* 천재 선수 , 유전자 부터 다르 다 - 해설 이 있 는 과학 | LG 사이언스 랜드 
 조회 2736 2004 - 09 - 08 
 지난 8 월 22 일 그리스 아테네 메인 스타디움 . 한발 의 총성 이 울림 과 거의 동시 에 마치 맹수 들 이 우리 를 박차 고 나가 듯 8 명 의 건각 ( 健脚 ) 들 이 트랙 으로 뛰쳐나간다 . 마라톤 과 함께 올림픽 의 꽃 인 남자 1 백 m 경주 결승전 이 시작 된 것 이 다 . 
 불과 10 초 도 안 돼서 끝 나 는 승부 를 위해 선수 들 은 4 년 동안 땀 을 흘려왔 다 . 간발 의 차이 로 금메달 을 목 에 건 주인공 은 9 초 85 로 결승선 을 통과 한 미국 의 신예 저스틴 게이틀린 . 
 그런데 결승 에 오른 선수 들 을 보 면 이상 한 공통점 이 있 다 . 모두 흑인 들 이 라는 것 과 육체미 선수 같 은 몸매 를 지녔 다는 것 . 현재 1 백 m 기록 톱 10 모두 흑인 이 다 . 그렇 다면 흑인 은 단거리 에 유리 한 몸 을 타 고 난 것 일까 . 
 “ 흑인 은 많 은 경우 신체 적 으로 더 우월 하 게 만들 어 졌 습니다 . 이 에 대해 진심 으로 의문 을 품 는 사람 이 있 을까요 ? ” 
 ‘ 육상 천재 ’‘ 인간 탄환 ’ 등 화려 한 수식어 가 따라다니 는 1984 년 LA 올림픽 4 관 왕 칼 루이스 의 말 이 다 . 당시 칼 루이스 는 1 백 m , 2 백 m , 4 백 m 계주 , 멀리뛰기 를 쉽 쓸 어 세계 를 놀라 게 했 다 . 칼 루이스 가 LA 올림픽 에 대비 해 행한 연습량 은 주당 8 시간 에 불과 했 다고 한다 . 
 “ 신체 적 능력 의 차이 는 비싼 장비 나 시설 이 거의 필요 하 지 않 은 육상 같 은 종목 에서 더 두드러진다 . ” 
 흑인 의 뛰어난 육체 적 능력 을 정식 으로 다뤄 화제 가 된 책 ‘ 터부 ’ 의 표지 . 
 미국 의 언론인 존 엔틴 은 1999 년 출간 한 ‘ 터부 : 왜 흑인 선수 가 스포츠 를 지배 하 고 왜 우리 는 이 에 대해 말 하 기 를 피하 는가 ’ 라는 도발 적 인 제목 의 책 에서 이렇게 쓰 고 있 다 . 엔틴 은 많 은 사람 들 이 마음 속 에 품 고 있 는 생각 이 면서 도 인종 차별 주의자 로 보일까봐 말 하 기 를 꺼리 는 주제 를 이 책 에서 정식 으로 다뤘 다 . 사실 몇몇 스포츠 과학자 들 은 오래 전 부터 이 문제 를 진지 하 게 연구 해 왔 다 . 
 남자 1 백 m 기록 5 백 개 중 4 백 94 개 흑인 이 세워 
 그 결과 순간 적 인 근력 이 중요 한 단거리 경주 를 휩쓸 고 있 는 흑인 들 은 서아프리카 계 인 것 으로 나타났 다 . 현재 미국 흑인 의 다수 도 서아프리카 흑인 노예 의 후손 이 다 . 엔틴 은 “ 육체 적 능력 이 결과 를 가장 크 게 좌우 하 는 종목 인 1 백 m 의 상위 기록 5 백 개 를 보 면 6 개 를 제외 하 고 는 모두 서아프리카 계 흑인 들 이 세운 것 ” 이 라고 말 한다 . 
