학문
심야식당
연어들이 평생을 넓은 바다에서 살다가 알을 낳기 위해 자신이 태어났던 민물 하천의 고향 개울로 거슬러 올라오는 귀환 본능은 무엇인가요?
수천 킬로미터의 거친 바다와 폭포를 헤엄쳐 오르며 수많은 역경을 뚫고 정확히 모래바닥의 출생지로 회귀하는 이들의 후각과 기억 메커니즘이 무엇인가요?
3개의 답변이 있어요!
연어들이 태어난 고향 하천으로 돌아오는 능력은 모천 회귀 본능이라 하는데, 핵심 메커니즘은 후각 각인과 지자기 감지에 있습니다.
어린 유어 시기, 태어난 하천의 토양과 식생, 미네랄이 만든 고유한 화학적 물 냄새를 뇌에 깊이 기억합니다.
그리고 대양에서는 머리 속 자철광 성분으로 지구 자기장을 감지해 대략적인 위치와 방향을 찾아 이동하고, 태양의 위치, 하늘의 편광 패턴, 수온과 해류 변화를 보조 이정표로 삼습니다.
그리고 강과 바다가 만나는 하천 어구에 다다르면 후각을 통해 수많은 지류 중 고향의 냄새를 가려냅니다.
이 때 인간의 수천 배 이상 발달한 후각으로 미세하게 희석된 고향 물 분자까지 정확히 판별할 수 있죠.
이처럼 연어의 회귀는 지구를 읽는 자기장 감지와 어린 시절 각인된 후각 기억을 바탕으로 만들어지는 것입니다.
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채택된 답변안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
연어가 태어난 하천으로 돌아오는 행동을 모천회귀라고 합니다. 어린 연어는 바다로 이동하기 전 고향 하천의 독특한 화학적 냄새를 후각으로 기억합니다. 성체가 되면 지구 자기장을 이용해 먼 바다에서 이동 방향을 찾고, 하천 근처에서는 기억한 냄새를 따라 산란 장소를 찾아갑니다.
안녕하세요, 심야식당님. 이중철 전문가입니다.
먼저, 연어가 수천 킬로미터를 헤엄쳐 태어난 고향 개울로 정확히 돌아오는 모천 회귀 본능은 넓은 바다에서는 지구 자기장을 감지해 방향을 잡고 강 하구부터는 어린 시절 뇌에 각인된 고향 물의 독특한 냄새를 후각으로 추적하는 정밀한 2단계 복합 항법 시스템 덕분이랍니다.
■ 지구 자기장을 읽는 생체 나침반과 대양 항해
연어는 거대한 북태평양 바다에서 수년간 수천 킬로미터를 유영하면서도 길을 잃지 않습니다. 이는 머리 부위에 분포한 미세한 자철석 성분의 세포를 활용해 지구 자기장의 세기와 기울기를 감지하는 지자기 감각을 지니고 있기 때문인데요. 몸속에 내장된 생체 나침반을 이용해 바다의 위도와 경도를 파악함으로써 자신이 태어난 대륙의 연안과 강 하구 근처까지 거대한 해류를 뚫고 오차 없이 도달합니다. 바다 한가운데에서는 냄새 신호가 물결에 흩어져 길을 찾기 어렵기 때문에, 대양을 가로지르는 광역 항해 단계에서는 이 자기장 지도가 가장 결정적인 길잡이 역할을 수행합니다.
■ 스몰트 시기의 후각 각인과 화학 지문 추적
연안에 도달한 뒤 수많은 지류 갈림길을 뚫고 자신이 태어난 모래바닥까지 찾아가는 마지막 열쇠는 바로 후각 기억입니다. 어린 연어가 바다로 떠나기 위해 체질을 바꾸는 스몰트화 단계에 이르면 체내 갑상선 호르몬이 급증하면서 신경계의 가소성이 극대화되는데요. 이 시기에 고향 하천의 흙, 자갈, 수생식물이 뿜어내는 고유한 아미노산과 광물질 조합을 냄새 지문으로 후각 중추에 평생 지워지지 않도록 깊이 각인합니다. 산란기가 되어 강에 들어서면 후각 수용체 세포를 통해 흐르는 물속 냄새 분자를 1조 분의 1 수준의 극미량까지 정밀하게 감별하는데요. 갈림길을 마주할 때마다 기억 속에 각인된 고향 냄새가 더 진하게 풍겨오는 물줄기를 본능적으로 선택하여 거센 물살과 폭포를 거슬러 올라가는 것이지요.
※ 스몰트 시기(Smolt)란?
민물(하천)에서 태어난 어린 연어가 바다로 내려가기 직전, 바닷물의 염분에 적응할 수 있도록 몸의 구조와 기능을 완전히 바꾸는 시기(스몰트화, Smoltification)
정리하자면,
연어의 경이로운 귀환은 광활한 바다에서 지구 자기장을 감지해 대륙 연안으로 길을 잡는 생체 나침반 항법과, 어린 시절 뇌에 새겨둔 고향 하천 특유의 아미노산 화학 성분을 냄새로 정확히 짚어내는 후각 각인 메커니즘이 결합하여 완성되는 정교한 생존 본능이라고 볼 수 있답니다.
※ 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.😉