@ifrain 님께서 올려주신 활성산소 이야기 읽다보니 “과유불급” 네 자가 그저 떠오르네요. 방사선이 우리 몸에 그런 식으로 작동한다는 이야기도 저 역시 처음 알았습니다.
[함께 읽는 과학도서] 천천히 곱씹으며 느리게 읽기 <지구의 짧은 역사> 3부
D-29
그림에 보이는 하이드록실 라디칼Hydroxyl Radical 이 그 문제의 활성산소에요. 원래 전자가 2개로 짝을 이루어야 하는데 하나가 떨어져 나가 홀로 남은 것을 점 하나로 표현한 것이죠. 짝을 잃어서 엄청 포악해진 상태라고 합니다. 그래서 DNA, 단백질, 지질 등 닥치는 대로 전자와 수소이온을 빼앗아오고는 아무 일도 없었다는 듯이 평화로운 물이 되어요. 미꾸라지 한 마리가 흙탕물을 흐리듯이 하이드록실 라디칼은 잠깐 나타나서 세포들이 도미노처럼 붕괴하게 만들고 유유히 사라지는 것이죠.
“ 30억년 이전에는 지구에 내리 쫴는 자외선의 농도는 현재보다 30배 이상 강하였다고 한다. 이 강력한 자외선이 지구표면에 도달하면, 그림8-20의 식에 의해 물에서 전자가 하나 분리되어 하이드록시 라디칼(hydroxy radical, OH)이 발생한다. 수명은 짧지만 활성산소 중에 최강의 산화제로서 가까이 있는 분자와 격렬하게 반응하여 전자를 강탈한다. 그러면 이번에는 전자를 강탈당한 분자가 라디칼 역할을 하여, 인접하는 분자와 반응하여 전자를 강탈하는 산화환원의 연쇄가 계속적으로 발생하게 된다. 그림과 같이 하이드록시 라디칼은 더욱이 3개의 전자를 잃고서 산소분자가 된다. 물과 산소사이에는 3개의 중간산물(하이드록시 라디칼 이외에 과산화수소(hydroxy peroxide; H₂O₂)와 슈퍼옥사이드 라디칼(superoxide radical: O₂•-)이 있다. 이들에서 산소를 제거하거나 또는 부가하는 것으로 물에서 산소, 산소에서 물로 변화되는 반응이 진행된다. 하이드록시 라디칼에서 전자가 하나 빠지면 과산화수소가 된다. 이 과산화수소는 표백제나 소독제로서 잘 알려져 있으나, 하이드록시 라디칼에 비하면 훨씬 얌전하다. 그러나 물속에 녹은 철이 존재하는 환경에서는 사정이 다르다. 2가 철이 있으면 과산화수소는 철에서 전자를 받아 하이드록시 라디칼을 만들고 격렬한 산화반응을 발생시킨다. 전자를 빼앗긴 철은 3가철이 되어 침강한다. 이러한 반응을 발견자의 이름을 사용하여 펜톤반응(Fenton reation)이라 한다. 이것은 몇 번이나 설명하지만, 2가철은 태고의 원시바다에는 매우 풍부하게 존재하고 있었다. 펜톤반응은 태고의 원시바다에서 일반적으로 발생한 것으로 생각된다. 한편 슈퍼옥사이드 라디칼도 비교적 온순한 활성산소이지만, 3가철에 전자를 한 개 주기 쉬운 성질을 가진다. 자신은 산소가 되고 철은 전자를 받아 수용성인 2가철로 돌아온다. 그리고 2가철은 과산화수소와 반응하여 펜톤반응으로 하이드록시 라디칼을 만든다. 이와 같이 자외선을 쪼임으로 인해 물에서 생성되는 활성산소는 모두가 하이드록시 라디칼 생성으로 연결된다. 하이드록시 라디칼은 단명으로 금방 사라진다. 그러나 짧은 수명 사이에 생체에는 심각한 상처를 입히고 있다. ”
『30억년의 조류 자연사 - 조류를 통해 본 생물진화 지구 환경』 p.385, Isao Inoue 지음, 윤양호 옮김
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“ 이와 같이 강력한 자외선에 폭로되어 있던 태고의 얕은 바다에서 철은 과산화수소와 반응하여 3가철로 제거되었고, 이때에 과산화수소를 산화제로 사용하였다. 산화적인 환경이었을 가능성이 있다는 것이다. 초기 지구가 이러한 환경에 있었다면, 생물은 매우 가혹한 산화스트레스를 견뎌야 했을 것이다. 그 결과로 2개의 과산화수소를 물과 산소로 분해하는 효소인 카탈라아제가 진화되었다는 추측이 성립한다.
