생명발생의 비밀
김경태 지음 (포항공대 교수, 분자신경생리학, ktk@postech.ac.kr)
얼마 전 내 연구실의 대학원생이 떡을 가져 왔다. 최근에 딸을 낳아 기뻐하던 학생인데 태어난 지 벌써 100일이 되었다며 떡을 해서 자축하며 연구실의 동료들과 함께 나눠 먹기 위해 가져왔다. 엄마, 아빠가 키가 크고 잘 생겼으니까 딸도 키가 크고 예쁘게 자랄 것이고, 공부와 연구에 열심인 아빠를 닮아 지적인 능력도 뛰어나 나중에 한국을 대표하는 미인이 될 것이라는 덕담을 서로 나누었다.
한 청년과 처녀가 만나 서로 사랑하여 결혼을 하면 자연히 애기가 생길 것으로 생각하지만 이 과정을 자세히 들여다보면 참으로 경이로움을 느낀다. 정자와 난자가 만나 하나의 완전한 개체로 발생하기까지 사람의 경우 266일간 38주 동안 엄마의 자궁 속에서 자란다. 단 한 개의 수정란 세포에서부터 출발하여 60-70조개의 세포를 가진 온전한 개체로 될 때까지 한 치의 오차도 없이 정확하게 발생해야 한다. 처음 정자가 난자를 만나게 되면 정자의 머리 부분에 있던 첨체로부터 효소들이 쏟아져 나와 난자의 젤리 막을 녹인다. 그러면 젤리 막에 구멍이 생기고 그 아래 비텔린(Vitelline) 막이 드러나게 된다. 비텔린 막에는 정자가 결합할 수 있는 종 특이적 수용체가 존재하는데 이 수용체에 정자의 표면에 있던 단백질이 결합을 하고, 이어서 정자와 난자의 원형질막끼리 융합하게 되면, 정자의 핵이 난자로 들어가 난자의 핵과 합쳐서 수정란이 되는 것이다. 이때 2-5억 개의 정자 세포 중에 가장 먼저 난자에 도달한 정자가 난자와 융합할 수 있다. 가장 먼저 도달한 정자가 난자와 만나게 되면 난자의 원형질막의 전위가 탈분극이 되는 전기적 변화가 일어나고, 정자와 융합한 후에는 난자의 원형질막과 비텔린 막의 간격이 벌어지며 이 간격에 수액이 차고, 난자로부터 여러 단백질들이 분비되어 비텔린 막의 성질을 변화시켜 수정막을 형성하게 된다.
이렇게 난자가 최초의 정자를 만났을 때 일어나는 전기적 변화와 아울러 이어서 만들어지는 수정막 형성과 같은 생화학적인 변화가 일어남으로, 뒤늦게 도착한 정자는 난자에 들어올 수 없다. 그래서 염색체의 수가 2n이 되는 이배체 수정란 세포가 되는 것이다. 만약에 이런 과정이 일어나지 않는다면 난자는 여러 정자와 수정하게 되어 염색체 수가 너무 많은 비정상적인 수정란이 되기 때문에 정상적인 개체발생을 기대할 수 없다. 수정은 나팔관이라고도 부르는 자궁 관에서 일어나는데 수정되고 나서 24시간 후부터 세포의 분할이 이루어지고 동시에 수정란은 자궁 관의 섬모활동에 의해 서서히 자궁 쪽으로 옮겨 간다. 1주일 정도 지나면 100여 개의 세포로 이루어진 구형의 포배가 형성되고 자궁에 도착하면서 자궁내벽에 착상을 시도한다. 수정란이 자궁으로 이동하는 작업이 제대로 이루어지지 않으면 자궁에서 자라지 못하고 좁은 자궁관내에서 자라기 때문에 자궁외임신이 되어 산모가 위험하게 된다. 따라서 자궁에 도착하여 제대로 착상을 해야 하는데 이 과정도 정상적으로 일어나야 한다. 그렇지 않으면 유산이 되고 만다.
