대왕고래 잠수비결 밝혀냈다

과학기술

대왕고래 잠수비결 밝혀냈다
물속에서 분당 맥박수 2회까지 내려가

2019.11.28 08:27 이강봉 객원기자

지구상에 현존하는 가장 큰 동물이 대왕고래(Blue Whale)다.

흰긴수염고래 또는 흰수염고래라고 하는데 지구 남반구에서는 몸길이 33m, 몸무게 179t의 거대한 대왕고래가 발견된 적이 있다.

과학자들은 그동안 이 거대한 동물의 맥박을 재기 위해 많은 노력을 기울여왔다. 그리고 최근 흡입 컵(suction cups)이 달린 심전도 기기를 사용해 대왕고래 맥박을 재는데 최초로 성공했다고 주요 언론들이 보도했다.

과학자들이 세계에서 가장 큰 동물인 대왕고래의 맥박수를 측정하는데 성공했다. 향후 거대 동물 생리작용을 연구하는데 기폭제가 될 것으로 예상된다. ⓒWikipedia

최초로 대왕고래 맥박 관측에 성공

27일 ‘CNN’에 따르면 스탠포드대 연구팀은 바다를 헤엄치고 있는 대왕고래에 접근해 왼쪽 지느러미에 심전도를 측정할 수 있는 전극이 달린 흡입 컵을 부착하는데 성공했다.

그리고 전극을 통해 먹이를 찾아 움직이다가 사냥이 끝났을 때 대왕고래 맥박이 어떻게 변하는지 측정한 결과 1분당 2번까지 내려갔다가 37번까지 급증하는 등 위치와 활동 내용에 따라 큰 변화가 있는 것으로 나타났다.

해수면 아래에서 먹이를 향해 돌진할 때는 맥박이 분당 2회에 불과했다. 그러나 먹이를 채취한 후 수면 위로 다시 떠오를 때 맥박은 분당 37번까지 올라갔다.

이는 허파 동물인 고래가 주식인 새우 떼를 향해 나아가면서 에너지를 최소한으로 보존하려고 오랫동안 숨을 참고 있다가 수면 위로 떠오르면서 숨을 한꺼번에 몰아쉬게 되고 이로 인해 피돌기가 다시 빨라져 맥박수가 늘어난 결과로 분석되고 있다.

연구를 이끈 스탠포드대 해양생물학자 제레미 골드보겐(Jeremy Goldbogen) 교수는 “이번 연구로 대왕고래의 심전도 검사가 가능해졌다.”며, 수수께끼로 남아 있던 대왕고래의 생리적 검사가 가능해진 데 대해 크게 기뻐했다.

논문은 미국 국립과학원회보(PNAS)에 25일 자에 게재됐다. 제목은 ‘세계에서 가장 큰 동물의 서맥과 빈맥(Extreme bradycardia and tachycardia in the world’s largest animal)’이다.

그동안 생물학자들은 대왕고래 신체 내부의 생리작용을 파악하기 위해 많은 노력을 기울여왔다. 그러나 몸집이 너무 커 맥박을 재는 것이 불가능했으며, 이로 인해 대사 작용을 비롯한 생리적 연구 또한 불가능했다.

이를 가능하게 해준 것이 흡입 컵(suction cup)이다. 이 흡입 컵은 한의학의 부항처럼 생겨 고래 피부를 손상하지 않은 상황에서 부착이 가능했다.

연구팀은 이 흡입 컵에 심전도 검사가 가능한 전극(electrocardiogram ECG-depth recorder tag)을 부착했다. 그리고 대왕고래에 접근해 왼쪽 지느러미에 이 기기를 부착하는데 성공했으며, 대왕고래가 움직이는데 따라 심박도 변화를 측정할 수 있었다.

몸집이 커질수록 맥박 수 더 내려가

이번 연구결과에서 주목할 점은 대왕고래의 뛰어난 잠수 능력이다.

물속에 잠수했을 경우 혈액 활동을 줄여 소모되는 산소 공급량을 최소한으로 줄이고 더 깊은 물속에서 더 오래 머무를 수 있게 된다는 것이다.

이는 대왕고래의 생존 능력과 밀접한 관련이 있다. 대왕고래의 먹이는 새우 떼다. 바닷속에 구름처럼 떼 지어 모여 있는 새우 무리에 다양한 모습으로 돌진해 먹이를 빨아들이듯이 먹고 있는 장면이 관찰되고 있다.

그러나 세계에서 가장 큰 동물이 물속에서 이런 힘든 일을 하기 위해서는 엄청난 에너지가 필요하다.

이번 연구 결과는 대왕고래가 물속에서 직면한 한계를 극복하기 위해 생리학적으로 어떻게 진화해왔으며, 다른 작은 생물들과 심장박동 등에 있어 어떤 차이를 보이고 있는지 매우 역설적인 모습을 보여주고 있다.

이번 측정 결과는 미국 캘리포니아 주 몬터레이 만에서 길이 22m의 대왕고래 성체를 9시간 동안 관측한 것이다.

이 대왕고래는 수심 184m 부근에서 16.5분 동안 새우 떼를 향해 돌진하는 동안 분당 4~8회의 맥박을 보이다가 2회까지 내려갔다. 그러나 사냥을 끝내고 수면 위로 올라갔을 때는 분당 25~37회까지 올라갔다.

이번 연구 결과는 몸집이 거대한 동물일수록 맥박 수가 더 내려가 대왕고래처럼 될 수 있다는 추정을 가능하게 한다.

실제로 동물 세계에서는 몸집 크기와 맥박수가 깊은 상관관계를 갖고 있었다. 사람의 경우 분당 60~100회의 맥박수를 보이고 있으며 빨라질 경우 200회에 이른다. 반면 가장 작은 포유류의 경우 분당 맥박수가 1000회로 올라가는 것이 보통이다.

쥐의 경우는 평균 400회 정도로 측정되고 있다. 반면 코끼리의 경우 약 30회, 일반 고래의 경우 12~20회 정도로 내려가는데 이는 몸집과 맥박 수가 비례하고 있다는 것을 말해주고 있다.

논문을 접한 생물학계는 이번 연구 결과를 통해 대왕고래의 생리작용을 연구할 수 있는 길이 열렸다며, 향후 연구 결과에 큰 기대감을 표명했다.