넓은띠큰바다뱀 -김일훈 박사 제공

 

넓은띠큰바다뱀 -김일훈 박사 제공

 

열대 바다에 사는 맹독성 생물들이 우리 바다에도 출몰한다는 소식이 요즘 점점 더 자주 들려온다. 맹독을 지닌 것으로 유명한 코브라과에 속하는 '바다뱀'도 이런 생물 중 하나다. 지구 온난화 영향으로 이들 열대 맹독 동물들이 우리 바다 근처로 올라오면서 안전에 대한 우려도 나온다.

 

이런 가운데 국내에서 포획된 바다뱀을 실제로 볼 수 있는 전시가 열려 이목을 끈다. 국립해양생물자원관은 최근 관련된 생물학적 정보와 연구 현장 등을 볼 수 있는 바다뱀 전시관을 개관했다.


● 장어, 뱀장어, 가물치, 장지뱀…. 바다뱀과 닮았지만 다르다

 

바다 또는 바다 주변에서 발견되는 어류와 파충류 중 뱀처럼 길쭉한 외형을 가진 동물은 종종 바다뱀으로 오인되기 쉽다. 그러나 자세히 보면 확실한 차이가 있다. 어류는 아가미와 지느러미가 있지만 파충류인 바다뱀은 둘 다 없다. 어류 중에서도 우리말로 바다뱀이라 부르는 종이 있지만 이는 영어로 하면 ‘Snake eel', 즉 뱀장어다. 파충류인 뱀이 아니라 어류라는 얘기다. 

 

그러면 바다뱀은 육지 뱀과 어떤 차이가 있을까? 우선 바다뱀은 바다에서 헤엄치기 알맞은 납작한 꼬리를 지녔다. 배에서 물살을 젓는 ‘노’와 비슷한 모양이다. 배의 비늘 모양도 다르다. 육지 뱀은 움직이기 위해 마찰력을 이용해야 하기 때문에 배에 넓은 비늘이 있다. 반면 바다에서만 서식하는 바다뱀은 마찰력을 이용할 필요가 없어 대부분 배의 비늘 크기가 등 쪽과 별 차이가 없다.

 

“대부분의 생물들이 진화를 거듭하면서 바다에서 육지로 서식지를 옮겼지만 바다뱀은 반대다” 국내 해양파충류 전문가인 국립해양생물자원관 김일훈 박사의 말이다. 그는 지도교수인 강원대 과학교육학부 박대식 교수와 함께 바다뱀을 연구하고 있다. 

 

노란배바다뱀의 꼬리. 바다에서 헤엄치기 알맞게 생겼다. -김일훈 박사 제공

 

노란배바다뱀의 꼬리. 바다에서 헤엄치기 알맞게 생겼다. -김일훈 박사 제공

 

김 박사는 “바다뱀은 육지에 서식하는 뱀 중 일부가 바다에 적응하며 다시 진화한 것”이라고 설명했다. 바다뱀 외에도 바다거북, 바다이구아나 등이 이런 ‘수렴진화’를 통해 육지에서 바다로 서식처를 옮겼다.

 

실제 바다뱀 중에는 완전한 진화를 거쳐 바다에서만 서식하는 뱀도 있지만, 육지와 바다를 오가며 사는 종류도 있다. 바로 큰바다뱀아과(Laticauda 또는 sea kraits)로 평소에는 주로 바다에서 살지만 알을 낳거나 탈피를 하기 위해 육지에 종종 올라온다. 이들은 육지에 사는 뱀과 바다에만 사는 바다뱀의 중간 특징을 갖고 있다.

 

 

● 맹독 지닌 코브라과 동물...지구 온난화로 국내서도 출몰

 

“이래 봬도 코브라과에 속하는 맹독을 지닌 녀석입니다”

 

충남 서천군 국립해양생물자원관에 최근 문을 연 ‘바다뱀 연구소’ 전시관에서는 우리나라 바다에서 포획된 바다뱀을 볼 수 있다. 전시관 안 수조에는 2015년 9월, 제주 서귀포 인근 바다에서 포획된 개체가 포함된 넓은띠큰바다뱀 4마리가 유유히 헤엄치고 있었다. 공격적 이미지의 뱀이라기보다는 유순한 물고기에 더 가까운 모습이었다.