수정란이 포배가 되고 나면 세포의 대이동이 일어나서 외배엽, 중배엽, 내배엽으로 3개의 세포층이 형성되는 낭배가 만들어지고, 외배엽으로부터 신경판이 생기며 이것이 신경관을 거쳐 신경계로 발달하게 된다. 뿐만 아니라 외배엽은 피부와 눈의 각막이나 수정체 등으로 분화되고 중배엽은 뼈대나 근육, 순환기, 생식기 등으로 발달한다. 내배엽은 간이나 췌장 등 내부 장기로 발달하게 되면서 각 세포층이 적절한 기관형성을 하게 된다. 개체가 발생하면서 각 기관이 이루어지고 형태를 갖추게 되는 과정에서는 각 기관이 발달하는 목표지점에서 분비되는 화학 신호에 따라 세포가 이동하고, 또한 적절한 때에 스스로 세포가 죽어 버리는 예정된 세포의 죽음도 일어난다. 그리고 조직과 기관이 형성되면서 하나의 세포군이 가까운 다른 세포군의 발달에 영향을 주는 유도 작용이 있고, 분화된 조직과 기관들이 자기 자리에 있게 하는 패턴형성의 과정을 가진다. 패턴 형성이 잘못되면 팔이 가슴에 붙을 수도 있다. 이러한 복잡한 일련의 발생 과정을 통해 수정이 된 후 9주가 되면 태아의 팔 다리가 움직이고 손가락을 빨기도 하고 얼굴을 찡그리기도 한다. 그리고 20주가 되면 얼굴에 눈썹이 생기고 손톱 및 발톱이 생기고 30주가 지나면 태아의 눈이 떠지고 치아도 만들어진다.
건강한 아기로 출산되기까지 끊임없이 필요한 물질들의 합성이 일어나야 하고 세포의 분열과 이동, 분화, 발달이 적절한 때에 알맞게 일어나야 한다. 한 치의 오차가 있어서는 안 된다. 발생 과정 중에 조금의 실수만 있더라도 기형이나 장애를 가지게 된다. 발생단계를 들여다보면 엄청나게 복잡 할뿐만 아니라 아직도 알지 못하는 메커니즘들이 대부분이지만, 지금까지 관찰되고 연구된 결과만을 보더라도, 각 발생과정에서 필요한 때에 정확하고도 정밀한 반응이 일어나야 함을 알 수 있고 이 일들이 저절로 우연히 된다고 믿기는 너무나 어렵다. 하나의 완전한 생명체가 탄생하기까지 하나님께서 설계하시고 필요한 모든 것을 손수 만들어 놓으신 특별한 손길을 인정하지 않을 수 없다.
그런데 하나님께서는 육신의 생명을 주시기 위해서 이토록 세밀한 프로그램을 만드시고 세포들 간에 유기적으로 긴밀하게 상호 작용하면서 완전한 개체로 발생토록 하셨을 뿐만 아니라 하나님께서는 우리의 영혼에게도 생명을 주시기 위해서 위대한 계획을 수립하시고 이를 성취하셨다. 죄로 인해 영원히 하나님과 단절되어 영적인 생명이 없는 모습으로 하나님과 상관없이 살았던 우리들을 하나님의 자녀로 삼으셔서 행복한 삶을 살도록 하기 위해 특별한 계획을 하셨다. 죄의 문제를 해결하기 위해 하나님이신 예수님께서 직접 인간의 몸으로 이 땅에 오셔야만 했다. 그리고 우리가 치러야 할 죄값을 대신 치르셨다. 우리 자신이 죄로 인해 죽어야 하지만 주님께서 우리를 대신해서 십자가에 달려 비참한 죽음을 당하셨다. 이 사실을 믿는 자는 누구나 자신의 죄값을 치른 것으로 간주하신다. 그리고 주님께서 죽음에서 다시 살아나심으로써, 주님을 믿는 우리에게도 동일하게 영원한 생명의 복을 주시겠다고 약속을 하셨다. 나에게 육신의 생명을 주셨을 뿐만 아니라 영적 생명까지 허락하신 하나님께 감사드리며, 아직까지 영적인 생명을 얻지 못하고 하나님 안에서 행복한 삶을 누리지 못하는 많은 분들이 주님을 발견하고 새로운 생명의 삶이 이루어지기를 간절히 소망해 본다.(출처 : '과학으로 하나님을 만나다' 중에서)
