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삶과 죽음, 그 경계선은 얼마나 뚜렷합니까. 갈색 곱슬머리의 아일랜드 과학자가 숨죽인 강연장에서 첫 마디를 열었다. 삶과 죽음에 대한 것이라니. 노년의 철학자가 꺼낼 법한 이야기가 푸른 눈빛의 젊은 과학자에게서 나오자 청중은 술렁이기 시작했다. 그는 편안하게 말을 이었다.

캐나다 북부로 가면 삶과 죽음의 경계에 있는 송장개구리(학명 Rana sylvatica)를 만날 수 있다. 캐나다 송장개구리는 아주 특별한 재주가 있다. 모두 알고 있듯이, 개구리는 변온동물이어서 주위 온도에 따라 자신의 체온 역시 변한다. 문제는 캐나다 송장개구리는 적당히 낮은 온도가 아니라 매우 추운 환경에서 산다는 것이다. 기온이 영하로 떨어지면 송장개구리는 얼기 시작한다. 제일 먼저 다리가 얼고, 그다음은 머리와 가슴이 언다. 그리고 결국 심장까지 얼어버린다.

 

얼지 마, 죽지 마, 부활할 거야

 

캐나다 송장개구리. [shutterstock]

캐나다 송장개구리. [shutterstock]

 

 

여기서 언다는 것은 비유가 아니다. 실제로 심장박동이 없고, 맥박도 없다. 몇 주간 캐나다 송장개구리는 우리 기준으로 죽은 상태로 지내는 것이다. 하지만 봄이 되면 놀라운 일이 벌어진다. 개구리의 심장은 천천히 다시 움직이고, 날씬한 다리로 뛰어다니기 시작한다. 어떻게 이런 일이 가능할까. 마치 죽음에서 부활하는 것과 비슷한데 말이다.

인간의 경우 몸속 세포가 얼기 시작하면 수분이 세포에서 빠져나가 탈수 상태가 된다. 세포 주변이 얼고 더는 수분이 남아 있지 않게 되면 세포는 부서지고 죽게 되는 것이다. 반면 송장개구리는 세포가 얼기 시작하면 간에 저장돼 있던 녹말이 포도당으로 분해되고, 이 포도당이 혈관을 타고 심장을 포함해 주요 장기 및 세포 속 수분과 결합해 마치 설탕물처럼 만들어준다. 설탕물은 물보다 어는점이 낮다. 그래서 세포가 완전히 얼지 않는 것이다. 천연 내한제를 몸속에 보유하고 있는 셈이다. 추위를 피하지 않고 받아들인 캐나다 송장개구리는 삶과 죽음의 경계를 허물어뜨린다. 얼어 죽는 대신 얼어 사는 것이다.

 

모든 생명체의 근원, 세포

 

퍼거스 매콜리프 교수. [TEDx Talks 유튜브]

퍼거스 매콜리프 교수. [TEDx Talks 유튜브]

 

 

훌륭한 발표를 마친 그의 이름은 퍼거스 매콜리프(Fergus McAuliffe). 아일랜드의 유니버시티 칼리지 코크의 환경과학자인 그는 사람의 생명을 살리기 위한 냉동장기 연구를 하고 있다. 삶과 죽음의 경계에서 죽음으로 가는 시간을 최대한 늦추기 위한 방법을 찾고 있는 것이다. 이뿐 아니라 수많은 과학자도 비슷한 연구를 하고 있다. 그만큼 생명이 소중하기 때문이다. 그렇다면 여기서 중요한 생명이라는 것, 그 정체는 무엇일까.

생명이 있는 것을 우리는 생물이라 부르며, 그렇지 않은 것은 무생물로 분류한다. 무생물은 정리되지 않은 방 안과도 같다. 언제부터 쌓였는지 모를 잡동사니와 각종 쓰레기가 무분별하게 어질러져 있다. 생물은 여기서 약간의 규칙과 노력을 통해 어느 정도 정리된 것이라고 볼 수 있다.

