난자와 정자, 배아, 줄기세포…. 최근 아주 많이 들어 본 말일 거예요. 하지만 우리는 이러한 말들이 얼마나 중요한 것인지 잘 모르고 있는 것 같아요. 난자와 정자, 배아, 줄기세포가 자라서 우리가 만들어졌는데도 말이죠. 처음에 우리는 눈에 보이지도 않을 만큼 작은 두 개의 세포였어요. 엄마에게서 받은 세포와 아빠에게서 받은 세포, 이 두 세포가 만나 하나가 되고 자라서 생명이 만들어지는 그 오묘한 생명 탄생의 신비한 모습 속으로 함께 들어가 볼까요?

사랑이 시작되는 눈맞춤!

우리가 태어나기 위해서는 큰 사건이 필요합니다. 어떤 사건일까요? 우주와 지구의 생성과 지구 생명체의 탄생, 생명체의 진화…. 좀 더 가까운 사건으로 눈을 돌려 볼까요? 우리가 태어나려면 먼저 엄마와 아빠의 만남이라는 거대한 사건이 필요합니다.
엄마 아빠가 만나 사랑에 빠지지 않았다면 우리들은 이 세상에 없었을 거예요. 사랑은 서로 눈을 마주치는 것부터 시작한다고 해요. 영국 런던대학교의 인식신경과학연구소의 연구에 따르면 아무리 매력적인 사람이라도 눈이 마주치지 않으면 뇌에서 아무런 반응이 일어나지 않는다고 합니다. 또 이런 연구결과도 있지요. 독일의 막스플랑크연구소 인간행동학연구센터는 마음에 드는 사람을 만나면 좋아하는 감정을 표현하기 위해 눈을 많이 맞추려 한다는 사실을 발견했답니다. 엄마 아빠가 만나 서로 눈을 맞추는 것부터 우리의 탄생이 시작되는 것이죠.

사랑받기 위한 조건

많은 사람들이 사랑을 받기 위해 멋진 행동을 보여 주기도 하고 외모를 아름답게 꾸미기도 합니다. 물론 다른 동물들도 사랑을 쟁취하기 위해 노력한답니다. 공작은 화려한 깃털을 펼쳐 보이며 암컷들에게 잘 보이려고 노력합니다. 제비는 긴 꼬리를 가질수록 인기가 많다고 해요. 청개구리는 큰 소리로 노래를 부르는 수컷이 가장 인기가 많지요.
사람들은 어떨까요? 스코틀랜드의 성 앤드류대학교 얼굴인지실험실에서 학생들을 대상으로 어떤 얼굴에 더 끌리는지 가리는 심리학 실험을 했어요. 그 결과 자신의 사진을 합성해 만든 자신과 닮은 이성에게 가장 호감을 갖는다는 것을 알아 냈답니다. 캐나다의 맥매스터대학교 심리학과에서도 비슷한 실험을 한 결과 사람들은 자신과 닮은 사람을 더 믿음직하게 생각하는 것으로 나타났지요. 과학자들은 이런 이유를 자신과 닮아 유전적으로 가까운 짝을 선택해 이미 입증된 건강한 유전자를 계속 퍼뜨리기 위해서일 거라고 설명합니다. 사람들이 호감을 갖는 것도 유전자가 관여하다니 정말 신기한 일이에요.

난자 VS 정자

우리는 처음엔 엄마와 아빠의 몸에서 하나씩 나온 두 개의 세포일 뿐이었어요. 바로 엄마의 난자와 아빠의 정자였지요. 이 난자와 정자가 만나 또 다른 하나의 세포가 되고 거기서부터 우리의 탄생이 시작된 거예요.

정자가 난자로 들어가고 있는 순간. 머리에 있는 효소로 난자의 세포막을 녹이고 들어간다.

