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'노화’는 무엇이며, 노화는 조절될 수 있는가? 온 인류가 노화 지연과 생명 연장에 뜨거운 관심을 보이며, 세계 굴지의 기업들은 바이오산업에 대한 투자를 확대하고 있다. 한편에서는 호모 헌드레드 시대(인간 평균수명 100세 시대) 또는 천 달러 게놈 시대(맞춤형 개인 유전자 정보 시대)라는 말도 흔히 들을 수 있다. 생명 연장은 의심할 수 없는 흐름이다. 유전자 분석과 (‘알파고’ 같은) 빅데이터를 이용한 맞춤형 건강관리가 가능해진 이 시대에 “인간 대상 노화학 연구의 목표는 므두셀라 급의 수명을 얻기보다는 말년의 건강을 증진하는 데 있다.”

그렇다면 80대와 90대까지도 거뜬히 살 수 있게 된 지금, 인간답게 살 수 있는 시간은 얼마나 될까? 큰 장벽이 두 가지 있다. 시간이 지나면서 세포와 조직에 축적되는 손상, 그리고 암과 알츠하이머 같은 노화 관련 질병이다. 어느 부분을 집중적으로 공략해야 할지를 놓고 연구자들의 의견이 분분한 가운데 이 책 《노화의 비밀》은 과학이 노화 과정에 관해 얼마나 알아냈으며, 얼마나 더 알아내려 노력하고 있는지를 살펴본다.

전통과 권위, 흥미와 대중성을 고루 갖춘 《사이언티픽 아메리칸》,
‘사이언티픽 아메리칸 시리즈’로 한국의 독자들과 만나다

근대 과학은 처음 탄생하던 시대부터 오늘날까지 현실에 대한 해석과 참여가 출발점이자 목표였다. 이런 면에서 과학은 인문학과 다를 바가 없다. 그러나 우리나라에서 과학은 이과의 영역이며, 전문가의 영역이라는 선입관이 만연해 있다. 분명히 주입식 교육도 그 원인 중 하나일 것이다.
한림출판사에서는 이러한 선입관에서 조금이나마 벗어나보고자 가장 현실적인 문제, 가장 현재적인 이슈를 과학의 관점에서 추적한 미국의 대표적 과학 잡지 《사이언티픽 아메리칸(Scientific American)》의 칼럼들을 주제별로 묶어 ‘사이언티픽 아메리칸 시리즈’로 소개한다.
《사이언티픽 아메리칸》은 1845년 첫 호가 발행된 이래 170년 넘도록 꾸준히 발행되어왔으며, 그간 에디슨과 아인슈타인 등 노벨상 수상자 및 후보들이 필진으로 참여한 미국 최고의 대중 과학 잡지이다. 과학이란 전공자가 아니면 쉽게 다가가기 어려운 영역이라는 편견을 깨고 일반인이 이해할 만한 주제의 내용을 전문적으로 다룬 정확한 내용으로 높은 신뢰를 얻었으며, 과학에 대한 이해의 폭을 넓혀줌으로써 전 세계 독자들에게 사랑받아왔다.
사이언티픽 아메리칸 시리즈는 이처럼 흥미로우면서도 권위 있는 《사이언티픽 아메리칸》의 여러 훌륭한 글 중에서도 시간, 인간, 노화, 기억, 사랑 등 가장 보편적이고 일상적인 삶의 소재를 주제별로 묶어 과학의 시각으로 톺아봄으로써, 현실적인 문제들과 대화할 수 있는 가장 효율적인 통로가 바로 과학이라는 점을 독자들에게 보여주고자 했다. 특히 미래의 주역인 청소년들이 이 시리즈를 통하여 과학의 창으로 세상을 보는 눈을 경험할 수 있기를 기대한다.


사이언티픽 아메리칸 시리즈 02 《노화의 비밀》,
‘노화’는 무엇이며, 조절될 수 있는가?

