세상의 모든 사람들은 눈이 마음을 비추는 창이라고 한다. 드러내지 않는 사람의 마음은 눈을 보면 안다고 한다. 예수님께서는 좀더 구체적으로 눈은 몸의 등불이라고 하시며 눈이 밝으면 온몸도 밝을 것이라고 하셨다(마 6:22). 이러한 눈이 우리 모두에게 참으로 소중한 기관임을 부인하는 사람은 없을 것이다. 빛의 신호가 이처럼 중요한 눈을 통해 우리의 뇌로 전달되는 광범위하고도 복잡한 과정 가운데 눈이 빛을 인식하는 가장 첫 단계의 생화학적 작용을 함께 살펴보려고 한다. 이로써 눈, 즉 시각이 하나님의 위대한 창조물일 수밖에 없고, 그 기묘하고도 조화로운 작용원리를 살펴봄으로써 창조주 하나님을 인정할 수밖에 없을 것이다.
빛을 흡수하는 세포가 빛에서 가장 멀다
눈의 구조는 이미 알고 있듯 사진기의 그것과 유사하다. 사실상 사진기가 눈의 구조를 모방한 것이다. 안구는 외형상 원형을 띠고 있으며, 한쪽 부분에 렌즈의 역할을 하는 수정체가 있다. 수정체 부분을 우리는 눈동자라고 부른다. 수정체의 바깥 부분에는 조리개라는 것이 있어 들어오는 빛의 양을 조절한다. 수정체를 지난 빛은 젤리 상태로 안구 내에 차있는 물질을 지나 망막에 도달하게 된다.
망막은 여러 층의 신경세포가 첩첩이 쌓여 있는 복잡한 구조인데, 특히 재미있는 것은 직접 빛을 흡수하는 세포가 빛의 유입 방향으로부터 가장 멀리 떨어져 있다는 것이다. 상식적으로 빛을 받기에 좋도록 빛이 유입되는 방향에서 가장 가까운 쪽에 있어야 하는데도 가장 멀리, 그러니까 여러 세포층을 지나 안구의 가장 바깥쪽에 있다는 것이다. 이는 창조주 하나님의 세심한 배려로 혹시 세포에 흡수되지 못하고 그냥 지나치는 빛이 없도록 하기 위한 것이다.
실제로 여러 동물들이 밤에 빛을 받으면 눈이 밝게 빛나는 것을 볼 수 있는데, 이것은 흡수되지 않고 그냥 지나친 빛이 가장 안쪽 벽에서 다시 반사되어 나오기 때문이다. 따라서 빛을 재흡수할 수 있어 빛이 약한 밤에도 충분한 시력을 가질 수 있는 것이다. 이는 야행성 동물들의 특징이기도하다.
망막에서 빛을 흡수하는 세포는 두 가지로 나눌 수 있다. 하나는 막대모양을 하고있어 간상세포라고 하는데, 주로 어두운 곳에서의 시력과 거리감 등을 구별하는 기능이 있고, 또 하나는 뿔 모양의 원추세포가 있는데, 주로 밝음에서의 시력과 색깔 구별에 중요한 기능을 하고 있다. 따라서 야행성 동물은 상대적으로 간상세포의 수가 많고, 색깔을 구별하지 못하는 동물은 원추세포가 없거나 그 양이 아주 작은 경우이다.
