우리는 왜 굳이 온혈동물로 진화했을까요? 내온성 항온 동물로의 진화는 비효율적으로 보일 수 있지만, 생존과 번식에서 유리한 이점을 제공합니다. 이러한 진화의 이유와 과정을 이해하고 싶다면, 그럼 아래 포스팅을 참고해보시길 바랍니다.
내온성 항온 동물로의 진화 이유
포유류와 조류는 내온성 항온 동물로서 체온이 일정하게 유지된다는 특징을 보인다고 해요. 흔히 주변 온도에 따라 몸의 온도가 달라지는 외온성 동물에 비해, 내온성은 일종의 “비효율성”으로 비춰질 수 있대요. 왜냐하면 일정한 체온을 유지하기 위해서 더 많은 에너지를 소비하기 때문이죠. 하지만 이러한 비효율성에도 불구하고, 생존과 번식에 있어서 상당한 이점을 준다고 해요.
예를 들면 내온성 생물들은 추운 밤이나 더운 낮에도 체내 생화학적 반응이 안정적으로 이뤄져요. 이렇게 에너지를 소비해서라도 일정 체온을 지키면, 다른 동물보다 먹이를 더 폭넓게 찾거나 포식자로부터 효과적으로 방어할 수 있는 거죠. 특히 포유류와 조류가 다양한 환경에 성공적으로 적응하고 급격히 분화된 것도, 결국에는 이 내온성 덕분이라는 의견이 많대요.
오리건 주립대학교의 존 루벤이 제시한 ‘호기성 용량 가설’도 이런 맥락에서 탄생했어요. 그는 산소 소비 능력의 증가, 즉 호흡을 통한 에너지 생산력의 확대가 내온성 진화의 주요 이유라고 주장했다고 해요. 몸 안에서 에너지를 많이 쓰면 쓰는 만큼 더 적극적으로 환경에 대응하여 살아남을 수 있다는 거죠. 이런 설명은 내온성 동물들이 왜 고정된 체온 유지를 선택했는지 그 실마리를 제공해 준다고 해요.
아래 표는 간단히 내온성을 갖춘 대표적 동물군과 체온 유지 범위를 비교해 본 예시인데, 이를 통해 내온성 동물들이 얼마나 다양한 범위에서 체온을 조절하는지 엿볼 수 있어요.
| 동물군 | 평균 체온 범위 |
|---|---|
| 포유류 | 약 36℃ ~ 40℃ |
| 조류 | 약 40℃ ~ 42℃ |
이처럼 내온성은 에너지 소비라는 대가를 치르더라도 극심한 온도 변화를 버틸 수 있게 해 주고, 더 나아가서는 번식과 생존에도 긍정적인 영향을 미친다고 볼 수 있어요. 그렇게 본다면 내온성 항온 동물로의 진화는 그만큼 투자 가치가 충분했던 선택지였다고 할 수 있겠죠.
호기성 용량 가설: 내온성의 진화
호기성 용량 가설은 체온 유지의 근간이 되는 ‘에너지 생산 능력’에 집중하는 이론이에요. 즉, 산소를 얼마나 효율적으로 받아들여서 에너지를 생산해 내는지에 따라 내온성 체제가 형성됐다는 거죠. 파충류와 달리 포유류는 호흡 속도가 빠르고, 중추신경계와 근육을 활발히 움직여야 하는 사냥이나 도망 상황에서 유리하다고 해요. 그러다 보니 생존 경쟁에서 내온성 포유류가 점점 우세해질 수 있었다고 볼 수 있대요.
실제로 연구 자료를 보면, 파충류가 일시적으로 체온을 높이려고 햇볕을 쬐는 과정을 거치는 데 반해, 내온성 포유류는 스스로 호흡과 대사 과정을 최대한 활용해 열을 만들어 낸다고 해요. 이 과정을 더욱 지원하는 요소 중 하나가 바로 미토콘드리아 밀도라고 해요. 미토콘드리아가 많으면 많을수록 더 많은 ATP를 생성하고 체열을 생산할 수 있는 거죠.
이런 가설이 주목받는 이유는, 단순히 “체온이 높으면 좋다”가 아니라 “왜 이제껏 일부 동물이 내온성을 발전시켜 왔는가”를 구체적으로 설명해 주기 때문이라고 해요. 또 호기성 용량의 확장은 어느 시점부터 에너지 사용의 효율화와도 연관됐다고 봐요. 결국 체온 조절은 막대한 칼로리를 소모하는 부담이 따르지만, 그만큼 많은 동물이 이 방법을 채택했다는 사실이 호기성 용량 가설을 뒷받침한다고 볼 수 있대요.
이러한 설명을 보면, 내온성이야말로 능동적으로 환경을 극복하려는 생물들의 발전 방향 중 하나였다고 말해도 과언이 아니겠죠.
환경적 요인과 내온성 분화
약 3억 년 전으로 거슬러 올라가면, 초기 내온성 동물들이 육지에서 본격적으로 진화하기 시작했을 거라고 해요. 당시 육지 환경은 물속보다 변화가 훨씬 심해서, 낮과 밤의 온도 차이가 극심했을 뿐 아니라 사계절의 편차도 컸다고 하죠. 특히 식량 공급이 일정하지 않은 상황에서도 생존해야 했기 때문에 추가로 열을 내는 시스템이 점점 더 필요해졌다는 거예요.
