윤형 동물로도 알려진 윤충류(Rotifers)는 윤형 동물(Rotifera) 문에 속한 수생 미생물입니다. 이 동물의 이름은 머리에 있는 솜털 왕관에서 유래했으며 이 솜털 왕관은 이동과 먹이 입자 수집에 사용되는 특징적 구조입니다.
이 왕관은 회전하는 바퀴를 연상시키는 타격 섬모로 구성되며 그 모습을 본 따 명명한 것입니다!
생태계에 2,000가지가 넘는 종이 있는 윤충류는 전 세계에서 볼 수 있으며 대부분 연못과 호수 등 담수 서식지에서 서식합니다. 또한, 이끼, 지의류, 흙, 하수, 해양 환경, 영구 동토층, 심지어 다른 동물의 신체 내부 또는 외부에서도 볼 수 있습니다.
현미경으로 관찰할 윤충류 표본 수집. 이미지 제공: Chloé Savard
몇 가지 윤충류 종은 기생충이지만 대부분의 윤충류는 독립 생활을 하며, 플랑크톤 사이에서 헤엄을 치거나, 침전물 안에서 기어다니거나, 물속에 잠긴 수생 식물에 붙어 있거나, 숨겨진 젤 튜브 내에서 서식합니다. 이 작은 무척추동물은 포식 활동을 포함하여 다양한 환경적 압박에 적응하기 위해 형태와 이동 전략을 다양하게 발전시켰고 그에 따라 여러 그룹을 형성합니다.
윤충류에 대한 일반적인 생물학적 정보
윤충류는 단세포 동물일까요, 다세포 동물일까요? 처음 보면 윤충류는 단세포 미생물처럼 보일 수 있습니다. 윤충류는 많은 단세포 원생동물보다 크기는 작지만 사실 약 1,000개의 세포로 구성됩니다.
2mm만큼 큰 윤충류도 있지만 대개 길이가 0.1~0.5mm입니다. 현존하는 가장 작은 윤충류는 인간의 적혈구 크기의 6배(약 0.006~0.008mm(6~8µm))에 불과합니다.
차등 간섭 대비(differential interference contrast, DIC) 현미경법으로 촬영한 유클라니스종 윤충류(Euchlanis sp. rotifer) 이미지 제공: Chloé Savard
윤충류는 다양한 형태를 보이지만, 공통적으로 머리(왕관), 몸(몸통) 및 발이라는 주요 신체 영역을 갖고 있습니다. 발이 있는 경우 구분된 발가락이 있으며 보통 발가락 개수는 2개입니다. 최대 4개의 발가락이 있는 윤충류 종도 있지만 발가락이 아예 없는 종도 있고
종에 따라서 발이 늘어날 수도 있습니다. 이러한 현상은 특히 비델로이드 윤충류(bdelloid rotifer)에서 관찰되지만, 로타리아 넵튜나(Rotaria neptuna) 종에서도 발견됩니다. 발에는 끈적거리는 물질을 분비하는 다리샘이 있을 수 있습니다. 윤충류는 이 물질을 접착제로 사용하여 식물, 암석, 나무 조각, 동물 등 다양한 기질에 일시적으로 붙어 있습니다.
200배율로 DIC 현미경을 사용하여 촬영한 비델로이드 윤충류(Bdelloid rotifer). 이미지 제공: Chloé Savard
대부분의 부유 생물과 같이 자유 유영을 하는 윤충류 종은 발이 없습니다. 일부 윤충류는 완전한 착생 유형입니다. 이들은 남은 생애 동안 착생할 수 있는 완벽한 기질을 찾을 때까지 유충 단계에서 헤엄칩니다. 스테파노세로스 핌브리아투스(Stephanoceros fimbriatus)가 그 예입니다.
이러한 원시 생물은 순환계 또는 호흡계를 갖고 있지 않지만, 윤충류는 뇌, 작은 빨간 눈, 완전한 소화관, 근육, 생식 및 배설 체계를 갖추고 있습니다.
몸통 내부에 위치한 장기 대부분을 보호하기 위해 윤충류는 외피라고도 불리는 매우 두껍고 단단하거나 얇고 유연한 몸통 벽을 갖고 있습니다. 단단한 껍데기를 가진 윤충류는 피갑 윤충류, 유연한 윤충류는 비피갑 윤충류라고 부릅니다.
피갑 윤충류 중 일부에서 외피는 앞쪽 끝 또는 뒤쪽 끝에 척추가 있으며 이 척추는 포식자로부터의 방어 장치 역할을 합니다. 특정 케라텔라(Keratella) 및 아스플랜크나(Asplanchna) 종의 경우 요각류와 같은 무척추동물 포식자가 분비하는 용해성 화학적 신호 물질에 대한 반응으로 척추가 생성될 수 있는 것으로 나타났습니다. 케라텔라(Keratella)의 환경에 더 많은 포식자가 있을수록 화학적 신호 물질이 많아지고 윤충류가 척추를 생성할 가능성이 커집니다.
윤충류의 머리에는 두 개의 솜털 링이 있는 왕관이 있습니다. 이 링은 먹이 입자를 포집할 뿐만 아니라 물기둥에서 헤엄치는 데 사용되는 소용돌이를 만듭니다.
완보 동물과 마찬가지로 비델로이드 윤충류는 잠복 생활(더 구체적으로는 탈수가사)이라고 불리는 휴면 상태가 될 수 있습니다. 이 상태에서 윤충류는 신체에서 수분이 완전히 사라져도 오랫동안 건조 상태를 견딜 수 있습니다.