난자
여성의 배꼽 아래 부위에는 달걀 크기만한‘자궁’이 있어요. 자궁 양쪽에는 나팔 모양의‘난관’이 있고 그 끝에 난자가 있는‘난소’가 있지요. 난자는 난소 속에서 아직 덜 자란 원시난포의 상태로 있어요. 태어날 때부터 난소 속에는 약 100만 개의 원시난포가 들어 있는데 사춘기가 되면 이 원시난포가 성숙한 난자로 자라서 하나씩 나오게 됩니다. 하지만 평생 400개 정도의 난자만이 수정을 위해서 밖으로 나오게 된답니다.
원시난포가 자란 난자가 난소 밖으로 나오는 것을 바로 ‘배란’ 이라고 해요. 난자는 0.2㎜ 정도의 크기로 눈에 보이지 않을 만큼 작지만 사람의 세포 중에서는 가장 큰 세포입니다. 핵 외에도 영양물질이 되는 세포질을 가지고 있기 때문이지요. 이렇게 배란이 된 난자는 24시간 정도만 살아 있을수 있어요. 또한 배란이 된 후 수정이 되지 못한 난자와 아기를 위한 양분을 저장했던 자궁 내막이 벗겨져 몸 밖으로 나오는 것이 바로 ‘월경’ 이랍니다.
정자
남자는 정자를 만드는 고환을 가지고 있어요. 남자도 태어날 때부터 자라서 정자가 되는 정원세포를 가지고 있지만 사춘기가 지나야 정원세포들이 자라서 정자가 됩니다. 정자는 올챙이 모양이에요. 꼬리로 헤엄을 쳐서 난자를 만나러 가는 여행을 하는 것이죠. 정자의 머리에는 아빠 유전자의 반을 담고 있는 핵이 있고 머리 끝 부분에는 난자의 세포막을 녹일 수 있는 효소를 가지고 있지요. 꼬리에는 세포에 영양을 공급하는 미토콘드리아가 있는데 정자가 꼬리를 움직이는 데 필요한 에너지를 공급합니다.
정자는 어떻게 난자를 찾을 수 있을까요? 바로 냄새를 맡고 난자를 찾아간다고 해요. 정자에는 냄새 수용체가 있어서 냄새를 따라 난자를 향해 헤엄쳐 간답니다. 정자의 크기는 0.05㎜ 정도로 난자에 비해 무척 작아요. 부피까지 감안하면 난자가 정자보다 8만 5000배나 크지요. 이렇게 작은 몸이지만 1분에 3㎜, 자신의 몸 크기의 50배 정도를 헤엄쳐 가는 멋진 수영 선수랍니다.

유전정보를 담고 있는 염색체들, 난자의 23개 염색체와 정자의 23개 염색체가 합쳐서 46개의 염색체를 가진 사람이 된다.

내가 세상에 태어날 확률은 얼마나 될까요? 나는 1억 개의 정자 중 가장 건강하고 운이 좋은 한 개의 정자가 수정에 성공해서 태어납니다. 1억분의 1의 확률이죠. 더 넓게 보면 평생 배란되는 400개의 난자 중 단 한 개의 난자와 남자의 몸에서 평생 만들어지는 몇 조개의 정자 중 하나가 만나 내가된 것입니다. 내가 만들어진 바로 그 난자와 정자가 아닌 다른 난자와 다른 정자가 만났다면 내가 아닌 다른 사람이 태어났을 수도 있지요. 무려 몇 백조 분의 1의 확률 이지요. 더 넓게 볼까요? 엄마와 아빠가 결혼할 확률, 할아버지 할머니가 결혼해 엄마, 아
빠를 낳을 확률…. 우리는 모두 이렇게 무한한 확률에 의해서 태어난 소중한 생명이 랍니다. 어쩌면 당연하게 생각되는 것이지만 이렇게 확률로 생각해 보면 정말 놀라운 기적이지요.

수정, 그 위대한 경쟁 수정, 그 위대한 경쟁

엄마의 몸에서 배란된 난자와 아빠의 정자가 만나 하나의 세포가 되는 것을‘수정’이라고 합니다. 난자에는 엄마 유전자의 반인 23개의 염색체와 정자에는 아빠 유전자의 반인 23개의 염색체가 들어 있어 완전한 46개의 염색체를 가진 내가 태어나게 되는 것이죠.
정자는 난자를 만나기 위해 아주 긴 여행을 합니다. 난소가 있는 난관을 향해 약 17㎝의 거리를 헤엄쳐 가야 하지요. 얼마 되지 않는 거리 같지만 자신의 몸길이보다 3000배 이상먼곳을 헤엄치는것 이에요. 한 번의 배란에 하나가 나오는 난자와는 달리 정자는 한 번에 1억 개 정도가 난자를 향해 헤엄쳐 갑니다. 하지만 난자 근처로 갈 수 있는 정자는 1억 개 중 100개 정도뿐이지요. 그 이유는 정자가 헤엄쳐 나가는 자궁과 난관의 내부에는 복잡한 주름과 섬모가 있어 힘든 장애물 경주를 하는 것과 마찬가지기 때문입니다. 또 난관은 좌우에 두 개가 있
어 길을 잘못 들면 아무리 빠르게 헤엄쳐간 정자라고 해도 난자를 만나지 못해요. 이렇게 험난한 여행을 거처 가장 건강하고 운이 좋은 단 한 개의 정자가 수정에 성공하게 됩니다.
정자가 난자를 만나면 머리끝에 있는 아크로신이라는 효소로 난자의 세포막을 녹이고 꼬리는 남겨둔 채 머리만 난자 속으로 들어가게 됩니다. 이렇게정자가 들어가게 되면 난자의 세포막에서 전기반응이 일어나 다른 경쟁 정자들은 난자의 세포막에서 떨어지게 되고 시간이 지나면 난자의 겉을 둘러싸고 있는 물질이 딱딱하게 굳어 다른 정자가 들어오지 못하게 합니다.
수정란은 처음에는 하나의 세포이지만 처음에는 2개, 다음에는 4개, 또 다시 8개로 계속 세포분열을 하는데요. 이것이 바로 배아랍니다. 배아는 자궁으로 움직여 수정된 지 약 7일째 되는 날 자궁내막안으로 들어가기 시작합니다. 아기로 자라기 위해 엄마의 뱃속에 자리를 잡는 것이지요. 이것을 ‘착상’ 이라고 한답니다.

