유산소운동이라는 말을 들어보았을 것이다. 느리고 지속적인 운동을 하면 산소를 사용한 에너지 생성계에서 에너지가 만들어진다. 산책처럼 느린 것, 에어로빅처럼 중간적인 것, 마라톤처럼 심한 운동, 이들 모두 유산소운동이다. 이것은 미토콘드리아계에 의해 만들어지는 에너지라고 할 수 있다.

그러나 우리는 산소 없이도 에너지를 만드는 계통을 가지고 있는데, 그것이 바로 산소를 싫어하는 혐기성 해당계이다. 혐기성 해당계는 세포질에서 포도당을 피루빈산에서 유산으로 분해해서 에너지를 얻는다. 100M 달리기를 할 때나 화를 낼 때 등의 순발력은 혐기성 해당계에서 에너지를 만든다. 근육으로 말하자면, 지속력은 미토콘드리아가 많은 적근(赤筋)을 사용하고 순발력은 미토콘드리아가 적은 백근(白筋)을 사용한다.

여기서 중요한 것은, 혐기성 해당계에서 얻은 에너지는 세포분열에도 사용된다는 점이다. 정자의 분열, 피부의 분열, 태아의 분열, 그 밖에 모든 분열 에너지는 해당계에 의존한다. 분열세포는 모두 미토콘드리아가 적은 게 특징이다. 특히 정자는 세포 1개당 미토콘드리아 수가 100개 이하라고 알려져 있다. 진피의 분열세포도 미토콘드리아의 수가 적다.

산소요구량뿐만 아니라 온도(체온)의 레벨도 해당계와 미토콘드리아계에서 다르게 나타난다. 해당계는 5℃쯤 체온이 낮은 곳에서 작용하며, 미토콘드리아계는 37~39℃의 체온에서 작용한다. 피부의 온도는 32℃쯤인데 37℃보다 5℃ 낮으므로 분열에 적합한 상태이다. 정자는 음낭에 들어있으므로 역시 5℃쯤 저온의 상황에 있다.

지금까지 해당계를 이야기했으므로 이제 미토콘드리아계를 이야기해보자. 미토콘드리아가 많은 세포는 뇌신경세포, 심근세포, 그리고 골격근 중의 적근이다. 이들은 모두 열을 많이 발생시켜 거의 분열하지 않으므로 지속적인 작용을 할 수 있는 장기이다.
미토콘드리아에서는 구연산회로와 전자전달계의 두 단계에서 에너지를 생성한다. 특히 전자전달계는 수소(H)를 프로톤(양자)과 전자로 분해하여 전자를 흐르게 하므로 전기가 만들어진다. 이것이 뇌파, 심전도, 근전도로서 체표에까지 나타난다.

미토콘드리아계의 작용은 저체온, 저산소에서 억제된다. 이른바 혈류장에서의 저체온과 저산소의 체내 환경이 만들어졌을 때 이 작용이 저하된다. 안색이 좋지 않고 손발이 찬 사람은 뇌가 제대로 작동하지 않게 되어 우울증이나 치매에 걸리는 확률이 높음을 알 수 있다. 혈류가 좋지 않은 사람이 심장병에 걸리는 것도 같은 이유이다. 그리고 이 흐름이 지나쳐 적근이 작용하지 않으면 자리보존하여 눕는다.

다음으로, 왜 우리가 두 가지 상반된 에너지 생성계를 갖게 되었는지를 알아보자. 20억 년 전에 우리 선조세포는 산소가 없는 지구에서 혐기성 해당계 생명체로 살았다.
그러나 그 무렵 남조류가 대기 중에 방출하는 산소가 점차 증가했다. 이 때문에 우리 선조세포는 산소 때문에 생존하기가 어려워졌다. 그래서 산소를 매우 좋아하는 미토콘드리아 생명체의 합체한 것이다. 미토콘드리아는 해당계 생명체로부터 영양을 받아 분열을 억제하여 사이좋게 공생했다. 이렇게 해서 진핵세포가 탄생했다.

이렇게 우리 몸은 두 생명체가 합체되어 만들어졌으므로 두 에너지 생성계를 모두 갖게 되었다. 그리고 성질의 차이가 있으므로 역할에 따라 구분하여 사용하고 있다. 순발력과 분열은 해당계에서, 지속력은 미토콘드리아계에서 처리한다. 전자는 저체온과 저산소 상태에서 작용하고, 후자는 고체온에서 산소를 사용하여 작용한다.

우리가 스트레스를 받으면 교감신경이 자극되고 동시에 당질코르티코이드가 분비된다. 이 두 가지 반응이 심하게 일어나면 혈관수축에 따라 체온이 낮아지고 동시에 혈당치도 상승한다. 이 상태는 해당계를 자극하기 위해서는 도움이 된다. 위험으로부터 순발력 있게 탈출하기 위한 반응을 유지하는 것이다. 그러나 이러한 상태가 장기간 지속되면 문제가 된다.

해당계를 자극하는 상태가 장기간 지속되면 미토콘드리아계의 작용을 억제하기 때문이다. 저체온, 저산소, 고혈압은 미토콘드리아의 작용을 억제한다. 특히 혈중에서 증가한 당질코르티코이드가 작용하는 장소는 미토콘드리아 내부이다. 미토콘드리아의 작용을 직접적으로 멈추게 해서 에너지 생성을 억제한다.

이러한 흐름이 지속되면 미토콘드리아가 많은 세포군이 병을 일으킨다. 이때 뇌가 영향을 받으면 우울증이 걸린다. 이것이 장기간 지속되면 치매로 이어진다. 심장이 영향을 받았을 때는 협심증, 부정맥, 심근경색이 된다. 골격근 중에 적근도 미토콘드리아가 많은 부위인데, 이것이 손상되면 탈력, 보행곤란, 자리보전 상태가 된다.

해당계에서 미토콘드리아계로 오는 스위치를 끊으려면 스트레스에서 벗어나는 것이 절대조건이다. 몸을 따뜻하게 하고 심호흡을 하며 햇볕을 쬐고 채소를 충분히 섭취하는 것도 필요하다. 미토콘드리아계의 에너지 생성계를 생각하면 비밀이 풀린다.
미토콘드리아는 구연산회로와 전자전달계를 통해 에너지를 만들어낸다. 이들 작용이 온도의존성과 산소의존성인데, 전자전달계는 자외선이나 방사선의 에너지를 얻어 수소를 프로톤과 전자로 한다. 자외선은 태양빛에 포함되어 있고, 방사선은 세포에 들어 있는 칼륨에 포함되어 있다.

칼륩에 0.012%의 레벨로 칼륨40이 혼재되어 있다. 지구가 탄생했을 때 생성된 것이다. 이 칼륨40은 중성자가 1개 많으며, 이것이 불안정하여 베타 붕괴(beta decay, 불안정한 원자핵이, 전자나 양전자를 방출하고 다른 핵종으로 변환하는 현상)가 된다. 즉 방사성(전자)을 내면서 양자로 변환한다. 이 힘으로 전자전달계가 활성화된다.
채소에는 칼륨이 많이 들어 있어 칼륨40도 많다. 채소를 많이 먹어 몸이 건강해지는 것은, 이런 메커니즘이 있음을 알면 이해할 수 있다.

<암혁명>, 기준성·아보 도오루·후나세