나이, 임신 횟수, 이동 경로 등 일생 동안 겪은 일에 관해 많은 정보 알려줘

미국 텍사스 주 베일러대학의 생리학자 스티븐 트럼블 교수는 쥐부터 열대어 제브라피시까지 관심 분야가 매우 다양하다. 하지만 요즘은 고래에 열정을 쏟는다. 아니, 엄밀히 말하자면 고래가 아니라 고래 귀지에 푹 빠졌다. 그의 실험실에는 고래 귀지 30개가 놓여 있다. 한 개를 분석하는 데 약 1년이 걸린다. 확보한 샘플을 5배 정도로 늘리는 게 트럼블 교수의 목표다. 그가 그토록 열심히 고래 귀지를 파고드는 것은 지난 100년 이상 고래와 북극의 환경이 어떻게 변했는지 알려주는 정보가 거기에 고스란히 숨어 있기 때문이다.

지난 수십 년 동안 바다 포유류인 고래와 돌고래를 연구하는 해양과학자들은 그 동물이 살아온 일생을 재구성하기 위해선 수십 가지 데이터를 하나씩 별도로 수집해야 했다. 예를 들어 암컷 고래의 난소에 생긴 흉터는 임신 횟수를 알려준다. 필터처럼 생긴 뻣뻣한 고래 수염(입천장 양쪽에 빗살 모양으로 나란히 나 있는 섬유성의 각질판으로 먹이 여과에 사용한다)은 지난 10∼20년 동안 고래의 먹이에 들었던 오염물질 정보를 제공한다. 또 귀지는 나무 나이테처럼 매년 층이 생겨 고래의 나이를 말해준다.

그러나 트럼블 교수가 이끄는 팀은 고래 귀지만 철저히 분석하면 그보다 훨씬 많은 정보를 얻을 수 있다는 사실을 발견했다. 과학자가 원하는 모든 데이터를 한꺼번에 얻을 수 있는 원스톱 숍인 셈이다. 그들은 북극고래(‘활머리 고래’라고도 한다) 한 마리에게서 나온 길이 약 50㎝의 귀지를 분석함으로써 나이와 이동 경로, 임신 횟수 등 그 고래의 일생에 관한 중요한 데이터를 얻었다. 게다가 무게 900g에 보통 북극고래 몸 크기의 10만 분의 1 정도인 그 작은 귀지에서 최근 몇 십 년 동안 DDT 같은 살충제 사용의 증가와 감소에 관한 내력만이 아니라 요즘 북극해에서 급속히 높하지는 이산화탄소 농도까지 파악할 수 있었다.

예산과 시간을 무제한 가진 연구팀이라면 매년 고래의 피부 샘플을 채취해 그 일생을 추적할 수 있다. 그럴 경우 고래가 어디를 다녔는지, 어떤 물질에 노출되고 어떤 일을 당했는지 상세히 알 수 있다. 그러나 예산과 시공간적 제한으로 그런 프로젝트는 사실상 불가능하다. 그 대안으로 트럼블 교수의 연구는 그 모든 북극 정보를 얻을 수 있는 현실적인 방법을 제공한다.

국제사회는 엄격한 규제로 고래를 보호한다. 고래가 뭍으로 밀려 올라와 죽었을 때도 함부로 처리할 수 없다. 따라서 신선한 고래 귀지를 얻기는 매우 어렵다. 따라서 트럼블 교수의 프로젝트에선 고래 귀지 샘플의 확보가 실제 분석만큼이나 중요하다. 노스이스트 오하이오의과대학의 진화생물학자 한스 테비센 교수는 알래스카 주 배로에서 연구하던 어느 날 우연히 잡힌 북극고래 한 마리를 보게 됐다. 그 지역에서 엄격히 규제되는 연례 최저 포경의 일환이었다(그곳에선 주민 생계를 위해 연간 북극고래 포경이 67마리까지 허용된다).

해변으로 끌어올린 고래를 해체시켜 고기를 주민에게 분배하고 나면 관리들은 연구에 필요한 부위를 분리한다. “그때 과학자들이 곁에 서 있다가 표본 조사를 원하는 부위를 요청한다”고 테비센 교수가 말했다. 그는 귀지를 원했다. 동료인 트럼블 교수로부터 그것이 많은 정보를 갖고 있다는 얘기를 들었기 때문이었다.

트럼블 교수는 고래의 귀지 추출이 “아주 힘든 작업”이라고 설명했다. 우선 육중한 고래 사체를 귀지가 있는 쪽으로 뒤집어야 한다. 또 뼈와 억센 조직(특히 거대한 턱 뼈)이 귀지 추출 작업을 방해한다. 기중기 같은 건설 장비까지 동원할 때도 있다. 하지만 그런 시간과 노력을 투입해도 귀지를 못 찾을 수 있다. 모든 종의 고래에 귀지가 있는 것도 아니고 어떤 때는 같은 종이라도 다 있는 건 아니다. 과학자들도 정확히 이해할 수 없는 무작위적 현상이다. 테비센 교수는 “사람과 마찬가지”라며 “어떤 사람은 다른 사람보다 귀지가 더 많다”고 설명했다.

