인하대, 인도양 열수분출공 서식 게 외골격 특성 세계 최초 분석

인하대 해양과학과 해양동물학 연구실 김태원 교수와 조붕호 학생이 발견한 인도양 심해 열수분출공에 서식하는 장님게(Bythograeid crab).

인하대학교 연구진이 세계 최초로 극한환경에 사는 게의 외골격 특성을 밝혀냈다.

인하대(총장 조명우)는 해양과학과 해양동물학연구실은 최근 인도양 연수분출공에 사는 게를 분석한 결과, 연안 종에 비해 구성성분이 다양할 뿐만 아니라 특수한 구조를 지니고 있다는 사실을 밝혀냈다고 13일 밝혔다.

연구 내용을 담은 논문 ‘인도양 심해 열수분출공에 서식하는 장님게(Bythograeid crab)의 독특한 외골격 특성(Unique Characteristics of the Exoskeleton of Bythograeid Crab, Austinograea rodriguezensis in the Indian Ocean Hydrothermal Vent (Onnuri Vent Field)’은 JCR(Journal Citation Reports) 동물학(ZOOLOGY) 분야 상위 10% 내 저널 ‘Integrative and Comparative Biology’에 등재됐다.

김태원 해양과학과 교수가 연구책임을 맡고 박사과정에 있는 조붕호 학생이 1저자로 참여했다.

연구는 2018년 6~7월 한국해양과학기술원과 함께 우리나라 최대 해양조사선 이사부 호를 타고 인도양 심해 열수분출공 탐사에서 확보한 게 시료를 대상으로 했다.

인도양 심해 열수분출공은 평균 깊이는 2,000m 이상이고 400℃가 넘는 뜨거운 열수분출물이 나오는 지역이다. 이 게는 우리나라가 인도양에서 세계 4번째로 발견한 열수분출공 ‘온누리(Onnuri)’에 살고 있다.

연구 결과 이 장님게는 고열, 고압을 견딜 수 있도록 환경에 적응한 결과 외골격이 연안 종과 확연한 차이가 있다는 점을 발견했다. 특히 ‘불리간드 구조(Bouligand structure)’로 알려진 기계학적인 특성(mechanical properties), 경도(hardness), 강도(stiffness), 탄성도(reduced modulus)를 높여주는 외골격 층이 연안 종에 비해 두껍다는 사실을 찾아냈다.

또 외골격 구성성분 역시 다른 갑각류의 외골격을 강화하는 칼슘(Ca)과 마그네슘(Mg) 외에도 질소(N), 알루미늄(Al), 황(S), 염소(Cl) 등 다양한 성분을 포함하고 있다는 사실을 확인했다.

이번 연구는 극한환경에 노출이 잦은 소방관, 잠수사 등의 방화복, 보호복 등을 비롯해 인공골격, 건축물 보강 구조 등에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

불리간드 구조는 이를 발견한 생물학자 이브 불리간드(Yves Bouligand)의 이름을 딴 것으로, 키틴(chitin) 단백질 기반 섬유 다발 층으로 구성되며 180° 돌면서 쌓여 한 층을 이룬다. 1965년 이 구조가 재료를 파괴하려 할 때 저항성을 높여준다는 사실을 연구해 발표했다.

조붕호 학생은 “극한의 환경에서 오랜 시간 생존한 생물들의 특징을 탐구함으로써 인류에 기여하고 싶다”고 말했다.

김태원 교수는 “이 장님게는 지금까지 알려진 지구상 갑각류 중 가장 뜨겁고 압력이 높은 극한환경에 산다”며 “이번 연구는 자연에서 아이디어를 얻어 이를 모방하는 ‘자연모사’ 연구에 도움이 될 것으로 기대한다”고 말했다.