왜 눈의 형태는 동물마다 다양할까요?
안녕하십니까? 김안과병원 사시소아안과센터 김대희입니다. 이번 글은 눈의 형태는 동물마다 다양할까에 대한 내용으로 준비해 보았습니다. 이 부분에 대해 깊이 생각해 보시지 않은 분들이 많겠습니다만, 진화와 관련된 내용이 많이 내포되어 있는 문제라 매우 흥미로운 주제이고, 앞으로 연재할 글들의 기본적인 바탕이 되는 글이니 재밌게 읽어 주시기 바랍니다.
우리 몸 중에서 눈은 단위 면적당 에너지 사용이 매우 높은 기관입니다. 그럼에도 동물에게 시각 기관이 필요한 이유를 간단히 정리하면, 포식자나 피식자(혹은 먹이감)를 빨리 찾아내기 위해서입니다. 만약 해당동물이 피식자라면, 포식자를 빨리 찾아내어 발견하면 빨리 도망갈 수 있도록 시각의 도움을 받는 것이 생존에 유리할 겁니다. 따라서 시야가 넓은 것이 중요하겠지요. 동물이 포식자라면, 포착된 동물 혹은 먹이감이 공격해도 상대가 가능할 만한 생물인지, 어느 정도의 거리에 있는지가 중요합니다. 시각의 질 측면에서 좀 더 고차원적인 시각이 필요한 것이지요. 이러나 저러나 시각적인 측면에서는 눈이 많은 것이 유리하겠습니다만 (요즘 휴대폰의 카메라 개수가 늘어나는 이유를 생각해 보시면 더 쉽게 이해가 되실 겁니다), 눈이 많아지면 에너지 소모가 늘어나기 때문에, 동물들은 상황에 맞게 적당한 눈을 가지도록 진화해 왔습니다.
지구에 사는 많은 생명체들은 세포 구조가 형성되지 않은 상태에서부터 단세포 생물, 다세포 생물로 진화되어 왔습니다. 세포의 숫자가 적은 생물의 경우, 시각과 관련한 기관이 없는 경우가 많습니다. 다세포 생물의 경우도 빛을 이용하기 어려운 환경에 있는 경우는 시각기관이 퇴화되어 있는 경우가 많습니다. 예를 들어, 심해동물의 경우는 눈이 있다고 하더라도 아주 어두운 환경에서 볼 수 있도록 명암만 구분하는 간상세포(rod cell)만 있는 눈을 가지고 있거나, 다른 촉각 기관 등을 이용하는 경우가 많습니다. 이러한 경우는 고도로 발전한 시각을 가지기는 어렵습니다만, 쓸데없는 시각에 에너지를 사용하지 않아도 되기에 생존에는 더 유리합니다.
밝은 환경에 서식하는 지상에 있는 많은 동물들은 눈을 가지고 있는 경우가 많고, 각각의 동물들은 자기가 살아가는 환경에 맞는 눈을 가지고 있습니다. 예를 들어, 파리의 눈은 3개의 홑눈(ocelli)과 2개의 겹눈(compound eye)으로 구성되어 있습니다. 홑눈은 물체를 인지하는 것이 아니라 빛의 양을 감지한다고 알려져 있습니다. 겹눈은 각각 4000여개의 낱눈(ommatidium)이 합쳐진 형태입니다. 이런 형태를 가지고 있어서 파리의 눈은 물체를 뚜렷하게 보기는 어렵습니다. 그렇지만 파리의 시야는 매우 넓고, 무언가 움직이는 것에 민감하게 반응할 수 있습니다. 포식자의 위협에 빠르게 대처할 수 있는 것이지요.
척추동물의 경우는 우리가 가진 눈과 매우 비슷한 형태로 구성이 되어있습니다 ('우리 눈의 구조를 알고 싶으시면' 블로그 글을 참고하세요). 따라서, 진화가 덜 된 동물들 보다는 형태를 세밀하게 관찰할 수 있습니다. 척추동물은 얼굴에서 눈의 위치에 따라 두가지로 분류될 수 있는데요, 눈이 앞쪽에 있는 경우(frontal eyed)와 눈이 가쪽에 있는 경우(lateral eyed)입니다. 각각의 눈은 각각 다른 시야를 보기 때문에 눈이 가쪽에 있는 경우는 시야가 넓어지는 효과가 있습니다. 주로 초식동물이 그런 경향이 많은데, 포식자를 피하는데 유리한 형태가 됩니다. 이에 반해 육식동물은 눈이 앞쪽에 있는 경우가 많은데, 이러면 겹치는 시야가 많아집니다. 언뜻 생각해보면 불리하게 느껴질 수 있습니다만, 이를 통해서 좀 더 고차원적인 시각이 가능해집니다. 고차원적인 시각에 대해서는 다른 글에서 자세히 다루겠지만, 간단히 말씀드리자면 입체적으로 보는 능력이 생기게 됩니다. 입체시라는 것은 무엇이 가까이 있고 멀게 있는지를 느끼는 고차원적 시각입니다. 이를 통해서 먹이감과의 거리를 대중할 수 있게 되고, 내가 저 먹이를 잡을 수 있겠다, 없겠다를 판단할 수 있게 됩니다.
결론적으로, 동물들은 자신이 살아가는 환경에 맞추어서 매우 다양한 형태로 진화된 눈을 가지게되었습니다. 즉, 생존에 가장 유리한 형태를 얻기 위해 다양한 형태의 눈을 가지게 된 것입니다. 다음 글에서는 인간의 눈이 현재의 형태를 가지게 된 의의에 대해 살펴보도록 하겠습니다.
