몇 년 동안 먹거나 마시지 않고도 살 수 있는 유일한 물고기

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폐어는 3억 9천만 년 동안 지구에 존재해 왔으며, 장기간의 더위와 가뭄을 견뎌내기 위해 특별한 동면 메커니즘을 진화시켰습니다.

폐어는 4년 동안 아무것도 먹지 않고도 생존할 수 있습니다. 사진: 퓨처리즘 — 폐어는 4년 동안 아무것도 먹지 않고도 생존할 수 있습니다. 사진: *퓨처리즘*

코트디부아르 반다마 강 수면의 잔물결은 곤충을 잡는 대신 숨을 쉬기 위해 수면 위로 올라오는 점박이 생물에서 비롯됩니다. 옥스포드 사이언티스트 에 따르면, 이 생물은 서아프리카산 폐어이지만 아프리카에는 다른 세 종의 폐어가 서식합니다.

1미터 길이에 뱀장어와 비슷한 외형에 얼룩덜룩한 피부와 올리브색 비늘이 대조되는 폐어는 수중 생활과 육상 생활의 경계에 서식합니다. 한 쌍의 폐를 가지고 있어 아가미가 충분한 산소를 공급하지 못하기 때문에 산소를 얻기 위해 자주 수면 위로 올라와야 합니다. 대부분의 물고기와 달리 폐어는 건기에 강물이 말라도 견딜 수 있습니다.

다른 물고기들은 비좁은 연못으로 피하거나 이동하는 반면, 아프리카 폐어는 마른 강바닥에 굴을 파고 들어갑니다. 그곳에서 그들은 끈적끈적한 고치 속에 몸을 가두고 입만 벌린 채 공기를 호흡하며 몇 달, 심지어 최대 4년까지 먹이와 물 없이 생존할 수 있습니다. 이를 동면이라고 하는데, 동물들은 덥고 건조한 환경에서 살아남기 위해 신체적, 대사적 활동을 중단하는 상태입니다.

동면은 열대 동물에게 흔한 관행입니다. 빅토리아 시대의 자연학자들은 아프리카 폐어를 지구 반대편 영국과 미국으로 보내 생리를 관찰했습니다. 그 이후 기술의 발전은 폐어의 동면에 숨겨진 세포적, 유전적 과정을 밝혀내는 데 도움이 되었습니다. 육지에서 움직일 다리가 없고 물이 마르면 다른 환경과 단절될 수 있는 아프리카 폐어는 물이 다시 돌아올 때까지 진흙 속에서 휴면 상태를 유지하도록 진화했습니다.

동면의 첫 단계인 유도는 이후 몇 달 동안 지하에서 지내기 위한 토대를 마련합니다. 1986년, 연구자들은 탈수, 허기, 호흡 증가, 스트레스 등 일련의 신호가 동면을 유발한다는 것을 보여주었습니다. 또한, 주변 물의 염도와 용해된 화합물(예: 칼슘, 마그네슘)의 조성 변화는 강물이 마르고 있음을 나타냅니다. 아가미가 물고기 몸속 수분의 양을 감지하는 데 역할을 할 가능성이 있습니다.

주변 환경이 따뜻하고 건조해지면 폐어는 입과 근육질의 몸을 이용해 진흙 속으로 파고 들어갑니다. 그런 다음 긴 몸을 말아 올리고 두꺼운 점액층을 분비하여 굴 속으로 숨어듭니다. 점액이 굳으면 방수 고치를 형성하여 표면에는 좁은 구멍만 남아 폐를 통해 공기를 호흡합니다.

유전자 분석 결과, 유전자 활동 증가로 인해 뇌의 호르몬 신호 전달 수준이 증가한 것으로 나타났습니다. 유지 기간 동안 대사 정지가 발생하며, 이는 점액 고치가 마르는 즉시 시작됩니다. 산소 흡수는 폐를 통해서만 이루어지며, 수중에서 활동하는 폐어에 비해 산소 소비량이 절반으로 줄어듭니다. 이러한 변화와 함께 대사 활동이 급격히 감소하고, 심박수가 분당 2회(정상 분당 25회)로 떨어지며, 암모니아 생성이 중단됩니다. 장, 신장, 심장을 포함한 여러 신체 기관이 변화하는데, 이는 동면 중 기능 저하를 반영합니다. 폐어는 체내 저장고를 유일한 에너지원으로 사용합니다.

우기에 폐어의 장, 신장, 생식샘에 축적되는 많은 수의 과립구(면역 체계에 중요한 백혈구)는 여름철 폐어의 휴식에도 중요한 역할을 합니다. 2021년 사이언스지에 발표된 한 연구에 따르면, 점액낭은 과립구로 가득 차 있습니다. 이 과립구는 병원균이 동면 중인 폐어에 도달하는 것을 차단합니다. 과립구는 내장의 저장 장소에서 혈류를 통해 피부로 이동하여 낭에서의 여정을 마치기 전에 염증 상태에 들어갑니다. 과립구는 세포외 트랩을 형성하여 박테리아가 동면 중인 폐어에 도달하는 것을 차단함으로써 낭이 면역 상태가 되도록 합니다.

결국 물이 다시 차오르고, 폐어는 점액성 고치로 덮여 있지 않은 유일한 부분인 입에 물이 차면서 동면에서 깨어납니다. 이렇게 하여 동면의 각성 단계가 시작되는데, 이는 세 가지 동면 중 가장 신비로운 단계이기도 합니다. 고치에서 힘겹게 나와 천천히 수면으로 올라오는 폐어는 동면 기간 동안 축적된 노폐물을 배출합니다. 약 10일 후, 내장이 재가동되면 폐어는 다시 먹이 활동을 시작합니다.

아프리카 폐어는 3억 9천만 년 동안 거의 변하지 않았으며, 데본기까지 거슬러 올라가는 굴을 파는 폐어 화석이 발견되었습니다. 그러나 이들은 인간 활동으로 인한 파괴에 직면해 있습니다. 예를 들어, 빅토리아 호수 유역의 대리석 폐어는 남획과 농업 으로 인해 습지가 파괴되고 손실되면서 불과 5년 만에 개체 수가 11% 감소했습니다.

안 캉 ( Oxford Scientist 에 따르면)

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