핵잼 사이언스

[핵잼 사이언스] 악어가 물속에서 숨을 오래 참는 비결은 바로 이것 때문

작성 2023.01.24 09:19 ㅣ 수정 2023.01.24 09:19
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▲ 물속에 몸을 숨기고 눈과 콧구멍만 내놓은 악어. / 출처: 위키피디아/public domain
악어는 지난 수억 년 동안 민물 생태계 최강 포식자로 군림했다. 악어의 성공 비결은 매우 단순하다. 바로 물속에 숨어 먹이를 기다리는 것이다. 물을 마시기 위해 온 동물을 기습해 물속으로 끌고 들어가는 사냥 전략은 수억 년 전이나 지금이나 높은 성공률을 보장한다. 그런데 이렇게 높은 성공률을 보장하는 사냥법을 다른 육식 동물은 시도하지 않는 것일까?

그 이유는 악어처럼 숨을 오래 참을 수 있는 동물이 드물기 때문이다. 악어와 비슷한 크기의 포유류는 신체 구조상 악어처럼 오래 숨을 참기 힘들다. 포유류는 대사율이 높아 산소 소모량이 많다. 반면 악어는 변온 동물로 산소 소모량이 적어 오래 숨을 참을 수 있다. 사자나 호랑이가 악어처럼 물속에서 먹이를 기다린다면 그 전에 질식할 가능성이 높다. 고래처럼 크기가 엄청나게 큰 경우가 아니라면 비슷한 크기의 포유류는 숨 참기 능력에서 악어와 상대가 될 수 없다. 

과학자들은 낮은 신진 대사율 외에도 다른 이유가 있다는 사실을 발견했다. 바로 악어의 헤모글로빈이다. 악어의 헤모글로빈은 산소 저장하는 능력은 물론 분리 능력도 매우 뛰어나다. 특히 후자가 중요한 능력으로 헤모글로빈이 지닌 산소를 조직에서 거의 100% 사용할 수 있게 해준다. 

미국 네브래스카-링컨 대학의 과학자들은 헤모글로빈의 분자 및 유전자 진화 과정을 분석해 악어의 탁월한 숨 참기 능력이 비결을 조사했다. 악어는 새나 공룡류의 조상과 2억 4000만 년 전에 분리됐다. 그리고 현생 악어류의 직접 조상이 진화한 것은 8000만 년 전이다. 연구팀에 따르면 그 중간 시기에 악어가 수중 생활에 적응하면서 헤모글로빈에 중요한 변화가 발생했다. 

악어류의 헤모글로빈은 산소 분리에 있어 아데노신삼인산(ATP) 같은 인 화합물에 대한 민감도를 잃어버리고 대신 중탄산염 (HCO3-)에 대한 특별한 민감성을 획득했다. 중탄산염은 산소가 부족한 조직에서 대량으로 생산되기 때문에 결국 산소가 부족한 조직에 헤모글로빈이 산소를 공급하는 역할을 하게 된다.


물론 특별한 헤모글로빈이나 숨 참기 능력만이 악어의 유일한 성공 비결은 아니다. 악어는 물속에서 오래 숨을 수 있는 많은 특징을 지니고 있다. 예를 들어 위로 향한 눈과 코는 몸을 드러내지 않고도 먹이를 보고 숨을 쉴 수 있게 한다. 크지만 옆으로 넓적한 입과 큰 몸통은 물속에 숨는 데 유리할 뿐 아니라 먹이를 물속으로 끌고 갈 때도 유리하다. 

이런 특징은 한 번에 진화한 것이 아니라 수억 년에 걸쳐 진화된 최종 결과물일 것이다. 이미 중생대에 이런 특징을 획득한 악어의 조상은 공룡도 잡아먹을 수 있을 만큼 거대해졌고 현재도 가장 거대한 파충류 포식자로 생태계에 군림하고 있다. 많은 성공 사례처럼 악어의 성공 비결 역시 오랜 세월 수많은 시행착오를 거치면서 적응한 결과다. 

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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