외골격을 가진 동물은 왜 탈피를 하는가?

Home -

 

 

뼈와 근육은 동물의 몸을 바른 자세로 보호하고 행동할 때 균형을 잡아주는 중요한 역할을 한다. 뼈가 몸속에 있으면 내골격이라 하고, 몸 바깥을 싸고 있으면 외골격이라 한다. 척추동물은 모두 내골격 동물이고, 곤충 및 거미와 같은 절지동물과 게, 조개 등의 갑각류는 외골격 동물이다. 외골격은 영어로 엑소스켈레톤(exoskeleton)이라 하며, exo는 외부라는 뜻이고 skeleton은 뼈이다. 인간을 내골격 동물이지만 달에 가거나 우주여행을 할 때는 ‘우주복’이라는 외골격 옷을 덧입어야 한다.

 

 

곤충, 거미, 게, 조개의 몸을 둘러싼 단단한 껍질은 외골격이지만 다리 부분에는 관절이 있고 튼튼한 인대와 힘줄도 있다. 인간의 인대와 힘줄은 아래 그림과 같은 기능이 있다.

 

 

 

인대(ligament)는 뼈(bone)와 뼈를 연결하는 조직이고, 힘줄(tendon)은 뼈와 근육을 연결하고 있는 조직이다. 인대와 힘줄은 강력한 단백질 섬유질로 이루어진 조직이며, 뼈와 뼈 또는 뼈와 근육을 결합하기 때문에 결합조직(connective tissue)이라 한다. 눈의 안구를 이리저리 움직이도록 하는 조직도 힘줄이다.

 

 

 

뼈에 붙은 근육을 골격근(skeeletal muscle)이라 하고, 손가락의 관절마다 서로 연결하고 있는 조직은 관절주머니(joint capsule)라 한다. 인간의 몸에는 머리에서 발까지 여러 곳에 인대와 힘줄이 있다. 발꿈치 뒤에 있는 아킬레스건은 인체에서 가장 큰 힘줄이며, 발꿈치뼈와 종아리근육을 연결하고 있다.

​

 

하등동물의 외골격을 구성하는 성분은 키틴(chitin) 또는 케라틴(keratin)이라 불리는 포도당으로부터 형성된 폴리머 화합물이다. 외골격을 가진 동물의 종류와 수는 헤아릴 수 없이 많다. 과학자들은 외골격 동물이 1년 동안 합성하는 키틴(케라틴)의 양은 10억 톤 정도라고 추산한다.

​

 

새우와 게 같은 갑각류는 그들의 외골격에 칼슘 성분이 추가되어 있어 더 단단하다. 게나 바다가재(랍스터) 껍데기를 벗길 때는 너무 단단하여 도구가 필요하다. 또한 조개류와 소라 무리의 껍데기를 벗길 때도 마찬가지이다.

 

​

외골격은 하등동물의 몸 전체를 보호할 뿐만 아니라 내부의 수분이 탈출하는 것을 막아주기도 한다. 외골격은 이처럼 중요한 기능을 하지만, 두 가지 면에서 불편이 있다. 첫째는 몸 전체를 감싸기 때문에 외피의 무게가 너무 무거워진다는 것이다. 그리고 두 번째는 두꺼운 외피 때문에 몸이 더 이상 커지지 못한다는 것이다.

​

 

그래서 외피동물들은 탈피(molting)라는 방법으로 몸이 자라도록 한다. 하지만 탈피를 하여 새로운 외피가 단단하게 형성될 때까지 잠시 동안은 활동이 어렵고 연약한 몸이 그대로 노출되어 있기 때문에 천적들의 공격을 받을 위험이 매우 높아진다. 만일 어떤 이유로 탈피를 하지 못하는 개체가 있다면, 더 생장하지 못해 죽게 될 것이다.

 

 

 

잠자리도 무거운 외피를 벗고 탈피하여 몸이 더 자라도록 한다. 탈피한 후 부드러운 외피만으로 쌓여 있을 때 몸이 부쩍 자란다.

​

 

인간에게도 외피가 필요

 

 

전쟁터에 나가는 무사들은 머리에서 발까지 칼과 화살을 막아줄 무장을 한다. 총격을 대비해서는 방탄복이라는 외피를 입기도 한다. 중세시대의 철갑 무장은 외골격 동물에게 배운 지혜이다.

 

 

 

공상소설 속에는 온갖 형태로 갑옷(외골격)을 갖춘 인간 로봇이 등장한다. 인간을 닮은 휴머노이드 로봇은 완전하게 외골격 옷을 입고 있다.

​

 

오늘날에 와서는 쇠로 제작한 무장복을 입은 무쇠인간(Iron Man) 대신 더 가벼우면서 단단한 티타늄 복장을 한 티타늄 맨(Titanium Man)이 등장하게 되었다. 우주시대에 외계로 나가야 하는 인간은 누구나 우주복이라는 외골격 보호복을 착용한 '내외골격 인간'이 되어야 한다.

 

전파과학사 <과학상식 Q & A> - YS

 

 

블랙홀 제트의 미스터리, 전자와 광자의 충돌로 풀리다