 다양 한 연구 결과 서아프리카 계 흑인 선수 는 백인 선수 에 비해 뼈 밀도 가 높 은 반면 체지방 은 적 으며 엉덩이 가 좁 고 허벅지 는 굵 으며 다리 가 길 고 장딴지 가 더 가벼운 것 으로 나타났 다 . 국민대 체육 학부 이대택 교수 는 “ 같 은 키 와 체중 에서 체지방 이 적 다는 것 은 근육 의 비율 이 더 높 다는 뜻 ” 이 라며 “ 그 결과 더 많 은 힘 을 낼 수 있 다 ” 고 말 한다 . 
 한편 근육 섬유 의 유형 도 이 들 의 폭발 적 인 스피드 가 가능 한 이유 를 설명 한다 . 근육 은 수축 속도 에 따라 2 가지 로 구분 된다 . 수축 속도 가 느린 지근 ( slow - twitch muscles ) 인 ‘ 유형 Ⅰ ’ 과 수축 속도 가 빠른 속 근 ( fast - twitch muscles ) 인 ‘ 유형 Ⅱ ’ 가 그것 이 다 . 
 지근 에 는 모세 혈관 이 촘촘히 박혀 있 으며 미토콘드리아 가 많이 분포 해 있 다 . 즉 유산소 운동 에 적합 한 근육 이 다 . 반면 속 근 에 는 산소 가 없 는 상태 에서 도 당 을 분해 할 수 있 는 효소 가 다량 들 어 있 어 순간 적 인 동작 에 유리 하 다 . 실제로 단거리 선수 의 근육 은 대부분 속 근 으로 이뤄져 있 다 . 한편 장거리 선수 의 근육 은 90 % 정도 가 지근 이 다 . 
 한 연구 결과 서아프리카 계 흑인 들 의 경우 유형 Ⅱ 가 67 . 5 % 인 반면 백인 의 평균 은 59 % 였 다 . 오늘날 1 백 m 는 0 . 01 초 , 즉 10 cm 의 승부 다 . 10 초 를 기준 으로 할 때 0 . 1 % 의 차이 에 불과 하 다 . 따라서 서아프리카 계 흑인 의 신체 구조 와 근육 조성 이 순간 적 인 스피드 를 내 는 데 1 % 만 유리 하 게 만들 어 져 있 어도 다른 인종 이 이 들 을 능가 하 기 란 무척 어렵 다 . 1 백 m 기록 에 는 생리 적 능력 이 절대 적 인 비중 을 차지 하 기 때문 이 다 . 
 현재 1 백 m 최고 기록 은 미국 의 팀 몽고메리 가 2002 년 파리 그랑프리 대회 에서 세운 9 초 78 이 다 . 아쉽 게 도 몽고메리 는 미국 대표 선발전 에서 탈락 해 이번 대회 에 참석 하 지 못했 다 . 그렇 다면 1 백 m 기록 의 한계 는 어디 일까 . 옛 소련 의 체육 과학 연구소 는 심폐 기능 을 극대 화 하 고 주법 을 과학 화 하 는 것 과 함께 첨단 육상 화 가 개발 된다면 9 초 70 까지 단축 될 것 이 라고 분석 했 다 . 
 한편 일부 과학자 들 은 9 초 50 까지 도 가능 하 다고 보 고 있 다 . 칼 루이스 의 체형 과 발목 , 벤 존슨 의 허벅지 근육 , 도너번 베일리 의 종아리 근육 , 터키 의 역도 영웅 나임 슐레 이마놀 루 의 순발력 을 한 몸 에 갖춘 이상 적 인 인간 이 태어나 과학 적 인 훈련 을 받 았 을 경우 다 . 그러나 스포츠 과학자 들 은 이런 수치 들 이 연구자 들 의 주관 적 인 견해 일 뿐 아직 까지 인간 의 한계 를 과학 적 으로 증명 할 방법 은 나와 있 지 않 다고 입 을 모은다 . 
 케냐 선수 들 이 마라톤 강자 로 부상 한 이유 
 1992 년 바르셀로나 올림픽 마라톤 에서 우승 한 황영조 선수 의 모습 을 많 은 사람 들 이 여전히 기억 하 고 있 다 . 이번 대회 에서 이봉주 선수 가 그 감격 을 다시 맛보 게 해 주 기 를 기대 하 면서 . 그렇 다면 이봉주 선수 가 금메달 을 따 기 위해 경쟁 해야 할 상대 는 누구 일까 . 답 은 케냐 선수 들 이 다 . 
