한국창조과학회

차가운 물속에서 온혈을 유지하는 상어

2023-03-08

차가운 물속에서 온혈을 유지하는 상어

(Hot-blooded Sharks)

by David Asfour

거대한 백상어(white shark)가 매우 차가운 물속에서 그처럼 육중한 몸으로 빠른 속도를 유지할 수 있다는 것은 쉽지 않은 일이다. 그러나 단순하지만 훌륭한 설계는 높은 혈액 온도를 통해 상어의 근육이 차가운 물속에서도 행동할 수 있도록 허락하고 있었다.

매년 8월의 여름이 가까워 오면 나는 흥분이 된다. 일 년 중 가장 좋아하는 시간인 ‘상어주간(Shark Week)’이 가까워 오기 때문이다. 이 인기 있는 TV 시리즈의 성공은 놀랄만한 일이 아니다. 저항을 줄이는 특별한 비늘에서부터 다른 물고기의 전기장을 탐지하는 복잡한 장비에 이르기까지, 상어의 놀라운 디자인은 과학자, 엔지니어, 그리고 많은 대중들을 깜짝 놀라게 만들고 있고 영감을 주고 있다[1].

특별히 언급하고 싶은 한 가지 특징은 어떤 람노이드 상어(Lamnoid sharks)의 정교한 열조절 시스템인데, 그 시스템은 심부 체온을 주변의 수온보다 높은 8~21℃ 범위로 유지하도록 해준다. 대부분 다른 물고기들은 주변의 수온과 체온이 일치하는 냉혈로 되어 있다.

환도상어(common thresher, 고래를 공격하는 상어로 알려져 있음), 청상아리(shortfin mako), 공포의 백상아리(great white) 등과 같은 세계에서 가장 유명한 몇몇 상어들은 놀라운 속도를 유지하고 화려한 기술을 수행하기 위해서 상승된 혈액 온도가 필요하다. 이들 상어에게 그러한 힘과 지구력을 주는 적색 근육이 제대로 작동되기 위해서 따뜻한 혈액온도가 필요한 것이다.

상어의 아가미를 통해서 물이 흐를 때 매우 차가우며, 거기에서 산소가 상어의 피로 전달된다. 냉각된 피가 적색 근육으로 흘러가지 않도록 하기 위해서, 이들 특별한 상어들은 괴망(rete mirabile)이라 부르는 혈관 망(mesh)을 지니고 있다.

이러한 놀라운 “혈관 망"으로 인해 아가미에서 나오는 피는 근육에서 나오는 피를 지나서 흐르도록 해준다. 두 시스템은 서로 지나서 흐르기 때문에, 열이 따뜻한 내부 혈액으로부터 차가운 외부 혈액으로 전달되는 것이다.

이러한 열 재활용 시스템은 끊임없이 움직이는 적색 근육 조직의 마찰을 통해 내부의 혈액이 따뜻하게 유지되도록 해준다.

괴망의 신기함은 상어에만 독특한 것이 아니며, 낙타, 기린, 염소, 조류 등에서도 찾아볼 수 있다. 이들 각각의 동물들에서 괴망의 기능은 동물만큼이나 다양하다. 기린은 뇌손상의 원인이 될 수 있는 혈압의 갑작스러운 증가 없이도 머리를 구부려 물을 먹을 수 있으며, 염소는 외부의 공기 습도를 모니터링 할 수 있고, 조류는 뇌에 산소를 더 잘 보낼 수 있다.[2]

위대한 디자이너들의 특징은, 한 가지 기본 설계를 여러 목적으로 성공적으로 사용할 수 있는 능력에 있다. 우리의 하나님은 단순한 혈관 망을 그처럼 엄청나고 다양한 방법으로 사용하실 수 있는 놀라운 분이신 것이다!

Footnotes

1. W. Raschi and C. Tabit, “Functional Aspects of Placoid Scales: A Review and Update,” Australian Journal of Marine and Freshwater Research 43 (1): 123–147. The shark’s scales are called dermal denticles, or “skin teeth,” because they are actually teeth like ours (which have a very smooth enamel surface). The ability to detect electrical fields is called electroreception.

2. A. A. F. De Salles et al., Arteriovenous Malformation Animal Model for Radiosurgery: The Rete Mirabile, American Journal of Neuroadiology 17 (8): 1,451–1,458.

*David Asfour earned his BS in biology from Liberty University, and he is currently earning his masters degree in marine biology. He now teaches high school biology in Florida.

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