[지구칼럼] "4초짜리 1만번 쪽잠으로 하루 11시간 수면” 턱끈펭귄 미세수면의 비밀…"코끼리물범·군함조, 극한환경 속 생존을 위한 진화"

[뉴스스페이스=이종화 기자] 극한의 환경에서도 생존하는 동물들은 수면에 대한 진화적 전략을 개발해왔다. 최근 과학자들은 ‘극한 수면(extreme sleep)’이라는 새로운 연구 분야를 통해, 포식자와 가혹한 환경 속에서도 휴식을 취하는 동물들의 놀라운 방법을 밝혀냈다. 일부 종들은 인간에게는 불가능한 단편적 수면 패턴으로도 생존할 수 있음이 확인됐다. ​ 턱끈펭귄, 하루 4초 쪽잠 1만번 미세수면으로 11시간 수면 남극의 턱끈펭귄은 번식기 동안 하루에 1만번 이상의 미세수면(microsleep)을 취한다. 각 미세수면의 평균 지속시간은 4초에 불과하지만, 이 짧은 낮잠들이 쌓여 하루 11시간 이상의 총 수면 시간을 만들어낸다. 한국극지연구원 이원영 박사와 프랑스 리옹 신경과학 연구센터 폴-앙투안 리부렐 박사팀은 뇌파(EEG) 측정기를 이용해 이 사실을 국제학술지 ‘사이언스’에 발표했다. 펭귄들은 알과 새끼를 보호하기 위해 지속적인 경계를 유지하며, 위협이 다가오면 눈을 깜빡이며 초점을 되찾은 뒤 다시 미세수면에 빠진다. 뇌 활동 측정 결과, 이 짧은 낮잠 동안 서파수면(slow-wave sleep)에 도달하는 것으로 나타났다. 군함조, 비행 중 뇌 반구 단위 수면 큰군함조는 몇 주 동안 착륙하지 않고 비행하면서도 뇌의 한 반구씩 번갈아 쉬는 ‘단반구 수면(unihemispheric sleep)’을 통해 장애물을 피하며 잠을 잔다. 비행 중에는 하루 평균 42분만 수면을 취하지만, 육지에 돌아오면 하루 12시간 이상 자는 것으로 관찰됐다. 이는 생존을 위한 놀라운 적응 전략으로, 뇌의 일부가 깨어있는 상태에서 다른 부분은 잠을 자는 방식으로 위험을 최소화한다. ​ 코끼리물범, 깊은 잠수 중 수면 북방코끼리물범은 깊은 바다에서 몇 달 동안 머무르며 하루 평균 2시간만 수면을 취한다. 스크립스 해양연구소 제시카 켄달-바 연구팀은 이 물범들이 수백 미터까지 잠수하면서 렘(REM) 수면에 들어간다고 발표했다. 잠수 중 렘수면에 돌입하면 일시적인 마비로 몸이 풀어져 아래로 소용돌이치듯 떨어지는 ‘수면 나선(sleep spiral)’ 패턴이 나타난다. 물범들은 포식자로부터 자신을 보호하기 위해 깊은 수심에서 짧은 시간만 수면을 취하는 전략을 사용한다. ​ 미세수면의 생리학적 의미 이러한 미세수면은 단순히 짧은 휴식이 아니라, 뇌의 독성 노폐물 제거와 같은 장시간 수면의 이점을 어느 정도 충족시킬 수 있다는 점이 밝혀졌다. 턱끈펭귄의 미세수면은 인간에게는 오히려 불리하거나 위험할 수 있지만, 극한 환경에 적응한 동물에게는 생존의 핵심 전략이 되고 있다. ​ 극한 환경 속에서도 동물들은 수면을 위한 다양한 진화적 전략을 개발해왔다. 턱끈펭귄, 군함조, 코끼리물범 등은 포식자와 가혹한 환경 속에서도 생존할 수 있도록 수면 패턴을 극단적으로 조절하고 있다. 과학자들은 이처럼 생태학적 압력에 따라 수면이 얼마나 유연하게 적응할 수 있는지에 대한 연구를 계속하고 있으며, 모든 종에서 수면이 필수적인 이유에 대해서도 탐구가 진행 중이다.