늦잠꾸러기는 유전자 탓이야!

바이오클락 - 세상 모든 생명체를 지배하는 생체시계를 찾아서
러셀 포스터.레온 크라이츠먼 지음, 김한영 옮김 / 황금부엉이 / 2006년 7월

<한겨레 2006년 8월 11일>     

[정재승의책으로읽는과학] 식후 30분? 투약시간 사람마다 달라

<바이오클락> 러셀 포스터·레온 크라이츠먼 지음. 황금부엉이 펴냄

우리 몸 어딘가에 시계가 있어 내가 의식하지 않더라고 하루 중 정해진 시각에 밥을 먹고 잠을 자며 체온이 주기적으로 바뀐다는 사실은 잘 알려져 있다. 하지만 생체시계가 몸 어디에 있으며, 어떻게 작동하는지, 그리고 그것이 우리 생명 현상에 어떤 영향을 미치는지에 대해서는 아직 잘 알려져 있지 않다.

사실 과학자들이 생체시계에 대해 지난 30년간 새롭게 알게 된 사실은 그 전까지 알고 있던 생체 시계에 대한 지식보다 훨씬 더 많다. 생체시계는 현재 전세계적으로 가장 활발히 연구되고 있는 분야이기 때문이다. 몇 해 전 과학저널정보기관에서 조사한 ‘전세계 과학자들이 가장 많이 연구하는 주제’ 리스트에 ‘생체 시계’는 당당히 3위에 올라있다. 단일 키워드로 논문을 찾으면, 생체 시계 관련 논문이 세 번째로 많다는 얘기다.

최근 출간된 ‘바이오클락’은 생체 시계와 일주기 운동을 깊이 있게 다룬 최초의 과학서라는 점에서 매우 반가운 책이다. 스튜어트 메크리디의 <시간의 발견>(휴머니스트)이나 마이클 스몰렌스키의 <마법의 생체시계>(북뱅크) 등에서 조금씩 생체 시계의 원리와 그것을 연구하는 시간생물학을 소개하긴 했지만, 이 책만큼 깊이 있게 이 문제에 정면도전한 책은 아직 없었다.

이 책은 150년 전 식물이나 동물의 일주기성 운동이 처음으로 발견된 이래 많은 과학자들이 생체시계의 위치를 찾으려고 노력한 결과 뇌 안쪽에 ‘시교차상핵’이라는 영역이 생체시계 역할을 하고 있다는 사실을 발견하고 그것을 관장하는 유전자들을 찾기까지의 내용이 상세히 기술돼 있다. 우리 몸의 모든 기관이 일주기적인 운동을 하지만, 시교차상핵을 도려내면 하루 이틀만에 그 리듬은 사라진다.

이 책에서 일반 독자들이 가장 흥미로울 만한 부분은 “투약시간과 치료효과”에 관한 부분이다. 미국 여성 9명 중 1명꼴로 발암진단을 받고 있는 유방암의 경우, 봄에 가장 많이 발견되고 가을과 한겨울에 가장 적게 발견된다는 사실은 유방암 발생이 긴 주기의 생체 시간과 연관이 있다는 것을 보여 준다.

항암 효과가 있는 암 치료약은 암세포를 죽이기도 하지만, 빠르게 성장하고 분열하는 일반 세포까지도 죽일 수 있기 때문에 독성이 매우 강하다. 그래서 투여량에 제한이 있을 수밖에 없다. 그러나 체내의 DNA 합성 활동이 가장 낮을 때 항암제를 투여한다면, 일반세포에 대한 독성을 줄일 수 있어 투여량을 늘릴 수 있다. 그러면 암세포를 죽이는 치료효과가 2배 이상 늘어날 수 있다고 한다.

미네소타대학 시간약물학 연구소장인 프란츠 할베르크가 “모든 약에 대해 복용량을 처방하는 것처럼 투약시간도 처방해야 한다”라고 말하는 것도 바로 이 때문이다. 우리는 늘 약은 ‘식후 30분’에 먹는 것으로 알고 있지만, 그 사람의 생체 시간을 고려해 약을 투여한다면 약의 효과를 극대화할 수 있을 것이다.

‘인간이 만든 최고급 시계보다 자연이 만든 생체 시계가 훨씬 더 정교하구나!’라는 사실을 깨닫는 것은 이 책의 마지막 장을 덮을 때 우리가 얻는 가장 큰 선물이다.