2H₂O₂ -> 2H₂O + O₂
란은 더욱 카탈라아제의 출현이 산소발생형 광합성 진화에 직접 연결되었다는 흥미로운 가설을 소개하고 있다. 2분자 카탈라아제가 만나서 물 분해 복합체로 진화하였다는 것이다. 양자는 구조적으로 비슷하며 최초는 과산화수소를 분해하여 광합성에 필요한 수소를 떼어내고 있었던 것이 결국에는 물을 이용하게 된다는 시나리오이다. 산소발생형 광합성 기원생물로서 황화수소(H2S)를 전자와 수소 공여체로 사용하는 황산세균과 같은 그룹을 상정하고 있다. 황화수소를 분해하는 에너지로 과산화수소를 분해할 수 있다는 것이다. 황화수소 고갈이 물을 이용하는 선택압으로 기능한다고 생각하는 것이다. 매우 매력적인 생각이지만, 이러한 가설의 시비를 이야기하기에는 아직도 많은 자료축적이 필요하다. 산소발생형 광합성 기원은 아직 짙은 안개 속에 생긴 일로서 분명하지가 않다. 어떤든 남조(시아노박테리아)가 산소를 방출하여 본격적인 산소신드롬을 발생시키기 훨씬 이전부터 산소내성과 산소호흡을 하는 원핵생물 2개 도메인이 존재하고 있었을 가능성은 그 나름대로 근거와 증거에 기반을 두고 이야기되는 내용이다. ”
『30억년의 조류 자연사 - 조류를 통해 본 생물진화 지구 환경』 pp.385~387, Isao Inoue 지음, 윤양호 옮김
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그림8-20 물과 산소, 활성산소의 관계. 과산화수소와 슈퍼옥사이드 라디칼은 철의 존재 조건에서 하이드록시 라디칼로 변화하고, 생체 속 물질을 산화한다.
태고의 원시바다에는 2가철이 매우 풍부했다고 하니 그로 인해 생체 물질을 산화시키는 하이드록시 라디칼을 많이 생성시켰을 테죠. 생명체에게 엄청나게 스트레스를 주는 상황이었던 것입니다. 위의 책 p.386 의 그림 8-20을 따라 그려보았습니다.
맞습니다. 기후위기로 식량, 물, 광물, 에너지 등 필수 자원이 희소해지면, 그런 자원들이 무기화되고, 전쟁으로 치닫기가 쉽겠지요. 기후난민 문제도 심각할 것 같고요.
우리나라 식량 자급률도 큰 문제가 될 거라고 하더라고요. 쌀 빼면 형편없는 수준이라 기후위기 시대 식량안보에 너무 취약하다고요.
전 아직도 <프로젝트 헤일메리>를 못 봤답니다. 얼렁 읽어보고 싶은데 말이죠. <마션>은 지난번 그믐 모임을 통해 재밌게 읽었는데, 혼자 읽으려면 진행이 잘 안 돼요. 읽을 책은 항상 밀려있고요! 관심책 보관함은 상시 범람 상태~
아, 그리고 저는 자주 허무주의와 냉소주의, 인간혐오에 빠져서 큰일입니다 ㅎㅎ
“ 옐로스톤의 위험은 방문객이나 공원 직원에게 모두 적용된다. 도스는 우리가 처음 만났던 5년 전 근무를 시작한 첫 주일에 무시무시한 경험을 했다. 어느 날 밤에 젊은 하계 임시 직원 3명이 따뜻한 연못에러 수영을 하거나 햇볕을 쬐는 “열탕”이라는 불법 행위를 하고 있었다. 분명한 이유로 공개적으로 밝히지는 않지만, 옐로스톤의 연못이 모두 위험스러울 정도로 뜨거운 것은 아니다. 들어가서 누워 있기에 적당한 곳도 있으며, 하계 임시 직원 중에는 규정에 어긋나는 줄 알면서도 그런 연못에 들어가기도 했다. 어리석게도 세 직원은 손전등을 가지고 가지 않았다. 따뜻한 연못 주변의 흙은 얇은 껍질 같은 것이 많아서 뜨거운 분출구로 미끄러져 떨어질 수가 있으므로 이는 매우 위험한 행동이었다. 어쨌든 세 사람은 기숙사로 돌아오던 중에 작은 개울을 건너야 했다. 가는 길에 그랬던 것처럼 건너뛸 요량으로 뒤로 몇 걸음 물러선 그들은 서로 손을 잡고 하나, 둘, 셋을 센 후에 도움닫기를 해서 멀리뛰기를 했다. 그런데 실제로 그곳은 보통 개울이 아니라 매우 뜨거운 연못이었다. 그들은 어둠 속에서 그 연못을 알아보지 못했다. 1시간 후에 셋 중 한 사람이 사망했고, 나머지 두 사람은 운 좋게 살아남았다.
