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아가미 ‘호흡기’아닌 ‘이온 교환기’였다




캐나다 브리티시컬럼비아대팀이 실험에 이용한 송어의 배아들. 연구팀은 물고기 아가미가 호흡이 아닌 이온 교환의 효율을 높이기 위해 진화했다는 사실을 최초로 밝혔다.


브리티시컬럼비아대 콜린 브라우너 교수, 영국 ‘왕립회보B’ 에 발표


물고기의 아가미가 호흡하기 위해서가 아니라, 실제로는 몸 안팎의 이온을 교환하기 위해 진화했다는 연구 결과가 나왔다. 주변 환경 조건, 즉 물에 포함된 이온과 몸속의 이온의 농도 간 균형을 맞추기 위해 진화했다는 것이다. 물고기 아가미는 대체로 호흡기관으로 알려져있지만, 나트륨과 칼륨 같은 이온을 교환하는 역할을 하기도 한다.

캐나다 밴쿠버 브리티시컬럼비아대 동물학과 콜린 브라우너 교수는 최근 새끼 송어 배아(Oncorhynchus mykiss)의 성장을 관찰하는 과정에서 머리와 꼬리부분의 산소와 이온 농도에 미묘한 차이를 발견했다.

칸막이 2개로 구획을 나눈 수조에 송어 배아를 넣고 한쪽에는 머리가, 반대쪽에는 꼬리가 나오게 한 뒤 15일 후 이온 농도를 측정한 결과 머리 쪽에서 이온 교환이 더 많이 일어난다는 사실을 알아냈다.

아가미가 있는 머리 부분에서 이온 교환이 활발하게 이뤄졌다는 것을 뜻한다. 반면 산소를 교환한 비율은 머리나 꼬리 부분 모두 차이가 나지 않은 것으로 나타났다.

이에 대해 브라우너 교수는 “배아 상태의 송어는 호흡을 몸 전체(피부)로 하다가 점차 성장하면서 아가미가 형성된다”며 “아가미가 덜 발달한 어류 조상들도 피부로 호흡했을 것”이라고 설명했다.





그는 또 “이는 어류가 진화하면서 아가미 구조가 복잡해진 이유가 호흡의 효율을 높이기 위해서가 아니라 이온을 교환하는 표면적을 넓히기 위한 것으로 보여진다”고 덧붙였다.

물고기의 아가미가 진화한다는 사실은 덴마크 생리학자 아우구스트 크로그가 1940년대 처음으로 알아냈다. 크로그는 당시 “물고기가 물에서 더 많은 산소를 얻기 위해 표면적을 넓혔다”고 설명했다. 이번 연구는 지난 60년간 정설처럼 받아들여지던 이론을 뒤엎은 셈이다.

하지만 브라우너 교수는 “진화의 이유와 상관없이 호흡은 여전히 아가미의 가장 주요한 기능”이라며 “아가미가 더 진화해도 수질오염이 심하다면 물고기는 견디지 못하고 죽는다”고 경고했다. 이번 연구 결과는 1월 13일 발행된 영국의 ‘왕립회보B’ 인터넷판에 소개됐다.

 

 

 



이정아 동아사이언스 기자 zzunga@donga.com




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