김 박사는 바다뱀에 대한 설명을 이어나갔다. “코브라과 중에서도 여기 있는 넓은띠큰바다뱀을 포함한 큰바다뱀아과와 진정바다뱀아과에 속하는 뱀들을 통틀어 바다뱀이라고 부른다”고 말했다. 

 

이런 바다뱀은 열대와 아열대 바다에 서식한다. 그러나 최근 제주를 비롯해 경남 부산과 통영, 전남 여수 등 우리나라 남쪽 인근 해상에 자주 출몰하고 있다. 김 박사는 국내에서 포획된 바다뱀 12마리의 ‘미토콘드리아 Cytb’ 유전자 서열을 분석했다. 그 결과 일본 오키나와현에 속하는 섬들인 류큐 열도 주변 해역과 타이완 주변 해역에 서식하는 바다뱀의 유전자형을 지닌 것으로 나타났다. 그는 “주로 타이완 난류나 쿠로시오 해류를 타고 우리나라 바다로 흘러 들어온 것으로 분석됐다”고 말했다.

 

국립해양생물자원관에 마련된 바다뱀 연구소에서 바다뱀에 대해 설명 중인 김일훈 박사. -이혜림 기자

 

국립해양생물자원관에 마련된 바다뱀 연구소에서 바다뱀에 대해 설명 중인 김일훈 박사. -이혜림 기자

 

김 박사는 “온난화로 해수 온도가 높아지고 있어 바다뱀이나 파란고리문어와 같은 맹독을 지닌 열대성 생물들이 더 자주 우리 바다에 출몰할 가능성이 높다”며 “현재는 먼 바다에서만 발견되지만 훗날 해수욕장과 같은 인근 해역에서도 발견될 수 있다”고 강조했다.

 

● 물리면 어떻게?... 바다뱀 연구 아직 갈 길 멀어

 

이에 김 박사는 바다뱀의 맹독에 대한 추가 연구를 진행 중이다. 바다뱀의 독은 단 몇 방울만으로 신경계를 마비시켜 사람의 목숨을 위협할 정도의 맹독으로 알려져 있다. 반면 극소량의 독을 이용하면 신경 마비를 예방하는 의약품을 만드는 데 활용될 수 있다. 

 

김 박사는 언젠가 발생할 수 있는 바다뱀 독으로 인한 안전사고에 대한 예방책도 마련할 계획이다. 그는 “만약 지금 국내에서 누군가 바다뱀에 물리는 사고가 발생하면 치료가 불가능한 것이 현실”이라고 말했다. 항혈청이 국내에 구비돼 있지 않기 때문이다. 

 

김 박사는 “종에 따라 독 성분이 각각 다르기 때문에 정확히 어떤 바다뱀에 물렸는지 알아야 치료가 가능한 실정”이라고 설명했다. 그는 “국내 바다에서 실제 포획된 바다뱀 3종의 독 성분을 분석하고 추후 지자체 허가를 받아 항혈청을 확보해 구비할 예정”이라고 말했다.

 

김 박사는 바다뱀 연구의 의의에 대해 “양서파충류가 개체수도 적고, 사람들의 관심이 적어 존재감이 없는 생물이라고 생각할 수 있지만, 오염과 같은 환경 변화의 지표가 되는 중요한 생물종”이라고 말했다. 

 

이어 “특히 바다뱀은 그동안 국내를 비롯해 해외에도 연구된 바가 거의 없어 밝혀진 생태 정보가 많지 않은데, 이는 동시에 앞으로의 연구가 더욱 중요하다는 뜻이기도 하다”고 설명했다.

 

 

이혜림 기자  pungnibi@donga.com

 

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<KISTI의 과학향기> 제3125호

 

 

 

2018년 3월, 처음으로 심해아귀가 짝짓기하는 영상이 촬영돼 화제가 됐다. 심해는 지상과는 환경이 너무나 다르기 때문에 우리 상식으로는 이해하기 어려운 기상천외한 짝짓기가 벌어진다. 도대체 심해아귀가 어떻게 짝짓기를 하길래?
 