비델로이드 윤충류는 진균 기생충을 피하거나 극한의 추위나 이온 방사선 노출을 견디기 위해 탈수가사 상태가 될 수 있습니다. 재미 있는 사실: 2021년 6월의 한 연구에 따르면 북극의 영구 동토층에서 수집한 비델로이드 윤충류는 24,000년 동안 냉동 상태에 있다가 탈수가사 상태를 벗어났다고 합니다!
윤충류의 먹이는 무엇일까요?
미세갑각류와 원생생물과 함께 윤충류는 담수 동물플랑크톤을 지배하는 세 번째 그룹을 구성합니다. 유기 찌꺼기, 박테리아, 효모, 조류, 작은 섬모충 및 기타 원생동물을 먹는 윤충류는 환경적 조건과 먹이의 양에 따라 식이 행동을 조정할 수 있습니다.
일부 윤충류는 더 작은 윤충류를 잡아먹을 수 있을 만큼 큽니다!
100배율로 DIC 현미경을 사용하여 촬영한 스테파노세로스 핌브리아투스(Stephanoceros fimbriatus) 윤충류 이미지 제공: Chloé Savard
윤충류는 솜털 왕관을 사용하여 물 소용돌이를 만들어 먹이 입자를 가두고 입으로 바로 가져갑니다. 입안으로 들어간 먹이는 마스탁스(mastax)라고 불리는 변형된 인두에 의해 분쇄됩니다. 마스탁스는 윤충류에게만 있는 고유한 특징입니다. 먹이를 씹을 때 마스탁스는 뛰고 있는 심장처럼 보입니다. 그러나 윤충류에게는 순환계가 없기 때문에 처음에는 혼동을 줄 수 있습니다.
근육질 마스탁스에는 저작기(trophi)라고 불리는 턱 같은 구조가 있습니다. 저작기는 다양한 먹이를 잡고, 갈고, 뚫는 데 도움이 됩니다. 저작기의 구성은 종마다 다르기 때문에 윤충류를 구분할 때 유용한 수단이 됩니다. 먹이는 분쇄된 후 마스탁스에서 나와 위, 장, 궁극적으로 신체를 빠져나가기 위한 항문에 도달할 때까지 식도를 따라 내려갑니다.
윤충류는 원생생물(특히, 섬모충), 곤충, 다른 윤충류, 물벼룩, 요각류 및 어류 등 많은 수생 포식자에게 잡아먹힐 수 있습니다. 윤충류는 포식자로부터 도망치기 위해 많은 전략을 개발했습니다. 예를 들면, 점프 동작, 점액초(mucus sheath), 척추, 두꺼운 껍데기 등이 있습니다.
윤충류는 어떻게 생식 활동을 할까요?
윤충류 문 내에서 윤충류의 생식 방법은 매우 다양합니다. 윤충류는 유성 또는 무성으로 생식 활동을 할 수 있습니다. 두 가지 경우 모두 난자가 수정되어야 합니다.
유성 생식 활동을 하는 윤충류 종의 경우 수컷과 암컷이 모집단에서 모두 관찰됩니다. 암컷 윤충류가 생산한 우성생식 난자는 반수체이며 수컷의 정자와 수정되어야 합니다. 그러나 난자가 수정되지 않으면 단위생식으로 수컷으로 발전합니다. 유성 생식하는 플랑크톤 종의 경우 유성 이형태성이 흔히 관찰될 수 있습니다. 수컷 윤충류는 발이 없고 암컷 윤충류보다 더 작으며 더 빨리 헤엄칩니다.
반대로, 비델로이드 윤충류는 단위생식에 의해 무성 생식합니다. 모집단은 암컷으로만 구성되어 있습니다. 또한, 난자가 수컷의 정자에 의해 수정되지 않아도 암컷 새끼 윤충류를 만들 수 있습니다. 이러한 유형의 난자는 비반수체라고 불리며 이배체입니다.
비델로이드 윤충류는 물벼룩, 진딧물, 벌, 개미와 같은 특정 종과 함께 수컷 표본이 없는 몇 안 되는 동물 그룹 중 하나입니다. 윤충류는 거의 4,000만년 동안 암컷만 존재하는 그룹으로 진화해 왔습니다!
현미경으로 윤충류를 어떻게 관찰할까요?
윤충류는 거의 모든 곳에서 볼 수 있습니다. 연못, 호수, 심지어 건물의 배수로에서도 샘플을 채취할 수 있습니다. 그러면 최소한 한 가지 종류의 윤충류를 현미경으로 관찰할 수 있을 것입니다.
현미경으로 관찰할 윤충류 표본 수집. 이미지 제공: Chloé Savard
윤충류는 특히 이끼와 지의류에 많습니다. 윤충류가 휴면 상태일 가능성이 높으므로 이끼나 지의류에서 물을 짜내고 현미경의 페트리 접시에 놓기 전에 이끼나 지의류를 24시간 동안 적시는 것이 중요합니다.
윤충류는 헤엄치지 않고 기어다니는 경우가 많습니다. 따라서 전에 윤충류를 본 적이 없다면 벌레로 착각할 수 있습니다(저도 윤충류를 처음 봤을 때 벌레로 착각했습니다!). 윤충류를 최적으로 관찰하려면 복합 현미경에서 명시야 또는 암시야 조명을 사용해야 합니다.
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