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해양 포유류 잠수 전 수초내에 심장박동 80회까지 낮춰.
폐의 크기줄여 가스교환 억제하기도. 잠수병에 걸리지 않는 그들만의 노하우.

돌고래가 잠수병을 피하는 방법
해양 포유류는 몇 초 만에 심장 박동을 극적으로 떨어뜨릴 수 있다.

영리한 조치 :
돌고래는 잠수에 맞게 심박수를 조정한다.
이에 따르면 해양 포유류는 다이빙 전 몇 초 내에 심장 박동을 분당 최대 80회까지 낮춘다. 이로써 산소를 절약할 뿐만 아니라 잠수병을 예방한다. 이 반응이 순전히 반사적으로 발생하지 않지만 돌고래는 학습된 명령으로도 실행할 수도 있다. 

▲ 돌고래는 잠수에 맞게 심박수를 조정한다.

다이버가 수면에 너무 빨리 들어가면 감압병이나 잠수병의 위험이 있다.
높은 수압 때문에 이전에 혈액에 녹아 있던 질소가 갑자기 팽창해 혈액에 질소 기포가 형성된다. 이것은 정맥과 장기를 손상시킬 수 있으며 최악의 시나리오에서는 다이버가 죽을 수도 있다.

우리 인간과 달리 고래, 바다사자 등은 이 잠수병에 거의 걸리지 않는다.
일부 동물은 잠수하는 동안 부분적으로 폐의 크기를 줄인다. 이를 통해 가스 교환을 억제해 위험을 피한다.
해양 포유류는 신진대사와 심장 박동도 느려진다.
이 반응이 순수한 반사인지 아니면 동물의 영향을 받았는지, 심지어는 학습했는지 불분명했다.

돌고래에 근접 관찰

발렌시아(Valencia)의 해양학 재단(Oceanographic Foundation)의 안드레아스 팔만(Andreas Fahlman)과 함께 일하는 과학자들은 최근 이 궁금증을 더 자세히 조사했다.
야생 동물에서는 잠수 중에 심박 수가 어떻게 변하는지 확인하기가 어렵다.
따라서 연구원들은 Fahlman과 그의 동료들이 돌보고 훈련한 세 마리의 장성한 수컷 돌고래 (Tursiops truncatus)와 함께 작업했다.

그들은 돌고래에게 시각적 지시에 따라 30초에서 180초 동안 숨을 참도록 훈련했다.
또한 해양 포유류에게 동물의 폐 기능을 측정하는 특수 제작된 장치를 만들어 돌고래가 익숙하게 했다. 운동 중 심박수를 확인하기 위해 심전도 센서를 장착했다.
돌고래는 언제든지 연구조사를 떠날 수 있었다.

▲ 실험 중 ECG 센서가 부착된 돌고래. © Mirage, Siegfried and Roy ’s Secret Garden and Dolphin Habitat

돌고래는 심박수를 조절할 수 있다.

돌고래는 시뮬레이션 된 다이빙에 따라 실제로 심장 박동수를 변화시켰다.
“숨을 참으라고 하면 심박수가 숨을 참기 시작하기 직전이나 직후에 떨어 진다”고 Fahlman은 설명했다. 평균적으로 심박수는 분당 약 40회 감소했다. 동물이 특별한 지시없이 다이빙을 하더라도 심박수가 눈에 띄게 감소했다. 특히 처음 20초 동안은 더욱 그렇다.

"우리는 돌고래가 다른 호흡멈춤 단계와 비교해 긴 멈춤을 준비할 때 심박수를 더 빠르고 강하게 낮추는 것을 관찰했다"고 Fahlman은 보고했다. 심박수는 처음 20초 동안 분당 최대 80 회까지 달랐다.
"우리가 호흡 속도를 줄일 수 있는 것처럼 돌고래는 심박수를 스스로 변화시킬 수 있는 능력이 있다"라고 연구원은 말했다.

▲ 개별 돌고래의 순간 심박수 (ifH) 반응의 예(시간 -20 ~ 0) 및 숨을 참는 동안 최대 40초(시간 0 ~ 40 초). (A) LONG 및 SHORT 다이빙의 경우 ifH (각각 미리 결정된 다이빙 시간이있는 기호가 선행 됨) 및 기호가 없는 다이빙 (NS), 여기서 다이빙 시간은 돌고래에 의해 결정된다. (B) 돌고래 D3에서 3 개의 NS 다이빙에 대한 숨을 참는 동안 ifH 변화 (표 1). 잠수 시간, 마지막 숨을 쉬기 전과 숨을 참기 후 첫 숨을 멈춘 시간은 괄호 안에 표시. (자료:관련 논문)

조건부 반응?

과학자들에 따르면, 돌고래가 외부 자극에 대한 일종의 조절된 반사 반응을 통해 심장 박동을 조절할 수 있다는 것을 보여준다. 이 반응은 몇 초 내에 발생한다.
연구팀은 "이는 다이빙 중에 산소를 보존할 수 있게 해주며 감압병과 같은 다이빙 관련 문제를 피하는 열쇠가 될 수 있다"고 설명했다.

더 많은 연구가 이제 야생 돌고래도 이 전략을 사용하는지 확인해야 한다.
그러면 다른 잠수 해양 포유류에서도 발견될 수 있을 것이다.

시끄러운 소음은 심박수 조절 반응을 방해한다.

이러한 심장 박동 조절은 돌고래와 다른 해양 포유류가 적응했음에도 불구하고 다이빙 질병에 100% 면역이 되지 않는 이유를 설명할 수 있다.
"석유 생산 중에 수중 타격과 같은 인공 소음은 이러한 동물의 잠수병과 같은 문제와 관련이 있다." Fahlman은 설명했다.

이것은 인공 수중 소음을 줄여야 할 필요성을 강조한다.
"감압병을 예방하기 위해 심박수 조절 능력이 중요하고 비정상적인 소음에 갑작스럽게 노출되어 이 심박수 조절 메커니즘이 실패하면 갑작스러운 시끄러운 소음을 피해야 한다. 대신 스트레스를 최소화 하기 위해 시간이 지남에 따라 소음 수준을 천천히 높여야 한다.”
(Frontiers in Physiology, 2020, doi : 10.3389 / fphys.2020.604018)
출처 : Frontiers

[더사이언스플러스=문광주 기자] "Beautiful Nature is Silent"

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