바닷속 깊은 곳에 사는 심해어들은 엄청난 압력을 어떻게 온몸으로 다 견디고 살아가는 걸까용

Question

햇빛도 전혀 들지 않고 수압이 지상에 비해 수백 배에서 수천 배는 더 높다는 캄캄한 심해 환경 속에서, 그곳에 사는 물고기나 생명체들은 어떻게 몸이 찌그러지지 않고 멀쩡하게 살아갈 수 있는지가 정말 신기합니다. 뼈나 근육의 구조가 우리와 완전히 다른 특수한 성분으로 이루어져 있어서 그런 것인지, 아니면 몸속 압력을 바깥과 똑같이 맞추는 특별한 생존 비밀이 숨어 있는 건지 궁금해요.

Answer 1

심해어들은 물리적 원리와 화학적, 신체적 진화를 통해 수압을 이겨낸 것입니다.

무엇보다 찌그러지기 쉬운 부레와 같은 공기주머니를 아예 없애 압력의 영향을 최소화했습니다. 그래서 공기 대신 지방이나 물에 잘 뜨는 수분 조직을 몸에 채워 부력을 조절합니다.

또한 몸 대부분을 압력을 받아도 부피가 줄지 않는 물과 수용성 조직으로 채워서 몸속 액체 압력을 외부 수압과 동일하게 맞추어 안팎의 압력 차이를 0으로 만듭니다.

그리고 체내에 '트리메틸아민 옥사이드'라는 물질을 쌓아 단백질 변형을 막는데, 이 TMAO 물질은 수심이 깊어질수록 체내 농도가 높아져 세포를 보호하게 됩니다.

그 외에도 단단한 칼슘 뼈 대신 부러지지 않고 유연하게 휘어지는 연골 위주로 진화했으며, 피부와 근육이 젤리처럼 수분이 많아 높은 압력을 받아도 충격을 그대로 흡수할 수 있고, 불포화지방산 비율이 높아 차갑고 압력이 높은 환경에서도 세포막이 굳지 않습니다.

Answer 2

안녕하세요. 임형준 수의사입니다.

심해 생물은 몸속에 공기가 찬 공간이 적고 체액이 많아 몸 안팎의 압력이 거의 같게 유지되므로 쉽게 찌그러지지 않습니다. 또한 세포막의 지방 조성과 단백질 구조가 고압에서도 기능하도록 적응했고, TMAO같은 물질이 단백질 변성을 막는데 도움을 줍니다 .깊은 곳의 어류는 부레가 없거나 축소된 경우도 많습니다.

Answer 3

안녕하세요. 심해어가 엄청난 수압에서도 찌그러지지 않고 살아갈 수 있는 가장 중요한 비밀은 몸 안과 바깥의 압력 차이가 크지 않도록 만들어져 있기 때문인데요, 이는 마치 풍선처럼 내부에 공기가 들어 있는 물체는 외부 압력이 높아지면 쉽게 찌그러집니다. 반면 심해어의 몸은 대부분이 물과 비슷한 밀도의 조직으로 이루어져 있어서 압력 자체가 몸을 짓누르더라도 내부와 외부가 함께 압력을 받기 때문에 형태가 쉽게 무너지지 않습니다.

특히 심해어에게는 부레가 없는 경우가 많거나 부레의 구조가 크게 변형되어 있습니다. 얕은 바다의 물고기들은 부레에 공기를 넣어 부력을 조절하는데, 깊은 곳으로 내려가면 공기는 압축되기 때문에 부레의 부피가 급격하게 줄어들 수 있습니다. 따라서 심해에 적응한 물고기들은 부레를 없애거나, 기름이 많은 조직이나 특수한 체액 등을 이용해 부력을 조절하는 방식으로 적응한 경우가 많습니다. 또 하나 중요한 것이 세포와 단백질의 적응인데요, 높은 압력은 단순히 몸을 찌그러뜨리는 것뿐 아니라 단백질의 구조와 효소의 활동, 세포막의 유동성에도 영향을 줍니다. 심해 생물들은 이를 보완하기 위해 압력에 강한 단백질을 가지고 있으며, 세포막의 지방산 조성을 조절해 지나치게 딱딱해지지 않도록 합니다. 일부 심해어에서는 TMAO라는 물질의 농도가 높은데, 이 물질은 높은 압력에서 단백질 구조가 무너지는 것을 어느 정도 막아주는 역할을 합니다. 즉 뼈가 특별히 엄청나게 단단해서 압력을 견디는 것은 아니라는 것입니다. 오히려 많은 심해어는 얕은 물의 물고기보다 골격과 근육이 상대적으로 약하고, 몸 자체가 부드럽고 젤리 같은 경우도 있습니다. 압력에 맞서 단단하게 버티는 것보다는 애초에 압력 때문에 크게 손상될 만한 공기 공간을 줄이고, 세포 수준에서 고압에 적응하는 방향으로 진화한 것에 가깝습니다. 감사합니다.