카멜레온의 360도 시야 미스터리
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2025-11-12 11:13:35
4분 읽기
- 카멜레온 안구 뒤에 있는 시신경은 전화선과 비슷하다.
- 나선형으로 꼬여 있어 길고 촘촘. 눈의 위치에 따라 이 "신경 케이블"은 그에 맞게 늘어나
아리스토텔레스와 아이작 뉴턴 같은 학자들조차 카멜레온의 눈에 경탄했다. 이 카리스마 넘치는 도마뱀은 크고 눈에 띄는 눈을 가지고 있을 뿐만 아니라, 마치 감시 카메라처럼 모든 방향으로 독립적으로 굴릴 수 있다고 텍사스 샘 휴스턴 주립대학교의 선임 저자 후안 다자는 말했다. 이 덕분에 카멜레온은 머리를 움직이지 않고도 주변을 거의 360도 볼 수 있다. 올빼미와 여우원숭이는 고정된 안구와 매우 움직이는 목을 이용하여 탁 트인 시야를 확보하는 반면, 카멜레온은 그 반대다.
주변 환경에 맞춰 피부색을 바꿀 수 있는 능력과 더불어, 카멜레온은 거의 움직이지 않고 감지되지 않은 채 기다릴 수 있다. 다자는 "카멜레온은 먹이를 찾기 위해 주변을 살피면서 눈을 독립적으로 움직인다. 먹이를 발견하면 눈은 조정되어 한 방향을 가리키고 혀를 어디로 쏠지 계산한다"고 설명했다. 나무에 사는 이 도마뱀은 이처럼 조절 가능한 초점을 통해서만 길고 끈적끈적한 혀를 사용하여 공중에서 곤충을 번개처럼 빠르게 잡을 수 있다.
카멜레온의 눈은 왜 그렇게 움직일까?
카멜레온 눈의 해부학적 구조는 고대부터 광범위한 과학적 연구의 대상이었다. 그러나 망막에 닿는 빛 자극을 뇌로 전달하는 눈 뒤편의 시신경 구조는 여전히 불분명했다. 한 가지 의문점은 이처럼 극심한 안구 운동 시 시신경이 어떻게 작용하고, 어떻게 필요한 길이와 탄력을 얻는가였다.
17세기에는 카멜레온의 두 시신경이 서로 교차하지 않는다는 이론이 유포되었다. 이는 눈이 더 자유롭게 움직일 수 있도록 하기 위한 것이라고 여겨졌다. 하지만 실제로 카멜레온의 시신경은 대부분의 다른 동물과 인간처럼 서로 교차한다. 결과적으로 오른쪽 눈의 시각 자극은 뇌의 좌반구로, 왼쪽 눈의 신호는 우반구로 전달된다.
시신경은 전화선과 같다.
그렇다면 카멜레온 눈의 독특한 해부학적 특징은 무엇일까? 다자와 그의 동료 에밀리 콜린스(Emily Collins)가 이끄는 연구팀은 이제 이 문제를 더 자세히 조사했다. 생물학자들은 먼저 조영제 증강 컴퓨터 단층촬영(CT)을 이용하여 약 3cm 길이의 작은 나노 카멜레온 종 브룩케시아 미니마(Brookesia minima)의 시신경 구조를 분석했다.
이미지를 통해 이 카멜레온의 시신경이 마치 나선형으로 감긴 옛 유선 전화선처럼 보인다는 것이 밝혀졌다. 이 구조 덕분에 "신경 케이블"은 유연하게 늘어나거나 줄어들 수 있다. 다자는 "동물들은 이러한 나선형 구조를 형성하여 눈의 운동 범위를 극대화한다”고 말했다. 이 "나선형 케이블"은 눈 근육에 의해 각 안구의 시야각에 필요한 만큼만 늘어난다. 그런 다음 내부 장력으로 인해 다시 수축한다.
현대 CT 스캔에서만 볼 수 있는 구조
다자는 "구조 자체에도 놀랐지만, 이전에 아무도 이 구조를 발견하지 못했다는 사실에 더욱 놀랐다"고 말했다. 포괄적인 문헌 검색 결과, 적어도 이전에는 어떤 학자도 이 신경 구조를 그림으로 기록하거나 글로 설명한 적이 없었다. 이전 연구에서는 시신경이 가끔 "굽어지거나" "C자 모양"을 보인다는 사실이 지적되었지만, 현재 발견된 나선형에 대한 설명은 없었다.
