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What’s So Fascinating About Sea Slugs?
바다 민달팽이에 매료되는 이유는?
글 데이비드 베렌스 / 사진 케빈 리 / 번역 편집부
지난 35년에 걸쳐 학생, 의학 연구자, 조수 웅덩이 관찰자, 다이버 와 일반 자연 애호자들 사이에서 바다 민달팽이가 인기는 급상승했 다. 50개 이상의 바다 민달팽이 웹사이트 및 페이스북 페이지가 사이 버 공간을 채우고 있으며, 그 중에서 가장 주목할 만한 것은 마이크 밀러의 ‘The Slug Site’(https://slugsite.tierranet.com/)와 현재는 활 동하지 않지만 접근은 가능한 호주박물관의 ‘Sea Slug Forum’(http:// www.seaslugforum.net/)이다. 세계의 다양한 지역들에 서식하는 종들을 기록한 수십 권의 책이 쓰이기도 했다. 나는 그 중 11권의 책을홀로 또는 공동으로 저술했다. 응용 소프트웨어 전문가들은 현재 수십 개의 핸드폰 및 태블릿 용 앱을 제공하고 있다. 나는 지난 2007년 거 주 가능한 개조 보트인 ‘Ocean Rover’를 타고 말레이시아의 반도 섬들을 대상으로 최초의 나새류 워크숍을 주도했다. 그 이후로 이 워크숍 주 제는 세계적으로 따듯하거나 차가운 바다 상관없이 다이브 리조트에서 상당한 인기를 끌고 있다.
그렇다면 이러한 작은 바다 민달팽이에 온통 관심이 쏠리고 빠져드는 이유는 뭘까? 나는 그 이유를 알고 있으나, 당신이 바다 민달팽이에 빠져드는 이유는 무엇인가? 이를 알아보기 위해 나는 일부 바다 민달 팽이 마니아들에게 질문을 해보았다. 여기서 그 대답을 소개한다. 바다 민달팽이에 대해 어디부터 이야기를 시작해야 할지 모르겠다. 이 들의 다양성은 상상 그 이상이다. 나새류는 지구상에서 곤충 다음으 로 가장 다양한 종의 생물일 것이다. 이들의 체형, 색상과 비상한 생 태학적 역할은 믿기 어려울 정도다. 각 과의 바다 민달팽이는 너무도 달라 일부는 서로 관련이 없는 것처 럼 보이기도 한다. 각 과는 먹이 공급원이 서로 달라, 즙을 빠는 바다 민달팽이는 조류를 먹이로 하는 반면, 보다 진화된 종들은 해면동물에 서 멍게와 물고기까지 온갖 문에 속하는 다양한 종들을 먹이로 한다. 각 과의 바다 민달팽이는 스스로를 방어하고 서로 다르게 번식한다.
후각돌기와 아가미 같은 해부학적 특징들의 다양성은 한 번의 글을 전부 할애해야 할 정 도로 광범위하므로 여기서 논의하기에는 부적 절한 주제다.
왜 나새류는 전통적인 달팽이 껍데기를 잃은 걸까? 육지에 살든 바다에 살든 달팽이는 껍데기가 있어야 할 충분한 이유가 있다. 즉 자신을 보호하기 위해서다. 몸을 숨길 껍데기가 없다면 연체 동물은 온갖 포식자에 취약할 수 있는데, 자신을 방어할 기타 수 단이 없기 때문이다. 그러나 포식자가 침투할 수 없는 두꺼운 ‘거 처’를 늘 달고 다니는 데는 대가가 따른다. 갑각 연체동물은 본래 움직임이 느려, 먹이를 먹고 짝을 선택하는 것도 그만큼 느리므로 껍데기를 가질 수밖에 없었을 것이다. 먹이와 짝을 잘 찾는 생물 은 대개 움직임이 효율적이다. 바다 민달팽이는 무거운 껍데기가 없어 빠르게 기어갈 수 있기 때문에 더 널리 먹이를 구하고 보다 쉽게 짝을 찾을 수 있어 덜 의존적인 상황를 갖게 되었다. 그래서 나새류는 화학물질 분비, 쐐기세포 같은 작살, 보호색, 위 장과 의태(擬態, mimicry)1)를 포함한 여러 방어 전략을 개발했 다. 말이 너무 자의적이라고 들릴지도 모르지만, 내가 생각하기에 가장 진화된 생존 전략은 바다 민달팽이가 몸에서 화학물질을 분 비하거나 발사체(projectile)를 사출하는 것이다. 이를 소재로 하 여 공상과학 영화가 제작되기도 한다.
