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[강석기의 과학카페] 코알라는 어떻게 유칼립투스 잎만 먹고 살까

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2018년 07월 17일 12:34 프린트하기

코알라는 무엇을 먹을지 걱정하지 않는다. 유칼립투스 잎처럼 생기고 그런 냄새와 맛이 나는 것을 먹으면 된다. 코알라의 음식 취향은 유전자에 내재되어 있다. 
- 마이클 폴란, ‘잡식동물의 딜레마’에서

 

전체 자연에서 유일한 미식가는 인간이다.
- 앙 앙텔므 브리야 사바랭, ‘미식예찬’에서

 

코알라 - GIB 제공
코알라 - GIB 제공

육회, 스테이크(미디움), 곱창, 참치회, 연어회, 산낙지, 굴, 멍게, 간장게장.

 

입이 짧은 편인 필자는 꺼리는 음식이 많다. 그런데 다들 미식가들이 별미로 치는 것들이다. 어쩌다 이렇게 저렴한 입맛을 지니게 됐는지 딱한 일이지만, 남들이 고급이라고 해서 싫은데 억지로 먹을 수는 없지 않은가. 

 

일본 출장을 갔을 때 담당자가 저녁에 유명한 맛집이라며 한 초밥집에 데려갔다. 참치초밥은 예의상 한두 개 먹었지만 고등어초밥은 손도 안 대고 대신 새우초밥을 맛있게 먹으니 어이없어하며 ‘고도모(こども, 아이) 입맛’이라고 놀리던 기억이 난다. 

 

그런데 아무리 필자의 식단이 단조롭다고 하더라도 초식동물이나 육식동물과는 비교가 안 될 정도로 다양하다. 어제 하루 동안 먹은 음식만 해도 수십 가지다.

 

마, 양배추, 블루베리, 사과, 키위, 토마토, 바나나(아침에 주스를 만들어 마신다), 쌀, 콩나물, 파, 마늘, 배추, 무, 고추, 김, 들깨(들기름), 달걀, 커피, 콩(두부, 된장), 감자, 양파, 옥수수, 참외, 요거트, 밤꿀, 잣. 

 

물론 초식동물이나 육식동물도 한 번에 한두 가지 음식(먹이)을 먹는 거지 길게 보면 꽤 다양한 음식을 먹는다. 계절이나 지역에 따라 번성하는 풀과 나무의 종류가 다르고 어떤 동물을 사냥했나에 따라 그날 식단이 결정되기 때문이다.

 

그런데 몇몇 초식동물은 놀라울 정도로 입맛이 까다롭다. 특히 판다와 코알라가 그런데 이들은 사실상 한 가지 음식, 즉 각각 대나무와 유칼립투스만 먹는다. 그래도 판다는 대나무 전체(잎, 가지, 죽순)를 먹지만 코알라는 유칼립투스 잎만 먹는다. 

 

코알라가 유칼립투스 나무를 붙잡고 잎을 먹고 있다. 최근 코알라 게놈이 해독되면서 독성이 강한 유칼립투스 잎을 주식으로 삼을 수 있는 비밀이 밝혀졌다. - 위키피디아 제공
 

죽순은 사람도 먹지만(고급 식재료였다) 유칼립투스 잎은 사람뿐 아니라 다른 동물들도 도저히 먹을 수 있는 음식이 아니다(예외적으로 같은 유대류인 주머니날다람쥐와 주머니여우, 반지꼬리주머니쥐도 유칼립투스 잎을 즐겨 먹는다). 잎에 독이 잔뜩 들어있기 때문이다. 사실 코알라처럼 순하고 연약한 동물이 지금까지 살아남은 건 키가 큰 나무인 유칼립투스에 살면서 천적을 피하고 동시에 아무도 먹지 않아 경쟁이 없는 유칼립투스 잎을 먹이로 삼았기 때문이다. 그렇다면 코알라는 어떻게 이런 독한 음식을 먹고도 멀쩡할까.

 

pixabay 제공
pixabay 제공

 

멸종위기 취약종으로 몰락

 

학술지 ‘네이처 유전학’ 7월 2일자 온라인판에는 코알라 게놈을 분석해 이 물음에 답한 논문이 실렸다. 연구결과를 소개하기 전에 먼저 코알라와 그 먹이인 유칼립투스에 대해 잠깐 살펴보자.

