뒤뚱뒤뚱 두꺼비, 사실은 평형감각의 달인?

2016년 06월 14일 06:00

인간이나 고양이 및 영장류 등은 높은 곳에서 뛰어내려 착지할 때, 사실 시력은 별로 중요하지 않습니다. 그들이 착지할 때 중요한 역할을 하는 것은 바로 내이(內耳)의 전정기관*이기 때문이지요. 그런데 놀랍게도 양서류 또한 높이 뛰어올랐다가 착지할 때, 시각보다는 내이의 이 기관과 다리의 움직임이 중요한 역할을 한다고 합니다. 최근 미국 매사추세츠 대학교의 수잔 콕스와 게리 길리스는 수수두꺼비(cane toad)가 점프 중 비대칭 착지에 대비해 감각 피드백을 활용하며 균형을 맞추는 것을 여러 실험을 통해 확인했다고 밝혔습니다.

 

Sam Fraser-Smith(F) 제공
Sam Fraser-Smith(F) 제공

잠깐 화제를 돌려 수수두꺼비에 대해 알아볼까요? 먼저 수수두꺼비라는 이름은 1930년대 호주에서 사탕수수(sugar cane)밭의 해충을 해결하기 위해 도입한 데서 붙여진 것입니다. 이 두꺼비는 세상에서 가장 큰 두꺼비로 그 길이가 최대 20cm 이상 자란다고 합니다. 또한 머리 부위에 독이 있는 맹독성이고, 아주 쉽게 새로운 지역으로 옮겨 다니며 번식력 또한 매우 강합니다. 동물 및 식물 모두 다 먹을 수 있는 잡식성이며, 때로는 천적도 위험에 빠뜨린다고 하네요. 일례로 호주에서는 이 두꺼비를 잡아 먹은 민물악어가 두꺼비의 독에 중독돼 개체 수가 줄어들고 있다고 하니 말 다했지요. 결국 호주에서는 그 곳 생태계를 파괴하는 불청객으로 간주되어 특별관리를 받고 있다고 합니다.


한편 이번 연구결과를 발표한 연구진은 남다른 균형감각을 갖고 있는 이 수수두꺼비의 비밀을 풀기 위해 실험실에서 몇 가지 실험을 실시했는데요. 착지 시, 넘어지지 않고 어떻게 그렇게 완벽에 가까운 자세를 취할 수 있는지 궁금했던 것이지요.

 

Alex Popovkin(F) 제공
Alex Popovkin(F) 제공

먼저 연구진은 두꺼비의 다리에 근육의 전기적인 활동을 측정할 수 있는 근전도 센서를 부착했는데요. 점프 중 다리 근육의 움직임을 관찰할 수 있기 때문입니다. 그 후 여러 가지 상황을 만들고 두꺼비가 각 상황에 따라 어떻게 반응하는지 관찰했습니다.


첫 번째로 ‘보통의’ 상황에서, 두꺼비는 우리가 흔히 보아 온 앞다리를 쫙 폈다 오므리는 전형적인 착지 자세를 취했습니다. 두 번째 실험은 원통을 뛰어넘어 착지하는 것이었는데요. 두꺼비가 원통을 넘어가며 어떻게 했는지 원통이 굴러가는 것을 볼 수 있었습니다. 연구진이 고속카메라로 촬영한 것을 확인한 결과, 두꺼비가 원통을 넘어갈 때 몸을 비틀며 한쪽 다리를 길게 뻗는 것을 발견했습니다. 연구진의 설명에 의하면, 이 모습은 안정적인 착지를 위해 공중에서 몸을 조정해 균형을 잡는 것이라고 합니다. 이 실험들을 통해, 두꺼비가 착지하는데 앞다리 근육을 많이 사용하는 것을 볼 수 있었다고 연구진은 밝혔습니다. 

 

(왼) 원통을 넘어가며 안정적인 착지를 위해 한쪽 다리를 길게 뻗은 모습 (오른) 45도 경사진 표면에 착지하는 모습 - 바이올로지 레터스 제공
원통을 넘어가며 안정적인 착지를 위해 한쪽 다리를 길게 뻗은 모습(왼쪽), 45도 경사진 표면에 착지하는 모습(오른쪽) - 바이올로지 레터스 제공

마지막 실험으로, 두꺼비가 45도 경사진 표면에 착지하는 상황을 만들고 그 모습을 관찰했습니다. 그 결과, 놀랍게도 두꺼비는 특별히 몸을 기울이거나 다리를 평소보다 더 많이 사용하는 것 없이 보통의 상황과 마찬가지로 기울어진 표면에 그대로 착지하는 모습을 보였습니다. 연구진은 이 실험을 통해 두꺼비가 착지를 준비하며 그들 몸을 조정하는데 있어서 시각에만 의존해 눈에 보이는 착지 지점의 상황에 따라 행동하지 않는다는 것을 볼 수 있었다고 하는데요. 결국 두꺼비를 포함한 양서류 또한 사람 및 일부 동물들처럼 착지 시 균형을 잡는데 내이의 전정기관에 의지하는 것을 확인할 수 있었다고 합니다.


이 연구결과는 ‘바이올로지 레터스’에 발표되었습니다.

 

 


전정기관*(前庭器官): 내이의 달팽이관과 반고리관 사이에 있는 부분으로 머리의 수평, 수직 선형 가속도, 회전 운동을 감지하고 뇌의 중추평형기관에 전달하여 신체의 균형을 유지하도록 하는 기관

 

 

※필자소개

민혜영. YBM시사에서 각종 영어 학습 월간지 및 내셔널 지오그래픽 단행본의 에디터를 거쳐 현재는 프리랜서 외신 번역 및 에디터로 활동하고 있다.

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