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주걱철갑상어는 플랑크톤만 먹도록 설계되었다.
(Paddlefish Are Tuned to Eat Only Plankton)
Brian Thomas

   주걱철갑상어(Paddlefish)는 대리석상어라고도 알려져 있으며, 담수호에 서식하는 연골어류이다. 주걱철갑상어는 염수새우와 물벼룩과 같은 작은 갑각류를 포함하는 물에 사는 먹이류인 플랑크톤만을 먹는다. 주걱철갑상어는 코처럼 생긴 주걱에 있는 센서를 이용해서 먹잇감을 사냥하는데, 이 센서는 작은 먹잇감이 있는 곳을 정확히 알려준다. 최근 오하이오 대학의 생물학자들은 이 시스템이 효과적으로 작동하는 이유를 발견했다.

주걱철갑상어의 긴 코 표면에 있는 미세한 구멍들 속에는 전기수용세포(electroreceptors)라고 하는 특수한 세포들이 매몰되어 있다. 전기수용세포는 약한 전류를 감지하는데, 이 신호는 뇌로 보내져서 다른 뉴런의 신호처리과정을 거치지 않으면 쓸모가 없다. 연구팀은 주걱철갑상어의 신경계가 가장 효과적으로 처리할 수 있는 전기자극의 강도 범위를 규명했다.

연구팀은 살아 있는 주걱철갑상어에서 전류의 패턴과 강도에 따라 반응하는 뉴런의 활성도를 측정했다. 동물성 플랑크톤의 심장 박동은 미세한 전류를 생산한다. 연구팀은 플랑크톤의 것과 유사한 약한 전류에 대한 주걱철갑상어의 반응을 더 강한 전류에 대한 반응과 비교했다. AIP Physics News Highlights의 보고에 따르면, ”주걱철갑상어의 센서는 동물성 플랑크톤이 내보내는 전류를 가장 잘 감지한다”는 것이다.[1] 이 연구 결과는 학제간 논문 지인 Chaos 지에 게재됐다.

또한, 연구팀은 전기수용세포가 감지한 신호를 파형 펄스로 전환시켜 주걱끝에서 아가미로 전달하는 '내부 발진기(internal oscillator)'의 존재를 관찰했다.
 
연구팀이 전기 자극의 강도를 증가시키자, 주걱철갑상어의 감지기는 패턴 없는 소음 속에서 신경 활성도가 폭발적으로 증가하는 것이 아니라, 대신 파형의 펄스를 잃어버렸다. 이러한 결과는 전기수용세포 전체가 플랑크톤의 전기 신호를 받았을 때, 더 강한 신호를 뇌로 보내고 있다는 사실을 보여준다.

주걱철갑상어는 이와 같은 방식으로 플랑크톤의 존재를 알아낼 뿐 아니라, 자신의 입으로부터 먹이까지의 거리도 알아낼 수 있었다. 이 정교한 시스템이 플랑크톤의 전기 신호 강도를 거리로 바꾸고, 전기수용세포의 계속적인 발진을 통해 거리를 비교하고, 거리 정보를 계속 업데이트하는 것이 분명하다. 이런 신호는 깜깜한 물속에서도 주걱철갑상어가 정확히 먹이를 찾을 수 있게 해준다.

연구자들은 이 독창적인 시스템이 플랑크톤이 내보내는 신호를 감지한다는 것을 알아냈다. 그리고 주걱철갑상어의 뇌, 주걱, 아가미, 입의 구조를 포함한 나머지 신체 모두가 협력하여 동물성플랑크톤만을 먹기에 적합하게 되어 있었다는 것이다. 실제로, 주걱철갑상어는 곤충이나 벌레를 먹지 않기 때문에, 낚시꾼들의 미끼에 걸리지 않는다.

이것은 최초의 주걱철갑상어는 먹이를 찾는데 필요한 모든 구조들이 처음부터 완전하게 서로 협조적으로 존재하고 있어야함을 의미하며, 주걱철갑상어는 의심의 여지없이 창조되었다는 것을 의미하는 것이다.
 

References

1. Paddlefish sensors tuned to detect signals from zooplankton prey. Physics News Highlights. American Institute of Physics news release, January 4, 2012. Reporting on research published in Neiman, A. B. and D. F. Russell. 2011. Sensory coding in oscillatory electroreceptors of paddlefish. Chaos. 21 (4): 047505

 

출처 : ICR News, 2012. 1. 24.
URL : http://www.icr.org/article/6602/
번역자 : 조연진

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