이 상어는 피부에 숨겨진 나노 거울 덕분에 색상을 바꿀 수 있습니다.

청새리상어는 피부에 미세한 결정체와 색소를 심어 선명한 푸른색을 만들어내며, 주변 환경에 따라 색깔이 변하기도 합니다. 출처: Shutterstock

푸른 상어(Prionace glauca)의 해부학에 대한 새로운 연구에 따르면, 상어의 상징적인 푸른색을 내는 독특한 나노 구조가 피부에 존재한다고 합니다. 흥미롭게도, 이 구조는 색상 변화 능력도 가지고 있는 것으로 나타났습니다.

홍콩 시립대학교 메이슨 딘 교수 연구실의 박사후 연구원인 빅토리아 캄스카 박사는 "파란색은 동물계에서 가장 희귀한 색 중 하나이며, 동물들은 진화를 통해 이 색을 만들어내기 위해 다양하고 독특한 전략을 개발해 왔고, 이러한 과정은 특히나 매력적입니다."라고 말합니다.

연구팀은 상어의 색깔 비밀이 상어 피부를 보호하는 이빨 모양의 비늘(진피치각)의 치수강에 있다는 것을 밝혀냈습니다. 치수강 내에서 이러한 색깔 생성 메커니즘의 핵심은 파란색 반사체 역할을 하는 구아닌 결정과 다른 파장의 흡수체 역할을 하는 멜라닌을 함유한 소포인 멜라노좀입니다. 캄스카 박사는 "이러한 구성 요소들은 거울로 가득 찬 주머니나 검은색 흡수체가 있는 주머니처럼 별도의 세포에 들어 있지만, 긴밀하게 연결되어 있어 서로 작용합니다."라고 설명합니다. 결과적으로 색소(멜라닌)가 특정 두께와 간격을 가진 구조화된 물질(구아닌 소판)과 협력하여 색의 채도를 향상시킵니다.

"이러한 물질들을 결합하면 색상을 생성하고 변화시키는 강력한 능력이 생깁니다."라고 딘 교수는 말합니다. "흥미로운 점은 결정을 함유한 세포에서 미세한 변화를 관찰하고, 그것이 유기체 전체의 색상에 어떤 영향을 미치는지 확인하고 모델링할 수 있다는 것입니다."

이 해부학적 돌파구는 미세 해부, 광학 현미경, 전자 현미경, 분광학, 그리고 색상을 생성하는 나노 구조의 형태, 기능, 그리고 구조적 배열을 특성화하기 위한 다양한 이미징 기술을 결합하여 가능했습니다. 딘 교수는 "우리는 미터와 센티미터 단위의 유기체 수준에서 색상을 연구하기 시작했지만, 구조적 색상은 나노미터 단위에서 구현되기 때문에 다양한 접근법을 사용해야 합니다."라고 말했습니다.

상어의 푸른색 뒤에 숨겨진 나노 크기의 원인을 규명하는 것은 방정식의 일부에 불과했습니다. 캄스카 박사와 그녀의 연구진은 또한 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 이러한 나노 구조의 어떤 구조적 매개변수가 관찰된 스펙트럼 형태의 특정 파장을 생성하는지 확인했습니다. 캄스카 박사는 "이렇게 작은 규모에서 구조를 수동으로 조작하는 것은 어려운 일이기 때문에, 이러한 시뮬레이션은 사용 가능한 색상 팔레트를 이해하는 데 매우 유용합니다."라고 말했습니다.

이 발견은 또한 상어의 상징적인 색깔이 치아 치수강 내 구아닌 결정층 사이의 상대적 거리의 미세한 변화를 통해 잠재적으로 변할 수 있음을 보여줍니다. 층 사이의 간격이 좁을수록 상어의 상징적인 파란색이 나타나는 반면, 이 간격이 넓어질수록 색깔은 녹색과 금색으로 변합니다.

캄스카 박사와 그녀의 연구팀은 이러한 색 변화의 구조적 메커니즘이 구아닌 혈소판 간격에 영향을 미치는 환경 요인에 의해 유발될 수 있음을 입증했습니다. 딘 교수는 "습도나 수압 변화처럼 단순한 요인으로 인한 미세한 변화도 체색을 변화시킬 수 있으며, 이는 동물이 자연 환경에서 위장하거나 대비되는 모습을 형성하는 데 영향을 미칩니다."라고 말했습니다.

예를 들어, 상어가 더 깊이 헤엄칠수록 피부가 받는 압력이 커지고 구아닌 결정이 더 촘촘하게 뭉쳐지게 되는데, 이는 상어의 색깔이 주변 환경에 더 잘 어울리도록 어두워지는 것을 의미합니다. 캄스카 박사는 "다음 단계는 이 메커니즘이 자연 환경에서 사는 상어에게 실제로 어떻게 작용하는지 확인하는 것입니다."라고 말합니다.

이 연구는 상어의 해부학적 구조와 진화에 대한 중요한 새로운 통찰력을 제공할 뿐만 아니라, 생물학적 영감을 받은 공학적 응용 분야에도 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 딘 교수는 "이러한 치상돌기는 상어에게 유체역학적 및 방오 효과를 제공할 뿐만 아니라, 색상을 생성하고 변화시키는 역할도 한다는 것을 발견했습니다."라고 말했습니다. "고속 유체역학적 기능과 위장 광학 기능을 결합한 해양 표면과 같은 다기능적 구조 설계는 지금까지 우리가 아는 한 본 적이 없습니다."

따라서 이 발견은 제조 산업의 환경적 지속가능성을 개선하는 데 중요한 의미를 가질 수 있습니다. 캄스카 박사는 "화학 착색에 비해 구조적 착색의 주요 이점은 재료의 독성을 줄이고 환경 오염을 줄인다는 것입니다."라고 말합니다. "구조적 착색은 특히 역동적인 파란색 위장이 유용한 해양 환경에서 큰 도움이 될 수 있는 도구입니다."

"나노 제작 도구가 발전함에 따라, 이는 구조가 어떻게 새로운 기능으로 이어지는지 연구할 수 있는 새로운 가능성을 제공합니다."라고 딘 교수는 말합니다. "우리는 다른 물고기들이 어떻게 색을 내는지에 대해 많은 것을 알고 있지만, 상어와 가오리는 수억 년 전에 경골어류에서 갈라져 나왔습니다. 따라서 이는 색을 만드는 완전히 다른 진화적 경로를 보여줍니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/07/250710113154.htm