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이웃집과학자

피 때문에 고통받는 살아있는 화석

By 이웃집과학자

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살아있는 화석, 투구게.

출처AdobeStock

미국 해변가에 가면 꼬리가 뾰족하게 생긴, 커다란 돔 모양의 투구게가 천천히 물쪽으로 움직이는 모습을 볼 수 있습니다. 투구게에 관한 화석 기록은 약 4억 8천만년 전으로 거슬러 올라간다고 하는데요. 공룡 출연 2억년 전입니다. 투구게는 7쌍의 다리와 딱딱한 석회질 껍데기로 무장했습니다. 머리 가슴 앞면에는 2개의 홑눈과 1개의 겹눈을 가지고 있다고 하는데요. 그래서 눈이 모두 5개라고 합니다. 투구게는 '게'라고 불리긴 하지만 게보다는 전갈과 거미와 더 가까운 친척입니다.

현대 의학계의 경이로운 사건

투구게

출처Wikimedia Commons

검미류(Xiphosura)의 대표적인 동물인 투구게는 적어도 지난 40년 동안 의학을 위해 이용됐습니다. 투구게의 피는 파란색인데요. 마치 SF 영화 속 외계인의 혈액처럼 보이기도 합니다. 책 <김명호의 생물학 공방>에 따르면 투구게의 혈액은 산소를 운반할 때 '헤모시아닌'을 이용하기 때문이라고 해요. 헤모시아닌은 산소압이 낮고 추운 환경에 적합한 산소운반체라고 합니다. 이 헤모시아닌은 구리를 기반으로 하며 산소와 결합하면 푸른색을 띱니다. 그래서 투구게 피가 시퍼렇습니다. 참고로 우리 혈액은 '헤모글로빈'이 산소를 운반하는데요. 헤모글로빈은 철을 기반으로 하기 때문에 붉은색을 띤다고 합니다. 

투구게는 현대 의학 발전에 큰 도움을 줍니다. 투구게는 선천적으로 독특한 면역 체계를 갖고 있습니다. 세균이 들어오면 혈액을 응고시킨다고 하는데요. 혈액이 응고되어 세균의 확산을 막는거죠. 이 점을 이용해 다양한 백신 개발에 투구게의 혈액을 이용한다고 해요. 예를 들어 투구게의 혈액은 내독소(endotoxins)를 식별하는 데 사용됩니다. 이 독소는 박테리아에서 발견되기 때문에 주사를 맞거나 수술을 받은 사람들이 위험한 독소에 노출되지 않도록 지켜주는 중요한 역할을 하는데요. 그들의 혈액에서 정제된 화학 물질을 사용하면 인간에게 삽입되는 의료기기의 오염 물질을 식별할 수 있습니다.

인간에겐 도움이 되는 생명체이지만, 불행히도 투구게는 자신들의 피를 착취당합니다. <김명호의 생물학 공방> 책을 보면 이 투구게들은 혈액의 30%를 인간을 위해 헌혈 '당하고' 다시 바다로 돌아갑니다. 이 과정에서 약 6~15.4% 정도는 폐사합니다. 매년 수천마리가 이렇게 강제 헌혈을 당합니다. 투구게의 감소는 생태계 전반에도 위험한 요소인데요. 암컷 투구게의 알을 먹고 생활하는 여러 해양 생물의 개체수도 같이 줄고 있다고 해요.

지난 20년 간 합성 대체물로 투구게의 혈액을 대체할 물질을 개발하고 있지만, 대체물의 효능에 대한 불확실성 때문에 오늘날에도 투구게는 강제로 헌혈을 당하며 고통을 받고 있습니다. 그 결과 현재 살아있는 4개 중 2개의 종, 아시아 투구게(the Chinese horseshoe crab)와 아메리카 투구게(American horseshoe crab)가 국제자연보전연맹(International Union for Conservation)의 '취약하고 멸종위기에 처한 종' 목록에 올라가 있습니다. 다른 위협들도 물론 존재합니다. 과도한 수확과 인간과의 상호 작용, 심각한 서식지 개량 등이 포함됩니다. 

