곰벌레[완보동물] : 외계에서 온 생명체일지도...

우주에서 생활 가능한 지구 외 행성을 찾는 연구도 활발하게 진행되고 있습니다. 하지만 우리가 우주에서 생활할 수 있는지에 대한 궁금증은 그만큼 높아지고 있습니다. 이에 관심 있는 많은 사람들이 곰벌레(완보동물), 즉 우주에서도 생존할 수 있는 동물에 대해 알아보도록 하겠습니다. 

극한 기온이나 방사능에도 견딜 수 있는 마치 우주복을 입고 있는 듯한 생명체인 곰벌레는 미항공우주국(NASA)이 운영하는 오늘의 천체사진에 게재되었습니다. 

 

기이한 생명체 모습은 마치 우주에서 날아 온 외계 생명체가 아닐까 하는 생각이 들며, 이 생명체를 곰벌레, 완보동물(Targigrade)라고 합니다. 이 생명체는 지구상의 모든 동물 중에서 가장 적합한 외계종 후보일 수도 있습니다. 

 

'곰벌레'나 물곰(water bear)이라고도 불리는 이 생명체는 다리가 8개인 분절 마이크로 동물로서, 1773년 독일의 동물학자 요한 아우구스트 에프라임 괴즈에 의해 처음 기술되었으며, 1777년 이탈리아 생물학자 라차노 스팔란차니가 '느리게 걷는 것들'이라는 뜻인 타르디그라다(Tardigrade)라고 명명했습니다. 

 

육안으로 확인하기 어려운 미세한 동물로, 열대에서 극지방, 초심해저에서 고산, 온천 속까지 해양-육수-육상의 거의 모든 환경에서 서식합니다. 퇴적물 속 유기물이 풍부한 액체나 동물이나 식물의 체액을 흡입해 먹이로 삼습니다. 

약 1000여종  이상이고 그중 해양성 종은 170여 종으로 알려져 있습니다. 

 

곰벌레의 특징

몸길이가 50마이크로미터에서 1.7밀리미터에 이르는 작은 동물입니다. 체절이 있고, 기본적으로 머리 1마디와 몸통 4마디로 이루어져 있으며, 키틴절의 표피로 덮여 있습니다. 참곰목의 것은 외형이 거의 매끄럽지만, 이곰목의 것은 갑판, 가시, 털 등을 가지고 있어 다양한 외형을 가지고 있습니다.

몸통의 각 체절에서 나오는 4쌍의 다리를 가지고 있으며, 앞의 3쌍은 체절의 양측에 마지막 1쌍은 체절의 후단을 차지합니다. 다리는 둥글게 튀어나와 관절이 없고, 끝에는 기본적으로 4-10개의 발톱 또는 끈적끈적한 원반형 조직이 있습니다. 

머리에 눈점이 있는 것도 있고, 입 근처에 입가 유두와 같은 작은 돌리를 가진 예도 있지만 외부로 돌출된 촉각이나 입기 등은 없습니다. 

 

내부형태

체강은 생식선 주변에 한정되어 있습니다. 입에서 위, 직장으로 구성된 소화기관을 가지고 있으며, 입 안에는 한 쌍의 이침(stylet)이 있습니다.  분비물은 과립 형태로 축적되어 탈피할 때 표피와 함께 버려집니다. 

호흡기, 순환기 계통은 없고 산소, 이산화탄소 교환은 투과성 표피를 통해 체표에서 직접 이루어집니다. 신경계는 사다리 모양입니다. 보통 한 쌍의 안점과 뇌, 복측의 두 개의 세로신경으로 연결된 5개의 신경절이 있습니다.

 

생식과 발생

많은 종에서 암수 이체이지만, 압도적으로 암컷이 많습니다. 암수동체이나 단성발생도 알려져 있습니다. 장의 동쪽에 불쌍한 난소 또는 고환이 있습니다. 산란은 단순히 산란을 하는 경우도 있지만, 탈피할 때 탈피 껍질 안에 산란을 하는 경우가 알려져 있으며, 이를 탈피 껍질 내 수정이라고 합니다. 

유생기는 없고 직접 발생하여 탈피를 반복하며 성장합니다. 이때 체세포의 수가 증가하지 않고 개별 세포의 크기가 커지면서 성장하는 것으로 알려져 있습니다.