정재승/카이스트 바이오시스템학과 교수

<한겨레 2006년 7월 28일>

“늦잠꾸러기는 유전자 탓이야”

» 바이오 클락

러셀 포스터 & 레온 크라이츠먼 지음. 김한영 옮김. 황금부엉이 펴냄. 1만6500원

“새 나라의 어린이는 일찍 일어납니다”는 동요는 어린 시절의 아련한 추억을 가져다 주지만, 그 추억의 편린에는 잠꾸러기를 채근하는 어머니 잔소리에 주눅든 자신의 모습이 어린다. “일찍 일어나는 새가 벌레를 잡는다”는 서양 속담과, “일찍 자고 일찍 일어나는 사람은 건강하고 부유하고 현명하다”는 벤자민 프랭클린의 경구도 잠꾸러기를 어지간히 괴롭혔다. 러셀 포스터 영국 런던 임페리얼 칼리지 교수(분자신경과학)와 작가 및 방송인이자 미래학자인 레온 크라이츠먼이 함께 쓴 <바이오 클락>(황금부엉이 간)은 이 잠꾸러기에게 ‘면죄부’를 준다. “아침형 인간과 저녁형 인간은 선택의 문제라기보다는 유전의 문제에 가깝다”는 대목은 늦잠의 책임을 ‘어머니’에게 돌려주기까지 한다.

시간생물학의 개설서 격인 이 책에서 저자들은 꿀벌들이 특이한 동작으로 동료 벌들에게 꿀이 있는 위치와 거리를 알려준다는 사실을 놓고 ‘시간이란 무엇인가’라는 의문에서부터 여정을 시작한다. 시간이라는 단어를 사용하지 않고 시간을 설명하는 것은 불가능하고, “시간은 시계가 말하는 모든 것”이라는 아인슈타인의 해결책이 최상의 해답임을 인정하면서도, 포스터와 크라이츠먼은 ‘자유 가동’되는 생체시계(생체리듬)를 해법의 열쇠로 제시하고 있다. 시간에 대한 이런 해석은 “시간은 입자로 돼 있으나, 그 입자가 지극히 작아 아직 검출되지 않았을 수도 있다”는 <시간의 화살>(리처드 모리스 지음)의 물리학적 접근보다는, 만져지고 겪을 수 있다는 점에서 훨씬 친밀감을 준다.

동물과 식물은 우리처럼 손목시계를 보고 시간을 알 수 없지만, 몸속에 시계를 갖고 있다. 30억년 이상 생물계에는 천체의 공전과 자전 주기에 따라 일간주기 체계가 퍼져왔고, 이 체계는 빛이나 온도, 습도, 파동 등 외부의 자극에 상관없이 내재된 메커니즘에 의해 가동되고 있다는 것이다. 이 생체리듬은 혈압, 맥박, 수면, 호르몬, 성욕, 논리적 추리 등 생명활동 전반에 존재하고, 이를 관장한다. 심지어 악수의 강도에도 존재해, 오후 4~8시에 힘센이와 손을 잡을 때는 조심해야 한다.

일간주기는 생명체마다 조금씩 달라, 인간은 24.14시간이다. 모든 것이 차단된 지하에서도 사람들은 일정 기간 정확하게 자고 일어난다. 이런 자유가동 리듬은 유전적으로 프로그램화된 시계의 똑딱거림이다. 이 일간주기는 이따금 고장난 할아버지 고물시계처럼 빛 등을 통한 보정과정을 거쳐 정확히 24시간 단위로 작동한다.

하지만 산업사회가 강요하는 ‘24/7’(1년 내내) 생활방식은 우리의 기본적 생명활동과 종종 충돌을 일으킨다. 그 원인을, 포스터 등은, 유전자에서 찾고 있다. 인간의 유전자는 수십만년 전에 생성된 산물인 반면, 유전자의 영향을 받는 행동의 ‘주체’인 개체 인간은 길게 잡아야 100년 전 산물이다. 유전자 충동은 먼 과거에 걸맞지만, 개인의 행동은 현재형이고, 둘 사이에는 갈등이 생길 수 있다. 인간이 환경에 적응해 내재시킨 생체시계가 현재 우리가 살고 있는 환경에서는 부적응의 원인이 될 수 있다.