암컷에 몸에 붙어버리는 수컷 심해아귀

 

수컷 아귀와 암컷 아귀는 몸 크기가 크게 차이난다. 수컷은 고작 암컷의 10분의 1 정도밖에 안 된다. 암컷과 같이 있으면 마치 어미와 새끼처럼 보인다. 암컷은 살이 통통하고 느릿느릿 헤엄친다. 반면 수컷은 재빠르게 헤엄친다. 암컷을 발견하면 신속하게 달려가기 위해서다. 암컷도 수컷의 눈에 잘 띄도록 머리에 불이 반짝이는 초롱을 달고 있다. 수컷의 커다란 눈은 어둠 속에서도 이 불빛을 보고 암컷을 잘 찾아낸다. 암컷은 또한 몸에서 화학물질을 내뿜어 수컷을 유혹한다. 시각과 후각을 모두 사용해 서로 짝을 찾는 것이다.
 
암컷을 만난 수컷 심해아귀는 암컷의 배를 물어뜯는다. 그 상태로 시간이 흐르면 암컷과 수컷은 결국 한 몸이 돼 평생 붙어산다. 암컷보다 훨씬 작은 수컷은 정자를 제공하는 역할만 하며 대신 암컷은 수컷에게 영양분을 공급해 준다.

 

사진 1. 처음으로 심해아귀의 짝짓기 장면을 촬영한 사진. 큰 아귀 밑에 있는 작은 물고기가 수컷이다. (출처: youtube 캡처)

 

갈수록 쉽게 이혼하는 인간의 세태와 비교하면, 한번 만나 좋든 싫든 평생을 같이 사는 심해아귀가 존경스럽다. 그러나 일부일처만을 고집하는 것은 아니다. 어떤 암컷의 배에는 여러 마리의 수컷이 달라붙어 있는 경우도 있다. 수컷은 암컷을 만날 기회가 쉽지 않기 때문에 이미 다른 수컷이 달라붙어 있어도 상관하지 않는다. 물론 눈이 거의 퇴화돼 다른 수컷들이 암컷에 대롱대롱 매달려 있는 것을 보기도 힘들겠지만.
 
암컷 심해아귀는 난소에 약 5억 개의 알을 가지고 있다. 산란할 때는 수컷도 동시에 정자를 방출해야 수정이 이루어진다. 이를 위해 암컷은 자신의 성호르몬으로 수컷의 정자 방출 시기를 조절한다. 수컷이 자기 의지대로 할 수 있는 것은 숨 쉬는 일밖에 없다.
 
많은 심해 생물들이 심해아귀처럼 짝을 찾기 위해 빛을 이용한다. 발광기를 가지고 있는 새우나 오징어, 물고기는 종류에 따라 빛의 색깔이나 깜빡거리는 주기, 발광기의 형태 등이 다르다. 심지어 같은 종이라도 암컷과 수컷이 내는 빛의 형태가 다른 경우도 있다. 서로 다른 빛의 형태는 각각의 심해생물에게 외국어나 마찬가지다. 때문에 이런 차이점은 어둠 속에서 짝을 찾는데 매우 유용하다.
 
정자 미사일을 발사하는 집낙지

 

심해에 사는 문어 종류인 집낙지도 번식 습성이 신기하다. 집낙지도 암컷과 수컷의 크기 차이가 많이 나는데, 암컷은 몸 크기가 보통 10cm 정도로, 다 자라면 45cm나 되는 것도 있다. 이에 반해 수컷은 다 성장해야 고작 2cm 정도밖에 안 된다. 크기는 비록 작지만 번식 전략만큼은 뛰어나다. 수컷은 촉수가 달린 정자주머니를 만드는데 암컷을 만나면 자신의 생식기를 떼어버린다. 떨어진 생식기는 마치 목표물을 향해 발사된 미사일처럼 스스로 헤엄쳐 암컷에게로 다가간다. 수컷 생식기가 몸에서 떨어져 나와 스스로 암컷에게로 헤엄쳐간다니, 신기하지 않은가?

 

 

사진 2. 미사일처럼 생식기를 발사하는 집낙지의 모사도. (출처: wikipedia)
 
 짝이 없다면 스스로

 

이처럼 심해생물은 짝짓기를 위한 묘책을 개발해 왔다. 그러나 짝을 찾는 것이 귀찮은 심해생물이라면 자웅동체가 해결책이다. 오스트레일리아의 태즈메이니아 인근 심해에 사는 상어 종류처럼 심해생물 중에는 암컷과 수컷의 생식기관을 모두 갖고 있는 것도 있다. 그러나 대체로 느리게 움직이거나 바닥에 붙어사는 심해동물들 중에서 암수가 한몸인 경우를 볼 수 있다. 굳이 짝을 찾으려 에너지를 낭비하지 않아도 되니 좋아 보일수도 있지만, 유전학적으로 꼭 좋은 것만은 아니다.
 
