제10장: 피, 산소를 나르는 빨간 기차

모두 타세요

한 번도 멈추지 않는 기차를 상상해 보세요. 그 기차는 아주 넓은 땅 구석구석을 빙 도는 선로 위를 달려요. 산을 지나고, 골짜기를 지나, 아주 작은 마을까지 빠짐없이 들러요. 기차의 칸들은 커다란 역 하나에서 새 짐을 가득 싣고 출발해요. 그리고 정거장마다 짐을 내려 주고, 버릴 쓰레기를 실어 가요. 커다란 역으로 돌아오면 쓰레기를 내리고, 다시 짐을 싣고, 또 출발해요. 이 기차는 밤낮없이 이 일을 하고, 단 한 번도 쉬는 날을 가진 적이 없어요.

우리 몸에도 바로 그런 기차가 있어요. 그것은 바로 피예요. 선로는 혈관으로 되어 있어요. 혈관은 피를 우리 몸 구석구석으로 나르는 관이에요. 커다란 역은 폐예요. 싣고 다니는 짐은 산소이고, 쓰레기는 이산화 탄소예요. 그리고 기차 전체를 계속 움직이게 하는 기관차는 바로 심장이에요.

폐포를 다룬 장에서 여러분은 산소가 아주 작은 공기주머니의 얇은 벽을 스르르 지나 모세 혈관 속 피로 들어가는 모습을 보았어요. 그 순간이 바로 산소가 기차에 올라탄 순간이었어요.

하지만 산소가 폐에 가만히 머물러 있기만 해서는 별 쓸모가 없어요. 발가락에도 산소가 필요해요. 뇌에도 산소가 필요해요. 다리의 근육과 손가락 끝의 세포에도 산소가 필요해요. 이번 장에서는 피와 함께 기차를 타고 가면서, 산소가 어떻게 배달되는지, 그리고 피가 가는 길에 우리 몸을 어떻게 지키는지 알아볼 거예요.

우리 몸에는 피가 얼마나 있을까요? 어른의 몸에는 피가 약 5리터 있어요. 1리터짜리 물병 다섯 개쯤 되는 양이에요. 어린이는 그보다 적어서, 몸집에 따라 1.5리터에서 3리터쯤 있어요. 우리 몸은 자라면서 피를 더 많이 만들어요. 그래서 언제나 몸 크기에 꼭 맞는 양의 피가 있어요.

피는 무엇으로 되어 있을까요?

피는 그냥 빨간 액체처럼 보이지만, 사실은 여러 가지가 섞여 있는 혼합물이에요. 의사 선생님이 작은 관에 피를 조금 담아 오랫동안 가만히 세워 두거나, 특별한 기계로 아주 빠르게 돌리면, 피가 여러 층으로 나뉘어요. 맨 위에는 맑고 옅은 노란색 액체가 생겨요. 맨 아래에는 진하고 검붉은 층이 생겨요. 그 사이에는 아주 얇고 희끄무레한 층이 생겨요.

옅은 노란색 액체는 혈장이라고 해요. 혈장은 피의 절반보다 조금 더 많은 부분을 차지하고, 대부분은 물이에요. 하지만 혈장 속에는 중요한 것들이 많이 녹아 있어요. 달콤한 차 한 잔 속에 눈에 보이지 않는 설탕이 녹아 있는 것과 비슷해요.

혈장은 음식에서 얻은 당분과 여러 영양분을 세포까지 날라요. 우리 몸에 필요한 염분도 날라요. 몸의 한 곳에서 다른 곳으로 화학 신호를 전하기도 해요. 그리고 폐로 돌아가는 이산화 탄소의 많은 양도 혈장이 실어 날라요.

맨 아래의 진하고 검붉은 층은 적혈구로 되어 있어요. 적혈구는 산소를 싣고 다니는 기차 칸이에요. 그 사이의 얇고 희끄무레한 층에는 백혈구가 들어 있어요. 백혈구는 지난 장에서 만난 수비대원들이에요. 그 층에는 혈소판이라는 아주 작은 조각들도 함께 있는데, 혈소판은 피가 멈추도록 도와요. 이번 장에서는 이 여행자들을 하나씩 만나 볼 거예요.

한번 해 볼까요? 손목 안쪽, 피부가 얇은 곳을 살펴보세요. 파르스름하거나 초록빛이 도는 희미한 줄이 보일지도 몰라요. 이것은 정맥이에요. 정맥은 피를 심장 쪽으로 다시 데려가는 혈관이에요.

