이 글은 『다윈과 게놈지도가 놓친, 진화의 실체 칼슘』(윤종원) 제5장의 첫 부분입니다. 본문·수치·인용은 원고 그대로입니다.
서론: DNA는 설계하고, 칼슘은 실행한다
1953년 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 DNA의 이중나선 구조를 발견한 이후, 우리는 DNA를 생명의 설계도라고 부릅니다. DNA에는 단백질을 만드는 방법이 기록되어 있고, 세포가 언제 분열해야 하는지가 암호화되어 있으며, 발생이 어떤 순서로 진행되어야 하는지가 적혀 있습니다.
유전학의 발전과 함께 DNA는 생명의 본질을 담고 있는 분자로 여겨지게 되었고, DNA를 이해하면 생명을 이해할 수 있다는 생각이 널리 퍼졌습니다. 그러나 설계도만으로는 아무 일도 일어나지 않습니다. 건축 설계도가 아무리 정교하게 그려져 있어도 누군가 벽돌을 쌓고 철근을 엮고 콘크리트를 부어야 건물이 세워집니다. 설계도는 무엇을 만들어야 하는지를 알려주지만, 실제로 만드는 것은 설계도가 아닙니다. 생명에서 그 실행자는 무엇일까요? 여러 분자들이 후보가 될 수 있습니다. ATP는 에너지 화폐로서 세포의 모든 활동에 연료를 공급합니다. cAMP는 세포 내 신호전달자로서 호르몬 신호를 세포 내부로 전달합니다. 그러나 가장 보편적이고 근본적인 실행자는 칼슘입니다. 생명의 거의 모든 결정적 순간에 칼슘이 방아쇠를 당깁니다. DNA가 설계코드라면, 칼슘은 그 설계를 현실로 만드는 실행코드입니다.
정자가 난자를 만나는 순간을 생각해봅시다. 수정은 생명의 시작입니다. 두 개의 반쪽 세포가 만나 하나의 완전한 세포가 되고, 이 세포가 분열을 시작하여 결국 완전한 개체가 됩니다. 그런데 정자가 난자에 진입하는 순간, 난자 안에서 극적인 사건이 일어납니다. 칼슘 파동입니다. 포유류 난자에서 이 칼슘 파동은 정자가 진입한 지점에서 시작하여 약 2초 만에 난자 전체를 휩쓸고 지나갑니다. 심장은 평생 약 25억에서 30억 번 박동합니다. 매 박동마다 심근세포가 수축하고 이완합니다. 이 과정의 핵심에 칼슘이 있습니다. 시냅스 전달의 핵심도 칼슘입니다. 860억 개의 뉴런, 100조 개의 시냅스. 매 순간 수천억 번의 칼슘 신호가 우리의 생각, 감정, 기억을 만들어냅니다. 피를 멎게 하는 혈액 응고 과정에서도 칼슘은 필수적입니다. 칼슘은 생명의 시작만이 아니라 끝에도 관여합니다. 세포가 사멸 신호를 받으면, 소포체에서 칼슘이 방출되고 이 칼슘이 미토콘드리아로 유입되어 세포자멸사를 실행합니다.
진화는 왜 하필 칼슘을 생명의 실행자로 선택했을까요? 첫째, 칼슘은 이미 있었습니다. 원시 바다에 칼슘이 풍부했고, 진화는 이미 있는 것을 새로운 용도로 전용하는 것이 완전히 새로운 것을 발명하는 것보다 효율적입니다. 둘째, 칼슘은 위험했습니다. 높은 세포질 칼슘 농도는 ATP를 침전시키고 단백질을 응집시키고 세포막을 파괴하는 독성이 있습니다. 이 위험성 때문에 모든 세포는 칼슘을 철저히 배제해야 했고, 그 결과 세포 밖 칼슘 농도인 약 1에서 2밀리몰과 세포 안 칼슘 농도인 약 100나노몰 사이에 1만 배 이상의 농도 차이가 생겼습니다. 이 거대한 농도 구배 덕분에, 칼슘 통로가 잠깐만 열려도 칼슘이 빠르게 유입되어 명확한 신호를 만들고, 통로가 닫히고 펌프가 칼슘을 제거하면 신호가 빠르게 종료됩니다. 셋째, 칼슘은 다재다능합니다. 신호 분자이면서 동시에 구조 물질입니다. 넷째, 칼슘은 순환 가능합니다. 뼈에 저장했다가 필요할 때 꺼내 쓰고, 생명체가 죽으면 환경으로 돌아가 다른 생명이 다시 사용합니다. DNA가 프로그램 코드, 즉 설계코드라면, 칼슘은 그 코드를 실행하는 인터프리터, 즉 실행코드입니다.
