[장수철의 생물학을 위하여] 물에 적응한다는 것의 의미

입력 : ㅣ 수정 : 2017-10-09 22:54

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물이 우리에게 정말 중요하다는 말은 너무나 당연하기 때문에 흘려버리는 명제 중 하나다. 그렇기 때문에 지난번<서울신문 8월 22일자 29면 ‘분자구조로 본 물의 소중함’>에 언급했음에도 불구하고 이번에 새삼 다시 강조하는 것이다.
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초등학생들도 아는 것처럼 지구 지표면의 4분의3을 물이 덮고 있다. 이 많은 물은 태양계가 형성되면서 지구가 탄생할 때부터 있었다. 그래서 생물의 탄생과 그 이후 약 38억년 동안 기나긴 생물 변화의 역사도 물속에서, 그리고 물과 밀접한 관계 속에서 일어났다. 그 흔적은 지금도 곳곳에서 발견할 수 있다.
장수철 연세대 학부대학 교수
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▲ 장수철 연세대 학부대학 교수

물속에서 생물들은 물이라는 물리적 환경에 적응할 수밖에 없다. 빨리 움직여야 하는 동물들은 모두 물살을 가르기에 유리한 유선형 몸체를 가진다. 참다랑어, 조기, 멸치 등 대부분의 어류는 물론 포유류인 물개와 조류인 펭귄도 예외가 아니다. 또 어류가 아가미를 통해 호흡을 하고 부레를 이용해 물속에서 상하 이동하는 것 등도 생물들이 물에 적응한 대표적인 사례다.

인간은 물 밖에서 산다. 지금 우리에게는 당연한 것처럼 느껴지지만 처음으로 물 밖으로 나온 우리의 조상 생물들에게는 커다란 도전이었다. 물속과 달리 산소를 풍부하게 공급받을 수 있다는 것은 분명한 장점이지만 공기 중으로 물(수분)을 뺏기는 것은 목숨이 걸린 일이었기 때문이다.

약 5억년 전부터 땅 위로 올라온 식물의 조상은 육상에서 물과 양분을 흡수하기 위해 균류에 의존할 수밖에 없었다. 지금도 콩과식물을 비롯한 많은 식물들은 양분의 흡수를 위해 곰팡이류와 공생을 하고 있다. 또 수분을 보존하기 위해 식물들은 체표면을 큐티클로 덮고 기공을 통해서만 기체와 물이 출입하도록 했다. 식물들은 광합성에 필요한 빛에너지를 더 얻기 위해 키가 자라면서 뿌리에서 흡수한 물을 위로 공급하기 위해 관다발 체계를 진화시켰다.

식물들의 번식 방식도 물에 의존하던 것을 극복하는 과정을 거쳐 진화해 왔다. 아직도 이끼류와 양치류는 물을 통해 정자를 이동시키지만, 현존하는 식물의 대부분인 겉씨식물과 속씨식물은 정자를 공기 중에서도 쉽게 이동시킬 수 있도록 꽃가루를 만들어 냈다.

육상의 동물들도 공기 중에 수분을 뺏기지 않으려고 땅 위 환경에 적응해 왔다. 절지동물의 딱딱한 몸이나 동물의 피부세포들은 수분을 보존하는 데 기여한다. 신장의 복잡하고 긴 관 구조는 질소 노폐물을 여과하는 과정에서, 그리고 대장은 소화 노폐물로부터 물을 최대한 재흡수하도록 진화했다.

산소를 더 적극적으로 이용하려는 적응도 생겨났다. 어류는 아가미를 포함한 혈관을 통해 혈액을 공급하는 덜 복잡한 구조의 심장과 순환계를 지니고 있는 반면 허파로 호흡을 하는 육상동물의 심장은 허파로부터 산소를 얻기 위해 혈액이 허파를 경유하는 순환과 그 결과 얻게 된 산소가 풍부한 혈액을 온몸으로 보내는 순환, 이렇게 이중 순환을 하는 중책을 맡고 있다.

동물은 물속에서 난자와 정자가 방출돼 수정되는 체외수정이 유리하다. 이러한 번식 전략은 동물이 육상으로 진출한 이후에도 온존해 양서류는 물의 주변에 서식하면서 물속에서 체외수정을 하고 있다. 그렇지만 파충류, 조류, 포유류는 태아로 발전할 배아에게 물과 양분을 공급하는 양막란을 만들었다. 이 양막란은 자신만의 수생 조건을 만들어 건조한 조건에서도 번식이 원활하게 진행되도록 한 발명품이다.

물은 우리가 존재하는 데 전제조건이자 필수조건이다. 물을 현명하게 이용할 수 있도록 진화해 온 생물의 조상에게 경의를 표하자. 인간의 문명이 발달한 지금 ‘치수’는 어떻게 보면 생물학적 적응의 연장선상에 있다고 볼 수 있다. 우리 모두에게 환경을 사랑하는 마음과 함께 물에 대한 적응과 물로 인한 한계를 극복해 온 생물들의 노고와 역사를 포함하는 사고의 폭과 넓이를 갖길 바란다.
2017-10-10 25면
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