실제 구조가 오랫동안 간과되었던 것은 연구자들이 이전 연구에서 항상 카멜레온의 머리를 해부했고, 그 과정에서 시신경의 모양이 손상되거나 변형되었기 때문일 가능성이 높다. 콜린스와 동료들은 이제 최초로 고해상도 컴퓨터 단층촬영(CT)을 사용하여 두개골 내부의 해부학적 구조를 손상시키지 않고 외부에서 신경 구조를 분석했다.
도마뱀의 독특한 해부학적 구조?
이 놀라운 발견은 다른 카멜레온 종, 또는 다른 파충류의 시신경도 이와 같은 전화선과 같은 구조를 가지고 있을지도 모른다는 의문을 제기했다. 이를 확인하기 위해 콜린스와 동료들은 척추동물의 디지털 3D 해부학 모델이 포함된 미국 과학 데이터베이스의 CT 스캔 데이터를 추가로 분석했다. 연구진은 카멜레온 세 종(Brookesia superciliaris, Rieppeleon brevicaudatus, Chamaeleo calyptratus)을 포함한 34종의 도마뱀과 뱀의 머리를 구체적으로 조사했다.
조사 결과, 조사된 카멜레온 종은 비정상적으로 길고, 매우 꼬여 있으며, 여러 번 굽은 시신경을 가지고 있었으며, 그중 일부는 나선형을 띠고 있었다. 그러나 연구팀은 다른 파충류 종에서는 이러한 특징을 발견하지 못했다. 따라서 이러한 특징은 파충류와 도마뱀 중에서는 독특하며 카멜레온에서만 나타나는 것으로 보인다.
연구팀은 후속 연구에서 더 많은 파충류 종, 특히 수목성 파충류를 대상으로 연구를 진행하여 "코일 신경"이 자연에서 실제로 얼마나 널리 퍼져 있는지 확인할 계획이다. 무척추동물 중 이러한 현상은 예를 들어 자루눈파리에서 나타나지만, 이전 연구들에서 시사하는 바와 같이 일반적으로는 드물다.
신경 구조는 카멜레온 배아에서도 발달한다.
수목성 베일 카멜레온(Chamaeleo calyptratus)의 배아와 어린 카멜레온에 대한 추가 연구 결과, 카멜레온은 성체와 마찬가지로 완전히 움직이는 두 개의 눈과 꼬인 시신경을 가지고 알에서 부화한다는 사실이 밝혀졌다. 연구진은 이러한 "코일 신경"이 초기 배아 단계에서는 아직 보이지 않았지만, 부화하기 전, 후기 배아 단계에서는 나타났다고 보고했다.
이러한 발견은 진화생물학자들이 카멜레온이 언제 이러한 꼬인 시신경과 360도 시야를 처음 발달시켰는지 알아내는 데 도움이 될 수 있다. 이는 이 독특한 눈의 해부학적 구조가 나무나 다른 환경에서의 생활을 어떻게 더 편리하게 해 주었는지 이해하는 데 도움이 될 수 있다.
참고: Scientific Reports, 2025; doi: 10.1038/s41598-025-20357-3
출처: 플로리다 자연사 박물관
- 카멜레온 안구 뒤에 있는 시신경은 전화선과 비슷하다.
- 나선형으로 꼬여 있어 길고 촘촘. 눈의 위치에 따라 이 "신경 케이블"은 그에 맞게 늘어나
카멜레온의 360도 시야 미스터리 풀었다.
카멜레온의 시신경은 전화선처럼 꼬여 있고 늘어난다.
전화선 원리:
카멜레온은 눈을 매우 멀리 돌려 거의 360도 시야를 확보할 수 있다. 이제 CT 스캔을 통해 이러한 놀라운 이동성이 어떻게 발생하는지 처음으로 밝혀졌다. 스캔 결과에 따르면, 카멜레온 안구 뒤에 있는 시신경은 전화선과 비슷하다. 나선형으로 꼬여 있어 길고 촘촘하다. 눈의 위치에 따라 이 "신경 케이블"은 그에 맞게 늘어난다. 도마뱀에서 이러한 눈의 해부학적 구조가 관찰된 것은 이번이 처음이다.
