캐나다 아카디아 대학교 연구팀은 이탈리아 피렌체에서 열린 실험생물학회에서 해양 산성화가 두족류에 미치는 심각한 영향을 밝혀낸 연구 결과를 발표했습니다. 예비 데이터에 따르면, 세기말에 예상되는 이산화탄소 농도와 유사한 환경에서 자란 오징어는 뇌 용적이 최대 50%까지 감소하는 것으로 나타났으며 , 이는 사냥 및 생존 능력에 직접적인 영향을 미칩니다.
가렛 앨런 박사가 주도한 이번 연구는 지구상에서 가장 지능이 높은 무척추동물 중 하나로 여겨지는 큰지느러미오징어( Sepioteuthis lessoniana )에 초점을 맞췄습니다. 이 오징어는 개의 신경 세포 수와 맞먹는 신경 세포를 가지고 있습니다. 대기 중 이산화탄소 증가로 인한 해양 산성화는 이미 많은 해양 생물에게 해로운 것으로 알려져 있었지만, 이번 연구 결과는 문어와 갑오징어를 포함하는 오징어강 전체에 위협이 될 수 있는 이전에 알려지지 않았던 신경학적 영향을 밝혀냈습니다 .
실험은 이런 식으로 진행되었습니다.
미래 환경을 시뮬레이션하기 위해 과학자들은 두 개의 평행한 수조를 설치했습니다. 하나는 현재 해양 pH(8,2)를 유지하고, 다른 하나는 가장 비관적인 기후 시나리오에 따라 2100년에 예상되는 pH인 7,8을 유지했습니다. 갓 부화한 오징어를 이 수조에서 90일 동안 키운 후, 확산 자기공명영상(dMRI) 분석을 위해 머리를 제거했습니다.
이미지를 비교했을 때, 연구팀은 큰 놀라움을 금치 못했습니다. "뇌 크기가 절반으로 줄어든 것을 즉시 알아차렸고, 소프트웨어 진단 결과를 수정해야 했습니다."라고 앨런은 털어놓았습니다. 이산화탄소 농도가 높은 환경에 노출된 개체들의 평균 뇌 용적 감소율은 49%였으며 , 전체적인 신체 크기에는 유의미한 변화가 관찰되지 않아, 뇌 수축이 체격 자체의 축소 때문이라는 가능성은 배제되었습니다.
시각 영역이 가장 큰 영향을 받았습니다.
자세한 분석 결과, 가장 큰 영향을 받은 부위는 시각 정보를 처리하는 영역인 것으로 나타났습니다. 대조군 오징어와 비교했을 때 , 시엽은 52%, 시신경로는 62% 감소했습니다 . 이 동물들은 먹이를 찾고 포획하는 데 거의 전적으로 시각에 의존하기 때문에, 그 결과는 즉각적으로 나타납니다. 바로 사냥 행동이 급격히 감소하는 것입니다.
사실, 이번 연구는 동일 연구팀의 이전 연구를 바탕으로 하고 있으며, 이전 연구에서는 고농도 이산화탄소에 단 2일 동안 급성 노출 후 사냥 행동이 65% 감소하고 , 부화 후 90일 동안 만성 노출 후에는 42% 감소하는 것을 이미 밝혀냈습니다. 앨런은 시력 저하가 망막 손상 때문이 아니라(망막은 손상되지 않은 것으로 보임) 시신경엽이 위축되어 이미지 해석이 어려워지기 때문이라고 생각합니다.
가능한 원인 및 향후 결과
연구자들은 아직 이 현상에 대한 명확한 설명을 내놓지 못했지만, 두 가지 주요 가설을 고려하고 있습니다. 하나는 뇌 내부의 에너지 부족으로 인해 뉴런이 제대로 기능하지 못하는 것이고, 다른 하나는 과도한 이산화탄소로 인한 산화 스트레스가 신경 세포를 손상시키는 것입니다. 어느 경우든 뇌가 정보를 제대로 전달하지 못하게 되어 비정상적인 식행동으로 이어질 수 있습니다.
이번 연구 결과는 해양 먹이사슬의 핵심 구성원인 두족류의 미래에 대한 경종을 울리는 것입니다. 해양 산성화가 현재 속도로 지속된다면 오징어와 같은 지능이 높은 종들은 인지 능력과 생존 능력이 저하될 수 있으며 , 이는 생태계 전반에 연쇄적인 영향을 미칠 것입니다. 앨런 연구팀은 다른 해양 무척추동물들도 비슷한 피해를 입는지, 그리고 적응할 여지가 있는지 여부를 파악하기 위해 연구를 계속할 예정입니다.