사람은 살 수 있도록 설계되어 있다
외부 환경에 맞춰 디자인된 인체
생존의 필수품: 산소와 영양소
사람이 살아가는데 필수적인 물질은 산소와 영양소이다.
인체가 흡수하고 생산하고 배출하는 가장 핵심적인 물질이다.
열역학 제2법칙이 작용하는 자연계에 생존하기 때문에 에너지를 생산해야만 활동할 수 있다.
에너지 생산에는 산소와 glucose가 필요하다. 이 두 가지는 세포의 미토콘드리아 기질에서 만나 ATP라는 생체에너지를 만들어낸다.
산소와 glucose는 자연계에서 이미 마련되어 있다. 햇빛과 식물, 동물 및 인간 사이에서 끊임없는 순환을 하고 있다. 다만 그것의 원재료는 순수하게 제공되지 않는다. 그 혼합물 덩어리에서 인체가 필요로 하는 물질만 뽑아내야만 에너지를 만들어낼 수 있다. 인체 내 에너지 생산이라는 면에서 보면, 공기 중에서 산소만을 뽑아내고 음식물에서 glucose를 만들어내는 과정에 인체의 주요 기관계가 관여하고 있다.
인체에 작용하는 자연계의 힘
인간이 살고 있는 자연계에는 물리학적인 힘이 작용하고 있다.
인체는 그 힘의 관계 속에서 생존하기 위한 몸의 체계가 구성되어 있다. 인체의 생명활동에 가장 영향을 미치는 힘은 중력과 대기압 그리고 삼투압이다. 형체를 갖는 물체인 인체와 음식물에는 중력이 작용한다. 공기에 미치는 중력을 대기압이라고 한다. 대기압은 형체가 없고 분자량이 작은 공기에 작용한다. 인체 내로 들어가거나 나갈 때(호흡)는 대기압이 작용하는데, 체내에서 공기 중 일부인 산소나 이산화탄소를 주고받을 때는 각각의 기체가 갖는 압력의 차이인 분압이 작용한다.
동맥혈의 산소분압이 높은 곳에서 산소공급이 이루어진다. 인체는 체중을 갖는 질량이 있기에 중력의 영향을 받고 있다. 중력에 맞서 인체의 체형을 유지하기 위해 골밀도가 치밀한 골격이 필요하며 이러한 골격을 움직이기 위해 근육이 필요하다.
소화
음식물은 형체와 중량을 갖고 있기에 체내 소화흡수과정에서는 주로 근육이 작동한다. 반면 기체인 공기의 체내 흡수는 근육보다는 통과가 수월한 구조가 더 중요하다. 즉 통로형 구조로 코, 기관지가 구성되어 있는 것이다. 물론 음식물과 공기 모두 물리적 실체를 갖고 있기 때문에 체내 흡수 및 이동의 과정에선 근육이 관여가 될 수밖에 없다. 소화기계의 각 기관에는 평활근이 구성되어 있다. 호흡에 관여하는 전거근, 흉쇄유돌 등의 근육이 작동한다.
음식물 또한 무게를 갖는 물질이므로 소화흡수를 위해 체내 이동을 할 때 인체의 상부인 입에서 식도를 거쳐 하부인 위장, 소장, 대장을 거쳐 항문으로 찌꺼기가 배출되는 것이다. 음식물은 형체와 질량을 가지고 있기 때문에 운반을 위해 소화기에는 평활근이라는 근육이 배치되어 있다.
소화계는 ATP를 생산해낼 세포에 glucose를 공급해주기 위해 음식물을 단계별로 분해하는 기관이다.
음식물은 형체와 무게를 가지고 있는 물리적 실체이다. 이 속에 함유된 glucose는 분자 단위의 작은 입자이다. 형체가 있는 단계에서는 소화계 근육운동 중심의 물리적 작용 중심이고 영양소 단계까지 분해되는 데는 효소의 활동과 융모막 통과하는 생화학적 작용 중심이 된다. 음식물이 분자 단위로 분해돼서 세포막을 통과해 전달하는 단계에 적합한 소화계의 각 기관이 배치되어 있다. 과정별 전달에는 근육(평활근)들이 작동하는 소화계의 각 기관의 움직임이 있다.
음식물은 혼합물 덩어리이기 때문에 체내의 초입 단계인 입 속에서는 잘게 부수고 썰고 으깨서 작은 단위로 만든다. 그래서 구강의 구조는 융모가 아니라 저작근, 설근 같은 근육과 딱딱한 장치(치아)가 배치되어 있는 것이다.
위장 단계에서는 잘게 쪼개진 음식물 덩어리가 영양소별로 잘 분해가 될 수 있도록 혼합하고 죽의 상태로까지 만든다. 작은 덩어리가 잘 혼합될 수 있도록 위장은 연동운동을 위한 근육이 발달되어 있다. 죽의 상태 만들기 위해 위산이라는 소화액 분비 장치가 내장되어 있는 것이다. 소장에서 비로소 음식물에 담긴 영양소에서 종류별로 분리 흡수할 수 있도록 융모가 발달되어 있는 것이다.
탄수화물, 지방, 단백질의 고분자 단위로 분해된 영양소의 운반은 이제 혈관을 통해 이루어진다. 탄수화물, 단백질은 소장 융모막의 모세혈관을 통해 심장으로, 지방은 유미관을 통해 운반되어 가슴관을 지나 심장으로 가서
서로 만나게 된다.
호흡
대기압은 공기의 압력으로 대기압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 공기가 이동한다.
인체가 호흡할 때 흉부의 기압이 낮게 해야 공기가 체내로 들어가도록 해야 한다. 흉강의 횡격막을 수축하고 갈비뼈를 들어 올려 확장시키게 되면 흉강은 상대적으로 대기압이 낮아지고 인체 밖은 상대적으로 대기압이 높아져서 들숨이 일어나는 것이다.
산소는 공기 속에 질소, 이산화탄소 및 다른 기체와 함께 섞여있다.
중력이 작용하는 자연계에서 산소는 분자량이 작은 기체를 인체 내로 들어오게 하는 힘은 대기압 차를 이용하는 것이다. 이 공기 혼합물에서 산소만을 취해서 인체 내로 공급해주는 장치가 호흡계이다.
인체는 협동기관이다
인체는 자연계의 힘이 작용하는 가운데 생명활동을 한다. 여기에는 미소한 세포에서부터 오장육부를 비롯한 근골격계 등 11가지 기관계의 작동이 있다. 이 작동을 위해선 에너지가 있어야만 가능하다. 즉 인체가 살아간다는 것은 생명공학적으로 볼 때 작동은 에너지를 소모하는 것이다. 이것은 한편으로 에너지를 생산하는 과정이 필수적으로 있어야만 한다는 것이다. 여기에 산소는 호흡계가, glucose는 소화계가 참여하며 이들의 공급에 심혈관계가 참여하고 이들의 움직임은 근골격계가 참여하며 뇌를 비롯한 신경계가 이들을 총괄한다. 신경계가 하지 못하는 자율조절장치는 호르몬계의 협조를 통해 입체화된다.