 

생태

육상성 종의 대부분은 이끼류 등의 틈새에 서식하며 반수중적인 환경에서 생활합니다. 나무 위나 나뭇가지 끝의 이끼 등에도 삽니다. 2021년 3월 16일, 일본 지바대학 연구팀이 야마가타현 츠키야마 해발 750미터의 눈 위에서 대량의 곰벌레 신종을 발견했다고 합니다. 이 곰벌레의 몸에서 눈 위에서 번식하는 조류가 확인되었습니다. 

수중에서는 수초나 조류의 표면을 기어 다니며 생활하는 것이 있으며, 해양성 종으로는 간극성 종도 알려져 있습니다. 

 

건식 수면의 과정

완보동물은 주변이 건조해지면 몸을 움추립니다. 이를 '통(tun)'이라고 부르며, 신진대사를 거의 멈추고 건식수면 상태에 들어갑니다. 건식수면 상태의 개체는 후술할 가혹한 조건에 노출된 후에도 물을 주면 다시 움직일 수 있습니다. 단, 이는 드라이 슬립을 할 수 있는 종이 드라이 슬립을 하고 있을 때만 해당 되며, 모든 곰팡이류가 항상 이런 능력을 가지고 있는 것은 아닙니다. 또한, 단지 움직일 수 있다는 것일 뿐, 이후 정상적인 생활로 돌아갈 수 있는지 여부는 고려되지 않았다는 점에 유의해야 합니다. 

건잠 상태가 되는 것은 순간적으로 되는 것이 아니라, 천천히 건조시켜야만 죽지 않습니다. 건잠 상태가 되는 데 필요한 시간은 곰벌레의 종류에 따라 다릅니다. 

 

우주에서도 견디는 내성

곰팡이는 매우 큰 내성 강도를 가진 것으로 알려져 있습니다만 이는 다른 다세포 생물과 비교했을 때의 이야기이며, 단세포 생물 중에는 포자를 만들어 더 가혹한 환경을 견딜 수 있는 것도 있습니다. 

보통 체중의 85%를 차지하는 수분을 3% 이하로 줄여 극한의 건조 상테에서도 견딜 수 있고, 온도는 100ºC의 고온에서 거의 절대 영도의 극저온까지 견딜 수 있습니다. 직공에서 7만 5천 기압의 고압까지 견딜 수 있으며 고선량의 자외선, X선, 감마선 등의 방사선을 견딜 수 있으며, X선의 반치사량은 3000-5000 그레이입니다.(인간의 반치사량은 4 그레이) 사출은 권총탄보다 더 빠른 속도의 사출을 견딜 수 있습니다.

강한 내성에도 불구하고 수명은 반년 정도이지만, 곰벌레는 건잠 상태가 장기 생존이 가능합니다. 신진대사를 멈추고 휴면 상태로 120년간 지낸 곰벌레가 발견된 적도 있습니다. 이 정도면 가히 우주 최강의 생존력이라고 할 만합니다. 특히 곰벌레는 2011년 궤도를 도는 우주왕복선 외부에서 광범위한 생존 가능성이 테스트되었습니다. 곰벌레는 부분적으로 자신의 DNA를 복구하고 체네 수분 함량을 몇 퍼센트 이내로 줄일 수 있기 때문에 매우 내구성이 있음이 밝혀졌습니다. 

예를 들어, 한 박물관에 보관되어 있던 130년 된 이끼에 물을 뿌려주자, 말라비틀어진 통곰팡이가 원래대로 돌아왔다는 기록도 있습니다. 그러나 이 현상은 실험적으로 입증된 것은 아니며, 학술 논문에도 해당되는 내용은 없습니다. 

 

2007년, 곰벌레의 내성을 입증하기 위해 러시아 과학위성 광자 M3에서 곰벌레를 우주공간에 10일간 노출시키는 실험이 진행됐습니다. 회수된 곰벌레를 조사한 결과, 햇빛을 차단하고 우주선과 진공에 노출시키면 곰벌레가 소생하고 생식 능력도 잃지 않는 것을 확인했습니다. 

2019년 이스라엘의 달 탐사선 베레시트호가 착륙에 실패해 추락했는데, 베레시트호에는 곰벌레를 담은 장치가 탑재되어 있어 곰벌레가 사고에서 살아남았을 가능성이 있다고 합니다.