산소(오파비니아 15)(양장본 Hardcover)

생명의 진화, 그리고 노화와 죽음,

이 모든 것은 산소로부터 왔다!



12년 만의 한국어판 재출간!

"지난 15년간을 매우 잘 버텨준 『산소』가 자랑스럽다."- 닉 레인, 한국어판 서문에서



『산소』가 12년 만에 한국어판으로 다시 나왔다. 2002년에 첫 출간된 닉 레인의 『산소』는 지금까지도 여전히 전 세계 독자들의 많은 사랑을 받고 있지만, 국내에서는 2004년에 소개되었다가 절판되어 국내 독자들에게 아쉬움을 주는 책이었다. 2016년 4월에는 옥스퍼드 대학교 출판사의 현대 과학 고전 시리즈인 [옥스퍼드 랜드마크 사이언스]의 여섯 번째 책으로 선정되어 21세기 과학고전으로서의 권위를 다시 입증해 주었다. 이 책의 여러 가설과 이론들이 지금도 여전히 통용되며 갈수록 많은 지지를 얻고 있는 걸 생각하면 당연한 일이다.

영국 왕립학회 과학도서상을 수상한 저명한 생화학자 닉 레인은 이 책에서 산소가 지구상 생명의 진화와 노화와 죽음에 어떻게 영향을 미쳤는지에 대해 이야기한다. 산소는 모든 것을 송두리째 바꿔놓았다. 산소가 없었다면, 지구상의 생물은 영영 단세포에만 머물렀을 것이고, 지구는 아마 화성이나 금성처럼 바다가 증발해버린 황량한 행성으로 남았을 것이다. 산소는 또한 생명에게 노화와 죽음을 가져다주었다. O₂라는 저 단순한 분자가 어떻게 해서 우리가 오늘날 알고 사랑하는 세계를 존재할 수 있도록 하면서도 궁극적으로는 우리를 이 세계에서 떠나게 하는지에 대해 이보다 더 잘 알려줄 수 있는 책은 아마 없을 것이다.



생명의 기원에서 동물의 발생, 노화와 죽음에 이르기까지,

산소가 진화를, 세상을 만들었다!

지구상의 거의 모든 생명은 산소 없이 살아갈 수 없다. 그러나 바로 그 산소 때문에 우리는 늙고 병든다. 산소는 우리 몸속에서 미토콘드리아로 빨려들어가 '자유라디칼'로 바뀌는데, 이 자유라디칼이 독성을 지니고 있다. 대부분의 자유라디칼은 제거되지만, 일부가 미토콘드리아를 빠져나가 DNA나 단백질을 망가뜨린다. 방사선에 피폭되어도 물 분자가 쪼개지면서 자유라디칼이 만들어지는데, 역시 DNA나 단백질을 마구 공격한다. 따라서 산소 호흡과 방사선 피폭은 본질적으로 같은 위험을 안고 있다.

그러나 진화적 관점에서 산소는 진화의 흐름을 결정하는 결정적 역할을 하였다. 산소 때문에 생물이 늙고 병든다는 걸 보여주는 화석기록은 어디에도 없다. 오히려 지구 역사에서 대기 중의 산소가 늘어날 때마다 생물은 크게 다양해졌고, 점점 퍼져나가 생태계의 빈틈을 메웠다. 최초의 다세포 생물은 광합성에 의해 생산된 산소가 대기 중에서 점점 증가하자 살아남기 위해 떼 지어 모인 세포들이 진화해서 생겨났다. 석탄기에 산소가 늘어났을 때에는 거대 곤충들이 등장했다. 그때에는 날개폭이 무려 75센티미터에 이르는 거대 잠자리가 하늘을 날아다녔다. 이는 산소 농도가 높아지면 몸집과 날개를 움직이는 근육이 커져도 산소가 충분히 공급될 수 있기에 가능한 일이다. 반대로 몇몇 대멸종은 산소가 줄어든 시기와 연관되어 있다. 페름기 말에 일어났던 대멸종도 마찬가지였다.



