학문
웃으면서일어나는파리
문어는 심장이 3개나 있는데 왜 3개가 있나요?
인간은 심장이 하나잖아요. 근데 문어는 심장이 3개나 있다고 하더군요. 뭔가 진짜로 3개인지 아니면 심장이라고만 불리고 실제 심장의 역할은 하지 않는 것인지 궁금하더군요. 문어는 심장이 3개나 있는데 왜 3개가 있나요? 그리고 만약 3개 중 하나만 남아있어도 되나요?
4개의 답변이 있어요!
문어의 심장은 실제 심장의 역할을 하는 3개 모두가 진짜 심장입니다.
문어는 온몸에 피를 돌려주는 인간의 심장과 비슷한 전신 심장 1개와 피를 아가미로 보내 산소를 채우는 아가미 심장 2개를 가지고 있습니다. 문어 피의 산소 운반 효율이 낮고 아가미 조직을 통과할 때 혈압이 낮아지기 때문에, 효율적인 순환을 위해 3개의 심장이 발달한 것이죠.
그래서 만약 심장 3개 중 하나라도 작동하지 않게 된다면 문어는 살아남기 어렵습니다.
만일 전신 심장이 없으면 뇌와 온몸으로 피를 보내지 못하고, 아가미 심장이 없으면 피에 산소를 충전할 수 없게 되기 때문이죠.
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채택된 답변안녕하세요, 웃으면서일어나는파리님. 이중철 전문가입니다.
먼저, 문어는 이름만 심장인 기관이 아니라 실제로 혈액을 펌프질하는 진짜 심장 3개를 가지고 있으며, 이는 철 대신 구리를 기반으로 해 산소 운반 효율이 낮은 파란색 혈액의 한계를 극복하기 위해 진화한 결과이므로, 3개 중 하나라도 기능을 잃으면 온몸에 산소를 공급할 수 없어 생존이 불가능하답니다.
■ 구리 기반 헤모시아닌의 낮은 산소 운반 효율과 혈압 유지
인간을 비롯한 척추동물은 철 이온이 포함된 헤모글로빈을 이용해 산소를 효율적으로 운반하지만, 문어는 구리 이온이 결합한 헤모시아닌이라는 단백질을 사용합니다. 헤모시아닌은 산소와 결합하면 파란색을 띠며 혈액 속에 녹아 있는 형태로 존재하는데, 헤모글로빈에 비해 산소 운반 능력이 약 4분의 1 수준으로 낮습니다. 산소 운반 효율이 떨어지는 혈액으로 거대한 뇌와 8개의 근육질 다리에 충분한 에너지를 공급하려면 혈액을 훨씬 빠르고 강한 압력으로 순환시켜야 하는데요. 이러한 생화학적 한계를 극복하기 위해 문어는 한 개의 심장 대신 역할을 분담한 세 개의 펌프 시스템을 갖추게 되었습니다.
■ 아가미심장과 체심장의 역할 분담 및 1개 생존 불가능 이유
문어의 심장은 양쪽 아가미에 각각 하나씩 달린 두 개의 아가미심장과 몸 중앙에서 전신으로 혈액을 보내는 한 개의 체심장으로 구성됩니다. 먼저 두 개의 아가미심장이 온몸을 돌고 온 정맥혈을 받아 모세혈관 저항이 큰 아가미 속으로 강하게 밀어 넣어 산소를 흡수하게 만드는데요. 아가미를 통과하며 압력이 낮아진 혈액이 산소를 가득 머금고 나오면, 중앙의 체심장이 이를 다시 받아 높은 혈압으로 뇌와 팔 등 온몸 구석구석까지 뿜어줍니다. 재미있게도 문어가 물을 뿜어 헤엄칠 때는 체심장이 일시적으로 멈추기 때문에 쉽게 지쳐 평소에는 주로 기어 다니는데요. 이처럼 세 심장이 직렬로 맞물려 혈압을 보충하는 구조이므로, 하나라도 남고 나머지가 사라지면 혈액 순환이 즉시 멈춰 살아남을 수 없답니다.
정리하자면,
문어는 실제로 혈액을 순환시키는 2개의 아가미심장과 1개의 체심장이라는 진짜 심장 3개를 지니고 있으며, 이는 산소 운반 효율이 낮은 구리 기반 헤모시아닌 혈액을 높은 압력으로 빠르게 순환시키기 위한 필수적인 진화 산물이므로 3개 중 어느 하나라도 없으면 산소 공급이 중단되어 생존할 수 없습니다.
