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불교와 의학5_불교 이제설과 생물체의 파동현상
그레이엄 플레밍 교수팀은 엽록체가 빛에너지를 모아 전기에너지로 전환하는 효율이 95%가 넘는 이유를 파동이 작용하기 때문이라고 주장했다.

앞서 연재에서 양자의학의 물질론과 불교의 이제설에 관하여 말씀 드린바 있습니다만 양자의학의 물질론이나 불교의 이제설에서 물질은 동전의 양면과 같은 이중구조로 되어 있다고 믿습니다. 즉, 앞면은 눈에 보이는 입자적 구조(불교의 속제(俗諦)에 해당)이고 뒷면은 눈에 보이지 않는 파동적 구조(불교의 진제(眞諦)에 해당)로 되어 있다는 것입니다. 그래서 오늘은 일반 생물체와 인체에서 발견되는 파동현상을 불교의 진제와 동일한 의미로 생각하고 글을 써보겠습니다. 

식물에서 발견되는 파동현상

광합성(Photosynthesis)은 식물의 엽록체에 있는 엽록소라는 색소가 빛에너지를 흡수해 그 에너지를 전자로 전달하고, 이 전자가 나중에 포도당으로 저장되는 과정입니다. 즉, 빛에너지는 전기에너지를 거쳐 화학에너지로 저장됩니다. 이때 빛에너지가 전기에너지로 바뀌는 효율이 95%가 넘는 것으로 알려져 있었는데 어떻게 95%라는 높은 효율이 가능한가에 대해 과학계에서는 설명을 하지 못했습니다.
그런데 2007년 미국  버클리 캘리포니아대 화학과 그레이엄 플레밍 교수팀은 ‘광합성계에서 양자 결맞음을 통한 파동 같은 에너지 이동의 증거’라는 제목의 연구논문을 발표했는데 이 논문에서 엽록체가 빛에너지를 모아 전기에너지로 전환하는 효율이 95%가 넘는 이유를 파동이 작용하기 때문이라고 주장했습니다.

이 내용을 좀 더 자세히 설명하면 이렇습니다. 엽록소 분자에 빛이 닿으면 엽록소 분자를 구성하는 전자가 여기(勵起)되는데 이때 전자는 회전 방향이 서로 반대인 다른 전자와 합쳐서 전자쌍을 만듭니다. 참고로 ‘여기’는 전자가 외부 자극에 의해 높은 에너지로 이동한 상태를 말합니다. 이 전자쌍을 엑시톤(Exciton)이라 부르고 이 엑시톤에서 양자 결맞음(양자파동을 의미함)이 발생한다는 주장입니다. 결국 빛 알갱이가 식물의 엽록체에서 파동에너지로 바뀌어 식물 전체로 확산된다는 것입니다. 여기서 파동현상을 볼 수 있습니다.

철새에서 발견되는 파동현상

로빈(Robin, 울새)이라는 철새는 유럽에서 수천 킬로미터에 이르는 장거리 여정을 통해 북아프리카로 날아가 혹독한 겨울 추위를 피합니다. 철새가 지형지물 하나 없는 바다 한 가운데서 길을 잃지 않고 어떻게 방향을 찾아가는지는 그 동안 불가사의였습니다.

그런데 옥스퍼드대학교의 물리학 연구팀은 유럽 울새는 지구의 자기장을 감지하는 센터가 있기 때문에 대륙을 가로지르는 여행이 가능하다는 연구결과를 발표했습니다. 그 내용은 이렇습니다. 빛에너지가 울새의 눈에 들어오면 눈에 있는 크립토크롬(Cryptochrome)이라는 색소 단백질의 전자가 여기되는데 이때 전자는 회전이 서로 다른 전자와 합쳐서 전자쌍을 만듭니다. 이 전자쌍이 생기면서 양자파동이 나타난다는 것입니다. 지구의 자기장도 일종의 파동이기 때문에 울새의 눈에서 형성된 양자파동과 공명에 의해 상호작용을 하게 됩니다. 철새는 머리를 움직임에 따라 지구 자기장과의 기울기를 인지한다는 것입니다.

후각인지에서 발견되는 파동현상

그동안 후각인지에 관해서는 ‘열쇠-자물쇠 이론’이 이용되었습니다. 열쇠-자물쇠 이론이란 후각을 일으키는 분자가 열쇠 역할을 하고, 냄새를 맡는 코 점막 속의 수용체는 자물쇠 역할을 한다는 이론입니다. 열쇠-자물쇠 이론에 의하면 코에는 수백 개의 냄새 수용체가 있는데 냄새 분자에 의해 이 중 일부 수용체가 활성화된다고 설명했습니다. 예를 들어 1번·99번·201번·390번 수용체가 활성화되면, 바나나 향을 느끼게 된다는 식이었습니다. 하지만 이 이론으로는 후각을 다 설명할 수 없었습니다.

그런데 최근 초파리를 이용한 연구에서 수소의 동위원소인 중성자가 하나 더 있는 중수소로 치환된 분자의 경우에 동일한 구조임에도 불구하고 후각 변화가 관찰되었습니다. 열쇠-자물쇠 이론이 옳다면 후각 분자의 모양이 같기 때문에 같은 냄새가 나야 하는데 두 분자는 다른 냄새를 낸다는 것입니다. 이것은 구조는 비슷하지만 파동이 다르기 때문입니다. 반대로 모양이 극단적으로 상이하더라도 그들의 파동이 비슷하면 동일한 냄새를 일으킬 수 있다는 사실이 발견되었습니다. 그래서 후각인지에 대한 새로운 가설이 제안되었는데, 그것은 ‘양자터널링(Quantum tunneling) 이론’입니다. 양자터널링이란 입자가 파동으로 행동한다는 이론입니다. 즉, 후각분자의 입자가 양자파동으로 행동하여 코 점막 수용체의 파동과 공명을 일으켜 냄새를 맡게 된다는 것입니다.

효소에서 발견되는 파동현상

효소는 생물체에서 에너지의 생성은 물론이고 호흡·소화·근육작용·신경작용·독소분해·체지방 연소 등과 같은 수많은 생명기능에 관여합니다. 따라서 생명현상은 효소반응의 연출과정이라 해도 과언이 아닙니다. 이러한 효소의 작용원리에 대해서도 그동안 ‘열쇠-자물쇠 이론’으로 설명했습니다. 이 이론으로는 효소의 반응속도가 느리고 반응 정확도가 떨어지게 된다는 지적이 있었습니다. 그런데 최근 연구에서 효소 반응이 광합성 반응과 비슷하게 빠르게 진행된다는 사실이 밝혀지면서 효소의 작용도 양자터널링에 의존한다는 주장이 대두되었습니다. 양자터널링이란 앞에서 말씀 드린 바와 같이 입자가 파동으로 행동한다는 이론입니다.

옥스퍼드대학교의 물리학 연구팀은 유럽의 울새가 눈에서 형성된 양자파동과 공명에 의한 상호작용을 통해 대륙을 가로지르는 여행이 가능하다는 연구결과를 발표했다.

DNA에서 발견되는 파동현상

에이즈 바이러스를 발견한 공로로 노벨상을 수상한 프랑스 파스퇴르 연구소의 바이러스 과학자

글 강길전  ggbn@ggbn.co.kr

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