학문
기억상실은공식인가
해파리는 뇌가 없는데 어떻게 먹이를 향해 움직일 수 있나요?
해파리가 신경계는 있지만 뇌가 없는 생물이라고 배우는데, 중앙에서 명령을 내리는 뇌 없이 어떻게 먹이를 감지하고 그쪽으로 이동하는 행동이 가능한지 궁금합니다.
3개의 답변이 있어요!
이미 말씀하신 것처럼 해파리는 뇌가 없는 대신 몸 전체에 펼쳐진 망상 신경계로 행동하는 것입니다.
외부에서 자극을 받은 촉수나 부위가 뇌를 거치지 않고 즉각 개별적으로 반응하며, 갓 테두리의 로팔륨이 빛이나 중력, 먹이 냄새 같은 화학 물질을 감지합니다. 그래서 먹이 향이 강한 쪽을 감지해 이동 방향을 정하게 됩니다.
로팔륨이 수집한 감각 정보는 테두리의 신경 고리를 따라 공유되는데, 먹이가 있는 방향의 근육을 더 강하게 수축시켜 몸을 그쪽으로 트는 것입니다.
결국 사람의 뇌와 같은 중앙 지휘소 없이 몸에 분산된 여러 센서가 자동 반사식으로 협력하는 구조인 것입니다.
그래서 복잡한 연산 없이 최소한의 신경 자원으로 생존하는 것입니다.
채택 보상으로 486베리 받았어요.
채택된 답변안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
해파리는 뇌 대신 몸 전체에 퍼진 신경망으로 자극을 처리합니다 .빛 냄새 접촉 같은 변화를 감지하면 신경망이 근육 수축을 조절해 움직입니다. 중앙의 뇌가 명령하지 않아도 각 신경이 연결되어 반응할 수 있습니다 .다만 모든 해파리가 먹이를 쫓는것은 아니며, 촉수에 닿은 먹이를 잡아먹는 종류도 많습니다.
안녕하세요, 기억상실은공식인가님. 이중철 전문가입니다.
해파리가 뇌와 중추신경계가 없음에도 먹이를 감지하고 그 방향으로 이동할 수 있는 이유는 온몸에 그물처럼 퍼져 있는 산재신경계(신경망)와 갓 가장자리에 위치한 특수 감각기관인 로팔륨(Rhopalium) 덕분입니다. 뇌의 중앙 통제 없이도 외부 자극을 감지한 감각 세포가 인근 신경망과 근육으로 직접 신호를 전달하여 반사적이면서도 정교한 분산형 운동을 일으키는 생체 시스템을 갖추고 있습니다.
■ 온몸에 그물처럼 얽힌 산재신경계의 분산 제어
인간을 비롯한 척추동물은 감각 정보를 뇌로 모아 판단한 뒤 온몸으로 명령을 내리는 집중신경계를 가지고 있어요. 반면 자포동물인 해파리는 중앙 사령탑인 뇌가 없는 대신, 몸통(갓)과 촉수 전체에 신경세포들이 그물망 형태로 고르게 연결된 산재신경계를 지니고 있습니다. 이는 마치 중앙 컴퓨터 없이 각 컴퓨터가 직접 연결되어 정보를 주고받는 분산형 네트워크와 같은데요. 몸의 특정 부위에 자극이 닿으면 그 신호가 인접한 신경망을 따라 파도처럼 퍼져나가며 즉각적인 국소 반응과 근육 수축을 유도해요. 덕분에 뇌의 복잡한 연산 과정을 거치지 않고도 외부 자극에 대단히 빠른 속도로 반응할 수 있는 것이랍니다.
■ 갓 가장자리의 감각기관(로팔륨)과 다각적 환경 감지
해파리가 먹이의 위치와 주변 환경을 파악하는 핵심 열쇠는 갓 둘레를 따라 일정 간격으로 배치된 로팔륨이라는 감각 복합체에 있어요. 로팔륨 내부에는 여러 종류의 미세 감각 세포가 밀집되어 있는데요.
첫째, 빛의 유무와 방향을 감지하는 안점입니다.
먹잇감인 동물성 플랑크톤이 주로 햇빛이 비치는 수면 근처에 모여들기 때문에, 해파리는 빛을 감지하여 먹이가 풍부한 층으로 유영하는 주광성 반응을 보입니다.
둘째, 중력과 몸의 기울기를 감지하는 평형포(평형석)입니다.
물속에서 몸이 뒤집히지 않고 안정적인 자세를 유지하며 위아래로 헤엄칠 수 있도록 도와줍니다.
셋째, 주변 바닷물에 녹아 있는 아미노산이나 체액 등 먹이의 냄새를 맡는 화학 수용체입니다.
먹이가 가까이 접근했을 때 발생하는 화학 신호를 포착하여 주변 신경망을 활성화합니다.
■ 박동원(페이스메이커) 신경과 비대칭 수축을 통한 방향 전환
해파리의 유영은 갓 내부의 환상근(고리 모양 근육)과 방사근이 수축하며 물을 뒤로 뿜어내는 제트 추진 방식으로 이루어지는데요. 갓 가장자리의 로팔륨 주변에는 사람의 심장처럼 일정한 주기로 전기 신호를 만들어내는 박동원(페이스메이커) 신경세포들이 존재합니다. 평소에는 이 세포들이 균일하게 신호를 보내 갓 전체가 규칙적으로 펄럭이며 직진 유영을 하지요. 하지만 특정 방향의 로팔륨에서 먹이의 화학 신호나 강한 빛을 감지하면, 그 방향에 위치한 박동원 신경의 흥분 빈도가 달라집니다. 이로 인해 갓의 한쪽 근육만 더 강하고 빠르게 수축하는 비대칭 추진력이 발생하게 되며, 해파리는 뇌의 방향 지시 없이도 자연스럽게 먹이가 있는 쪽으로 몸을 돌려 전진할 수 있게 된답니다.
■ 자포세포 발사와 촉수의 반사적 포식 작용
먹이가 있는 곳에 다다른 후 먹이를 붙잡는 과정 역시 정교한 세포 수준의 자동 반사로 진행되는데요. 해파리의 촉수 표면에는 수많은 독침 세포인 자포세포(Nematocyte)가 배열되어 있습니다. 이 자포세포 표면의 미세한 털(자침)에 먹이가 스치면서 가해지는 물리적 접촉과 먹이 표면의 단백질 화학 신호가 동시에 인식되면, 100만 분의 1초라는 경이적인 속도로 독침이 튀어나와 먹잇감을 마비시킵니다. 독침이 발사됨과 동시에 촉수 내부의 세로근육을 담당하는 신경망이 반사적으로 수축하여, 마비된 먹이를 갓 중앙 안쪽에 위치한 입(구포)으로 끌어당겨 섭취를 완료한답니다.
정리하자면,
해파리는 뇌가 없는 대신 온몸에 퍼진 산재신경망과 갓 가장자리의 감각기관(로팔륨)을 통해 빛과 화학 물질을 감지하고, 박동원 신경의 비대칭 수축을 통해 먹이 방향으로 몸을 돌려 헤엄치며, 촉수의 자포세포와 국소 반사 신경을 통해 먹이를 마비시키고 섭취하는 방식으로 살아간답니다.
※ 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.😉