우리의 몸—공학적으로 경이로운 작품

‘아주 객관적으로 볼 때 인체 구조만큼 경이로운 것은 없다.’ ‘인체는 공학적인 걸작품이다’. “어떤 기계가 우리의 뼈와 근육이 매일 사용되는 것처럼 심하게 사용된다면 그 기계는 몇년도 안가서 고물이 되고 말 것이다.” 이러한 말을 한 사람들은 인체에 대해 자세히 연구한 사람들이다.

공학자들은 다리, ‘터널’, 건물과 같은 것을 건설할 때 그것들이 일상적으로 받는 힘보다 훨씬 더 큰 힘을 받아도 견딜 수 있게 만든다. 보통 받게 되는 힘 이상을 견딜 수 있게 함으로써 안전도에 여유를 주는 것이다. 그러므로 인체를 “공학적으로 경이로운 작품”이라고 부르려면 인체는 놀라울 정도의 안전도를 보증하는 요소들을 갖추고 있어야 할 것이다. 인체는 그러한 안전 요소들을 갖추고 있는가?

안전 요소들

혈액을 구성하는 화학 물질의 균형은 쉽게 깨뜨려질 수 있다. 그러나 혈액은 여분의 안전도를 충분히 갖추고 있다. 예를 들어 혈당치는 혈액 100입방 ‘센티미터’당 80 내지 120‘밀리그램’이 되어야 “정상”이라고 한다. 그러나 혈당치가 현저하게 감소되어도 심각한 문제가 되지는 않는다. 혈당치가 정상의 거의 절반 즉 혈액 100입방 ‘센티미터’당 약 50‘밀리그램’ 이하로 내려갔을 경우에야 비로서 증상을 느끼게 된다.

심장은 수축 운동을 두배로 증가시켜 혈액 공급량을 배로 늘릴 수 있다. 동시에 혈압을 30 내지 40‘퍼센트’ 정도 올릴 수 있다. 그러나 이전에 어떤 손상이 없었다면 심장은 이러한 가외의 일을 별 어려움 없이 수행해낸다.

폐가 혈액에 공급하는 산소의 양은 보통 신체 조직이 필요로 하는 산소량의 3.5배나 된다. 따라서 한쪽 폐가 기능을 정지하거나 수술에 의해 한쪽 폐를 완전히 제거하여도 호흡에 별로 지장을 받지 않게 된다.

수술에 의해 기타 다른 중요 기관을 떼어내고도 인체가 견디어내는 점도 또한 놀랍다. 예를 들어 신장 하나를 떼어내도 생명에는 큰 지장이 되지 않는다. 한쪽 신장의 절반 정도만 있어도 심각한 문제없이 지낼 수 있다.

양쪽 부신을 다 잃으면 이틀 이내에 사망할 수 있다. 그러나 부신 조직이 10분의 1정도만 있어도 생명을 유지할 수 있다.

어떤 경우에 의사들이 뇌를 상당히 많이 절단해 내었는데도 환자의 생명이 위협을 받거나 심각한 정신적 신체적 기능 장애를 가져 오지 않았다. 또한 뇌는 상처를 입지 않도록 단단한 두개골에 둘러싸여 잘 보호되고 있다.

마찬가지로 다른 기관들도 수술을 통해 상당 부분을 잘라내도 그 필수적인 기능이 계속 수행된다. 췌장이 5분의 1 혹은 간이 4분의 1만 남아 있어도 사람은 생존할 수 있다. 대부분의 위장을 떼어내도 소화나 영양 공급에는 별 지장이 없다. 전 위장을 제거하는 것은 큰 문제를 가져오긴 하지만 생명을 잃게 되지는 않는다. 작은 창자의 약 절반이나 큰 창자의 대부분을 제거해도 계속 살 수 있다.

신체는 질병에 대한 놀라운 방어 체계를 가지고 있다. ‘박테리아’로 덮혀 있는 피부는 ‘박테리아’가 몸안으로 침투하지 못하도록 막는 역할을 한다. 상처나 긁힌 것을 통해 해로운 ‘박테리아’가 몸안으로 들어오면 신체의 방어 체계가 활동을 하게 된다. 백혈구가 균 있는 데로 몰려 들어 침투한 균을 죽이기 시작한다.

임파선은 또 다른 방어 체계를 이룬다. 병균이 신체 조직에 침투하면 임파선은 항상 그에 대항하는 항체를 생산해 낸다. 항체는 침투한 병균의 종류에 따라 다르다. 어떤 항체는 병균과 직접 싸운다. 어떤 항체는 ‘박테리아’가 내놓은 유독 물질을 해독시킨다. 또 다른 항체는 백혈구가 더 쉽게 파괴시키도록 ‘박테리아’들을 한데 들러붙게 한다.

