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극한 생물

대한민국 교육부 2015. 12. 2. 12:02

극한 생물



■ 극한 생물

모든 생명체는 지구의 환경과 어우러져 살아가고 있습니다. 지구 환경은 대부분 생물이 살아가기에 적합한 조건을 가지고 있지만, 가끔은 지구의 극단적인 환경에 적응하며 살아가는 생물들도 있습니다. 100℃ 이상의 뜨거운 물에서 사는 생물도 있고, 바닷물의 10배 이상의 염분 농도를 가진 곳에서 살아가는 생물도 있는가 하면, 방사능으로 오염된 지역에서 사는 생물들도 있습니다.


오늘날 극한 환경에 사는 생물들에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 왜냐하면 이들에 대한 연구가 우주에 있을지 모를 생물체를 연구하는 출발점이 되기 때문입니다. 지구의 극한 환경에 사는 생물을 이해하는 건 우주의 극한 환경에 사는 생물체가 생명을 유지하는 원리를 예측할 수 있도록 도와줄 수 있습니다. 그럼 지구에 사는 다양한 극한 생물을 알아볼까요?



■ 대염호(Great Salt Lake)에 사는 세균 

미국 유타주의 대염호(Great Salt Lake)는 더운 여름이 되면 호수가 분홍빛으로 변합니다. 그런데 이 호수는 아름다운 색과 달리 한 모금만 마셔도 몸에 탈수가 일어날 정도의 높은 염분을 가지고 있습니다. 이 호수의 평균 염분 농도는 320‰로 바닷물의 염분 농도의 거의 10배에 해당됩니다. 이런 고농도의 염분 농도에서도 생물이 살아갈 수 있을까요?


▲ 염분이 가득한 분홍빛 호수(출처: 에듀넷)


더운 여름 이 호수가 분홍빛으로 물드는 이유는 이 호수에 사는 할로박테리아(Halobacterium)라는 세균 때문입니다. 할로박테리아는 지구 상에서 염분의 농도를 가장 잘 견디는 생물로, 다른 세포라면 탈수로 죽을 정도의 높은 염분 농도에서도 살 수 있습니다. 할로박테리아는 세균 막에 붉은색 색소 단백질을 가지고 있어, 더운 여름 할로박테리아가 번성하면 호수의 색이 붉게 변하게 되는 것입니다.


▲ 할로박테리아(Halobacteria)(출처: 에듀넷)


그럼 어떻게 염분이 높은 환경에서도 이 세균은 살 수 있을까요? 보통 세포를 염분 농도가 높은 물에 넣으면, 삼투 현상에 의해 세포 안에 있는 물이 밖으로 탈수가 일어나고, 세포는 죽게 됩니다. 그러나 이 세균은 세포 안에, 바깥의 환경과 비슷한 농도의 칼륨 이온(K+)을 끊임없이 유지하기 때문에 삼투 현상에 의해 물이 밖으로 빠져나가는 것을 방지합니다.


▲ 삼투 현상(출처: 에듀넷)



■ 깊은 바다에 사는 생물 

수심 5,000m 태평양 심해저 평원은 햇빛이 도달하지 못하는 암흑 천지입니다. 또한 수온이 고작 1~2℃ 정도 밖에 되지 않기 때문에, 냉장고 속(4℃)보다 더 춥습니다. 수압은 약 500기압 정도인데, 이는 1cm2 면적을 500kg으로 누르는 정도의 압력으로, 우리 손톱 위에 소형 자동차 한 대를 올려놓은 것과 마찬가지의 무게라고 할 수 있습니다. 심해는 이처럼 빛이 없고, 수온도 낮으며, 수압도 높기 때문에 생물이 살 수 없을 것이라고 생각됐습니다. 그런데 깊은 바다를 탐험할 수 있는 유인 잠수함이 개발되면서, 미지의 세계였던 태평양 심해저 평원에도 다양한 생물이 살고 있다는 것이 밝혀졌습니다.


깊은 바다에 사는 생물들은 빛이 없고, 수온이 낮고, 수압이 높은 극한 환경에서 어떻게 살아갈까요? 이곳에 사는 생물들은 이러한 환경에 적응하기 위해 몸의 형태나 색깔 등이 변화했습니다. 눈이 퇴화한 것, 눈이 커진 것, 빛을 내는 것, 큰 입과 날카로운 이빨을 가진 것 등이 있으며, 부레나 허파 등 압력에 의해 수축되는 기관이 없습니다. 또한, 몸 안에 수분을 많이 가지고 있어 높은 수압에서도 잘 견딜 수 있는 것입니다.


2000년대 후반 과학 잡지 디스커버리에서 심해에 사는 200종의 생물이 소개되었습니다. 그 중에서 가장 눈에 띄는 생물체가 심해 아귀 종류입니다. 커다란 입과 날카로운 이빨을 가진 심해 아귀는 수심 3,000m에서도 살 수 있는 것으로 밝혀졌습니다. 심해 아귀의 특이한 점은 암컷의 몸에 수컷이 달라붙어 평생을 산다는 것입니다. 왜 수컷 아귀는 암컷에 달라붙어 살게 되었을까요? 심해에는 생물들의 숫자가 많지 않기 때문에 짝을 찾기가 힘듭니다. 그래서 수컷 심해아귀는 암컷을 만나면 배를 물고 달라붙어 암컷으로부터 영양분을 얻어먹고 살다가, 번식기가 되면 암컷에게 정자를 제공하는 역할을 하는 것입니다.


▲ 심해 아귀 일종인 물고기(출처: 에듀넷)


심해 아귀와 더불어 또 하나의 신기한 생명체가 심해에 살고 있습니다. 바로 ‘아기 코끼리 문어’라고 불리는 생물입니다. 만화에 나올듯한 귀여운 모습의 이 문어는 길이는 20cm 가량이며 해저면을 기어 다니면서 먹이를 잡아먹습니다.


▲ 아기 코끼리 문어(출처: 에듀넷)


깊은 바다에 사는 동물들은 기이한 모습이지만, 모두 그 환경에 살아남기 위해 적응한 결과입니다. 아직까지 깊은 바다의 대부분은 미지의 세계로 남아 있습니다. 여러분이 관심을 가지고 연구하고자 한다면 더 신기한 생명체들이 우리 눈앞에 나타날 것입니다.



[자료출처: 에듀넷]




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