캥거루처럼 육아낭이 있는 유대류인 코알라는 코알라과(科)의 유일한 종이다. 화석에 따르면 과거 코알라과 동물이 15~20종이 살았던 것으로 보이는데 다들 멸종했다. 오늘날 형태를 보이는 가장 오래된 코알라 화석은 약 35만 년 전 것이다.

 

호주 동부에 남북으로 널리 분포해 잘 살던 코알라는 18세기 유럽인들에게 발견되면서 시련이 시작됐다. 먼저 보드라운 털 때문에 20세기 초까지도 무지막지한 사냥이 이뤄졌다. 한창이던 1870년대에서 1920년대 후반까지 수백만 마리가 희생됐다. 

 

생태계 변화도 큰 타격을 입혔다. 사람들이 거주지를 넓히며 유칼립투스 숲을 파괴한 결과 서식지가 줄어들고 단절돼 종 다양성이 크게 떨어졌다. 최근 극심한 가뭄으로 대형 산불이 자주 일어나는 것도 큰 위협이다. 그리고 유럽인이 들어올 때 같이 온 설치류와 양, 소에게서 여러 병원체를 받았다. 특히 코알라 레트로바이러스(KoRV)와 클라미디아(Chlamydia)가 큰 타격을 입혔다.

 

그 결과 오늘날 호주 전역의 코알라는 33만 마리에 불과할 것으로 추정돼 ‘멸종위기 취약종’으로 분류된 상태다. 2000년대 들어 코알라를 보호하기 위한 움직임이 활발해졌지만 개체수 감소 추세를 막기에는 역부족이다.

 

20세기 초반까지 코알라 수백만 마리가 모피 때문에 희생됐다. 아울러 서식지 감소와 질병 등으로 개체수가 크게 줄어 오늘날 야생 코알라는 33만 마리 수준으로 추정된다. - 위키피디아 제공
20세기 초반까지 코알라 수백만 마리가 모피 때문에 희생됐다. 아울러 서식지 감소와 질병 등으로 개체수가 크게 줄어 오늘날 야생 코알라는 33만 마리 수준으로 추정된다. - 위키피디아 제공

한편 도금양과(科) 나무인 유칼립투스는 속씨식물로는 가장 큰 종류로 유칼립투스속(屬)에 700여 종이 있고 대부분 호주에 분포한다. 키가 60미터 넘게 자라는 종도 있다. 코알라는 이 가운데 먹이로 30여 종을 선호한다.

 

유칼립투스 잎에는 기름샘(oil gland)이 분포해 잎에 기름 성분이 많고 냄새가 강한 휘발성 물질을 다량으로 내놓는다. 소위 이차대사물로 다량 섭취할 경우 독소로 작용한다. 따라서 평범한 동물이 유칼립투스 잎을 주식으로 삼는다는 건 곧 자살행위다. 

 

호주 원주민들은 예로부터 통증이나 열이 날 때 유칼립투스 잎을 으깨 부위에 발랐는데, 이런 성분들이 작용해 효과를 냈을 것이다. 오늘날에도 잎을 증류해 얻은 정유(essential oil)가 향기치료(aromatherapy) 분야에서 널리 쓰이고 있다. 아무튼 유칼립투스 나무에 매달려 있는 코알라는 호주를 상징하는 이미지다. 

 

유칼립투스 오일 - GIB 제공
유칼립투스 오일 - GIB 제공

 

해독 효소 유전자도 많고 발현량도 많아

 

코알라 게놈은 34억 염기쌍으로 이뤄져 사람(32억 염기쌍)과 비슷하고 유전자도 2만여 개로 비슷하다. 다만 염색체는 16개로 46개인 사람보다 훨씬 적다. 염색체 하나가 크다는 말이다.

 

코알라의 유전자를 자세히 들여다보자 독한 유칼립투스 잎을 주식으로 삼을 수 있는 이유가 밝혀졌다. 생체이물(xenobiotic), 즉 개체에게는 낯선 화합물을 해독하는 효소(CYPC2)의 유전자가 31개나 됐고 간에서 꽤 높게 발현됐다. 그 결과 생체이물인 유칼립투스 잎의 다양한 이차대사물이 다 분해돼 해를 끼치지 않는 것이다.