하지만 그 속에 있는 피는 파란색이 아니에요. 피는 언제나 빨간색이에요. 정맥이 파랗게 보이는 것은 빛이 피부를 통과했다가 되돌아와 우리 눈에 들어오는 방식 때문일 뿐이에요. 조금 긁힌 상처에서 피가 나는 것을 본 적이 있다면, 피가 빨갛다는 것을 알 수 있을 거예요.

적혈구와 산소 좌석

적혈구는 우리 몸에서 가장 놀라운 세포 중 하나예요. 적혈구 하나하나는 동그랗고 납작한 원반 모양인데, 양쪽 가운데가 오목하게 눌려 있어요. 구멍이 끝까지 뚫리지 않은 도넛과 조금 비슷해요. 이런 모양 덕분에 적혈구는 크기에 비해 겉면이 넓어서, 산소가 빠르게 드나들 수 있어요. 또 이런 모양 덕분에 아주 잘 휘어져요.

적혈구는 잘 휘어져야 해요. 적혈구 하나는 아주 작아서, 지름이 1000분의 7~8밀리미터쯤이에요. 그런데 가장 가는 모세 혈관 중에는 그보다 더 좁은 것도 있어요. 그곳을 지나가려고 적혈구는 몸을 접고 쥐어짜듯 들어가요. 말랑한 고무링을 좁은 관 속으로 밀어 넣는 것과 비슷해요. 반대쪽으로 빠져나오면, 적혈구는 원래 모양으로 톡 돌아와서 다시 길을 가요.

우리 몸에는 다른 어떤 종류의 세포보다 적혈구가 많아요. 어른의 몸에는 적혈구가 약 25조 개 있어요. 1조는 1억의 1만 배나 되는 수라서, 거의 상상할 수도 없을 만큼 큰 수예요. 어른의 적혈구를 모두 하나씩 차곡차곡 쌓아 올릴 수 있다면, 그 탑은 지구에서 가장 높은 산보다도 훨씬, 훨씬 더 높이 올라갈 거예요.

적혈구는 골수에서 만들어져요. 골수는 몇몇 뼈의 속 한가운데에 있는, 말랑하고 스펀지 같은 부분이에요. 골수는 아주 바쁜 공장이에요. 1초마다 새 적혈구를 약 200만 개씩 만들어 내요. 이렇게 빨리 일해야 하는 까닭은 적혈구가 영원히 살지 못하기 때문이에요. 적혈구 하나는 약 4개월 동안 우리 몸을 돌아다니면서 심장과 폐를 수천 번 넘게 지나가요. 그러고 나면 닳아서 낡아 버려요.

적혈구가 늙어서 뻣뻣해지면, 좁은 모세 혈관을 예전처럼 쉽게 비집고 지나가지 못해요. 그러면 지난 장에서 만난 오랜 친구들이 나서요. 바로 대식 세포예요. 비장(지라)이라는 기관과 간에 있는 대식 세포들이 낡은 적혈구를 붙잡아 분해해요. 그때도 중요한 것은 하나도 버려지지 않아요. 대식 세포는 낡은 적혈구에서 철분을 모아 두고, 그 철분은 다시 골수로 보내져서 새 적혈구를 만드는 데 쓰여요.

적혈구는 어떻게 산소를 그렇게 잘 나를 수 있을까요? 적혈구 하나하나 속에는 헤모글로빈이라는 특별한 단백질의 아주 작은 분자가 수백만 개나 들어 있어요. 분자는 아주아주 작은 알갱이로, 보통 현미경으로도 볼 수 없을 만큼 작아요. 적혈구 하나에는 헤모글로빈 분자가 약 2억 7천만 개나 빽빽하게 들어 있어요.

헤모글로빈 분자 하나에는 좌석이 네 개 있고, 좌석 하나마다 아주 작은 산소 분자가 하나씩 앉을 수 있다고 생각해 보세요. 그러면 적혈구 하나에는 산소 분자가 약 10억 개나 탈 자리가 있는 셈이에요. 적혈구는 다른 세포들 대부분이 가지고 있는 부분 몇 가지를 아예 갖고 있지 않아요. 세포의 설명서를 담고 있는 한가운데 부분도 없어요. 그래서 헤모글로빈이 들어갈 자리, 곧 산소가 탈 자리가 더 많아져요.

헤모글로빈 좌석 하나하나의 한가운데에는 아주 적은 양의 철이 들어 있어요. 이 철은 못이나 몇몇 냄비에 들어 있는 것과 같은 종류의 금속이에요. 하지만 피 속에서는 아주 작고 특별한 형태로 들어 있어요. 산소가 철 위에 앉으면 헤모글로빈은 밝은 빨간색이 돼요. 산소가 내리면 헤모글로빈은 더 어두운 빨간색이 돼요. 그래서 산소를 가득 싣고 막 폐를 떠난 피는 밝은 빨간색이에요. 산소를 덜 싣고 폐로 돌아가는 피는 더 어두운 빨간색이에요.