훨씬 더 최근인 2022년에는 캘리포니아 주에서 온 방문객이 웨스트 섬의 끓어오르는 샘에 떨어지거나 뛰어들어서, 완전히 녹아버렸다. 2주일이 지난 후네 그의 다리 일부가 물 위에 떠오르면서 그의 사망 사실이 알려졌다. 분명한 경고 표시에도 불구하고, 사람들은 딱딱한 흙이 얇아서 쉽게 부서진다는 사실을 알아채지 못하고 더 가까이 보려고 산책로나 오솔길을 벗어났다가 발목 깊이의 뜨거운 진흙 속에 빠지게 된다. 1872년에 옐로스톤 공원이 개장한 이래러 고작 22명이 뜨거운 물에 빠져서 사망했다는 사실은 실제로 기적 같은 일이다. ”
『거의 모든 것의 역사 2.0』 pp.275~276, 빌 브라이슨 지음, 이덕환 옮김
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요세미티 공원.. 옐로스톤이랑 헷갈리신 거 같아요 ~
허걱! 머리론 옐로스톤을 생각하면서 타이핑은 난데없이 요세미티라고 썼군요.
곽재식 작가 옳은 생각이네요. 지금까지는 기후 문제를 쟁앙과만 연결해서 그럼 뭐 어쩌라고 하는 식이 많았죠. 다시한번 생각해 보게되는 말입니다.
“ 6개월 뒤면 지구가 폭발해 사라지게 된다. 영화 <돈 룩 업>(2021)의 도입이다. 에베레스트 크기의 소행성이 지구행성과 충돌하여 히로시마 핵폭발의 100배에 달하는 폭발이 일어날 것이라는 설정이다. 이 멸종의 위기를 접한 인간 군상의 적라한 반응이 영화가 다루고자 하는 주제다. 정치꾼들은 위기를 선거에 이용하고, 기업가는 소행성을 돈으로 보며, 언론은 선정적으로 논점을 흐리고 대중의 눈을 가린다. 영화는 오늘날에 위기 담론이 소비되는 양상을 날것으로 보여 준다. 상황은 하늘에서 급속하게 다가오는 공포를 직시하라는 ‘룩 업’ 분파와 그것은 “빨갱이들의 선동”이자 괴담에 불과하다는 ‘돈 룩 업’ 분파의 대결로 압축된다. 결국 지구 폭발의 공포는 ‘내로남불’식의 혐오만 남기고 위기로 치닫는다. 상대만 없앨 수 있다면 지구행성 따위는 폭발해도 좋다는 식이다. 영화는 기후 위기, 전염병 위기, 디지털 위험에 대처하는 우리, 인간 군상의 모습을 꼬집고 있다.
“지구는 자신을 누구라고 생각하는가?” 지구행성은 <천 개의 고원> 3장에서 질 들뢰즈Gilles Deleuze의 입을 빌려 우리에게 이러한 물음을 던진다. 지구행성이 ‘나는 누구인가?’에 대해 생각한다고? 하고 되묻는 사람들이 많을 것이다. 그러나 인간보다 월등한 지능을 보유한 기계(?)가 등장한 시대에, 그 기계와 인간을 품은 지구행성이 사유한다는 게 놀랄 일만은 아니다. 지구행성의 사유 방식이 정확히 무엇인지는 알 수 없지만, 그것이 반드시 인간의 사유와 같은 방식을 거쳐야 할 필요는 없다. 마치 인간의 사유를 두뇌의 세포, 뉴런, 신경전달물질로 환원할 수 없듯이, 지구행성의 사유를 인간중심적으로 예단할 필요도 없다. 세포핵에서부터 인간, 동.식물, 자동차, 인공위성에 이르기까지를 포함하는 지구 행성 단위의 사유가 있다. 이것은 지구행성을 구성하는 비인간 사유라고 할 수 있다. 이 관계를 들뢰즈-과타리식으로 정의해 보면, “기관 없는 신체[지구행성]는 우주적 알, 거대 분자와 같다. 여기는 [비인간적인] 벌레들, 박테리아들, 소인국 사람들, 극미동물들, 난쟁이들, 지레들과 도르래들, 캐터펄트들을 가진 채 우글거리고 있다.”(AO: 470) 이것이 비인간들이 사는 지구행성이다. 지층화, 탕영토화, 홈 패인 공간 등 땅(지구행성)에 빗대어지는 개념들은 지구행성의 사유 방식을 말해 준다. 들뢰즈는 말년에 <철학이란 무엇인가>의 한 장을 할애하여 ‘지구행성-철학Geo-philosophy’을 다룬 바 있다. 