 2000 년 시드니 올림픽 에서 는 에티오피아 의 게자 헹 아베라 가 금메달 을 차지 했 지만 매년 열리 는 보스턴 마라톤 의 경우 최근 14 년 의 경기 에서 13 회 를 케냐 선수 들 이 우승 했 다 . 이 들 의 독식 을 막 은 주인공 은 바로 2001 년 우승자 인 이봉주 선수 . 마라톤 은 변수 가 많 기 때문 에 이번 올림픽 에서 도 이런 기적 을 기대 하 고 있 다 . 
 그러나 공식 적 인 기록 은 큰 차이 를 보인다 . 현재 세계 기록 보유자 는 케냐 의 폴 터갓 으로 2 시간 4 분 55 초 이 고 1 초 뒤진 2 위 도 역시 케냐 선수 인 새미 코 리어 의 기록 이 다 . 반면 이봉주 선수 의 최고 기록 은 2 시간 7 분 20 초 로 무려 2 분 25 초 나 차이 가 난다 . 
 현재 케냐 선수 들 은 마라톤 뿐 아니 라 3 천 m , 1 만 5 천 m , 하프마라톤 등 여러 중장거리 종목 에서 세계 기록 을 갖 고 있 다 . 2003 년 기준 으로 8 백 m 에서 마라톤 까지 중장거리 종목 의 20 위 까지 상위 기록자 의 국적 을 보 면 케냐 선수 가 55 . 8 % 에 이른다 . 불과 17 년 전 인 1986 년 13 . 3 % 에 비하 면 폭발 적 인 증가세 다 . 반면 유럽 인 은 11 . 7 % 로 , 17 년 전 48 . 3 % 에서 급감 했 다 . 1990 년 대 들 어 강화 된 도핑 검사 로 동구권 선수 들 이 몰락 한 것 도 원인 이 지만 케냐 선수 들 의 훈련 이 과학 화 되 면서 잠재력 이 꽃 폈 다고 볼 수 있 다 . 
 남자 장거리 육상 종목 을 휩쓸 고 있 는 케냐 선수 들 은 장거리 에 유리 한 체형 에 산소 이용 효율 도 높 은 것 으로 밝혀졌 다 . 케냐 출신 의 세계 적 인 마라 토너 윌 리어 킴 상 이 골 인 지점 에 다다른 모습 . 
 놀랍 게 도 케냐 선수 들 대다수 는 케냐 의 리프트 밸리 ( Rift Valley ) 라는 지역 에 살 고 있 는 , 인구 3 백만 이 조금 넘 는 칼렌 진 ( Kalenjin ) 족 출신 인 것 으로 밝혀졌 다 . 그렇 다면 오늘날 왜 이 들 이 중장거리 종목 을 장악 하 게 됐 을까 . 이 에 대한 스포츠 과학자 들 의 학설 이 분분 하 다 . 먼저 고도 가 높 아 산소 가 희박 한 리프트 밸리 의 환경 이 폐 를 크 게 만들 고 산소 사용 효율 을 높였 다는 주장 이 제기 됐 다 . 한편 옥수수 가 주식 인 식사 가 원인 이 라는 의견 이 나오 기 도 했 고 학교 가 멀 어 아이 들 이 뛰 어서 통학 한 결과 라는 설 도 있 다 . 
 덴마크 의 코펜하겐 근육 연구 센터 를 이끌 고 있 는 스웨덴 출신 의 저명 한 스포츠 생리학자 벵트 살 틴 박사 는 1990 년 대 이 를 밝히 는 연구 에 뛰어들 었 다 . 10 여 년 간 의 연구 결과 위 의 주장 대부분 은 근거 없 는 것 으로 밝혀졌 다 . 대신 케냐 인 의 경우 같 은 양 의 산소 를 소모 했 을 경우 유럽 인 보다 10 % 정도 더 달릴 수 있 다는 사실 을 발견 했 다 . 그 비결 은 새 처럼 길 고 가 는 다리 . 