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| ▲ 카멜레온은 눈이 매우 움직여서 거의 360도의 시야를 확보할 수 있다. |
아리스토텔레스와 아이작 뉴턴 같은 학자들조차 카멜레온의 눈에 경탄했다. 이 카리스마 넘치는 도마뱀은 크고 눈에 띄는 눈을 가지고 있을 뿐만 아니라, 마치 감시 카메라처럼 모든 방향으로 독립적으로 굴릴 수 있다고 텍사스 샘 휴스턴 주립대학교의 선임 저자 후안 다자는 말했다. 이 덕분에 카멜레온은 머리를 움직이지 않고도 주변을 거의 360도 볼 수 있다. 올빼미와 여우원숭이는 고정된 안구와 매우 움직이는 목을 이용하여 탁 트인 시야를 확보하는 반면, 카멜레온은 그 반대다.
주변 환경에 맞춰 피부색을 바꿀 수 있는 능력과 더불어, 카멜레온은 거의 움직이지 않고 감지되지 않은 채 기다릴 수 있다. 다자는 "카멜레온은 먹이를 찾기 위해 주변을 살피면서 눈을 독립적으로 움직인다. 먹이를 발견하면 눈은 조정되어 한 방향을 가리키고 혀를 어디로 쏠지 계산한다"고 설명했다. 나무에 사는 이 도마뱀은 이처럼 조절 가능한 초점을 통해서만 길고 끈적끈적한 혀를 사용하여 공중에서 곤충을 번개처럼 빠르게 잡을 수 있다.
카멜레온의 눈은 왜 그렇게 움직일까?
카멜레온 눈의 해부학적 구조는 고대부터 광범위한 과학적 연구의 대상이었다. 그러나 망막에 닿는 빛 자극을 뇌로 전달하는 눈 뒤편의 시신경 구조는 여전히 불분명했다. 한 가지 의문점은 이처럼 극심한 안구 운동 시 시신경이 어떻게 작용하고, 어떻게 필요한 길이와 탄력을 얻는가였다.
17세기에는 카멜레온의 두 시신경이 서로 교차하지 않는다는 이론이 유포되었다. 이는 눈이 더 자유롭게 움직일 수 있도록 하기 위한 것이라고 여겨졌다. 하지만 실제로 카멜레온의 시신경은 대부분의 다른 동물과 인간처럼 서로 교차한다. 결과적으로 오른쪽 눈의 시각 자극은 뇌의 좌반구로, 왼쪽 눈의 신호는 우반구로 전달된다.
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| ▲ Chamaeleo calyptratus Chamaeleonidae(UF: Herp: 191369)의 3차원 렌더링. (A) 뇌와 시신경이 제자리에 있는 두개골; (B) 혀가 뒤로 젖혀진 모습과 설골; (C) 척수, 순환계 및 비뇨생식기 계통의 일부를 보여주는 전체 표본의 측면도; (D) 잡는꼬리의 먼쪽 부분; (E) 오른발; (F) 오른손. (출처: Published: 10 November 2025 / A new twist in the evolution of chameleons uncovers an extremely specialized optic nerve morphology / Scientific Reports) |
시신경은 전화선과 같다.
그렇다면 카멜레온 눈의 독특한 해부학적 특징은 무엇일까? 다자와 그의 동료 에밀리 콜린스(Emily Collins)가 이끄는 연구팀은 이제 이 문제를 더 자세히 조사했다. 생물학자들은 먼저 조영제 증강 컴퓨터 단층촬영(CT)을 이용하여 약 3cm 길이의 작은 나노 카멜레온 종 브룩케시아 미니마(Brookesia minima)의 시신경 구조를 분석했다.
이미지를 통해 이 카멜레온의 시신경이 마치 나선형으로 감긴 옛 유선 전화선처럼 보인다는 것이 밝혀졌다. 이 구조 덕분에 "신경 케이블"은 유연하게 늘어나거나 줄어들 수 있다. 다자는 "동물들은 이러한 나선형 구조를 형성하여 눈의 운동 범위를 극대화한다”고 말했다. 이 "나선형 케이블"은 눈 근육에 의해 각 안구의 시야각에 필요한 만큼만 늘어난다. 그런 다음 내부 장력으로 인해 다시 수축한다.