그는 그 장을 시작하면서 사유는 주체나 객체의 것이 아니라 “차라리 영토territoire와 대지terre와의 관계 속에서 이루어진다”고 강조한다(QP: 125). 들뢰즈의 철학은 ‘인간을 위한 인간적 사유’가 아니라 ‘인간을 포함한 지구행성적 사유’에 더 가깝다. 그것은 지구행성이 자신의 풍경을 지각하는 방식이다. 그래서 들뢰즈는 “풍경이 본다. … 지각은 인간이 부재하는, 인간 이전의 풍경이다”라고 말한다(QP: 242). 현대 철학의 ‘비인간적 전회Nonhuman turn’는 반인간주의 또는 탈인간중심주의의 오랜 계보를 거쳐 도달한 지점이다. 들뢰즈는 우리에게 주어진 선택은 “인간의 비인간적 되기들”이라고 강조한다(QP: 243). ”
『들뢰즈의 지구행성 - 신유물론적 비인간주의』 pp.13~15, 최영송 지음
들뢰즈의 지구행성 - 신유물론적 비인간주의들뢰즈 철학의 지속적인 낙뢰를 ‘신유물론적 비인간주의’라는 관점에서 읽어 낸다. 그리고 그 독해의 방법론으로, 들뢰즈의 저술을 각 장의 중심축에 배치하고, 그 장의 서두에는 영화를, 말미에는 들뢰즈의 영향을 받은 신유물론 학자를 나란히 둠으로써, 각 장을 하나의 회집체로 조직해 낸다.
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좋아하는 노래인데 영화는 아직 안봤어요. 이 글을 읽고 영화를 봐야겠다는 생각이 들었습니다. 영상 댓글에 어떤 분이 ‘코미디 영화인 척 하는 다큐’라고 말씀하셨네요.
Ariana Grande & Kid Cudi - Just Look Up/ ‘돈 룩 업’ 번역가 황석희 번역
영화 장면과 섞어 편집한 노래 영상
https://youtu.be/86lSiv3W2pM?si=UFga8zAe_aLn6_yd
The official "Just Look Up" full performance video by Ariana Grande & Kid Cudi from 'Don't Look Up
https://youtu.be/BnyvDBGojoQ?si=rGjUh1YMbgAjvcRo
맞아요, 이 문장이 어려웠어요.
“이산화탄소가 연쇄적으로 일으키는 환경적 및 생리적 효과들은 무거운 탄산염 뼈대를 만들지만, 뼈대의 침착이 이루어지는 체액 자체를 변화시킬 생리적 능력은 한정되어 있는 동물에게서 가장 두드러지게 나타난다. 산호가 한 예다.”
밥심님의 이면지 특강을 감사히 읽고 저도 더 찾아보며 나름 정리해봤는데 위 문장은 대강 이런 뜻이겠지요?
“산호는 딱딱하고 무거운 탄산염 골격을 만들고 이것으로 자신을 보호하며 살아간다. 산호 몸 안의 체액 속에서 뼈대의 침착이 이루어진다. (체액 속 작용을 통해 탄산칼슘을 만들고 그걸로 골격을 만든다는 뜻인가 보네요.)
대기 중 이산화탄소가 많아지면 바다에 녹아들어가서 바다가 산성화된다. (“해양 산성화” : 책 218쪽, 푀르트너가 말한 “죽음의 3인조” 중의 하나)
그런데 산호는 자기 체액을 (주변 바닷물의 변화에 대응해) 조절하고 변화시키는 능력이 딸리는 동물이다. 그래서 산호가 해양 산성화에 특히 취약한 것. 바다가 산성화되면 산호의 체액도 산성화되고, 탄산칼슘이 부족해져서, 녹은 골격을 새로 만들지 못하게 된다.”
페름기 말에도 이렇게 골격이 녹아 산호가 모두 사라졌지만, 그나마 살아남은 말미잘이 트라이아스기에 다시 골격을 진화시켜서 현재의 산호가 된 것이고요.
아하! 체액 조절이 어쩌구 저쩌구 하는 이야기가 이런 뜻이로군요. 그리고 흐물흐물 말미잘이 탄산칼슘을 제대로 섭취하면 정말 딱딱한 산호가 될 것 같아요!
