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겨울잠을 자는 동물은 왜 오랫동안 먹지 않아도 살아 있을 수 있나요?
안녕하세요. 인간은 일정 기간 이상 단식을 하면 위험하다고 하는데요 그렇다면 겨울잠을 자는 동물은 왜 오랫동안 먹지 않아도 살아 있을 수 있는 것인지 저장된 에너지와 대사 속도 변화 측면에서 궁금합니다.
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요.
겨울잠을 자는 동물이 오랫동안 먹지 않아도 살아 있을 수 있는 이유는 에너지를 저장하는 방식이 인간과 다르고, 이 에너지를 쓰는 속도 자체를 생리적으로 극단까지 낮추며, 또한 장기 단식에서 치명적인 손상을 예방하는 보호 메커니즘을 함께 작용하기 때문입니다. 겨울잠 동물은 가을철에 과도하다고 느껴질 정도로 지방을 축적하는데요 이 지방은 겨울잠 기간 전체를 버티도록 설계된 주 에너지원입니다. 지방은 같은 질량의 탄수화물이나 단백질보다 약 2배 이상의 에너지를 저장할 수 있고, 대사 과정에서 물을 함께 생성하기 때문에 수분 공급원 역할까지 하는데요 예를 들어 대표적으로 겨울잠을 자는 동물인 곰의 경우, 겨울잠에 들어가기 전 체중의 30~40%까지 지방을 축적하며, 이 지방만으로 수개월을 버팁니다. 인간이 장기간 단식 시 근육 단백질을 빠르게 분해하는 것과 달리, 겨울잠 동물은 근육을 거의 소모하지 않고 지방 위주로 에너지를 사용하도록 대사가 전환됩니다. 이와 함께 겨울잠을 자는 동안 심박수는 정상의 수십 분의 1 수준으로 감소하고, 호흡은 분당 몇 회 이하로 떨어지며, 체온도 외부 환경에 가깝게 낮아집니다. 이로 인해 전체 에너지 소비량은 평상시의 5~10% 이하로 감소하는데요 예를 들어 땅다람쥐의 경우 체온이 거의 0℃ 근처까지 떨어지며, 뇌와 심장의 최소 기능만 유지한 채 대부분의 세포 활동이 억제됩니다. 즉 겨울잠을 자는 동물들은 에너지를 많이 저장했을 뿐만 아니라, 에너지를 거의 쓰지 않도록 생리 상태 자체를 바꾼 것이라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.
채택된 답변안녕하세요. 이성현 전문가입니다.
겨울잠을 자는 동물들의 경우 추운 겨울을 보내기 위해서 겨울이 오기전에 최대한 많은 양의 먹이를 섭취하게되며 대부분의 에너지원을 지방으로 축척을 하게됩니다.
이후 겨울잠 기간 동안 체내 에너지 대사를 수면을 통해 최소화하여 장기간의 수면을 취하게되는 것 입니다.
결론부터 말씀드리면, 쉽게 비유해서 절전모드 상태로 겨울잠을 자기 때문입니다.
물론 잠들기 전 체중의 상당 부분을 지방으로 채워 겨울잠을 자는 동안 사용할 연료를 확보하기는 합니다.
하지만, 대부분의 경우 대사 속도를 평소의 5% 미만으로 낮춰 에너지 소모를 극단적으로 줄이고, 체온을 주변 온도에 가깝게 낮춰 열을 유지하는 데 드는 에너지 마저 크게 줄입니다.
또한 분당 수백 회 뛰던 심장을 단 몇 회만 뛰게 하여 심장 근육의 일을 줄여 에너지 소모를 줄이고, 이 때 발생할 수 있는 근손실은 소변을 보는 대신 노폐물을 아미노산으로 재활용해 근손실을 줄이죠.
물론 이런 겨울잠의 기작은 종에 따라 달라질 수 있으며, 일부 종의 경우 겨울잠 중에도 주기적으로 아주 잠깐씩 깨어나 몸과 주변을 점검하고 다시 잠들기도 합니다.
이 덕분에 먹지 않고도 수개월간 생명을 유지할 수 있는 것입니다.
겨울잠을 자는 동물은 체온을 급격히 낮추고 심박수와 호흡수를 최소화하여 에너지 소비를 극단적으로 줄이는 대사 저하 상태를 유지하기 때문에 장기간 생존이 가능합니다. 이들은 활동기 동안 몸속에 미리 저장해둔 다량의 지방을 분해하여 생명 유지에 필요한 최소한의 에너지를 얻으며, 평소보다 훨씬 적은 양의 산소와 영양분만으로도 주요 장기의 기능을 유지할 수 있는 효율적인 신체 구조를 가집니다. 결과적으로 대사율이 평상시의 몇 퍼센트 수준으로 떨어지면서 비축된 열량만으로 겨울을 버틸 수 있는 것입니다.