놀라운 홍합—감추인 비밀을 드러내다

방수가 되는 초강력 접착제를 생산하고, 진공청소기의 역할을 하며, 심지어 과학자들에게 유전자 복구에 대해 한 수 가르쳐 주기까지 하는 것은 무엇입니까? 홍합이라고 하는 보잘것없는 작은 조개입니다!

홍합은 세계 전역에서 발견됩니다. 바다에 사는 것들도 있고, 강이나 담수호에 사는 것들도 있습니다. 두 개의 껍데기 속에는, 외투막이라고 하는 피부 같은 기관으로 덮인 부드러운 몸체가 있습니다. 연체동물이 다 그렇듯이, 외투막은 먹이와 주변의 물에서 흡수한 칼슘과 이산화탄소를 혼합하여 껍데기를 만듭니다. 사람이 그러한 능력을 발휘하려면, 바위 조각을 먹고 몸속에서 소화시킨 다음, 그것을 이용하여 벽과 지붕이 자동으로 만들어지는 조립식 건축 자재를 만들어 내야 합니다! 하지만 연구원들의 주의를 사로잡는 것은 껍데기가 아니라, 바다에 사는 홍합의 발입니다.

홍합의 초강력 접착제

홍합을 바위에서 떼어 내려고 시도해 본 사람이라면 홍합이 바위에 얼마나 단단히 붙어 있는지를 알 것입니다. 홍합이 배고픈 바닷새의 뾰족한 부리나 몰아치는 파도를 견디려면 그처럼 강한 접착력이 필수적입니다. 홍합은 어떻게 바위에 그처럼 단단히 달라붙을 수 있습니까? 홍합은 살 곳을 정한 다음, 혀처럼 생긴 발을 껍데기 밖으로 내밀어 단단한 표면에 압착시킵니다. 그러면 특수한 분비선을 통해 홍합의 발바닥을 따라 나 있는 홈으로 단백질 혼합액이 분비됩니다. 이 액체는 신속하게 굳어 길이가 2센티미터가량인 아주 가늘고 탄력이 좋은 실이 됩니다. 이 실 끝에 있는 작은 패드처럼 생긴 구조물에서 소량의 천연 접착제가 방출되고 홍합이 발을 들어 올리면, 몸을 고정시키기 위한 첫 번째 실이 완성됩니다. 이처럼 전략적으로 중요한 위치에 놓여 있는 실들은 족사(足絲)라고 하는 실 다발을 형성하며, 족사는 마치 텐트를 고정시키는 밧줄처럼 홍합이 살기로 정한 새로운 장소에 단단히 붙어 있게 해 줍니다. 이렇게 몸을 고정시키는 전체 과정이 3분 내지 4분밖에 걸리지 않습니다.—도해 참조.

독성이 없고 유연성이 뛰어나 아주 좁은 구석이나 갈라진 틈에도 스며들며, 어떤 표면에나 심지어 물속에서도 접착력을 발휘하는 초강력 접착제가 있다고 생각해 보십시오. 조선 회사들은 물을 배수한 다음 작업을 할 수 있는 건선거(乾船渠)에 선박을 들여놓는 비용을 들이지 않고도 선박을 수리할 수 있어서 좋아할 것입니다. 자동차 차체를 만드는 회사들은 녹을 방지해 주는 효과가 뛰어난 방수 페인트를 이용할 수 있어 좋아할 것입니다. 의사들은 부러진 뼈를 접합하거나 상처를 봉합할 수 있는 안전한 접착제를 매우 가치 있게 여길 것입니다. 치과 의사들은 치아가 썩어서 생긴 빈 공간을 메우거나 깨진 치아를 치료하는 데 그러한 접착제를 사용할 수 있을 것입니다. 그러한 접착제의 용도는 한이 없을 것입니다.