지구상 모든 살아 있는 생물은 ‘세포’라는 아주 작은 단백질 기반의 부품으로 이뤄져 있다. 세포는 테두리에 벽을 갖고 있어 주변 환경으로부터 자신을 보호하며, 스스로 반응하고 성장하면서 진화의 주체가 되기도 한다. 그렇다면 세포야말로 생명의 근원이자 시작이 아닐까.

재미있는 사실은 세포가 생명의 가장 보편적 증거라 해도, 세포를 구성하는 모든 것은 전혀 살아 있지 않다는 점이다. 세포는 살아 있다. 허나 세포를 구성하는 각 부분에서 수백만 종류의 화학반응이 오케스트라처럼 복잡하게 일어나긴 해도 정작 세포의 어느 부분도 살아 있지는 않다. 좀 더 보편적으로 들어가면 생물은 죽어 있는 모든 것으로 이뤄진 세포의 동력기관이라고 볼 수도 있다. 무생물로 이뤄진 부품이 결합해 하늘을 나는 비행기가 되거나 꽤 빠른 자동차가 되는 것처럼 말이다.

결론적으로 살아 있는 모든 것은 죽는다. 다행히 여기서 죽음이란 우리가 생각하는 것처럼 절망적이지 않다. 이미 생명체를 구성하는 모든 것은 확실한 죽음에 이른 상태며, 그저 원래 상태로 잘게 분리되는 것이기 때문이다. 하지만 단순히 분리되는 것만으로 끝나지는 않는다. 살아 있는 생명체의 최종 목표는 다시 새로운 개체를 만들어내 영원한 죽음을 막는 것이기 때문이다.

생명체 가운데 운 좋게 가장 우수한 설계도에 따라 만들어진 생명체만 살아남게 되고, 그 설계도는 다양하게 변형돼 다음 개체에 다시 옮겨진다. 우리는 이 유전자 정보가 포함된 설계도를 DNA라 부르며, 살아 있다고 착각하는 순간은 단순히 정보를 옮기는 과정에 불과하다.

그렇다면 계속 옮겨지는 DNA야말로 생명이라고 볼 수 있을까. 설계도는 생명체에게 반드시 필요하며, 생존에 매우 중요한 요소다. 하지만 DNA 스스로는 아무것도 할 수 없다. 과연 생명이라는 것이 어디서 시작하는지, 어느 시점부터를 생명체로 볼 수 있는지는 확실하지 않다. 한 가지 확실한 점은 살아 있는 존재만 뭔가 특별히 신비로운 재료로 구성된 것이 아니라, 살아 있지 않은 것을 이루고 있는 똑같은 물질로 만들어졌다는 사실이다.

 

살아 있거나 혹은 죽어 있다는 착각

 

애벌레가 나비로 환골탈태할 때 남겨진 고치는 무생물이지만 변태과정에서 생명의 일부이기도 했다. [shutterstock]

애벌레가 나비로 환골탈태할 때 남겨진 고치는 무생물이지만 변태과정에서 생명의 일부이기도 했다. [shutterstock]

 

 

생명의 근원이나 증거를 찾는 것은 너무 어려우니 질문을 조금 바꿔보자. 만약 이 우주의 모든 것이 전부 같은 물질로 구성돼 있다면 생명체라는 것이 존재할까. 과연 생명이라는 것을 별도로 구분할 필요가 있을까. 모두 죽어 있는 것일까, 아니면 반대로 전부 살아 있는 것일까. 우리를 구성하는 모든 것이 한 번도 살아 있은 적이 없었기에 결코 죽을 수 없는 불로불사(不老不死)라고 볼 수도 있을까.

생명이란 무엇인가. 그럼 정의란 무엇이며, 행복이란 무엇인가. 마치 무엇인지 알려주려고 한 것처럼 제목부터 직설적으로 묻는 책들에는 공통점이 있다. 결론은 무엇인지 모른다는 것이다. 미국 정치철학자 마이클 샌델 교수의 책은 셀 수 없을 만큼 많이 팔렸지만, 결코 정의라는 것은 책 한 권으로 넘어갈 수 있는 개념이 아니다. 당연한 이야기지만, 이스라엘 최고 랍비로 불리는 하임 샤피라 역시 행복에 대해 수학공식처럼 알려주는 책을 쓴 것이 아니다. 우리는 무엇인가를 알려주는 책을 통해 이게 무엇인지 쉽게 정의할 수 없다는 것을 경험적으로 터득할 수 있을 뿐이다.

