5월의 작은 선인장

[과학에세이]

우리에겐 항상 남자는 늑대, 여자는 여우라는 생각이 따라다닌다.

간혹 그렇지 않은 사람들이 있기는 하지만, 대부분의 사람들은 이 기본적인 생각에 충실하다. 그리고 그렇지 못한 사람들을 우리는 비정상적이라고 이야기하곤 한다.

이 글에서는 왜 남자는 늑대, 여자는 여우가 되어야 하는지에 대해서 나름대로의 이야기를 하려고 한다.

우리 몸은 세포로 구성되어 있고, 그 세포의 내부에는 수많은 세포 소기관으로 가득 차 있다. 그 중 가장 중요한 것은 유전을 관장하는 세포핵 속의 DNA이다.

우리의 DNA는 우리가 살아남는 최대한의 조건을 갖도록 설계되어 있으며, 그렇지 못하게 설계된 DNA를 갖는 사람들은 후세를 양산하는 조건이 나쁘기 때문에 급격히 또는 서서히 도태되고 말 것이다. 우리의 행동은 DNA의 특성을 토대로 하여 후천적인 학습을 쌓고서, 그를 바탕으로 하는 상황판단으로 이루어지게 된다. 그리고 그 모든 행동들은 자기 DNA에 유리하게끔 조율된다. 똑같은 어린아이가 있는 경우 (자기 자식이 누군지 정확히 모를 경우에도) 자신의 자식에게 더 끌린다던지.. 하는 것은 모두 이 DNA의 힘이 얼마나 막강한지를 보여주는 예라고 할 수 있다.

다시 말해서 우리 몸속의 DNA가 자신을 번식시키기(?) 위해서 우리 행동의 뼈대를 구성하게끔 작용한다고 보면 된다. 여기까지는 아주 유명한 이기적인 유전자 이론이며, 이 이론은 굉장히 많은 상황을 설명하게끔 한다. 간혹 후천적인 학습을 통해서 이러한 일을 반대로 하게끔 하는 경우도 있기는 하지만 그것은 어디까지나 흔치 않은 예외라는 것을 인정해야 한다.

자~ 이제 우리에게 잘 알려지지 않았지만 세포핵 이외에 또 하나의 유전물질을 갖고 있는 미토콘드리아라^[각주:1]는 세포 소기관에 대해서 이야기 해 보자. (식물의 경우 엽록체도 독립된 유전물질을 갖고 있다.)

미토콘드리아가 효율이 나쁘면 그 개체는 병약한 개체가 될 수밖에 없으나 부모로부터 어떠한 좋은 미토콘드리아를 받느냐는 완전히 운이다. 그래서 부모 개체로써는 자기의 자손들에게 좋은 미토콘드리아를 남기는 것이 큰 과제로 대두될 수밖에 없다.

각각의 미토콘드리아는 그 특성이 다르며, 효율성이 천차만별로 크게 차이가 난다.

이 미토콘드리아의 효율이 얼마나 좋으냐에 따라서 그 개체의 번식에 큰 영향을 미치지만, 미토콘드리아가 개체 번식에 세포핵보다 적게 관여하는 것은 세포핵은 오직 한개 자손에게 전달되는데 비해서 미토콘드리아는 상당히 여러 개가 전달되기 때문이다. 따라서 나쁜 형질의 미토콘드리아를 한두 개 물려받았다고 해도 그 영향력은 세포핵에 비해서 상대적으로 적게 나타나기 때문이다. 미토콘드리아도 물론 편중될 수 있으므로 어떤 내장기관이나 어떤 부위에는 일정한 종류의 미토콘드리아로 채워질 수 있으며, 그렇기 때문에 특정 장기가 약해질 수 있기 마련이다. 더군다나 일부 특정 미토콘드리아는 특정 장기에는 맞지 않을 수 있기 때문에 인체의 내적 체질은 미토콘드리아의 영향을 많이 받는다. 물론 대체적인 외적인 골격 등은 세포핵에 의한 DNA에 영향을 더 크게 받게 된다.

세포의 번식은 핵의 복제를 의미한다. 핵이 복제될 준비가 되면 그에 맞춰서 세포가 복제될 준비를 하고, 핵의 번식과 같은 순간에 세포가 둘로 갈라지게 된다. (간혹 둘 이상으로 갈라지기도 하고, 한 세포 내에 다수개의 핵이 존재하는 경우도 있다. - 버섯이나 곰팡이의 경우..) 하지만 미토콘드리아의 경우는 다르다. 미토콘드리아는 환경만 되면 세포 내에서 스스로 마음대로 복제를 한다. 따라서 미토콘드리아는 개체수의 번식에 크게 관여를 하지 않는다. 그럼 미토콘드리아는 어떻게 자손에게 전달이 될까???

