연막탄을 터뜨리는 두족류(頭足類)의 신비

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프랑스의 위대한 작가 쥘 베른(Jules Gabriel Verne 1828-1905)이 1869년에 발표한 공상 모험소설 <해저 2만리>는 지금까지도 가장 많이 읽히는 공상과학소설(SF)의 하나이다. 이 소설에 등장하는 잠수함은 <노틸러스호>(Nautilus)였고, 모험의 최고 정점은 잠수함만큼이나 큰 대왕오징어(colossal squid)를 만나 싸우는 것이다. 여기에 등장하는 노틸러스와 대왕오징어는 문어, 오징어, 갑오징어, 낙지 등과 함께 두족류(Cephalopod)에 속하는 연체동물이다.

 

 

 

 

비행기도 잠수함도 없던 시절에 잠수함을 타고 전 세계의 심해를 누비며 이루어지는 모험소설은 지금도 유명하다. 영상은 영화 <해저 2만리> 속의 장면이다.

 

 

 

쥘 베른은 <타임머신> <투명인간>을 쓴 영국의 웰스(Herbert George Wells 1866-1946)와 함께 ‘SF의 아버지’로 불린다. 소설 제목이 <20,000 Leagues Under The Sea>이지만, 올바른 우리말 의미는 ‘해저 20만리’이다.

 

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두족류는 신비스런 동물

두족류는 ‘머리頭에 여러 개의 다리足가 붙어 있는 동물’이라는 뜻이다. 지금까지 알려진 두족류 종류는 800여 종(화석 종류를 포함하면 1,100여 종)이며, 가장 작은 것은 길이가 10mm이고, 최장인 것은 10m를 넘는(무게 600-700kg) 대왕오징어이다. 대왕오징어는 두족류 중에서만 아니라 모든 연체동물 가운데 최대의 동물이기도 하다.

 

 

 

 

2013년 8월, 스페인 해안에 떠밀려온 길이가 9m인 대왕오징어 사체이다(<National Geographic> 사진). 살아있는 상태로 확인된 최대 대왕오징어는 2007년에 뉴질랜드에서 잡힌 무게 595kg짜리 대왕오징어였다,

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두족류가 지구에 처음 나타난 시기는 약 4억 5,000만 년 전인 오르도비스기였다. 두족류의 조상은 조개, 소라 등이 속하는 권패류였다. 두족류는 조개와 소라 종류로부터 진화한 무리이며, 그들 중에 가장 먼저 나타난 것이 앵무조개류였다.

 

 

 

 

앵무조개는 조상인 소라처럼 나선형으로 이루어진 껍데기가 있으며, 몸통은 두족류의 특징을 가졌다. 앵무조개의 영어 이름인 nautilus는 <해저 2만리> 속의 잠수함 이름이었고, 미국 해군이 1954년에 최초로 진수(進水)한 원자력잠수함의 이름이기도 하다. 앵무조개의 껍데기는 보석상점에서 판매된다.

 

 

 

 

최초의 원자력 잠수함 노틸러스호는 길이 97.5m, 폭 8.5m, 배수량 3,590톤이었다. 1958년에는 수중으로 북극점을 통과하는 첫 기록을 세우기도 했다. 노틸러스호는 1980년에 퇴역하여, 현재 코네티컷주의 잠수함 박물관에 전시되어 있다.

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대표적인 두족류인 오징어, 문어, 갑오징어 등은 중요한 해산식품이다. 이들은 형태부터 마치 외계에서 온 듯한 특이한 모습이고, 뛰어난 감각기관과 무척추동물 중에 가장 우수한 뇌를 가지고 있다, 인간은 1천억 개의 신경세포를 가졌고, 문어(Octopus vulgaris)는 개와 비슷한 2천만 개의 신경세포가 있으며, 그들의 신경세포는 3분의 2가 다리에 있다.

 

 

 

 

오징어의 내부 기관을 감싸고 있는 주머니 같은 외부 조직을 맨틀(외투막)이라 한다. 머리쪽 삼각형 부분은 지느러미이고, 맨틀 속에 뇌와 소화기관, 생식기관 등이 있으며, 적이 접근할 때 먹물을 쏟아내는 먹물주머니와 분사 깔때기도 내부에 있다. 오징어의 몸통에는 8개의 짧은 다리와 2개의 긴 촉수(觸手 tentacle)가 있다. 흡반이 가득 있는 촉수는 먹이를 잡기도 하고, 이동하는 데도 이용한다.

 

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변장의 전문가

두족류의 조상인 권패류는 단단한 껍데기가 있어 적의 공격을 피할 수 있었다. 그러나 껍데기가 사라지고 부드러운 맨틀로 몸을 감싸도록 진화한 두족류는 적의 공격을 받기 쉬웠다. 그래서 두족류는 자신을 숨기는 방법으로 먹물주머니를 만들었고, 동시에 자신의 체색(體色)을 쉽게 바꿀 수 있도록 진화되었다.