미국 통계국이 최근 공개한 <늙어가는 세계 : 2015(The Aging World : 2015)> 보고서는 우리나라의 고령화 속도가 세계에서 가장 빠를 것으로 내다보았다. 비단 우리나라뿐만이 아니다. 전 세계가 늙어가고 있다.
‘노화’는 무엇이며, 노화는 조절될 수 있는가? 온 인류가 노화 지연과 생명 연장에 뜨거운 관심을 보이며, 세계 굴지의 기업들은 바이오산업에 대한 투자를 확대하고 있다. 한편에서는 호모 헌드레드 시대(인간 평균수명 100세 시대) 또는 천 달러 게놈 시대(맞춤형 개인 유전자 정보 시대)라는 말도 흔히 들을 수 있다.
생명 연장은 의심할 수 없는 흐름이다. 유전자 분석과 (‘알파고’ 같은) 빅데이터를 이용한 맞춤형 건강관리가 가능해진 이 시대에 “인간 대상 노화학 연구의 목표는 므두셀라 급의 수명을 얻기보다는 말년의 건강을 증진하는 데 있다.”
그렇다면 80대와 90대까지도 거뜬히 살 수 있게 된 지금, 인간답게 살 수 있는 시간은 얼마나 될까? 큰 장벽이 두 가지 있다. 시간이 지나면서 세포와 조직에 축적되는 손상, 그리고 암과 알츠하이머 같은 노화 관련 질병이다. 어느 부분을 집중적으로 공략해야 할지를 놓고 연구자들의 의견이 분분한 가운데 이 책 《노화의 비밀》은 과학이 노화 과정에 관해 얼마나 알아냈으며, 얼마나 더 알아내려 노력하고 있는지를 살펴본다.

? 이 책의 구성

1 시간의 문제 : 노화 과정
‘일회용 체세포’ 이론이 소개된다. 인체가 생식세포(정자와 난자)를 가장 중시하여, 체세포보다는 생식세포를 유지하는 데 더 많은 에너지를 할당한다는 것이다. 체세포에 DNA와 단백질의 돌연변이들이 갈수록 축적되고 그것이 세포 노쇠 그리고(또는) 세포 죽음으로 이어지면, 결국 우리 몸이 병마에 무릎을 꿇게 된다는 생각이다.

2 유전 메트로놈 : 텔로미어
노화를 설명하는 또 다른 이론은 텔로미어와 관련이 있다. 텔로미어는 DNA의 끝부분으로, 복제 과정에서 염색체를 보호하는 염색체 말단의 ‘마개’들이다. 그러나 세포가 분열할 때마다 짧아진다. 텔로미어가 어떻게 노화와 관련된 암 같은 질환들의 생체표지 역할을 할 수 있는지 알아본다. 또한 세포 노쇠(텔로미어가 너무 짧아져 세포가 분열을 멈추고 노화한 상태)가 암의 종양 성장을 예방할 수도 있지만 반대로 촉진할 수도 있다는 흥미로운 실험 결과를 살펴본다.

3 유리기의 손상
최근 노화 문제에 불려 나온 유리기(free radical)가 노화에 미치는 영향을 들여다본다. 그러나 한편으로는 유리기가 세포를 손상해 노화를 불러오며 항산화제가 거기에 맞설 수 있다는 오랜 믿음에 도전하는 최근 실험들을 살펴본다.

4 칼로리 절감 : 감소가 증가를 뜻할까?
또 다른 항노화 이론, 즉 칼로리 제한이 노화 관련 질환에 영향을 미친다는 이론에 도전한다. 칼로리를 제한했더니(그리하여 신진대사에 쓰이는 에너지를 세포 유지와 보수로 돌렸더니) 선충과 파리 및 생쥐의 수명이 놀랍도록 연장되었다는 것은 이미 입증된 사실이다. 그러나 몇십 년에 걸친 한 장기간의 연구 결과 칼로리 제한이 영장류의 수명을 늘려주지 않는다는 사실이 밝혀졌다.

5 알츠하이머와 노화 관련 치매
알츠하이머, 즉 노화에 의한 치매를 다룬다. 아직 치료약은 없지만, 임상적인 약물 실험이 여럿 진행 중이다. 시험 중이거나 시험을 거친 몇 가지 약물과, 그것을 뒷받침하는 생물학적 원리를 살펴본다.

6 장수를 찾아서
수명 연장 연구 및 생활 습관에 관한 이야기들을 통해 장수를 위한 노력을 살펴본다. 특히 신체 건강을 유지하고 사회 활동에 참여함으로써 노화에 따른 정신적 쇠퇴를 예방하는 방법을 다룬다. 비록 수명을 150세까지 늘려줄 기적의 알약이 당장 짠 하고 나타날 가망은 없어 보여도, 지금 가지고 있는 삶의 시간들을 최선으로 활용하는 것은 얼마든지 가능하다.

이정모(서울시립과학관장)
‘노화’는 현대 생화학에서 가장 뜨거운 주제다. (…) 《노화의 비밀》은 노화와 수명에 대한 최신 연구 성과를 대중에게 쉽게 풀어주는 책이다. 과학적 권위를 확보하고 대중과 소통하는 데 모두 성공한 것으로 보인다.

