똑똑한 문어, 새끼 깨어나면 자해하며 죽는다..도대체 왜?

[애니멀피플]
스테로이드 호르몬 과다 분비
사람의 자해 행동과 유사해
산란 직후 식사 중단 등
죽음 향한 프로그램 작동

알을 낳은 뒤 쇠퇴해 수명의 끝자락에 놓인 암컷 캘리포니아 두점박이문어. 빛깔이 창백하고 근육이 탄력을 잃었다. 제트(Z) 얀 왕 제공.

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문어는 무척추동물이면서도 뛰어난 인지능력과 함께 자유자재로 몸 색깔을 바꾸고 잘린 다리를 복원하는 능력을 자랑한다. 그러나 첫 번식을 끝내면 마치 자신을 파괴하는 듯한 기괴한 행동으로 1년의 수명을 마친다.

얀 왕 미국 시카고대 박사 등은 과학저널 ‘커런트 바이올로지’ 최근호에 실린 논문에서 “문어의 이런 수수께끼 행동을 일으키는 것은 스테로이드 호르몬 분비의 극적인 변화 때문”이라며 “보통 동물이 장기가 노화해 죽는다면 문어는 번식을 마치고 자신을 확실하게 파괴하는 시스템을 작동한다”고 밝혔다.

연구자들이 캘리포니아 두점박이문어를 실험실에서 기르며 관찰한 결과 짝짓기 전까지 굴에서 나와 활발하게 돌아다니며 게를 사냥하던 암컷 문어의 행동은 알을 낳고부터 완전히 달라졌다. 알 무더기에 올라앉아 산소가 풍부한 신선한 물을 불어넣고 다른 동물의 접근을 막았다.

처음 사나흘은 둥지 주변을 멋모르고 지나던 게를 잡아먹기도 했지만 암컷은 먹이 활동을 중단하고 알 돌보기에 전념했다. 열흘쯤 계속되는 이 기간에 암컷은 차츰 쇠퇴했다.

마침내 알에서 새끼 문어가 깨어날 때가 임박하자 암컷은 “죽음을 향해 나선형으로 추락하는” 모습을 보였다고 연구자들은 밝혔다. “암컷은 무기력해졌다. 알에서 떠나 있는 시간이 길어졌고 수조 구석에 처박히곤 했다. 팔로 외투막을 과도하게 더듬느라 다리끼리 한 뭉텅이로 꼬이기도 했다. 피부 빛깔이 창백해졌고 근육은 탄력을 잃었다. 오래 굶은 문어도 이보다는 나았을 것이다. 어떤 암컷은 이 과정을 재촉하듯 자신의 다리를 잘라내기도 했다.”

사육 수조 안에 알을 낳고 돌보는 암컷 낙지. 낙지는 문어의 일종이다. 조홍섭 기자

1977년 제롬 워딘스키 미국 브랜다이스대 심리학자는 문어의 이런 행동이 ‘눈샘’(optical gland)과 관련돼 있음을 밝혔다. 척추동물의 뇌하수체와 비슷한 이 기관은 두 눈 사이에 있지만 시각과 관련은 없다. 그는 문어에서 눈샘을 제거하자 알을 포기하고 먹이 활동을 재개하고 더 오래 살았다고 보고했다.

문어의 눈샘에서 분비하는 ‘자기 파괴’ 호르몬의 정체를 왕 박사는 2018년 번식 전·후의 문어에서 눈샘 아르엔에이(RNA) 전사체를 해독해 문어가 식사를 중단하고 쇠퇴할 때 콜레스테롤 대사와 스테로이드 생산에 관여하는 유전자가 활성화하는 사실을 밝혔다. 이번 연구는 여기서 한 걸음 나아가 눈샘에서 분비하는 화학물질을 구체적으로 분석했다.

그 결과 어미 문어의 눈샘에서 분비하는 것은 임신 호르몬과 지방을 흡수하는 담즙샘의 전구물질뿐이 아니었다. 쇠퇴하는 어미 문어의 눈샘은 7-디하이드로콜레스테롤(DHC)이라는 콜레스테롤 전구물질을 뿜어냈다.

사람 등 척추동물도 7-DHC를 생산하는데 콜레스테롤과 비타민디 등을 만드는 핵심 구실을 한다. 왕 박사는 “쥐 등 포유류에서 콜레스테롤을 생산하는 데 쓰이는 경로를 무척추동물인 문어에서 발견해 정말 놀랐다”고 시카고 대 보도자료에서 말했다.

사람도 7-DHC 농도는 높으면 해롭다. 드문 유전병인 스미스-렘리-오피츠 증후군에서 이런 일이 벌어져 심각한 발달과 행동장애를 일으키는데, “반복해서 자해하는 증상은 문어의 마지막 행동과 비슷하다”고 연구자들은 밝혔다.

뛰어난 지능과 복잡한 행동을 하는 동물이지만 문어는 한 번의 번식을 마치면 스스로 죽는 번식 전략을 채택했다. 톰 클라인딘스트 제공.

그렇다면 문어는 왜 이런 자해 행동을 하는 걸까. 연구자들은 2가지 가설을 소개했다. 첫째는 문어에 동종포식 성향이 너무 강해 어미가 태어난 새끼를 먹어버리는 일을 막기 위해 자기 파괴 프로그램을 만들게 됐다는 설명이다. 다른 하나는 소수의 문어가 무한정 커져 다른 작은 문어를 잡아먹는 사태를 막기 위해 진화한 속성이란 가설이다.

문어의 일종인 낙지의 뇌지도 작성 등 기초연구를 해 온 조선미 국립해양생물자원관 박사는 이 연구에 대해 “어미 문어가 알을 돌보며 죽어가는 행동의 메커니즘을 스테로이드 호르몬 관점에서 찾은 흥미로운 연구”라고 이메일 인터뷰에서 말했다. 그러나 조 박사는 문어가 자해 행동을 하는 이유로 앞의 두 가설보다는 “알 낳고 부화시키는 데 모든 에너지를 소진해서 어쩔 수 없이 죽었을 것”이라고 말했다. 그는 “문어가 살아가는 바닷 속 환경은 험하고 예측할 수 없는 일이 많이 일어나기 때문에, 다회 생식보다는 단회 생식을 선택하면서 대신 자손을 한 번에 아주 많이 낳는 것이 대를 잇는 데 유리하다”고 덧붙였다.

왕 박사는 “사람은 여러 번 번식하고 생식 연령 이후에도 살아남기 때문에 문어의 번식이 이상해 보일 것”이라며 “그렇지만 만일 삶의 목적이 오로지 자신의 유전자를 후세에 남기는 것이라면 그런 번식 행동이 그리 어둡지는 않을 수 있다”고 말했다.

인용 논문: Current Biology, DOI: 10.1016/j.cub.2022.04.043

조홍섭 기자 ecothink@hani.co.kr