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두족류의 피부에는 여러 가지 색소를 분비하는 색소세포들이 산재해 있고, 또한 주변 환경의 색을 민감하게 감각하는 신경세포들이 발달해 있다, 그들은 자신을 감추도록 수십 분의 1초 사이에 체색을 변화시킨다.

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과학자들은 동물이 가진 눈의 시각(視覺)에 대해서는 많은 것을 알고 있다. 그러나 두족류의 피부에 있는 색소세포들이 어떻게 빛을 감각하고, 그 정보에 따라 변색을 하는 화학적 변화 과정은 아직 잘 모르는 중요한 연구과제이다.

 

 

두족류가 위급할 때 먹물을 뿌린다는 것은 일반인들이 알고 있지만, 먹물의 성분이 머리카락을 검게 만드는 멜라닌 색소라는 것은 잘 모르고 있다. 두족류는 색소세포에서 만든 멜라닌 색소를 먹물주머니에 저장해두고 있다가, 적이 접근하면 연막탄처럼 뿌려 위험을 피하는 동물로 유명하다. 그들의 먹물(ink)은 색소세포에서 만들기 때문에, 1차례 분사하고 나면 곧 보충하여 다음 위기에 대비한다. 두족류의 잉크는 식용이 되기도 한다.

 

 

 

 

문어와 오징어의 먹물 성분에는 약간의 차이가 있다. 문어의 먹물은 연기처럼 퍼지는 반면에 오징어의 먹물은 잘 퍼지지 않고 자기 몸 크기 정도의 검은 덩어리를 만든다. 그 이유는 멜라닌 색소와 함께 점액 성분이 포함되어 있기 때문이다. 오징어를 잡으려던 포식자(捕食者) 동물은 먹물 덩어리를 먹이로 오해하게 된다.

 

 

 

 

오징어 무리 중에는 심해에 사는 종류가 있다. 그런 곳에서는 빛이 없기 때문에 먹물을 뿌려도 소용이 없다. 흥미롭게도 하와이 근해 심해에 사는 길이가 7.5cm 정도인 발광오징어(firefly squid, Euprymna scolopes)는 주머니에 빛을 내는 박테리아(Alivibrio fischen)가 공생하도록 하고 있다. 사진의 발광오징어는 청록색 빛이 나는 세균을 분사한다. 발광세균이 공생하는 주머니 조직은 발광포(發光胞 photophore)라 부르며, 발광포는 발광오징어 외에 다수의 심해동물에서 발견되고 있다.

 

 

 

 

오징어와 같은 과로 분류되는 갑오징어의 특징은 내부에 탄산칼슘 성분으로 형성된 구멍이 많은 뼈가 있는 것이다. 무척추동물에는 뼈가 없는데, 이 뼈는 조상이 가졌던 껍데기가 변형된 것이다.

 

 

문어(octopus)의 신비

다리가 8개라는 의미(고대 그리스어)를 가진 옥토퍼스는 지구상에 300여 종이 살고 있다. 두족류는 형체가 분명하지 않게 보이지만, 좌우 형태가 대칭인 동물이다. 이들은 커다란 눈 2개가 있고, 8개의 다리가 집합되는 곳에 앵무새 주둥이 같은 입이 있다. 그들은 성장이 빠르고 수명은 짧은 편이다.

 

 

 

 

자유롭게 움직이는 문어(두족류)의 8개 부속지(附屬肢)를 우리말은 ‘다리’라고 하지만, 영어에서는 ‘팔’(arm)이라 한다. 하등동물의 형태에서 팔인지 다리인지 구분이 애매한 것은 부속지(appendage)라는 용어를 쓴다. 사진은 맨틀(외투막) 속의 물을 제트 분사하면서 다리(팔)를 펴고 이동하는 모습이다.

 

 

 

 

문어의 커다란 눈은 색맹이다. 그렇지만 그들의 피부세포는 주변 환경의 색을 판단하여 체색을 잠깐 사이에 바꾸는 능력이 있다. 문어 종류 중에 가장 큰 태평양문어(사진)는 양다리 사이의 길이가 평균 4.4m이고, 체중은 15kg 정도이다. 그러나 지금까지 포획된 태평양문어 중에 최대인 것은 양팔 길이가 9m, 무게 272kg이었다. 반면에 가장 작은 문어 종류는 길이 2.5cm, 무게는 1g 정도이다.

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동물학자들에게 두족류는 흥미로운 연구대상이 되어 있다. 그들의 조상이기도 했던 암모나이트로부터 앵무조개, 오징어, 문어 등으로 진화하는 과정에 일어난 유전자의 변화가 궁금한 것이다. 또한 두족류의 행동을 연구하는 과학자들은 지능이 매우 발달해 있는 사실에 놀란다. 2023년 4월 13일에 발행된 <Nature>에는 하버드 대학의 생리학자인 벨로노(Nicholas Bellono)와 동료 과학자들의 논문이 실렸다. 거기에는 두족류들이 다리로 잡은 먹이의 맛(단백질)을 판단할 때, 신경이 어떻게 활동하는지를 생화학적으로 연구한 내용이 실려 었었다. - YS

 

 

 

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