동물은 왜 겨울잠을 자나요? 동물이 겨울잠을 자는 이유

추운 겨울에는 따뜻한 침대보다 더 매력적인 것은 없습니다. 그러나 일부 동물의 경우 밤이 길고 기온이 낮을 때 아늑한 굴에 웅크리고 있는 것은 단지 일시적인 편안함의 문제가 아니라 생존을 위해 필요합니다. 특정 동물 종은 먹이가 부족한 오랜 시간을 견딜 수 있는 적응을 발전시켰습니다. 즉, 동면 상태에 들어갑니다. 동물이 동면할 때 일어나는 일은 단순히 몸을 웅크려 낮잠을 자는 것보다 훨씬 더 극적이며 극심한 대사 변화가 일어나고 있습니다. 이때 동물의 심장과 호흡 속도가 느려지고 체온이 떨어집니다. 종에 따라 동물이 잠에서 깨어나 물을 마시거나 먹거나 용변을 보는데 며칠 또는 몇 주가 걸릴 수도 있습니다.

 

온라인 어원사전에 따르면 '동면'이라는 단어는 "겨울을 넘기다"를 의미하는 라틴어 '겨울잠'에서 파생되었습니다. 이 용어는 17세기 후반에 곤충의 알과 식물이 휴면 상태에 있다는 의미에서 유래되었으며, 18세기부터 다른 동물에도 적용되었습니다. 오늘날 박쥐, 설치류, 곰, 심지어 영장류를 포함한 다양한 종류의 포유류가 동면하는 것으로 알려져 있습니다. 마다가스카르의 난쟁이 여우원숭이 3종과 베트남의 피그미 슬로우 로리스가 동면하는 것으로 밝혀졌습니다. 겨울잠을 자는 마모는 봄의 도착 시간을 알리는 겨울잠에서 마모의 출현으로 매년 미국 성촉의 날 축하 행사에 영감을 주기도 했습니다. 이 전통은 독일 이민자들에 의해 미국으로 전해졌습니다. 민속학에서는 고슴도치가 동면에서 겨울이 끝날 때까지 나타나는 그림자의 길이를 연결했습니다.

 

겨울잠

최대 절전 모드는 일반적으로 식량 공급을 제한하는 계절 변화와 관련이 있습니다. 이는 대사 억제, 체온 저하, 혼면(수면과 같은 상태) 및 짧은 각성 상태로 식별됩니다. 스미소니언 국립자연사박물관 척추동물학 명예 큐레이터인 돈 윌슨에 따르면 특정 종의 어류, 양서류, 새, 파충류가 추운 겨울철에 휴면하는 것으로 알려져 있지만, 동면은 일반적으로 포유류와 관련이 있다고 합니다. 윌슨은 과학 학술지에 "내부적으로 체온을 생성하는 '온혈' 동물인 흡열성 포유류는 엔진을 계속 작동시키기 위해 지속적인 에너지원이 필요하다"라고 말했습니다. 그리고 "해당 에너지원을 찾기가 어려워지면 최대 절전 모드를 사용하여 가혹한 조건을 극복하는 데 도움을 줄 수 있다"라고 합니다. 그는 "연중 에너지원이 부족한 시기에는, 특히 북부 기후에서 대처 방법 중 하나는 가동을 중단하는 것이다"라고 말하며, "그들은 음식이 풍부하고 지방이 축적되는 몇 달 동안 과식을 한 다음 잠을 자고 저장된 지방으로 살아갈 것"이라고 설명했습니다. 윌슨은 "'갈색 지방'이라고 불리는 특별한 유형의 지방이 동면하는 포유류에 축적된다"라고 말했습니다. 또 "동면하는 박쥐는 견갑골 사이 등 부분에 갈색 지방이 생기지만, 포유류는 배와 몸의 다른 곳에도 갈색 지방을 저장할 수 있다"라고 말했습니다.

 

차갑고 느리다

과학 학술지에 발표된 2007년 연구에 따르면, 동면 중인 동물은 갈색 지방을 매우 천천히 흡수하여, 신진대사를 정상 속도의 2% 정도로 감소시키기 때문에 갈색 지방이 큰 효과를 발휘합니다. 또한 심부 체온도 크게 감소합니다. 북극 생물학 연구소의 신경화학자이자 교수인 켈리 드류는 "북극 땅다람쥐의 경우 일반적으로 동물 굴의 기온과 거의 비슷하지만, 때로는 화씨 27도(섭씨 영하 3도)까지 떨어질 수도 있다"라고 말합니다. 북극땅다람쥐의 혼면 상태는 약 2~3주 동안 지속되며, 북극 땅다람쥐는 겨울잠을 재개하기 전까지 약 12~24시간 동안 "아주 일관되게" 깨어납니다. 그들은 이 과정을 최대 8개월 동안 반복합니다. 그러나 북극다람쥐는 동면하는 다른 포유류보다 낮은 체온을 유지하지만, 전반적인 몸의 변화는 다른 동면 포유류에서 발생하는 변화와 크게 다르지 않다고 합니다. 드류는 "포유류의 동면 상태는 곰, 햄스터, 땅다람쥐에 이르기까지 비슷하다"라며, "눈에 띄는 특징은 얼마나 추워지는가"라고 덧붙였습니다.

 

파충류는 동면을 할까?

그렇다면, 파충류는 어떨까요? 계절적 휴면 기간은 포유류의 동면 기간과 비슷할까요? 캐나다 온타리오 주 브록 대학교의 생물학과 교수인 글렌 태터솔은 "그렇다"고 대답합니다. 이어 "포유류가 동면 중에 문을 닫으면 외부 신호에 반응하지 않거나 매우 느린 동작으로 반응하지만, 파충류는 그렇지 않다"라고 말하며, "파충류는 동면 중에도 움직임에 여전히 반응을 한다"라고 전했습니다. 파충류의 동면은 포유류의 동면만큼 잘 연구되지 않고 있으며, 문제점 중 하나는 포유류에 비해 파충류의 대사율이 동면하지 않을 때에도 낮다는 점입니다. 태터솔은 "포유류에서 대사 요구의 감소는 극적이다"라고 말했으며, "파충류에서는 이미 너무 작은 것을 측정하려고 해 별로 인상적이지 않다"라고 언급했습니다. 그러나 브라질 테구 도마뱀의 겨울 휴면기에 대한 태터솔의 연구는 이 동물이 지하에서 6개월을 보내고 심박수가 분당 30회(bpm)에서 1~2 bpm으로 떨어지는 경우, 이 파충류가 대사 활동을 억제한다는 것을 암시합니다. 이는 최대 절전 모드의 특징입니다.

 

비교생물학저널에 발표된 그의 연구 결과는 휴면기까지 이어지는 이 도마뱀의 대사율 감소를 설명했으며, 이는 포유동물과 유사한 대사 억제를 암시합니다. 일부 동물에서는 동면을 유발하고 다른 동물에서는 동면을 유발하지 않는 정확한 과정은 알려져 있지 않습니다. 그러나 드류와 다른 연구자들은 북극땅다람쥐의 동면 행동과 관련이 있는 뇌의 특정 분자인 아데노신을 확인했습니다. 과학 학술지에 발표된 그들의 발견은 아데노신에 대한 특정 뇌 수용체를 활성화함으로써 북극땅다람쥐의 혼면을 유발한 다음 나중에 이를 역전시킬 수 있음을 보여주었습니다. 이는 동면 과정을 시작하는 요인을 식별하는 중요한 단계입니다.