오리너구리는 어둠 속에서 청록색으로 빛난다.

문광주 기자 / 기사승인 : 2020-11-03 20:02:16
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최초로 알을 낳는 포유류의 생체 형광 포착.
오리너구리 모피는 자외선 아래에서 청록색으로 빛나.
생체 형광이 포유류 본래의 특성이 아닐까 학계 의문.

자외선으로 인해 오리너구리는 어둠 속에서 빛난다.
최초로 알을 낳는 포유동물의 생체 형광 포착

신비한 빛 :
오리너구리의 털은 자외선에 노출되면 밝은 녹색 또는 청록색으로 빛난다. 형광색이다.
이것은 단조로운 동물과 특히 원시적인 포유류 그룹에서 생체 형광의 첫 번째 증거다.
이런 능력이 이전에 생각했던 것보다 더 많은 포유류에 존재한다는 것을 의미할 수 있다.

▲ 오리너구리는 그 자체로 기괴한 생물인데, 이제는 생물 형광 능력도있다. © Goddard Photography



해파리, 물고기, 나비 또는 산호 등 :
생물 형광 현상은 동물계에서 드물지 않다. 이 빛은 동물의 조직과 세포에 있는 특정 분자가 단파, 고에너지 빛에 의해 자극을 받을 때 발생한다. 그런 다음 초과 에너지를 장파, 유색 빛의 형태로 방출한다. 생물 형광은 해양 동물, 양서류 및 카멜레온과 같은 일부 파충류에서 특히 흔하게 나타난다.

그러나 포유류에서는 이러한 빛을 발하는 능력이 예외인 것 같다. 지금까지 포섬과 날다람쥐 만 자외선 아래에서 형광을 발하는 것으로 알려져 있었다.

오리너구리도 빛나는 효과를?

위스콘신 노스랜드 대학의 파울라 스페트 아니치(Paula Spaeth Anich)가 이끄는 연구팀은 최근 처음으로 오리너구리의 생물 형광을 조사했다. 에키드나와 마찬가지로 이 알을 낳는 포유류는 태반과 유대류가 분리된 원시 포유류 그룹 단공류(Monotremata:가장 원시적인 난생 포유류)에 속한다.

연구팀은 암실에서 호주 오리너구리 Ornithorhynchus anatinus의 박제 표본 3개에 385~ 396나노미터 파장의 UV 광선을 조사했다. 형광 분광법과 사진의 도움으로 그들은 모피가 이 방사선을 얼마나 잘 흡수하는지, 그리고 그것이 다시 방출되는지 여부와 무엇을 다시 방출하는지를 조사했다.

오리너구리 모피는 자외선 아래에서 청록색으로 빛난다.

그 결과 오리너구리의 털도 형광을 발한다.
우리에게 보이는 빛 아래에서 그녀의 모피는 균일하게 갈색으로 보인다.
그러나 자외선 아래에서 이 알을 낳는 포유류의 털은 녹색 또는 청록색으로 빛난다.
측정 결과에서 알 수 있듯이 500에서 600나노미터의 파장 범위에서 시간 지연으로 UV 광선의 이전에 흡수된 에너지를 방출한다.

Anich와 그녀의 동료들은 “우리의 관찰은 알을 낳는 포유류의 생체 형광에 대한 첫 번째 보고서다. 생물 형광 능력은 유대류, 태반, 그리고 현재의 결과에서 알 수 있듯이 단조로운 포유류의 세 가지 하위 부류 모두에 존재하는 것으로 보인다. “생물 형광 종은 또한 3개 대륙과 다양한 생태계에 분포되어 있다.

▲ 호주 태즈메니아(Tasmania에서 수집한 수컷 오리너구리 (Ornithorhynchus anatinus) 박물관 표본 (FMNH 16612)은 노란색 카메라 렌즈 필터없이 가시광선과 385-395nm 자외선 (UV) 아래에서 촬영됐다. ~ 500 nm의 청록색에서 녹색으로의 생물 형광이 중간 패널에서 보인다. UV 흡수는 맨 오른쪽 패널의 어두운 영역으로 표시된다. 자료: 관련 논문 Fig.1


야간에 빛나는 것은 무엇일까?

그러나 이 동물들은 무엇을 그들의 빛으로 사용할까?
주머니쥐 또는 날다람쥐는 밤과 새벽과 황혼에 가장 활동적인 오리너구리다.
연구자들은 이러한 포유류에서 자외선과 생체 형광을 흡수하는 능력이 열악한 조명 조건에 적응할 수 있다고 제안했다.

상상할 수 있는 조명 기능 중 하나는 예를 들어 파트너를 선택할 때 특정 내부 커뮤니케이션이다. 그러나 오리너구리의 빛에서 성별에 따른 차이를 찾을 수 없었기 때문에 Anich와 그녀의 팀은 이 기능이 가능성이 적다고 생각한다. 대신, 그들은 종간 범위에서 생물 형광의 생태 학적 이점을 본다.

과학자들은 "많은 야행성 및 어두 컴컴한 포유동물이 UV에 민감한 시각적 감각을 가지고 있는 것처럼 보인다"고 설명했다. 따라서 피부의 UV 흡수가 좋으면 오리너구리가 포식자에게 눈에 덜 띄게 만들 수 있다. 가시광선의 빛은 이 효과의 부작용으로 발생한다.

▲ 호주 태즈 매니아에서 수집 한 두 오리너구리 (Ornithorhynchus anatinus) 박물관 표본의 형광 스펙트럼 (FMNH 16612, 파란색 및 FMNH 55559, 빨간색, 임의 단위의 강도). 500 nm에서 시작하는 피크는 청록색 / 녹색 생체 형광과 관련이 있다. 광원 스펙트럼 (검은 색)을 기록하기 위해 확산 반사율 표준이 사용되었다. 200-400 nm 범위에서 검정과 빨강 및 파랑 곡선의 차이는 표본에 의한 자외선 흡수 때문이다. 자료:관련 논문 Fig.2


진화의 뿌리에 대한 통찰력

이 발견은 포유류에서 생물 형광의 진화와 관련하여도 흥미롭다.
"알을 낳는 포유류가 1억 5천만년 전에 유대류-태반 계통에서 분기된 것으로 추정된다"고 Anich는 설명한다. "따라서, 그것이 너무 먼 관련 동물, 모피 생체 형광물질을 가지고 있다는 것을 보는 것은 매혹적이다."

그들의 관점에서, 결과는 포유류의 생물 형광이 이전에 생각했던 것만큼 드물지 않을 수 있음을 시사한다.
연구진은 "포유류 -Biofluoreszenzen은 밀접하게 관련된 몇 가지 종에 국한되지 않고 혈통에 걸쳐 나타난다"고 말했다. "이것은 생물 형광이 포유류의 본래 특징이 아닌지에 대한 의문을 제기한다." 그것이 사실인지 여부에 대한 추가 연구가 보여야 할 것이다.
(Mammalia, 2020, doi: 10.1515/mammalia-2020-0027)
출처: De Gruyter

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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