학문
각자의방식으로살아가자
상어는 왜 뼈 대신 연골로 이루어져 있나요?
대부분의 물고기와 다르게 상어는 골격이 뼈가 아니라 연골로 되어 있다고 들었는데, 왜 상어는 이런 독특한 골격 구조를 가지도록 진화했는지 궁금합니다.
5개의 답변이 있어요!
안녕하세요, 직진만이살길님. 이중철 전문가입니다.
상어의 골격이 딱딱한 뼈(경골)가 아닌 부드럽고 가벼운 연골로 이루어진 이유는 바다 환경에서 부력을 얻고, 빠르게 헤엄치며, 유연하게 움직여 사냥하기에 가장 최적화된 생존 전략이기 때문인데요. 상어는 부력 조절에 쓰이는 헤엄치는 공기주머니(부력주머니 또는 부레)가 없는 대신, 가벼운 연골 골격과 기름진 간을 활용해 수중 유연성과 에너지 효율을 극대화하도록 진화했거든요.
■ 부력 확보와 체중 감소를 위한 생량화 전략
일반적인 경골어류(고등어, 조기 등)는 몸 안에 가스가 차 있는 부레를 가지고 있어 쉽게 물속에서 둥둥 떠다닐 수 있습니다. 하지만 상어는 부레를 가지고 있지 않아요. 만약 상어가 척추동물처럼 비중이 크고 무게가 나가는 딱딱한 뼈를 가지고 있었다면 부레 없이 바닷속으로 계속 가라앉게 되었을 것입니다. 상어는 골격을 물보다 가볍고 밀도가 낮은 연골로 채움으로써 신체 무게를 획기적으로 줄였습니다. 여기에 커다란 간에 밀도가 낮은 지방(스쿠알렌)을 가득 채워 체중을 줄이고 부력을 확보하는 유용한 방식을 취하게 되었답니다.
■ 수중에서의 민첩성과 뛰어난 유연성
연골은 경골에 비해 유연하고 쉽게 구부러지는 특성을 가지고 있습니다. 이러한 부드러운 골격 덕분에 상어는 몸을 크게 움직이거나 지그재그로 급회전할 때 엄청난 유연성을 발휘합니다. 바닷속에서 사냥감을 쫓거나 빠른 속도로 방향을 전환해야 할 때, 연골 골격은 몸의 마찰과 저항을 줄여주는 스프링 역할을 수행합니다. 또한 가벼운 몸체는 적은 근육 에너지로도 빠르고 오랫동안 유기적으로 헤엄칠 수 있게 만들어 주므로 사냥 시 실무적으로 매우 커다란 이점을 선사합니다.
■ 연골어류의 성공적인 진화 역사
많은 사람이 연골 구조를 덜 진화했거나 미개한 구조로 오해하곤 하지만, 이는 생물학적으로 잘못된 인식이에요. 상어의 조상은 과거에 딱딱한 뼈를 가지고 있었으나, 바다 환경에 적응하는 과정에서 오히려 뼈를 줄이고 연골화되는 방향으로 진화했습니다. 이러한 가볍고 유연한 연골 구조는 약 4억 년이 넘는 세월 동안 대멸종을 거치면서도 상어가 바다 최상위 포식자로 살아남게 만든 완벽한 생태적 적응 결과입니다. 또한 상어는 뼈 대신 이빨과 턱 주변에 칼슘 성분을 강화하는 모자이크 모양의 석회화 연골 구조를 더해 씹는 힘과 골격 강도를 동시에 보완하는 현명함을 보여준답니다.
정리하자면,
상어는 부레가 없는 신체 조건에서 물에 잘 뜨기 위해 무게를 줄이고, 민첩한 회전과 유연한 수영으로 사냥 효율을 높이기 위해 딱딱한 뼈 대신 가볍고 탄력 있는 연골 골격을 갖추도록 성공적으로 진화한 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.😉
채택 보상으로 192베리 받았어요.