 몸 의 중심 에서 멀 어 질수록 움직이 는데 더 많 은 에너지 가 든다 . 따라서 다리 무게 가 같 을 경우 허벅지 가 굵 고 장딴지 가 얇 을수록 에너지 소모 가 줄어든다 . 케냐 인 은 덴마크인 에 비해 장딴지 가 얇 아 무게 도 4 백 g 이나 덜 나간다 . 연구자 들 은 발목 에 50 g 을 추가 할 때 마다 달릴 때 산소 소모량 이 1 % 씩 증가 한다는 실험 결과 를 얻 었 다 . 결국 케냐 인 은 덴마크인 에 비해 산소 소모량 이 8 % 적 다는 결론 에 이른다 . 
 “ 중장거리 선수 가운데 무 다리 를 보 셨 나요 ? 무릎 을 기준 으로 아래쪽 이 얇 고 길 수록 중장거리 에 유리 한 건 역학 적 으로 당연 한 결과 입니다 . ” 
 이대택 교수 는 살 틴 박사 팀 의 연구 결과 를 긍정 적 으로 평가 했 다 . 황영조 선수 나 이봉주 선수 도 한국인 보통 체형 과 달리 다리 가 날씬 하 고 긴 편 이 다 . 
 한편 케냐 선수 들 의 근육 에 는 젖산 을 분해 하 는 효소 의 농도 가 높 다는 사실 도 밝혀졌 다 . 그만큼 에너지 활용 효율 이 높 은 것 이 다 . 살 틴 박사 는 “ 외부 자극 , 즉 맹훈련 이 유전자 의 발현 을 변화 시킬 수 있 으므로 효소 의 농도 가 높 은 것 이 유전 적 요인 인지 훈련 의 결과 인지 확실히 알 수 는 없 다 ” 면서도 “ 나 는 유전 적 요인 이 라고 생각 한다 ” 고 덧붙였 다 . 
 그렇 다고 모든 종목 이 타고난 육체 적 능력 에 좌우 되 는 것 은 아니 다 . 격투기 나 구기 처럼 상대 가 있 어 상황 을 전혀 예측 할 수 없 는 경기 에서 는 정신력 과 전술 등 많 은 요인 이 승부 를 좌우 한다 . 육상 종목 대부분 에서 우리 나라 선수 가 본선 도 나가 보 지 못하 는 반면 유도 , 레슬링 , 축구 등 에서 강세 를 보이 는 이유 다 . 
 “ 위대 한 운동 선수 는 생리 적 인 변종 이 다 . ” 
 영국 브루넬 대 스포츠 과학자 인 크래이그 샤프 의 말 이 다 . 1964 년 올림픽 크로스컨트리 스키 금메달리스트 인 핀란드 의 이에로 멘 티 란 타 는 적혈구 생 성인자 ( erythropoietin ) 의 유전자 에 돌연변이 가 있 는 것 으로 확인 됐 다 . 적혈구 생 성인자 는 적혈구 의 생 성 을 조절 하 는 단백질 이 다 . 스포츠 과학자 들 은 멘 티 란 타 의 놀라운 스 태미 나 가 이 유전자 의 돌연변이 로 적혈구 생성 능력 이 일반인 에 비해 훨씬 커졌 기 때문 으로 믿 고 있 다 . 많 은 스포츠 과학자 들 은 운동 능력 과 관련 된 유전자 가 수백 개 는 존재 할 것 으로 추정 하 고 있 다 . 
 최근 연구자 들 은 뛰어난 운동 선수 와 보통 사람 의 유전자 차이 를 본격 적 으로 조사 하 기 시작 했 다 . 그 결과 운동 능력 과 관계 가 큰 유전자 가 하나 둘 밝혀 지 고 있 다 . 1998 년 영국 런던 대 의 몽고메리 교수 팀 이 ‘ 네이처 ’ 에 발표 한 ‘ 안지 오 텐 신 변환 효소 ’( ACE ) 가 대표 적 인 예 다 . ACE 는 효소 활성 이 높 은 D 형 과 낮 은 I 형 이 있 다 . 염색체 는 쌍 으로 존재 하 므로 우리 는 II 형 , ID 형 , DD 형 3 가지 유전자 형 가운데 하나 를 갖 는다 . 
