SCIENCE WAVE
사이언스웨이브는 과학으로 마법 같은 세상을 만듭니다.
sciencewave.kr
변태(變態)하는 동물은 어미와 새끼의 외형적(물리적)인 모습이 완전히 다르다. 변태하는 동물의 대표는 곤충이지만, 곤충 외에도 많은 동물이 변태한다. 대표적인 변태동물을 생각하면 나비와 개구리가 먼저 떠오른다. 변태(metamorphosis)의 영어는 그리스어로 ‘형태의 변화’라는 뜻이다. 나비와 그의 애벌레, 뒷다리로 힘껏 뛰는 어미 개구리와 꼬리로 헤엄치는 새끼 올챙이의 모습을 비교해보면 닮은 곳이 전혀 보이지 않는다.
많은 동물은 어미와 새끼 모습이 상당히 다르지만, 변태동물만큼 차이가 나지는 않는다. 예를 들어 꿈틀꿈틀 이동하는 나비의 새끼(애벌레)는 날개가 없지만, 어미가 된 나비는 우아한 날개를 가졌다. 또 개구리의 올챙이는 아가미로 호흡하지만 어미가 된 개구리는 폐로 숨을 쉰다.
대부분의 곤충은 왼쪽 그림의 나비처럼 알, 애벌레, 번데기, 성충 4단계로 완전한 변태(holometabolus)를 한다. 그러나 딱정벌레 무리는 어미를 닮은 유충(幼蟲 작은 새끼)으로 태어나, 수시로 탈피(脫皮 molting)를 하면서 성장하는 불완전변태(hemimetabolus)를 한다. egg: 알, lavae: 애벌레, pupa: 번데기, adult:성체, young nymph:초기 유충, later nymph: 후기 유충
변태하는 동물은 어미와 새끼의 먹이까지 완전히 달라진다. 나비의 애벌레는 식물의 조직을 갉아 먹고 살지만 어미 나비는 꽃의 꿀을 먹는다. 올챙이는 수중의 작은 하등동물을 먹고, 어미 개구리는 육상에 사는 벌레들을 포식(捕食)한다. 변태동물은 이처럼 어미와 새끼 사이에 먹이가 다른 덕분에 살아가는 동안 먹이를 두고 서로 경쟁하지 않는다. 그러나 새를 보면, 어미가 새끼에게 물어다 주는 먹이는 어미의 식량이기도 하다.
변태동물은 곤충과 양서류뿐인가? 아니다. 해파리, 각종 연체동물, 불가사리, 성게 등도 변태하는 동물이다.
세포분열을 하여 여러 개의 세포를 이룬 성게의 알이 유충으로 되고, 다시 성체가 되기까지의 변태 과정을 나타낸다. 팔을 흔들어 헤엄치며 사는 동안에는 작은 식물성 풀랑크톤을 먹는다. 마지막 변태를 하고 나면 해저 바닥에서 살아가기 시작한다. 변태를 통해 가시를 가지고 해저생활을 하게 되는 성게의 생장은 하등동물의 진화과정을 밝히는 중요한 연구이다.
변태하는 동물은 많다
곤충의 특징 하나가 ‘변태하는 동물’이라고 하지만, 종류에 따라 변태를 전혀 하지 않는 무변태 무리도 있고, 부분적으로 변태(불완전 변태)하는 무리, 그리고 완전히 변태하는 무리로 나눌 수 있다. 완전변태는 나비처럼 알 → 애벌레 → 번데기 → 성충 4단계로 변하는 방식을 말한다.
변태하는 곤충은 애벌레 시절에는 열심히 먹는다. 그 결과 지방질과 단백질 영양분이 가득한 상태로 번데기가 된다. 그러나 일단 번데기가 되면 먹지 못한다. 그러나 저장해 둔 영양분으로 날개와 다리와 단단한 외피(외골격)를 가진 복잡한 구조를 가진 성충으로 변한다.
번데기 상태의 나비 몸은 단단한 외피로 덮여 있다. 그러나 번데기의 뇌에서 새로운 호르몬이 분비되면서 저장된 영양분이 분해되어 머리, 근육, 내장, 다리, 날개, 구기(口器 입), 생식기관 등의 조직을 형성하게 된다.
