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사람 몸은 머리에서부터 발끝까지 지적설계이다.
: 보행, 근육, 태반, 방수, 뇌, 간...
(Walk This Way: Body Designs Head to Toe)
David F. Coppedge

    사람의 움직임을 조사해보면, 머리끝에서 발끝까지 지적설계(intelligent design)를 발견할 수 있다.

보행 동안에 수직 균형을 유지하는 보완 메커니즘(PLoS One. 2017. 2. 24). 우리는 의식적으로 주의를 기울이지 않고 걸어간다. 몇몇은 껌을 씹으면서, 문자를 보내면서, 걸어갈 수 있다. 인체는 높이가 넓이보다 훨씬 크고, 4개가 아닌 2개의 다리로 걸어간다. 따라서 인체는 움직이는 동안 균형을 유지해야하는 도전에 직면한다. 우리는 실제로 앞으로 나아가는 각 걸음마다 적절한 보정을 하고 있다. 보행이 얼마나 힘든 기술인지는 걸음마를 배우는 아기들이나, 뇌졸중 환자들을 통해서 알 수 있다. 6명의 생리학자들은 보행과 관련된 물리학과 신호를 파악하려고 노력하고 있었다 :

측면 균형(lateral balance)은 보행동안 인체를 똑바로 세우는데 중요한 요소이다. 균형 조절을 위한 두 중요한 메커니즘 중 하나는 발걸음 전략(stepping strategy)으로, 몸에 작용되는 중력의 힘을 조정하기 위해서, 발의 위치가 넘어지는 방향으로 변경된다. 또 하나는 측면발목 전략(lateral ankle strategy)으로, 몸체 질량이 발목 회전모멘트(ankle torque)에 의해서 능동적으로 가속되는 것이다. 현재 이 두 가지 전략이 서로 보완되어, 이동 중에 직립 균형이 이루어진다는 몇몇 증거들이 있다. 우리는 보행의 개시 동안에 발뒤꿈치 떼기 시에 낙하 느낌을 유도하기 위해서 갈바닉 전정 자극Galvanic vestibular stimulation, GVS)을 사용했다. 우리는 젊은 건강한 성인이 측면발목 전략과 발걸음 전략을 함께 사용하여, 착시적 낙하(illusory fall)에 반응하는 것을 발견했다. 선자세에서 발의 압력 중심(CoP)은 자극 개시 후 247ms에서 시작하여, 감지된 낙하 방향으로 약 2.5mm 이동되었다. 다음 단계의 발배치는 같은 방향으로 ≈15mm만큼 이동되었다. 이 두 메커니즘 사이의 일시적 지연은 그들이 이동 동안에 직립 균형에 독립적으로 공헌하며, 연속적인 협력 방식으로 잠재적으로 기여한다는 것을 암시한다.

육상 허들, 체조, 농구 선수들의 균형을 생각해보라.

근육 수축에 대한 분자 수준의 해상도(Osaka University. 2017. 1. 11). 당신이 걷거나, 근육을 구부릴 때, 세포내 수준에서의 실제적인 밀고 당김이 진행된다. 액틴 막(actin membrances)을 가로지르는 분자모터인 미오신(myosin)은 '공학적 경이(engineering marvel)'라고, 연구자들은 말했다. 이 기계는 당신이 운동할 때, 열심히 운동하고 있다 :

분자 수준에서 근육 수축은 액틴 섬유(actin filaments)를 당기는 미오신 분자에 의해 이루어진다. 오사카 대학의 연구자들에 의해서 얻어진, 전례 없는 해상도를 가진 새로운 전자현미경 사진은, 잡아당김 동안에 미오신 분자의 예상치 못한 커다란 구조적 변화를 보여주었다. Nature Communications(2017. 1. 9) 지에서 볼 수 있는 이러한 발견은 미오신이 어떻게 힘을 발생시키는 지와, 나노기계 구축에 대한 패러다임에 새로운 통찰력을 제공하고 있다.

오사카 대학의 교수인 케이키 남바​​(Keiichi Namba)와 같은 생물물리학자들에게, 작은 근육이 많은 힘을 생성하도록 하는, 근육에서 보여지는 작은 분자들의 능력은 미오신을 하나의 공학적 경이로 만들고 있었다.

태반(placentas)이 놀라운 이유(Live Science. 2017. 4. 11). 민디 와이스버거(Mindy Waisberger)는 시리즈물에서 독자들에게, 우리(생쥐에서 기린에 이르기까지 모든 태반 포유류)를 자라게 하고 보호해주는 생명유지 기관인 자궁에 대한 놀라운 사실들을 알려주고 있었다. ”그것은 생식 가능한 사람이 완전히 처음부터 자라나게 하는 독특한 기관이다”라고 그녀는 말한다. 그 기관은 호르몬에 반응하고, 다른 호르몬들을 분비하면서, 기관 내의 태아를 지속적으로 조절한다. ”태반을 둘러싸고 있는 것은, 태아 발달을 위한 영양소와 줄기세포를 운반하는 단백질들의 복잡한 일종의 비계(scaffold)인 양막(amniotic membrane)으로 알려진 얇은 보호 층이다.” 조직을 보호하는 능력은 상처 치료 기술에 영감을 주고 있다. 태반을 먹으려는 유혹에 빠지지 말라. 일부 사람들의 주장처럼, 태반이 몸에 좋다는 증거는 없다.

