Notes

1. 보이지 않는 손

• 오랑우탄은 우림에서 생존하기 위해 하루 에너지 필요량을 최소화하도록 생리적으로 진화한 결과 영장류 중에서도 신진 대사율이 매우 낮고 생애사가 느리다.

“에너지 소비량은 우리 인간의 진화에 대해 어떤 사실을 알려줄 수 있을까?”

• 1995년 Leslie Aiello, Peter Wheeler는 인간과 유인원의 BMR(기초대사율)이 다른 포유류와 대체로 비슷하다는 사실을 바탕으로, 진화상 대단히 중요한 대사 변화는 에너지 할당 방식의 변화이며, 뇌로 가는 칼로리를 늘리고 소화관으로 가는 에너지는 줄였다고 주장했다. 여기서 일일 소비량은 동일하며, 인간은 유인원보다 에너지를 다르게 소비했을 뿐이었다. → 다른 종과 구분해주는 인간 특유의 에너지 소모가 큰 특징들을 충분히 설명하지 못한다.

“진화론적 관점에서 에너지 소 비와 운동, 식단. 건강과 대사 질병에 대한 최근의 우려.”

→진화한 신진대사의 효율적 관리를 위한 신진대사 작동 방식의 이해가 필요

2. 대체 신진대사가 무엇일까?

• 신진대사 : 대부분 세포막과 세포벽 안팎으로 분자를 보내고, 또 한 종류의 분자를 다른 종류의 분자로 바꾸는 일 → 에너지 소모→ 소모한 에너지 = 들인 활동과 얻은 열의 합

• 에너지 : 활동을 하고 열을 발생시킬 잠재력이 있는 것들 속에 저장. 운동, 열, 활동, 화학 에너지 등의 형태로 바뀔 수 있지만 없어지지 않음

• 에너지 측정 단위 : 칼로리 cal (물 1ml의 온도를 섭씨 1도 높이는 데 필요한 에너지)

• 줄 joule (일과 에너지의 국제단위. 1줄은 힘의 방향으로 1미터 움직일 때 한 일

• 1 줄/4=1 칼로리

• 세포가 하는 모든 활동과 세포가 소비하는 모든 에너지는 같은 것을 측정하는 두 가지 방법

• 에너지 소비량은 신체 활동의 기본 척도. 세포가 활동하는 속도가 대사율(분당 소비하는 에너지)를 결정. 몸속 모든 세포의 활동을 합산하면 분당 소비하는 에너지, 몸의 대사율이 나온다.

• 미토콘드리아 : 세포 소기관의 하나로 세포호흡에 관여. 에너지를 생산하는 공장.

• 마이크로바이옴 Microbiome : ‘제1의 유전체’라고도 불림. 인체에 사는 개체 수준의 세균, 바이러스 등의 각종 미생물을 총칭. 입부터 항문까지 이어지는 소화관을 따라 사는 수조 개의 박테리아로 구성. 70kg 성인 기준 약 38조 개를 보유. 건강한 장내 바이크로바이옴은 소화를 돕고 질병 유발 박테리아가 장벽에 달라붙는 것을 방지. 심장 질환 유발할 수 있는 콜레스테롤 수치를 낮추고 혈당 조절, 뇌 신경 전달 물질 생성에 도움. 밸런스가 무너지면 대사증후군, 비만, 고혈당 등 만성 질환 발생 가능성이 높아지고 노화가 촉진 될 수 있음.

• 다량 영양소 : 탄수화물, 지방, 단백질

• 나의 부족한 스와힐리어와 정규 교육을 받지 못한 하드자족의 한계 사이에서 다양한 연구 장비가 어떻게 작동하는지, <쥬라기공원>의 공룡을 컴퓨터로 어떻게 만들었는지, 혈압 측정 띠가 무엇을 측정하는지 설명하는 것은 늘 재미있는 도전이었다. 이 과정에서 그동안 깨닫지 못했던 내 지식의 구멍이 자주 드러났다. 이런 구멍은 얼핏 똑똑해 보이지만 실제로는 내게 아무 의미도 갖지 못하는 공허한 용어와 함께 머릿속에 숨어 있었다.

