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* 독사가 물어서 죽이는 것은 자연에서 완벽하게 독창적인 시스템이다.
* 일부 유형의 뱀에서는 이 송곳니가 고정되어 있지 않지만 뒤로 접을 수도 있다.
* 모든 뱀은 치아 내부에 일종의 미세 주름이 있다.
* 플리시덴틴(plicidentine)주름은 뱀 조상의 특징, 독극물 장치에 독립적 반복적으로 사용돼

뱀이 송곳니를 얻은 방법
뱀 치아의 작은 내부 주름은 독관의 기원을 나타낸다.

미스터리 해결:
지금까지 뱀이 어떻게 송곳니에 독 통로를 발달시켰는지, 그리고 왜 그렇게 많은 뱀 그룹에서 송곳니가 서로 독립적으로 발달했는지 논쟁의 여지가 있었다. 최근 CT촬영으로 미세 분석한 결과가 설명을 제공한다. 우리들이 생각하는 것과는 달리 모든 뱀은 이빨에 작은 안쪽 주름이 있다. 독사 배아에서 이러한 주름 중 하나가 더 커져 독관을 형성한 다음 상아질이 늘어서 있다. 

▲ 이 독사(Atheris nitschei)는 개폐식 송곳니의 통로를 통해 독을 주입한다. 이 멋진 주입 장치는 어떻게 개발되었을까? author:Walter Heubach (German, 1865–1923)

독사가 물어서 죽이는 것은 자연에서 완벽하게 독창적인 시스템이다.
뱀의 머리는 엄청난 속도로 앞으로 쏠리고 물기 때문에 이 움직임은 척추동물 중에서 매우빠른 것 중 하나다. 뱀의 종류에 따라 파충류는 작은 홈이 있는 고랑이나 송곳니의 빈 통로를 통해 먹이에 독을 주입한다. 일부 유형의 뱀에서는 이 송곳니가 고정되어 있지 않지만 뒤로 접을 수도 있다.

서로 독립적으로 개발됨

놀라운 점:
뱀의 독이 있는 기구와 특히 독이 있는 이빨은 매우 복잡한 시스템이지만 바이퍼(Viper; 짝짓기가 끝나면 암컷이 수컷의 목을 물어서 죽임), 방울뱀 및 독있는 독성물뱀 Fordonia와 같은 다양한 뱀 그룹은 서로 독립적으로 이러한 특성을 개발했다.

호주 플린더스 대학의 알레산드로 팔시(Alessandro Palci)는 "뱀에서 송곳니가 그렇게 많이 발달했지만 다른 파충류에서는 거의 발달하지 않은 이유는 항상 미스터리였다"고 말했다.

뱀 배아의 독이 있는 치아의 홈 또는 속이 빈 채널은 내부 치아 상피의 깊은 주름에서 형성되는 것으로 알려져 있다. 그러나 이것이 유독한 뱀에게만 일어나는 이유와 다른 뱀에게도 그러한 주름의 예비 단계가 있는지 불분명했다. 이러한 이유로 Palci와 그의 팀은 이제 처음으로 26종의 뱀에서 송곳니의 형태와 발달을 현미경으로 자세히 관찰했다.

▲ 위: 뒷턱의 독송곳니(Fordonia 물뱀), 고정된 앞니(Taipan 독사) 및 접을 수 있는 송곳니(Gaboon 독사)의 예. 아래: Taipan 독사의 두개골과 독이빨의 단면. © A. Palci

숨겨진 주름

분석 결과:
생각과 달리 모든 뱀은 치아 내부에 일종의 미세 주름이 있다.
"이 특성은 이 파충류의 고유한 특성이다"고 연구원들은 보고한다. "독이 없는 뱀의 경우 이 플리시덴틴(Plicidentin)은 치아의 기저부에만 존재하며 치아가 주변 조직과 연결된 곳에만 있다." 연구원들은 이러한 주름이 치아를 조직에 고정시키는 데 도움이 된다고 생각한다.

치아 라이닝의 작은 주름은 마이크로 CT에서만 볼 수 있으므로 지금까지 발견되지 않았다. 뱀들은 다양한 그룹의 뱀이 비교적 쉽고 빠르게 송곳니를 형성할 수 있는 기초를 형성한다. "송곳니의 진화는 공통 조상으로부터 물려받은 특성인 플리시덴틴(plicidentin)이 독 주입을 위한 새로운 복잡한 구조를 형성하는 데 어떻게 도움이 되는지에 대한 우아한 예를 제공한다"고 Palci와 그의 동료들은 논문에 기술했다.

▲ 그림 3. Oxyuranus scutellatus의 변종 개체에서 플리시덴틴 인폴딩의 증가된 발현은 상악 구치부에서 액세서리 독 홈의 발달과 관련이 있다. (a) O. scutellatus 정상 표본의 왼쪽 상악 전외측 모습. (b,c) 상악 치아의 기저부를 가로지르는 수평 단면(삽입 참조)은 O. scutellatus의 정상 표본의 송곳니(b)에 있는 plicidentine과 상악 구치부(c)에는 없는 부분을 노출시킨다. (d) O. scutellatus 변종 우측 상악의 전방외측 모습. 상악 구치부에도 독 홈이 어떻게 발달했는지 주목. (e) 송곳니(위)와 상악 구치(아래)의 중앙을 통과하는 수평 단면은 후자에서도 봉합된 독 홈(독관)의 발달을 보여준다. (f,g) O. scutellatus 변종의 상악 치아 기저부를 가로지르는 수평 단면(삽입 참조). 이 표본이 어떻게 송곳니 기저부에서 상아질이 더 광범위하게 접혀 있는지(주름이 더 많고 더 깊음)(f), 뚜렷한 접힘이 상악 구치에서 발달한 독 홈과 관련되어 있음을 주목(g). (온라인 버전은 컬러) (출처: 관련논문 Plicidentine and the repeated origins of snake venom fangs)

주름에서 독의 ​​통로까지

연구원들은 조사 중에 그러한 유독한 치아가 어떻게 생성되는지 관찰할 수 있었다.
독사에서 치아의 내부 주름 중 하나가 더 뚜렷하고 치아의 기저부에서 끝까지 확장된다.
이 고랑은 또한 배아 발달 동안 치아 외부의 좁게 패인 곳으 로 인식될 수 있다. 

이 피부 주름이 완전히 형성된 후에야 단단한 상아질이 치아에 침착된다.

비교 연구에 따르면 북미와 중미의 사막에 사는 딱딱한 도마뱀도 매우 유사한 방식으로 송곳니를 형성한다. 그들도 플리시덴틴(plicidentine) 주름을 가지고 있으며 팀이 알아낸 것처럼 이를 독 구덩이 형성의 출발점으로 사용한다. 이것은 Plicidentin이 이미 뱀 조상의 특징이었고 독극물 장치에 독립적으로 반복적으로 사용되었음을 확인했다.

Palci와 그의 팀은 "이것은 뱀 송곳니의 놀라운 형태학적 및 발달적 유사성과 많은 뱀 그룹이 서로 독립적으로 그러한 송곳니를 개발할 수 있다는 사실에 대한 새롭고 간단한 설명을 제공한다"고 말했다.
(Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences, 2021; doi: 10.1098 / rspb.2021.1391)
출처: Flinders University

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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