이와 같은 화학 대사산물이 방어적이든 공격적이든 상관없이, 이 물질의 용도는 놀라울 정도로 다양하다. 일부 대사산물은 바다 민달팽이에게 역겨운 맛을 내거나 독성을 유발하도록 하는 반면, 다른 일부는 포식자에게 불쾌감을 주어 쫓아낸다. 화학물질의 일 부는 포식자가 바다 민달팽이의 냄새를 맡는 능력을 차단한다. 많은 이차 대사산물은 색소다. 그 중 일부는 너무나 밝아 무자비 한 포식자에게 경고를 보내고, 일부는 종에게 숙주나 바닥에서 보호색을 띠게 하는 색상 패턴을 제공하며, 자외선으로부터 동물 을 보호하는 자외선 차단제와 같은 역할을 하기도 한다.
도리드 나새류(dorid nudibranchs)는 화학물질로 혐오감을 일 으키는 데 달인이다. 도리드가 먹이로 하는 해면동물의 유기 화 학물질로부터 대사되는 화학무기는 산, 염기와 보통의 역겨운 맛 이 나는 액으로 되어 있다. 체내 화학 실험실은 무해한 화학물질 을 도리드가 사용하도록 강력한 화학무기로 전환한다. 외투막 선 (mantle gland)이라고 하는 이런 화학 실험실은 대부분의 종에 서 등쪽 면의 가장자리를 따라 있다. 교란을 받으면 선(샘)은 공 격자에게 역겨운 물질을 내뿜는다. 이러한 유형의 화학전은 매우 혐오스럽고 효율적이어서 포식자들은 역겨운 경험을 기억하고 이 녀석들을 다시는 괴롭히지 않게 된다. 발사체로 방어하는 종으로는 이올리드 나새류(aeolid nudibranchs) 가 있는데, 이들은 외투막 주름(cerata)의 끝부분에 쐐기세포를 품고 있다. 정확히 말하자면 자포(nematocyst)인 쐐기세포는 이 올리드가 먹는 먹이인 자포동물(cnidarians), 특히 말미잘, 산호, 히드라, 해파리와 기타 자포동물에서 유래한다. 자포는 외투막 주름의 끝부분에 있는 자포낭(cnidosac)이란 기관에 저장된다. 호기심 많은 포식자가 자포낭을 건드리면 원래의 숙주인 자포동 물에서처럼 자포가 발사된다.
내가 반복해서 받는 질문이 있다. 왜 나새류는 산호나 히드라를 먹 을 때 자포를 발사하지 않는가? 바다 민달팽이는 어떻게 면역이 되 는가? 그리고 이들은 어떻게 자신의 작살을 거두어들이는가? 사실 나새류는 자포동물의 쐐기세포에 면역성을 보이지 않으며, 그 들에게 자포를 발사한다. 또한 자포가 발사되면 그것을 거두어들 이거나 다시 사용할 수 없다. 흥미롭게도 나새류가 포 방어에 사용 하는 쐐기세포는 히드라나 산호를 먹을 때 그 자포동물의 체내에 서 성숙 중인 미성숙 자포다. 이 자포는 너무 미성숙해 발사될 수 없으며, 따라서 이들은 바다 민달팽이가 삼키면 소화기를 통과해 외투막 주름으로 이동하고 거기서 성숙을 마쳐 완전히 작동 가능 한 쐐기세포가 된다. 히드라와 산호는 계속해서 수백만 개의 새 쐐 기세포를 만들어 발사된 세포들을 대체함으로써 자신을 방어한다. 나새류도 마찬가지로 미성숙 세포를 계속해서 공급해 잠재적인 포 식자에게 발사된 쐐기세포를 대체한다. 나는 이러한 종의 연체동물이 개발한 다양한 방어 전략이 놀라울 따름이다. 이와 같은 병기는 하루아침에 개발되지 않았지만, 그 전 술의 복잡성과 효율성은 정말 놀랍다. 국방부도 아주 능숙하고 효 율적인 이들 생존자로부터 좀 배워야 할 듯하다.