• 물론 칼로리는 미국의 길고 당혹스러운 측정 역사의 한 가지 사례일 뿐이다. 티스푼, 인치, 화씨를 계속 쓰겠다고 고집하는 나라는 단위를 이야기하는 논의에서 분명 심각한 정신적인 문제가 있다.

• 우리 몸의 모든 세포, 뼈와 근육, 뇌와 신장, 손톱과 눈썹, 혈관을 따라 분출되는 6리터의 혈액, 이 모든 것은 우리가 먹은 재조합된 음식 조각으로 이루어져 있다. 우리를 계속 움직이고 살아 있게 하는 에너지는 또한 음식에서 나온다. ‘우리가 먹는 음식이 우리다’ 라는 말은 닳고 닳은 비유가 아니다. 생명체가 실제로 작동하는 방식이다. 누군가는 말 그대로 걷고 말하는 새로운 형태의 빅맥, 즉 상당수의 미국인을 생각하며 몸서리를 친다.

• 음식을 삼키고 나면 물컹물컹해진 음식물 덩어리는 위 속으로 들어간다. 위 속 위산은 음식에 무임승차한 박테리아와 다른 해로운 물질을 죽인다. 그런 뒤 음식은 위에서 나가 소장으로 들어가는데, 이곳에서 대부분의 소화 작업이 이루어진다. 소장에서 녹말과 당류는 장과 췌장에서 만들어낸 효소와 만나 또 한 번 분해된다. ……췌장은 인슐린을 분비하는 기관으로 제일 잘 알려져 있지만, 소화에 쓰이는 수십 개의 효소(위산이 장으로 들어갈 때 위산을 중화하는 중탄산염과 함께) 대부분을 분비하는 기관이기도 하다. 이러한 효소의 집합(구체적인 모양과 구성)과 분비량의 정도(특정 효소를 많이 또는 적게 분비할지)는 유전자가 결정한다. 예를 들어, 유당 불내증이 있어 우유를 소화하지 못하는 사람은 유전자가 락타아제 효소의 형성과 분비를 멈춘 것이다. 락타아제 효소는 이당류 젖당을 포도당과 갈락토스로 분해하는 데 필요하다. 다른 어떤 효소도 그 일을 할 수 없기 때문에 젖당은 그 상태 그대로 대장으로 가서 다량의 가스를 포함해 유당 불내증의 온갖 징글징글한 부작용을 만들어내는 장내 세균 속으로 들어간다.

• 요악) 섬유질은 우리 몸이 혼자서는 소화할 수 없는 탄수화물로, 이 질기고 거친 분자 덕분에 식물이 튼튼하게 바란다. 섬유질은 장벽을 감싸며 필터를 만들어 당류와 다른 영양소가 혈액 속으로 흡수되는 것을 늦춘다. →주스의 혈당 지수가 더 높은 이유

• 섬유질은 마이크로바이옴에 사는 미생물군의 먹이다. 이 미생물은 대부분 대장에서 사는데, 대장은 소장에서 소화할 수 없는 섬유질 및 다른 영양소를 처리하는 데 중요한 역할을 한다. 각자 수천 개의 자체적인 유전자를 지닌 수조 개의 박테리아로 이루어진 미생물군은 섬유질 대부분을 소화하고 세포가 만들지 못하는 효소를 이용해, 세포가 흡수한 뒤 에너지원으로 쓰는 단사슬 지방산을 만들어낸다. 또한 소장에서 빠져나오는 다른 물질들까지 소화하고, 면역 체계의 활동을 돕고, 비타민을 비롯한 다른 필수 영양소의 생성을 돕는다.

• 지방이 소장에 들어가면 담낭(쓸개)에서 분비되는 담즙과 만나는데, 이 담즙산(쓸개즙염)은 지방과 기름덩어리를 작은 유화액으로 분해. 이 때 ‘라파아제’ 가 췌장에서 분비되어 유화액을 더 작은 크기의 미셀(미세한 방을)로 만듬. 이 미셀은 생성과 분해를 반복하는데, 분해될 때마다가 각각의 지방산과 지방산이 함유하고 있는 글리세라이드(글리세롤;글리세린 분자에 붙어 있는 지방산)를 생성.