 몽고메리 교수 팀 은 7 천 m 이상 의 고산 을 무산소 로 오른 경험 이 있 는 산악 등반 가 25 명 을 선발 해 건강 한 일반인 1 천 9 백 명 과 ACE 유전자 를 비교 했 다 . 그 결과 일반인 들 은 II 형 이 25 %, ID 형 이 50 %, DD 형 이 25 % 였 다 . 그러나 극한 의 지구력 을 가진 산악 등 반가 들 은 II 형 을 지닌 사람 이 DD 형 보다 5 배 정도 많 았 다 . 
 이 결과 에 대해 이대택 교수 는 “ II 형 은 지구력 이 필요 한 운동 능력 과 밀접 한 관련 이 있 다 ” 며 “ 우리나라 와 일본 의 중장거리 선수 를 대상 으로 이 유전자형 을 조사 한 결과 거의 II 형 인 것 으로 밝혀졌 다 ” 고 덧붙였 다 . DD 형 유전자 를 갖 고 태어난 사람 이 지구력 이 필요 한 종목 을 택할 경우 똑같이 훈련 을 받 아도 뒤 에 처질 확률 이 높 은 것 이 다 . 
 남녀 차이 좁혀 지 지 않 아 
 스포츠 에서 남녀 가 ‘ 자웅 ’ 을 겨루 는 장면 은 좀처럼 보 기 어렵 다 . 탁구 나 배드민턴 의 혼합 복식 처럼 함께 뛰 는 종목 이 있 지만 이 를 남녀 대결 이 라고 할 수 는 없 다 . 대부분 의 경우 여성 의 체력 이 남성 을 따라잡 지 못한다 . 기록 경기 를 토대 로 볼 때 여성 은 남성 의 90 % 수준 이 다 . 0 . 1 % 차이 로 승패 가 엇갈리 는 경기 에서 10 % 차이 는 함께 뛸 수 없 는 수 치 다 . 그렇 다면 여성 은 남성 과 대등 할 수 없 는 운명 인가 . 
 “ 그렇 다고 봐야 합니다 . 예 를 들 어 키 와 몸무게 가 같 을 경우 여성 은 남성 에 비해 체지방 비율 이 더 높 습니다 . 힘 을 내 는 근육 의 비율 이 낮 다는 얘기 죠 . ” 
 이대택 교수 의 설명 이 다 . 근육 자체 만 떼 어 놓 고 보 면 남녀 차이 가 없 겠 지만 체형 과 몸 의 조성 이 힘 을 내 는데 불리 하 다는 것 이 다 . 남녀 의 몸 이 이 처럼 서로 다르 게 만들 어 진 원인 은 호르몬 때문 이 다 . 남성 호르몬 인 테스토스테론 은 근육 의 힘 과 산소 소모 능력 을 높인다 . 개인차 는 있 지만 남성 의 테스토스테론 수치 는 여성 에 비해 적어도 10 배 더 높 다 . 그 결과 젊 은 남성 의 경우 최대 산소 소모 능력 이 분당 약 3 . 5 리터 인 반면 여성 은 2 리터 에 불과 하 다 . 따라서 여성 의 경우 남성 호르몬 같 은 약물 을 쓰 면 놀라운 효과 를 얻 을 수 있 다 . 1970 , 80 년 대 동구권 여자 선수 들 이 각종 세계 기록 을 갈아치우 며 메달 을 휩쓴 것 도 약물 복용 때문 인 것 으로 밝혀졌 다 . 도핑 검사 가 강화 된 1990 년 대 들 어 여자 경기 에서 세계 기록 이 급감 한 사실 이 이 를 입증 한다 . 
 올림픽 에서 남녀 가 ' 자웅 ' 을 겨루 는 유일 한 종목 인 승마 . 
 그렇 다면 적어도 스포츠 에서 만 은 여성 은 남성 보다 열등 한 것 일까 . 반드시 그렇 지 는 않 다 . 힘 을 기준 으로 보 면 그렇지만 유연 성 은 여성 이 월등히 앞선다 . 남성 리듬 체조 를 상상 해 보 면 눈살 이 찌푸려 지 는 이유 다 . 집중력 과 정교 한 동작 이 필요 한 분야 도 사실상 남녀 차이 가 크 기 않 다 . 사격 이나 양궁 이 그런 분야 다 . 