1억 개의 정자 중 가장 건강하고 운이 좋은 정자 단 한 개만이 난자를 만나 수정에 성공할 수 있다.

아늑한 엄마의 자궁 속에서

1개월 된 태아의 크기 약 1㎝
수정란이 자궁에 자리를 잡은 후에는 뇌와 척수를 만드는 신경관이 가장 먼저 생기게 되고 이후에도 심장이나 혈관, 내장, 근육 등 중요한 기관을 만드는 조직들도 서서히 만들어지게 됩니다. 이렇게 신체 장기의 어떤 부분으로도 성장할 수 있는 세포가 우리가 흔히 들어 본 줄기세포이지요. 처음에 태아는 머리가 전체의 반 정도를 차지하고 있으며 꼬리가 달린 물고기 모양을 하고 있어요.
2개월 된 태아의 크기 약 2㎝
심장이 뛰기 시작하고 여러 가지 기관들도 활발하게 생기기 시작하며 엄마와 아기 사이에 혈액이 오가는 탯줄도 만들어지게 됩니다. 물고기와 비슷한 모습이었던 태아는 점점 사람과 같은 형태로 변하게 되지요. 하지만 아직 완전한 형태는 아니에요. 검게 눈이 될 부분이 보이기는 하지만 아직 완전하지 않으며 팔과 다리가 될 부분도 솟아 있지만 손가락과 발가락이 없는 하나의 덩어리랍니다.
3개월 된 태아의 크기 약 3㎝
꼬리가 완전히 없어지고 손가락과 발가락이 만들어집니다. 피부가 투명해서 혈관과 심장이 뛰는 것을 볼 수 있을 정도지요. 뼈도 말랑 말랑한 상태랍니다. 하지만 눈, 코, 입 등이확실한 모양으로 생겨나고 입으로 먹거나 오줌을 눌 수도 있답니다. 성기도 생겨서 남자인지 여자인지도 알아볼 수 있게 되요. 이 때는 초음파 검사를 통해 태아의 심장소리도 들을 수 있답니다.
4개월 태아의 크기 약 10㎝
태아의 크기가 전보다 몰라보게 커집니다. 투명했던 피부는 점점 불투명하게 변하기 시작하지요. 하지만 아직 피부 바로 밑의 혈관은 투명하게 비쳐 보입니다. 입술을 내밀거나 머리를 돌리고 이마에 주름을 잡는 등 다양한 표정을 짓기도 하고 활발하게 움직입니다. 하지만 아직 엄마는 아기의 움직임을 느끼지는 못한답니다.
5~6개월 된 태아의 크기 약 20~30㎝
이제 아기가 움직이는 것을 엄마도 느끼게 됩니다. 머리카락이나 손톱이 만들어지게 되고 손가락을 빨거나 양수를 마시며 엄마젖을 빠는 연습을 하기도 합니다. 엄마배 밖에서 나는 소리도 들을 수 있게 되어 소리에 반응을 하기도 합니다. 얼굴은 눈썹과 속눈썹까지 자라기 시작해 거의 완전한 아기의 얼굴이 되고 표정은 더욱 다양해지게 됩니다.
7~8개월 된 태아의 크기 약 40㎝
수청각이 더욱 발달해 엄마가 말을 하면 아기의 심장이 빠르게 뛰는 것을 관찰할 수 있습니다. 아빠의 이야기와 노랫소리도 들을 수 있지요. 하지만 양수에 싸여 있어 아주 낮은 소리로 들린답니다. 폐가 발달해 숨을 쉬는 흉내를 내기도 하고 쭈글쭈글하던 몸에 피하지방이 늘어나면서 점점 통통하고 귀여운 아기의 모습을 갖추게 됩니다.
9~10개월 된 태아의 크기 약 50㎝
신체의 각 기관은 모두 완성되고 완벽한 사람의 모습을 갖춥니다. 폐 기능도 거의 완성되어 외부 생활도 가능할 정도지만 체온 조절 능력은 아직 부족합니다. 태어나서 외부 자극에 대비하기 위해 엄마로부터 항체를 받아 병에 대한 면역 능력을 키웁니다. 우리가 흔히 알고 있는 등을 구부리고 손발을 앞으로 모은 자세로 머리가 아래쪽을 향하도록 있으면서 세상 밖으로 곧 나올 날을 기다리고 있습니다.