현대 CT 스캔에서만 볼 수 있는 구조
다자는 "구조 자체에도 놀랐지만, 이전에 아무도 이 구조를 발견하지 못했다는 사실에 더욱 놀랐다"고 말했다. 포괄적인 문헌 검색 결과, 적어도 이전에는 어떤 학자도 이 신경 구조를 그림으로 기록하거나 글로 설명한 적이 없었다. 이전 연구에서는 시신경이 가끔 "굽어지거나" "C자 모양"을 보인다는 사실이 지적되었지만, 현재 발견된 나선형에 대한 설명은 없었다.
실제 구조가 오랫동안 간과되었던 것은 연구자들이 이전 연구에서 항상 카멜레온의 머리를 해부했고, 그 과정에서 시신경의 모양이 손상되거나 변형되었기 때문일 가능성이 높다. 콜린스와 동료들은 이제 최초로 고해상도 컴퓨터 단층촬영(CT)을 사용하여 두개골 내부의 해부학적 구조를 손상시키지 않고 외부에서 신경 구조를 분석했다.
도마뱀의 독특한 해부학적 구조?
이 놀라운 발견은 다른 카멜레온 종, 또는 다른 파충류의 시신경도 이와 같은 전화선과 같은 구조를 가지고 있을지도 모른다는 의문을 제기했다. 이를 확인하기 위해 콜린스와 동료들은 척추동물의 디지털 3D 해부학 모델이 포함된 미국 과학 데이터베이스의 CT 스캔 데이터를 추가로 분석했다. 연구진은 카멜레온 세 종(Brookesia superciliaris, Rieppeleon brevicaudatus, Chamaeleo calyptratus)을 포함한 34종의 도마뱀과 뱀의 머리를 구체적으로 조사했다.
조사 결과, 조사된 카멜레온 종은 비정상적으로 길고, 매우 꼬여 있으며, 여러 번 굽은 시신경을 가지고 있었으며, 그중 일부는 나선형을 띠고 있었다. 그러나 연구팀은 다른 파충류 종에서는 이러한 특징을 발견하지 못했다. 따라서 이러한 특징은 파충류와 도마뱀 중에서는 독특하며 카멜레온에서만 나타나는 것으로 보인다.
연구팀은 후속 연구에서 더 많은 파충류 종, 특히 수목성 파충류를 대상으로 연구를 진행하여 "코일 신경"이 자연에서 실제로 얼마나 널리 퍼져 있는지 확인할 계획이다. 무척추동물 중 이러한 현상은 예를 들어 자루눈파리에서 나타나지만, 이전 연구들에서 시사하는 바와 같이 일반적으로는 드물다.
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| ▲ 베일카멜레온(Chamaeleo calyptratus)의 시신경 발달. (출처: Published: 10 November 2025 / A new twist in the evolution of chameleons uncovers an extremely specialized optic nerve morphology / Scientific Reports) |
신경 구조는 카멜레온 배아에서도 발달한다.
수목성 베일 카멜레온(Chamaeleo calyptratus)의 배아와 어린 카멜레온에 대한 추가 연구 결과, 카멜레온은 성체와 마찬가지로 완전히 움직이는 두 개의 눈과 꼬인 시신경을 가지고 알에서 부화한다는 사실이 밝혀졌다. 연구진은 이러한 "코일 신경"이 초기 배아 단계에서는 아직 보이지 않았지만, 부화하기 전, 후기 배아 단계에서는 나타났다고 보고했다.
이러한 발견은 진화생물학자들이 카멜레온이 언제 이러한 꼬인 시신경과 360도 시야를 처음 발달시켰는지 알아내는 데 도움이 될 수 있다. 이는 이 독특한 눈의 해부학적 구조가 나무나 다른 환경에서의 생활을 어떻게 더 편리하게 해 주었는지 이해하는 데 도움이 될 수 있다.
참고: Scientific Reports, 2025; doi: 10.1038/s41598-025-20357-3
출처: 플로리다 자연사 박물관
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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