놀라운 발견: 생존을 위해 체온을 조절하는 놀라운 동물들

미국 - 이크바리 뉴스 통신사

놀라운 발견: 생존을 위해 체온을 조절하는 놀라운 동물들

안정성이 종종 생물학적 규범으로 인식되는 세상에서, 과학은 다양한 동물 종들 사이에서 놀라운 생존 전략을 밝혀내고 있습니다. 우리 대부분과 많은 온혈 동물들이 일정한 내부 체온을 유지한다고 가정하지만(항온 현상, homeothermy), 새로운 연구는 매력적인 대안 전략인 '변온 현상(heterothermy)'을 조명하고 있습니다. 이 능력은 동물이 몇 분, 몇 시간 또는 몇 주에 걸쳐 내부 온도를 능동적으로 변화시킬 수 있도록 하며, 이는 파괴적인 폭풍, 갑작스러운 홍수 또는 끊임없는 포식자의 위협과 같은 극한 환경에 적응하는 데 결정적인 생존 이점을 제공합니다.

역사적으로, 일정한 체온을 유지하는 능력은 포유류와 조류의 핵심 특징으로 간주되었습니다. 그러나 1774년 영국의 의사이자 과학자인 찰스 블래그던(Charles Blagden)의 초기 관찰은 더 복잡한 현상을 시사하기 시작했습니다. 블래그던은 90°C 이상의 극도로 높은 주변 온도에 자신을 노출시키는 대담한 실험을 수행했으며, 그럼에도 불구하고 자신의 체온을 37°C 정도로 놀랍게 안정적으로 유지했습니다. 이러한 선구적인 실험은 체온 조절에 대한 보다 미묘한 이해의 토대를 마련했습니다.

오늘날, 항온 현상이 많은 종에서 지배적인 전략으로 남아 있지만, 예외는 점점 더 중요해지고 과학적으로 설득력 있게 연구되고 있습니다. 예를 들어, 뚱뚱한 꼬리 난쟁이 여우원숭이(fat-tailed dwarf lemur)는 단 하루 만에 거의 25°C(45°F)의 체온 변동을 보일 수 있습니다. 이러한 극심한 변화는 단순한 이상 현상이 아니라, 동물이 에너지원을 관리하고 어려운 조건에서 생존할 수 있도록 하는 정교한 생리학적 적응입니다.

체온을 변화시키는 능력인 변온 현상은 점점 더 많은 인정을 받고 있는 진화 전략입니다. 메인 대학의 포유류 생태생리학자인 다니엘 르베스크(Danielle Levesque)는 "우리가 항온 동물이므로, 모든 포유류가 우리와 같이 작동한다고 가정합니다."라고 설명합니다. 그러나 최근의 기술 발전, 특히 소형 동물을 추적하고 야생에서의 대사율을 모니터링하는 데 있어서는 르베스크가 "훨씬 더 많은 기묘함"이라고 묘사한 것을 드러냈습니다. 이러한 기술적 도약은 연구자들이 이러한 덜 전통적인 생리학적 적응을 전례 없는 세부 사항으로 관찰하고 이해할 수 있도록 합니다.

변온 현상 중 가장 극단적이고 잘 연구된 형태 중 하나는 고전적인 겨울잠입니다. 이 전략은 주로 북반구의 길고 혹독한 겨울 동안 에너지를 절약하기 위해 사용됩니다. 겨울잠에 들어가는 동물들은 신진대사 과정의 현저한 둔화와 체온의 급격한 하강(때로는 빙점 근처까지)을 특징으로 하는 "깊은 휴면"(deep torpor) 기간을 거칩니다. 그러나 이 깊은 상태는 체온 조절 전략의 넓은 스펙트럼의 한쪽 끝일 뿐입니다.

과학자들은 이제 많은 포유류가 더 짧은 기간의 "얕은 휴면"(shallow torpor)을 사용할 수 있다고 제안합니다. 이는 느슨하게 정의하면 신진대사 감소가 덜하고 체온 변동이 작은 것으로, 환경 조건에 따라 필요에 따라 발동됩니다. 이는 휴면이 이전에 생각했던 것보다 더 다양한 기능을 수행함을 시사합니다. 호주 뉴잉글랜드 대학의 비교 생리학자인 프리츠 가이저(Fritz Geiser)는 "이것은 매우 복잡합니다. 항온 현상보다 훨씬 더 흥미롭습니다."라고 말합니다.