우리 몸은 헤모글로빈을 만들려면 철분이 필요하고, 그 철분을 음식에서 얻어요. 콩, 렌틸콩, 푸른 잎채소, 달걀, 고기, 생선처럼 철분이 들어 있는 음식은 많아요. 여러 가지 음식을 골고루 먹으면, 건강한 적혈구를 넉넉히 만드는 데 필요한 철분을 우리 몸이 얻을 수 있어요.

헤모글로빈은 언제 산소를 붙잡고 언제 놓아야 하는지 아는 똑똑한 방법을 가지고 있어요. 산소가 많은 폐에서는 헤모글로빈이 산소를 꽉 붙잡아 좌석을 가득 채워요. 몸의 다른 곳에서는 세포들이 산소를 써 버려서 주변에 산소가 적어요. 그러면 헤모글로빈은 산소를 놓아줘요. 힘들게 일하는 근육은 따뜻하고, 이산화 탄소를 많이 만들어 내요. 이런 변화 덕분에 헤모글로빈은 산소를 더 많이 놓아줘요. 그래서 산소는 가장 필요한 곳에 정확하게 배달돼요.

심장: 나란히 붙은 펌프 두 개

기차에는 기관차가 있어야 하는데, 피의 기관차는 심장이에요. 심장은 여러분 자신의 주먹만 한 크기의 튼튼한 근육이에요. 심장은 가슴 속, 두 폐 사이에서 왼쪽으로 조금 치우쳐 있어요. 심장이 들어갈 자리를 만들려고 왼쪽 폐가 조금 더 작다는 것을 기억하나요? 심장과 폐는 가까운 이웃이고, 우리가 살아 있는 매 순간 한 팀이 되어 일해요.

많은 사람이 모르는 사실이 있어요. 심장은 사실 나란히 붙은 펌프 두 개예요. 심장의 오른쪽과 왼쪽은 벽으로 나뉘어 있고, 양쪽은 저마다 맡은 일이 있어요. 오른쪽은 피를 폐로 보내요. 왼쪽은 피를 몸의 나머지 부분으로 보내요. 피는 한 방울도 빠짐없이 양쪽을 차례로 지나가요.

적혈구 하나를 따라 여행을 떠나 볼까요? 적혈구는 폐에서 출발해서, 그곳에서 산소를 가득 채워요. 폐에서 나온 적혈구는 심장의 왼쪽으로 흘러 들어가요. 심장의 왼쪽이 힘껏 쥐어짜면, 적혈구는 커다란 혈관으로 밀려 나가요. 그리고 점점 더 가는 혈관을 지나 다리의 근육까지 쭉 가요. 그곳의 모세 혈관에서 적혈구는 산소를 내려놓고 이산화 탄소를 실어요.

이제 적혈구는 집으로 돌아가는 여행을 시작해요. 적혈구는 정맥으로 흘러 들어가고, 정맥은 적혈구를 다시 심장 쪽으로 위로 데려가요. 적혈구가 심장의 오른쪽으로 들어가면, 오른쪽이 쥐어짜서 적혈구를 폐로 보내요. 폐포를 둘러싼 모세 혈관에서 적혈구는 이산화 탄소를 내려놓고 새 산소를 실어요. 그러면 다시 심장의 왼쪽으로 가서 또 한 번 여행을 시작할 준비가 끝나요.

그래서 빨간 기차의 선로는 숫자 8과 조금 비슷한 모양이에요. 고리 하나는 심장에서 폐로 갔다가 돌아와요. 다른 고리 하나는 심장에서 온몸으로 갔다가 돌아와요. 심장은 두 고리가 엇갈리는 한가운데에 있어요. 쉬고 있을 때, 적혈구 하나는 약 1분 만에 두 고리를 모두 한 바퀴 돌 수 있어요.

피를 심장에서 내보내는 혈관을 동맥이라고 해요. 피를 심장 쪽으로 다시 데려가는 혈관은 정맥이라고 해요. 그 사이에서 가장 가는 동맥과 가장 가는 정맥을 이어 주는 것이 모세 혈관이에요. 모세 혈관은 기차가 배달을 하는 좁은 혈관이에요. 우리 몸에서 살아 있는 곳이라면 어디든 가까이에 모세 혈관이 있어서, 어떤 세포도 배달에서 멀리 떨어져 있지 않아요.

