 한다. 이 축퇴압으로 인해 모든 별이 블랙홀이 되지 않는 것이다.