과학자들이 심해 어류 촬영에 성공했다. 수심 8km 이상의 심해에서 포착된 이 어류는 지금까지 인간이 포착한 심해 어류 중 가장 깊은 곳에서 카메라에 담긴 어류로 기록됐다.
촬영된 어류는 ‘슈돌리파리스’ 속에 속하는 꼼치의 일종이다. 심해 탐사선의 자동 카메라가 일본 남부 이즈-오가사와라 해구 8336ｍ 바닷속에서 포착했다.
심해 어류를 촬영한 사례는 이전에도 있었다. 마리아나 해구 내 일본과 파푸아뉴기니 사이의 남쪽 8178ｍ깊이 바닷속에서 마리아나 꼼치를 촬영했다. 하지만 이번에는 158m 더 깊은 곳에서 어류를 포착했다.
바닷속 가장 깊은 부분은 그리스 신화 속 지하 세계의 신 하데스의 이름을 따서 ‘하달 존(초심해대)’이라고 불린다.
수심 6~11km(20,000~36,000ft)에 이르는 하달 존에는 빛이 전혀 들지 않는다. 몸을 찌그러뜨릴 정도로 압력이 거대하고, 얼어붙을 정도로 수온이 낮다.
환경이 이렇게 적대적이다 보니, 오랫동안 과학자들은 심해에선 생명체가 살 수 없다고 생각해왔다. 하지만 1977년 미국 연구팀이 바닷물과 마그마가 만나는 열수분출공(열수구에서 흘러나온 뜨거운 물이 차가운 바닷물과 섞이며 그 안에 있던 광물 등이 퇴적돼 생긴 굴뚝 모양의 구멍)을 촬영한 뒤, 상황이 달라졌다. 해저 2440m 아래로 내려간 원격 탐사선이 분출공 주위에 만발한 생명체를 발견했던 것이다.
1977년 이래 해양 과학자들이 분출공 일대에서 발견한 생물은 약 600여 종에 달한다. 비늘발고둥, 철갑을 가진 달팽이류, 가슴 부위 털 때문에 미국 배우 데이빗 핫셀호프의 이름을 딴 ‘예티 크랩’ 등이 대표적이다. 모두 과거에는 발견된 적 없던 것들이다.
과학자들은 이러한 생물이 하달 존의 거대한 압력과 낮은 온도, 칠흑 같은 어둠을 버티며 생존하는 능력에 큰 흥미를 느끼고 있다.
런던 대학 소속으로 열수 분출공 주위에 사는 생물을 연구해온 애비 채프먼에 따르면, 마리아나 해구 바닥 부위 압력은 1086바(압력의 단위)다. 머리 위에 코끼리 100마리가 서 있는 수준이다.
그렇다면 생물들은 이러한 극한 환경에서 어떻게 살 수 있을까?
하달 존에 사는 해양 생물들의 비결은 세포 단위에서 이뤄진 적응이다.
거대 다각 갑각류와 마리아나 꼼치 같은 생물들은 압전액(piezolytes, 이 단어는 압력을 뜻하는 그리스어 “piezin”에서 유래했다)이라 불리는 고농도 유기 분자를 갖고 있다. 이 압전액이 극도로 높은 압력에서 이들의 세포막과 단백질이 찌그러지는 것을 막아준다.
압전액은 세포 안에서 단백질이 차지하는 공간을 늘려줘, 주변의 수압 무게를 버틸 수 있게 해준다. 매사추세츠에 있는 우즈 홀 해양학 연구소 소속 심해 생물학자인 팀 생크에 따르면, “이는 텐트에 말뚝을 세우는 것과 같은 원리다.”
또 이와 관련된 연구들에 따르면, 해양 생물의 압전액 분자 트릴메틸아민-N-산화물(TMAO)의 양이 서식지 깊이에 따라 증가한다.
리즈 대학 연구원들이 2022년 발표한 연구는 TMAO가 물 분자와 강한 수소 결합을 형성함으로써 “수중에서 고정점”과 같은 역할을 한다는 결론을 내놓았다. 이를 통해 생물이 극한의 압력을 버틸 수 있는 것이다.
바다 표면 가까이에 사는 물고기들은 부레를 가지고 있다. 부레는 가스로 채워져 있고, 물고기가 가라앉거나 물위로 뜨지 않고 부력을 유지할 수 있게 해준다. 그런데 꼼치 같은 심해어는 부레가 없다. 만약 부레가 있다면, 가스로 채워진 부레와 외부 수압의 차이로 부레가 터져버릴 것이다.
이번에 촬영된 영상을 보면, 지금까지 가장 깊은 곳에서 포착된 물고기는 초반 15초까지 등장한다. 이후 영상은 이보다 수심이 좀 얕은 곳의 영상이다.
바다 깊은 곳에는 햇빛이 도달하지 않는다. 때문에 생물은 광합성을 통해 태양 에너지를 당으로 전환하지 못한다. 대신 그들은 해저의 열수 분출공 주변에서 일어나는 화학 반응을 활용한다. 화학 반응에서 나오는 에너지를 활용한 화학적 합성으로 당을 만드는 것이다. 그래서 생크는 “심해 어류는 해저에서 나오는 화학물질을 활용해 살아간다”고 말했다.
심해 어류는 산소가 적은 환경에서도 생존할 수 있도록 적응했다. 2022년에 나온 한 연구에 따르면, 멕시코 동굴 물고기는 해수면 근처에 사는 어류보다 더 큰 적혈구를 가지고 있어서 몸 전체에 산소를 운반하는 단백질 헤모글로빈을 더 많이 생산한다.
이러한 적응 덕에, 생물이 지구상에서 가장 극한 환경인 깊은 바닷속 심연에서도 번성할 수 있는 것이다.
