물고기의 삼투압은 어떻게 조절되나
어류는 담수, 해수 및 기수 등 염분농도가 다른 물속에서 생활하고 있다. 강과 저수지, 호수 등의 담수는 대체로 0.01% 이하의 염분을 포함하고 있다. 바다는 3.5% 정도의 염분을 포함하지만 증발이 심한 홍해에서는 4.3%에 달하고, 발트해는 1% 정도의 낮은 염분을 포함하고 있다. 강과 바다가 접하는 곳을 기수지역이라 하는데, 이 지역은 담수의 유입에 의해 염분농도가 크게 변동한다. 담수 또는 해수 중 어느 한곳에서만 살고 있는 물고기를 협염성(stenohaline) 어류라고 부르고, 연어, 송어, 은어 등 강과 바다를 오가는 물고기들과 염분 농도의 변화가 큰 기수지역에 사는 물고기들을 광염성(euryhaline) 어류라 부른다.
대부분의 물고기들의 체내 삼투압은 바다에 살건 강에 살건 모두 바닷물의 약1/3을 유지한다. 우리 인간을 비롯한 육상동물들의 체내 삼투압도 어류와 마찬가지로 바닷물의 1/3을 유지한다. 인간과 물고기의 체내 삼투압 및 전해질 조성이 비슷한 것은 육상생물들이 바다로부터 출현했다는 것을 추측케 하는 것이다.
배추를 소금에 절이면 빳빳하던 배추들이 수분을 뺏겨 흐물흐물해 진다. 염분을 많이 포함하고 있는 바다에 사는 물고기들은 어떻게 수분을 뺏기지 않고 살아갈 수 있을까? 바다에 사는 물고기들은 몸 안의 염분(삼투압)을 일정하게 유지하기 위해 물고기만의 독특한 염분조절작용(삼투압조절) 기구가 발달해 있다.
물고기들의 삼투압 조절기관이면서 호흡기관인 아가미는 조그맣게 보이지만 펼치면 매우 넓은 표면적을 갖고 있어 수분 및 염분의 이동을 신속하게 할 수 있다. 담수에 사는 물고기들은 물을 거의 마시지 않는다. 물을 마시지 않아도 삼투압차에 의해 물이 몸 안으로 저절로 들어오고, 염분이 몸 밖으로 나간다. 염분의 부족을 보충하기 위해 담수어류는 아가미로부터 적극적으로 염분(Na+ 및 Cl-)을 계속 받아들이고, 많은 오줌을 누어 몸 안의 수분 양을 줄인다. 이 오줌은 염분이 거의 없는 묽은 오줌이다. 반대로 바닷고기들은 바닷물의 염분(삼투압)이 체액의 약 3배나 되기 때문에 탈수현상이 일어나고 염분이 몸 안으로 들어온다. 그래서 바닷고기들은 많은 바닷물을 마시고, 장에서도 물을 많이 흡수한다. 장을 통해 물과 함께 들어온 과잉의 염분은 아가미를 통해 몸 밖으로 계속 내 보낸다. 바닷고기의 오줌 양은 매우 적고, 오줌 속에는 황산염과 같은 2가 이온을 많이 포함하고 있다. 이처럼 어류는 신장, 아가미, 장을 통해 염분을 받아들이고 내보낸다. 즉 이것들은 모두 삼투압 조절기관으로 중요한 기능을 한다.
재미있는 것은 칠성장어의 전해질 조성 및 삼투압은 바닷물과 비슷하다. 또한 상어, 가오리와 같은 연골어류들은 요소를 혈액에 축적하여 삼투압을 조절하는데, 해수와 비슷한 삼투압을 갖는다. 이들 어류들은 삼투압조절에 그다지 많은 에너지를 사용하지 않는 이점이 있다.