4'00" 읽기
- 수컷 물고기는 강력한 근육을 사용해 다섯 번째 갈비뼈를 앞으로 당겼다가 갑자기 놓아준다.
- 연골이 부레에 부딪혀 소총이 발사하는 소리와 같은 크기 발

이 물고기는 갈비뼈로 드럼을 친다
미니 물고기가 140dB(데시벨)의 소리를 내는 퍼즐이 풀렸다.

손톱 크기의 물고기 Danionella cerebrum은 갈비뼈를 두드려서 140데시벨 이상의 소리를 낼 수 있다는 사실이 최근 발견됐다. 수컷 물고기는 강력한 근육을 사용하여 연골 드럼채를 포함한 다섯 번째 갈비뼈를 앞으로 당겼다가 갑자기 놓아준다. 연골이 부레에 부딪혀 소총이 발사하는 소리와 같은 크기의 소리가 난다. 

▲ Danionella cerebrum 수컷은 소리를 내기 위해 기괴한 방법을 사용한다. © AngryBurmese/CC-by-sa 4.0

물고기는 결코 침묵하지 않는다. 어떤 물고기들은 특별한 근육으로 부레를 진동시켜 둔한 소리를 낸다. 다른 물고기들은 이빨, 척추뼈 또는 지느러미 광선을 함께 문질러 긁거나 지저귀는 소리를 낸다. Danionella cerebrum 종의 수컷 물고기는 특히 시끄러운 기관을 가지고 있다. 길이가 1.20cm로 손톱 만한 크기지만 총소리나 전투기 소리만큼 큰 140데시벨 이상의 소리를 낸다.

수족관의 그림자 게임

미니 물고기는 어떻게 이런 일을 할 수 있을까? 물고기에서 소음을 발생시키는 이전에 알려진 모든 메커니즘은 다니오넬라Danionella 수컷에서는 이미 배제됐었다. 큰 소리를 생성하게 된 원인을 파악하기 위해 Berlin Charité의 Verity Cook과 동료들은 처음부터 다시 시작해야 했다. 먼저, 그들은 고속 카메라로 물고기를 촬영했다. 다니오넬라 물고기는 성체가 되어도 투명하기 때문에 연구진은 영상을 통해 물고기의 내부 활동도 볼 수 있었다.

▲ 이 어두운 구조가 첫 번째 단서를 제공했다. © Cook et al./ PNAS, 2024 /CC-by 4.0

Cook과 그녀의 팀은 "물고기가 뒤에서 조명을 받았을 때 부레 바로 앞에 있는 어두운 구조물의 움직임을 관찰했는데, 이는 소리 생성과 관련이 있었다"고 Cook과 그녀의 팀은 보고했다. 구조의 구조와 소리 생성에서의 역할을 확인하기 위해 연구진은 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 스캐너에서 추가 스캔을 수행했다.

드럼으로 사용되는 부레

연구원들이 보고한 바와 같이, 스캔 결과 어두운 구조는 분명히 구형의 250㎛(마이크로미터)길이의 연골인 것으로 나타났다. 연구팀은 소음을 낼 때 이것이 일종의 북채 역할을 한다는 것을 관찰할 수 있었다. 소리를 내기 위해 다니오넬라 수컷은 먼저 다섯 번째 갈비뼈에 연결된 두 개의 특화된 "소리 근육" 중 하나를 구체적으로 수축해야 한다.

이것은 연골과 함께 갈비뼈를 앞으로 당겨서 큰 긴장을 형성한다. 이것이 풀어지면 드럼 비터는 중력 가속도의 2천 배까지 가속된다. Cook과 그녀의 팀은 “연골의 갑작스러운 방출로 인해 부레에 빠르게 충격을 가해 짧고 큰 자극을 생성한다”고 말했다. 바로 근처에 있는 Conspecies는 북소리를 최대 볼륨으로 들을 수 있다. 그러나 수족관 옆에 서 있는 사람에게는 희미한 지저귀는 소리만 들릴 뿐이다.

▲ 3D 모델로 노이즈가 발생하는 과정 © Cook et al./ PNAS, 2024 /CC-by 4.0

 

미토콘드리아는 지친 근육을 회복시킨다

사용 후에는 연골 드럼스틱이 원래 위치로 돌아가고 게임을 다시 시작할 수 있다. 연구진의 보고에 따르면 다니오넬라 수컷은 초당 60~120회 부레를 쳤다. 이 고주파 드럼 콘서트는 일반적으로 몇 초 동안 지속된다. 이는 관련 근육에 엄청난 부담을 준다. 긴장을 견디기 위해 물고기는 특별한 적응을 한다.

연구팀은 유전자 발현 분석을 사용해 음파 근육에 평균보다 많은 수의 미토콘드리아가 포함되어 있음을 확인할 수 있었다. 이러한 세포 발전소는 지속적으로 새로운 에너지를 공급해 근육 피로를 예방한다. 이는 북을 치는 다니오넬라 수컷들이 서로 지치지 않고 긴 '대화'를 할 수 있다는 것을 의미한다. 소리의 고주파수는 물고기가 더 먼 거리와 시야가 좋지 않은 경우에도 연락을 유지하는 데 도움이 된다.

* 아래 링크된 사이트에서 물고기 소리를 들을 수 있음

(https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2314017121)

(Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024; doi: 10.1073/pnas.2314017121)
출처: Proceedings of the National Academy of Sciences

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]