 

코알라가 약이 잘 듣지 않는 것도 이 때문이다. 소염제나 항생제 역시 생체이물이므로 간에서 분해되는데, 코알라의 경우 그 속도가 너무 빨라 사람을 기준으로 한 투여량으로는 약효를 내기 어렵다. 따라서 이번 게놈 연구가 약물의 적절한 복용량을 결정하는데 도움이 될 것이다.

 

한편 코알라는 유칼립투스 잎을 먹기 전에 냄새를 맡는 습성을 지니고 있다. 즉 냄새로 잎의 상태를 확인한 뒤 먹을지를 결정한다는 말이다. 특이하게도 코알라 게놈에는 유형 1 서골비수용체(vomeronasal receptor) 유전자가 6개나 있는 것으로 밝혀졌다. 서골비수용체는 페로몬처럼 휘발성이 낮은 화합물의 냄새를 감지한다. 코알라가 유칼립투스 잎을 코에 가까이 갖다 댈 때 이 수용체로 독특한 냄새분자를 감지하는 것으로 보인다. 한편 사람은 물론 생쥐와 개에서도 이 유전자가 존재하지 않는다.

 

코알라는 뛰어난 후각으로 먹기에 적합한 유칼립투스 잎을 고른다. 게놈 해독 결과 여기에는 코알라에만 있는 유형 1 서골비수용체 유전자 6개가 관여할 것으로 보인다. 둥근 얼굴에 커다란 코 때문에 유대류임에도 사람과 닮아 보인다. - 위키피디아 제공
코알라는 뛰어난 후각으로 먹기에 적합한 유칼립투스 잎을 고른다. 게놈 해독 결과 여기에는 코알라에만 있는 유형 1 서골비수용체 유전자 6개가 관여할 것으로 보인다. 둥근 얼굴에 커다란 코 때문에 유대류임에도 사람과 닮아 보인다. - 위키피디아 제공

코알라의 후각수용체(olfactory receptor) 유전자는 1169개로 다른 유대류 동물보다는 약간 적은 것으로 나타났다. 아마도 유칼립투스 잎만 먹게 되다 보니 할 일이 없어진 유전자들이 돌연변이로 기능을 잃어 위유전자(pseudogene)가 된 결과일 것이다.

 

한편 초식동물임에도 글루탐산 같은 아미노산의 감칠맛(umami)을 감지하는 유전자는 살아 있었다. 잡식에서 초식으로 바뀐 판다의 경우 쓸모가 없어 위유전자가 돼 기능을 잃은 것을 생각하면 뜻밖의 결과다.

 

코알라 게놈에는 생체이물 해독에 관여하는 효소인 CYP2C 유전자가 31개나 된다. 코알라 두 개체에서 신체장기에 따른 CYP2C 유전자 31개의 발현량을 나타낸 데이터로 대부분 간(왼쪽에서 여섯째, 일곱째 줄)에서 특히 높음(짙은 색)을 알 수 있다. - ‘네이처 유전학 제공
코알라 게놈에는 생체이물 해독에 관여하는 효소인 CYP2C 유전자가 31개나 된다. 코알라 두 개체에서 신체장기에 따른 CYP2C 유전자 31개의 발현량을 나타낸 데이터로 대부분 간(왼쪽에서 여섯째, 일곱째 줄)에서 특히 높음(짙은 색)을 알 수 있다. - ‘네이처 유전학 제공

 

 

근친교배로 결함 있는 개체 나오기도

 

코알라의 임신기간은 35일에 불과해 몸무게가 0.5그램도 안 되는 강낭콩만한 새끼가 태어나면 육아낭에서 젖을 먹으며 6~7개월 동안 머문다. 초창기에는 면역계가 형성돼 있지 않기 때문에 면역성분은 어미의 젖에 전적으로 의존한다. 게놈 분석 결과 코알라에는 MM1이라는 고유한 유전자가 있고 젖에 그 산물인 단백질이 존재했다. 연구자들은 이 단백질이 항미생물 활성을 띨 것으로 추측했다.

