<사진. Shinkaia crosnieri의 형광현미경 사진, 장내에서 발견한 털의 광학현미경 및 형광현미경 사진
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

Shinkaia crosnieri는 흉모의 박테리아를 섭취

- 심해 동물과 외부 공생균에서 볼 수 있는 관계성을 세계에서 처음 과학적으로 실증

독립행정법인 해양연구개발기구 심해 지반내 생물권연구분야 연구그룹은 오키나와 트로프의 심해 열수 분출공의 주위 한 면에 서식하고 있는 Shinkaia crosnieri가 자신의 체모에 부착한 화학합성 박테리아를 먹어 영향을 취하는 직접적인 증거를 얻는 데 성공하였다.

본 연구에서는 우선 Shinkaia crosnieri의 털이 형광현미경 관찰 하에서 자가 형광을 가진 특징을 이용하여 해부한 Shinkaia crosnieri의 장관을 현미경으로 관찰하였다. 그 결과 관찰한 대부분의 장 내에 털이 채취되어 있다는 것을 알았다. 또한 살아 있는 Shinkaia crosnieri의 외부 공생균을 색소로 염색하고 24시간 후에 그 색소의 추적실험을 실시하면, Shinkaia crosnieri의 장 내에 색소가 들어 있다는 것을 알았다. 이러한 결과로부터 Shinkaia crosnieri가 외부 공생균을 경구 섭취하는 직접적인 증거를 얻었다. 또한 장을 갈아 추출한 추출액에 소화효소의 활성 및 외부 공생균의 소화능력이 있다는 것이 확인되었기 때문에 Shinkaia crosnieri가 경구 섭취한 외부 공생균을 소화한다는 것도 알 수 있었다.

다음으로 “Shinkaia crosnieri가 외부 공생균에서 영양을 얻고 있다“는 것을 증명하기 위해 실험을 실시하였다. Shinkaia crosnieri가 유황산화세균과 메탄산화세균에서 영양을 얻고 있기 때문에 장 내의 박테리아에 유황 및 메탄 산화활성이 있는지 조사하였다. 장을 갈아 추출한 추출액에 이러한 산화활성이 확인되지 않았기 때문에 장내 세균이 영양원일 가능성은 거의 없다는 것을 알았다. 또한 활성측정 결과, 장내에 섭취된 외부 공생균이 거의 없어져 섭취한 외부 공생균은 소화되었다고 생각되었다.

또한 살아 있는 Shinkaia crosnieri 및 해부하여 빼낸 장에 13C로 표시한 이산화탄소를 주고, 13C의 유입량(탄소 고정량)을 조사한 결과, 장 내 박테리아에는 숙주에 영양을 줄 정도의 탄소고정 능력이 없다는 것을 알았다. 한펴, 외부 공생균의 탄소 고정량은 숙주가 받은 것보다 40배 이상 높은 것으로 나타나 외부 공생균만이 숙주의 영양원이 된다는 것을 알았다.

본 연구를 통해 얻은 모든 실험결과로부터 Shinkaia crosnieri가 턱다리를 이용하여 외부 공생균을 경구섭취하고, 소화기관에서 외부 공생균의 소화과정을 거쳐 영양을 취득하는 Shinkaia crosnieri가 흉모에 부착한 박테리아를 스스로 먹고 살고 있는 직접적인 결론에 도달하였다. 본 연구는 심해동물과 외부 공생균의 영양학적인 공생관계를 명확하게 나타내는 최초의 성과이다.

이번에 Shinkaia crosnieri를 이용하여 숙주동물이 외부 공생균을 영양원으로 하는 것을 밝혀내었지만, 숙주동물은 영양원이 되는 외부 공생균을 적극적으로 기르고 있는지는 밝혀내지 못하였다. 단, 코스타리카 연안 심해에 서식하고 있는 게가 융모에 외부 공생균을 부착시키는 Kiwa puravida가 현장 환경에서 가슴을 흔드는 움직임을 하고 것에서 숙주동물이 외부 공생균의 생육에 필요한 황화수소 및 메탄 등의 에너지원을 주어 외부 공생균을 기르고 있다고 생각된다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr