[과학향기 for Kids] 귓바퀴의 조상은 물고기의 아가미? : 과학향기 Story : KISTI의 과학향기

우리는 친구들의 이야기를 듣거나, 길거리에서 들리는 노래가 궁금해지면 귀를 기울이곤 합니다. 반대로 자동차 경적처럼 시끄러운 소리가 들리면 귀를 틀어막는데요. 여러분이 소리에 따라 이렇게 행동하는 것은 귀가 소리를 듣기 위해 발달했기 때문이에요. 그렇다면 귀는 어떻게 소리를 인식하는 걸까요?

사진 1. 우리의 귀는 소리를 듣기 좋은 형태로 발달해 있다. ⓒshutterstock

귀는 어떻게 소리를 들을까?

사람의 귀는 바깥귀(외이)와 가운데귀(중이), 속귀(내이) 총 세 부분으로 나뉘어요. 먼저 바깥귀는 소리를 모아주는 귓바퀴와 외이도로 이뤄져 있어요. 귓바퀴에 의해 모인 소리는 외이도를 통해 가운데귀로 이동한답니다. 외이도를 통해 전달된 소리는 가운데귀의 고막과 귓속뼈에 전달돼요. 고막은 동그랗고 얇은 막으로 소리를 진동시켜 귀 안쪽으로 전달합니다. 그리고 귓속뼈가 이 진동을 더 크게 만들어줘요. 이렇게 커진 소리는 속귀의 달팽이관에서 전달돼요. 달팽이관에는 소리를 신호로 바꾸는 청각세포가 있어, 소리를 신호로 바꾼 후 청각신경을 통해 뇌에 신호를 전달해요. 이렇게 우리는 소리를 듣게 되는 거랍니다.

사진 2. 소리는 귓바퀴를 통해 모인 후 안쪽으로 이동한다. 소리에 의해 고막과 귓속뼈가 진동하면 달팽이관 속 청각세포가 이를 신호로 바꾼다. ⓒshutterstock

귓바퀴는 포유류에게만 있다?

재미있는 사실은 사람을 비롯해 강아지, 고양이, 쥐, 코끼리처럼 땅 위에서 사는 포유류들은 귓바퀴를 가지고 있는데요. 양서류, 파충류, 조류, 어류의 경우 귓바퀴가 없답니다. 그래서 포유류들은 소리를 통해 포식자로부터 도망을 치거나, 사냥감의 위치를 파악한답니다.

사진 3. 땅 위에서 사는 포유류와 달리 파충류, 어류, 조류, 양서류 등은 귓바퀴가 발달하지 않았다. ⓒshutterstock

파충류의 경우 냄새를 감지하는 능력부터 온도 감지 능력, 진동 감지 능력 등이 발달했기 때문에 소리에 의존하지 않아도 생존에 문제가 없답니다. 한편, 어류와 양서류는 물속에 살기 때문에 귓바퀴가 필요 없어요. 보통 소리는 공기 중보다 물속에서 잘 퍼져나가므로, 뼈를 통해서 충분히 소리를 감지할 수 있답니다.

귀는 아가미로부터 진화했다?

포유류는 다른 동물과 달리 생존을 위해 귀를 진화시켰는데요. 그렇다면, 귀는 대체 어떻게 지금 같은 모습으로 변한 걸까요? 귀는 말랑말랑한 연골로 이뤄져 있어, 화석으로 남기 어렵습니다. 그래서 과학자들은 귀가 어떻게 진화했는지 완전히 밝혀내지는 못했어요. 그저 몇몇 연구를 통해 물고기의 아가미에 있는 연골이 귀와 같은 세포를 통해 만들어졌을 것으로 추측해 왔어요.

그런데 최근 미국 캘리포니아주립대학교의 연구팀에서 쥐의 귀를 조사하던 중, 귀의 연골이 마치 깨지기 쉬운 물건을 포장하는 뽁뽁이와 비슷한 구조라는 사실을 밝혀냈어요. 이 구조 덕분에 다른 연골보다 단단하지만, 유연하다는 특징을 가졌답니다. 연구팀은 다른 동물들도 이런 연골을 가졌는지 조사했는데요. 그 결과 조류, 양서류, 파충류에게선 이런 연골이 없었어요. 대신 물고기의 아가미에 같은 연골이 있다는 사실을 확인했답니다. 그래서 연구팀은 척추동물의 조상이 물 위로 올라온 이후 아가미가 사라지자, 이 아가미 연골을 만드는 유전자가 귀를 만든 것으로 분석했어요.

이처럼 우리 귀가 그냥 튀어나온 것이 아니라, 필요에 따라 진화했다는 사실을 알 수 있는데요. 과학자들은 추가적인 연구를 통해 이 연골이 해파리, 말미잘처럼 뼈가 없는 동물들에게도 발견된다면 동물의 역사도 뒤집힐 수 있다고 해요. 그만큼 귀의 진화에 대해선 수수께끼로 휩싸인 부분이 많아요. 앞으로 또 어떤 비밀들이 파헤쳐질지 기대되네요!

※ 교과서 연계 - 이번 과학향기 에피소드는 어떤 교과 단원과 관련돼 있을까?

5학년 2학기 과학 - 생물과 환경
6학년 2학기 과학 - 우리 몸의 구조와 기능

글 : 남예진 동아에스앤씨 기자, 일러스트 : EZ쌤

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