 ‘ 유전자 도핑 ’ 시대 오나 
 “ 작정 하 고 새 약물 을 만드 는 화학자 가 분석 자 보다 늘 한발 앞서 기 마련 입니다 . ” 
 반 ( 反 ) 도핑 활동 을 하 고 있 는 영국 의 화학 병리학자 비비안 제임스 의 말 이 다 . 첨단 분석 기기 가 개발 돼 있 지만 교묘히 신종 약물 을 복용 하 는 선수 를 잡아내 기 가 쉽 지 않 은 것 이 다 . 그런데 올림픽 에서 도핑 테스트 를 전담 하 고 있 는 세계 반도핑 기구 ( WADA ) 에게 새로운 고민거리 가 생겼 다 . 유전자 도핑 이 그것 이 다 . 
 유전자 도핑 이 란 근육 의 성장 을 촉진 하 는 유전자 를 직접 근육 속 에 주사 해 근육 을 키우 는 방법 이 다 . 황당 한 얘기 같 지만 의외 로 가능 성 이 높 다 . 자연 계 에서 돌연변이 로 근육 이 이상발 달 한 경우 가 보 고 됐 고 동물 실험 에서 근육 형성 관련 유전자 를 변형 시켜 근육 을 강화 시킨 사례 가 있 기 때문 이 다 . 
 근육 의 성장 을 억제 하 는 아이어스 태 틴 유전자 에 돌연변이 가 생겨 근육 이 지나치 게 발달 한 소 . 
 6 월 24 일자 ‘ 뉴잉글랜드 의학 저널 ’ 에 는 어른 에게서 나 볼 수 있 는 불뚝불뚝 한 팔 과 다리 를 갖춘 5 세 가 채 안 된 한 어린이 의 사례 가 소개 됐 다 . 독일 베를린 에서 태어난 이 아이 의 근육 은 동년배 보다 크기 가 2 배 나 됐 다 . 원인 은 인체 에서 근육 의 성장 을 적절히 억제 하 는 단백질 인 마이어스 태 틴 을 만드 는 유전자 에 돌연변이 가 생긴 것 . 
 7 년 전 미국 존스 홉킨스 대 연구원 들 이 쥐 의 세포 에서 마이어스 태 틴 유전자 를 변형 시킴 으로써 ‘ 슈퍼 마우스 ’ 를 만든 적 이 있 었 는데 , 인간 에게서 동일 유전자 가 비슷 한 효과 를 발휘 한다는 점 이 임상 적 으로 처음 밝혀진 것 이 다 . 
 과학자 들 은 이 유전자 가 근육 위축 증 등 각종 난치성 근육 질환 을 치료 하 는 데 사용 될 수 있 다고 전망 했 다 . 하지만 다른 한편 운동 선수 들 이 이 유전자 를 주입 해 근력 을 향상 시킬 가능 성 이 있 다는 점 을 우려 했 다 . 이른바 ‘ 유전자 도핑 ’ 시대 가 열릴 수 있 다는 것 . 
 서울대 생명 과학부 김선영 교수 는 “ 생쥐 를 상대 로 근육 을 강화 시키 는 유전자 를 주입 한 결과 불과 이틀 만 에 근육 에서 새로운 단백질 이 생성 됐 다는 보고 가 있 다 ” 며 “ 만일 올림픽 선수 가 적혈구 를 증가 시켜 산소 공급 을 늘리 거나 근력 을 강화 시키 는 유전자 를 투여 한다면 현재 의 도핑 검사 로 는 도저히 찾아낼 수 없 을 것 ” 이 라고 말 했 다 . 유전자 의 구조 는 사람 마다 거의 동일 하 기 때문 에 ‘ 내 것 ’ 과 ‘ 남 의 것 ’ 을 구별 할 수 없 기 때문 이 다 . 
 세계 반도핑 기구 는 이미 연구자 들 에게 유전자 도핑 을 막 을 방법 을 연구 하 도록 촉구 하 고 있 다 . 그러나 일부 과학자 들 은 차기 올림픽 부터 는 유전자 도핑 이 본격 적 으로 도입 될 것 으로 보 고 있 다 .