해저 9.7km 깊이에서 번성하는 동물들

ㅡ심해 해구 탐사로 풍부한 생태계 발견…생명체의 생존 한계 재인식 계기

원문 링크 보기: https://www.theearthandi.org/post/thriving-animal-communities-found-under-6-miles-of-ocean

알류샨 해구의 수심 6870미터에서 관모충이 많이 발견되는데, 곳곳에 흰색 미생물 매트가 산재해 있다. ©출처: 중국과학원 심해과학공학연구소(IDSSE, CAS)

최근 일련의 심해 탐사 결과, 복잡한 생명체가 생존하기에는 너무 가혹한 환경으로 여겨져 온 극한의 심해에서 놀랍게도 동물군집이 번성하고 있다는 사실이 확인되었다. 태평양의 여러 해구 시스템에서 얻어진 이 발견들은 생명체가 엄청난 압력, 영원한 어둠, 부족한 식량 자원 가운데서 어떻게 적응하고 있는지에 대해 과학자들의 이해를 넓히고 있다.

가장 극적인 경우는 세계 해양에서 가장 깊은 곳인 마리아나 해구와 인근 하달 해구에서 발견되었다. 중국 잠수정 '분두저호(奋斗者号)'를 이용한 연구진은 반복적인 잠수를 통해 해수면 아래 9.5km(약 6마일)에 가까운 깊이에서 번성하는 관충류(管蟲類), 이매패류(조개류 및 기타 연체동물), 갑각류, 해삼 및 기타 무척추동물 군락을 관찰할 수 있었다. 이들은 현재까지 기록된 가장 깊은 곳의 동물 군락이다.

대부분의 생태계가 햇빛과 광합성에 의존하는 것과 달리, 이 심해 공동체는 화학합성(chemosynthesis)을 통해 에너지를 얻는다. 이는 미생물이 해저에서 스며 나오는 황화수소나 메탄 같은 화학물질을 유용한 에너지로 전환하는 과정이다. 더 큰 동물들은 이 미생물을 먹이로 삼거나 그들과 공생 관계를 유지한다.

생명의 적응력

연구와 함께 공개된 영상과 이미지는 길이가 거의 30cm에 달하는 관충들이 조개류 군락과 다른 무척추동물 군집 사이에 빽빽하게 분포한 모습을 보여준다. 과학자들은 또한 자유롭게 떠다니는 해양 벌레, 해백합, 가시 달린 갑각류도 관찰했는데, 이는 극한 환경에 비해 예상치 못한 복잡한 공동체였다.

이러한 생태계는 마리아나 해구뿐만 아니라 쿠릴-캄차카 및 알류샨 해구 시스템을 포함한 하달 해구를 가로질러 최소 2400km(약 1500마일)에 걸쳐 발견되었으며, 이는 화학합성에 기반한 공동체가 기존에 생각했던 것보다 훨씬 더 광범위하게 번성할 수 있음을 시사한다.

이러한 발견은 연구자들이 해양생물학과 소위 '생명의 한계'에 대해 재고하도록 강요하고 있다. 대형 동물군 외에도 MEER 프로젝트의 메타게놈 조사와 같은 심층 생물학적 연구는 유사한 깊이에서 놀라운 미생물 다양성을 드러내고 있으며, 이전에 기록되지 않은 수천 종(種)의 생물들이 높은 수압과 영양분 부족에 맞서 독특한 진화의 적응력을 보여주고 있다.

이러한 발견은 정부와 산업계가 광물 채굴을 위한 심해 채굴을 모색하는 시점에서 시의적절하다. 그렇지만 과학자들은 이러한 접근 관행이 이제 막 이해하기 시작한 취약한 생태계를 돌이킬 수 없게 손상시킬 수 있다고 경고한다.

이러한 심해 공동체를 연구하는 것은 지구의 생물 다양성에 대한 지식을 풍부하게 할 뿐만 아니라 지구 밖 얼음으로 뒤덮인 해양 행성에서도 유사한 생태계가 존재할 가능성을 포함하여 생명의 회복력에 관한 더 광범위한 질문에 답을 제시한다.

극한 환경에 적응한 생명체

연구진에 따르면, 이러한 해저층 생태계에 서식하는 생물들은 일련의 놀라운 생리적·생화학적 적응을 통해 생존한다. 해수면보다 1000배 이상 높은 압력 속에서 많은 생물체는 압축에도 붕괴되지 않고 유연성을 유지하는 내압성 단백질과 세포막을 지닌다. 유전자 분석 결과, 극한의 압력과 영하에 가까운 온도 속에서도 기능을 지속하는 변형된 효소 구조가 확인되었다. 일부 종은 느린 대사율을 보여 먹이가 부족하고 예측 불가능한 환경에서 에너지를 보존한다.

미생물 연구에 따르면, 심해 생물체는 지속적인 세포 스트레스에 견디도록 돕는 DNA 복구 관련 유전자를 보유하고 있는 예가 많다.