두루미가 <고도 8000m의 에베레스트 산 위로> 계속 날 수 있는 이유

두루미가 <고도 8000m의 에베레스트 산 위로> 계속 날 수 있는 이유

==공룡과 그 후손, 새들의 <놀라운 신체 능력>==

 

1, 새의 운동능력

새의 운동 능력은 다른 유기체와 다른 수준이다. 조류는 포유류와 다른 차원의 '슈퍼미토콘드리아'를 가지고 있기 때문이다. 이 형질은 약 2억 5천만 년 전에 발생한 대량 멸종 이후 저산소증의 강력한 선택 압력 하에서 원시 파충류(diptera)에서 수각류(공룡 그룹)가 진화하는 동안 만들어졌다.

중생대의 챔피언이 된 수각류와 그 후계자인 새에 대해 왜 놀라운 능력을 얻을 수 있었는지에 대한 독자적인 이론을 가지고 접근해, 화제의 『공룡도 대단하고, 새는 더욱 대단하다!』의 발췌문을 전달한다.

 

쇠재두루미

2, 모든 것은 "저산소증"에서 시작되었다.

저자는 조류와 수각류에 특별한 관심을 가지고 있다. 새와 수각류는 하나의 주제를 기반으로 유전자, 세포, 장기, 심지어 몸 전체의 골격까지 재창조했다. 한 가지 주제는 저산소증에 대한 적응이다. 공기 중의 산소 농도가 떨어지더라도 지속적으로 운동할 수 있는 능력이다.

 

2억 2천만 년 전의 초기 수각류(예: 코엘로피시스(coelophysis)는 완벽한 슈퍼운동선수였다. 산소 농도가 10%에 불과 하지만 꾸준히 운동을 할 수 있었다.

척추동물 중에서는 수각류가 각자의 길을 갔다. 낮은 산소에 적응하기 위해 수각류는 유전적 수준에서 신체에 이르기까지 철저히 변형되었다. 그들의 전략의 시작점은 게놈의 거의 절반을 자르는 것이다. 이러한 무모한 전략으로 약 2억 2천만 년 전에 완전한 초기 수각류인 코엘로피시스(Coelophysis)가 나타났다. 약 2억 5천만 년 전까지만 해도 오늘날의 도마뱀과 거의 비슷해 보였지만 불과 3천만 년 만에 유전자의 골격이 통째로 바뀌어 정교한 직립 이족 보행으로 걷고 고속으로 달릴 수 있는 최고의 단거리 선수로 변모했다.

 

오늘날의 새들은 약 2억 2천만 년 전 초기 수각류가 습득한 운동 능력을 물려받아 하늘을 날고 있다. 그야말로 놀라움 그 자체이다. 이 기간 동안 포유류의 조상인 수각류는 크게 변하지 않았다. 내 몸은 훨씬 작아졌다. 새들의 운동 능력은 이 초기 수각류의 운동 능력 때문에 가능했다. 나는 <저산소증에 대한 적응>이라는 키워드 아래 초기 수각류가 완성한 이 거대한 변화의 과정을 살펴보고자 한다.

 

운동 능력이 저산소증에 대한 적응을 통해 획득된 이유는 무엇인가?

이 책의 기본 아이디어는 2021년 내분비학 최고 학술지인 Trends in Endocrinology and Metabolism에 발표된 논문(Bird evolution by insulin resistance.)을 기반으로 한다.

 

 

3, 두루미는 에베레스트 산을 넘는다.

 

1900년대부터 1930년대까지는 제국주의의 시대였다. 유럽의 강대국들은 국가적 위신이 걸린 히말라야 정상에 오르려고 했다. 영국은 대영 제국의 위신이 걸린 세계 최고봉인 히말라야의 에베레스트산(8,848m) 정상을 정복하기 위해 많은 원정대를 보냈다. 하지만 매번 그 도전은 좌절되고 말았다. 1953년, 에드먼드 힐러리（Sir Edmund Percival Hillary, KG, ONZ, KBE, 1919-2008, 뉴질란드의 등산가, 모험가)와 텐진 노르게이(영어 Tenzing Norgay, 1914-1986, 네팔인 셀퍼)가 마침내 첫 등정에 성공했으니 반세기가 걸렸다.

 

등반팀은 수천 명의 현지 포터와 수십 명의 등반 대원으로 구성되어 있다. 해발 5,000m에 베이스캠프를 만들고 5개에서 10개의 캠프로 구성된 중급캠프를 만들고 약 6개월과 많은 돈을 투자했다.