| 역할 | DNA (설계코드) | 칼슘 (실행코드) |
|---|---|---|
| 기능 | 무엇을, 어떻게 만들지 설계 | 언제 작동시킬지 실행 |
| 비유 | 건축 설계도, 저장된 프로그램 | 시공자, 실행 버튼 |
| 특성 | 정보 저장, 유전 | 신호 전달, 방아쇠 |
| 없으면 | 청사진 없음 | 설계도가 종이 위에 머묾 |
생명 순환의 여섯 단계: 모든 단계에서 칼슘이 실행한다
DNA가 생명의 설계도라면, 칼슘은 그 설계를 현실로 만드는 실행코드입니다. 앞서 우리는 수정, 심장 박동, 시냅스 전달, 혈액 응고, 세포 사멸에서 칼슘의 역할을 살펴보았습니다. 그러나 이것은 빙산의 일각입니다. 칼슘이 실행코드로서 작동하는 범위는 이보다 훨씬 넓습니다. 생명은 여섯 단계로 순환합니다. 탄생, 성장, 번성, 쇠퇴, 사멸, 환원. 놀라운 것은 이 모든 단계에서 DNA가 설계하고 칼슘이 실행한다는 것입니다. DNA는 '무엇을, 어떻게 만들지'를 설계하고, 칼슘은 '언제 작동시킬지'를 실행합니다. 설계도만으로는 건물이 세워지지 않듯이, DNA만으로는 생명이 작동하지 않습니다. 각 단계에서 칼슘이 어떻게 실행코드로 작동하는지 살펴보겠습니다. 왜 하필 칼슘일까요? 세포는 평소 세포질 칼슘 농도를 극도로 낮게, 약 100나노몰로 유지합니다. 세포 바깥의 밀리몰 수준과 1만 배 이상의 농도 차이를 만들어두고, 필요할 때만 통로를 열어 칼슘을 유입시키고, 즉시 펌프로 내보냅니다. 이 급격한 상승과 하강의 진폭, 빈도, 리듬으로 '어떤 명령인지'를 구분합니다. 이것이 칼슘이 실행코드가 될 수 있는 물리적 조건입니다.
1. 탄생의 단계: 생명을 깨우는 방아쇠
생명을 시작하기 위해, 칼슘은 난자를 깨우는 방아쇠 역할을 합니다. DNA는 모든 것을 준비해둡니다. 난자 활성화 시스템을 설계하고, 피질 과립을 배치하고, 세포분열 기구를 조립해둡니다. 마치 무대 장치가 완벽하게 설치된 공연장과 같습니다. 조명, 음향, 배우, 소품이 모두 제자리에 있습니다. 그러나 막이 오르지 않으면 공연은 시작되지 않습니다. 정자가 진입하는 순간, 칼슘이 막을 올립니다. 칼슘 파동이 난자를 휩쓸면 생명이라는 공연이 시작됩니다. 피질 반응이 일어나 다른 정자의 진입을 막고, 첫 번째 세포분열이 시작됩니다. DNA가 '생명을 시작하라'고 설계해두었지만, 그 명령을 실행하는 것은 칼슘입니다. 인공수정에서 난자가 활성화되지 않을 때 칼슘 이온운반체로 활성화를 유도할 수 있다는 사실은, 칼슘이 생명 시작의 핵심 스위치임을 보여줍니다. 정자는 유전물질을 전달하는 동시에, 난자 안에서 칼슘 진동을 촉발하는 인자를 함께 가져옵니다. DNA가 각본이라면, 칼슘은 '액션!'을 외치는 감독입니다. 이것이 실행코드입니다. 탄생의 열쇠는 칼슘입니다.