• 요약)탄수화물 신진대사의 첫 단계는 무산소 운동. 효과적으로 숨을 쉬지 않거나 근육이 강도 높고 빠르게 작동해 피루빈산염이 만들어지는 속도에 맞춰 산소를 공급할 수 없어 산소가 부족한 경우 피루빈산염은 젖산으로 바뀐다. 젖산은 다시 피루빈산염으로 바뀌어 연료로 쓰일 수 있지만, 축적되면 젖산염이 될 수 있고 이는 우리가 운동으로 한계를 뛰어넘으면 근육을 태운다.

• 두 번째 단계는 유산소 대사. 세포 내 산소가 충분하면 첫 단계에 마지막에 만들어진 피루빈산염은 미토콘드리아(세포 발전소, ATP 생성) 세포 속 방으로 들어간다. 여기서 피루빈산염은 아세틸조효소A 또는 아세틸코에이로 바뀌며 옥살로아세트산이 붙어 크렙스 회로라는 원형 순환 작용을 한다. 그 과정에서 탄소, 수소, 산소가 출입하며 이 원자들은 2개의 ATP를 생성한다. 마지막에 남은 하나의 옥살로아세트산은 또 다른 아세틸코에이에 붙어 순환을 되풀이한다. 일부 원자들은 가지고 있던 전자를 NADH와 FADH 분자에게 빼앗기고 이 두 분자는 미토콘드리아의 세포벽 속 문에 해당하는 세포막 내 특수 수용복합체 속에 전자를 내려놓는다. 미토콘드리아는 이중벽으로 되어 있고 내막과 외막 사이 막간 공간이 있다. 이 때 양전하를 띤 수소 이온이 음전하 전자를 뒤쫓아 막간 공간에 갇혀서 들어차면 전기화학적 힘이 수소 이온을 밀어낸다. 수소 이온은 내막 안 특별한 문을 통해 전하에 이끌려 흘러나가며 ADP와 인산염 분자를 함께 밀고 나간다. 32개의 ATP를 만든다. 이것이 산화성 인산화 반응이다. 처음에 언급된 포도당 분자 질량의 93퍼센트를 차지하는 탄소와 산소 원자는 포도당이 피루빈산염으로 변하는 과정과 크렙스 회로에서 이산화탄소로 바뀐다. 수소는 산화성 인산화 반응 마지막에 산소와 결합해 물을 만들어낸다.

• 산소 호흡과 똑같은 단계를 거쳐 지방을 태운다. 방금 먹은 피자, 킬로미크론 속, 혹은 몸속에 저장된 체지방에서 나온 트라이글리세라이드 분자는 지방산과 글리세롤과 분해되어 아세틸코에이로 바뀌고 포도당처럼 이 지방산과 글리세로을 구성하는 탄소, 산소, 수소 원자 역시 이산화탄소로 배출되거나 물이 된다. 지방을 많이 태우면 생성된 아세틸코에이의 일부는 케톤이라는 분자로 바뀌는데 대부분 감에서 생성된다. 이는 이동하는 형태의 아세틸코에이로 혈류 속에서 다른 세포로 이동해 아세틸코에이로 다시 바뀌고 ATP를 만드는데 쓰일 수 있다. 이것을 활용한 것이 키토제닉 다이어트다.

• 필요량보다 당류를 많이 섭취했다고? 남는 포도당과 과당을 글리코겐으로 보내라. 글리코겐 저장고가 꽉 찼다고? 남는 당류를 아세틸코에이로 보내라. 크렙스 회로 열차가 에너지 수요가 낮아서 붐빈다면 아세틸코에이를 지방으로 보내기 시작해라. 그리고 지방 속에는 늘 남는 공간이 많다. 글리코겐 저장고가 가득 차면 필요량 이상의 단백질을 저장할 수 없지만, 쌓을 수 있는 지방의 양에는 한계가 없다.

