온혈 어류 발견 ?

 미국립 해양 대기청(NOAA)의 과학자들이 매우 독특한 물고기를 발견했습니다. 빨간개복치(opah, or moonfish. 종명 Lampris guttatus)라는 진짜 달덩이처럼 둥근 어류가 항온성을 가지고 있다는 것이죠. NOAA의 어업 부분 연구자인 니콜라스 베그너(Nicholas Wegner of NOAA Fisheries' Southwest Fisheries Science Center in La Jolla, Calif)와 그의 동료들은 이 물고기를 연구에서 이 내용을 저널 사이언스에 발표했습니다.

(빨간개복치를 들고 있는 베그너.  NOAA Fisheries biologist Nick Wegner holds an opah caught during a research survey off the California Coast.

Credit: NOAA Fisheries/Southwest Fisheries Science Center)

 체온을 일정하게 유지하는 항온성은 변온동물과 항온동물을 나누는 기준이 되지만 실제로는 그 중간에 위치한 동물들도 존재합니다. 관성 항온이라고 불리는 것으로 몸집이 큰 거북, 악어 등에서 볼 수 있는 현상입니다. 즉 거대한 몸집 덕분에 열이 쉽게 방출이 되지 않아서 불완전하지만 아무튼 항온성을 유지하는 것이죠. 공룡 역시 관성 항온성 동물 ( http://blog.naver.com/jjy0501/220029675103 참조) 이라는 주장이 있었습니다.

 사실 거대한 어류 역시 어느 정도 관성 항온성을 가진 경우가 있기 때문에 빨간개복치가 따뜻한 피를 지녔다는 것은 그다지 놀랄일은 아닐 수도 있습니다. 특히나 따뜻한 수온에 서식한다면 더 그렇겠죠. 하지만 이 물고기가 사는 환경은 결코 따뜻한 물속이 아닙니다. 수심 수백미터의 심해에 사는 빨간 개복치는 차가운 물속을 느릿느릿 움직이는 어종입니다. 

 따라서 그 외형에서 볼 때 결코 항온성을 지녔으리라 생각하기 어려운 어종이지만, 이 물고기의 아가미를 해부한 연구팀은 놀라운 사실 하나를 발견했습니다. 어류는 아가미에 혈액을 흘려보내 산소를 교환합니다. 따라서 체내에서 발생한 열은 아가미 및 기타 다른 부위에서 교환되어 결국 주변 수온과 비슷한 체온을 지니게 되는 것이죠. 주변 온도에 따라서 체온이 변하니까 어류는 변온 동물입니다.

그런데 빨간 개복치의 아가미에는 매우 독특한 구조물이 있었습니다. 아가미로 들어가는 상대적으로 따뜻한 피가 아가미에서 나오는 차가운 피를 한번 휘감고 들어갈 수 있도록 혈관이 독특하게 발달되어 있었던 것입니다. 이는 공학에서 흔히 역류열교환(counter-current heat exchange)라고 부르는 방식으로 주변에 열을 빼앗기지 않고 내부 온도를 계속 따뜻하게 유지하게 만듭니다.

 이 독특한 구조 덕분에 빨간개복치의 근육 조직은 수심 150피트에서 1000피트(45미터에서 300미터)에서 주변 수온보다 약 5℃ 더 높은 체온을 가지는 것으로 보인다고 합니다. 이런 방식은 이제까지 어류에서는 발견된 적이 없는 특이한 생리구조로 과학자들의 주목을 받고 있습니다.

 물론 엄밀히 말하면 이는 조류나 포유류 같은 항온성과는 다른 것입니다. 체온을 일정하게 유지하는 것이 아니라 주변 수온보다 높게 유지하는 방식이니까요. 그런데 과연 이것이 이 어류에게 무슨 도움이 될까요? 빨간개복치의 체온은 같은 수심에 있는 다른 물고기보다 높을 수 있습니다. 그러면 먹이가 되는 물고기보다 (혹은 천적보다) 더 빠르게 헤엄칠 수 있는 것이죠. 이와 같은 생리적 특징은 분명 이 물고기의 생존에 유리한 특징이 있을 것입니다.

 연구의 주저자인 베그너는 이를 매우 영리학 전략(clever strategies) 이라고 말했습니다. 자연의 법칙은 항온/변온이라는 단순한 전략 중 양자 택일을 하는 것이 아니라 무수히 많은 변화와 응용을 낳게 만듭니다. 이번 발견은 그 좋은 사례중 하나일 것입니다. 

 참고  

Journal Reference:

1. Nicholas C. Wegner, Owyn E. Snodgrass, Heidi Dewar, John R. Hyde. Whole-body endothermy in a mesopelagic fish, the opah, Lampris guttatus. Science, 2015 DOI:10.1126/science.aaa8902

http://www.sciencedaily.com/releases/2015/05/150514142944.htm

http://phys.org/news/2015-05-reveals-warm-blooded-fish.html