곧 이러한 극한 환경에서의 경쟁이 내온성 동물들을 강력하게 만들었다고 볼 수 있어요. 추위나 더위 같은 외부 요소에 맞춰 몸을 스스로 따뜻하게 유지하거나, 더운 날씨에는 발한 반응을 통해 체온을 식히는 과정이 안착하면서, 결국 보다 복잡한 항상성 조절 체계가 발생했대요.
이와 관련해 여러 고생물학자들은 “내온성 동물들은 한정된 자원을 효과적으로 이용하며, 생존 기간 내내 폭넓은 행동권을 확보할 수 있었다”며, 그 결과 육지를 무대로 번성했다는 주장을 해요. 생물학계에서는 내온성을 지닌 포유류가 크게 분화해야 했던 이유로 이 환경적 압박을 꼽는 경우가 많다고 해요. 실제로, 체온 유지를 통한 생존 전략이 있었기에 낮은 온도에서도 활동이 가능해졌고, 그렇지 않은 종들보다 더 높은 경쟁 우위를 가질 수 있었다고 하네요.
다음은 내온성 진화에 영향을 준 주요 환경 요인들을 간단히 정리한 목록이에요.
- 낮과 밤의 극심한 기온 차
- 사계절의 뚜렷한 온도 편차
- 자원(먹이, 물) 공급의 불규칙성
- 새로운 서식지 개척 과정에서의 생존 경쟁
이처럼 육지라는 무대에서 공존하던 다양한 요소가 복합적으로 작용하면서, 내온성 분화가 촉진됐다고 할 수 있대요.
감염 예방의 관점에서 본 내온성
2004년에 아르투로 카사데이 박사가 내놓은 주장에 따르면, 내온성은 감염 예방 측면에서도 꽤 큰 이점을 지닌다고 해요. 높은 체온을 유지하면 곰팡이나 바이러스 같은 병원체가 체내에 정착하기가 어려워진다는 거예요. 실제로 병원체 대부분은 특정 온도 범위 안에서 번식력이 극대화되는데, 내온성 동물은 이 범위를 벗어날 정도로 높은 체온을 만들어 낼 수 있다는 거죠.
특히 많은 미생물이 35℃ 전후의 온도에서 활발히 번식하도록 최적화돼 있다고 해요. 그런데 포유류와 조류처럼 37~42℃ 정도 범위를 유지하는 종들은 미생물의 생존이 훨씬 어려운 환경을 만들어 내요. 그래서 감염이나 질병 확산 측면에서 유리해질 수 있다고 하네요.
물론 이 또한 에너지 소모가 커서 모든 동물이 채택하지는 않았지만, 일단 높은 체온을 활용해 병원체로부터 자신을 보호하는 전략을 구사할 수 있다는 점은 분명 큰 이점이라고 해요. 이 이론은 고온에서 병원체가 생존하기 어려워진다는 사실에 기반을 두고 있어서, 내온성의 진화를 설명하는 하나의 색다른 시각으로 받아들여지고 있대요.
내온성 진화의 예외와 다양성
동물 세계 전체가 내온성만 추구했다고 보면 오해일 수 있어요. 파충류나 일부 공룡의 경우에는 외온성이나 중온성을 택했거든요. 이들 중에는 체온이 주변 온도와 밀접하게 연관돼 있어서, 일광욕이나 서식지 이동 같은 수동적 방법으로 온도를 조절해요. 그런데도 성공적으로 살아남았으니, 내온성이 필수적인 진화 형태라고 단정할 수만은 없겠죠.
더 흥미로운 점은 ‘거대 항온성’이라고 불리는 현상이에요. 가령 몸집이 아주 큰 외온성 동물은 상대적으로 외부 온도 변화의 영향을 덜 받는 편이거든요. 이들은 체표 면적 대비 부피가 크기 때문에 열 손실률이 낮아지고, 일종의 관성으로 인해 체온이 안정적으로 유지된대요. 그래서 비록 적극적으로 내온성이 발달하지 않아도, 어느 정도 “항온성에 가까운” 상태를 누릴 수 있는 셈이라고 해요.
포유류 조상들이 처음 진화하던 시기를 살펴보면, 이들은 대체로 몸집이 작고 주변 환경도 험난했기 때문에 외부 의존형 생존 전략이 힘들었다고 해요. 그래서 직접 체온을 생성하는 내온성이 훨씬 유리했다는 설명인 거죠. 하지만 큰 몸집을 가졌던 동물들은 다른 방식으로 체온을 유지했으니, 결국 다양성이라는 측면에서 여러 선택지가 공존했다고 볼 수 있어요.
이처럼 내온성 진화는 환경과 생물학적 특성에 따라 다르게 나타났고, 지금도 자연에는 외온성·중온성·내온성이 혼재하죠. 각각의 방식은 생존 전략으로서 나름의 장단점을 가진다고 하니, 이런 차이가 곧 동물 세계의 무궁무진한 다양성을 보여 주는 사례가 아닐까 싶어요.
마무리하며
내온성 진화는 다양한 생존 전략과 환경 적응의 결과로 나타났어요. 호기성 용량 가설은 내온성이 높은 산소 활용을 통해 생존에 유리함을 설명하며, 초기 육지 환경의 극심한 온도 변화는 내온성 진화를 촉진했어요. 또한, 내온성은 감염 예방에 기여하며, 다양한 동물군이 각자의 방식으로 적응해왔다는 점도 흥미롭습니다. 이러한 진화의 복합적인 측면을 이해하는 것은 자연의 경이로움을 더 깊이 느끼게 해줍니다.
