미역국과 오이 무침은 마른 미역을 물에 넣고 불리는 동안, 오이에 소금을 뿌려 절여두는 방식으로 만든다. 이 두 행위 뒤에 놓인 과학적 원리는 같다. 모두 삼투현상을 이용하는 것이다.

삼투현상이란 반투과성 막을 사이에 두고 농도가 서로 다른 용액이 존재할 경우, 농도가 더 묽은 쪽에서 진한 쪽으로 용매(주로 물)가 이동하는 것을 말한다. 이때 반투과성막에 걸리는 압력을 삼투압이라고 한다. 삼투현상을 조절하는 것 자체가 생존과 연관된 존재들도 있다. 바로 물 속에서 살아가는 수중생물이다.

물속은 육지와 달리 주변 환경 자체가 하나의 커다란 용기 속에 든 용액과 같다. 개중에는 주변 환경과 체내의 농도가 같도록 진화해 삼투압을 아예 없애버린 종류들도 있다. 이런 동물을 삼투순응형 동물이라 한다. 해파리 같은 해양 무척추동물 중 다수가 해당한다. 상어나 가오리 같은 연골어류 또한 체액 속에 요소를 다량 함유해 체액 농도가 바닷물 농도와 비슷해 삼투현상이 거의 일어나지 않는다. 사람을 비롯한 포유동물은 신장이 걸러내 그대로 소변에 섞어서 배출해 버린다.

생물체에 따라 가장 최적화된 체액의 농도가 다르고, 특히 대부분의 척추동물은 주변 환경과 상관없이 체액의 농도를 일정 수준으로 유지하는 항삼투성 동물이다. 대표적인 수중 척추동물인 어류, 그 중에서도 경골어류의 체액 농도는 약 1.5% 정도로 민물보다 높고 염도가 3.5% 정도인 바닷물보다는 낮다.

담수어의 경우, 주변보다 체액 농도가 더 높기 때문에 물이 몸 안으로 유입되는 것을 막아야 한다. 이때 담수어가 취하는 전략은 '퍼내기'이다. 폭우로 댐 안에 가둔 물의 양이 늘어나면 수문을 열어 물을 빼내듯이, 몸 안의 물이 넘치는 것을 막기 위해 묽은 소변을 다량 배출하는 방법으로 체액 농도를 유지한다. 반면 해수어는 상대적으로 농도가 짙은 주변으로 물이 빠져나가는 것을 막기 위해 '걸러내기' 방식을 이용한다. 물에 섞인 부유물들을 체를 통해 걸러내듯이 다량의 바닷물을 마시고 소화관으로 수분과 염류를 흡수한 뒤 염류만 골라 아가미에 존재하는 염분 배출 세포를 통해 몸 밖으로 배출시켜 체액의 항상성을 유지하는 것이다.

대개의 물고기들은 '퍼내기'와 '걸러내기' 중 하나의 전략만을 가지고 주변 환경에 적응해 살아간다. 하지만 급작스럽게 환경이 바뀌면 적응하지 못하고 죽고 만다. 현재까지 밝혀진 물고기 종류는 약 2만1600여 종으로 그 중 41%는 '퍼내기' 전략을 사용하는 담수어이고 58%는 '걸러내기' 전략을 사용하는 해수어이다.

그럼 나머지 1%는 특이하게도 '퍼내기'와 '걸러내기'의 이중 삼투전략을 모두 사용할 줄 아는 종류로, 기수어(汽水魚)라고 한다.

원래 기수(brackish water)는 강 하구처럼 바닷물과 강물이 섞이는 곳의 물로 민물보다 짜고, 바닷물보다 묽은 물을 의미한다. 기수가 존재하는 기수역은 매우 넓고 염분농도가 다양해 거의 민물에 가까운 곳부터 심지어 해수보다 염도가 높은 곳까지 존재한다.

은어, 숭어, 전어 등을 비롯해 뱀장어나 연어처럼 성장시기에 따라 강과 바다를 오가며 살아가는 물고기들도 기수어의 일종이다.

기수어들이 어떻게 두 가지 정반대의 삼투전략을 자유롭게 실시할 수 있는지는 확실하지 않다. 다만 추론할 수는 있다. 태초에 바다, 즉 짠물에서 태어난 어류들은 우연히 민물과 경계선을 이루는 기수역 근처까지 나아갔으며 먹잇감이 풍부한 연안 지역의 특성상 이곳에 적응하려고 시도한 존재들이 있었을 것이다. 이들 중 일부는 원래 가지고 있던 '걸러내기' 전략에 '퍼내기' 전략을 동시에 지니게 되어 적응에 성공했다.

이들 중 일부는 다시 물길을 거슬러 올라가 민물에 적응하는 과정에서 이제는 더 이상 필요 없어진 '걸러내기' 전략이 도태됐을 것이다. 어쩌면 기수어는 지구상의 어류들이 생존을 위해 또 다른 곳으로 서식지역을 넓혀 수억 년 동안 치열하게 애써온 흔적이 아닐까. 이은희 과학칼럼니스트

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