사람 눈의 방수 단백질군의 특성: 성별에 따른 비교(PLoS One. 2017. 3. 8). 우리의 눈에서, 각막 뒤에 있는 방수(aqueous humour)와, 수정체 뒤에 있는 초자체액(vitrious humor)에 대해서 학교에서 배웠던 사람도 있을 것이다. 그러나 안과의사가 아닌 사람들은, 이 방수가 어떤 일을 하고 있는지 잘 알지 못할 것이다 :

방수(Aqueous humour, AH)는 정상적인 안압을 유지하고, 안구 조직의 항상성을 조절하는 단백질들이 포함되어 있는, 하나의 중요한 생물학적 액체이다. 이들 구성 단백질들의 약간의 변경도 다양한 안과 질환의 발병과 관련되어 있다.... 총 147개의 단백질이 (1% 미만의 오류 발견률로) 확인되었으며, 확인된 전체 단백질들의 약 90%는 상위 10개의 주요 방수 단백질들이 차지하고 있다. 확인된 많은 수의 단백질들이 방어, 면역, 염증 메커니즘 및 상처에 대한 반응과 상관관계가 있었다.

약간의 억압이 뇌의 GPS를 구체화한다(Kings College London. 2017. 4. 10) : 뇌에 GPS 시스템이 있다면, 어떤 사람들에게 도움이 될까? 런던 킹스칼리지의 연구자들은 뇌가 공간정보(spatial information)를 암호화하고 있는 방법에 있어서, 중요한 역할을 하고 있는 대뇌 피질의 특별한 부류의 억제 뉴런을 발견했다고 기사는 말했다. 농구 시에 정확한 슛을 던지고 싶은가? 새로운 연구에서 연구자들은, 공간정보 암호라고 불리는, 바구니세포(basket cells)의 주요 부류 중 하나가, 뇌가 우리의 환경을 인식하고 기억하는데 있어서, 중요한 역할을 한다는 것을 밝혀냈다.

육상 포유류에서 씹을 때의 물리학(Nature Scientific Reports. 2017. 3. 7). 당신이 씹는 것이 아무리 질기거나 부드러워도, 당신의 근육은 체중에 기초한 멱법칙(power law)의 한계 내에서 머물러 있다는 것이다. 이것은 크고 작은 포유류에서 사실이다. ”우리의 모든 실험 데이터는 음식의 종류에 관계없이 체질량(body mass)의 6자리의 물리적 한계 내에서 유지된다.”

유전자 분석은 간(livers)의 작동 방법에 대한 새로운 사실들을 추가하고 있었다.(Weizmann Institute. 2017. 2. 13). 연구자들은 매일 일하고 있는 당신의 경이로운 간에 대해 설명하고 있었다. 간은 무슨 일을 하고 있는가? 그것은 살아있게 한다. 그러나 거기에는 많은 일들이 일어나고 있다 :

아침에 일어나서 활력을 느끼며, 머리가 맑다는 느낌을 받았다면, 아침식사 시간 전에 포도당을 제조한 간에 대해 감사하라. 간은 많은 중요한 기능들이 있지만, 독소를 제거하고, 우리의 혈액에서 운반되는 단백질들의 대부분을 생성한다. 바이츠만 과학연구소(Weizmann Institute of Science)의 연구자들은 최근 Nature 지에 보고된 연구에서, 간에서 여러 일들을 수행하는(multitasking) 놀라운 능력은 세포들 사이의 영리한 분업에 기인한다는 것을 보여주었다.

한 유전자 분석은 이 다목적 장기인 간에서 9가지 유형의 세포가 있음을 보여주었다. 그들은 어떤 목적을 이루기 위해서 정렬되어 있었다. ”과학자들은 생산 라인을 지나가며 어떤 제품이 만들어지는 공정과 같이, 담즙의 제조는 여러 다른 층의 세포들을 지나가면서 진행된다는 사실을 발견했다”고 말했다.

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이러한 초고도로 복잡한 기관과 물질들이 수백만 년 동안 무작위적인 오류로 인해 우연히 어쩌다가 생겨날 수 있었을까? 이것들은 너무도 훌륭하지 않은가? 진화론자들이여, 잠에서 깨어나라. 악몽에서 깨어나라. 시간을 내어, 활기차게 정력적으로 행동해 보라. 당신의 간에 대해 감사하라! 그리고 살아있고, 걷고, 근육을 구부리는 것에 대해 감사하라. 그리고 논리적으로 생각해보라.

 

출처 : CEH, 2017. 4. 13.
URL : http://crev.info/2017/04/walk-this-way/
번역자 : 미디어위원회

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