폐어의 폐 구조와 인간 폐의 진화적 연관성
인간을 비롯한 모든 포유류는 **폐를 통해 호흡**합니다. 하지만 이 폐가 어디서부터 시작되었는지 아시나요? 진화생물학자들은 그 기원을 **고대 육기어류인 폐어(Lungfish)**에서 찾습니다. 이번 글에서는 폐어의 폐 구조와 인간 폐의 진화적 연결성을 비교해 설명합니다.
🐟 폐어란?
폐어는 **육기어류(Sarcopterygii)**에 속하는 고대 어류로, 아가미뿐만 아니라 **폐를 통한 공기 호흡**이 가능한 몇 안 되는 물고기입니다. 오늘날에는 아프리카, 남아메리카, 오세아니아에 몇 종이 생존해 있습니다.
- 학명: Protopterus, Lepidosiren, Neoceratodus
- 서식 환경: 산소 부족한 늪지나 강바닥
- 호흡 방식: 이중 호흡 (폐 + 아가미)
🔬 폐어의 폐 구조
폐어는 실제로 쌍폐 또는 단일 폐를 가지며, 공기 중 산소를 직접 흡수할 수 있습니다. 이 폐는 진화적으로 **부레(swim bladder)**에서 분화된 것이 아니라, 기관지와 폐포로 이어지는 진짜 폐입니다.
- 📍 폐의 위치: 식도와 연결된 위치에 존재
- 🔄 폐 기능: 산소 흡수, CO₂ 배출 / 긴 건기에는 휴면 시 생존 유지
- 🔍 조직 구조: 폐포 조직과 유사한 주름 형태의 내벽
아프리카 폐어는 점액 캡슐을 만들어 마른땅에서 **최대 수년간 공기만으로 생존**하기도 합니다.
🧬 인간 폐와의 유전적 연관성
폐어의 폐 발달은 인간 폐의 발달 유전자들과 **놀라운 유사성**을 보입니다.
- 🧪 Nkx2.1 유전자: 인간과 폐어 모두 폐 발달에 필수
- 🧬 Hox 유전자 클러스터: 기관 분화 조절에서 공통 작용
- 🧫 FGF, BMP 신호전달계: 기관지 형성과 세포 증식 관여
이는 **육기어류 → 사지동물(Tetrapod) → 인간**으로 이어지는 진화 계통상 연결고리를 유전체 수준에서 입증하는 사례입니다.
🔁 폐와 부레의 분화 차이
| 구분 | 폐 | 부레 |
|---|---|---|
| 기원 | 소화관(식도)과 연결 | 배 쪽 부위에서 분화 |
| 기능 | 호흡 | 부력 조절 |
| 호흡 가능성 | 예 (산소교환) | 대부분 불가 |
| 현생 예 | 폐어, 양서류, 포유류 등 | 잉어, 송사리 등 |
📚 진화적 시사점
- 🌍 육상 진출의 전제 조건: 공기 호흡 기능은 육지 생활의 필수 요소
- 🔗 공통 조상의 존재: 폐어와 인간은 동일한 폐 유전자를 공유
- 🔬 현생 인간의 기관 형성 원리 연구: 초기 폐 발달 메커니즘 이해
결국 폐어의 폐는 호흡기관의 진화적 기원을 연구하는 데 있어 살아 있는 실험 모델로서 큰 가치를 지닙니다.
🔚 마무리
인간의 폐는 하늘에서 떨어진 것이 아니라, 고대 어류의 생존 전략에서 비롯된 진화적 결과입니다. 폐어의 생리와 유전체는 그 과정을 생생히 보여주며, 우리는 이 생물 덕분에 **생명의 진화 여정을 더 깊이 이해할 수 있습니다**. **한 호흡의 시작은, 물속에서였다**는 사실을 기억해 봅니다.