우리는 너희와 달라 우리는 너희와 달라

다른 동물들도 엄마 뱃속에서 자라는것일까요? 아닌 동물이 있다면어떻게 자라나는 것일까요? 다른 동물들의 모습도 살펴보아요.
강아지·고양이
강아지와 고양이는 비슷한 점이 많아요. 강아지는 평균 63일간, 고양이는 평균 65일간 엄마의 뱃속에 있게 됩니다. 둘 다 사람과는 다르게 한번에 여러 개의 난자가 수정되기 때문에 세 마리에서 여섯 마리의 형제들이 엄마 뱃속에 함께 있지요. 임신한 지 50일 정도가 지나고 배에 손을 대면 뱃속의 아기 강아지와 아기 고양이의 움직임을 느낄 수 있을 정도가 된답니다.
병아리
병아리들은 엄마의 뱃속이 아닌 알 속에서 자라지요. 포유류들은 엄마의 뱃속에서 탯줄을 통해 영양을 받지만 닭은 자라는 데 필요한 모든 영양을 미리 알에 담아 두고 그 속에서 병아리를 자라게 합니다. 하지만 엄마닭이 21일 동안 따뜻하게 품어 주지 않으면 클 수 없어요. 하늘을 날기 때문에 몸이 가벼워야 하는 조류들은 이렇게 알을 낳아 번식을 한답니다.
개구리
개구리도 알을 낳아 자손을 퍼뜨리며 암컷이 알을 낳고 수컷이 그 위에 정자를 뿌리는 체외수정을 하지요. 알이 부화되는 기간은 물의 온도에 따라 조금씩 다르지만 일주일 내외로 올챙이들이 깨어납니다. 올챙이들은 한 달 정도면 개구리로 성장한답니다. 개구리와 같은 양서류는 알에서 깨어나 올챙이 시절에는 아가미로 호흡하지만 완전히 성장하면 허파로 숨을 쉰다는 것이 특징이지요.
연어
연어도 알을 통해 번식을 합니다. 연어와 같은 어류는 짝짓기를 하지 않고 암컷이 알을 낳으면 수컷이 그 위에 정자를 뿌리는 체외수정을
하지요. 암컷 연어는 700~7000개의 알을 낳으며 알들은 약 60일 후에 부화됩니다. 연어는 특이하게도 강에서 부화해 바다로 내려가 3~4
년 동안 자라다가 다시 알을 낳을 때가 되면 자기가 태어난 강으로 돌아와 알을 낳는답니다.
캥거루
캥거루는 포유류이지만 태반이 없어 아직 덜 자란 새끼가 태어나 엄마의 육아주머니에서 자라납니다. 그래서 유대류라고 부르지요. 아기 캥거루는 엄마의 뱃속에서는 보통 30~40일 동안 있다가 약 2.5㎝의 키에 몸무게 1g의 작은 몸으로 태어나 엄마의 육아주머니로 혼자 기어갑니다. 그 후 육아주머니 속에서 4~6개월 동안 자라지요. 캥거루는 아기를 키우기에 환경이 좋지 않으면 배아의 성장을 늦춰 적당한 때에
새끼를 낳을 수 있는 신기한 능력도 있다고 해요.
악어·거북
악어나 거북과 같은 파충류들도 알을 통해 번식을 합니다. 무척 신기한 사실은 부화할 때의 온도에 따라 암, 수가 결정이 된다는 것이죠.
바다거북의 알은 30~35℃에서 부화하면 모두 암컷이 되고 20~22℃에서 부화하면 모두 수컷이 된다고 해요. 그 사이 온도에서는 암수가
함께 태어납니다. 악어의 한 종류인 앨리게이터는 반대로 33℃ 이상에서 부화하면 모두 수컷이 되고 30℃ 이하에서 부화하면 모두 암컷이
되요. 온도에 따라 성이 달라진다니 정말 신기하지요?