이명현(천문학자, 과학 저술가)
이 시리즈의 미덕은 현대 과학의 어려운 내용을 비껴가지 않는다는 데 있다. 현대 과학의 복잡한 내용을 생략하거나 비유로만 설명하지 않고, 진지하게 핵심적 내용에 정공법으로 접근하고 있다.

김범준(성균관대 물리학과 교수)
커피 한잔 마시며 기분 내키는 대로 뒤적거리다가 재밌어 보이는 칼럼이 있으면 처음부터 끝까지 부담 없이 읽을 수 있는 그런 잡지, 바로 《사이언티픽 아메리칸》이다. (…) 한 번도 접해본 적 없는 무지한 분야라도 비전공자 누구나 읽고 이해할 수 있을 정도로 쉽게 설명되어 있고, 칼럼 두어 편만 찾아보면 그 분야의 과거와 현재 연구에 대해 빠르고도 정확하게 알게 해준다.

이은희(과학 커뮤니케이터)
《사이언티픽 아메리칸》의 눈은 동시대를 살아가는 이들이 과학에 어떤 관점을 가지고 있는지 보여주었고, 《사이언티픽 아메리칸》의 입은 과학이 진정으로 하고 싶은 이야기를 들려주면서 오늘에 이르렀다. 그랬기에 그 수많은 이야기들 중에서 엄선된 가장 핵심이 되는 칼럼들이 스무 권의 책으로 묶여 나온다는 소식을 듣고 조금의 망설임도 없이 이를 추천하게 되었다.

1 시간의 문제 : 노화 과정
1-1 우리는 왜 영원히 살 수 없는가
1-2 여자는 왜 남자보다 오래 살까
1-3 마음이 젊은 ‘슈퍼 노인들’

2 유전 메트로놈 : 텔로미어
2-1 유전자가 우리를 늙게 만든다?
2-2 겁이 많으면 더 일찍 늙는다?
2-3 텔로미어, 텔로머레이스, 그리고 암
2-4 텔로미어가 우리에게 알려주는 것들
2-5 노화의 숨은 적 : 노화 세포

3 유리기의 손상
3-1 항산화제라는 신화
3-2 유리기 이론의 변화
3-3 피할 수 없다면 즐겨라?
3-4 블루베리는 뇌의 양식

4 칼로리 절감 : 감소가 증가를 뜻할까?
4-1 칼로리 절감이 생명 연장으로 이어지지 않을 수도 있다
4-2 과식이 치매를 부른다?
4-3 장수 유전자의 수수께끼를 풀어라
4-4 장수로 가는 새로운 길

5 알츠하이머와 노화 관련 치매
5-1 알츠하이머 연구의 진전 : 뇌를 청소하라
5-2 생쥐에게서 알츠하이머병 증상이 역주행하다
5-3 알츠하이머를 멈춰라
5-4 알츠하이머 : 어둠을 밀어내기

6 장수를 찾아서
6-1 100세는 새로운 80세인가?
6-2 우리 모두가 100세까지 살려면
6-3 항노화 약물들을 위한 탐색이 주류에 오르다
6-4 건강한 몸에 건강한 정신이 깃든다?

“우리는 모두 삶의 끝에 관한 생각을 되도록 피하려 한다. 그렇지만 가끔씩이라도 스스로에게 그런 질문들을 던지고, 의료 정책과 연구의 목표를 올바르게 규정하는 것은 건전한 일이다. 과학이 죽음을 회피하려는 노력에 어디까지 힘을 보태줄 수 있을지 알아보는 것 또한 중요하다.” (1-1 우리는 왜 영원히 살 수 없는가)

“왜 일부 사람들은 실제보다 더 늙어(또는 젊어) 보일까? 과학자들은 답을 찾아냈을지도 모른다. (…) 생활 연령은 생물학적 연령과 매우 다르다. 사마니에 따르면 생물학적 연령은 텔로미어, 즉 귀중한 유전자들을 매일의 마모에서 보호하는, 염색체 양 끝의 길이와 관련 있다. 우리는 정해진 길이의 텔로미어를 가지고 태어나며, 이들이 세포분열 때마다 짧아지는 것이 노화를 야기한다고 과학자들은 생각한다.” (2-1 유전자가 우리를 늙게 만든다)

“심리적 스트레스는 모두 육체적 건강에 영향을 미칠 수 있다. 최근의 한 연구는 강렬한 공포 불안이 중년과 노년의 여성에게서 더 빠른 생물학적 노화, 그리고 아마도 관련된 건강 문제들을 유발할 수 있음을 시사한다.” (2-2 겁이 많으면 더 일찍 늙는다)

