반짝이는 바다의 보석, 사피리나 아름다운 빛을 내는 이유 밝혀져 > 자유 게시판

오팔(opal)이라는 보석이 있다. 대부분 보석이 한 가지 색깔을 띠고 있는데 반해서 오팔은 루비의 빨간색, 에메랄드의 초록색, 자수정의 보라색, 그리고 사파이어의 파란색, 노란색, 핑크색, 녹색 등 다양한 보석이 가지고 있는 아름다운 빛깔을 모두 다 가지고 있다. 그래서 오색찬란하게 빛난다. 보석 오팔은 단백석을 가공하여 만드는데, 입사하는 빛의 방향에 따라 색깔이 변하는 특성을 가지고 있다. 아마도 이런 장점 때문에 셰익스피어는 오팔을 ‘보석의 여왕’이라고 불렀을 것이다.

우리나라 남해에서 채집한 보석처럼 빛나는 사피리나. ⓒ 김웅서

그런데 바다에도 ‘바다의 사파이어’라고 불리는 생물이 있다. 사피리나(Sapphirina)라는 종류가 바로 그 주인공이다. 사피리나는 바닷물 속에 떠서 사는 아주 작은 동물플랑크톤 종류로 요각류(copepod)에 속한다. 게나 새우의 친척뻘인 요각류 역시 갑각류에 포함되지만, 아주 작아서 간신히 눈에 보일까말까 한 크기다. 커봐야 보통 몇 ㎜정도다. 바닷물을 걸러서 현미경으로 보면 마치 벼룩처럼 톡톡 튀면서 움직이는 요각류를 볼 수 있다. 처음 보는 사람들은 ‘아주 작은 새우 같네’ 라고 생각할 것이다.

요각류는 비록 크기는 작지만 숫자가 아주 많고 물고기의 먹이원이 돼서 해양 생태계에서는 아주 중요한 역할을 한다. 우리가 주식으로 쌀을 먹듯이, 어린 물고기들은 ‘바다의 쌀’ 요각류를 먹고 산다. 채집한 플랑크톤을 현미경으로 보면 실제로 쌀알처럼 보이는 요각류가 가장 흔하다. 요각류 가운데 사피리나 종류들은 몸이 납작해서 나뭇잎처럼 보이기도 한다. 이들은 기생성이기 때문에 다른 해양생물에 달라붙어 있는 경우가 많다.

‘바다의 사파이어’라고 불리는 이름에서 짐작을 하겠지만, 사피리나는 색깔이 사파이어처럼 다양하고 화려하다. 아마도 지구에 사는 동물 가운데 가장 아름답지 않을까 싶다. 그러나 보석에 대한 지식이 조금이라도 있다면, 사파이어보다는 오팔이라고 했어야 더 어울릴 것 같다고 느끼겠지만 말이다.

7월 15일자 ‘사이언스 데일리’는 사피리나가 어떻게 오팔처럼 아름다운 빛을 낼 수 있는지 그 비밀의 답을 찾았다고 보도했다. 빛을 내는 기작을 자세하게 설명한 논문은 미국 화학회지에 게재되었다. 다른 요각류와 달리 사피리나 종류는 과학적으로 잘 알려지지 않았기 때문에 이번 연구 결과는 더욱 흥미롭다. 바다에 사는 사피리나 종류의 수컷 가운데는 우리 시선을 사로잡기에 충분하도록 아름다운 무지개 빛깔을 나타내는 것이 있다.

과학자들은 사리피나가 이런 빛을 이용해 서로 소통하거나 짝을 찾을 것이라고 막연하게 생각해왔다. 반짝이는 색깔은 수컷 사피리나의 등 부분을 덮고 있는 육각형 모양의 얇은 구아닌(guanine) 결정 층에서 빛이 반사되어 만들어진다. 구아닌은 우리가 잘 알고 있듯이 핵산을 구성하고 있는 아데닌, 티민, 시토신과 같이 염기 가운데 하나이다. 한편 이런 결정 층은 투명인간처럼 사피리나가 잠깐 동안 우리 눈에 보이지 않게 하는 역할도 한다. 과학자들은 어떤 원인 때문에 이런 빛의 마술이 일어나는지 알지 못했다. 이스라엘의 해양과학자들은 바로 이 문제 해결에 도전했다.

연구자들은 살아있는 수컷 사피리나를 대상으로 빛 반사율과 결정 층 사이의 간격을 측정했다. 이 두 가지 요소가 사피리나의 색깔을 결정하기 때문이다. 연구팀은 반사율 변화가 결정층 간격의 두께에 따라 변한다는 사실을 발견하였다. 어떤 종의 경우에는 빛이 45도 각도로 사피리나에게 입사되었을 때 반사되는 빛은 가시광선이 아니라 자외선으로 바뀌었다. 바로 우리 눈에 사피리나가 보이지 않는 이유였던 것이다. 우리 눈은 가시광선만 볼 수 있고 자외선을 볼 수 없기 때문이다.

이러한 발견은 산업적으로도 다양하게 활용될 수 있을 것이다. 몸에 걸치면 시야에서 사라져버리는 투명망토가 만들어져 우리 옆에 투명인간이 서있어도 알아차리지 못하는 일이 일어날지도 모른다.

필자도 오래 전 제주도 인근 바다에서 채집한 살아있는 사피리나가 빛을 발하는 것을 사진 찍은 적이 있다. 그전에는 채집하여 포르말린이나 알코올로 고정하여 죽은 사피리나만 보았기 때문에 살아있는 사피리나가 이렇게 아름다운 줄 미처 몰랐었다. 당시 사피리나를 발견하고 그 아름다운 자태에 감탄했던 기억이 아직도 생생하다. 그 때 찍은 사진을 독자들과 공유한다. 별명으로 사파이어보다는 오팔이 더 어울리는 것을 확인할 수 있을 것이다.

김웅서 한국해양과학기술원 책임연구원다른 기사 보기
저작권자 2015.08.11 ⓒ ScienceTimes

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