2. 성장의 단계: 몸을 완성하는 시공자
몸을 완성하기 위해, 칼슘은 뼈를 쌓고 세포분열을 실행하는 시공자 역할을 합니다. DNA는 몸을 만드는 청사진을 제공합니다. 성장판의 구조를 설계하고, 골아세포와 연골세포를 프로그래밍하고, 세포주기를 조절하는 단백질들을 암호화해둡니다. 건축에 비유하면, DNA는 100층 빌딩의 설계도입니다. 철골 구조, 배관, 전기 시스템이 모두 도면에 그려져 있습니다. 그러나 설계도만으로는 빌딩이 세워지지 않습니다. 누군가 매일 현장에서 '여기에 철근을 세워라', '저기에 콘크리트를 부어라' 명령을 내려야 합니다. 칼슘이 그 현장 감독입니다. 성장판에서 연골세포가 증식하고 비대해지는 매 순간, 칼슘 신호가 세포주기의 전환을 실행합니다. 세포분열은 여러 신호의 합으로 결정되지만, 그 신호가 '지금 실행할지' 타이밍을 찍어주는 대표 신호가 칼슘입니다. 하이드록시아파타이트가 콜라겐 사이에 침착되어 단단한 뼈가 형성되는 것도 칼슘이 실행하는 것입니다. DNA는 '키 180센티미터의 뼈대를 만들어라'라는 설계도를 제공하지만, 매일매일 뼈를 쌓아올리는 것은 칼슘입니다. 신경 발달에서도 마찬가지입니다. 뇌에서 시냅스가 형성되고 불필요한 연결이 가지치기되는 과정을 정원 가꾸기에 비유할 수 있습니다. DNA는 어떤 나무와 꽃을 심을지 설계해두었지만, 어떤 가지를 살리고 어떤 가지를 쳐낼지는 칼슘 신호의 패턴이 결정합니다. 자주 쓰이는 회로는 칼슘 신호 패턴이 반복되며 강화 쪽으로 학습되고, 덜 쓰이는 회로는 칼슘 신호가 약해지면서 정리 방향으로 기울어집니다. DNA가 성장의 설계도라면, 칼슘은 매일 현장에서 결정을 내리는 시공자입니다. 이것이 실행코드입니다. 성장의 열쇠는 칼슘입니다.
3. 번성의 단계: 수조 번의 실행 버튼
성장이 끝나면 번성의 시기가 옵니다. 이 시기에 생명체는 자신의 모든 시스템을 가동하여 생존하고, 번식하고, 우월한 유전자를 다음 세대에 전달합니다. 진화적 관점에서, 번성기의 모든 생리 기능은 하나의 목표를 향합니다. 번식 성공의 극대화입니다. 심장이 뛰는 것도, 숨을 쉬는 것도, 생각을 하는 것도, 위협에 반응하는 것도 모두 생존을 위해서이고, 생존은 번식을 위해서입니다. 번성의 단계에서 칼슘은 가장 바쁩니다. 생명을 유지하는 기본 기능들, 영양과 대사, 감각과 인지, 운동과 반응, 보호와 방어, 고등 기능들, 그리고 번식 자체까지, 모든 영역에서 칼슘이 실행코드로 작동합니다. 하나씩 살펴보겠습니다.
생명 유지의 기본 기능
심장 박동을 생각해봅시다. DNA는 심장을 설계합니다. 심근세포를 만들고, 리아노딘 수용체를 배치하고, SERCA 펌프를 설치하고, 수축 단백질을 조립해둡니다. 자동차로 비유하면, 엔진 블록, 피스톤, 연료 분사 시스템이 모두 조립되어 있는 상태입니다. 그러나 시동 키를 돌리지 않으면 엔진은 돌아가지 않습니다. 매 박동마다 칼슘이 시동 키를 돌립니다. 전기 신호가 도달하면 세포막의 칼슘 통로가 열리고, 소량의 칼슘이 유입되고, 이것이 근소포체의 리아노딘 수용체를 자극하여 대량의 칼슘이 방출됩니다. 이것이 칼슘 유도 칼슘 방출, CICR입니다. 이 과정이 분당 60회에서 100회, 하루 약 10만 회, 평생 25억에서 30억 회 반복됩니다. DNA는 심장을 설계했지만, 매 순간 심장을 뛰게 하는 것은 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