하지만 과학자들은 홍합 자체를 이용하여 이러한 초강력 접착제를 만들 생각은 하지 않고 있습니다. 단 1그램의 접착제를 만드는 데 대략 1만 마리의 홍합이 필요할 것입니다. 따라서 초강력 접착제에 대한 세계의 수요를 충족시키기에 충분한 홍합을 모으다 보면, 그렇지 않아도 많은 종들이 이미 멸종 위기에 처해 있는 홍합은 완전히 사라지게 될 것입니다. 그 대신 미국의 연구원들은 홍합의 접착제를 구성하는 다섯 가지 단백질을 얻기 위해 홍합의 유전자를 분리하여 복제하였으며, 조만간 실험실에서 그러한 단백질을 대량 생산하여 기업들이 시험적으로  사용할 수 있게 할 것입니다. 영국의 과학자들도 그러한 접착제를 구성하는 단백질 중 한 가지에 대해 연구하고 있습니다. 하지만 홍합은 아직도 인간보다 한걸음 크게 앞서 있습니다. 오로지 홍합만이 각각의 접착 표면에 필요한 단백질의 정확한 혼합 비율을 본능적으로 알고 있습니다. 분자 생물학자인 프랭크 로버토는 감탄을 금하지 못하면서 이렇게 말하였습니다. “도대체 그러한 접착제를 무슨 수로 모방한단 말인가?”

진공청소기 역할

홍합은 여과 섭식자(攝食者) 즉 몸의 일부를 여과기로 사용하여 물속의 유기물이나 미생물을 섭취하는 동물입니다. 대부분의 홍합류들은 각각 매일 몇 리터의 물을 몸으로 빨아들인 다음 먹이와 산소만이 아니라 해로운 박테리아나 독성 화학 물질과 같은 오염 물질들도 걸러 냅니다. 이러한 능력 덕분에 홍합은 탁월한 정수기 역할을 합니다. 또한 그로 인해 홍합은 간편한 수질 오염 조기 경보 장치의 역할도 합니다. 예를 들어, 노르웨이 연안의 에코피스크 유전 주변의 바다에는 수많은 홍합들이 배치되어 있습니다. 과학자들은 몇 달에 한 번씩 홍합을 떼어 낸 다음 껍데기 안에 있는 오염 물질의 양을 측정하여, 바다로 방출되는 화학 물질이 해양 생물들에게 해를 주고 있는지를 확인합니다. 홍합과 굴은 1986년 이래 북아메리카의 연안과 내륙의 하천들에서 시행되고 있는 ‘홍합 감시 프로젝트’에도 사용되고 있습니다. 연구원들은 매년 홍합과 굴의 체내에 축적된 화학 물질들을 검사하여 수질의 변화를 한눈에 알아볼 수 있습니다. 참으로 매우 유용한 생물입니다!

민물에 사는 종으로 줄무늬가 있는 줄무늬홍합은 종종 해로운 동물로 여겨집니다. 엄지손톱만 한 이 홍합은 동유럽 토종인데, 1980년대 중반에 대서양을  횡단하던 한 선박이 뱃바닥에 있던 물을 방류하면서 우연히 북아메리카에 전해진 것 같습니다. 줄무늬홍합은 그들의 천적과는 달리 5대호와 그 주변의 수로에서 빠르게 번식하여, 급수관을 막히게 하고 배와 교각과 교량을 뒤덮어 수백만 달러의 피해를 냈습니다. 또한 줄무늬홍합은 얼마의 토종 홍합들을 몰아냈습니다.

하지만 줄무늬홍합에게도 이로운 면은 있습니다. 줄무늬홍합은 타의 추종을 불허할 만큼 뛰어난 여과 섭식자이기 때문에, 호수에 떠다니는 조류(藻類)를 먹어 치워 뿌연 호수 물을 신속하게 정화합니다. 그러면 물속에 사는 푸른 식물들이 다시 번성할 수 있게 되어 호수에 사는 다른 생물들에게 안식처를 제공합니다. 현재 과학자들은 홍합의 뛰어난 여과 능력을 사용하여 상수도원에서 해로운 박테리아를 걸러 내고 심지어는 폐수 처리장에 있는 하수마저도 없애는 방안을 강구하고 있습니다.