기본적인 생명활동에 대한 이해를 높여 현대 생활의 근본적 딜레머를 해소할 수단을 제공하는 것, 책을 통해 전하려는 저자들의 바람이다. 어떤 사람들은 특정한 일을 아침에 잘하는 반면 저녁에 잘하는 사람들이 있다. 활동시간 조정이 얼마나 생산성을 높일지는 모르지만, 그것이 금메달과 동메달, 전쟁과 평화의 차이로 이어진다면 신중하게 고려할 가치가 충분하다는 것이다.

책은 생물학을 전공하지 않은 ‘지적인 일반 대중’을 위해 대부분 비전문적 언어로 표현돼 있지만 간혹 전문용어로 서술돼 어려움을 주기도 하다. 저자들은 “머리를 싸맬 수건이 부족할 때는 건너뛰는 것도 한 방법”이라고 권한다.

이근영 기자 kylee@hani.co.kr

<헤럴드 생생뉴스 2006년 07월 28일> 

“건강하게 살고 싶다면 교대근무 하지마라”　

건강하게 살고 싶다면 교대근무를 피해야 한다. 정상인에 비해 8배 높은 위궤양 발병률, 높은 심장혈관 사망률이 도사리고 있다. 교대근무의 위험은 하루에 담배 한 갑을 태우는 것과 맞먹는다는 추산도 있다.

절대 노동시간은 변하지 않는데 왜 이런 일이 벌어질까. 이유는 우리 몸에서 시침과 초침을 부지런히 움직이고 있는 생체시계(Bio Clock), 소위 ‘배꼽시계’의 주기가 어그러졌기 때문이다. 교대근무를 하면 수면시간이 3~12시간 지연되는데 생체시계의 리듬은 바로 바뀌지 않으니 근무자는 수면부족에 시달리고 병으로 이어지게 마련이다.

‘바이오 클락’(황금부엉이)은 시간생물학 분야의 최신 성과들을 소개한 저서다. 생명체의 내부에서 생물학적 리듬을 형성하고 조절하는 생체시계의 작용을 연구하는 시간생물학을 적용하면 시차적응, 아침형 인간과 저녁형 인간의 분리, 순록이 7월에 겨울 서식지로 이동하는 원인 등을 설명할 수 있다.

미국 국방부가 진행하는 프로젝트 중 7일 동안 24시간 쉬지 않고 싸울 수 있는 전사를 육성하는 계획이 있다. 과거 잠을 쫓기 위해 미 공군 조종사들은 리비아 폭격 당시 암페타민을 복용했지만 부작용이 만만치 않았다. 한 번에 몇 주 동안 밤낮없이 이어지는 집중적인 전투에서 생체시계에 발목을 잡혀 수마의 포로가 되지 않는 효율적인 군인들을 만들어낼 수 있을까.

낮과 밤, 휴일과 평일이 따로 없는 생활을 하고 있는 현대인들은 생체시계의 리듬과 충돌해 고통받는다. 이 책은 “인간이 일간주기 리듬을 조작하는 방법을 터득해 우리의 행동을 천체의 리듬에서 해방시킬지도 모른다”고 전망했다. 러셀 포스터, 레온 크라이츠먼 지음ㆍ한영 옮김.

이고운 기자(ccat@heraldm.com)

<연합뉴스 2006년 07월 27일> 

“야근 후 잠을 이루지 못할 땐 선글라스를”

생체리듬 다룬 책 '바이오 클락' 출간

(서울=연합뉴스) 조채희 기자 = 비행을 오래하거나 야근을 한 후에 잠을 이루지 못하는 것은 우리 몸이 24시간 주기로 고정된 생체리듬과 싸우고 있기 때문이다.

특히 시차증(jet-lag)은 정상 리듬을 찾는데 상당히 오래 걸린다. 여행에서 돌아온 2-3일후에 컨디션이 더 나빠지는 이유는 첫날에는 체온이나 내분비, 심장 및 위장 운동, 수면, 기상 등이 비슷한 속도로 적응을 못한다면 둘째, 셋째 날에는 이들 리듬이 서로 다른 속도로 정상을 찾아가려고 애쓰기 때문이다.

조화롭게 연주하던 오케스트라가 갑자기 지휘자가 바뀌면서 엉망진창으로 불협화음을 내는 것과 마찬가지다.

이럴 때는 선글라스를 쓰면 도움이 된다. 또는 실내 조명을 흐린 날씨처럼 최대한 낮추는 것도 좋다. 멜라토닌 같은 약물을 쓰는 방법도 있지만 실효가 완전히 입증되지는 않았다.