※ 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.
문어의 심장은 실제로 3개이며 모두 혈액을 순환시키는 역할을 합니다. 이 중 2개는 아가미 심장으로 혈액을 아가미에 보내 산소를 공급받게 하고, 나머지 1개는 체심장으로 산소가 풍부한 혈액을 온몸에 보냅니다. 문어는 산소 운반 효율이 낮은 헤모시아닌을 사용하므로 이러한 순환 구조가 중요합니다.
안녕하세요. 문어에게 심장이 3개 있다는 것은 단순히 심장이라는 이름만 붙은 것이 아니라, 실제로 혈액을 펌프질하는 기능을 가진 심장이 3개 존재한다는 뜻입니다. 이때 문어가 가지고 있는 세 심장이 모두 같은 일을 하는 것이 아니라, 두 개는 아가미로 혈액을 보내고 나머지 하나는 아가미에서 산소를 공급받은 혈액을 온몸으로 보내는 역할을 분담하는데요, 이러한 구조는 문어의 독특한 호흡 방식과 혈액 순환 체계에 적응한 결과입니다.
먼저 문어의 심장은 크게 두 종류의 역할로 나뉩니다. 아가미심장이라고 불리는 두 개의 심장은 각각 한쪽 아가미에 혈액을 공급합니다. 혈액이 아가미를 통과하는 동안 물속에 녹아 있는 산소를 받아들이고 이산화탄소를 배출합니다. 이후 산소가 풍부해진 혈액은 세 번째 심장인 전신심장으로 이동합니다. 전신심장은 이 혈액을 뇌와 근육, 소화기관 등 온몸의 조직으로 보내는 역할을 합니다. 즉, 두 개의 심장이 호흡을 담당하는 아가미 순환을 돕고, 하나의 심장이 온몸에 산소를 전달하는 전신 순환을 담당하는 것입니다. 문어가 심장이 하나가 아니라 세 개나 필요한 이유는 문어의 호흡과 혈액 순환 방식에 있습니다. 문어는 사람과 달리 헤모시아닌이라는 호흡 색소를 이용합니다. 사람의 혈액에는 철을 포함한 헤모글로빈이 있어 산소와 결합하면 붉은색을 띠지만, 문어의 헤모시아닌은 구리를 포함하고 있어 산소와 결합하면 푸른색을 띱니다. 헤모시아닌은 물속과 같이 산소 공급이 제한적인 환경에서 산소를 운반하는 데 적응한 물질입니다. 다만 헤모시아닌은 산소를 운반하는 능력과 효율이 헤모글로빈과 다르기 때문에 문어는 혈액 순환에 많은 에너지를 사용합니다. 두 개의 아가미심장이 아가미로 혈액을 보내고 전신심장이 산소를 공급받은 혈액을 온몸으로 보내는 구조는 이러한 순환을 뒷받침합니다.
또한 문어의 전신심장은 헤엄칠 때 기능이 크게 억제됩니다. 문어는 물을 몸 안으로 끌어들인 다음 깔때기 모양의 기관인 누두를 통해 강하게 분사하여 이동하는데, 이때 전신심장의 부담이 커집니다. 그래서 문어는 오랫동안 헤엄치는 것보다 바닥을 기어 다니는 생활을 선호하는 경향이 있습니다. 문어가 수영을 오래 하지 않고 해저를 이동하는 이유 중 하나도 이러한 혈액 순환의 특성과 관련이 있습니다.
이때 세 개 중 하나만 남는다면, 일반적으로 정상적인 생존은 어렵습니다. 두 개의 아가미심장 중 하나가 기능을 잃으면 해당 아가미로 공급되는 혈액 순환에 문제가 생겨 산소 공급이 감소할 수 있습니다. 전신심장이 손상되면 산소가 공급된 혈액을 온몸으로 보내는 기능 자체가 크게 저하됩니다. 물론 문어의 혈관과 심장에는 일부 기능을 보완하는 능력이 있을 수 있지만, 세 심장은 서로 다른 위치에서 중요한 역할을 담당하므로 하나만으로 전체 순환계를 정상적으로 유지하기는 어렵습니다. 감사합니다.