• 한 가지 특정 영양소를 체중 감량의 영웅이나 악당으로 삼는 다이어트는 모두 의심해야 하는 이유다. 과하게 먹으면 뭐든 문제가 된다. 녹말이든 당류든 지방이든 단백질이든 연소되지 않는 칼로리는 몸속에서 불필요한 조직이 될 것이다. 먹은 음식이 무엇이든 과도한 열량은 결국 지방이 된다.

3. 우리는 얼마나 많은 에너지를 쓰며 살아갈까?

• 대략 시속 5마일 (6.4km)의 속도로 걷는 에너지 비용은 달리는 비용을 뛰어넘는다. 실제로 그 속도로 달리는 것은 걷는 것보다 에너지가 적게 든다.

• 사고가 에너지를 별로 사용하지 않는 데 반해 학습은 에너지를 많이 사용한다.

• 긴 수명과 대사의 분명한 상관관계에 대해 더 가능성 있는 설명은 1950년대에 나왔다. 바로 노화의 활성 산소설 free radical theory이다. 활성 산소설은 노화가 산화 인산화의 유독성 부산물로 인한 손상이 쌓여 생기는 결과라는 것이다. 전자 전달계에서 미토콘드리아 속 ATP 생성의 마지막 과정인 산소 분자는 종종 전자가 손실된 산소 분자인 유리기로 바뀐다. 이 돌연변이 산소 종은 왕성한 식욕을 자랑하며 주변 분자에서 전자를 빼네 DNA와 지질, 단백질을 손상시킨다. 하지만 인간과 다른 동물의 항산화 물질 처방에 대한 연구가 늘 수명에 기대한 영향을 보여주지 않는 것이 문제이다.

4. 인간은 어떻게 가장 다정하고 건강하고 뚱뚱한 유인원으로 진화했을까?

• 약 200만년 전인 구석기 시대의 다른 모든 호미닌(hominin, 분류학상 인간의 조상으로 분류되는 종족) 화석 유적지는 동아프리카와 남아프리카의 올두바이 협곡, 그레이트 리프트 밸리, 남아프리카 공화국의 동굴 유적지가 대표적이다.

• 인간 계통이 침팬지와 보노보로부터 분리된 것은 약 700만 년 전이지만 처음 500만 년 동안 우리 조상은 유인원의 삶의 방식이 잘 통하는 아프리카의 특정 서식지에만 머물렀다. 이후 약 200만 년 전 똑똑하고 적응력이 강한 호미닌은 아프리카 전역으로 퍼져 나가고 유라시아로 뻗어 나가 남아프리카에서 모로코, 인도네시아까지 자리를 잡았다. 조지아의 드마니시는 이 중요한 시기를 간직한 아프리카 밖에 있는 가장 초기의 호미닌 화석 유적지다.

• 호미닌 진화의 첫 장은 700만 년에서 400만 년 전까지 지속되었는 최소한 3개의 다른 화석 종이 이 시기의 것으로 알려져 있으며 모두 아프리카에서 발견됐다. 에티오피아에서 발견된 에르디피테쿠스 라미두스 (애칭 아르디, 지금까지 발견된 화석 중 가장 오래된 인류의 조상이라는 평가), 중앙아프리카 차드에서 발겨된 가장 오래된 화석 사헬란트로푸스 차덴시스, 케냐의 오로린 투게넨시스다.

• 두번째 장은 400만 년에서 200만 년 전의 1974년 에티오피아에서 발견된 루시와 친척인 오스트랄로피테쿠스 아파렌시스를 포함한 오스트랄로피테쿠스 속의 시대다. 세번째 장은 인류, 즉 호모 속의 출현이다. 250만 년 전 호미닌은 유인원과 달리 대형 사냥감을 수렵채집하기 시작했다.