홍합이 지닌 다른 재주들

민물에 사는 일부 홍합들이 천연 진주를 만들어 내며 그러한 진주들 중 얼마는 값이 상당히 나간다는 사실을 알고 있습니까? 자개를 박아 넣은 장신구를 착용한 일이 있거나 진주로 만든 단추를 사용해 본 일이 있다면, 그것들은 홍합에서 만들어진 것일 가능성이 높습니다. 진주층이라고도 하는, 무지갯빛으로 빛나는 자개는 홍합 껍데기의 안쪽 층으로 만들며, 흔히 양식 진주 업계에서 사용됩니다. 홍합의 껍데기에서 잘라 낸 아주 작은 자개 구슬을 굴의 체내에 집어넣습니다. 그러면 자극을 받은 굴은 여러 겹의 진주층으로 그 이물질을 감싸기 시작하며, 그리하여 마침내 진주가 만들어집니다.

물론 바다에 사는 얼마의 홍합은 우리의 식탁에 오르기도 합니다! 사람들은 여러 세기 동안 맛 좋고 영양 많은 홍합의 조갯살을 여러 가지 방법으로 즐겨 왔습니다. 프랑스의 가정에 가면 물마리니에르라는 음식을 먹어 볼 수 있는데, 이 음식은 홍합을 백포도주와 샬롯으로 낸 국물로 찐 것입니다. 스페인 사람들은 다양한 재료를 넣어 만드는 파에야에 들어 있는 홍합을 더 좋아하는 반면, 벨기에 사람들은 홍합을 김이 모락모락 올라오는 큰 냄비에 담아 감자 튀김과 함께 내놓습니다. 영리를 위해 홍합을 채취하는 일은 세계 어디서나 대기업들이 참여하는 수지맞는 사업이지만, 유럽의 일부 나라들에는 가족끼리 운영하는 기업들도 여전히 존재합니다. 하지만 주의할 점이 있습니다. 이 맛 좋은 식품을 한번 먹어 볼 생각이라면, 당신이 먹는 홍합의 공급자가 믿을 만한지를 확인하고, 물이 오염되지 않았음을 절대적으로 확신할 수 없는 경우에는 먹을 홍합을 해변에서 직접 채취하는 일은 절대로 하지 마십시오.

홍합이 또 다른 무슨 비밀을 드러낼지 어느 누가 알겠습니까? 어쨌든, 일부 홍합들은 100년도 넘게 사는 것으로 생각됩니다! 홍합은 투명한 피를 펌프질하는 작은 심장을 가지고 있지만, 뇌는 없습니다. 그러면 홍합은 어떻게 위에 설명한 것과 같은 놀라운 일들을 해냅니까? 성서는 이렇게 대답합니다. “땅에게 관심을 나타내 보게나. 그것이 자네를 교훈하고, 바다의 물고기들도 자네에게 선포할 걸세. 이 모든 것들 중 누가 잘 알지 못하겠나? 바로 여호와의 손이 이것을 행하였음을.”—욥 12:8, 9.

[24면 네모와 삽화]

유전자를 복구하는 홍합

심해홍합은 지구상에서 가장 열악한 환경 중 하나인 대서양 중앙 해령에서 사는데, 그곳의 열수 분출공들에서는 독성이 강한 화학 물질이 뿜어져 나오기 때문에 홍합의 유전자 구조가 끊임없이 손상된다. 하지만 이 홍합은 특수한 효소 덕분에 자신의 DNA를 끊임없이 복구할 수 있다. 과학자들은 질병이나 노화로 인해 손상된 인간의 DNA를 복구하는 방법을 발견할 수 있기를 바라면서 그 효소를 연구하고 있다.

[23면 도해와 삽화]

(온전한 형태의 본문을 보기 원한다면, 출판물을 참조하십시오)

많은 홍합들이 몸을 고정시킬 때 사용하는 방법

발

줄기

족사

족사

평활반

[22면 삽화]

홍합은 탁월한 정수기 역할을 한다

[자료 제공]

Ontario Ministry of Natural Resources/Michigan Sea Grant

[23면 삽화]

아시아초록홍합

진주담치

줄무늬홍합

캘리포니아홍합

빌로사이리스홍합

(실물 크기가 아님)

[자료 제공]

아시아초록홍합: Courtesy of Mote Marine Laboratory; 줄무늬홍합: S. van Mechelen/University of Amsterdam/Michigan Sea Grant; 빌로사이리스홍합과 왼쪽 아래 사진: © M. C. Barnhart

[24면 삽화]

파에야라는 다채로운 스페인 요리에는 흔히 홍합이 들어간다