피부에는 탄성이 있어서 사람이 넘어지거나 타격을 받을 때 그 영향을 넓은 지역으로 확산시켜 상처를 줄이게 한다.

참으로 우리의 신체는 잘 설계되어 있으며 여분의 안전도를 가지고 있다.

방수 능력을 가진 절연체 및 체온 조절

피부는 병균의 침투를 막고 타격이나 넘어질 때의 충격을 줄이는 외에 방수 덮개의 역할도 한다. 그러한 역할이 없다면 비를 맞고 걷거나 목욕하는 것이 위험할 것이다. 우리의 몸이 붓고 혈액이 묽게 될 것이기 때문이다. 또한 바다에서 수영하면 몸이 수축될 것이다. 화학적으로 소금물은 혈액보다 농도가 짙기 때문이다.

반면에 땀이나 확산 등 피부를 통한 수분의 방출은 체온 조절에 필수적이다. 피부에서 자라고 있는 모발도 체온 조절에 도움이 된다. 머리털은 햇볕을 받을 때 뇌가 과도하게 더워지지 않도록 보호한다. 손바닥이나 손가락 혹은 발바닥에 있는 두꺼운 피부는 훌륭한 열의 절연체 역할을 한다.

건조한 피부는 훌륭한 전기 절연체로서의 역할도 한다. 피부가 전기 절연체로서 역할을 하는 것은 전기 용품을 많이 사용하는 오늘날 참으로 다행한 일이 아닐 수 없다.

인간의 피부처럼 매력적이면서도 여러 면으로 유용한 것을 “공학적으로 경이로운 작품”이라고 하는 것은 지극히 당연하다.

뼈대

뼈는 뼈대를 형성하며 여러 기관이 자리를 잡게 하고 몸의 형태를 유지하게 한다. 뼈 그 자체가 공학적으로 경이로운 작품이다.

전체 무게가 약 9‘킬로그램’밖에 안 나가는 인간의 뼈는 가벼우면서도 튼튼한 이상적인 결합을 이루고 있다. 어떤 인간 공학자라도 건축물을 지탱하는 골격이, 약 20년간 계속 자라는데 그 건축물의 기능을 중지시키지 않아도 되는 그런 설계를 할 수는 없다. 그러나 뼈는 나머지 신체 조직과 함께 자라면서도 인간의 활동을 정지시키는 일이 없다.

인간이 본뜰 수 없는 인체의 공학적 특성을 또 한 가지 들자면 자체 보수 작용을 들 수 있다. 뼈가 부러졌을 때 적절히 치료하면 저절로 나아서 후에는 부러지기 전과 똑 같은 기능을 발휘할 수 있다. 또한 뼈들은 부드럽게 서로 잘 맞춰져 있으며 자체적으로 윤활유를 공급하는 관절로 연결되어 있다. 공학적 업적에 의해서 자동차에 소위 자동 윤활 공급 장치가 사용된 것이 최근이라는 사실은 흥미있는 일이다.

다방면으로 유용함

인체의 능력은 상상하기 조차 힘들 정도이다. 건축, 음악, ‘스포오츠’, 조각, 회화, 공학 등 여러 분야에서 이룩한 인간의 업적들을 생각해 보라. 나무를 자르기 위해서 도끼를 단단히 잡은 손이 아름다운 물체를 새기거나 정교한 수술을 위한 칼을 쥘 수 있다. 발과 다리가 걷는 데 사용되지만 달리거나 높이 뛰기를 하거나 어떤 곳으로 올라가는 데에도 사용된다. 단일 기계로서 비슷하게나마 인체의 여러 가지 활동과 움직임 중 몇 가지만이라도 수행할 수 있는 기계가 하나라도 있는가?

인체의 여러 가지 기능을 위해서 한 가지 연료만이 아니라 여러 가지 연료를 사용한다는 점도 역시 놀라운 일이다. 또한 인체의 필요를 충족시키기 위해서 여러 가지 과일, 채소, 고기 등을 섭취할 때 생의 즐거움도 더해진다.

그렇다. 경이로운 인체와 관련된 몇 가지 사실만 살펴 보아도 깊은 감명을 받지 않을 수 없다. 인체를 “공학적으로 경이로운 작품”이라고 부르는 것은 결코 과장된 말이 아니다. 우리도 고대의 시편 필자처럼 다음과 같이 말할 수 있다. “나를 지으심이 신묘막측하심이라. 주의 행사가 기이함을 내 영혼이 잘 아나이다.”—시 139:14.