생명도 마찬가지다. 이 짧은 글로 생명이 무엇인지를 알아내는 것은 불가능에 가깝다. 삶과 죽음에 대한 명확한 정의도 내릴 수 없다. 그저 우리는 생명이며, 삶과 죽음의 경계에서 계속 살아가고 있을 뿐이다. 우리는 계속 살아야 한다. 생명이란 무엇인지 끊임없이 생각하며.

 

 

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아래는 2022년 8월 4일 뉴스입니다~

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죽은 돼지에 약물 넣자, 심장이 뛰고 뇌가 살아났다

미 예일대 연구팀, 죽은 돼지 핵심 장기 기능 살리는데 성공
이스라엘 연구진은 쥐 줄기세포 활용 인공배아 만들어
돼지와 쥐 등 실험용 동물을 활용해 인간이 지금껏 상상하기 어려웠던 분야의 생체 분야 실험에 성공했다는 외국 연구진의 발표가 잇따르고 있다. 미국 연구팀은 이미 죽은 돼지 사체의 뇌와 심장, 간, 신장 등 핵심 장기 기능을 되살리는 데 성공했다.

죽은 돼지의 뇌를 되살리는 실험에 이어, 뇌 뿐만 아니라 심장과 간, 신장 등 주요 장기 전반을 되살리는 연구를 이끈 예일대의 신경과학자 네나드 세스탄 교수. /예일대

국제학술지 네이처는 3일(현지시각) 예일대 네나드 세스탄 교수가 이끄는 연구팀이 죽은 돼지의 중요 장기들을 되살렸다는 연구 결과를 게재했다. 세스탄은 지난 2019년 죽은 돼지에서 분리한 뇌의 일부 기능을 되살려 주목받은 신경과학자로, 이번엔 비슷한 원리를 적용해 뇌 뿐만 아니라 전신을 대상으로 실험했다. 연구팀은 실험용 돼지 여러 마리를 마취 상태에서 심정지를 유도해 죽게 한 뒤, 인공호흡 장치도 뗐다.

돼지와 쥐 등 실험용 동물을 활용해 인간이 지금껏 상상하기 어려웠던 분야의 생체 분야 실험에 성공했다는 외국 연구진의 발표가 잇따르고 있다.

그리고 1시간이 지난 후 인공 심폐장치와 비슷한 장비를 활용해 혈액 대체재인 ‘오르간엑스(OrganEX)’라는 특수 용액을 죽은 돼지 혈관에 주입했다. 오르간엑스는 영양분과 항염증제, 혈액응고 방지제, 세포사 예방제, 신경차단제, 인공 헤모글로빈과 돼지의 피 등을 섞어 만들었다. 이 연구팀은 3년 전 돼지 뇌 재생 실험에서도 ‘브레인엑스(BrainEx)’라는 혈액 모방 용액을 공급해 뇌세포 일부 기능을 회복시켰다.

즉시 각 장기에 혈액이 돌아 산소가 공급되고 세포 활동이 재개되면서 핵심 기능이 돌아왔다. 돼지 심장이 다시 뛰고, 간에선 알부민(혈장 단백질의 구성성분)이 생성되며 신진대사를 시작했다. 뇌세포도 다시 기능을 하기 시작했다. 그러나 이번 실험에선 오르간엑스에 일부러 신경 차단제를 포함시켰기 때문에 돼지 의식은 돌아오지 않았다. 개별 뇌세포가 살아나도 뇌에서 전체적으로 조직적인 신경 활동이 일어난다는 징후는 없었다.

