(The Dendrobates tinctorius, one of the poison frog species studied by the researchers. Credit: Jeckel et al.)
독화살 개구리는 원주민이 독화살을 만들 때 원료로 사용하는 맹독을 피부에 지닌 중남미 서식 양서류입니다. 흥미로운 사실은 독화살 개구리가 분비하는 독은 사실 자신이 직접 만드는 게 아니라 먹이에서 얻는다는 것입니다.
개구리가 분비하는 알칼로이드 독소는 야생에서 섭취하는 특정 개미, 진드기, 지네, 딱정벌레 등의 먹이에서 유래합니다. 독화살 개구리는 이 독소를 체내에서 격리한 후 피부로 배출합니다. 그리고 경우에 따라 독성을 더욱 높이기 위해 이 독을 일부 변형시키기도 합니다.
캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스, 상파울루 대학교, 존 캐럴 대학교, 부탄탄 연구소, 오사카 시립 대학교의 팀은 최근 독개구리의 독성 물질 축적 과정의 진화를 연구해 왕립 학회보 B: 생물과학(Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences )에 발표했습니다.
연구팀에 따르면 독성 알칼로이드 축적 과정은 갑자기 나타난 것이 아니라 시간이 지남에 따라 점진적으로 발달한 것입니다. 연구팀은 이를 증명하기 위해 세 종의 개구리를 선택했습니다.
우선 독화살 개구리와 계통학적으로 거리가 멀어 알칼로이드를 축적할 것으로 예상되지 않았던 청개구리과(Hylidae)의 나무개구리( Dryophytes cinereus ) 한 종을 선택하고, 독화살 개구리의 자매과인 아로모바티대과(Aromobatidae)의 한 종(Allobates femoralis)도 선택했습니다. 마지막으로, 독화살 개구리인 덴드로바티대과(Dendrobatidae)의 여러 독개구리를 선택했습니다.
연구팀은 이들에게 각각 다른 알칼로이드를 먹이고 피부에 축적된 총량을 측정했습니다. 우선 첫 번째 실험에서 연구팀은 서로 다른 농도의 알칼로이드 용액을 스포이트를 이용해 개구리에게 매일 투여했습니다. 그리고 이를 통해 개구리가 매일 섭취하는 알칼로이드의 양과 피부 및 기타 주요 장기에 도달한 양을 조사했습니다.
그 다음 실제 먹이를 통해 독성 알칼로이드를 축적하는 과정을 조사하기 위해 알칼로이드를 뿌린 초파리를 먹이로 줬습니다. 독이 있는 곤충을 다른 개구리는 먹지 않기 때문으로 보입니다. 물론 실험동물이 죽지 않을 농도로 독성 알칼로이드를 투여했습니다.
그 결과 연구팀은 독성이 없는 개구리는 소량의 알칼로이드를 저장하고, 중간 정도의 독성을 가진 개구리는 더 많은 양을 저장하며, 독이 있는 개구리는 다량의 독소를 저장한다는 사실을 발견했습니다. 이러한 결과는 독소 저장 능력이 개구리에서 점진적으로 진화했으며 새로운 개구리 종에서 갑자기 나타난 것이 아님을 시사합니다.
사실 독이 있는 절지동물을 먹고 독을 피부로 안전하게 배출하기 위해서는 여러 가지 진화적 과정이 일어나야 합니다. 예를 들어 먹이로 들어온 독이 개구리 자신을 중독시키지 않도록 독에 대한 내성이 생겨야 하고, 소화관에서 흡수된 독을 피부 쪽으로 이동시키는 체계가 있어야 합니다. 마지막으로 독에 대한 내성은 지니되 체내에서 독성 물질이 분해해독되어 사라지지 않도록 유지하는 능력까지 갖춰야 합니다. 이 과정은 단계적으로 일어났을 것임에 분명합니다.
아무튼 본래 곤충이 자신을 지키기 위해 만든 알칼로이드 독이 오히려 천적을 지키고 더 나아가 이들을 잡아먹는 중요한 이유가 되었다는 사실이 흥미롭습니다.
참고
https://phys.org/news/2026-04-poison-frogs-built-chemical-weapons.html
Adriana M. Jeckel et al, Experimental evidence supports gradual evolution of alkaloid sequestration in poison frogs, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences (2026). DOI:
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