트럼블 교수는 고래 귀지를 구하려고 세계 각지를 다닌다. 그동안 실험실에선 분석 작업이 지연된다. 분석 작업 역시 매우 힘들다. 귀지의 각 층을 분리하는 데만 약 1년이 걸린다. 그 다음 연구자들은 여러 가지 테스트를 통해 화학적 성분을 밝혀낸다. 귀지의 각 층 하나하나가 독립적인 샘플이다. 해당 연도에 북극해에서 살아온 기록을 담고 있어 수많은 테스트와 계산이 필요하다. “그래도 야생에서 살아 있는 고래의 피부 샘플을 30년 동안 매년 채취하는 것보다는 훨씬 싸게 먹힌다”고 트럼블 교수가 말했다.트럼블 교수 팀은 알래스카 주 배로에서 잡힌 북극고래의 귀지를 분석한 결과 나이를 65세로 추정했다. 귀지의 각 층은 어두운 부분과 밝은 부분으로 나뉜다. 고래가 1년 동안 먼 거리를 이동하면서 섭취한 먹이에 따라 색이 달라지기 때문이다.

귀지 각 층의 임신 호르몬(프로게스테론·에스트라디올) 수치로 볼 때 그 고래는 11∼14회 임신한 것으로 추정됐다. 생식 능력을 가진 후 약 3∼4년마다 임신했다는 뜻이다. 트럼블 교수 팀은 그 고래가 처음 임신한 연도에스트레스 호르몬인 코르티솔의 수치가 크게 높아졌다는 사실을 밝혀냈다. 또 그들은 고래가 섭취했던 플랑크톤이 귀지에 남긴 질소 동위원소를 측정해 그 고래가 언제 어디서 플랑크톤을 섭취했는지 알아냈다. 이동 경로를 파악했다는 뜻이다. 그 고래는 생애 대부분을 베링해와 보퍼트해 사이를 이동하며 살았던 것으로 추정됐다.

과학자들은 북극해가 다른 바다보다 이산화탄소를 더 많이 흡수한다는 사실을 알고 있다. 차가운 물에선 가스가 더 쉽게 용해되기 때문이다. 그러나 그런 현상의 효과와 범위에 관해 과학자들이 아는 것은 북극해의 특정 부분이다. 더 넓은 범위에 미치는 효과, 심지어 이산화탄소를 흡수하는 북극해의 능력이 증가하는지 감소하는지 여부는 여전히 논란이 되고 있다. 북극고래는 생애(때로는 100세까지 산다) 매년 일정 기간을 북극해에서 보낸다. 따라서 그들의 귀지는 북극 지방의 상황을 채점한 일종의 성적표인 셈이다. 고래 귀지에 생긴 줄무늬는 매년 탄소·질소 동위원소 수치의 변화를 보여준다.

또 고래 귀지는 어떤 독성 화학물질이 미국이나 더 남쪽 지역에서 북쪽으로 이동했고 그 시간이 얼마나 걸렸는지 알려준다. 트럼블 교수 팀은 현재 생산이 금지된 살충제 DDT, 헥사클로로벤젠, 클로르데인이 미국에서 생산된 시기와 고래 귀지에 그 물질이 나타난 시기 사이에 약 10년의 차이가 있다는 사실을 밝혀냈다. 과거 전기 기기 냉매로 사용됐고 1979년 미국에서 금지된 발암물질 폴리염화비페닐(PCB)의 경우도 마찬가지였다. 지금 북극해에서 이런 화학물질을 제거할 수는 없지만 이동에 걸린 시간을 정확히 알아낸 것은 향후 살충제 등 합성물질을 규제하는 정책을 세우는 데 많은 도움이 될 수 있다.

아울러 이런 모든 정보는 알래스카 주민에게 매년 허용되는 최소한의 생계 포경을 어떻게 관리해야 하는지 단서를 줄 수 있다. 궁극적으로 세계적인 고래 귀지 분석은 대서양 덴마크령 페로 제도의 밍크고래 사냥 행사 등 다른 지역의 전통적인 포경에 관한 좀 더 지속가능한 규정을 마련하는 데도 도움을 줄 수 있다. 암컷 고래가 얼마나 자주 새끼를 낳을 수 있는지 정확히 알아낼 수 있기 때문이다. 테비센 교수는 “고래가 매년 새끼를 낳을 수 있는지 몇 년마다 한 번씩 낳을 수 있는지는 개체수 증가 속도에 직접적인 영향을 미친다”고 말했다. 그 정보와 함께 고래가 노출된 오염물질의 종류와 시기에 관한 지식은 규제 당국이 선박 운용, 석유 시추 등 고래의 생활을 방해하고 북극 지역을 돌이킬 수 없이 망가뜨릴 수 있는 인간의 활동에 관해 더 나은 결정을 내리는 데 도움이 될 수 있다.

- 매튜 버거 뉴스위크 기자

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