호흡을 생각해봅시다. DNA는 호흡 시스템을 설계합니다. 횡격막을 만들고, 늑간근을 배치하고, 호흡 중추를 뇌간에 프로그래밍해둡니다. 펌프로 비유하면, 펌프의 모든 부품이 조립되어 있습니다. 그러나 펌프질을 하지 않으면 공기는 들어오지 않습니다. 매 호흡마다 칼슘이 펌프질을 합니다. 뇌간의 호흡 중추에서 신호가 나가고, 횡격막 신경을 따라 활동전위가 전달되고, 횡격막 근육세포에 칼슘이 유입되어 근육이 수축합니다. 분당 12회에서 20회, 하루 약 2만 회, 평생 수억 회입니다. DNA는 호흡 시스템을 설계했지만, 매 순간 숨을 쉬게 하는 것은 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
자율신경을 생각해봅시다. DNA는 교감신경과 부교감신경 시스템을 설계합니다. 자동차로 비유하면, 액셀과 브레이크 페달이 설치되어 있습니다. 그러나 페달을 밟지 않으면 차는 움직이지도, 멈추지도 않습니다. 위기 상황에서 칼슘이 액셀을 밟습니다. 교감신경이 활성화되면 신경 말단에 칼슘이 유입되고, 노르에피네프린이 방출되고, 심박수가 올라가고, 혈압이 상승합니다. 위기가 지나면 칼슘이 브레이크를 밟습니다. 부교감신경 말단에서 칼슘 유입이 아세틸콜린 방출을 촉발하고, 심박수가 내려갑니다. DNA는 가속과 감속 시스템을 설계했지만, 실제로 페달을 밟는 것은 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
혈압 조절을 생각해봅시다. DNA는 혈관 평활근을 설계합니다. 수도 시스템으로 비유하면, 파이프와 밸브가 설치되어 있습니다. 그러나 밸브를 조작하지 않으면 수압은 조절되지 않습니다. 매 순간 칼슘이 밸브를 조작합니다. 혈관 평활근 세포에 칼슘이 유입되면 근육이 수축하고 혈관이 좁아지며 혈압이 올라갑니다. 칼슘이 펌프에 의해 제거되면 근육이 이완하고 혈관이 넓어지며 혈압이 내려갑니다. DNA는 혈압 조절 시스템을 설계했지만, 실제로 혈압을 올리고 내리는 것은 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
체온 조절을 생각해봅시다. DNA는 체온 조절 시스템을 설계합니다. 에어컨 시스템으로 비유하면, 냉각기, 히터, 환풍기, 온도 센서가 모두 설치되어 있습니다. 그러나 시스템을 가동하지 않으면 실내 온도는 조절되지 않습니다. 더울 때 칼슘이 냉각 시스템을 가동합니다. 땀샘 세포에 칼슘이 유입되면 땀이 분비되고, 피부 혈관 평활근에서 칼슘이 빠지면 혈관이 확장되어 열이 방출됩니다. 추울 때 칼슘이 난방 시스템을 가동합니다. 골격근에 반복적 칼슘 신호가 전달되면 떨림이 일어나 열이 생산됩니다. DNA는 체온 조절 시스템을 설계했지만, 실제로 시스템을 가동하는 것은 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
| 기능 | DNA가 설계한 것 | 칼슘이 실행하는 것 | 비유 |
|---|---|---|---|
| 심장 박동 | 심근세포, 리아노딘 수용체, SERCA | CICR로 수축/이완 반복 | 엔진의 시동 키 |
| 호흡 | 횡격막, 늑간근, 호흡 중추 | 근육 수축으로 공기 흡입/배출 | 펌프질 |
| 자율신경 | 교감/부교감 신경계 | 노르에피네프린 /아세틸콜린 방출 | 액셀과 브레이크 |
| 혈압 | 혈관 평활근, 칼슘 통로/펌프 | 혈관 수축/이완 | 밸브 조작 |