• 여분의 열량은 우리의 큰 뇌와 활동적인 생활 방식 그리고 대가족의 연료가 되며, 이것이 우리 인간과 다른 유인원의 차이를 만들고 우리 삶을 규정하는 특징이다. 그리고 그 시작은 수렵채집이었다. 호모 속의 초기 조상은 필요한 양보다 더 많은 음식을 구하고 나은 음식은 주변에 나누었다. 여분의 에너지는 원시적인 석기와 유인원 크기의 뇌를 갖춘 호미닌을 남아프리카공화국 더반부터 조지아의 드마니시 등 전 세계로 퍼지게 만들었다.

5. 대사 마술사 : 에너지 보상과 한계

• 활동량을 늘려도 일일 에너지 소비량은 차이가 없다.

6. 현실판 헝거 게임 : 다이어트, 신진대사, 인류의 진화

• 스스로 많이 안다고 생각하고 큰 목소리를 내지만 실제로 그렇지 않은 사람들의 자만 가득한 태도는 과학적으로도 붙여진 이름이 있다. 바로, 더닝-크루거 효과다. 1999년 코넬대학교의 심리학자였던 데이비드 더닝과 저스틴 그루거는 무능한 사람들이 왜 그렇게 짜증 나게 구는지 그 이유에 대한 놀라운 깨달음을 얻었다. 바로 무능해서 스스로 얼마나 무능한지 알지 못하기 때문이다.

• 다양한 식단의 대사율을 측정한 많은 연구를 살펴보면 지방 대 탄수화물의 비율이 일일 에너지 소비량에 미치는 영향은 아마도 아주 적거나 없을 가능성이 높다. 효과가 있다 하더라도 탄수화물- 인슐린 모델의 예상치보다는 훨씬 낮을 것이며, 대사 기능 향상에서 얻은 잠재적 이익은 섭취량 증가로 상쇄되는 듯 하다. 칼로리 과다 섭취라는 일반적으로 알려진 위험 외에 당류나 다른 탄수화물이 체지방이나 대사 질환에 명확하게 영향을 미친다고 할 수 없다.

• 체중을 관리하고 대사 건강을 유지하는 확실한 전략 중 하나는 칼로리가 높지 않으면서 영양소가 풍부하고 포만감이 드는 음식으로 식단을 짜는 것이다. 1955년 시드니 대학교의 수전 홀트는 기초 연구를 실시하여 38가지의 음식을 240킬로칼로리에 맞춰 먹은 후 2시간 내에 어떤 음식이 가장 포만감을 주는지 실험했다. 신선 과일, 생선, 스테이크, 감자 등 자연 식품이 가장 포만감을 주는 것으로 밝혀졌다…공통점은 단백질, 섬유질, 에너지 밀도였다.

7. 살고 싶다면 뛰어라

• 운동을 하면 우리 몸에서는 일일 에너지 소비량을 억제하도록 하는 균형과 변화가 무수히 많이 일어난다. 제한된 일일 에너지 소비량은 운동을 하지 않아도 되는 핑계가 아니라 규칙적인 신체 활동이 중요한 이유 중 하나다. 운동은 매일 우리가 태우는 열량 수치를 변화시키지는 않지만 열량을 소비하는 방법을 변화시킨다.

• 운동이 제한된 일일 에너지 예산 중 많은 부분을 차지하기 시작하면, 이와 같은 우선순위 결정이 일어난다. 다른 기능들은 밀려난다. 에너지가 충분할 때만 누리는 호사인 필수적이지 않은 활동들이 먼저 중단된다. 핵심 활동들은 막바지까지 보호받는다. 결론적으로 운동은 우리의 신진대사 유지 과정과 칼로리 사용처에 광범위한 영향을 미치며, 이는 우리의 건강에 막대한 영향을 준다.

• 염증 운동을 해서 몸이 이용할 수 있는 잔여 칼로리를 더욱 아껴서 염증 반응을 억제하고 지속적으로 경고음을 울리기보다는 실제 위협 요소에 집중하면 불필요한 면역 체계 활동에 사용되는 에너지가 줄어든다.

• 스트레스 반응성 운동은 스트레스 반응을 감소시킨다.

• 생식 운동은 생식 호르몬 수치를 조절해서 생식을 억제하지만 생식기 암의 위험을 줄인다.