생물의 번식은 유성생식과 무성생식으로 나눌 수 있다. 무성생식은 원시적인 단세포 생물체가 번식하는 이분법에서부터 고등생물체들의 번식법인 꺾꽂이 등에 이르기까지 다양하다. 하지만 무성생식은 개체의 진화를 느리게 하기 때문에 대체적으로 고등생물로 발전하면서 외면당하게 됐다.(무성생식을 하는 생명체는 고등동물로 진화하지 못했다.) 반면 유성생식은 (물론 개체 수명에 비교하면 느리지만...) 무성생식에 비해 상대적으로 진화속도가 빠르기 때문에 고등생물들은 대부분 유성생식을 하게 됐다. 유성생식을 한다는 것은 두 개체로부터 형질을 물려받는다는 것이다. 두 개체는 대부분 암-수 혹은 남자-여자(사람을 분류할 때)로 분류된다. 대부분 암컷과 수컷에서 갖춰야 할 유전정보의 절반인 N개의 DNA를 물려받고, 이 둘을 합해서 결국 2N개의 DNA를 자손들은 갖추게 되는 것이다. 따라서 한 개체로만 보자면 DNA의 영향은 절반만 후손에게 전달되며, 우리는 자손들을 보자면 아버지나 어머니를 절반씩 닮은 것을 볼 수 있을 것이다.

이때 유성생식의 장점은 다른 개체와의 DNA를 혼합해서 새로운 개체를 만드는 것이기 때문에 설령 문제가 있는 DNA가 섞여 있다고 해도 이 DNA에 의한 문제를 최소화 할 수 있다는 것이다. (반면 이 문제가 있는 DNA를 개체군에서 제거하는 데에도 시간이 많이 걸리게 된다는 단점도 존재하게 된다. - 문제가 있는 DNA와 같이 있는 우수한 DNA가 존재한다면 이 DNA의 유전정보를 살릴 수 있는 장점이 역시 같이 존재하게 됨으로써 이 같은 문제를 충분히 보상할 수 있다. 또한 손상된 DNA를 제거하고 다른 DNA를 복사해서 복구하기도 한다.)

그러나 이 것은 어디까지나 핵의 DNA에 국한 된 이야기이다. 이제 미토콘드리아의 경우를 살펴보자.

미토콘드리아의 유전물질의 경우 세포핵의 DNA와는 달리 무성생식과 같이 이분법을 사용하게 된다. 따라서 우수한 형질을 지닌 미토콘드리아는 계속 우수한 미토콘드리아로 남고, 나쁜 유전형질을 지닌 미토콘드리아는 계속해서 나쁜 형질을 지닌 채 남게 된다. (돌연변이가 일어나지 않는다는 가정 하에서..) 그러므로 미토콘드리아의 형질이 나쁜 경우에는 대대손손 고생을 하게 된다.

우리의 유전정보는 정자와 난자를 통해서 후손에게 전달되게 된다. (우리와 유전정보가 다른 식물이나 닭과 같은 동물들도 결국에는 비슷한 양상을 띠게 된다.)

정자는 매우 작은 머리에 DNA를 가득 담고 있으며, 미토콘드리아는 꼬리(섬모)가 시작되는 부위에 약간이 담겨있다. 이 미토콘드리아가 양분을 분해해서 정자가 운동을 하게 된다. 난자는 0.1mm정도로 매우 커서 그 안에 N개의 염색체를 갖는 세포핵 한 개와 함께 굉장히 많은 양분을 갖고 있으며, 물론 수백 개의 미토콘드리아도 갖고 있다. 이 두 개의 난자와 정자가 수정을 하게 되면 생성된 개체는 물론 두 개체에서부터 물려받은 세포핵의 DNA를 갖게 되며, 미토콘드리아도 두 개체로부터 물려받게 된다.
물론 확률적으로는 그렇다는 이야기이다. 하지만 사실은 다르다. 정자의 안에 있는 미토콘드리아는 난자와 수정될 때에 난자 안에 들어가지 못한다. 정자에서 난자에 들어가는 것은 오직 세포핵의 DNA뿐이다. DNA들은 형질을 발현하여 남자와 여자에게서 절반씩 닮은 자손을 남기게 되는데, 여기서 미토콘드리아는 정자로부터는 받지 못하므로 100% 난자로부터 받게 된다. 따라서 형질 자체는 여자로부터만 물려받게 된다.
따라서 남자로서는 뛰어난 미토콘드리아를 갖는 여자를 찾는 것은 당연한 것일 듯싶기도 하다.

아마도 DNA는 훌륭한 유전형질을 갖는 미토콘드리아를 갖는 개체를 알아보는 능력이 있는 것 같다. 사람들은 스스로의 이상형을 찾아다닌다. 이러한 이상형은 아무래도 더 뛰어난 유전정보를 갖는 사람을 말하는 것일 것이다. 미토콘드리아의 영향은 아무래도 뛰어난 운동능력, 뛰어난 신경능력, 뛰어난 소화능력, 강한 질병 저항능력 등등으로 나타내 질 것이다. 외부에 보이지 않는 이러한 능력은 DNA 이외의 또 다른 능력을 필요로 한다. 기계가 아무리 훌륭하게 설계됐다 해도 그 효율성이 낮다면 좋은 성능을 낼 수 없는 것과 같은 이치이다. 우리는 이러한 이유 때문에 뛰어난 외모(?)와 함께 뛰어난 능력을 고려하게 된다. 명문가에서는 뛰어난 여자를 찾기 위해 혈안이 되기도 한다. (얼마 전 이혼한 삼성가 전 며느리 고현정을 이 글을 읽는 분들은 기억할 것이다.)

남녀를 불문하고, 뛰어난 상대를 찾는 것은 어쨌든 본능^[각주:2]에 의한 것임에는 분명하다.

그리고 그 뛰어난 상대는 분명 우리의 이상형일 것이다.

ps. 앞으로는.....

이쁜 여자, 멋진 남자를 찾아다니는 것에 목숨 걸고 해야 할 것 같다.

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