| 체온 | 땀샘, 피부혈관, 떨림 반사 | 땀 분비, 혈관 확장/수축, 떨림 | 에어컨 시스템 |
영양과 대사
소화를 생각해봅시다. DNA는 소화 시스템을 설계합니다. 식도와 위와 장의 평활근을 만들고, 위산을 분비하는 벽세포를 배치하고, 소화효소를 분비하는 췌장 세포를 프로그래밍해둡니다. 컨베이어 벨트 시스템으로 비유하면, 벨트와 롤러와 분류 장치가 모두 설치되어 있습니다. 그러나 벨트를 돌리지 않으면 물건은 이동하지 않습니다. 음식이 들어오면 칼슘이 컨베이어 벨트를 돌립니다. 식도, 위, 소장, 대장의 평활근에 차례로 칼슘이 유입되면 연동운동이 일어나 음식물이 아래로 이동합니다. 위의 벽세포에 칼슘이 유입되면 위산이 분비됩니다. 췌장의 선방세포에 칼슘이 유입되면 소화효소가 분비됩니다. DNA는 소화 시스템을 설계했지만, 실제로 소화를 실행하는 것은 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
삼키는 동작을 생각해봅시다. DNA는 삼킴 시스템을 설계합니다. 엘리베이터로 비유하면, 엘리베이터 박스와 케이블과 모터가 설치되어 있습니다. 그러나 버튼을 누르지 않으면 엘리베이터는 움직이지 않습니다. 음식을 삼킬 때 칼슘이 버튼을 누릅니다. 혀 근육에 칼슘이 유입되어 음식을 인두 쪽으로 밀고, 인두 근육에 칼슘이 유입되어 음식을 식도로 넘기고, 식도 근육에 칼슘이 순차적으로 유입되어 음식을 위로 내려보냅니다. 이 모든 과정이 약 8초 안에 정확한 순서로 일어납니다. DNA는 삼킴 시스템을 설계했지만, 실제로 삼키는 동작을 실행하는 것은 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
침 분비를 생각해봅시다. DNA는 침샘을 설계합니다. 수도꼭지로 비유하면, 수도관과 밸브와 꼭지가 설치되어 있습니다. 그러나 꼭지를 틀지 않으면 물은 나오지 않습니다. 음식 냄새를 맡거나 음식을 볼 때, 칼슘이 수도꼭지를 틉니다. 자율신경 신호가 침샘에 도달하면 세포에 칼슘이 유입되고, 침이 분비됩니다. 하루 1리터에서 1.5리터의 침이 이렇게 분비됩니다. DNA는 침샘을 설계했지만, 실제로 침을 분비하게 하는 것은 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
배뇨를 생각해봅시다. DNA는 배뇨 시스템을 설계합니다. 배수 시스템으로 비유하면, 물탱크와 배수관과 밸브가 설치되어 있습니다. 그러나 밸브를 열지 않으면 물은 빠지지 않습니다. 방광이 차면 칼슘이 배수 밸브를 엽니다. 배뇨 반사가 시작되면 배뇨근에 칼슘이 유입되어 방광이 수축하고, 괄약근에서 칼슘이 빠지면서 괄약근이 이완되어 소변이 배출됩니다. DNA는 배뇨 시스템을 설계했지만, 실제로 배뇨를 실행하는 것은 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
배고픔과 포만감을 생각해봅시다. DNA는 식욕 조절 시스템을 설계합니다. 자동차의 연료 게이지로 비유하면, 연료 센서와 게이지 화면과 경고등이 설치되어 있습니다. 그러나 신호를 보내지 않으면 운전자는 연료 상태를 알 수 없습니다. 위가 비면 칼슘이 '연료 부족' 신호를 보냅니다. 대부분의 호르몬과 분비 신호는 분비, 즉 엑소사이토시스 순간에 칼슘이 방아쇠로 쓰입니다. DNA는 식욕 조절 시스템을 설계했지만, 실제로 '배고프다' 또는 '배부르다' 신호를 보내는 순간에 칼슘이 관여합니다. 이것이 실행코드입니다.