연구팀은 대조군으로 산소를 공급하고 이산화탄소를 제거하는 체외막산소공급장치인 에크모(ECMO)를 부착한 돼지 등을 같이 실험했다. 에크모를 단 돼지 사체들은 몇 시간 후 몸이 뻣뻣해지고 장기 세포막과 혈관이 분해되기 시작한 것과 달리, 오르간엑스를 투여한 돼지는 사후 몇 시간이 지나도 사체가 별로 뻣뻣해지지 않았다고 한다. 심지어 오르간엑스 돼지는 촬영을 위해 요오드 조영제를 주사하자, 머리와 상체를 홱 움직여 과학자들이 소스라치게 놀라기도 했다고 한다. 연구진은 돼지 머리가 움직인 정확한 이유는 알 수 없으나, 척수 신경 자극과 관련됐을 가능성이 있을 뿐 뇌 재생과는 무관한 것으로 추정했다. 연구팀은 논문에서 오르간엑스 돼지의 장기가 얼마나 작동했는지는 명확히 밝히지 않았으나, 실험은 14일간 지속한 것으로 기술했다.

네이처는 “통상 심장사는 불가역적인 것으로 인식돼왔다. 심장이 멈추면 몇분 내 체내 각 조직에 산소 공급이 중단되고 효소들이 세포막을 분해하며, 장기들은 구조가 빠르게 와해돼 부패가 시작된다”면서 “이번 실험처럼 사망 상태에서 장기 기능을 되살릴 수 있다는 것은 놀라운 일”이라고 했다. 실제 인체 장기 이식이 어려운 이유도 이 때문이다. 각국에선 통상 뇌사 환자의 사후 약 두 시간 후 장기 이식을 한다. 이 타이밍을 놓치거나, 심장 박동이 미약하게 뛰고 있어 사망 선고가 늦어지는 경우, 장기가 훼손되면 이식도 할 수 없다. 이런 문제로 장기 기증을 원했던 이들 중 50~60%가 기증에 실패한다고 한다. 만약 이번 연구처럼 사체에서도 장기를 살려내 장기간 기능하게 할 수 있다면, 장기 이식에 획기적 발전을 가져올 수 있다는 얘기다.

예일대는 이 기술의 특허도 출원했다. 그러나 “현재로선 이를 인체에 적용하는 것은 한참 먼 얘기”라고 밝혔다. 향후 되살린 장기를 다른 생체에 이식해 기능하게 할 수 있는지, 살아있는 동물 체내에서 손상된 심장이나 뇌 등을 복구시킬 수 있는지 등을 실험할 예정이라고 한다. 오르간엑스에 신경차단제를 쓰지 않은 상태에서 뇌에 무슨 일이 일어나는지 연구하면, 이 기술이 뇌졸중이나 익사 사고를 당한 사람들의 뇌 기능 회복에 도움을 줄 수 있다는 전망도 나온다. 뉴욕타임스는 학계가 이번 연구로 인해 ‘뇌와 심장, 폐 기능의 완전한 상실’이라는 죽음에 대한 의학적 정의가 도전받을 수 있다고 본다고 전했다.

이스라엘 바이츠만 연구소에서 쥐의 줄기세포를 참고해 만든 인공배아 제조과정.
/바이츠만 연구소. 연합뉴스

한편 이스라엘에서는 세계 최초로 정자와 난자 없이 인공 배아를 만들어냈다. 3일(현지 시각) 영국 가디언에 따르면, 이스라엘 바이츠만 연구소는 쥐의 줄기세포를 활용해 초기 배아와 유사한 구조로 만들어내는데 성공했다. 이 배아는 초기 단계의 뇌와 장관(腸管), 박동하는 심장을 갖췄다. 연구 결과는 이달 1일 학술지 셀에 실렸다.

연구진은 이 기술이 동물실험을 줄이고 궁극적으로 인간에 이식할 수 있는 세포와 조직을 복제할 수 있을 것으로 기대했다. 백혈병 환자의 피부 세포를 채취해 치료에 필요한 골수 줄기세포를 만들어낼 수 있는 식이다. 하지만 윤리적인 논란은 여전히 남아 있다. 한나 교수는 “배양한 인공 배아는 진짜 배아와 같은 것이 아니며, 살아있는 동물로 성장할 수도 없다”고 설명했다. 그는 또 “이스라엘ㆍ미국ㆍ영국 등의 나라에서는 인간유도만능줄기세포(human-induced pluripotent stem cells)로 연구하는 것이 합법”이라며 “우리는 연구에 대한 윤리적 허가도 받았다”고 설명했다.

 

 

 

 

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