다이안 켈리(Diane Kelly): 성기 해부학에 대해 우리가 몰랐던 사실.

제가 파티에 가면 사람들은 제가 섹스를 연구하는 과학자라는 사실을 곧 알아챕니다. 그러면 사람들은 저한테 질문을 던지죠. 그런데 질문하는 방식들이 하나같이 똑같아요. 우선 이런 식으로 말을 꺼냅니다. "어떤 친구한테 들은 이야긴데요..." 그리고 항상 똑같은 물음으로 끝나죠. "그게 사실인가요?" 대개의 경우에는 기꺼이 대답해 드릴 수 있지만, 가끔은 이렇게 말해야 합니다. "정말 죄송하지만" "저도 잘 모릅니다." "전 그런걸 연구하는 의사가 아니거든요."

저는 임상의사가 아니라, 해부학을 연구하는 비교생물학자입니다. 제가 하는 일은 아주 다양한 종류의 동물을 관찰함으로써, 그 동물들의 조직이나 기관이 정상적인 상황에서 '어떻게 작동하는지'를 연구하는 것입니다. 그건 여러분이 하시는 일처럼 문제가 발생했을 때 '어떻게 해결할 것인가'를 궁리하는 것과는 조금 다르죠. 또한 동물들이 생존 과정에서 직면하는 문제에 대해 진화적으로 획득한 해결책 간의 공통점은 무엇이고 차이점은 또 무엇인지에도 관심을 갖고 있습니다.

오늘 제가 말씀드리고자 하는 것은 동물의 종, 조직 유형 및 기관계를 아우르는 이와 같은 광범위한 연구가 상아탑에 둘러싸인 소수 전문가들만의 향유물이 아닌, 인간의 건강에 대해 시사하는 바가 있는 의미있는 활동이란 점입니다. 다시 말해 성별에 따른 뇌의 차이에 대한 최근의 제 연구에도, 음경의 구조와 기능에 대한 제 오랜 연구 결과에도 모두 나름의 의의가 있다는 것이죠. 제가 파티에서 재미난 사람인 데엔 다 이유가 있는 거예요.

(웃음)

오늘 저는 음경에 대한 제 연구 사례를 바탕으로 하나의 기관계에 대한 연구가 전혀 다른 대상에 대한 통찰의 기회가 될 수 있다는 점을 보여드리고자 합니다. 관중 여러분들은 이미 잘 알고 계실 부분이겠지만, 지난주에 제 9살짜리 아들에게 이런 설명을 해줘야 했답니다. 음경이란 한 개체의 정자를 다른 개체로 옮기는 역할을 하는 구조물인거라고 말이죠. 동물의 음경 형태는 실로 다양해서, 이 슬라이드에 나와 있는 정도는 그야말로 빙산의 일각에 지나지 않습니다. 정말이지 각양각색의 구조들이 존재합니다. 근육질 기둥 형태, 다리나 지느러미가 변형된 형태도 있고 포유류의 경우는 필요할 때 커질 수 있는 살덩어리 형태죠. 우리 모두 잘 알고 있듯이 말이예요. 아, 여자 분들은 잘 모르실 수도 있겠군요!

(웃음)

음경이 이렇듯 다양한 형태를 갖는 이유는 음경이 번식이라는 가장 기본적인 생존 과제, 즉 정자를 난자와 만나게 하여 수정란을 형성케 하기 위한 매우 효과적 도구라는 측면에서 이해될 수 있다는게 제 생각입니다. 음경 자체는 체내 수정에 필수적이지 않지만, 체외 수정에서 체내 수정으로의 진화에 발맞추어 음경 또한 진화해온 경향성이 관찰됩니다.

이런 이야기를 할 때, 제가 가장 많이 받는 질문이 있습니다. "어떤 이유로 이 분야에 관심을 가지게 되었습니까?" 제 대답은 "골격"입니다. 여러분들은 뼈와 음경 간에 어떤 관계가 있으리라 생각하지 않으실겁니다. 왜냐하면 사람들은 보통 뼈를 힘이나 속도를 내는데 필요한 딱딱한 지렛대 정도로 생각하기 때문이죠. 학부생 때 제가 처음 택한 연구 분야는 공룡 화석을 연구하는 고생물학이었는데, 바로 딱 그런 생각이 통용되고 있는 분야였죠.

하지만 생체역학을 공부하려고 대학원에 진학했을 때, 저는 골격 기능에 대한 보다 폭넓은 이해에 기여할 수 있는 연구를 제 학위 논문 주제로 삼고 싶었습니다. 다방면으로 여러가지 시도를 해보았지만, 성과는 신통치 않았습니다. 그러던 어느날 저는 포유류의 음경에 대해서 생각해보기 시작했습니다. 음경은 정말 희한한 구조를 가지고 있지요. 체내 수정에 사용되기 위해 음경의 역학적 특성은 매우 극적으로 변화하게 됩니다. 대부분의 경우 음경은 유연한 형태를 유지합니다. 잘 구부러지죠. 하지만 교미 시에 제 기능을 수행하려면 음경은 딱딱해져야 합니다. 잘 구부러지지 않아야 하고요. 게다가, 본래 역할까지 해야하죠. 제 기능을 하지 못하는 생식기관을 가진 개체는 후손을 생산할 수 없을 것이고, 그 개체의 유전자는 후대에 전해질 자격을 상실하게 됩니다.

