옴개구리(Rana rugosa)와 청개구리(Hyla japonica)의 동면 적응도 비교

국문 초록 (Abstract)

국내에 서식하는 양서류는 일반적으로 반육생, 반수생의 범주에 속하며, 동면장소의 선택에 있 어 산개구리, 옴개구리 등의 반수생양서류는 물속에서 동면하는 반면, 두꺼비, 청개구리, 맹꽁 이 등의 반육생양서류는 토양 속에서 동면한다. 본 연구에서는 반수생, 반육생 양서류에 대한 인공동면 유도를 통해 혈중 포도당의 농도 변화 및 혈장의 어는점 변화, 혈장의 열적이력현상 (thermal hysteresis)를 확인하고, 이를 통해 반수생, 반육생 양서류의 동면 적응도를 비교하고 자 하였다. 반수생양서류 모델로 옴개구리를 사용하였으며, 반육생양서류 모델생물은 청개구리 를 사용하였다. 모든 개체는 22-23℃, 습도 60% 이상의 조건에서 사육하며, 먹이를 1회/1일 규 칙적으로 정량 공급하였다. 저온자극에 의해 소화관 내의 먹이가 소화되지 못하고 부패하는 것 을 방지하기 위해 최소 6일 동안 먹이를 공급하지 않았다. 대조군은 23℃에서 유지하며 실험군 은 2일 간격으로 순차적으로 10℃, 4℃℃로 사육온도를 조정하였다. 이때, 자연상태에서의 동면 특성에 따라 반수생양서류는 물속에서 동면을 유도하며, 반육생양서류는 토양 내에서 동면을 유도하였다. 결과로서, 옴개구리의 경우 인공동면 유도에 의해 혈중 포도당 농도가 평균 1.15배 증가하였으며, 청개구리는 혈중 포도당 농도가 평균 2.26배 증가하는 것을 확인하였다. 혈장의 어는점 역시 인공동면 유도에 의해 낮아지는 것으로 확인되었으며, 옴개구리의 경우 동면 시 혈장의 어는점이 1.5배 낮아졌으며, 청개구리는 2.5배 낮아지는 것으로 확인되었다. 어는점 측 정과 동시에 열적 이력현상 (thermal hysteresis)을 측정하여 두 양서류 종의 혈장에 얼음결정 형성을 억제하는 능력이 있는지 확인하였다. 혈장의 어는점 및 열적 이력현상 분석을 위해 nanoliter osmometer (Otago Osmometers, Dunedin, New Zealand)장비를 사용하였으며, Gwak et al. (2010)의 방법에 따라 분석하였다. 혈장을 완전히 동결시킨 후 온도를 서서히 높 이며 얼음을 녹이며, 이 과정을 통해 작은 얼음조각 (빙핵)을 남겼다. 빙핵의 크기가 변하지 않 는 온도를 확인한 후 0.1℃ 단위로 냉각시켜 빙핵이 유지되는 온도부터 성장을 멈춘 빙핵이 급 격히 자라나기 시작하는 온도의 차이를 열적 이력구간으로서 기록하였다. 옴개구리와 청개구리 두 종의 혈장을 이용해 열적 이력현상을 측정한 결과, 상온에서 사육한 경우에는 빙핵이 자라지 않 고 머무르는 온도범위가 두종에서 차이를 보이지 않았다. 그러나 저온자극을 가한 후에는 빙핵이 자라지 않는 온도범위가 옴개구리에서는 0.1℃증가하였으며, 청개구리에서는 0.3℃ 증가 하는 것이 확인되었다. 동면기작으로서 체액의 열적이력현상은 혈장 내에 존재하는 단백질들에 의해 발생할 수 있으며, 특히 얼음결합단백질 (ice binding protein)은 빙핵에 결합하여 얼음결 정이 확장하는 것을 억제하는 것으로 알려져 있다. 따라서 옴개구리보다 청개구리 혈장이 갖는 열적이력이 더 큰 것은 청개구리의 혈장 내에 동결을 억제하는 단백질이 더 많거나 단백질의 효율이 좋다는 것을 의미한다. 옴개구리는 물속에서 동면을 하고 청개구리는 흙속이나 낙엽층 아래와 같은 물 밖에서 동면하는 점을 감안할 때, 청개구리에서 관찰된 인공동면 유도에 의한 급격한 포도당 증가 및 어는점 내림, 열적이력현상은 보다 추운 환경에서 적응하기 위해 발달 된 기작인 것으로 사료된다.