효소 활성화를 생각해봅시다. DNA는 수많은 효소들을 설계합니다. 그런데 많은 효소들은 칼슘이 결합해야 활성화됩니다. CaMK, PKC, 칼파인, 아밀라아제, 리파아제 등이 그렇습니다. 공장의 기계로 비유하면, 기계가 설치되어 있지만 전원이 들어와야 작동합니다. 칼슘이 전원을 켭니다. 세포에 신호가 오면 칼슘 농도가 상승하고, 칼슘이 효소에 결합하고, 효소가 활성화되어 작업을 수행합니다. DNA는 효소를 설계했지만, 효소를 작동시키는 스위치는 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
호르몬 분비를 생각해봅시다. DNA는 호르몬 분비 시스템을 설계합니다. 택배 시스템으로 비유하면, 물류 창고에 물건이 포장되어 쌓여 있습니다. 그러나 배송 지시가 없으면 물건은 창고에 머뭅니다. 혈당이 오르면 칼슘이 인슐린 배송을 지시합니다. 베타세포에 칼슘이 유입되면 인슐린 과립이 세포막과 융합하여 인슐린이 혈중으로 분비됩니다. DNA는 호르몬을 설계했지만, 호르몬을 혈중으로 내보내는 것은 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
| 기능 | DNA가 설계한 것 | 칼슘이 실행하는 것 | 비유 |
|---|---|---|---|
| 소화 | 위장관 평활근, 분비세포 | 연동운동, 위산/효소 분비 | 컨베이어 벨트 |
| 삼킴 | 혀/인두/식도 근육 | 순차적 근육 수축 | 엘리베이터 버튼 |
| 침 분비 | 침샘, 분비세포 | 침 분비 촉발 | 수도꼭지 |
| 배뇨 | 배뇨근, 괄약근 | 방광 수축, 괄약근 이완 | 배수 밸브 |
| 효소 | CaMK, PKC, 칼파인 등 | 효소 활성화 | 기계의 전원 |
| 호르몬 | 인슐린, 성호르몬 등 | 엑소사이토시스로 분비 | 택배 배송 지시 |
감각과 인지
뇌 활동을 생각해봅시다. DNA는 860억 개의 뉴런과 100조 개의 시냅스를 설계합니다. 인터넷으로 비유하면, 전 세계에 광케이블과 라우터와 서버가 설치되어 있습니다. 그러나 데이터 패킷이 전송되지 않으면 인터넷은 작동하지 않습니다. 매 순간 칼슘이 데이터 패킷을 전송합니다. 활동전위가 시냅스 말단에 도달하면 칼슘 통로가 열리고, 칼슘이 유입되고, 시냅토태그민이 활성화되고, 신경전달물질이 방출됩니다. 이 과정이 100조 개 시냅스에서 매 순간 일어나며 우리의 모든 생각, 감정, 기억이 만들어집니다. DNA는 뇌를 설계했지만, 뇌가 작동하게 하는 것은 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
시각을 생각해봅시다. DNA는 눈을 설계합니다. 막대세포 1억 2천만 개와 원뿔세포 600만 개를 배치하고, 망막의 층층 구조를 만들고, 시신경을 뇌에 연결해둡니다. 카메라로 비유하면, 렌즈와 센서와 이미지 처리 칩이 설치되어 있습니다. 그러나 셔터가 눌리지 않으면 사진은 찍히지 않습니다. 빛이 망막에 닿으면 칼슘이 셔터를 누릅니다. 광수용체에서 빛 신호가 전기 신호로 변환될 때, 칼슘은 민감도와 적응을 조율하는 피드백 조절자로 작동합니다. 동시에 광수용체 시냅스에서 칼슘 통로가 신경전달물질 방출을 매개하여 시각 정보가 다음 단계로 넘어갑니다. DNA는 눈을 설계했지만, 보는 것을 실행하는 것은 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
청각을 생각해봅시다. DNA는 귀를 설계합니다. 달팽이관의 유모세포 1만 6천 개를 배치하고, 청신경을 뇌에 연결해둡니다. 마이크로폰으로 비유하면, 진동판과 회로와 앰프가 설치되어 있습니다. 그러나 신호가 전송되지 않으면 소리는 녹음되지 않습니다. 소리가 들어오면 칼슘이 신호를 전송합니다. 음파가 유모세포의 섬모를 흔들면 기계적 자극 채널이 열리고 칼슘이 유입되며, 이 칼슘이 신경전달물질 방출을 촉발하여 청신경으로 신호가 전달됩니다. DNA는 귀를 설계했지만, 듣는 것을 실행하는 것은 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