이밖에도 다양한 심해생물의 번식전략은 우리 눈에는 희한하게 보일지라도 이들에게는 오랜 시간 축적해온 생존을 위한 삶의 지혜다.
 
글 : 김웅서 한국해양연구원 선임연구본부장
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바이러스와 같은 유기체가 교과서에 써 있는 것과는 달리 생존을 위해  새 기능을 획득하고

새로운 진화 경로를 찾아 환경에 적응한다는 사실이 밝혀졌다.

 

미국 캘리포니아 샌디에이고(UC San Diego)대 생물학자들은 세균성 바이러스에 대한 일련의

실험을 통해 이들이 예상처럼 ‘정상적인’ 숙주를 감염시킬 뿐만 아니라 이전에는 알려지지 않은 진화 상의 과정을 통해 새로운 숙주를 감염시키는 능력을 획득한다는 사실을 발견했다.

 

과학저널 ‘사이언스’(Science) 30일자에 발표된 이 연구는 바이러스 같은 유기체가 얼마나 빠르게 주변 환경에 적응하고 있는지를 더욱 깊이 이해할 수 있게 한다.

 

연구팀은 이번 발견이, 유전자가 어떻게 새로운 기능들을 획득하는지와 돌연변이가 어떻게 한 숙주에서 다른 숙주로 전이가 용이하게 되는지에 대한 오랜 미스터리를 다루는 한편, 지카와 에볼라, 조류 독감 같은 바이러스 질환 연구에도 적용해 도움을 얻을 수 있을 것이라고 말했다.

 

UC 샌디에이고 생물학자들은 최근 람다 바이러스 연구를 통해 바이러스 같은 유기체의 새로운 진화 방법에 대한 증거를 제시했다. 사진은 람다 바이러스가 들어있는 실험실 배양 접시. CREDIT: UC San Diego

UC 샌디에이고 생물학자들은 최근 람다 바이러스 연구를 통해 바이러스 같은 유기체의 새로운 진화 방법에 대한 증거를 제시했다. 사진은 람다 바이러스가 들어있는 실험실 배양 접시. CREDIT: UC San Diego

 

적응 위한 돌연변이 어떻게 나타날까’ 의문에서 출발

논문의 시니어 저자인 생물과학대 저스틴 메이어( Justin Meyer) 조교수는 “이번 연구는

바이러스가 이전에 예상했던 것보다 적응력이 휠씬 뛰어나다는 사실을 보여준다”며,

“바이러스가 어떻게 진화적 유연성을 얻는지를 알아내 새로운 질병 출현을 막을 수 있는 방법에 대한 새로운 통찰력을 얻었다”고 밝혔다.

 

바이러스는 세포 표면의 분자 수용체에 부착돼 대상 세포를 감염시킨다. 이 수용체는 바이러스가 세포에 침투하는 것을 막는 일종의 ‘자물쇠’ 역할을 한다. 이 자물쇠를 여는 ‘열쇠’는 숙주-인식

단백질이라고 불리는 바이러스성 단백질이다.

 

연구팀은 바이러스의 돌연변이가 어떻게 단백질 열쇠를 변화시켰는지 그리고 어떤 변화로 인해 새로운 자물쇠에 접근이 가능한지에 대해 연구 초점을 맞췄다. 과학자들은 지금까지 바이러스가 비교적 적은 돌연변이를 통해 새로운 열쇠를 얻을 것이라고 알고 있었으나 이런 돌연변이가 처음에 어떻게 나타나는지에 대한 미스터리는 풀지 못했다.

 

람다 파지 DNA가 세포막에 주입되는 과정. Mannose PTS 투과 효소를 사용하는 당질 전달 시스템을 세포질로 들어가는 메커니즘으로 사용한다(2013년 10월). CREDIT: Wikimedia Commons / Sankohm

람다 파지 DNA가 세포막에 주입되는 과정. Mannose PTS 투과 효소를 사용하는 당질 전달 시스템을 세포질로 들어가는 메커니즘으로 사용한다(2013년 10월). CREDIT: Wikimedia Commons / Sankohm

 

예상 못한 바이러스의 도전 극복

UC 샌디에이고대, 도쿄대의 지구-생명과학연구소, 미국 예일대 연구팀은 이런 의문을 풀기 위해 공동작업을 진행했다.

