자연에 존재하는 물질 중 관찰하고자 하는 대상이 점이나 선 그리고 면과 같은 요소를 통해 이동해 이동 전과 꼭 같아 보이면 이 둘은 "대칭성이 있다"고 한다. 예를 들면 거울 속의 나는 거울이라는 면을 통해 대칭이다. 이런 대칭성에 관한 개념은 예술과 수학 그리고 과학과 기술 분야에서 흥미 있게 응용되는 주제 중 하나이며 인간은 여러 가지 대칭적 요소들과 항상 접하며 살고 있다. 송골매의 양쪽 날개, 막 땅 위로 솟아오르는 쌍떡잎식물, 우리 얼굴의 좌우 등 대칭성이 있어 매력적인 것들은 얼마든지 존재하며 인위적 구조물도 대칭적 요소가 있으면 더 아름다워 보인다.
아름다워지려고 하는 사람들에게 대칭적 요소들의 불완전한 조합은 교정의 대상이 되기도 한다. 그 결과 인체가 가지는 대칭적 요소들을 손질해 자연이 준 비대칭성의 조화를 인위적으로 바꿔보려는 유혹에 빠지는 것도 사실이다. 동물을 대상으로 한 조사에서도 대칭성이 있는 개체가 그렇지 못한 개체보다 더 건강하며 상대에게 끌리는 경향이 있다는 연구결과가 있다. 이를 보면 아름다움에 대한 집념은 그저 시각적인 것을 초월하는 본성적 요구임을 알 수 있다.
물질의 근본을 이루는 원자들의 구성을 보면 결합해 분자를 이룰 때 사용되는 전자들의 공간이 지극히 대칭적이다. 그 대칭적 공간들이 결합해 분자가 형성되면 그들도 여러 종의 대칭성을 나타낸다. 비교적 대칭성이 낮은 분자들도 서로 모여 물질을 구성할 때면 화학적 힘에 의해 일정한 질서로 배향하려는 경향이 있다. 따라서 자연에 존재하는 생명체도 그 영향에서 벗어날 수는 없다. 이것이 마치 송골매의 양 날개의 자연스러움과 같은 물질의 세계다. 이러한 구성을 그리스 철학자 플라톤은 "신은 기하학자다"라고도 했다.
분자가 가지는 대칭성 중에 거울상 이성질체라는 것이 있다. 이들의 한 쌍은 마치 손바닥을 마주보는 것과 같다하여 키랄(Chiral)이라고 하지만 이 둘은 거울을 통해서만 대칭이다. 예를 들면 젖산은 우유가 발효돼 생성된 것과 운동으로 동물의 조직에서 발생된 것이 있다. 이 둘은 구조적으로 동일하며 분자량과 물리적 성질도 동일하지만 생물학적 활성은 판연히 다르다. 전자는 독성이 없고 후자는 독성이 있다. 또 다른 예로 1968년 그륀엔탈이라는 제약사가 산모의 입덧을 완화하는 진정제로 개발해 사용했지만 부작용으로 기형아를 양산한 약화사건의 주범이 된 탈리도마이드(Thalidomide)도 거울상 이성질체였다. 그중 하나는 목적대로 진정효과가 있었고 하나는 세포의 성장을 방해하는 방해제로 작용해 기형아를 만든 것이다.
그러면 왜 같은 구조를 가진 한 쌍의 분자가 서로 다른 생체활성을 가지는 것일까? 거울을 보면 거울 속의 나는 가상의 내가 된다. 현실의 나와 꼭 같은 모습을 가진 닮은꼴이지만 좌우가 바뀌어 있다. 왼손을 들고 거울을 보면 거울 속의 나는 오른손을 들고 나를 쳐다본다. 하지만 이 둘은 거울을 중앙에 두고 대칭일 뿐 현실세계에서는 대칭이 될 수 없다. 마치 오른손과 왼손이 닮았지만 이 둘을 절대로 같은 방향으로는 포갤 수 없는 것과 같다. 그 결과 이 2개의 화합물은 분자 내에 비대칭 탄소를 포함하고 있다는 것이다. 즉 비대칭 탄소가 만드는 거울상 이성질체는 너와 내가 다르듯 서로 다른 생화학적 활성을 가질 수밖에 없다. 마치 서로 반대로 돌고 있는 팽이와 같다. 이 따로따로 돌고 있는 분자의 팽이들이 생명체에 접근하면 한 방향으로만 일정하게 배향한 조직은 서로 다른 방향성을 느낄 것이다. 결과는 너무나 자명하며 이 화학적 진실로부터 생명체에 대한 활성에 강한 단서가 제공되고 있다.
사람의 얼굴에서 매력을 느끼는 것이 대칭성 때문이라고 하지만 우리 몸을 구성하는 비대칭적 화학세계를 무시하면 그 결과는 지극히 비극적 결과를 초래할 것이다. 아름다워지려고 무분별하게 진행되는 성형열풍도 언젠가는 과학적 경고에 봉착할 것이다. 사람의 속은 그 구성의 근본부터 비대칭인데 겉만 대칭을 추구할 필요가 있을까? 현실과 이상 사이에 대칭성을 통해 만들어지는 이 보바리즘(Bobarism)과 같은 현상은 유감스럽게도 왜 자연스러움이 아름다운지 그리고 어째서 그것이 진리인지를 설명하지 못할 것이다. 물질들이 모여 생명체를 이룰 때 나타나는 규칙성이 그대로 모든 생명체가 가질 수 있는 아름다움으로 진화했다. 따라서 자연스러움이란 가장 안정적인 진화의 산물이다.
동아대 화학과 교수
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