산소, 자유라디칼―삶과 죽음에 대한 새로운 통찰을 담은 21세기 과학 고전

산소가 질병과 노화를 촉진하는 데에는 다 이유가 있다. 사실 산소가 변형된 자유라디칼은 우리가 감염에 대응할 수 있도록 해주는 필수 신호인 동시에 공격 수단이다. 다시 말해 감염에 맞서 싸우는 유전자를 활성화하면서 침입자를 공격하는 무기가 되어준다. 비극은 나이가 들어 미토콘드리아에서 자유라디칼이 많이 새어나올 때 일어난다. 우리 몸이 이를 감염으로 착각하고 자유라디칼을 계속 퍼붓기 때문이다. 망가진 미토콘드리아를 고칠 방법은 없기에 자유라디칼은 점점 쌓여만 가고, 결국 우리는 늙고 병들어 죽음에 이른다. 즉 자유라디칼은 어릴 적에는 감염에 대응하는 중요한 수단이지만 세월이 흐르면 노화를 일으키는 것이다. 이것이 닉 레인이 제시하는 '노화의 이중인자 이론'이다.

이 이론에 따르면 우리가 해야 할 일은 최대한 미토콘드리아가 망가지지 않도록 하는 것이다. 가능한 일이긴 할까? 닉 레인에 따르면 그렇다. 미토콘드리아를 만드는 유전자에 그 해답이 있다. 1998년 의학 전문 학술지『란셋』에 실린 연구에 따르면, 일본의 장수 노인들 수백 명 중에서 무려 62퍼센트가 변형된 미토콘드리아를 만드는 유전자를 가지고 있었다. 이 유전자는 원래의 미토콘드리아를 만드는 유전자에서 염기 한 개가 바뀌어 생긴 것이다. 미토콘드리아 의학이 앞으로 더 발전하면 유전자를 조절해 미토콘드리아가 잘 망가지지 않도록 할 수 있을 것이다. 뿐만 아니라 미토콘드리아는 식생활, 운동, 호르몬에 의해서도 조절된다. 골고루 먹고 과식은 피하고 스트레스를 줄이는 것만으로도 미토콘드리아가 손상되는 걸 제법 늦출 수 있다. 그러니까 우리는 비록 쉽게 노화를 미루지는 못하더라도 얼마든지 희망을 품을 수 있다.

『산소』는 진화라는 거대한 캔버스에 그린 그림이다. 삶과 죽음을 바라보는 새로운 시각을 제시하는 동시에 현대의 치명적인 질병과 우리 몸이 노화하는 이유, 그리고 대처방안에 대해 설명하고 있다. 이 책은 환경과학부터 분자의학에 이르기까지 많은 분야를 포괄하며 일련의 증거들을 통해 지금까지 우리가 생각지 못했던 새로운 개념들을 제시한다. 자연에서 우리 인간이 만들어가는 우리 자신의 위치와 현대 과학에 대한 저자의 매력적인 통찰을 보여주는 이 비범한 책으로 인해 우리는 세상을 바라보는 시야를 재정립할 수 있을 것이다.

한국어판 서문



1. 들어가며― 삶과 죽음의 영약

2. 태초에― 산소의 기원과 중요성

3. 침묵의 시기― 미생물 진화의 30억 년

4. 캄브리아기 대폭발의 도화선― 눈덩이 지구와 최초의 동물들

5. 볼소버 잠자리― 거대 생물들의 등장과 산소

6. 공기의 배신― 산소 독성과 엑스레이 피폭의 공통 메커니즘

7. 초록색 별― 광합성의 진화와 방사선

8. LUCA를 찾아서― 산소 이전 시대의 마지막 조상

9. 패러독스의 초상― 항산화제의 여러 측면과 비타민 C

10. 항산화 장치― 산소와 더불어 살아가는 101가지 방법

11. 성과 신체 유지― 노화의 진화에 존재하는 균형

12. 음식과 성, 그리고 장수의 삼각관계― 먹지 않으면 영원히 살 것이다

13. 암수의 존재 이유― 살아가는 속도와 성별의 필요성

14. 유전자와 운명― 노화의 이중인자 이론과 질병

15. 삶과 죽음, 그리고 산소― 노화의 미래에 대해 진화에서 얻는 교훈



감사의 말

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닉 레인 저자 닉 레인은 런던 유니버시티 대학UCL 유전·진화·환경학과의 진화생화학자로, UCL 생명의 기원 프로그램을 이끌고 있다. 런던 임피리얼 대학에서 생화학을 공부했고, 왕립시료施療병원에서 '장기이식에서의 산소 자유라디칼과 대사 기능에 관한 연구'로 박사학위를 받았다. 2015년에는 분자생명과학 분야에서뛰어난 공로를 인정받아 생화학학회상을 수상했다. 지은 책으로는 2010년 영국 왕립학회에서 과학도서상을 수상한 『생명의 도약』과 『바이털 퀘스천』, 『미토콘드리아』가 있다. 웹사이트 www.nick-lane.net에서 지은이와 그의 글에 대해 더 많은 정보를 얻을 수 있다.