번데기 속에서 나비가 날개를 펼치고 나오는 모습은 신비롭다. 약 80%의 곤충이 나비처럼 완전변태를 한다. 지구상에 사는 동물의 60%는 곤충이다. 그러므로 동물은 거의 절반이 변태동물인 것이다. 곤충의 변태 화석을 조사한 과학자들은 곤충은 2억 5,000만 년 전부터 변태를 해왔을 것이라고 생각한다.
불완전하게 변태하는 곤충
흔히 볼 수 있는 곤충 중에 메뚜기, 바퀴벌레, 매미, 잠자리는 변태 과정이 3단계뿐이어서 ‘불완전 변태 곤충’으로 분류한다. 이들 곤충을 보면, 알에서 깨어난 유충의 모습이 어미를 상당히 닮았으며, 다만 날개와 생식기관이 없을 뿐이다.
불완전 변태를 하는 곤충의 유충은 성장하면서 차츰 단단한 외피(외골격)로 무장하게 된다. 몸이 커지는 동안 그들은 탈피(脫離 molting)라는 과정을 거친다. 단단하게 굳어있는 외피를 벗어버리고, 더 커진 몸을 새 외피로 감싸는 과정이 탈피이다. 이렇게 탈피를 거듭하는 동안에 날개와 생식기관도 성숙해진다. 불완전 변태를 하는 곤충은 종류에 따라 여러 차례 탈피를 한 후에 성충이 된다.
매미의 알은 땅속 깊은 곳에서 부화하여 어미를 닮은 유충 상태로 나타난다. 이후 나무뿌리의 물관에서 수액을 섭취하면서 생애의 대부분을 지하생활로 보낸다. 사진은 번데기로부터 탈피해 나온 매미가 첫 비행을 하기 전에 날개의 수분이 마르기를 기다리고 있다.
잠자리의 알이 부화하면 사진과 같은 유충(nymph)이 되고, 유충은 종류에 따라 6-15번 탈피하면서 차츰 몸을 키운다. 성숙해진 님프로부터 마지막 탈피를 하면 잠자리가 된다. 잠자리는 일생의 대부분을 물속에서 장구벌레 등을 포식하는 님프로 살고, 은빛 날개를 흔들면서 곤충을 사냥하는 성충의 시기는 짧다.
잠자리는 불완전 변태를 하는 곤충이다. 성체가 될 시기가 오면 님프는 육상으로 올라와 나뭇가지에 붙어서 탈피를 기다린다. 사진은 님프로부터 마지막 탈피를 하는 모습이다.(사진; 위키피디어)
금방 탈피한 잠자리의 몸과 날개는 연약하다. 그러나 곧 외피가 굳어지고 날개를 펼칠 수 있게 된다.
변태를 하는 동물 종류는 곤충이나 양서류뿐만 아니라 어류, 조개류, 갑각류, 극피동물 중에도 있다. 동물학자들은 어떤 형태의 변태를 하는가에 따라 동물을 무변태동물, 불완전 변태동물, 완전 변태동물 3가지로 분류하기도 한다. - YS
그람 양성균과 그람 음성균은 왜 다른 색으로 염색되나?
SCIENCE WAVE사이언스웨이브는 과학으로 마법 같은 세상을 만듭니다.sciencewave.kr 박테리아를 현미경으로 관찰할 때는 그들의 형체가 거의 반투명하여 자세히 확인하기 어렵다. 그러므로 특별한
sciencewave.tistory.com
'과학 상식' 카테고리의 다른 글
| 뉴턴의 3가지 운동법칙이란? (0) | 2025.01.20 |
|---|---|
| 우주를 움직이는 4가지 기본 힘 (2) | 2025.01.20 |
| 그람 양성균과 그람 음성균은 왜 다른 색으로 염색되나? (0) | 2025.01.16 |
| 지구의 친구 달이 없다면? (1) | 2025.01.16 |
| 소리의 속도 '마하'란? (0) | 2025.01.16 |