이에 뉴잉글랜드대학교 고생물학 박사후 연구원인 Russell Dean Christopher Bicknell과 하버드대학교의 박사후 연구원인 Stephen Pates는 에 논문을 게재했는데요. 에 기고한 글에서 이 연구가 투구게 보호에 도움이 바란다고 밝혔습니다.

파란피를 착혈 당하는 투구게들

출처National Geographic/Getty Image
투구게의 역사를 찾아서

투구게가 직면한 문제에 대한 인식을 높이기 위해 Russell Dean Christopher Bicknell과 Russell Dean Christopher Bicknell는 검미류(Xiphosura)의 화석부터 살아있는 생물까지 총망라하는 지도를 만들었는데요. 논문에는 이들이 정리한 4억 8천만년의 역사 속에서 설명되는 투구게의 모든 사진들이 담겨있습니다. 사진과 함께 투구게의 4개 종은 지금까지 어떻게 살아남았는지에 대한 개요를 보여줍니다. 연구진은 지도 제작에 3년이 걸렸다고 하는데요. 100명 이상의 연구원들과 박물관 관리자들에게 이메일을 보내고 호주에서 영국, 독일, 러시아, 슬로베니아, 미국 등으로 여행을 하며 투구게의 역사를 담아냈다고 합니다.

투구게 화석의 예. Pickettia carteri, Albalimulus bottoni, Sloveniolimulus rudkini, and Tasmaniolimulus patersoni.

출처The Conversation/ Elissa Johnson and Katrina Kenny, Author provided

그 결과 지금까지 기록된 모든 투구게의 종, 살아있거나 멸종된 종은 총 110종이 넘는다고 합니다. 

공룡과 함께 떠돌던 ‘살아있는 화석’

이번 연구에서 밝힌 투구게의 지도는 독특하고 복잡한 진화 역사를 강조하는데 도움이 될 수 있다고 저자는 밝혔는데요. 이 절지동물들은 모두 대량멸종에서 살아남았습니다. 일부는 시간이 지나면서 외모가 변했습니다. 예를 들어 'Austrolimulus'와 같은 완전히 기이한 화석 표본도 발견됐는데요. 마치 곡괭이처럼 생겼습니다. 

독특하게 생긴 투구게 화석표본.

출처Patrick Smith

어떤 화석 표본은 오늘날 투구게와 매우 비슷하게 생겼습니다. 독일의 졸른호펜 석회암(Solnhofen Limestone)에서 발견된 쥐라기 시대의 시대의 화석 'Mesolimulus'과 오늘날 북미 해안에서 발견되는 아메리카 투구게(American horseshoe crab)종을 비교한 결과 매우 비슷해 보입니다. 

독일의 졸른호펜 석회암(Solnhofen Limestone)에서 발견된 쥐라기 시대의 시대의 화석 'Mesolimulus'

출처Russell Bicknell/Paläontologisches Museum, München specimen

투구게는 지난 1억 5천만년 동안 거의 변하지 않았기 때문에 '살아있는 화석'이라고 불리는 건데요. 화석 기록의 표본은 길이가 3~30cm인 반면 오늘날 투구게는 80cm 이상 자랄 수 있다고 합니다. 하지만 살아있는 화석도 그들이 가진 푸른색 피 때문에 개체수가 크게 감소하고 있습니다. 대멸종에서조차 살아남았던 투구게이지만, 인간이 투구게를 멸종으로 몰고 갈 것이라는 우려가 생겨나고 있습니다. 이번 연구의 저자는 우리의 지식을 확장하는 것이 이 생물체의 미래를 지키는 데 도움이 될 수 있다고 말합니다. 

##참고자료##

  • Bicknell, Russell DC, and Stephen Pates. "Pictorial atlas of fossil and extant horseshoe crabs, with focus on Xiphosurida." Frontiers in Earth Science 8 (2020): 98.
  • ‘Living fossils’: we mapped half a billion years of horseshoe crabs to save them from blood harvests, The Conversation, jul, 9, 2020
  • 김명호, 김명호의 생물학 공방, 사이언스북스(2015)

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