 

에베레스트 산의 등반은 산의 험하기 때문에 극히 어려웠던 것이 아니다. 스위스의 마테호른은 훨씬 더 험하다. 그러나 산소 농도가 너무 낮았다. 산소 농도는 7%에 불과했기 때문이다. 당시 8,000m 이상의 지역은 <죽음의 지대>라고 불렸다. 산소 농도는 약 7%에 불과하기 때문에 고도 장애로 인해 산소 탱크 없이는 2일 이상 머물 수 없다. 에베레스트 산 8,000m 부근의 중계지점에는 사우스 콜(South Col)이라는 평지가 있는데, 많은 등반대가 마지막 중간 캠프를 세운 곳이다. 왼쪽은 에베레스트 산이고 오른쪽은 로체이다.

 

에베레스트 산을 오르기 위해서는 늦어도 전날까지 이 캠프에 들어가 지원팀으로부터 산소통을 받아야 한다.

많은 등반가들은 쇠재두루미 떼가 사우스 콜 캠프 훨씬 위를 가로지르고 있다고 보고했다. 쇠재두루미는 티베트에서 인도로 가는 길에 에베레스트 산 위를 날아간다. 질서 정연한 두루미 떼가 산소 농도가 7 °C이고 온도가 섭씨 -30도이며 바람이 30 미터에서 끊임없이 부는 에베레스트 산 정상을 건너고 있다. 처음 보신 분들은 깜짝 놀랐을 것이다. 산소 농도가 7%에 불과한 세상에서 고도 장애를 앓고 있는 등반대 팀원 위의 아득한 상공을 쇠재두루미는 유유히 날아간다.

 

바람과 기온은 등산복을 입는 것으로 견딜 수 있다. 그러나 산소 농도는 다르다. 농도는 지구의 3분의 1에 불과하다. 이 산소 농도로 어떻게 그러한 운동을 할 수 있는가? 인간은 이곳에 도착하기 위해 몇 달간의 고도의 적응이 필요하며, 다시 8,000미터 이상에서는 산소통도 필요하다. 그리고 수십 명으로 구성된 팀 중에서 가장 강한 한두 명만이 정상에 오를 수 있다. 이는 포유류가 낮은 산소에 적응하는 것이 얼마나 어려운지를 보여주는 사례이다.

8,000미터 이상의 고도에서 인간은 산소 없이는 오래 머물 수 없다. 최대 하루 동안 머무를 수 있다. 40여 년 전, <초인>으로 알려진 라인홀트 메스너(Reinhold Messner)는 그의 동맹인 피터 하블러(Peter Haveler)와 짝을 이뤄 산소통을 사용하지 않고 에베레스트 산을 올랐지만, 일부 생리학자들은 이를 <제멋대로이다.>라고 했다. 인간이 도달할 수 있는 고도는 약 8,400m 정도이고, 그 이상은 도달할 수 없을 것으로 예측되었기 때문이다.

 

8,500m가 넘는 에베레스트 산과 K2를 오르려면 산소통을 사용하지 않고는 인간으로서는 등정은 불가능하다고 했었다. 그러나 라인홀드 메스너（Reinhold Andreas Messner、1944년 9월 17일 -, 이탈리아 출신 등산가. 모험가, 작가, 영화제작자, 1986년에 무산소로 8000미터 등정 성공) 이후 산악인들은 산소 없이 에베레스트 산을 잇달아 등반했다. 그것은 단지 생리학자의 편견이었음이 밝혀졌다.

그러나 8,000m 이상의 <죽음의 세계>라는 사실은 여전히 과거와 변함이 없다. 산소 없이 하루 이상 머무르면 돌아오기 어렵다. 해발 8000m 이상에서는 유명한 산악인조차도 환각에 빠져 시간 감각을 잃는 경우가 있다. 예를 들어, 3분 동안 쉬었다고 생각하지만 30분 이상이 지났다고 생각하는 것이 일반적이다.(끝)

 

* 글=사토 타쿠미(佐藤 拓己)

        1961년생, 도쿄공과대학 응용생물학부 교수. 도쿄대학 농학부축산수의학과졸업.

*일본어원문=ツルはなぜ「高度8000メートルのエベレスト上空」を飛び続けることができるの か…恐竜とその子孫であ                        る鳥の「驚異の身体能力」

* 출처=https://news.yahoo.co.jp › articles

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