채택된 답변상어가 뼈 대신 연골 골격을 가지도록 진화한 이유는 몸의 무게를 크게 줄여 바닷속에서 부력을 얻고 에너지를 효율적으로 소비하며 빠르게 헤엄치기 위해서입니다. 연골은 일반적인 단단한 뼈보다 밀도가 훨씬 낮고 가벼워서 별도의 헤엄치기용 부력 기관인 부력주머니가 없는 상어가 수중에서 아래로 침강하지 않고 쉽게 떠 있을 수 있게 돕습니다. 또한 연골은 유연성과 탄력성이 뛰어나 유선형 몸체를 유연하게 움직여 급회전하거나 폭발적인 속도를 내어 먹이를 사냥하는 데 매우 유리한 신체 구조를 제공합니다. 이러한 가벼우면서도 탄력적인 연골 골격 구조는 상어가 거대하고 무거운 몸집을 유지하면서도 오랜 시간 수영할 때 필요한 에너지 소모를 최소화할 수 있도록 생존에 적합하게 진화한 결과입니다.
가장 큰 이유는 바다 환경에서 생존과 먹이 사냥에 최적화된 이점을 가지기 때문입니다.
사실 상어가 처음부터 연골만 가진 것은 아니었습니다. 화석에 따르면 상어의 먼 조상은 단단한 뼈인 경골을 가지고 있었으나, 바다 환경에서 최상위 포식자로 살아남기 위해 연골로 전환하는 방향으로 진화했습니다.
먼저 연골은 경골보다 훨씬 가벼워 부력 확보에 유리했습니다.
상어는 부력주머니가 없지만, 가벼운 연골 덕분에 적은 힘으로도 잘 뜰 수 있는 것입니다.
또한 몸을 자유롭게 구부릴 수 있어 순발력은 물론, 급선회도 가능하고, 유연한 골격 덕분에 장거리를 헤엄칠 때에는 에너지 소모도 적습니다.
게다가 뼈 손상이나 변형 시에도 경골어류보다 회복 및 재생에 유리했습니다.
결론적으로 상어에게 연골은 미완성된 뼈가 아니라, 수중에서 먹이를 잡는데 효율을 극대화하기 위해 선택한 경량화 장비인 셈입니다.
안녕하세요. 이조은 전문가입니다.
좋은 질문입니다. 상어는 뼈가 단단한 경골어류가 아닙니다. 약 4억 5천만 년 전부터 존재한 연골어류입니다. 당시 척추동물의 골격은 대부분 연골이었고, 이후 다른 물고기 계통에서는 칼슘이 축적된 단단한 뼈가 발달해 오늘날의 '경골어류'가 되었습니다. 하지만 상어의 조상은 연골 중심의 골격만으로도 충분히 잘 살아남았기 때문에 굳이 뼈로 바뀔 필요가 없었습니다.
연골 골격은 상어에게도 여러 장점이 있습니다.
가벼워서 헤엄치기 쉽습니다. 뼈보다 무게가 덜 나가 에너지를 절약할 수 있습니다.
유연성이 뛰어납니다. 몸을 크게 휘어 빠르게 방향을 바꾸거나 순간적으로 돌진하기 좋습니다.
성장에도 유리합니다. 연골은 계속 재형성되기 쉬워 몸집이 커지는 데 도움이 됩니다.
그렇다고 상어의 골격이 말랑말랑한 것은 아닙니다. 상어의 연골은 칼슘이 부분적으로 침착되어 매우 단단하며, 생각보다 강도가 높습니다. 그래서 거대한 백상아리나 고래상어도 몸을 충분히 지탱할 수 있습니다.
반면 단점도 있습니다. 연골은 뼈만큼 단단하지 않아 지지력이 떨어질 수 있기 때문에, 상어는 이를 보완하려고 강력한 근육과 기름이 풍부한 거대한 간을 발달시켰습니다. 상어는 대부분의 물고기가 가진 부레가 없기 때문에, 계속 헤엄쳐야 가라앉지 않는 이유도 여기에 있습니다.
결국 상어가 연골 골격을 유지한 것은 연골만으로도 최고의 포식자로 수억 년 동안 살아남았기 때문입니다. 진화는 더 발전된 형태를 향해 직선으로 나아가는 과정이 아니라, 현재의 환경에서 충분히 잘 작동하면 그대로 유지하는 과정이기도 합니다. 상어는 그 원칙을 가장 잘 보여주는 대표적인 동물인 셈입니다.
안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
상어의 연골 골격은 단순히 가벼워지기 위해 새로 생긴 것이 아니라, 조상 계통에서 뼈 형성 능력이 줄어 든 결과로 봅니다. 연골은 유연하고 비교적 가벼우며, 칼슘이 침착된 작은 판으로 보강돼 헤엄과 포식에 충분한 강도를 냅니다.