깊은 바다에서 물고기는 어떻게 생존합니까?

과학자들은 지금까지 카메라에 가장 깊은 물고기를 기록했습니다. 동물들은 어둡고 으스스한 바다 깊은 곳에서 생존하기 위해 어떻게 적응해 왔습니까? 지난 주 과학자들은 8km(27,000피트) 이상의 깊이에서 수영하는 물고기를 촬영하여 인간이 기록한 가장 깊은 물고기 기록을 세웠습니다.

Pseudoliparis 속의 알려지지 않은 종류의 달팽이가 일본 남동쪽의 Izu-Ogasawara 해구에서 8,336m(27,349ft) 깊이에서 수영하는 자율 카메라에 포착되었습니다.

이전에 기록된 가장 깊은 물고기는 마리아나 해구에서 일본과 파푸아뉴기니 사이의 더 남쪽 8,178m(26,831ft) 깊이에 기록된 마리아나 스네일 피시( Pseudoliparis swirei )였습니다.

바다의 가장 깊은 부분은 지하 세계의 그리스 신인 하데스의 이름을 딴 하달 영역으로 알려져 있습니다.

6~11km(20,000~36,000ft)에 이르는 하달 지역은  완전한 암흑, 압도적인 압력, 영하의 온도를 특징으로 하는 금지된 장소입니다 .

오랫동안 과학자들은 이러한 열악한 조건으로 인해 심해에서의 생활이 불가능하다고 믿었지만 1977년 미국 연구팀이 원격 조종 차량을 태평양 8,000피트(2,440m)에 떨어뜨려 그 인식이 극적으로 바뀌었습니다. 바닷물이 마그마와 만나는 열수 분출구의 이미지 . 그들은 심해 분출구에 생명이 가득한 것을 보고 놀랐습니다 .

1977년부터 해양 과학자들은 비늘 모양의 복족류 ( Chrysomallon squamiferum ), 철갑옷을 입은 달팽이의 일종, '호프(The Hoff)'라는 이름의 새로운 게를 포함하여 이 분출구 주변에서 이전에 본 적이 없는 최대 600종의 종을 발견했습니다 . Kiwa tyleri)는 털이 많은 가슴 때문에 미국 배우 David Hasselhoff의 이름을 따서 명명되었습니다.

Mariana snailfish(Pseudoliparis swirei)는 이전에 기록된 가장 깊은 물고기였습니다.  8,178m(26,831ft) 깊이에서 발견되었습니다(Credit: Alamy).

과학자들은 이러한 발견과 극한의 압력, 추운 기온, 칠흑 같은 하달 지역에서 생존할 수 있는 종의 능력에 흥미를 느꼈습니다.

마리아나 해구 바닥에는 1,086바의 압력이 있는데 이는 코끼리 100마리가 머리 위에 서 있는 것과 맞먹습니다.

그러한 극한 환경에서 어떻게 생명체가 번성할 수 있습니까?

하달 지대에 사는 해양 동물들은 가혹한 조건을 견딜 수 있도록 세포 수준에 적응했습니다.

거대한 단각류 갑각류와 마리아나 달팽이와 같은 생물은  piezolytes  (이름은 압력을 의미하는 그리스어 " piezin "에서 유래) 라고 하는 유기 분자가 고농축되어 있어 세포막과 단백질이 극도로 높은 압력에서 부서지는 것을 방지합니다.

이 분자는 유기체의 세포 내부에서 단백질이 차지하는 공간을 증가시켜 주변 물기둥의 무게를 상쇄합니다. 매사추세츠 주 우즈 홀 해양학 연구소의 심해 생물학자 팀 섕크(Tim Shank)에 따르면 "그것은 텐트에 말뚝을 놓는 것과 같다"고 합니다.

연구에 따르면 피에졸라이트 분자 트리메틸아민 N-산화물(TMAO)의 양이 해양 생물의 서식지 깊이에 따라 증가하는 것으로 나타났습니다 .

리즈 대학(University of Leeds)의 연구원들은 2022년 연구에서 TMAO가 물 분자와 강한 수소 결합을 형성함으로써 "물 네트워크 내의 앵커 포인트" 역할을 한다고 결론지었습니다 . 이를 통해 유기체는 극한의 압력에 저항할 수 있습니다.

바다 표면 가까이에 사는 물고기는 부레를 가지고 있는데 , 부레는 가라앉거나 위로 떠오르지 않고 부력을 유지할 수 있는 가스로 채워진 기관입니다. snailfish와 같은 심해어는 부레가 없습니다 . 가스로 채워진 공동과 외부에서 밀어내는 물 사이의 압력 차이로 인해 부레가 파열될 수 있기 때문입니다.

지금까지 기록된 가장 깊은 곳에서 헤엄치는 스네일피시 종에 대해 과학자들이 촬영한 영상을 시청하세요. 처음 15초는 기록을 깨는 물고기를 보여주고 비디오의 후반 물고기는 약간 더 얕은 수심에 있습니다.

심해에는 직사광선이 없기 때문에 생명체는 광합성에 의존하여 태양 에너지를 연료로 사용할 당분으로 전환할 수 없습니다. 대신 그들은 화학 합성을 사용하여 해저의 열수 분출구 주변에서 발생하는 화학 반응에서 방출된 에너지를 사용하여 당을 생성합니다. "그들은 해저에서 나오는 화학 물질을 먹고 산다"고 Shank는 말합니다.

심해 어류는 저산소 환경에서도 생존하도록 적응했습니다. 예를 들어 2022년 연구에 따르면 멕시코 동굴어는 표면 근처에 사는 물고기보다 몸 전체에 산소를 운반하는 단백질인 헤모글로빈을 더 많이 생산하는 더 큰 적혈구를 가지고 있습니다 .

이러한 모든 적응을 통해 생명체는 지구상에서 가장 가혹한 환경 중 하나인 심해의 어두운 심연에서 번성할 수 있습니다.