보호색, 위장과 의태는 나새류 방어 전략의 목록에서 대단히 중요 한 역할을 한다. 가장 단순한 방어 전략은 포식자에게 들키지 않는, 보이지 않는 능력이다. 겉으로는 단순하지만, 자신의 환경과 일치하 는 보호색 또는 외형을 갖추기 위해 위장, 즉 보호 의태(protective resemblance)2)를 사용하는 종들이 선택되기까지는 수백만 년이 걸 렸다. 자연 선택(natural selection)이라고 하는 이러한 과정의 결과로 위와 같은 능력이 생긴다. 그 과정을 보면, 눈에 띄는 동물들은 먹히 기 때문에 그들의 색상 및/혹은 외형과 관련된 유전 정보가 번식 집 단에서 사라진다. 자신의 배경 속에서 보이지 않도록 할 수 있는 개 체들은 ‘자연적으로 선택되어’ 그러한 특성을 미래 세대들에게 전달 하게 된다. 많은 바다 민달팽이가 밝은 색상의 무늬로 자신의 앞선 무기를 과시 한다. 이들이 경고하는 밝은 색상을 경고색이라고 하는데, 무자비한 포식자라도 신맛을 경험해보면 밝은 색상을 기억하고는 어떻게든 향후 난감한 상황을 피한다. 이상과 같은 방어 전략은 끝이 없는 듯한데, 왜 아니겠는가? 생각해 보라. 이 모든 방어 전략이 없다면 이들 종 가운데 아무것도 오늘날 존재하지 못할 것이다. 포식자로부터 숨는 이들의 능력은 생존 수단 이다. 먹히면 끝이기 때문이다.
나새류의 감각 능력을 살펴보자. 가장 중요한 감각 기관이자 이러 한 종에서 믿기 어려울 정도의 다양성을 보이는 것이 바다 민달팽 이의 머리에 있는 후각돌기(rhinophore) 쌍이다. 라틴어로 ‘코 감각 기’를 의미하는 후각돌기는 우리 코의 내막을 덮고 있는 것과 비슷한조직으로 덮여 있다. 후각돌기는 냄새를 맡는 훌륭한 기관이고 화 학적 데이터와 아울러 주위의 움직임으로 인한 수압의 변화를 수집 하는 것으로 생각된다.
일부 나새류 종들은 눈 같은 것을 가지고 있지만 그저 피부의 표층 에 있는 점에 불과하며, 가장 원시적인 눈에도 있는 감각 기관이 모 두 결여되어 있다. 그리고 동일한 문(연체동물문) 내에서도 문어와 오징어는 고도로 발달된 눈을 가지고 있는데, 고등 척추동물의 복 잡한 시각계 및 시력과 맞먹는 수준이다. 나바낙스(Navanax), 애글라자(Aglaja) 등 헤드 쉬일드 바다 민달팽 이(headshield slug)와 같은 일부 연체동물의 머리에는 잠재적인 먹이의 진액 흔적을 추적하는 데 사용하는 것으로 생각되는 독특 한 감각판이 있다. 야놀루스(Janolus) 종들에는 후각돌기 사이에 희 한한 닭 벼슬처럼 생긴 기관이 있다. 카룬클(caruncle)이라고 하는 이 기관은 후각돌기와 비슷한 조직을 가지고 있는데, 이 역시 후각 기관이라고 생각된다
칼링가 오나타(Kalinga ornata)는 매력적인 포식성 도리드 나새류로 바닥 침전물의 표면 바로 아래에서 자신이 가장 좋아하는 먹이인 거 미불가사리를 찾는다. 도리드는 앞쪽 외투막을 따라 있는 일련의 돌 기들을 사용하여 빠르게 움직이는 먹이의 존재를 감지하고는 곧 자 신의 커다란 구구(口球, buccal mass)3)로 불가사리를 먹어치운다. 마찬가지로 멜리베(Melibe)는 구강 연막(口腔 緣膜)4)의 주위에 일련 의 유두 모양 돌기들이 있고 이들 돌기는 먹이를 감지해 멜리베가 막을 재빨리 닫아 먹이를 가두게 한다. 나새류가 번식하는 방법은 이들의 가장 흥미로운 생물학적 특징들 중 하나다. 교미는 두 개체가 몸을 나란히 정렬하고 몸의 오른쪽에 있는 생식공(生殖孔, genital orifice)을 서로 나란히 놓은 상태에서 이루어진다. 각자의 수컷 생식기가 상대 짝의 암컷 생식공에 삽입된 다. 이런 식으로 이들은 서로를 동시에 수정시킨다. 바다 민달팽이에 게 자가수정 능력은 없다.