두 세포들 안에서는 기본적으로 비슷한 형태의 광신호 전달과정이 전개되므로 여기서는 간상세포를 중심으로 설명해보고자 한다. 간상세포는 원통막대 모양의 외쪽과 둥그럽고 짧은 내쪽 부분이 가느다란 목 형태의 구조로 연결되어 있다. 외쪽은 광신호 처리 및 전달에만 관여하고, 내쪽은 이에 필요한 여러 가지 신진대사 작용에 관여하도록 그 기능이 완전히 구분되어 있다. 외쪽은 이중의 막으로 되어 있는데, 그중 바깥쪽 막은 간상세포의 외쪽을 싸고 있으면서 미세한 구멍들이 뚫려 있고, 또 다른 내부의 막은 마치 원반 같은 막 구조가 층층이 쌓여 (한 간상세포당 약 2,000여개) 외쪽 안에 둥둥 떠있는 모양을 하고 있다. 그런데 흥미로운 사실은 바깥쪽 막에 구멍이 있음에도 불구하고(한 간상세포당 약 10만개 이상) 간상세포의 모양이 변하지 않고 거의 일정하다는 것과(부푼 풍선에 구멍을 낼 때를 연상해 보라) 빛이 들어오는 통로가 간상세포의 내쪽 부분으로부터 외쪽 방향이라는 것이다.
빛을 흡수하기 위한 지렛대원리
바깥쪽 막에 있는 구멍은 그 크기가 아주 작아서 전자현미경으로도 볼 수 없고, 이 구멍으로는 양전기를 띤 나트륨과 칼슘 이온만이 통과할 수 있다. 특히 이 구멍들은 눈이 어두운 상태에 있게 되면 바깥쪽 막을 중심으로 세포의 안쪽에 있는 구멍의 입구에 CGMP 라는 화학물질의 결합으로 열리게 되어 세포 외부로부터 양전하를 띤 이온들이 계속 유입되고 이로써 세포 내부는 외부에 비해 상대적으로 양전기를 갖게 된다. 간상세포의 외쪽 내부에 있는 원반의 막에는 로돕신이라는 단백질이 둥실 떠다니고 있다가 빛이 이 단백질의 안쪽에 있는 색소인 레틴알에 흡수되면 로돕신의 모양이 변하게 된다. 여기에는 고대 인류문명의 가장 놀라운 발명 중의 하나라고 인본주의자들이 우쭐대는 지렛대의 원리가 우리 하나님에 의해서 이미 창세 때부터 사용되고 있었음을 볼 수 있다. 그것도 5×10-10m 크기의 지렛대말이다.
레틴알은 붉은 색을 띠는 화학적 분자인데, 눈이 어두운데 있을 때는 衁자 모양으로 꺾여 있다가 빛을 받게 되면 이것이 펴지게 되고, 이 작은 힘이 지렛대의 원리로 레틴알 분자보다 훨씬 큰 로돕신 단백질의 모양을 변화시킨다. 이 과정을 통해 아주 미약한 광신호라도 큰 에너지로 증폭되어 다른 구조의 물질로 전달되는 것이다. 특히 이 빛을 흡수하는 레티날은 비타민A로 부터 만들어지기 때문에 비타민A가 눈에 좋다는 이유가 바로 여기에 있다.
그 본래의 모양이 변한 로돕신 단백질은 근처에 맴돌고 있는 알파/베타/감마의 세 가지 단백질 단위로 구성된 G-단백질과 결합할 수 있게 된다. 이로 인해 G-단백질이 활성화되어 알파와 베타/감마 단위로 분리된다. 이 가운데 알파단위가 원반 막으로부터 떨어져 나와 자유로이 외쪽내부를 유영하다가 PDE라는 단백질을 활성화시키게된다. 활성화된 PDE는 알파/베타와 감마 단위들로 분리되고 이 알파/베타 단위는 가위 같은 기능이 있는 효소로서 간상세포 외벽의 구멍을 열고 있는 CGMP를 마구 자르게 되며 이에 따라 그 구멍들이 닫혀지게 된다.
그 결과 구멍이 열려 있을 때 계속 유입되던 양전기가 더 이상 유입되지 않는 대신에 간상세포의 내쪽 부분에 있는 구멍을 통해서는 세포 외부로 계속 유실됨으로써 세포막 안팎의 전기량에 큰 변화를 초래하게 된다. 이같은 전기적 신호의 변화가 간상세포 내쪽 부분 끝에서의 신경전달물질 방출을 억제하는 결과를 유발하는 화학적 신호로 전환되어 이 간상세포와 연결되어 있는 다른 신경세포에 신호의 변화를 전달하게 되고, 이같은 신호의 전환/전달이 뇌세포까지 이어져서 궁극적으로 빛을 인식하게 되는 것이다.
