우리는 코로 숨을 쉰다. 숨을 내쉬고 들이쉬는 것을 호흡이라고 하고 영어로 ‘breath’라고 한다. 생물학 교과서를 보면 ‘breath’ 말고 ‘respiration’이라고 부르는 ‘세포호흡’이라는 또 다른 호흡이 등장한다. ‘respire’는 ‘spire’라는 어근을 사용한 단어 중 하나로 이 어근을 사용한 단어들은 숨을 거두다, 열망하다, 탄식하다, 땀을 흘리다 등 생명 활동과 관련되어 있다.

사실 세포호흡은 관찰하기는 어렵다. 하지만 다른 유사한 과정으로 세포호흡 과정을 이해할 수는 있다.

수소가스에 불을 붙이면 폭발이 일어난다. 이 현상은 수소 분자 구조를 유지하는 전자에너지가 순식간에 열로 바뀌면서 나타나는 것이다. 전자에너지가 열로 바뀌는 것은 수소가 에너지를 가진 전자를 끌어당기면서 일어난다. 수소가 전자와 결합하려는 경향이 크기 때문이다.생물은 에너지를 가진 전자를 산소를 이용해 끌어당긴다. 다만 전자에너지를 제공하는 물질이 산소가 아닌 음식물이고 폭발처럼 순식간에 에너지를 열로 모두 방출하게 하지 않는다는 점이 다르다. 생물체는 세포호흡으로 산소를 이용해 음식물이 가진 전자를 당기는데, 이때 전자전달계라는 장치를 이용한다. 이 장치는 여러 단계를 거쳐 전자를 주고받음으로써 전자가 지닌 에너지를 효과적으로 사용하게 한다. 이렇게 수소 폭발이든 음식물에서 전자를 당기든 전자를 주고받는 반응을 산화환원반응이라 한다.

세포호흡의 과정을 수행하는 전자전달계가 있는 곳이 바로 세포 공장이라고 불리는 미토콘드리아이다. 우리가 숨을 들이쉬면 산소는 기도를 통과해 폐에 이르고 폐를 둘러싼 혈관 속 혈액에 이른다. 적혈구의 수많은 헤모글로빈은 산소와 결합하게 되고 산소는 적혈구에 의해 몸 구석구석에 있는 세포로 수송된다. 세포에 도착한 산소는 미토콘드리아에서 사용된다. 산소를 사용한 전자에너지 이용은 결국 신체 에너지인 ATP를 만드는 것으로 결론지어진다.

호흡의 최종적인 목표는 생을 유지하기 위해서 잠시라도 멈춰서는 안 되는 ‘ATP 합성’이다. 그런데, 우리가 섭취한 음식으로부터 에너지를 얻는 과정이 꼭 산소가 있어야만 일어나는 것은 아니다. 우리 몸속에서는 포도당, 지방, 아미노산을 분해하는 과정에 산소가 없더라도 약간의 ATP가 합성된다.

호흡이 ATP 합성에 효율적이기 때문에 산소가 없는 환경에서도 호흡을 할 수 있는 생물들이 출현했던 것 같다. 물론 이들은 산소 대신 질산이온이나 황산이온을 사용하여 전자를 끌어당겨 ATP를 합성한다. 이러한 호흡을 무기호흡이라 하는데 수생 조건을 포함한 무산소 환경에서 서식하는 많은 세균에서 발견할 수 있다. 그러나 주목할 점은 산소를 이용한 ATP 합성이 훨씬 효율적이라는 사실이다.

겉으로 보면 코로 숨을 쉬는 것이 삶과 죽음을 가르는 중요한 일인 것 같다. 그러나 생명을 유지하는 것은 세포호흡을 통한 ATP 합성이다. 눈에 보이지는 않지만 세포호흡이 없다면 코로 숨을 쉬는 행위는 무의미하다. 우리 삶도 마찬가지인 듯하다. 정치, 경제, 외교 등 국가의 정책 결정이라는 호흡도 우리 국민들 개개인이 행복하고 활기차게 삶을 살아가는 세포호흡을 위한 것이다. 그러므로 국가의 정책 결정 방향도 너무나도 분명하다. 생물이 생존하는 방식에서 배울 일이다.