 

코알라가 외래종에서 옮은 병원체에 취약한 이유도 게놈 분석을 통해 어느 정도 밝혀졌다. 호주 퀸즈랜드의 야생동물 병원의 경우 매년 1000마리가 넘는 코알라가 들어오는데, 이 가운데 40%는 클라미디아 감염 말기로 치료될 가망성이 없다. 세포 안으로 침투하는 박테리아인 클라미디아는 각결막염이나 요도나 생식기 염증을 일으킨다. 코알라의 경우 감염됐을 때 염증유발 유전자가 과도하게 발현해 자신의 조직까지 손상시키는 것으로 보인다.

 

한편 사람의 에이즈 같은 증상을 유발하는 코알라 레트로바이러스도 심각한 위협인데, 섬에 사는 코알라까지는 아직 퍼지지 않은 것으로 나타났다. 레트로바이러스는 게놈이 숙주의 게놈에 끼어 들어가 번식하는 전략을 펴기 때문에 일단 감염되면 쫓아낼 방법이 없다.

 

코알라의 개체수가 크게 줄어든 것도 문제지만 서식지 단절로 인한 근친교배도 심각하다. 특히 호주 남부의 코알라가 더 심해 고환이 비정상인 개체가 태어나고 있다. 따라서 유전자 다양성이 큰 북부 코알라를 데려와 유전자를 풍부하게 만드는 일이 시급하다. 다만 이주할 개체를 선별할 때 감염 여부를 철저히 확인해 병이 퍼지는 걸 막아야 한다고 저자들은 강조했다. 코알라를 멸종위기에서 구해내는데 이번 게놈 해독 연구가 도움이 되기를 바란다.

 

pixabay 제공
pixabay 제공

 

 

뇌 대신 소화관을 선택

 

미국 작가 마이클 폴란은 2006년 펴낸 베스트셀러 ‘잡식동물의 딜레마’에서 먹이의 관점에서 양극단을 대표하는 동물로 코알라와 사람을 설정해 설명하고 있다. 코알라처럼 먹는 음식이 정해져 있는 종은 “고도로 전문화된 소화계 덕분에 먹는 문제에 많은 지적 능력을 할애할 필요가 없다.” 즉 작은 머리 전략을 대표한다.

 

폴란은 “코알라의 뇌는 매우 작아서 두개골을 전부 채우지도 못한다”며 “동물학자들의 주장에 따르면, 코알라는 지금처럼 한정된 먹이만을 먹도록 진화되면서 실제로 뇌의 크기가 작아졌다”고 쓰고 있다. 실제 코알라의 뇌는 19그램에 불과해 몸무게 대비 무게가 가장 덜 나가는 포유동물이다. 그나마 대뇌피질도 주름이 거의 없어 표면적도 작다. 뇌는 두개골 내부의 60%를 차지할 뿐이고 나머지는 뇌척수액이 채우고 있다.

 

폴란은 “코알라에게 뇌보다 중요한 것은 소화관”이라며 “섬유질이 많은 잎들을 모두 소화시키기 위해서는 소화관이 커야 했다”고 설명했다. 실제 코알라의 맹장은 무려 2m로 모든 동물 가운데 몸집 대비 가장 크다. 소장과 대장 사이에 있는 맹장은 초식동물에서 중요한 기관으로, 소장이 미처 소화하지 못한 영양분을 장내미생물이 분해하고 그 일부를 장벽에서 흡수한다. 코알라의 경우 음식물이 맹장에 최대 100시간 머문다.

 

그럼에도 섭취하는 영양분이 부족해 코알라는 정적인 동물이 됐다. 즉 하루에 20시간 동안 잠을 자며 에너지 소모를 최소화한다. 먹이활동도 주로 밤에 하기 때문에 야생 코알라를 보러 유칼립투스 숲을 찾아간 관광객들은 잠만 자는 모습에 실망하는 경우가 많다.

 

GIB 제공
GIB 제공

 

 

잡식동물의 딜레마, 해결책은 미식?

 

반면 잡식동물인 사람은 코알라와는 정반대의 상황에 적응했다. 폴란은 “음식 선택에 관련된 정보들이 너무 많아 유전자에 모든 잠재적인 음식과 독에 대해 기록할 수 없었다”며 “대신에 복잡한 정신적 수단을 발달시켜 먹을 수 있는 것과 먹을 수 없는 것을 구분하는 데 활용했다”고 설명했다. 

