[IF] 큰 눈 가진 심해어, 빛 없는 바닷속에서도 色 감지

심해어 4종 망막 세포 분석, 빛 세기 감지하는 단백질 유전자
4~38가지 보유한 것으로 밝혀져.. 한 가지뿐인 사람보다 훨씬 많아

동굴 깊숙한 곳에서는 눈이 있어도 앞을 볼 수 없다. 햇빛이 없으면 눈이 물체에서 반사되는 빛을 감지할 수 없기 때문이다. 이로 인해 일부 동굴 곤충은 아예 눈이 없는 형태로 진화하기도 했다. 그런데 심해(深海)에 사는 물고기들은 왜 여전히 커다란 눈을 갖고 있는 것일까. 과학자들이 그 비밀을 찾아냈다. 놀랍게도 심해어의 큰 눈은 빛이 없는 바다에서 색까지 구분할 수 있는 것으로 드러났다.

/그래픽=최혜인

스위스 바젤대의 발터 잘츠부르거 교수가 이끈 국제 공동 연구진은 지난 10일 "수심 2000m 심해에 사는 물고기의 눈에서 색을 감지할 수 있는 다양한 단백질을 찾아냈다"고 밝혔다. 연구 결과는 이날 국제학술지 '사이언스'에 표지 논문으로 실렸다.

사람 눈의 망막에는 빛을 감지하는 세포들이 있다. 하나는 원기둥 모양의 간상세포로 빛의 세기를 알아내고, 원뿔 모양 원추세포는 색을 감지한다. 잘츠부르거 교수 연구진은 이번에 물고기 101종을 분석해 그중 은빛가시지느러미 등 심해어 4종류에서 간상세포의 옵신 단백질(로돕신)을 만드는 유전자가 4가지 이상이라는 사실을 확인했다. 은빛가시지느러미는 무려 38종이나 됐다.

사람을 포함해 포유동물은 99%가 한 가지 로돕신으로 빛의 세기를 감지한다. 빛 입자가 얼마나 되는지 파악하면 되므로 종류가 여러 가지일 이유가 없다. 로돕신이 여러 종류라면 다른 기능이 있다고 볼 수 있다. 연구진은 심해어의 로돕신 단백질은 여러 가지 색에서 나오는 빛들을 감지한다고 주장했다.

빛이 없는 곳에서 사는 심해 생물들은 반딧불이처럼 스스로 빛을 낸다. 이른바 생물발광(生物發光) 현상이다. 이들이 내는 빛이 대부분 청색과 녹색이다. 그런데 심해어의 로돕신이 감지하는 빛의 파장대가 청색과 녹색이었다. 결국 심해어는 눈으로 색을 구별해 먹잇감을 찾는다고 볼 수 있다. 하와이대의 진화생물학자인 메간 포터 교수는 사이언스 인터뷰에서 "이번 연구는 심해의 시각에 대한 기존 이론을 뒤흔들었다"고 평가했다.

심해어의 로돕신 유전자가 단순히 수만 늘어난 것일 수도 있다. 하지만 유전자들은 많은 수가 정상적으로 작동하고 있었다. 연구진은 유전자 돌연변이율을 역추적해 심해어의 놀라운 시각이 세 번에 걸쳐 반복적으로 진화했다는 사실도 알아냈다.

심해어가 실제로 색을 구분하는지 알려면 직접 행동을 봐야 한다. 하지만 심해어를 실험실에 가져오면 수압 변화로 살 수 없다. 연구진은 대신 수심이 낮은 곳에 사는 심해어의 친척뻘 물고기를 대상으로 로돕신 유전자가 어떻게 진화했는지 알아볼 계획이다.

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