미각을 생각해봅시다. DNA는 혀의 미뢰를 설계합니다. 약 1만 개의 미뢰에 미각 수용체 세포들을 배치합니다. 음식 테스터로 비유하면, 테스터가 맛을 보고 평가할 준비가 되어 있습니다. 그러나 평가 결과를 전달하지 않으면 정보는 쓸모없습니다. 음식이 혀에 닿으면 칼슘이 평가 결과를 전달합니다. 맛 물질이 수용체에 결합하면 세포 내 신호 경로가 활성화되고, 칼슘이 세포질로 유입되고, 신경전달물질이 방출되어 미각 신경으로 신호가 전달됩니다. DNA는 미각 시스템을 설계했지만, 맛을 느끼는 것을 실행하는 것은 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
후각을 생각해봅시다. DNA는 코의 후각 상피를 설계합니다. 약 400종의 서로 다른 후각 수용체를 발현하는 수백만 개의 후각 뉴런을 배치해둡니다. 가스 감지기로 비유하면, 수백 종의 센서가 설치되어 있습니다. 그러나 감지 결과를 전달하지 않으면 경보는 울리지 않습니다. 냄새 분자가 코에 들어오면 칼슘이 감지 결과를 전달합니다. 냄새 분자가 후각 수용체에 결합하면 신호 전달 경로가 활성화되고, 칼슘이 유입되고, 활동전위가 발생하여 후각 정보가 뇌로 전달됩니다. DNA는 후각 시스템을 설계했지만, 냄새를 맡는 것을 실행하는 것은 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
촉각을 생각해봅시다. DNA는 피부의 감각 수용체들을 설계합니다. 마이스너 소체, 파치니 소체, 메르켈 원반, 루피니 종말을 배치합니다. 터치스크린으로 비유하면, 압력을 감지하는 센서들이 화면 전체에 깔려 있습니다. 그러나 터치 정보를 전송하지 않으면 화면은 반응하지 않습니다. 피부에 압력이 가해지면 칼슘이 터치 정보를 전송합니다. 기계적 자극이 감각 수용체를 변형시키면 이온 채널이 열리고, 칼슘을 포함한 이온들이 유입되어 신경 신호가 발생합니다. DNA는 촉각 시스템을 설계했지만, 만지는 것을 느끼게 하는 것은 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
평형감각을 생각해봅시다. DNA는 내이의 전정기관을 설계합니다. 세 개의 반고리관과 두 개의 이석기관을 만들고, 유모세포를 배치합니다. 자이로스코프로 비유하면, 회전과 기울기를 감지하는 센서가 설치되어 있습니다. 그러나 센서 정보를 전달하지 않으면 자세는 교정되지 않습니다. 몸이 기울거나 회전하면 칼슘이 센서 정보를 전달합니다. 림프액의 움직임이 유모세포의 섬모를 구부리면 기계적 자극 채널이 열리고 칼슘이 유입되며, 신경전달물질이 방출되어 전정신경으로 신호가 전달됩니다. DNA는 평형감각 시스템을 설계했지만, 균형을 잡게 하는 것은 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
통증을 생각해봅시다. DNA는 통각 시스템을 설계합니다. 통각 수용기를 전신에 분포시키고, 통증 신호를 전달하는 신경 섬유를 배치합니다. 화재 경보기로 비유하면, 열 감지기와 연기 감지기와 경보 사이렌이 설치되어 있습니다. 그러나 경보를 울리지 않으면 불이 나도 대피할 수 없습니다. 조직이 손상되면 칼슘이 화재 경보를 울립니다. 손상 부위에서 방출된 물질들이 통각 수용기를 활성화시키면 이온 채널이 열리고, 칼슘을 포함한 이온들이 유입되어 활동전위가 발생하고, 통증 신호가 뇌로 전달됩니다. DNA는 통각 시스템을 설계했지만, 아프다는 신호를 보내는 것은 칼슘입니다. 이것이 실행코드입니다.
| 감각 | DNA가 설계한 것 | 칼슘이 실행하는 것 | 비유 |
|---|---|---|---|
| 뇌/사고 | 860억 뉴런, 100조 시냅스 | 신경전달물질 방출 | 인터넷 데이터 전송 |
| 시각 | 막대/원뿔세포, 망막, 시신경 | 광변환, 신호 전달 | 카메라 셔터 |
| 청각 | 유모세포, 청신경 | 신경전달물질 방출 | 마이크 신호 전송 |
| 미각 | 미뢰, 미각 수용체 | 신경전달물질 방출 | 테스터 평가 전달 |
| 후각 | 400종 후각 수용체 | 활동전위 발생 | 가스 감지 경보 |
| 촉각 | 마이스너/파치니 소체 등 | 신경 신호 발생 | 터치스크린 |
| 평형 | 반고리관, 이석기관 | 신경전달물질 방출 | 자이로스코프 |
| 통증 | 통각 수용기, 통증 신경 | 활동전위 발생 | 화재 경보 |