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기특한잠만보
심해 생물들은 수압이 엄청난 환경에서 어떻게 몸이 으스러지지 않나요?
수천 미터 심해에서 사는 생물들이 어마어마한 수압을 어떻게 견디는지 궁금합니다. 심해 생물의 신체 구조가 어떻게 다른지, 압력 적응 메커니즘이 어떤 건지, 이것이 우주 환경 적응 연구에 도움이 되는지 알고 싶습니다.
4개의 답변이 있어요!
가장 큰 이유는 심해 생물의 몸은 물리적으로도 육지의 우리들과는 많은 차이가 있습니다.
심해의 생물은 대부분 압력에 의해 찌그러질 수 있는 몸 속의 부례가 없어가 기름으로 채워져 있습니다. 또한 몸 전체가 압축되지 않는 액체와 젤리 성분으로 차 있어 안팎의 압력이 균형을 이루도록 되어 있습니다.
그리고 고압의 환경에서는 뼈를 이루는 칼슘이 쉽게 녹기 때문에 대부분 연골로 진화했고, 유연성이 높은 불포화지방산이 풍부하여, 극한의 고압과 저온 속에서도 세포막이 굳지 않고 유동성을 유지할 수 있습니다.
게다가 고농도의 TMAO 물질이 단백질 주위에 방어막을 형성하며 구조가 변형되는 것을 막습니다.
당연하게 심해 생물의 이러한 몸 구조는 우주 환경 적응 연구에도 도움이 됩니다.
특히 목성의 유로파처럼 얼음 아래 심해 바다가 있을 것으로 추정되는 환경에서는 더욱 그렇죠.
게다가 심해 생물의 세포 및 단백질 보호 메커니즘은 우주 방사선과 무중력으로 인한 우주비행사의 신체 손상을 막는 연구에도 활용되고 있습니다.
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채택된 답변안녕하세요, 잠만보님. 이중철 전문가입니다.
심해 생물들이 으스러지지 않는 이유는 몸이 단단해서가 아니라, 애초에 고압과 잘 맞는 구조로 진화했기 때문인데요. 몸 안에 공기 같은 빈 공간을 거의 없애고, 세포와 단백질이 높은 압력에서도 버티도록 바꿔 놓았답니다.
1. 왜 안 눌리나요?
심해에서는 바깥 압력이 매우 크지만, 심해 생물의 몸 안은 물이나 젤처럼 압축이 잘 안 되는 물질로 채워져 있어 안팎 압력 차가 크지 않습니다. 그래서 공기 주머니가 많은 지상 생물처럼 쉽게 찌그러지지 않아요. 특히 심해어는 부레를 없애거나 줄이는 경우가 많은데요. 공기 주머니는 압력 변화에 매우 약해서, 깊은 곳에서는 오히려 위험 요소가 되기 때문이랍니다.
2. 몸 구조는 어떻게 다른가요?
심해 생물은 대체로 몸이 부드럽고 유연한데요. 단단한 골격보다 압력에 덜 민감한 조직이 많고, 몸속 빈 공간이 적어서 눌려도 형태가 크게 무너지지는 않습니다. 세포막도 다른데요. 고압에서는 세포막이 딱딱해지기 쉬운데, 심해 생물은 불포화지방산 비율을 높여서 막을 더 유연하게 유지할 수 있어요.
3. 분자 수준의 적응..
심해 생물은 단백질이 압력으로 변성되지 않도록 돕는 물질을 많이 쓰는데요. 대표적으로 TMAO 같은 화합물이 단백질 구조를 안정화하는 데 도움을 주고 있습니다. 즉, 단순히 몸뚱이만 버티는 것이 아니라 세포막, 효소, 단백질 자체가 압력 친화적으로 바뀐 것이라고 할 수 있지요.
4. 언급하신 우주 연구와의 관련성..
이런 연구는 실제로 우주 생명체 연구와도 연결되고 있는데요. 심해는 고압, 저온, 어둠이라는 점에서 우주선 밖의 극한 환경을 이해하는 하나의 모델이 될 수 있거든요. 특히 압력에 강한 단백질, 유연한 막 구조, 극한 환경에서의 대사 유지 방식은 다른 행성의 생명 가능성이나 우주 장비 생체보호 기술을 연구하는 데 힌트를 주고 있답니다.
정리하자면,
심해 생물은 공기 공간을 줄이고 물이나 젤 같은 압축이 어려운 내용물로 몸을 구성하는데요. 세포막은 불포화지방산이 많아 유연함을 유지해요. TMAO 같은 물질이 단백질 변성을 막아 주고 있고, 이런 적응은 우주 같은 극한 환경 연구에도 참고가 되고 있습니다. 즉, 심해 생물은 압력을 참는 것이 아니라 압력과 균형을 이루도록 몸 자체가 설계된 생물이랍니다.
※ 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. 이상현 전문가입니다.
심해 생물은 몸속과 바깥의 압력을 거의 같게 유지하도록 진화했기 때문에 으스러지지 않습니다.
특히 공기로 찬 폐나 부레같은 빈공간이 거의 없고, 세포막과 단백질 구조를 압력에
강하게 유지하는 물질은 TMAO같은 것들을 축적해서 수백기압에서도 정상적으로 기능할 수 있습니다.
예를들어서 수심1만m의 마리아나 달팽이 물고기는 약 1000기압 환경에서도 살아가고,
유연한 골격과 젤리같은 조직을 가집니다.
이러한 고압 적응연구는 극한 환경에서 생명체가 어떻게 기능하는지 이해하는데 도움을주고,
우주 탐사에서 생명유지시스템이나 외계생명체 가능성을 연구하는 기초자료로도 활용되고 있습니다.
감사합니다.
안녕하세요. 심해 생물들이 엄청난 수압에도 으스러지지 않는 이유는, 몸 안팎의 압력을 거의 같게 유지하도록 진화했기 때문입니다. 우리가 지상에서 받는 압력은 약 1기압이지만 수심 10m가 깊어질 때마다 약 1기압씩 증가하므로, 수심 1,000m에서는 약 100기압, 10,000m에서는 약 1,000기압에 달하는 압력을 받게 됩니다. 하지만 심해 생물의 몸에는 압축되기 쉬운 공기 공간이 거의 없는데요, 많은 심해어는 부레가 없거나 매우 작습니다. 몸 대부분이 물로 이루어져 있는데, 물은 압축이 잘 되지 않기 때문에 외부 압력이 커져도 몸 전체가 비교적 균일하게 압력을 받게 됩니다.
또한 심해 생물의 세포와 단백질은 고압 환경에서도 정상적으로 작동하도록 특수하게 적응해 있는데요, 일반 생물의 단백질은 높은 압력에서 구조가 변형될 수 있지만, 심해 생물은 세포 내에 TMAO같은 물질을 많이 축적하여 단백질의 구조를 안정화합니다. 덕분에 효소와 세포막이 높은 압력에서도 기능을 유지할 수 있는 것입니다. 특히 몸의 구조도 다른데요, 일부 심해어는 뼈가 상대적으로 약하고 젤리 같은 조직이 많고, 이런 유연한 조직이 압력을 분산시키는 데 유리합니다. 감사합니다.