강과 바다를 오가는 ‘연어’의 비밀

민물고기는 호수나 연못, 강 등 민물에 살고, 바닷물고기는 짠물에 살게 마련이다. 이를 설명하려면 삼투현상이라는 조금 어려운 이야기를 하지 않을 수 없다. 삼투현상이란 반투과성 막을 사이에 두고 농도가 높은 진한 용액과 농도가 낮은 묽은 용액이 있을 때, 막을 통해 농도가 진한 쪽으로 물이 이동하는 현상이다. 설명은 어렵지만 우리 일상생활에서 쉽게 보기를 찾을 수 있다. 김장할 때 배추를 소금으로 절이면 빳빳하던 배추가 풀이 죽어 물렁물렁해지는 것을 보았을 것이다. 삼투현상으로 배추 속의 물이 밖으로 빠져나왔기 때문이다.

마찬가지로 민물고기가 바닷물로 들어가면 몸의 수분이 몸 밖으로 빠져나온다. 짠물에서 체내 수분을 잃은 물고기는 쭈그러들 터이다. 바닷물고기는 몸 밖으로 빼앗기는 수분을 보충하기 위해 바닷물을 마시고, 몸 안으로 들어오는 바닷물 속의 과다한 염분은 아가미를 통해 배출한다. 이러한 기작을 통해 바닷물고기는 짠 바닷물에서 살 수 있다. 반대로 바닷물고기가 민물로 들어가면 삼투현상으로 몸 안으로 물이 흡수된다. 몸이 점점 퉁퉁 부풀어 오를 것이다. 이에 대처하지 못하는 물고기는 민물과 바닷물을 오갈 수 없다.

민물고기는 민물에, 바닷물고기는 바닷물에 살지만, 항상 예외는 있기 마련이다. 연어, 뱀장어, 황어, 송어 등 산란을 위해 바다와 강을 오가는 물고기도 있다. 연어, 황어, 송어는 바다에서 살다가 알을 낳으러 강으로 올라가고, 반면 뱀장어는 강에서 살다가 알을 낳을 때가 되면 바다로 간다. 한편 숭어나 전어 등은 강물이 흘러드는 하구 근처 바다에 살다가 강으로 거슬러 오르기도 한다.

강과 바다를 오가며 사는 대표적인 물고기는 연어이다. 민물에서 태어난 새끼 연어는 어떻게 바다로 가서 아무 문제없이 살 수 있을까? 이 질문에 대한 답을 얻기 위해 과학자들이 수십 년간 노력해왔지만, 속 시원한 답이 나오지는 않았다. 5월 5일자 사이언스데일리는 이러한 질문의 답에 한 발짝 다가갈 수 있는 최근 연구 결과를 보도하였다. 봄이 되면 낮이 길어지는데 늘어난 광량이 처음 바다로 나가는 2년생 연어의 뇌 발달에 영향을 미친다는 것이다.

연구팀은 바다로 나갈 준비를 하는 새끼 연어의 정상적인 발육에 갑상선 호르몬 변화가 중요할 것으로 생각했지만, 어떻게 호르몬이 활성화되어 역할을 하는지 알지 못했다. 그렇지만 이번 연구로 빛이 중요한 역할을 한다는 것을 알았다. 빛은 새끼 연어의 뇌에 갑성선 호르몬을 활성화시키는 데이오디나제(deiodinase)라는 특별한 효소의 생성을 촉진한다. 이 효소가 새끼 연어들이 민물에서 바다로 들어가기 전에 준비 과정을 도와준다.

민물고기는 민물에, 바닷물고기는 바닷물에 살지만, 항상 예외는 있기 마련이다. 연어, 뱀장어, 황어, 송어 등 산란을 위해 바다와 강을 오가는 물고기도 있다. 연어, 황어, 송어는 바다에서 살다가 알을 낳으러 강으로 올라가고, 반면 뱀장어는 강에서 살다가 알을 낳을 때가 되면 바다로 간다. 한편 숭어나 전어 등은 강물이 흘러드는 하구 근처 바다에 살다가 강으로 거슬러 오르기도 한다.
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연어의 아가미는 체내의 염분 균형을 조절하는데 중요한 역할을 한다. 연구팀은 또한 새끼 연어들이 바닷물에 도달하면 갑상선 호르몬을 활성화시키는 데이오디나제가 아가미에서 증가하는 것을 발견하였다. 그동안의 연구에서는 민물에 사는 연어의 치어를 대상으로 갑상선호르몬과 아가미에 대한 연구를 해왔기 때문에 갑상선 호르몬의 역할이 중요하다는 사실을 알지 못했다. 이번 연구 결과로 빛이나 염분과 같은 환경 요인이 어떻게 생리적인 변화를 조절하는지 이해할 수 있게 되었다. 이러한 결과를 종합하면 연어 치어들이 어떻게 민물에 살다가 바닷물 환경에 적응하게 되는지 이해할 수 있을 것이다.

환경 요인은 연어의 학습에 영향을 미친다. 연어가 지속적으로 스트레스를 받으면 연어가 알을 낳으러 자기가 태어난 강으로 돌아가지 못할 수도 있다는 연구 결과가 있다. 만약 환경 조건이 오랫동안 좋지 않으면 학습 능력도 떨어진다. 인간 사회도 마찬가지이다. 예전에는 개천에서도 용이 나곤 했는데 요즘은 가정환경이 어려우면 공부해서 성공하기가 여간 어려워진 것이 아니다.

노르웨이에서는 물고기 뇌에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 뇌는 거의 모든 생물의 대사작용을 조절하지만, 물고기 뇌에 관한 연구는 산발적으로 이루어지고 있다. 특히 노르웨이에서는 수산업과 양식업의 비중이 크므로 물고기 뇌가 어떻게 작용하는지 연구하는 것은 중요할 것이다. 우리나라에서도 동해로 흐르는 강을 따라 연어가 알을 낳으러 올라온다. 또한 우리나라에서 수산업이 차지하는 비중이 높으므로 우리도 이와 같은 연구가 필요하지 않을까싶다

 ScienceTimes