Millions of eggs on volcanic summits reveal extraordinary deep-sea reproductive strategies

심해는 흔히 광활하고 텅 빈 사막, 즉 생명체가 드물고 흩어져 있는 차갑고 어두운 균일한 공간으로 상상되곤 한다. 그러나 과학자들은 이제 이 세계가 훨씬 더 복잡하며, 생명체가 어떻게 살아가고 번식하는지를 결정짓는 숨겨진 지형들로 가득 차 있다는 사실을 알고 있다. 이 심해의 가장 매혹적인 거주자 중 하나는 상어와 가오리의 친척인 가오리(skates)인데, 이들은 질긴 가죽 같은 주머니에 담긴 알을 낳는다. 수천 개의 작은 알을 물속에 방출하는 많은 물고기와 달리, 가오리는 소수의 크고 귀중한 자손에게 집중적으로 투자하며, 이들이 부화할 준비가 될 때까지 품는다. 수십 년 동안 연구자들은 이러한 심해 보육지가 무작위로 흩어져 있거나 산호초 또는 메탄 분출구와 같은 특정 지점에만 존재한다고 믿어 왔다. 질문은 하나 남았다. 이 고독한 동물들이 이토록 광활하고 어두운 환경 속에서 어떻게 새끼를 키우기에 완벽한 장소를 찾아내는지, 그리고 어떤 조건이 수백만 개의 알을 부양하기에 충분히 적합한 장소를 만드는가 하는 점이다.

최근 한 연구팀은 북동태평양의 해산(seamount)이라 불리는 해저 산 위에 존재하는 두 곳의 놀라운 보육지를 발견함으로써 이 질문들에 대한 답을 찾아냈다. 원격 조종 차량(ROV)에 장착된 카메라를 사용하여, 연구진은 약 400km 떨어진 곳에 위치한 지열 활동 지역인 츠이이다(Ts'íidaa)와 엔데버(Endeavour) 해산의 정상부를 탐사했다. 그들이 발견한 것은 경이로웠다. 이 산봉우리들을 뒤덮고 있는 수백만 개의 가오리 알 주머니였다. 이는 단순히 몇 개의 흩어진 주머니가 아니라, 각 정상마다 약 200만 개의 알 주머니가 밀집되어 있는 거대한 집합체였으며, 이는 약 420톤의 생식 물질에 해당하는 생물량을 나타낸다. 이 발견의 엄청난 규모는 심해 가오리가 단순히 심해에서 살아남는 것을 넘어, 새끼의 성장을 촉진하는 특정 온수 미세 서식지를 이용하기 위해 대규모로 모여든다는 것을 시사한다.

관련된 두 종은 태평양 백가오리(Pacific White Skate)와 북극가오리(Arctic Skate)이다. 두 종 모두 최대 3,000미터 깊이에서 살 수 있는 크고 고독한 포식자이지만, 행동 방식은 상당히 다르다. 태평양 백가오리는 매우 기동성이 좋아 해저 위 몇 미터 상공을 헤엄쳐 다니는 경우가 많은 반면, 북극가오리는 바닥에 더 가깝게 머무는 경향이 있다. 이러한 차이에도 불구하고, 두 종 모두 해산의 가파른 경사면을 따라 올라가 때로는 강한 조류에 맞서 고군분투하며 정상에 도달하는 모습이 관찰되었다. 여기서 연구진은 가오리들이 알을 낳기 위해 복잡한 행동을 수행하는 것을 목격했다. 암컷들은 해저 위를 떠다니며 등을 구부리고 지느러미를 움직이며, 알을 낳기 위해 물속에서 반복적으로 위아래로 움직이는 모습이 관찰되었다. 어떤 경우에는 암컷이 아직 몸 밖으로 돌출된 알 주머니를 가진 채로, 과정을 완료하지 못한 채 거의 한 시간 동안 이러한 움직임을 지속하는 모습도 관찰되었는데, 이는 이토록 가혹한 환경에서 번식하는 데 상당한 에너지가 필요함을 보여준다.

