Translate

2013년 9월 5일 목요일

입으로 듣는 개구리



 마다가스카르 섬 북동쪽에 있는 작은 섬나라인 세이셸 (Seychelles) 에는 아주 작은 개구리인 가디너 (가르디에) 개구리 (Gardiner's frogs, Sechellophryne gardineri ) 에는 아주 독특한 특징이 있습니다. 그것은 이 개구리가 손톱에 올릴 만큼 작다는 것 이외에 중이를 포함한 소리를 듣는 기관이 없다는 점입니다.


 이점이 독특한 이유는 이 개구리는 개구리 답게 울기는 하기 때문입니다. 즉 겉보기는 귀머거리인데 개굴개굴 (croak) 노래를 부른다는 것 입니다. 개구리가 노래를 부르는 것이 이성의 관심을 끌기 위한 것임을 생각하면 이해가 안가는 일이 아닐 수 없습니다. 사실을 말한다면 이 개구리는 들을 수는 있는데 고막과 중이가 없습니다. 과학자들은 어떻게 그럴 수 있는지 궁금해 왔습니다.   


 푸아티에 대학 (University of Poitiers) 과 CNRS (프랑스 국립 과학센터) 의 르노 뵈스텔 (Renaud Boistel) 이 이끄는 연구팀은 이 미스테리를 푸는데 성공했습니다. 이들이 Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 에 보고한 바에 의하면 놀랍게도 가드너 개구리는 고막과 중이 대신 대신 입을 통해 진동을 전달해 소리를 듣고 있다는 것이었습니다. 


 육상 동물들이 귀를 진화시킨 것은 적어도 트라이아이스 시기인 2.5 억 - 2 억년전 사이라고 생각되고 있습니다. 고막과 이를 내이로 연결하는 작은 뼈들인 이소골 (청소뼈, auditory ossicle, 양서류 이상 고등 척추 동물에게 있는 중이에 있는 뼈. 고막의 진동을 내이로 전달) 은 양서류 이상의 척추동물의 특징으로 개구리도 예외는 아닙니다. 


 단지 개구리 같은 양서류는 외이가 없고 바로 머리에 고막이 노출되어 있고 이것이 이소골을 통해 내이와 연결되었을 뿐입니다. 아무튼 중이에서 이소골을 통해 진동이 전해지면 내이에 있는 코르티 기관 속의 청세포가 이를 감지해 소리를 듣는 것은 양서류 이상의 고등 척추 동물에서 공통입니다.


 그러나 가디너 개구리 (Sechellophryne gardineri) 는 분명 소리를 듣는 것 같은데 중이가 소실되어 있습니다. 연구팀은 X ray synchrotron holotomography 를 이용해서 이 초소형 개구리 (몸길이가 11 mm 에 지나지 않을 정도로 작아서 동전위에 올릴 수 있음) 가 어떻게 소리의 진동을 중이 없이 청세포까지 전달하는 지 규명했습니다. 방법은 입을 이용해서 골전도 이어폰 처럼 소리를 전달받는 것입니다. 



(가디너 개구리의 청음 메카니즘  This is an illustration how a Gardiner's frog can hear with its mouth: Top left: The skin of the animal reflects 99.9% of an incoming sound wave hiting the body close to the inner ear. Without a middle ear, sound waves cannot be transported to the inner ear. Bottom left: the mouth acts as a resonating cavity for the frequencies of the frogs' song, amplifying the amplitude of the sound in the mouth. The body tissue between the buccal cavity and the inner ear is adapted to transport these sound waves to the inner ear. (Credit: R. Boistel/CNRS) )    


 외부에서 오는 소리의 진동은 99.9% 정도 피부에서 반사되기 때문에 피부를 통해서 공기의 진동을 감지해서 소리를 들을 수는 없습니다. 반면 이 개구리는 입안에 있는 조직을 이용해서 소리를 증폭시켜 내이로 진동을 전달해 소리를 감지하는 것 같습니다. 


 앞서 언급했듯이 과학자들은 이 개구리가 고막이나 중이 없이 소리를 들을 수 있다는 것을 오래전 부터 알고 있었습니다. 따라서 이를 설명하기 위한 여러가지 가설이 있었으나 어느 것도 명쾌하게 이 개구리가 소리를 들을 수 있는 이유를 설명하지 못했습니다. 이번 연구에서 르노의 연구팀은 X 선 이미지를 이용해서 실제 미세하게 진동을 전달하는 경로를 측정하므로써 이 미스테리를 규명했습니다. 


 그런데 왜 이 개구리가 이런 독특한 청음 메카니즘을 가지게 되었는지는 아직 확실치 않습니다. 다만 그 크기가 매우 작아지므로써 결국 구강과 내이 사이의 조직이 얇아졌고 이로 인해 굳이 고막이 아니더라도 쉽게 내이에서 외부의 진동을 감지하게 된 것이 한가지 이유가 아닐까 생각되고 있습니다. 필요 없기 때문에 중이와 고막이 퇴화되었다는 이야기 입니다. 다만 아직 확실치는 않습니다. 


 이 놀라운 메카니즘 외에 한가지 더 놀라운 점이라면 1 센티미터에 불과한 작은 크기로 비록 세상에서 가장 작은 척추 동물 ( http://blog.naver.com/jjy0501/100148423780  참조) 로 이름을 올리진 못하지만 챔피언과 별 차이가 안날 만큼 작은 크기를 가지고 있습니다. 덩치 큰 개미와 친구를 할 만큼 작은 가디너 개구리의 영상은 아래에서 확인하실 수 있습니다. 

동영상 보기 

    


참고


Journal Reference

1. Renaud Boistela,, Thierry Aubina, Peter Cloetensd, et al. How minute sooglossid frogs hear without a middle ear. Published online before print September 3, 2013, doi: 10.1073/pnas.1302218110



http://www.pnas.org/content/early/2013/08/28/1302218110



댓글 없음:

댓글 쓰기