모두 닮았어! 우린 모두 닮았어!

이렇게 생명체는 생김새도 다르고 저마다의 방법으로 번식하지만 공통적으로 비슷한 순간이 있어요. 바로 발생의 초기 모습이지요. ‘발생’이란 수정란이 자라면서 유전 정보에 따라 부모의 모습을 닮은 형태로 자라나는 과정을 말해요. 이런 과정에서 물고기나 개구리, 거북과 닭, 쥐와 사람이 모두 처음에는 물고기모양을 하고 있답니다. 이에 대해 과학자들은 지구상의 생명체가 긴 세월을거치는 동안 진화해온 모습을 다시 한 번 반복하면서 태어나는 것이라고 이야기 하지요. 이런것을 ‘계통발생’ 이라고 해요. 태어날 때 모습은 모두 다르지만 이렇게 생명체가 생기는 순간이 모두 같다는 것이 정말 신기하지요. 작은 물고기조차 시작하는 순간에는 사람과 똑같은 소중한 생명체라는 사실을 다시금 깨닫게 됩니다.

세상으로 나오다

아기가 세상에 나올 준비가 되면 아기 스스로가 태어날 날을 정합니다. 바로 태아의 폐가 숨을 쉴 준비가 되면 폐에서 ‘계면활성단백질A’라는 것이 나와 엄마의 자궁을 수축하게 만들어 세상으로 나 오는 것이지요.
이렇게 아기가‘나 이제 준비됐어요’라고 엄마의 몸에 알리면 엄마의 몸에도 많은 변화가 일어나게 됩니다. 옥시토신이라는 호르몬이 분비되어 자궁이 수축하게 되고 아기가 나오는 자궁구가 조금씩 열리게 되지요. 이 옥시토신은 사랑하는 감정과 행복한 기분을 느끼게 만들어 주는 호르몬이기도 해서 아기에 대한 사랑하는 감정이 생기도록 도와 주기도 합니다. 자궁이 수축됨에 따라 아기는 머리부터 엄마의 몸 밖으로 빠져 나와요. 태어나면‘응애~’하고 큰 소리로 울음을 터뜨리지요? 그것이 세상에 나와 첫 번째로 쉬는 숨이랍니다. 엄마의 뱃속에 있을 때는 양수라는 물 속에서 있기 때문에 폐에 공기가 들어 있지 않지만 첫 울음을 터뜨리면서 폐에 공기를 넣고 숨을 쉴 준비가 되었다는 것을 알리는 것이죠. 엄마에게 영양분과 산소를 받던 탯줄을 자르고 아기의 건강 상태를 체크한 뒤 엄마의 품에 안기면서 아기는 세상과의 만남을 시작하게 됩니다. 아기가 엄마의 몸에서 빠져나오기 위해 자궁이 수축할 때 엄마는 많은 통증을 느끼게 됩니다. 보통 상상할 수도 없을 만큼 아프다고 말하곤 하지요. 우리들의 엄마는 이런 고통을 기쁘게 받아들이고 우리를 낳아 준 거예요. 큰 고통을 참고 우리를 낳아 준 엄마에게‘ 낳아 주셔서 고마워요’ 라고 말하며 한번 꼬~옥 안아 드리는 것이 어떨까요?

그리고 삶은 계속된다

나와 나의 부모님, 할아버지와 할머니, 할아버지와 할머니의 부모님…. 이렇게 우리는 아래로 아래로 전해져 온 생명을 받았습니다. 우리도 자라서 우리의 유전자를 가진 아기를 낳고 또 그 아이도 아기를낳게 되겠지요. 이렇게 아주 옛날로부터 이어져 온 유전자를 가진 작은 세포가자라서 새로운 생명이 된다는 것은 정말놀랍고 신비스러운 일이지요.
최근 생명과학의 발달로 인간배아복제, 복제동물들의 이야기가 자주 들려오고있어요. 이런 과학의 발달로 자칫 사람들이 생명의 소중함을 잊지 않을까 하고 걱정하는 사람들도 많고요.
하지만 생명 탄생의 신비를 느껴 본 ‘어린이과학동아’ 친구들은 생명의 소중함에 대해 잊지 않을거라 믿어요.

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