심장이 피를 밀어내는 것을 직접 느껴 볼 수 있어요. 손가락 두 개를 엄지손가락 바로 아래, 손목 안쪽에 살며시 대 보세요. 가만히 기다려 보세요. 손가락 밑에서 톡, 톡, 톡 하고 부드럽고 꾸준하게 두드리는 느낌이 들지도 몰라요. 그것이 바로 맥박이에요. 톡 하고 한 번 두드릴 때마다, 심장이 한 번 쥐어짜서 밀어낸 피의 물결이 동맥을 지나가는 거예요.

조용히 앉아서 맥박을 세어 보세요. 많은 어린이는 쉬고 있을 때 심장이 1분에 70번에서 120번쯤 뛰어요.

그다음에, 안전하게 뛸 수 있는 공간이 있다면, 잠깐 동안 제자리에서 폴짝폴짝 뛴 다음 다시 세어 보세요. 맥박이 더 빨라져 있을 거예요. 그리고 아마 숨도 더 빨리 쉬고 있다는 것을 알게 될 거예요. 근육이 힘들게 일하면 산소가 더 많이 필요해요. 그래서 심장은 더 빨리 피를 보내고, 폐는 더 빨리 숨을 쉬어요. 기관차와 역이 함께 속도를 올리는 거예요.

기차를 타고 다니는 수비대

기차에 타는 승객은 적혈구만이 아니에요. 백혈구도 함께 타고 다녀요. 지난 장에서 여러분은 병균이 들어오면 폐의 대식 세포가 경보를 울리고, 호중구가 서둘러 도우러 온다는 것을 배웠어요. 호중구는 피를 타고 그곳까지 가요. 피는 수비대를 필요로 하는 몸의 어느 곳으로든 수비대를 실어 나르는 길이에요.

경보가 울리면, 가까운 혈관의 벽이 달라져요. 혈관 벽의 안쪽이 조금 끈적끈적해져요. 피를 따라 굴러가던 백혈구들은 내릴 정거장 이름을 들은 승객처럼 속도를 늦추기 시작해요. 백혈구들은 끈적한 벽을 붙잡은 다음, 혈관 벽 세포들 사이의 아주 작은 틈으로 몸을 비집고 빠져나가요. 밖으로 나가면, 병균을 향해 곧장 달려가요.

혈장도 수비대를 실어 날라요. 림프구가 만드는 특별한 단백질인 항체는 혈장 속에 떠서 온몸을 돌아다녀요. 피는 어디든 닿기 때문에, 항체는 거의 어디서든 병균을 찾아낼 수 있어요. 항체는 자기가 알아보는 병균을 찾으면, 그 병균에 달라붙어 표시를 해요. 그러면 대식 세포와 다른 수비대원들이 그 병균을 찾아내서 없앨 수 있어요.

피는 특별한 검문소 몇 곳도 지나가요. 그중 하나가 비장이에요. 비장은 주먹만 한 크기의 기관으로, 몸의 왼쪽, 위 뒤편에 쏙 들어가 있어요. 비장 속에서 피는 많은 백혈구와 대식 세포 옆을 천천히 흘러 지나가요. 이 세포들은 피 속에 병균이나 낡은 적혈구가 있는지 살펴보고, 있어서는 안 되는 것을 없애요. 비장은 모든 기차가 가끔씩 지나가야 하는 보안 검색대와 조금 비슷해요.

그리고 혈소판이 있어요. 혈소판은 세포의 아주 작은 조각으로, 적혈구보다도 더 작아요. 베이거나 긁혀서 상처가 나면, 혈소판이 그곳으로 서둘러 달려가 서로 달라붙어서 구멍을 막아요. 또 피가 굳어서 덩어리가 되도록 도와요. 이 덩어리는 나중에 말라서 딱지가 돼요. 이것은 피를 멈추게 하는 것만이 아니에요. 피부에 난 틈을 막아서 병균이 상처로 들어오지 못하게 해 줘요.

피는 따뜻함까지 날라요. 피는 바쁘게 일하는 근육과 여러 기관을 지나면서 열을 받아, 그 열을 온몸에 퍼뜨려요. 그래서 우리 몸이 구석구석 따뜻하게 유지돼요. 우리 몸이 병균과 싸울 때는 뇌가 체온을 올려서 열이 나게 할 수 있어요. 그러면 피가 그 더해진 따뜻함을 온몸 곳곳으로 날라요. 열이 우리 몸을 어떻게 돕는지는 뒤의 장에서 더 배울 거예요.

