발가락으로 바다 밑바닥 맛을 보는 물고기? 하버드·스탠퍼드가 밝혀낸 성대의 '미각 다리'
번화한 길거리를 걷다가 배가 고파졌을 때 식당 문을 열고 들어가는 대신 신발을 벗고 발가락으로 보도블록을 핥아 아스팔트 아래 묻힌 햄버거를 찾아낸다고 상상해 보세요. 북방성대(Northern Sea Robin) 물고기에게는 이것이 지극히 평범한 일상입니다.
자연계에는 빛을 내는 심해 아귀부터 독침을 가진 오리너구리까지 기상천외한 생존 무기가 가득합니다. 하지만 하버드 대학교와 스탠퍼드 대학교 공동 연구진이 세계적인 학술지 Current Biology에 나란히 발표한 두 편의 연구에 따르면, 북방성대(Prionotus carolinus)는 생물학적 기행의 정점을 찍었습니다. 가슴지느러미 줄기를 게 다리 같은 6개의 보행용 다리로 개조했을 뿐만 아니라, 그 발끝마다 인간의 혀에나 있을 법한 미각 수용체를 빽빽하게 장착한 것입니다.
🦶 발끝으로 모래밭을 음미하는 6발 달린 미식가
하버드 대학교 니콜라스 벨로노(Nicholas Bellono) 교수와 스탠퍼드 대학교 데이비드 킹슬리(David Kingsley) 교수가 이끈 연구팀은 이 독특한 다리의 해부학적·유전적 비밀을 밝혔습니다:
- 독립적인 보행용 지느러미 줄기: 6개의 다리는 단순한 지느러미가 아니라 각각 독립적으로 움직이며 해저 모래를 걷고 파헤치는 정교한 굴착기 역할을 합니다.
- 발가락에 돋아난 미각 유두: 다리 끝부분은 미세한 감각 돌기(papillae)로 덮여 있으며, 그 구조와 신경망은 인간의 혀 표면에 있는 맛봉오리 유두와 놀랍도록 일치합니다.
- 초정밀 아미노산 감지기: 모래 수 센티미터 깊숙이 묻힌 조개, 게, 갯지렁이가 내뿜는 미량의 아미노산 분자를 발끝이 스치는 즉시 맛으로 감지합니다.
- 시각 차단 실험도 완벽 통과: 실험 수조에서 시각적 단서를 완전히 차단한 상태에서도, 화학 신호가 묻은 모래 위를 발로 밟자마자 정확한 위치를 파악하고 먹이를 파냈습니다.
근연종인 줄무늬성대(Prionotus evolans)와의 비교는 더욱 흥미롭습니다. 줄무늬성대 역시 6개의 보행 다리를 가지고 있지만, 이는 단지 죽부인처럼 몸을 지탱하며 걷는 용도일 뿐 발끝에 미뢰나 모래 파기 능력이 전혀 없습니다. 오직 북방성대만이 발바닥에 '혀'를 탑재하는 극한의 진화 업그레이드를 이뤄낸 것입니다.
🧬 유전자의 환상적인 '복사-붙여넣기'
물고기는 어떻게 지느러미를 '걷는 혀'로 탈바꿈시켰을까요?
- 사지 형성 유전자의 재활용: 척추동물의 사지 발달을 제어하는 핵심 전사인자인 tbx3a 유전자를 가슴지느러미에서 재활성화시켜 독립된 다리를 만들어냈습니다.
- 입속 미각 코드의 외주화: 새로운 감각 기관을 바닥부터 발명하는 대신, 입안에서 작동하던 미뢰 발현 유전자 회로를 지느러미 끝 피부 세포로 그대로 '복사해 붙여넣기' 했습니다.
- 해저 얌체들의 표적: 성대의 발끝 레이더가 워낙 탁월하다 보니, 야생에서는 다른 포식성 물고기들이 성대 뒤를 졸졸 따라다니며 성대가 파헤친 먹이를 잽싸게 가로채 먹는 광경이 흔히 목격됩니다.
소파 모퉁이에 발가락을 부딪쳐 괴로워할 때마다, 내 발바닥에 미뢰가 없다는 사실에 안도하세요. 북방성대에게 바닷속 한 걸음 한 걸음은 모래알이 가득 씹히는 코스 요리 시식회나 다름없으니까요.
이런 글은 어떠세요
대자연이 ‘독립 세포’ 아이디어에 반해 생명을 두 번이나 발명했다!
《사이언스 어드밴시스》 발표: 심해 열수구에서 독립적인 자유 세포로의 도약은 40억 년 전 개척자 박테리아와 개척자 고균에 의해 각각 두 번 일어났습니다.
문어는 이미 1억 년 전부터 '리보솜 해킹'으로 뇌 신경을 실시간 핫픽스해 왔다
개발자들이 금요일 배포에 벌벌 떠는 동안, 문어는 1억 년 전 리보솜 RNA를 쪼개는 진화를 통해 세포 충돌 없이 유전 코드를 실시간 재작성하는 비결을 완성했습니다.
바닷속 천연 목욕탕 개장: 야생 범고래가 직접 '다시마 때밀이 타월'을 제작해 서로 등을 밀어주고 있었다
세일리시 해의 범고래들이 다시마 줄기를 알맞게 자른 뒤 둘 사이에 끼우고 굴리며 각질을 제거하는 '알로켈핑' 행동이 드론에 포착되었습니다. 해양 포유류 최초의 몸단장 도구 제작 및 사용 사례입니다.