목 뒤로 꺾이는 것 막는 관절도 갖춰
물고기를 발견하면 하늘에서 바다로 곧장 뛰어드는 바닷새가 있다. 가넷으로 불리는 북양가마우지(가다랭이잡이새)는 무려 시속 100㎞ 넘는 속도로 수면에 충돌하지만 목뼈가 부러지지 않는다.
최근 과학자들이 이 놀라운 능력의 비밀을 경추의 독특한 구조에서 찾아냈다. 미국 워싱턴대학교 메건 밴던버그 박사 연구팀은 학술지 디 아나토미컬 레코드 10월 호를 통해 급강하하는 잠수 조류의 경추를 집중 분석한 결과를 전했다.
북양가마우지는 매우 공격적인 먹이활동으로 잘 알려졌다. 해수면에서 약 30m 높이의 상공을 날다 먹이를 발견하면 즉갂 몸을 곧게 펴고 바다로 돌진한다. 입수 순간 머리와 목에는 강한 압축력이 작용한다. 일반적으로 이런 힘을 견디려면 구조물이 짧고 굵어야 하지만, 이 새들은 길고 가느다란 목을 가졌다. 때문에 과학자들은 이 새의 뼈들이 버티는 요인을 오랜 시간 탐구했다.
연구팀은 박물관에 보관된 급강하 잠수 조류와 일반 조류의 골격 표본을 CT로 촬영하고 경추의 형태를 비교했다. 분석 결과 바다에 뛰어드는 새들의 경추는 올빼미나 비둘기 등에 비해 상대적으로 짧고 두꺼우며 폭도 넓었다.
특히 눈길을 끈 것은 제2~6경추에서 발견된 추가 관절면이다. 연구팀은 이 구조가 새가 비스듬히 수면에 충돌했을 때 목이 뒤로 과도하게 꺾이는 것을 막아주는 지지대 역할을 할 것으로 봤다.
비슷한 방식으로 물속에 뛰어드는 물총새에서도 짧고 튼튼한 경추가 관찰됐다. 다만 북양가마우지에서 확인된 추가 관절면은 발견되지 않았다. 서로 다른 잠수 조류가 충격에 대응하는 방식에도 차이가 있다는 이야기다.
바닷새의 고속 입수 능력을 파헤친 연구는 더 있다. 2016년 미국 버지니아공과대학교 연구팀은 북양가마우지의 사체와 목을 모방한 실험 장치를 이용해 입수 순간 발생하는 충격을 분석했다. 연구팀은 뾰족한 부리의 형태와 목의 길이, 근육의 힘이 목뼈의 좌굴(압축력에 의해 휘어지는 현상)을 막는 역할을 한다고 결론 내렸다. 이번 연구는 여기서 한발 더 나아가 경추 자체의 형태와 관절 구조가 충격에 견디도록 발달했다는 사실을 입증했다.
연구팀은 앞으로 입수 충격이 경추를 따라 어떻게 전달되는지 조사할 계획이다. 경추의 형태와 잠수 습성 사이의 관계가 더욱 명확해지면 화석으로 발견된 멸종 조류의 사냥 방식까지 추정할 것으로 기대했다.
김한별 기자 khstar@sputnik.kr
