갑각류의 나노테크 위장

(Phronima is a crustacean that lives in the twilight zone of the ocean, where there is nowhere to hide from predators. In addition to being nearly transparent, a new study has found that she and other midwater crustaceans carry an anti-reflective optical coating that may be made of living bacteria. At top left is the hollowed out shell of her prey, the salp, which becomes a floating nest to raise her babies, one of which is below her tail. Credit: Laura Bagge, Duke University)

 바다 한 가운데는 숨을 곳이 없습니다. 그런 만큼 대양에 사는 작은 갑각류는 몸을 투명하게 만들어 물속에서 잘 보이지 않게 하는 방향으로 진화했습니다. 사실 이 갑각류들은 우리가 바닷속에서 맨눈으로 보면 거의 찾을 수가 없는 수준으로 몸이 투명합니다. 사진은 완벽한 조명에서 확대해서 찍었기 때문에 확인이 가능하다고 할 수 있습니다.  

 하지만 이렇게 되면 포식자들은 곤란하지 않을 수 없습니다. 따라서 이 갑각류를 먹고 사는 포식자들 역시 대응책을 마련했습니다. 생물 발광 (bioluminescent)이 그 중 하나로 유리창에 햇빛이 반사되어 빛나는 것과 비슷한 원리로 먹이를 찾아냅니다. 

 하지만 진화적 군비 경쟁은 여기서 끝나는 것이 아니라는 사실이 밝혀졌습니다. 듀크 대학과 스미스소니언 연구소의 과학자들은 이 작은 투명 갑각류들이 매우 미세한 반사 방해층 (anti-reflective coatings)을 가지고 있어 최대 250배까지 빛을 반시키지 않는다는 사실을 발견했습니다. 

(Photos from a scanning electron microscope show the brush-like array of light-absorbing structures on the leg of a midwater crustacean called Cystisoma at left, and the tiny spheres that perform the same function on the body of Phronima, another midwater crustacean. The spheres may be a colony of bacteria specific to Phronima. Credit: Laura Bagge, Duke University)

(The dragonfish and many other midwater predators have light-producing organs to shine on and detect prey. But the crustacean Cystisoma, at right, grows an antireflective brush structure on its legs that diffuses light, enabling it to hide in plain sight. Credit: Photo illustration by Laura Bagge with Dragonfish by Sönke Johnsen, Cystisoma by Karen Osborn.)

 빛의 반사를 방해하는 층에는 불과 50 ~ 300nm 지름의 작은 공모양의 물질이 존재해 빛을 산란시키는 역할을 담당합니다. 일종의 나노테크 광학 스텔스 기술인 셈입니다. 더 흥미로운 부분은 이 공모양의 광학 산란 물질의 정체입니다. 일부 갑각류는 공생 박테리아가 그 역할을 담당하는 것 같습니다. 다만 아직 확실하지 않아서 연구팀은 후속 연구를 계속 진행 중에 있습니다. 

 좀 더 연구가 필요하겠지만, 지금까지 밝혀진 것만 해도 이들이 자신의 몸을 투명하고 빛을 반사시키지 않게 만드는 놀라운 능력을 지녔다는 것은 분명합니다. 물론 공각기동대에 나오는 광학미체처럼 100% 몸을 숨기는 건 아니지만 자연이 만들어낸 놀라운 광학 스텔스 기술이라고 해도 과언은 아닐 것입니다. 

 참고 

"Nanostructures and Monolayers of Spheres Reduce Surface Reflections in Hyperiid Amphipods," Laura Bagge, Karen Osborn, Sönke Johnsen. Current Biology, Oct. 27, 2016. DOI: 10.1016/j.cub.2016.09.033 

 http://phys.org/news/2016-10-midwater-ocean-creatures-nanotech-camouflage.html#jCp