변온 현상의 적응성은 호주 동부 긴귀박쥐(Australian eastern long-eared bats)를 통해 생생하게 묘사됩니다. 박쥐 생물학자인 마리 아스 피옐달(Mari Aas Fjelldal)이 37마리의 야생 박쥐의 피부 온도를 기록하기 위해 소형 송신기를 사용하여 수행한 연구에 따르면, 이 동물들은 일상적인 날씨 변동에 따라 휴면 사용을 조절합니다. 추운 날씨에는 더 오래 휴면 상태에 들어가는 것이 예측 가능했지만, 비와 바람에 대한 반응으로 휴면 빈도를 늘리기도 했습니다. 피옐달과 동료들은 *Oecologia*(2021)에 이 행동이 논리적이라고 보고했습니다. 바람과 비는 비행의 에너지 비용을 증가시키며(작은 사탕 바보다 가벼운 이 작은 박쥐들에게는 큰 도전), 곤충을 찾는 것을 더 어렵고 에너지 집약적으로 만듭니다.

더욱 놀라운 것은 임신한 호리박쥐(hoary bats)가 예측 불가능한 봄 폭풍 동안 휴면에 들어간다는 보고입니다. 이 생리학적 기동은 사실상 임신을 중단시킵니다. 피옐달은 "이는 어느 정도, 실제로 언제 출산할지를 결정할 수 있다는 것을 의미합니다. 봄에 꽤 혹독할 수 있는 환경에서 살고 있다면 이것은 정말 편리합니다."라고 설명합니다. 젖 생산은 대사적으로 비용이 많이 들기 때문에, 식량 자원이 더 안정적으로 이용 가능해질 때까지 출산을 연기하는 것은 어미와 새끼 모두에게 중요한 생존 이점을 제공합니다.

설탕글라이더(sugar glider)와 같은 다른 종들 – 피부 막을 사용하여 나무 사이를 활공하는 작고 분홍색 코를 가진 유대류 –은 드물게 휴면을 사용하지만, 심각한 날씨 비상 상황에서는 이를 활용할 수 있습니다. 시속 약 100km의 바람과 하룻밤 동안 상당한 강우량을 동반한 1급 사이클론 사건 동안, 이 동물들은 나무 구멍 둥지에 머무르는 경향이 더 강했으며, 많은 수가 휴면에 들어갔습니다. 가이저와 동료들의 연구에 따르면, 그들의 체온은 일반적인 34.5°C(94.1°F)에서 평균 약 19°C(66°F)로 떨어졌습니다.

마찬가지로, 실험실 환경에서 연구자들은 우발적인 홍수 사건 이후 금빛 가시쥐(golden spiny mouse)에서 수일간의 비정상적인 휴면 기간을 기록했으며, 체온은 약 24°C(75°F)까지 떨어졌습니다.

휴면의 이러한 유연한 사용은 변온 동물들이 재앙적인 사건을 "기다릴" 수 있도록 합니다. 대조적으로, 음식과 물에 대한 대사 요구량을 쉽게 줄일 수 없는 항온 동물들은 그러한 극한 조건에 덜 탄력적일 수 있습니다. 설탕글라이더 연구의 공동 저자인 리버풀 존 무어 대학의 생태생리학자 줄리아 노왁은 "아마도 음식이 없을 수도 있고, 물이 없을 수도 있고, 매우 더울 수도 있습니다."라고 말합니다. 그녀는 특히 열대 환경에서 휴면이 "매우 다양한 방아쇠"에 의해 유발될 수 있다고 강조합니다.

환경적 압력 외에도, 포식과 같은 위협 또한 동물이 휴면 상태에 들어가도록 유발할 수 있습니다. 예를 들어, 먹을 수 있는 잠쥐(edible dormouse)는 이름이 아마도 그 적응력을 반영하듯이, 때때로 이른 봄에 식량 부족 시기를 극복하기 위해 장기간의 휴면 기간을 활용합니다.

이러한 매혹적인 적응은 동물 생존 전략에 대한 지속적인 발견을 강조합니다. 변온 현상에 대한 연구는 진화 생물학에 대한 우리의 이해를 심화시킬 뿐만 아니라, 증가하는 환경적 도전 앞에서 회복력과 적응에 대한 잠재적인 통찰력을 제공합니다.

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