수온이 상승하면 산호 속에서 공생하던 조류가 세포를 파괴하는 활성산소를 뿜어낸다고 하네요. 원래 수온이 올라가기 전에는 조류가 산호에게 광합성으로 만든 당분(글리세롤 및 포도당), 영양소 등을 주고 산소도 주고 그랬는데 말이죠. 덕분에 산호는 살도 찌우고 숨도 편안하게 쉬면서 보답으로 조류에게 이산화탄소, 질소, 인 등을 건내주며 사이좋게 지냈고요. 수온이 올라가면서 스트레스를 받은 조류가 독설(활성산소)을 내뱉기 시작합니다. 누적된 독설을 더 이상 견딜 수 없었던 산호는 자기도 살아야겠다며 조류에게 이별을 선고합니다. 조류를 매몰차게 내쫓은 산호에게는 투명한 살 너머로 새하얗게 질린 뼈만 덩그러니 남게 되었고요. 그런데 아직 숨은 붙어 있어서 수온이 다시 내려가면 마음이 진정이 되면서 조류를 다시 받아들일 수 있다고 하네요. 수온이 너무 오랫동안 내려오지 않으면 산호는 그대로 영양실조에 걸려 생을 다하고 마는 것이죠.
첫 번째는 뼈가 녹아내리는 아픔이자.. 두번째는 새하얗게 질려버린 고통이네요.
“ 환경 교란의 속도도 규모 못지않게 중요했다. 환경 변화가 느릴 때 생물 집단은 변화하는 상황에 적응할 수 있지만, 빠를 때에는 적응이 어려울 수 있다. 후자일 때에는 이주하지 못하면 멸종하는 수밖에 없다. ”
『지구의 짧은 역사 - 한 권으로 읽는 하버드 자연사 강의』 225쪽, 앤드루 H. 놀 지음, 이한음 옮 김
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지구상에 아주 오랜 시간에 걸쳐서 쌓여온 것들이 인류의 문명 발달로 인해 상대적으로 너무 짧은 시간 안에 없어지는 것이 문제인 것 같아요. 보충되기도 전에 사라져 버리니까요.
“ 이산화탄소가 연쇄적으로 일으키는 환경적 및 생리적 효과들은 무거운 탄산염 뼈대를 만들지만, 뼈대의 침착이 이루어지는 체액 자체를 변화시킬 생리적 능력은 한정되어 있는 동물들에게서 가장 두드러지게 나타난다. 산호가 한 예다. ”
『지구의 짧은 역사 - 한 권으로 읽는 하버드 자연사 강의』 p.218, 앤드루 H. 놀 지음, 이한음 옮김
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“ CO2’s concatenated environmental and physiological effects should be most pronounced in animals that make massive carbonate skeletons, but have only a limited physiological capacity to modify the fluids from which those skeletons are precipitated-corals, for example. ”
『지구의 짧은 역사 - 한 권으로 읽는 하버드 자연사 강의』 앤드루 H. 놀 지음, 이한음 옮김
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해양산성화가 되는 과정과 산호의 뼈대가 녹아내리는 과정을 화학식으로 써봤어요.
바다 속에 이산화탄소가 많아지면 바닷물이 탄산이 됩니다. 이 탄산은 결합력이 아주 약한 대표적인 약산Weak Acid이에요. 그래서 가만히 있지 못하고 수소 이온과 탄산수소 이온으로 쉽게 분리가 됩니다. 급격히 외로워진 수소 이온은 필사적으로 짝을 찾으려 해요. 물분자에 달라붙어 하이드로늄 이온이 되기도 하지만 탄산 이온을 발견하면 눈이 뒤집어지면서 격렬하게 결합해 탄산수소 이온이 됩니다. 바닷물 속에 탄산 이온이 부족해지면 대자연은 화학평형의 법칙(르샤틀리에의 원리)에 의해 부족해진 탄산 이온을 메우려 노력하게 되고요. 산호의 뼈대인 탄산칼슘에서 억지로 탄산 이온을 끄집어내게 되는 거죠. 그러면 이 녹아나온 탄산 이온이 수소이온에게 붙잡혀서 탄산수소 이온이 되어버립니다.
이산화탄소가 많아지더라도 탄산의 결합력이 강했더라면 수소이온이 그렇게 돌아다니지 못했을 텐데요. 결과적으로 바다에 이산화탄소가 많아지면 가장 많아지는 물질은 탄산수소 이온입니다.
글타래
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