기후 변화때문에 '후각'을 잃는 물고기들의 이야기

후각을 잃으면 물고기의 생존 자체가 위험해질 수 있다.

기후 변화가 해양 생물에 미치는 영향에 대한 경고 신호는 수없이 많았다. 수온이 올라가며 산호초 백화 현상이 일어난다. 이산화탄소 농도가 높아져 해수가 산성화되며 해양 생물들의 껍데기와 골격이 분해된다. 수온이 올라가 물고기들은 더 찬 물을 찾아 이동하고, 개체수가 줄기도 한다.

어류의 후각이 기후 변화의 영향을 받고 있다는 새로운 연구가 나왔다. 지구 온난화가 수그러들지 않고 계속된다면 앞으로 더욱 심각해질 전망이다. 물고기에게 있어 후각은 필수적이다. 먹이 찾기, 눈앞의 위험 감지, 포식자 따돌리기, 안전한 환경과 번식지 찾기, 서로를 알아보기에 후각을 사용한다.

후각을 잃으면 물고기의 생존 자체가 위험해질 수 있다. 어업, 관광업, 세계 인류 영양 공급에도 큰 문제가 생길 것이다. 세계 최빈국들을 포함한 많은 인구가 물고기를 식량으로 삼고 있기 때문이다.

“미래의 이산화탄소 농도는 어류의 후각에 크게 부정적인 영향을 줄 수 있으며, 어류의 개체수와 생태계 전체가 이에 따른 영향을 받을 것이다.” 네이처 기후 변화 저널에 실린 이번 논문의 저자인 엑세터 대학교의 코시마 포티어스의 말이다.

“방지할 수 있는 일이지만, 더 늦게 전에 지금 당장 탄소 배출을 줄여야 한다.”

이산화탄소가 바닷물과 섞이면 탄산이 생기고, 이는 바닷물을 더욱 산성으로 만든다. 산업혁명 이후 바다의 이산화탄소는 42% 증가했으며, 21세기말에는 현재의 2.5배에 달할 것으로 예측된다.

화석연료 연소 등 인간의 활동으로 발생하는 이산화탄소의 절반 정도가 바다에 녹아들어 해수의 산도를 높였다고 전문가들은 추정하고 있다.

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포르투갈 파로의 해양과학 센터, 영국의 환경, 어업, 농업, 양식학 센터 과학자들과 손을 잡은 포티어스는 어린 농어를 각각 현재 해수의 이산화탄소 농도에 해당하는 물과 21세기말의 농도로 예측되는 물에 넣어 행동을 비교했다.

산도가 높은 환경에 노출된 농어는 헤엄을 적게 쳤으며 포식자의 냄새(희석한 아귀 담즙을 사용했다)가 나도 반응을 덜 보였다고 한다. 또한 ‘얼어붙는’ 경향이 강했는데 이는 불안을 의미한다.

“이산화탄소가 높은 물에 오래 있을수록 행동이 더 나빠졌다.” 또한 신경계 활동을 기록하는 방법으로 각기 다른 산도에서 특정 냄새를 감지하는 능력을 측정했다. “일반적인 해수와 이산화탄소 농도가 높은 해수 속에서 물고기의 코쪽으로 흘러가는 다양한 냄새에 대한 후각 신경의 전기 활동을 측정해 반응을 기록했다.”

“실험한 냄새들은 먹이를 찾는 것과 관련된 냄사(아미노산), 같은 종이나 다른 종의 물고기를 알아볼 때 필요할 담즙산, 담즙, 장액 등이었다. 농도를 달리 해서 실험했고, 물고기들이 야생에서 접할 법한 수준에 맞추었다.”

지구 온난화가 계속될 경우의 21세기말의 이산화탄소 농도에 맞춘 해수는 농어의 후각을 현재의 절반 수준으로 낮추는 것으로 밝혀졌다.

“먹이를 찾고 위협을 감지하는 것에 관련된 냄새의 감지 및 반응 능력이 다른 냄새 감지 능력보다 더 강한 영향을 받았다. 물고기 코의 후각 수용기에 냄새를 지닌 분자들이 달라붙는 것에 산성 물이 영향을 주는 것 같다. 그래서 이러한 중요한 자극을 잘 분간하지 못하게 된다.”

바다의 현재 산도와 산업기 이전의 산도를 비교하지는 않았으나, 앞으로 그 역시 연구할 계획이다. “농어가 이미 해수 산도 증가의 영향을 받고 있을지도 모른다.”

높은 이산화탄소 농도와 산도가 농어의 유전자에 어떤 영향을 주었는지 코와 뇌의 유전자 발현을 살펴본 결과 변형되어 있음이 밝혀졌다. 그러나 좋은 쪽으로 변형된 것은 아니었다. 적응이 아닌 능력 저하가 일어났다.

“유전자 발현 실험은 농어가 수 세대가 아닌 단기간 동안에 후각 상실을 벌충할 능력이 있는지 알아보기 위해 진행했다. 동물들에겐 단백질을 더 많이 생산하거나, 다른 조건하에서 더 잘 기능하는 다른 단백질을 만들어서 스트레스가 강한 조건에 대처하는 능력이 있다.”

어떤 유전자가 바뀌었는지, 혹은 각기 다른 조건(예를 들어 정상 이산화탄소 농도와 이산화탄소 고농도)에 노출된 농어들을 관찰하는 방법으로 이를 알아낼 수 있다고 포티어스는 말한다.

“어떤 냄새를 더 잘 맡는 방법 중 하나는 이 냄새를 감지하는 수용기를 늘려 특정 냄새의 감지력을 높이는 것이다. 그러면 이러한 수용기의 발현이 늘어나게 된다. 또 다른 방법은 산도가 높아도 잘 작동하는 조금 다른 수용기를 만드는 것이다. 그러나 두 가지 경우 모두 목격되지 않았다.”

오히려 실험에 사용된 농어들은 수용기를 더 적게 만들어서, 냄새를 감지하기가 더욱 어려웠다고 한다.

“‘활동적’ 유전자가 줄었다. 즉 이 세포들은 자극에 둔감해서 환경 속 냄새에 대한 반응이 더욱 적다는 의미다. 이 물고기들은 후각이 약해졌는데, 이 문제를 해결하기는커녕 세포의 변화도 문제를 악화시키는 쪽으로 진행되었다. 그들의 행동에 대한 우리의 관찰 결과와 일맥상통한다.”

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이들이 유럽 농어를 관찰 대상으로 선택한 것은 식량면과 스포츠 피싱에서 경제적으로 중요한 종이기 때문이라고 포티어스는 말했다.

그러나 “우리는 후각 능력은 대부분의 물고기들이 비슷할 거라 생각하기 때문에, 우리가 농어에게서 발견한 사실은 어류 모든 종에 적용될 것이 거의 확실하다. 게, 랍스터 등 무척추동물에게도 적용될 수도 있다. 연어, 대구, 넙치, 가자미, 해덕 등 상업적으로 중요한 모든 종들은 비슷한 영향을 받을 것이다.”

전세계에서 약 30억 명이 섭취하는 단백질의 20%는 해산물이며, 그중에서 약 50%는 야생에서 잡은 어류라고 포티어스는 말한다. “그러므로 바닷속의 이산화탄소 증가는 어류의 모든 종에 영향을 줄 수 있다. 여기에는 많은 사람들이 식량과 생계를 위해 의존하는 종도 포함된다.”

글: Nexus Media News