숨 한 번 한 번을 살피는 피

피는 숨쉬기를 위해 중요한 일을 하나 더 해요. 숨쉬기가 얼마나 잘 되고 있는지 뇌에 알려 주는 일이에요. 피는 온몸을 돌면서 세포들에게서 이산화 탄소를 모아요. 힘껏 달리고 있으면 근육이 이산화 탄소를 많이 만들어서, 피 속의 이산화 탄소 양이 늘어나기 시작해요.

제3장에서 만난 뇌의 가장 아랫부분인 뇌줄기 깊은 곳에는, 피를 지켜보는 세포 무리가 있어요. 이 세포들은 특히 이산화 탄소에 민감해요. 피 속의 이산화 탄소가 늘어나는 것을 알아채면, 더 빠르고 더 깊게 숨을 쉬라는 신호를 보내요. 이산화 탄소의 양이 다시 줄어들면, 숨쉬기가 다시 느려지도록 해 줘요.

여러분은 이런 일을 하나도 생각할 필요가 없어요. 잠들어 있을 때도 뇌는 밤새도록 피를 살피며 숨쉬기를 알맞게 맞춰요. 술래잡기를 할 때는 여러분이 마음먹지 않아도 뇌가 숨쉬기를 빠르게 해 줘요. 이것이 우리 몸이 언제나 필요한 만큼 공기를 얻도록 챙기는 방법이에요. 뇌에서 이렇게 지켜보는 부분에 대해서는 다음 장에서 더 배울 거예요.

여러분이 들이마신 산소의 여행을 떠올려 보세요. 산소는 코로 들어와서, 목구멍의 지킴이들을 지나고, 숨관을 따라 내려가 기관지 나무의 가지들을 지나 폐포에 닿았어요. 그곳에서 산소는 피 속으로 스르르 들어가 적혈구에 올라탔어요. 그다음 심장이 산소를 온몸으로 힘차게 보내서, 산소가 필요한 세포들에게 데려다주었어요. 그리고 그 길 내내 수비대가 지키고 서서 병균이 들어오지 못하게 막았어요.

하지만 아직 질문이 하나 남아 있어요. 공기는 실제로 어떻게 폐 속으로 끌려 들어갔다가 다시 밀려 나올까요? 폐에는 이 일을 할 자기만의 근육이 없어요. 뇌가 숨을 쉬라는 신호를 보내면, 누가 그 신호에 대답할까요? 그 답은 폐 아래에 있는 둥근 지붕 모양의 튼튼한 근육과, 폐를 둘러싼 뼈로 된 우리예요. 다음 장에서는 숨 한 번 한 번이 일어나게 하는 펌프, 가로막과 갈비뼈를 만나 볼 거예요.

핵심 낱말

혈관: 피를 온몸으로 나르는 관이에요. 동맥, 정맥, 모세 혈관이 있어요.

혈장: 피에서 옅은 노란색을 띤 액체 부분이에요. 대부분 물이고, 영양분, 염분, 신호, 항체, 그리고 이산화 탄소의 많은 양을 실어 날라요.

적혈구: 잘 휘어지는 원반 모양의 세포로, 폐에서 몸의 나머지 부분으로 산소를 날라요. 우리 몸에서 가장 많은 세포예요.

헤모글로빈: 적혈구 속에서 산소를 붙잡는 단백질이에요. 철이 들어 있는데, 이 철이 피를 빨갛게 보이게 하는 데 한몫해요.

골수: 몇몇 뼈의 한가운데에 있는 말랑하고 스펀지 같은 부분이에요. 이곳에서 새 적혈구와 백혈구와 혈소판이 만들어져요.

심장: 가슴 속에 있는 튼튼한 근육으로, 펌프 두 개처럼 일해요. 오른쪽은 피를 폐로 보내고, 왼쪽은 피를 몸의 나머지 부분으로 보내요.

동맥과 정맥: 동맥은 피를 심장에서 내보내는 혈관이에요. 정맥은 피를 심장 쪽으로 다시 데려가는 혈관이에요.

맥박: 손목 같은 곳에서 느낄 수 있는 꾸준한 두드림이에요. 한 번 두드릴 때마다, 심장이 한 번 뛰어 밀어낸 피의 물결이 지나가는 거예요.

혈소판: 피 속에 있는 세포의 아주 작은 조각이에요. 서로 달라붙어 상처를 막고, 피가 굳은 덩어리가 생기도록 도와서 피는 밖으로 나가지 않게, 병균은 안으로 들어오지 못하게 해요.

비장: 위 가까이에 있는 기관으로, 피 속에 병균이 있는지 살피고 낡은 적혈구를 없애요.