그래서 이런 생각을 했습니다, "골격 구조에 비밀이 숨어 있지 않을까?" 여기서 말하는 '골격'이란게 이런건 아니구요, 이런걸 의미한답니다. 기능적 관점에서 '골격'이란 조직을 지탱하고 힘을 전달하는 역할을 수행하는 체계를 의미하기 때문이죠. 어떤 형태를 띠고 있건간에. 비단 여기 보이는 지렁이만이 아니라, 사실상 거의 모든 동물들의 조직은 단순히 골격에 걸쳐진 형태로 지탱되는게 아닙니다. 튼튼한 물풍선같은 형태라고 보는 편이 더 정확하죠. 이러한 동물들은 '유체 골격'이라는 것을 갖고 있습니다. 유체 골격은 두 가지의 요소로 구성됩니다. 압력을 받는 유체, 그리고 팽팽함을 유지하며 그 유체를 담아내는, 섬유 단백질로 보강된 주변 조직. 이 두 요소의 상호작용에 의해 몸의 형태가 유지됩니다. 이 상호작용은 아주 중요합니다. 둘중 하나라도 없다면 형태가 무너지는거예요. 유체는 있으되 둘러싸는 조직은 없는 상태에서 압력만 계속 올리면, 터져버리겠죠. 반대로 주변 조직은 있으나 그 안에 유체가 담겨있지 않아 팽팽한 상태가 되지 못하면, 그 동물은 그냥 젖은 헝겊 조각처럼 보이겠죠.

음경의 단면을 관찰해보면, 유체 골격의 특징적 요소들을 많이 발견할 수 있습니다. 가운데에 자리잡은 스폰지 형태의 발기성 조직(음경해면체)이 유체로 채워져 있습니다 -- 이경우 유체는 혈액이겠죠 -- 주변 조직은 '콜라겐'이라 불리는 딱딱한 구조 단백질을 다량 함유하고 있고요.

제가 이 연구를 시작할 무렵, 음경 발기에 대한 최선의 설명 방식은 이런 거였습니다. 혈액으로 채워진 음경해면체가 있고, 이를 둘러싸는 벽 조직이 있어서 압력이 올라가면 "자! 이것봐!" 하면서 발기가 된단거죠.

이로써 발기 시 음경이 커지는 것이 설명됩니다. 당연히 유체가 많아지면 조직이 확장되겠죠. 하지만 이 이론은 음경이 '서는 것'을 설명하진 못합니다. 섰다는 것은 쉽게 구부러지지 않는 형태로 변했단 의미인데, 이 이론만으론 왜 그렇게 되었는지 알 수 없죠. 그리고 아무도 체계적으로 벽 조직을 관찰하지 않았습니다. 그래서 저는 벽 조직이 골격구조 상 중요하다는 생각을 갖게 되었습니다. 이 또한 발기 원리에 대한 설명에 포함되어야 한단거죠.

이쯤 되니 제 지도 교수님이 이러시더군요. "우와! 잠깐만, 천천히" 제가 이런 이야기를 한 6개월 하고 있는걸 보시곤 드디어 깨달으신거죠. 제가 이 주제를 정말 진지하게 생각하고 있단걸요.

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그래서 저를 앉혀 놓곤 이렇게 경고하셨죠. "이 분야로 계속 가는것은 신중해야하네." "이 연구에 어떤 가치가 있을지 잘 모르겠어." 그분은 제가 막다른 길에 빠질까봐서 걱정이 되신거죠. 그렇게 저는 제 지도교수님이 생각하시기에 사회적으로 낯부끄러운, 그런 주제에 그닥 흥미로운 답이 나올 것 같지도 않은 주제를 택했습니다. 그 이유는 당시까지 자연에서 발견된 모든 유체 골격 구조가 동일한 기본 구성요소를 가지기 때문이었습니다. 중심에 유체가 있고, 주변조직으로 둘러싸여져있는데요, 그리고 섬유질로 보강된 그 주변 조직은 골격구조의 축을 따라서 교차된 나선형으로 배열되어 있습니다.

그래서 제 뒤에 사진은 이런 교차 나선형 골격중에 한 부분을 잘라서 보여주는데요, 그 주변 조직의 단면을 보고 계십니다. 화살표는 긴 축을 나타내고 있습니다. 그리고 두개의 섬유질 단층을 보실수 있는데요, 한층은 파란색이고 한층은 노란색입니다, 각각이 왼쪽과 오른쪽으로 비스듬이 각을 이루고 있습니다. 이 섬유질의 작은 단면을 관찰하지 않았다면, 골격의 긴축을 따라서 나선형으로 계속 이어졌을 겁니다. -- 중국식 핑거트랩(손가락만한 퍼즐 장난감) 처럼 생겨서 손가락을 집어 넣으면 움직이지 못하게 됩니다.