이렇게 몸을 서로 나란히 정렬하는 것은 모든 도리드 나새류와 대부 분의 기타 나새류가 사용하는 자세다. 헤드 쉬일드 바다 민달팽이와 즙을 빨아먹는 종처럼 기타 일부 바다 민달팽이 종은 약간 다른 방 식으로 수정한다. 바다 민달팽이 개체가 성숙하면서 수컷 생식기가 먼저 발달해 마치 개체가 완전히 발달된 성체인 듯 그 생식기가 짝 을 수정시킬 수 있다. 이러한 상황에서 짝에게 주입된 정자는 암컷 생식선이 성숙할 때까지 저장된다. 생식계에서 이러한 암컷 절반 부 분을 수정낭(receptaculum seminis)이라고 한다. 생식에 관한 보 다 자세한 정보는 ‘나새류의 행태(Nudibranch Behavior)’란 책을 참조하기 바란다(이 글의 끝에 있는 광고 참조).
교미의 지속시간은 상당히 다양하다. 도리드 나새류는 오랜 시간 천천히 교미하며, 흔히 산호초 표면에서 이러한 의식을 수행하는모습이 관찰된다. 반면 이올리드 나새류는 교미하는 모습이 거의 목 격되지 않는데, 개체들이 이러한 행동을 아주 신속히 수행하기 때문이 다. 사실 이런 행동은 두 개체가 몸의 오른쪽으로 서로 반대 방향을 향해 지나가는 모습이나 다름없어 보일 수도 있다. 헤드 쉬일드 바다 민달팽이도 신속히 교미하나, 교미 중에 몸을 서로 오른쪽을 따라 정렬하지는 않는다. 대신 이 종은 뒤얽힌 공 모양으로 기어 다니다가 결국 한 개체가 다른 개체의 꼭대기에 있는 모습으로 관찰된다. 여러 속의 즙을 빨아먹는 바다 민달팽이는 가장 기이한 구애 행 동을 보인다. 스틸리거(Stiliger), 엘리시아(Elysia) 및 에콜라니아 (Ercolania) 종은 피하에 정자를 주입해 짝을 수정시킨다(피하형 수 정, hypodermic insemination). 마치 의사에게 주사를 맞는 것처럼. 도리드 나새류 속인 폴리세라(Polycera)의 일부 종들도 이런 식으로 교 미하는 모습이 관찰된 바 있다. 이를 외상형 수정(traumatic insemination)이라고도 하는데, 나는 속이 빈 가시 음경관인 수컷 생식기가 짝의 체벽을 찌르는 이유가 궁 금하다. 찌르는 위치는 짝의 몸에서 어느 부위도 될 수 있으며, 이렇 게 찌르면 정자를 직접 짝의 몸속으로 전달해 신속하고도 직접적인 난자 수정이 가능하다. 이러한 피하 전달 후 대개 암컷 생식공을 통한 표준형 수정이 이어진다.