이 보육지의 위치는 무작위가 아니다. 알 주머니는 해산의 가장 높은 능선, 특히 지각에서 열수가 스며 나오는 지열 분출구 근처에 집중되어 있다. 이 지점의 수온은 주변 심해보다 불과 1도 정도 높을 뿐이지만, 에너지가 제한적인 심해에서 이 작은 차이는 결정적이다. 연구진은 이 미세한 온기가 부화 시간을 거의 절반으로 단축할 수 있다고 계산했는데, 이는 부화 기간이 자칫 10년까지 걸릴 수 있는 상황을 약 5.5년으로 줄여준다. 이러한 가속화는 배아에게 엄청난 이점이 되며, 시간이 제약 요소가 되는 환경에서 더 빠르게 발달할 수 있게 한다. 알 주머니는 신선한 황금빛 주머니부터 어둡고 노화된 것까지 모든 발달 단계에서 발견되었으며, 이는 이곳이 수년에 걸쳐 반복적으로 사용되어 왔음을 나타낸다.

이 발견을 더욱 놀랍게 만드는 것은 가오리의 정밀한 서식지 선택 능력이다. 알 주머니는 산 전체에 고르게 퍼져 있지 않고, 가장 따뜻한 지점 바로 위인 능선에 밀집되어 있다. 연구진은 암컷 가오리가 분출 구역 바로 위를 떠다니는 것을 관찰했으며, 이는 그들이 열적 구배(thermal gradients)를 감지하고 찾아낼 수 있음을 시사한다. 이러한 행동은 어머니들이 이 희귀하고 따뜻한 물 주머니를 찾기 위해 심해로부터 수백 킬로미터를 이동한다는 정교한 전략을 보여준다. 또한 연구는 수컷들이 해산에 존재하지만, 일반적으로 정상부에 집중된 암컷보다 더 깊은 경사면에 머물렀다는 점에 주목했다. 이러한 분리는 수컷들이 암컷이 위로 이동할 때 그들을 가로채기 위해 경사면에서 기다림으로써, 암컷이 알을 낳기 위해 최적의 보육지로 이동하기 전 예측 가능한 교미 기회를 만드는 것으로 보인다.

두 종류의 서로 다른 보육지가 400km 떨어진 두 해산에 존재하며, 두 곳 모두 지구의 지각이 갈라지는 구조적 확장 중심부에 위치한다는 사실은 강력한 진화적 패턴을 시사한다. 이러한 지질학적 환경은 독특한 조건을 만들어낸다. 퇴적물이 없는 젊은 화산암은 열수가 자유롭게 흐를 수 있게 하며, 독특한 자기 신호를 생성하여 가오리가 특정 위치를 찾는 데 도움을 줄 수 있다. 연구진은 가오리가 다른 동물들이 길을 찾을 때 지구 자기장을 사용하는 것처럼, 이 이상적인 보육지를 찾기 위해 자기 신호를 사용할 수 있다고 제안한다. 일단 그곳에 도착하면, 알의 밀도와 성체들의 존재가 해당 장소의 이용을 강화하여, 이 장소가 세대를 거쳐 전통적인 모임 장소가 되는 순환을 만든다.

그러나 이러한 고도로 특화된 전략은 심각한 취약성을 동반한다. 가오리가 번식을 위해 이토록 구체적이고 작은 영역에 의존하기 때문에, 이 해산들에 발생하는 어떠한 교란도 파괴적인 결과를 초래할 수 있다. 부화 기간이 길고 모체의 투자가 막대하기 때문에, 만약 이 따뜻하고 보호받는 능선들이 어업, 채굴 또는 기후 변화로 인해 손상된다를 경우, 가오리들에게는 알을 낳을 대체 장소가 없을 수도 있다. 이 연구는 심해가 끝없이 넓어 보일지라도, 그 가장 복잡한 생애사를 지탱하는 핵심 서식지는 매우 작고 쉽게 간과될 수 있다는 점을 강조한다. 이 연구 결과는 심해 생명에 대한 우리의 이해를 확장하며, 지구의 가장 외딴 구석에서도 동물들이 희귀한 자원을 활용하기 위해 정교한 행동을 진화시켜 왔으며, 수천 년 동안 변함없이 유지되어 온 지열 오아시스에 번식 노력을 집중시키고 있음을 밝혀냈다.