24시간 주기를 변경하는데는 이처럼 빛의 양이 결정적인 영향을 미친다. 쥐를 비롯한 야행성 설치류는 일찍 일어났더라도 밖이 밝으면 좀처럼 굴 밖으로 나가지 않는다.

시계를 보지 않아도 시간을 얼추 짐작할 수 있는 까닭은? 이른 아침에 심장마비에 더 잘 걸리는 이유는? 벌은 어떻게 시간을 알까? 순록은 어떻게 이동할 때를 알까? 왜 10대들은 아침에 잠자리에서 벌떡 일어나지 못하고 헤맬까? 종달새형 인간과 올빼미형 인간으로 나뉘는 까닭은 무엇일까?

런런 임페리얼 칼리지 의학부의 분자신경과학 교수인 러셀 포스터와 미래학자 레온 크라이츠먼이 펴낸 '바이오 클락(Bio Clock)'(황금부엉이 펴냄)은 이런 질문에 대답할 수 있는 시간생물학 분야의 최신 성과를 집중 소개한다.

생체 시계가 존재한다는 것을 다양한 연구사례를 통해 입증하고, 체르노빌 원전사고나 엑손 발데스호 침몰사고 등 야간 근무 중의 부주의로 일어난 수많은 인재(人災)들도 열거한다.

생활 패턴, 업무 능률, 건강 등에서 이제는 생체시계를 고려해야하지 않을까. 책은 야근을 강요하는 관리자들이나 어떤 이유로든 야근을 자청하는 근로자들은 작은 업무 성과를 얻느라 더 큰 것을 잃을 수 있다고 경고한다.

416쪽. 1만6천500원.

chaehee@yna.co.kr

<파이낸셜뉴스 2006년 07월 27일> 

■바이오클락(러셀 포스터·레온 크라이츠먼/황금부엉이)

우리에게는 아직 생소한 시간생물학 분야의 최신 성과들을 본격 소개한다. 시간생물학은 수면과 기상, 식사와 물마시기 등 생물학적 리듬을 형성하고 조절하는 생체시계를 연구하는 학문이다. 생체시계와 일간주기 리듬의 연관성을 다양한 연구 사례를 통해 입증해내며, 이를 생활 패턴, 업무 능률, 건강 문제 등 실생활과 접목시킨다. 1만6500원

<동아일보 2006년 07월 29일>    

잠꾸러기, 몸안의 시계 맞춰라…‘바이오클락’

◇ 바이오클락/러셀 포스터 레온, 크라이츠먼 지음·김한영 옮김/415쪽·1만6500원·황금부엉이

피터 팬의 라이벌, 후크 선장이 가장 두려워하는 악어는 배 속에 시계를 넣고 다닌다. 그 악어에게 한 손을 잃은 후크 선장은 똑딱똑딱하는 소리만 들으면 몸서리를 친다.

이 책은 똑딱똑딱하는 소리가 나지 않을 뿐, 모든 생명체에는 이런 시계가 장착돼 있다고 말한다. 영국의 분자신경과학자, 작가인 저자들이 소개하는 시간생물학(chronobiology)은 그 생체시계(bio-clock)의 구조와 작동 원리, 응용에 대한 학문이다.

많은 사람은 밤에 잠들고 아침에 눈뜨는 것, 철새가 계절이 바뀌면 이동하는 것, 곤충이 애벌레에서 성체로 변화하는 것, 꽃이 꽃잎을 벌렸다가 다무는 것이 햇빛의 변화 내지 지구자기장의 변화를 감지한 결과라고 생각한다.

그러나 시간생물학은 이런 일들이 생체시계의 프로그램을 따르는 것이며 다만 상황 변화에 따라 이 시계를 앞으로 당기기도 하고 뒤로 돌리기도 하는 미세조정이 이뤄질 뿐이라는 것을 밝혀냈다. 초파리나 쥐를 12시간 낮, 12시간 밤의 상황에 놓건, 24시간 내내 밤의 상황에 놓건 이들이 밤과 낮에 따라 택하는 행동패턴은 동일하다.

그렇다면 생체시계는 어디에 존재하는가. 생명체마다 위치가 다르고, 또 같은 생명체 안에서도 곳곳에 존재한다.

인간과 같은 포유류는 눈 뒤에서 빛을 감지하는 시상하부 앞에 위치한 시교차상핵(SCN)이라는 2만 개의 세포덩어리가 가장 중요한 시계다. 포유류는 SCN이 제거되면 시도 때도 없이 잠을 자고 먹이를 찾는다.