 

그럼에도 사람은 “지나치게 많은 선택에 직면해 있기 때문에 코알라로서는 상상도 할 수 없는 스트레스와 불안에 노출되었다.” 지역이나 시대에 따라 먹는 음식 목록과 요리법이 규정돼 있는 것도 (문화라는 이름으로) 이런 문제를 해결하기 위한 “음식에 관한 지혜”라는 것이다.

 

그런데 현대사회에 이르러 이런 문화적 힘이 약해지면서 인류는 또다시 ‘잡식동물의 딜레마’에 빠졌다는 게 폴란의 주장이다. 그 결과 많은 미국인들(12년이 지난 지금은 ‘세계인들’이라고 바꿔도 될 것이다)이 섭식 장애를 겪고 있다. 음식 선택의 기준이 없다 보니 식품회사나 미디어의 농간에 놀아나기 일쑤이고 잊을만하면 괴상한 다이어트법이 등장해 유행하고 사라지는 일이 반복된다.

 

포도만 먹는 다이어트 같은 극단적인 처방에서 완전 채식, 고지방다이어트 등 우리가 잡식동물의 대표주자라는 사실을 망각한 주장들이 인기를 끌고 있다. 사실 에너지밀도가 높은 동물성 음식(대체로 날 것이기는 하지만)을 꺼리는 필자의 입맛도 생리학의 관점에서는 좀 이해가 안 된다.

 

GIB 제공
GIB 제공

폴란은 “요리에 관한 축적된 지혜나 심지어 감각에 기초한 지혜 대신에, 우리는 전문가의 의견, 광고, 정부의 음식 피라미드, 다이어트 서적에 의존한다”며 그 결과 “당혹감을 느끼며 영양학적 위기에 빠져 있다”고 진단했다.

 

이런 맥락에서 수년 전 혜성처럼 나타나 지금도 TV에서 자주 얼굴을 볼 수 있는 요리연구가이자 미식가인 백종원 씨야말로 현대인들이 직면한 잡식동물의 딜레마를 ‘슬기롭게(sapiens)’ 헤쳐나갈 수 있는 길을 제시하고 있는 게 아닐까 하는 생각이 문득 든다.

 

필자는 ‘백종원의 3대 천왕’이라는 프로그램을 즐겨 봤는데, 매회 특정 요리를 정해놓고 백 씨가 전국의 맛집을 다니며 먹어보고 레시피를 추측하고 맛을 평가한다. 또 ‘집밥 백선생’이라는 프로그램에서는 요리 초보인 연예인들에게 요리하는 즐거움을 알게 해준다.

 

어떤 사람들은 오늘날 미식 열풍을 일종의 ‘퇴행’으로 진단하기도 하지만 이는 우리가 한동안 잊어버리고 있었던 ‘잡식동물이라는 생물학적 사실’을 일깨우는 계기가 될 수도 있다는 생각이 든다. 폴란에 따르면 “우리의 뛰어난 관찰력과 기억력 그리고 자연 세계에 대한 궁금증과 실험적 자세”도 여기에서 비롯된다. 

 

19세기 프랑스의 법률가이자 미식가였던 장 앙텔므 브리야 사바랭은 1825년 펴낸 저서 ‘미식예찬’에서 “미식법의 목적은 가능한 가장 좋은 음식을 수단으로 하여 인간의 보존에 주의하는 것”이라고 쓰고 있다. 다양한 맛을 경험하고 미각을 세련되게 만드는 것이 결국 건강에도 도움이 된다는 말이다.

 

 

 

※ 필자소개
강석기 과학칼럼니스트 (kangsukki@gmail.com)

LG생활건강연구소에서 연구원으로 근무했으며, 2000년부터 2012년까지 동아사이언스에서 기자로 일했다. 2012년 9월부터 프리랜서 작가로 지내고 있다. 지은 책으로 『강석기의 과학카페』(1~6권),『생명과학의 기원을 찾아서』 등이 있고, 옮긴 책으로 『반물질』, 『가슴이야기』, 『프루프: 술의 과학』 등이 있다

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2018년 07월 17일 12:34 프린트하기

 

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