바다 민달팽이에 매료되는 또 다른 주요 이유는 이들이 태양광을 이용해 바로 자신의 몸 안에서 광합성 과정을 수행하는 능력이다. 광합성을 수 행하는 식물과 동물은 대기와 바다를 오염시키는 이산화탄소를 감소시킴으로써 우리 모두에게 유 익하다. 이러한 이산화탄소는 자동차와 발전소에 서 탄소 연료가 연소될 때 그리고 우리가 숨을 내 쉴 때 나온다.
즙을 빨아먹는 바다 민달팽이는 자신의 신체 조직 내에 있는 엽록 체란 세포 화학 실험실에서 이러한 과정을 수행한다. 이 때문에 이 종은 대부분 녹색을 띤다. 나새류, 대왕조개, 산호와 말미잘도 약 간 다르지만 놀라울 정도로 비슷한 세포소기관인 황록공생조류 (zooxanthellae)를 이용해 동일한 과정을 수행한다. 즉 이들은 태양 광 에너지를 이용하여 물과 이산화탄소를 다시금 당과 산소로 전환 하는 것이다. 일부 이올리드 나새류도 동일한 과정을 수행할 수 있다. 필로데스뮴 (Phyllodesmium)과 테래오리디아(Pteraeolidia) 같은 종은 다양한 종의 연산호를 먹고 산다. 연산호에 황록공생조류와 같은 내부 공생생물 이 함유되어 있는 경우에는 바다 민달팽이가 산호 조직의 소화에 주 의를 기울여 황록공생조류에 손상을 가하지 않도록 유의한다. 연산호조직에서 그랬듯이 바다 민달팽이 조직 내에서 생존할 수 있게 된 황 록공생조류는 계속해서 당과 산소를 광합성한다
이렇게 바다 민달팽이가 태양 에너지를 탁월하게 활용해 유익한 효 과를 얻는 경우의 극단적인 예가 필로데스뮴 론지시룸(Phyllodesmium longicirrum)이다. 수백만 년에 걸쳐 이 종은 체내에서 황록공생조류 의 다발들을 연결하는 정교한 배관 시스템을 개발했다. 이러한 시스 템은 광합성 과정에서 생성된 당과 산소를 바다 민달팽이의 장으로 유입시키는 효율적인 통로를 제공한다. 나새류는 기타 동물 종과 수많은 관계를 맺는 것으로 관찰되고 있 다. 예를 들어 짐노도리드 나새류(gymnodorid nudibranch)는 평 생을 망둥이의 지느러미에 붙어 지낸다. 또 다른 예로 공생 새우인 페리클리메네스 렉스(Periclimenes rex, 이전엔 P. imperator로 알려짐)는 대부분의 삶을 여러 도리드 나새류 종들의 등에 타서 지낸다. 얘기하자면 끝이 없지만 인간인 우리가 나새류로부터 어떠한 혜택을 입고 있는지를 알아보는 것으로 마무리하자. 이러한 혜택 가운데 가 장 중요한 것은 바다 민달팽이의 신경계를 연구하면서 이룩한 놀라 운 의학적 발견과 이들이 포식자를 물리치기 위해 생성하는 화학물 질이다. 군소(Aplysia)가 가지고 있는 큰 신경절은 기억력을 증진시키는 약 물을 개발하고 도파민과 같은 다양한 약물이 알츠하이머 증상에 미치는 효과를 연구하는 데 사용되고 있다. 실험동물들에 대한 수요 가 매우 커져 국립보건원(NIH)은 2곳의 군소 양식장을 개설해 유전 자가 동일한 실험동물들을 기르고 있다
마지막으로, 나새류가 자신이 먹는 먹이로부터 생성하는 화학 물질들을 연구하는 화학자들은 심장 박동 수의 조율에서 골격 근과 뇌조직의 수축력까지 온갖 건강 과정의 감시와 통제에 나 새류가 얼마나 유용한지를 보여주고 있다. 놀랍게도 암 치료 가능성을 연구하는 분야도 활짝 열려 있다.
Well if this list hasn’t convinced you just how fascinating nudibranchs are, nothing will.
이상의 이유들을 보고도 나새류가 얼마나 매력적인지를 확신 하지 못한다면 말이 되겠는가.
출처
http://www.sdm.kr/bbs/board.php?bo_table=magazine_view&page=3&page=1