학문
14살꿈많던아이
일부 심해새우는 왜 눈이 등쪽에 달려있나요?
열수구 근처에 사는 일부 새우가 일반적인 눈 위치와 다르게 등에 감광기관을 가지고 있다고 들었는데, 빛이 거의 없는 환경에서 이런 특이한 위치가 어떤 의미를 갖는지 궁금합니다.
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 일부 심해새우가 일반적인 새우와 달리 등 쪽에 감광기관을 가지고 있는 이유는 열수구 주변에서 발생하는 매우 약한 빛을 감지하기 위한 진화적 적응과 관련이 있습니다. 심해는 햇빛이 거의 도달하지 않는 환경이지만, 해저의 열수구에서는 뜨거운 물이 주변 바닷물과 섞이는 과정에서 빛이 발생할 수 있는데요, 일부 새우는 이러한 빛을 감지할 수 있는 특수한 감광기관을 이용해 열수구 주변의 환경을 파악합니다.
일반적으로 동물의 눈은 먹이를 찾거나 포식자를 피하고 주변 환경을 탐색하는 데 사용됩니다. 얕은 바다에 사는 새우는 주로 머리 양쪽에 있는 겹눈으로 주변의 빛과 움직임을 감지합니다. 그러나 심해에서는 햇빛을 이용한 시각 정보가 매우 제한적이기 때문에, 일반적인 시각기관만으로 환경을 파악하기 어려울 수 있습니다. 따라서 심해에 적응한 동물들은 빛을 감지하는 능력을 특수한 방향이나 방식으로 발달시키기도 합니다.
대표적인 사례로 대서양과 태평양 등의 심해 열수구 주변에서 발견되는 일부 새우가 있는데요, 이들은 머리에 있는 일반적인 눈 외에도 등 쪽에 빛에 민감한 기관을 가지고 있습니다. 특히 열수구 주변에 서식하는 일부 새우는 머리 부위에 일반적인 눈과는 다른 형태의 넓은 감광기관을 가지고 있으며, 이 기관은 등 쪽을 향하는 구조로 발달해 있습니다. 이 새우는 열수구 주변의 빛을 감지하는 데 특화된 시각 체계를 갖춘 것으로 알려져 있습니다.
이처럼 햇빛이 거의 없는 심해에서 감지할 만한 빛이 어디에서 발생하는지에 대해서 궁금하실 수 있으실 것 같은데요, 열수구 주변에서는 뜨거운 유체와 차가운 바닷물이 섞이면서 화학적·물리적 반응이 일어나고, 일부 열수구에서는 열복사와 관련된 매우 약한 빛이 관찰됩니다. 특히 열수구에서 방출되는 고온의 유체가 주변의 차가운 바닷물과 섞이는 과정에서 가시광선이나 근적외선 영역의 빛이 발생할 수 있습니다. 이러한 빛은 햇빛처럼 넓은 공간을 밝히지는 못하지만, 빛에 민감하게 적응한 동물에게는 중요한 환경 신호가 될 수 있습니다. 또한 등 쪽에 감광기관이 있는 것은 이러한 빛의 방향과 관련이 있을 가능성이 있습니다. 새우가 열수구 주변의 바위나 굴뚝 구조물에 붙어 있을 때, 등 쪽을 향한 감광기관은 특정 방향에서 들어오는 빛을 감지하는 데 유리할 수 있고, 이를 통해 새우는 열수구의 위치나 주변 환경의 변화를 파악하고, 자신에게 적합한 서식 공간을 찾는 데 도움을 받을 수 있습니다. 감사합니다.
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채택된 답변대표적인 열수구 심해새우인 '리미카리스'는 일반적인 눈 대신 등 껍질 바로 아래에 특수한 감광 기관을 가지고 있습니다.
이는 빛이 없는 심해 환경에서 적응한 나름의 생존 방법입니다.
이 기관에는 형체를 보는 렌즈 역할을 하는 수정체는 없지만, 아주 미세한 광자까지 잡아내는 고감도 시각 세포가 등 넓은 면적에 퍼져 있어 미세한 빛도 감지할 수 있습니다.
