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동물 생리학의 새로운 모델 동물, 비단뱀
[출처 :
htttp://www.nature.com/ : 1998년 10월 22일]
음식 섭취에 따른 생리현상을 연구할 때 버마산 비단뱀(Python molurus)이
'모델 동물'로 적당하다. 캘리포니아, 로스앤젤레스 의과대학의 스테판 M. 세코와
제레드 다이아몬드는 이와 같은 연구결과를 과학 전문지인 네이처에 발표하였다. 실제
자연 세계는 매우 다양하기 때문에 생물학자들은 모델 동물에 의존해서 연구를
수행한다. 예를 들면, 초파리가 없었다면 지금처럼 유전학이 발전하지 못했을 것이고,
북아프리카산 발톱개구리(Xenopus)가 없었다면 현재의 발생생물학은 존재할 수
없었을 것이다.
또한, 오징어가 크고 단단한 신경을 가지고 있지 않았더라면, 우리는 신경이
어떻게 작용하는지를 발견하지 못했을 것이다. 보통 모델 동물들은 특정 생물학을
연구하기에 적당한 그 동물의 특징과 실험의 편리성들에 역사적인 우연이 겹쳐져서
결정된다. 세코와 다이아몬드는 그들의 연구 분야인 동물생리학에서는 아직 적당한
모델동물이 없다는데 주목하였다. 소화과정으로부터 성장의 조절에 이르기까지 모든
중요한 생리 과정들은 음식물 섭취에 의해서 조절된다.
그러나, 인간이나 실험용 생쥐 같은 동물들은 적은 양의 음식을 자주 먹기때문에
대사 과정의 여러 변화들을 관찰하고 해석하기 어렵다. 생리학의 모델로는 많은 양의
음식을 가끔 먹는 동물이 적당하다. 이런 조건을 가지고 있지만 사자나 늑대 또는
심해어들은 다른 단점들을 가지고 있기 때문에 적당하지 않다. 그래서, 세코와
다이아몬드는 이들 대신에 어린 버마비단뱀을 모델 동물로 결정하였다. 다 자란
버마산 비단뱀은 그 길이가 6.5 미터에 이르고 무게는 무려 100 kg이나 나간다.
이들은 사람을 포함한 커다란 포유 동물들을 사냥해서 통째로 삼켜 먹기 때문에
매우 위험하다. 그러나, 어린 버마산 비단뱀은 인기 있는 애완 동물들 중의 하나이다.
이들은 독을 가지고 있지 않으며 무게는 1 kg 미만이고, 조그만 생쥐 등을 먹고 산다.
버마비단뱀들은 그들의 몸무게에 비해서 엄청나게 큰 먹이를 먹는다. 자기 몸무게의
1.5 배가 넘는 먹이를 먹을 수가 있다. 인간으로 생각해본다면, 62kg의 사람이 한번의
식사에 100 kg의 햄버거를 먹는 셈이다.
보통 먹이를 먹은 비단뱀은 똬리를 틀고서, 소화를 위해 5-11 일 동안 거의
움직이지 않고 지낸다. 하지만, 안에서는 엄청난 변화가 일어난다. 우선 소화효소들의
양이 6배나 증가하고, 산소 소비량으로 측정하는 대사 속도는 40배나 증가한다.
포유동물들이 식사 후에 대사 속도가 1.5 배 증가하는 것에 비교한다면 엄청난
수치이다. 또한, 많은 양의 인슐린과 호르몬들이 합성된다. 창자의 안쪽 면은 두 배로
증가해서 많은 양의 영양분들을 재빨리 흡수할 수 있도록 표면적이 증가된다.
신장의 무게도 두 배로 증가해서 대사 과정의 폐기물들을 처분할 수 있도록
해준다. 이와 같은 커다란 변화들 덕분에 비단뱀을 모델 동물로 연구한다면, 많은
이점들이 있게 된다. 비단 뱀은 소화를 위해서 많은 양의 에너지와 대사 과정의
재료 물질들을 필요로 한다. 하지만, 방금 잡아먹은 먹이로부터는 바로 에너지와
영양소를 뽑아낼 수 없기 때문에 원래 몸에 저장하고 있던 에너지와 재료 물질들을
사용해야만 한다.
소화를 위해서 그에 해당하는 에너지와 영양소를 소모하는 일종의 '선불제'와
같은 방식이다. 비단뱀은 비정기적인 식사에 대해서 아주 높은 가격을 지불한다.
소화를 위해서 이전의 식사에서 얻어 두었던 에너지와 재료의 약 32%를 사용해야만
한다. 인간이 단지 9%만을 사용하는 것에 비교해보면 놀라운 수치이다. 반면에 장점도
있다. 인간을 비롯한 다른 동물들은 모든 소화 기관들을 사용 가능한 상태로 두어야
하기 때문에 이를 위해서 사용하는 숨은 에너지들이 있다.
그러나, 비단뱀은 필요하지 않을 때에는 소화기관들을 휴식 상태에 놓고, 많은
과정들을 정지시킨다. 세코와 다이아몬드는 비단뱀이 비정기적이고 드문 식사때문에
이렇게 특이한 생활 스타일로 진화했다고 생각한다. 간혹 먹게 되는 먹이를 위해서
항상 소화 기관을 준비 상태에 놓는다는 것은 에너지 낭비이기 때문이다. 사자나
코모도왕도마뱀(Komodo dragon)같은 동물들도 긴 간격을 두고 커다란 먹이를
잡아먹으며, 비단뱀과 유사한 생활 스타일을 갖는다. 비단뱀으로부터 얻은 지식은
이들 동물의 생리와 대사 과정을 이해하는데 큰 도움을 줄 것이다. - (odb)
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