 

메이어 교수 연구실의 캐서린 피트리(Katherine Petrie) 박사가 박테리아는 감염시키지만 인체는 감염시키지 않고 연구실 테스트에서 폭넓은 유연성을 보이는 람다(lambda) 바이러스에 대한 프로젝트 실험을 이끌었다.

 

연구팀은 람다 바이러스가 박테리아 세포 벽에 새로운 수용체가 나타남으로써 야기된 도전을

분자생물학의 확립된 규칙을 벗어나 이를 극복한다는 사실을 발견했다. 기존의 분자생물학에서는 유전적 정보가 하나의 단백질 분자로 번역돼 살아있는 세포와 바이러스들을 만드는 것으로 돼 있다.

 

논문 공저자로 연구를 수행한 학부생 새라 메디나와 연구자원봉사자 빅터 리, 저스틴 메이어 조교수, 캐서린 피트리 박사(왼쪽부터). CREDIT: UC San Diego

논문 공저자로 연구를 수행한 학부생 새라 메디나와 연구자원봉사자 빅터 리, 저스틴 메이어 조교수, 캐서린 피트리 박사(왼쪽부터). CREDIT: UC San Diego

 

한 개 사면 한 개 덤으로 얻는 격”

피트리 박사팀은 단일 유전자가 때때로 여러 개의 다른 단백질을 생산한다는 사실을 발견했다. 람다 바이러스는 구조적으로 불안정한 경향이 있는 단백질 서열을 진화시켜 적어도 두 가지의 다른 숙주-인식 단백질을 창출했다. 바이러스에게는 행운이고 숙주 박테리아에게는 불행인 이 다른 유형의 단백질들은 각각 다른 자물쇠를 공략했다.

 

논문 제1저자인 피트리 박사는 “우리는 이 진화과정을 실제 상황에서 포착할 수 있었다”며, “단백질의 ‘실수’로 인해 정상 숙주 세포뿐만 아니라 다른 세포들까지도 바이러스에 감염됐다”고 말했다. 그는 “단백질에서의 이 비유전적 변이는 단일 DNA 유전자 서열에서 더 많은 기능에 접근할 수 있는 방법으로서 물건 한 개를 사면 한 개를 덤으로 얻는 것과 같다”고 설명했다.

 

연구팀은 새로 발견된 진화 현상에 대한 추가 사례와 함께 이런 사례가 얼마나 흔한 지에 대한 증거를 찾고 있다. 아울러 개별 분자 과정 연구에 집중하기 위해 새로운 경로의 세부사항을 탐구할 수 있도록 연구 스케일을 좁히고 있다. 메이어 교수는 “이 같은 일은 진화적 혁신에서 매우 이례적인 적응”이라고 밝혔다.

 

김병희 객원기자다른 기사 보기hanbit7@gmail.com
작권자 2018.03.30 ⓒ ScienceTimes

 

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지난 3월 29일 도서관 2층 로비에서' 2018 학술 전자자료 박람회'가 열렸습니다.  

 

 

 전자자료 박람회는 우리 도서관에서 구독하고 있는 E-Journal, 전자책,

 

그리고 웹 데이터베이스 홍보 및 이용활성화를 위해 우리 도서관과 

 

외국학술지지원센터 공동 주관으로 매년 새학기에 열리고 있는 행사입니다.

 

 

이번 전자자료 박람회에는 Elsevier, Wiley를 비롯한 해외 자료 업체와

 

교보문고 등 국내외 전자책 및 학술지 제공을 담당하는 21개 회사가 참여하였습니다.

 

 

우리 생명공학 외국학술지지원센터에서도 행사장에 별도의 부쓰를 마련하여

 

무료원문복사서비스를 홍보하고 활용법에 대한 안내와 교육을 진행하였습니다.

 

 

또, 박람회에 참가한 모든 이용자에게 우리 외국학술지원센터에서 제작한

 

홍보용 기념품을 제공하여서 긍정적인 반응을 많이 받았습니다.

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