02. 하루 리듬의 작동 원리

 

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우리는 모두 저마다의 생체 리듬을 가지고 있습니다. 아침 7시가 되면 알람이 없어도 눈이 떠지고, 배가 고프고, 아침밥을 먹고, 화장실에 가고, 일을 하고, 배가 고프고, 점심을 먹고, 회의 시간에 졸음이 쏟아지고, 또 배가 고프고, 저녁을 먹고, 헬스클럽에 가서 운동을 하고, 집에 와서 시원한 맥주를 한 잔 먹고, 책을 보거나 TV를 보다가 졸려서 잠이 듭니다. 반복되는 일상을 우리는 잘 느끼지 못합니다. 그러나 기록해 보면 모두 각자의 리듬을 가집니다.
 
시차가 큰 해외에 일주일 이상 다녀온 적이 있는 사람은 생체 리듬이 깨지는 것을 경험해 보았을 것입니다. 일본이나 동남아시아와 같이 우리나라와 가까운 국가로 여행을 갔다면 좀 덜하겠지요. 유럽이나 미국 등 우리나라와 10시간 정도 시차가 나는 국가에 가면 필연적으로 2~3일간은 시차에 시달립니다.
 
이런 경험이 있으신가요? 그렇다면 우리 몸이 낮과 밤을 분명히 인식하고 있다는 것에 동의할 것입니다. 잘 때 자고 일할 때 일하지 않으면 그야말로 온종일 고통스러울 수밖에 없지요. 놀랍게도 비교적 최근까지 이에 대한 과학적인 설명이 없었습니다. 오랜 세월 동안 사람들은 생체 리듬이 존재한다는 것을 피부로 느꼈습니다. 그러나 그것을 과학적인 방법으로 증명해낼 수 없었던 것입니다.
 
많은 과학자들의 노력으로 햇빛이라는 외부 자극에 반응하여 생체 리듬을 조율하는 기관이 ‘SCN(suprachiasmatic nucleus, 시각교차위핵)’이라는 사실이 밝혀졌습니다. 이것을 시작으로 생체 시계의 핵심이 되는 기관들을 하나하나 찾아 나섰지요. 최근 생체 시계를 이루는 부품과 그것들 이 작동하는 메커니즘을 알게 되었습니다. 이 책에서는 생체 리듬에 기반을 둔 다이어트 방법에 대해 알려드리려 합니다. ‘다이어트는 쉬운 일이 아닌데, 단지 시계 하나 가지고 살을 뺄 수 있을까?’하는 의문이 생길 것입니다. 질문에 답하기 위해서는 생체 시계를 바탕으로 24시간 주기로 작동하는 하루 리듬부터 알아야 합니다.

 

 
외부 환경과 세포 시계의 동기화
 
우리의 세포 시계와 생체 시계는 자생적으로 돌아가는 특징을 지닙니다. 하지만 이것만으로 해결되지 않는 의문점들이 있지요. 대다수의 사람들이 해가 진 밤에 잠을 자고, 해가 떠 있는 낮에 활동하는 것은 우연일까요? 외부 환경과 독립적으로 생체 시계가 흐른다면 사람마다 각자의 주기에 맞춰 생활하는 것이 자연스러운 것이 아닐까요?
 
태어난 지 얼마 되지 않은 아기들은 24시간 주기의 하루 리듬을 갖지 않습니다. 생체 시계는 존재하지만 외부 환경과 독립적으로 이루어집니다. 생각해 보면 임신 기간 내내 어두운 자궁 속에 있었으니 언제 일어나고 언제 자든 무슨 상관이 있겠습니까? 생후 8~12주가량 지난 시기부터 슬슬 아기의 하루 리듬이 빛 등의 외부 자극에 반응합니다. 생후 4~6개월가량 지나면 24시간 주 기성을 갖습니다. 이때 빛과 같은 외부 자극에 반응하여 하루 리듬이 그 주기성을 띠게 되는 과정을 ‘동기화(synchronization)’라고 부릅니다.
 
세포 시계와 외부 환경과의 ‘동기화’가 생체 시계 작동의 비밀인 셈입니다. 모든 생물체들이 외부 환경과 끊임없이 상호작용하며 살아가는 것은 필연적이지요. 생물체는 자기가 살아가는 환경이 설혹 적합하지 않더라도 혼자서 환경을 바꾸기에는 역부족입니다. 그러니 환경에 맞춰 적응하게 됩니다. 이 적응 과정에서 외부 환경의 변화 주기와 세포 시계의 주기가 얼추 비슷해지는 것이지 요.
 
우리 몸에서는 외부 환경 자극을 수용하는 다양한 감각기와 수용체가 이러한 동기화를 진행하는 데 큰 역할을 합니다. 대표적인 외부 환경 자극인 빛의 경우, 눈에서 빛을 감지했다는 신호는 뇌의 SCN이라는 곳으로 전달됩니다. SCN의 다른 이름은 시상하부에 위치한 ‘시각교차위핵’인데, 이곳에는 일주기 리듬을 총괄하는 ‘중추 시계(central clock 또는 master clock)’가 위치한 것으로 알려져 있습니다. 외부 자극 없이도 일주기 리듬을 유지할 수는 있습니다. 그러나 빛과 같은 외부의 자극 정보가 들어오면 중추 시계는 외부 자극을 기준으로 기존의 리듬을 조정하면서 동기화 과정을 이룹니다.
 
이는 우리를 둘러싸는 다양한 환경적 요소, 예컨대 빛과 온도나 습도가 외부자극으로 작용하여 세포 시계에 영향을 미치는 피드백 작용인 것입니다. 지구가 24시간에 한 바퀴 자전하는 까닭에 일조량을 비롯한 각종 환경적인 요소들도 24시간 주기에 맞춰 진행됩니다. 이 때문에 24시간에 조금 벗어난 우리의 세포 시계들은 환경 자극에 의한 피드백 결과 24시간 주기성을 띠게 되는 것입니다. 이렇게 ‘동기화’된 세포 시계는 우리의 ‘하루 리듬’을 완성시킵니다.