모든 발명은 하나님 창조의 작은 모방
간상세포에서 이처럼 복잡한 과정으로 광신호가 전달될 때, 거대한 신호증폭과정을 거치게 되는 것이 특징인데, 한 분자의 활성화된 로돕신은 약 100여개의 G-단백질을 활성화시키게 되고, 활성화된 한 G-단백질은 하나의 PDE를 활성화시키게 된다. 활성화된 한 PDE는 1분에 약 2,000개 이상의 CGMP를 분해하게 되므로 하나의 로돕신에 의해서 약 100,000여개나 되는 구멍의 개폐를 조절할 수 있다는 것이다. 물론 이는 우리가 느낄 수 있는 가장 최소한의 빛에 의한 것이고(광자 한 개가 하나의 로돕신을 활성화시킬 때), 보통은 이보다 훨씬 많은 양의 빛을 흡수하게 되므로 그에 따른 증폭효과는 이 세상의 인간이 만든 어떤 증폭기도 흉내낼 수 없는 효율과 예민성을 보여 주고 있다. 예로써 대략 간상세포 한 개당 로돕신이 백만개, G-단백질이 십만개, PDE가 만개, 외쪽 바깥 막의 구멍이 십만개, CGMP가 만 육천개 정도 있을 때의 증폭과정을 상상해 보라. 소수의 간상세포나 로돕신의 활성화만으로도 상상을 초월한 증폭효과를 볼 수 있다.
또한 이러한 광신호 전달과정은 꼭 정해진 경로로 정해진 순서에 따라 진행되는 엄격한 과정이다. 물론 이후의 신호전달과정은 훨씬 복잡하고 아직 확실하게 규명되지 않은 부분도 있다. 그러나 빛이 눈으로부터 뇌에 전달되어 우리가 그것을 인식하게 되는 전체 과정 가운데 아주 작은 부분인 초기 과정만을 보아도 우리의 눈이 얼마나 복잡하고도 정교하게 설계되어 작용하고 있는지 알 수 있다.
우리는 우리 손으로 만든 복잡하고 정교한 기계를 보며 감탄하고 놀라지만 그 발명의 많은 부분들이 하나님 창조물의 극히 작은 부분의 모방이나 복사임을 간과하고 지낼 때가 많다. 아무리 정교하고 성능이 뛰어난 카메라라고 할지라도 인간의 눈의 그것과는 비교할 수 없는 한계가 있다. 무엇보다도 하나님은 사람의 눈에 많은 애정과 관심을 가지고 창조하셨음을 성경의 여러 곳에서 볼 수 있다.
하나님은 눈에 모든 감각에 최우선하는 영광을 주셨다. 촉각이나 소리보다 훨씬 더 빠른 빛으로 감각하게 하신 것이다. 따라서 우리의 눈은 다시 오실 주님을 우리의 어떤 감각보다도 먼저 인식하게 되고, 또한 그 주님의 모습을 얼굴을 맞대고 볼 가장 귀한 기관인 것이다(고전 13:12, 계 22:4). 그러니 어찌 우리 창조주 하나님의 창조물 중 걸작품이 아니겠는가?
눈의 구조는 이미 알고 있듯 사진기의 그것과 유사하다. 사실상 사진기가 눈의 구조를 모방한 것이다. 안구는 외형상 원형을 띠고 있으며, 한쪽 부분에 렌즈의 역할을 하는 수정체가 있다. 수정체 부분을 우리는 눈동자라고 부른다. 수정체의 바깥 부분에는 조리개라는 것이 있어 들어오는 빛의 양을 조절한다. 수정체를 지난 빛은 젤리 상태로 안구 내에 차있는 물질을 지나 망막에 도달하게 된다. 
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