이런 골격구조는 제가 보여드린 영상에서 처럼 몇가지 특이한 행동들을 합니다. 이 모형 골격 구조는 제가 풍선을 불어서 천으로 감싸서 만들었는데요. 천을 비스듬이 잘랐습니다. 그래서 여러분들께서 섬유질이 나선형으로 감싸진것을 보실 수 있죠. 그리고 이런 섬유질은 골격이 움직이면서 방향을 다시 잡는데요, 이말은 골격이 신축성이 있다는 말입니다. 이 모형은 내부나 외부의 힘에 반응해서 늘어나고 , 짧아지고, 쉽게 구부러집니다.

그래서 제 지도교수님의 관심은 성기의 주변 조직이 다른 유체 정역학적 골격과 같다면 어쩌겠느냐 였습니다. "당신의 연구를 통해 얻은게 무엇인가?" "생물학 분야에 새롭게 기여한 사실이 무엇인가?" 라고 질문 하셨죠. "맞아 그분 말씀이 맞아." 라고 생각했습니다. 그래서 아주 오랫동안 이 문제에 대해서 고민했습니다. 그리고 계속 신경쓰이는 것이 있었는데요, 그건 성기가 기능을 발휘할 때는 상하좌우로 씰룩씰룩 움직이지 않는다는 것입니다. (웃음) 뭔가 흥미로운 사실이 진행되는거죠.

그래서 주변 세포조직을 계속 모아서, 발기시킨 후에 절개하고, 현미경 슬라이드위에 올려놓고 관찰을 했습니다, 다양한 종류의 콜라겐이 교차된 나선모양을 하고 있을거라고 기대하면서 말이죠. 하지만 그런 모양이 아닌 이런 모양을 보게 되었습니다. 외층부와 내층부의 사진이 있는데요. 화살표가 골격의 긴 축을 보여주고 있습니다.

저는 정말 이 사실에 놀랐습니다. 제가 이 사진을 보여준 사람마다 모두 놀랐어요. 왜 사람들이 놀랐을까요? 사람들은 이론적으로 유체 정역학적 골격구조 안에서 섬유질을 배열하는 다른 방법이 있다고 알고 있었는데요, 저건 섬유질이 조직의 긴 축에 평행하면서 직각인 구조라는 것 때문입니다. 사람들은 자연에서 이런 조직을 이전에는 본적이 없었던거죠. 제가 그 한가지를 보았던 것입니다.

저런 특별한 방향의 섬유질은 골격이 매우 다른 행동을 하도록 합니다. 제가 같은 재질로 만들어진 모형을 보여 드리겠습니다. 동일한 면 소재의 천으로 만들어졌고, 같은 풍선과 똑같은 내부 압력이 주어졌습니다. 유일한 차이점은 섬유질이 다른 패턴으로 배열되었다는 점입니다. 교차 나선 모형과는 분명 다른 것을 보실수 있는데요, 이 모형은 확장, 수축 그리고 구부러지지 않습니다.

이 실험이 말하는 것은 주변조직은 혈관조직을 감싸는 역할 이 외에 훨씬 더 많은 일들을 한다는 것 입니다. 그 주변 조직은 성기 골격의 종합적인 부분입니다. 발기조직 주변에 이런 조직이 없다면, 그리고 이런 방법으로 채워져 있지 않다면, 성기의 모양은 바뀔텐데요, 부풀어 오른 성기는 구부러지게 되고, 발기가 안될겁니다.

이 관찰은 의학적인 방법으로 물론 사람에게도 적용이 되는 관찰입니다. 제 생각에는 인공기관(의족, 의치 등)이나 로봇 등의 디자인에 광범위하게 사용 될 수 있습니다. 기본적으로 형태가 변형되면서 견고함이 중요한 어떤 것에도 적용 할 수 있습니다.

그래서 정리하면: 20년전에, 대학에 진학 했을 때, 저에게 이렇게 말해주는 지도교수님이 계셨죠, "저는 해부학에 관심이 많습니다." 라고 했더니, "해부학은 죽은 과학이라네" 라고 말했습니다. 그분이 완전히 틀린 것은 아닙니다. 저는 신체에서 일반적인 구조와 기능에 대해서 여전히 많은것을 배울 수 있다고 생각합니다. 유전자 공학이나, 분자 생물학 뿐만 아니라, 이런 구조의 끝에 있는 고기 덩어리 까지도 말이죠. 시간상 제약이 있어서, 사람들은 종종 한가지 질병, 한가지 모델이나 문제에 집중합니다. 하지만 제 경험상으로는 시스템간에 광범위하게 아이디어를 적용하도록 시간을 가져야 합니다, 그리고 어떻게 되는지 지켜봐야 합니다. 결국, 무척추 동물의 골격에 대한 아이디어가 포유류의 생식기관에 대한 이해를 도울 수 있다면, 이곳저곳에 숨겨져 있는 동물구조에 대한 연결고리들을 찾아 낼 수 있습니다.

감사합니다.

(박수)