또한 섭씨 350도가 넘는 열수구에서는 눈으로 볼 수 없는 미세한 지열 복사선(적외선 및 극미량의 가시광선)이 방출됩니다. 이 때 열수구에 너무 가까이 접근하면 높은 온도에 죽을 수 있기 때문에, 등 쪽의 감광 기관으로 열수가 뿜어내는 빛을 감지해 적정 거리를 유지할 수 있습니다.
또한 열수구 주위는 황화수소를 먹고 사는 미생물이 풍부한 핵심 먹이 터인데, 등의 눈은 이 비옥한 지대를 찾아내는 이정표 역할을 합니다.
결국 등 표면을 따라 넓게 배치함으로써 주변에서 퍼져 나오는 미세한 빛 에너지를 최대화하여 수집하기에 가장 유리한 형태를 갖추고 있는 것입니다.
안녕하세요, 14살꿈많던아이님. 이중철 전문가입니다.
먼저, 대서양 중앙해령 열수구 주변에 서식하는 리미카리스 엑소쿨라(Rimicaris exoculata) 같은 심해 새우가 등 쪽에 눈을 지닌 이유는 섭씨 350도를 넘는 열수구에서 방출되는 극미량의 열 복사광을 넓은 면적으로 감지하여 치명적인 고온 영역에 빠지지 않도록 유도하고 먹이 활동 공간을 파악하기 위해서랍니다.
■ 돌출형 겹눈의 퇴화와 등 표면 판상형 감광기관의 진화
일반적인 새우는 머리 쪽에 자루가 달린 돌출형 겹눈을 지니고 있어 다양한 각도의 시각 정보를 처리합니다. 하지만 리미카리스 엑소쿨라타는 햇빛이 전혀 도달하지 않는 수심 2,000에서 3,000미터의 칠흑 같은 심해에 서식하면서 형상을 또렷이 맺는 렌즈 구조를 완전히 퇴화시켰는데요. 그 대신 머리가슴 등껍질 바로 아래에 마치 날개처럼 넓게 펼쳐진 한 쌍의 평평한 판상형 감광기관을 발달시켰습니다. 이 기관에는 감광 색소인 로돕신이 고농도로 집적되어 있어, 상을 맺는 시각 기능 대신 한 줄기 미약한 광자까지 민감하게 포착하는 초고감도 광센서 역할을 수행합니다.
■ 열수구의 흑체 복사 감지와 치명적 고온 회피 전략
빛이 없는 열수구 굴뚝에서는 섭씨 350도가 넘는 초고온 열수가 뿜어져 나오며 미세한 적외선과 희미한 가시광선 파장의 흑체 복사열을 방출합니다. 새우는 열수구 벽면에 서식하는 공생 박테리아를 먹고 살아야 하지만, 지나치게 접근하면 삶아져 죽을 수 있는 극단적인 위험에 노출되는데요. 등 쪽에 넓게 자리 잡은 감광기관은 열수 분출구에서 나오는 희미한 복사광의 방향과 세기를 전방위로 넓게 감지합니다. 이를 통해 고온의 열수 기둥 위치를 실시간으로 탐지하여 안전거리를 유지하면서, 먹이가 풍부한 최적의 미온수 경계면에만 무리 지어 머무를 수 있는 것이지요.
정리하자면,
심해 열수구 새우의 등 쪽에 위치한 감광기관은 렌즈가 사라진 대신 로돕신을 고농도로 채워 초고감도를 확보한 특수 기관이며, 섭씨 350도 이상의 열수구에서 새어 나오는 미약한 열 복사광을 넓은 시야로 감지해 위험한 고온 지대를 피하고 먹이가 풍부한 적정 생존 구역을 찾아내도록 진화한 결과인 것이랍니다.
※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉
안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
열수구 새우 중 일부는 등에 넓은 감광기관이 있어 열수구 주변의 희미한 빛을 감지합니다. 뜨거운 분출구에 너무 가까이 가지 않으면서도 먹이가 풍부한 주변을 찾는 데 도움이 되는 적응으로 봅니다. 일반적으로 눈은 퇴화했고, 보는 것 보다 빛의 방향,세기를 감지하는 기능에 가깝습니다.