18도부터 성장 멈추고 26도서 일부 폐사… 간 기능에도 이상 신호
민물·바닷물 모두 같은 유전자 반응 보여 염분보다 수온이 결정적 영향

냉수성 어종인 연어도 여름철 고수온에 이른바 ‘더위를 먹는’ 것으로 확인됐다. 수온이 오르자 성장이 멈추고, 몸속에서 이상 신호가 나타난 것이다. 수온 26도 민물에서는 열에 맞서는 유전자의 발현이 최대 16배까지 늘었다.

한국해양과학기술원은 15일 해양생명자원연구부 강혜민 박사 연구팀이 고수온에 노출된 연어에서 간 기능 저하와 열에 대응하는 유전자의 발현 증가가 민물과 바닷물 모두에서 나타난 것을 확인했다고 밝혔다.

연어는 강과 바다를 모두 거치는 어종이지만, 기존 연구는 대부분 한쪽 환경만 따로 다루는 데 머물렀는데 이번 연구는 어린 연어를 민물과 바닷물로 나눠 같은 조건에서 키우며, 고수온에 대한 반응을 비교했다.

연어는 강에서 태어나 바다로 나가 자라는 어종이다. 바다로 가기 직전에는 바닷물에 적응할 수 있도록 몸의 기능을 바꾸는데, 이 시기의 어린 연어를 ‘스몰트(smolt)’라고 부른다. 스몰트 시기에는 몸속 기능이 크게 바뀌기 때문에 수온 변화 등 외부 환경 변화에 특히 취약할 수 있다.

연구팀은 스몰트 단계의 대서양 연어 192마리를 민물 수조 4개와 바닷물 수조 4개에 나눠 넣고, 수조별 수온은 14도, 18도, 22도, 26도로 설정했다. 연어가 잘 자라는 온도인 14도를 비교 기준으로 삼고, 나머지 수조에서는 수온을 시간당 1도씩 높여 급격한 수온 상승을 재현했다. 목표 온도에 도달한 뒤에는 5일간 연어의 변화를 관찰했다. 고수온 노출 실험은 공동연구기관인 한해성수산자원센터에서 진행됐다.

대서양연어 실험 모습. KIOST 제공

대서양연어 실험 모습. KIOST 제공

실험 결과, 14도 수조의 연어만 체중이 늘었고, 18도 이상 수조에서는 체중 변화가 없었다. 26도에서는 민물과 바닷물 수조 모두에서 일부 개체가 폐사했다. 연구팀은 급격한 수온 상승이 어린 연어의 성장과 생존에 영향을 미친 것으로 분석했다.

혈액 분석에서도 간 기능 이상 징후가 나타났다. 26도 민물에서 키운 연어는 간 손상 지표인 ALT 수치가 크게 높아졌다. 민물과 바닷물 수조에서 모두 혈중 단백질 수치가 줄었다. 연구팀은 고수온이 간에 부담을 주면서 에너지 대사에도 영향을 미친 것으로 해석했다.

연어의 몸을 보호하는 유전자 반응도 활발해졌다. 단백질은 열을 받으면 구조가 변형된다. 변형된 단백질을 복구하는 열충격단백질을 만드는 유전자(HSP90)의 발현이 26도에서 크게 늘었다. 14도 대비 민물에서는 약 16배, 바닷물에서는 약 8.5배 높았다. 세포 손상의 원인인 활성산소를 제거하는 항산화 효소 유전자(GPX)의 발현도 함께 늘었다. 연구팀은 연어가 고수온에 대응하기 위해 체내 방어 기능을 강화한 것으로 분석했다.

민물과 바닷물은 염분이 달라서, 연어가 몸속 염분을 조절하는 방식도 서로 다르다. 그런데도 HSP90과 GPX는 민물과 바닷물 모두에서 수온이 오르자 함께 변했고, ALT도 고수온에서 이상 수치를 보였다. 연구팀은 이를 근거로 연어에게 염분보다 수온이 더 큰 영향을 미친 것으로 분석했다.

연구팀은 다만 “이번 연구는 어린 대서양연어를 대상으로 최대 5일간 반응을 분석한 단기 실험이기 때문에 26도에서 나타난 폐사와 생리적 변화를 모든 연어에 그대로 적용하기는 어렵다”며 다양한 환경 조건에서 추가 검증 필요성을 덧붙였다.

강혜민 박사는 “여름마다 고수온이 되풀이되면서 양식장의 수온 관리도 더욱 중요해졌다”며 “이번 연구에서 확인한 세 가지 지표는 민물과 바닷물 모두에서 수온이 오를 때 함께 변화했다”고 설명했다. 이어 “민물에서 키우다 바다로 옮기는 연어 양식의 전 과정에서 고수온 스트레스를 점검하는 지표로 활용할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

한편, 이번 연구결과는 국제학술지 ‘저널 오브 서멀 바이올로지(Journal of Thermal Biology)’에 게재됐다.