왜 하루는 24시간? 무엇이 하루를 24시간이도록 만드는가 (feat. 매슈워커)

 

[하루 주기 리듬, 평균 24시간 15분]

미모사(출처: 국립수목원 국가생물종 지식정보)

 

낮의 빛 속에서 펼쳐지고 밤의 어둠 속에서 닫히는

미모사의 잎.

 

많은 이들은 미모사의 잎이 펼쳐지고 닫히는 행동이

오로지 해가 뜨고 지는 자연 현상에 따라 정해진다고

믿었다. 드메랑의 실험이 있기 전까지.

 

1729년 프랑스 지구 물리학자 장자크 도르투

드메랑은 식물이 자체 체내 시계를 지닌다는 증거를

최초로 발견했다.

 

드메랑은 향일성을 보이는 종의 잎 운동을 연구하고

있었고, 특히 미모사에 흥미를 느꼈다.

(향일성: 낮에 해가 하늘을 지나는 궤적을 따라서

식물의 잎이나 꽃이 움직이는 현상)

 

드메랑은 미모사를 24시간 동안 밀봉된 상자에 두고

때때로 살짝 들여다보며 잎의 상태를 관찰했다.

 

세상에.

밤낮 칠흑같은 어둠 속에서 미모사는

낮에는 여전히 햇빛을 받는 양 잎을 열었고,

낮이 저물 무렵에는 해가 저무는 신호를 전혀 받지

못했음에도 마치 그 신호를 받은 양 잎을 닫았다.

 

태양의 리듬에 예속되어 있는 것이 아니라

식물 나름의 시간에 따라 움직인 것이다.

 

 

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인간에게도 식물 미모사처럼

생물학적 하루 주기 리듬이 있다.

 

1938년 시카고 대학교 너새니얼 클라이트먼 교수와

연구 조수 브루스 리처드슨이 스스로 실험 동물이

되어 발견한 사실이다.

 

둘은 32일동안 매머드 동굴(완전한 어둠)에서

지냈다.

이 실험에서 알게 된 사실:

첫 번째는, 수면양상이 아무 때나 자고 깨고 하는 식이

아니라 장시간(약 15시간) 깨어 있다가 약 9시간 쭈욱

자는 예측 가능하면서 되풀이되는 양상을 보였다.

 

두 번째는, 개인의 체내에서 생성되는 <하루>는

정확히 24시간이 아니라, 그보다 좀더 길었다.

이것을 '하루 주기 리듬'이라고 불렀고,

그들의 선구적인 실험이 이루어진 지 80여년이

지난 지금, 어른의 하루 주기 시계의 평균 기간은

약 24시간 15분이라고 본다.

 

그러나,

인간은 대부분 어둠 속에만 사는 게 아니라

태양 아래 빛을 받으며 살고 있으며,

그 햇빛은 우리가 약 24시간이 아니라

'정확히 24시간' 주기에 맞추도록 살게 한다.

 

뇌가 생물학적 시계를 재설정하기 위해 의지할 수

있는 신호가 햇빛만은 아니다.

뇌가 시계를 재설정할 목적으로 쓰는 모든 신호를

독일어로 차이트게버(zeitgeber)라고 하는데,

시교차상핵(suprachiasmatic mucleus)도

주요한 차이트게버이다.

 

시교차상핵은 양쪽 눈에서 나온 시신경들이

서로 교차하는 지점 위에 위치하는 데,

시각 처리가 이루어지는 뇌 뒤쪽으로 향하는

빛 신호를 '표본 추출'한다.

즉, 시교차상핵은 신뢰할 수 있는 빛 정보를 토대로

본래 맞지 않는 시간을

정확한 24시간 주기에 다시 맞춤으로써

막 나가지 않게 막아준다.

이 시교차상핵은 아주 자그맣지만

그 영향은 아주 크다.

 

 

체온, 각성, 수면 등 인간의 다양한 행동들을

이것이 통제한다.

 

 

 

 

다시말해,

체온처럼 각성과 수면도

하루 주기 리듬의 통제를 받아

24시간마다 오르내림을 반복한다는 것이다.

 

 

 

우리는 왜 잠을 자야 할까

저자 매슈 워커

출판 열린책들

발매 2019.02.25.

 

 

매슈 워커의 책 『우리는 왜 잠을 자야 할까』에는

잠에 대한 흥미로운 이야깃거리가 수두룩하다.

본 글은 위 책에서 발췌한 내용임을 밝힙니다.

 

 

 

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