그렇다고 SCN이 우리 몸의 유일한 시계는 아니다. SCN은 우리 몸 곳곳에서 시간의 흐름을 예측하는 시계들의 시계, 곧 그리니치 표준시계와 같을 뿐이다.

우리 몸이 태어나기 전부터 프로그램된 시계에 맞춰져 있다면 밤낮이 바뀌는 상황에 어떻게 적응할 수 있는가. 눈의 망막에서 빛을 감지하는 간상세포와 원추세포, 그리고 망막내막에 있는 멜라놉신 같은 광수용체를 통하여 일출과 일몰의 빛을 감지해 대략 24시간보다 조금 길게 설정된 일간주기(circardian rhythm)를 새로 포맷하는 것이다.

문제는 우리가 갈수록 이 생체시계를 거스르는 생활을 한다는 점이다. 비행기를 타고 다른 시간대를 넘나들고, 야간 근무가 늘고, 계절 변화와 무관한 일상패턴을 유지한다. 이 책에서는 이를 극복하려는 연구들도 함께 소개한다.

사흘 밤낮 잠을 자지 않고도 전투를 할 수 있는 모다피닐, 밤낮 교대근무로 인한 수면장애 치료를 위한 프로비질, 시차 극복을 도와주는 멜라토닌의 약효를 소개하고, 서쪽으로 여행할 때는 일몰 햇빛을 많이 쐬고, 동쪽으로 여행할 때는 일출 햇빛을 많이 쐬는 것이 좋다는 충고도 담는다. 또한 일간주기의 패턴에 맞춰 투약 시간을 조절할 경우 얼마나 놀라운 결과를 낳는지도 알려준다.

권재현 기자 confetti@donga.com

<한국일보 2006년 7월 29일>    

'잠 안자는 사람 만들기' 생체시계 연구의 양면성

바이오클락/레셀 포스터, 레온 크라이츠먼 공저ㆍ김한영 옮김/황금부엉이ㆍ1만6,500원

“우리는 생체리듬을 조절하는 방법을 터득해…(중략) 하루에 두 시간만 잠을 자는 세계가 올 것이다. 자연과의 투쟁에서 또 하나의 위대한 정복으로 기록되는…(중략) 태양을 멈추는 것과 마찬가지인…(중략) 그럼으로써 우리의 행동을 천체의 리듬에서 해방시킬지 모른다.”

현대 과학과 의학에서 중요 관심사로 떠오른 ‘바이오클락’, 즉 생체시계 연구에 대한 예견이다. 인간 삶의 지평을 여는 것처럼 보이지만, 뒤집어 생각하면 자유의 완전 박탈을 의미하는 섬뜩한 뜻도 담겨있다.

이미 이러한 해방 혹은 속박으로의 작업은 가시화하고 있다. 현재 미국에서는 ‘24/7 형 인간’에 관한 연구가 진행되고 있다. 24시간 잠을 자지 않고 7일(1주일) 내내 생활할 수 있는 인간을 뜻한다. 거의 두 배에 가까운 시간이 주어지는, 누구나 꿈꾸는 ‘삶의 연장’이다. 그런데 이 연구를 진행하는 곳은 미국 국방부이고, 그 목적은 잠자지 않고 계속 임무를 완수하는 군인을 만드는 것이다. 명령 수행을 위한 인간 바이오클락의 개조인 것이다.

책은 바이오클락 연구의 역사와 과정, 현재까지의 성과를 두루 담은 개론서 형식을 띤다. 분자생물학, 정신의학, 생태학, 사회학 등 관련 학문을 두루 차용하면서 다각도로 바이오클락에 접근해 독자의 이해를 도왔다. 비교적 담담하게 논리를 전개하면서 틈틈이 바이오클락 연구의 미래와 문제점을 제시한다.

그리고 경고한다. 바이오클락 연구도 ‘프로메테우스의 불’이라는 칭송을 받았던 원자력의 양면성과 비슷한 명암을 운명적으로 갖고 있다고. ‘유크로니아’(Uchroniaㆍ理想時)의 세계를 여느냐, ‘디스크로니아’(Dyschroniaㆍ反理想時)의 수렁에 빠지느냐는 전적으로 인간의 선택에 달린 것이라고.

권오현 기자 koh@hk.co.kr