“시간이 지나면서 일어나는 텔로미어의 단축과 분열 능력의 쇠퇴가 인간 노화의 원인일 수도 있을까? 어쩌면 주된 원인은 아닐지도 모른다. 어차피 세포들은 보통 인간이 죽을 때까지 필요로 하는 횟수보다 더 여러 차례 분열하기 때문이다. 그럼에도 더 나이가 든 사람은 더러 일부 세포들의 노화로 신체 기능이 쇠퇴할지도 모른다. (…) 그리고 특정한 백혈구 수의 감소는 노화 관련 면역 기능 저하를 유발할 수도 있다.” (2-3 텔로미어, 텔로머레이스, 그리고 암)

“일부 연구자들은 텔로머레이스를 결여한 인간 세포에서 관찰되는 분열 능력 손실이 어쩌면 우리를 노쇠하게 만들기 위해서가 아니라 암 발생을 막기 위해 진화했을지도 모른다고 생각하고 있다. 암은 한 세포가 다수의 유전적 돌연변이를 일으켜, 통제를 벗어나 복제하고 이동할 때 발생한다.” (2-3 텔로미어, 텔로머레이스, 그리고 암)

“현재로서 해로운 세포 노화에 맞서는 가장 신중한 방법은 다음과 같다. “흡연을 하지 말고, 적당히 먹고, 운동을 하세요.”” (2-5 노화의 숨은 적 : 노화 세포)

“산화 손상이 노화를 축적한다는 해묵은 이론을 지지해온 사람들에게 이러한 발견들은 이단 그 자체였다. 그러나 그런 발견들은 갈수록 예외에서 일반 법칙으로 변해갔다. 지난 10년 동안 유리기를 비롯한 반응성 분자들이 노화를 촉진하는 것이 아니라 노화에 직접 맞선다는 것을 더 확실히 입증하기 위해 더 많은 실험들이 설계되었다.” (3-1 항산화제라는 신화)

“그렇지만 우리를 비롯한 연구자들은 유기체가 과도한 열에 노출되거나 식량이나 물이 부족한, 스트레스가 심한 환경에서 버티게 해주는 유전자들이 나이와 상관없이 자연적 방어와 보수 활동을 굳건히 유지해줄 힘을 가졌음을 발견했다. 이런 유전자들은 생존을 위한 신체 기능을 극대화함으로써 그 개체가 위기에서 살아남을 가능성을 최대로 높인다. 그리고 그런 유전자들은 충분히 오래 활성 상태를 유지할 경우 그 유기체의 건강을 극적으로 증진하고 수명을 늘린다. 본질적으로 그들은 노화 유전자의 반대 항, 즉 장수 유전자다.” (4-3 장수 유전자의 수수께끼를 풀어라)

“세계 인구가 점점 노령화하면서 알츠하이머는 갈수록 더 많은 사람에게 위협이 된다. 비록 우리는 이 연구에서 아직 새로운 치유법을 밝혀내지 못했지만, 이런 발견들이 주는 교훈은 명확하다. 우리가 정말 알츠하이머에 맞선 전쟁에서, 아니면 하다못해 전투에서라도 이기고 싶다면, 이 질환의 치유법을 찾기 위해 단백질들을 일그러뜨리고 뇌세포를 죽이는 복잡한 생물학을 파헤칠 수 있는 기초과학 연구가 필요하다.” (5-1 알츠하이머 연구의 진전 : 뇌를 청소하라)

“인간 수명의 한계를 밀어붙이려 노력하는 연구자들은 이렇게 묻는다. 이런 두 힘들 중 우리는 어느 쪽에 연구비를 걸어야 하는가? 노화를 늦추는 것과 개별적 질병에 맞서는 것, 어느 쪽이 더 효과적인 전략인가? 다시 말해 우리 대부분은 늙기 때문에 죽는가, 아니면 병들기 때문에 죽는가?” (6-2 우리 모두가 100세까지 살려면)

“다 알다시피 운동을 하지 않으면 근육이 물렁물렁해진다. 그러나 운동을 하면 뇌 역시 더 나은 상태를 유지한다는 점은 대부분 사람들이 깨닫지 못한다. (…) 육체적 운동은 활기찬 정신 건강에도 핵심적이다. (…) 과거에는 “늙은 개는 새로운 재주를 배우지 못한다”는 것이 고정관념이었다. 그러나 과학은 이 격언을 폐기해야 한다는 사실을 입증했다. (…) 노력을 통해 인지능력을 향상하고 노화에 따라오는 인지능력의 쇠퇴를 어느 정도 예방할 수 있다.” (6-4 건강한 몸에 건강한 정신이 깃든다?