에디스 위더 : 수중 세계의 빛나는 생명

해저 생명체의 80에서 90%는 빛을 낼 줄 압니다. - 그리고 우리는 어떻게, 왜 그런지에 대해서 잘 알지 못합니다. 생물발광 전문가 Edith Widder는 이런 빛나고, 반짝거리며, 야광의 세계를, 바다 깊이 보이지 않는 곳에서의 아름다운 사진들을 공유하며 탐험합니다.

자크 쿠스토는 말했습니다.

사람들은 사랑하는 것을 보호한다.

그래서 저는 오늘 제가 바다에서 가장 사랑하는 것들을 여러분과 공유하고 싶습니다.

바로 놀랍도록 많은 수와 종류의

빛을 내는 동물들입니다.

저의 중독은 WASP라는 이상하게 생긴 다이빙 슈트에서 시작했습니다.

약자가 아니라, 벌레와 닮았다는 이유로 붙여진 이름이죠.

원래는 해저 석유 산업을 위해 개발되었습니다.

석유 굴착기에서 2천 피트까지 다이빙을 할 수 있죠.

박사 과정을 마친 바로 직후,

저는 운 좋게도 바다 탐사 목적으로는

처음으로 이 장치를 사용하는

한 과학자 그룹에 들어가게 되었습니다.

우리는 허냄 항구의 수조에서 훈련을 했죠.

제가 처음으로 다이빙을 한 바다는

산타 바바라 해협이었습니다.

저녁 잠수였죠.

저는 880피트 아래로 내려가서

모든 조명을 껐습니다.

저는 조명을 끄면 동물들이

빛을 내는 현상을 볼 거란 걸 알았거든요.

이 현상은 생물 발광이라고 합니다.

하지만 저는 그렇게 방대한 양의

대단한 장관을 보게 될 줄은

미처 예상하지 못했지요.

관해파리라 불리는 해파리의 띠를 봤는데

이 방보다도 길었고

얼마나 강한 빛을 발하는지

다이얼과 게이지를 읽을 수 있을 정도였죠.

손전등 없는 수트 안에서요.

그리고 연기와 물결도 보였는데

마치 빛나는 파랑 연기 같아 보였습니다.

잽싸게 나아가는 생명 뒤로는

불꽃이 폭발하며 소용돌이쳤죠.

마치 캠프파이어에서 통나무를 던질 때의 잉걸불처럼 보였습니다.

하지만 이 잉걸불은 차갑고 파란색이었죠.

너무 아름다워 숨이 막힐 정도였어요.

사람들이 친숙한 생물 발광이 하나 있다면

바로 이 반딧불입니다.

이 외에도 빛을 낼 줄 아는 육지 동물이 좀 있지요.

몇몇 곤충, 지렁이나 곰팡이 등이죠.

그러나 일반적으로는 육지에는 발광이 흔치 않죠.

바다에서 발광이 예외적인 게 아니라

오히려 정상이죠.

만약 제가 세계 어디에서든

개방된 바다 환경에 가서

3천 피트 깊이에서 수면까지 생물을 모두 잡는다면

이 중 대부분의 동물들은

실제로 많은 장소의 경우

제가 잡은 동물들의 80-90%는

빛을 냅니다.

이것은 꽤 장관인 불빛 쇼를 만들어 내죠.

이제 짧은 비디오를 보여드리겠습니다.

제가 잠수정에서 찍은 비디오지요.

저는 딥 로버라는 일인 잠수정에서

일하면서 이 기술을 처음 개발했습니다.

이를 존슨 시링크에서 쓸 수 있게 개조한 것이

여러분이 여기 보시는 겁니다.

관측구의 앞 부분에 이것을 끼우는데

3피트 지름의 고리가 있고

거기에 스크린을 붙여놨습니다.

이 구 안에 저와 함께 강화 카메라가 있는데

완전한 어둠에 적응한 인간의 눈 만큼 민감하죠.

조금 흐릿하긴 해도요.

이제 카메라를 켜고, 조명을 끕니다.

여러분이 보고 있는 불꽃은 발광이 아니라

강화 카메라에 찍힌

전기 노이즈입니다.

잠수정이 물 속을 전진할 때까지는

발광을 볼 없어요.

하지만 전진하면, 동물들이 스크린에 부딛치면서

자극을 받고 생물 발광을 하지요.

제가 처음으로 이걸 했을 땐

자원의 수를 세려는 것 뿐이었죠.

전진 속도를 알고, 지역을 알고 있으니

제곱 미터당 몇 백개의 자원이 있는지

계산할 수 있었죠.

그런데 여기 찍힌 섬광의 모양을 가지고

동물의 종을 구분할 수 있단 걸 깨달았죠.

그래서 여기 걸프만의

740피트 깊이에서

전 여기 보시는 모든 것들의 종을 알 수 있습니다.

저런 큰 폭발이나 불꽃은

작은 빗해파리 입니다.

저기는 크릴새우, 다른 종류의 갑각류들

그리고 해파리이지요.

또 빗해파리가 지나갔네요

그래서 전 컴퓨터 이미지 분석 전문가들과

자동 인식 시스템을 개발했습니다.

시스템은 이 동물들의 종류를 인식하고

초기 충격 지점의 X, Y, Z 좌표를 추출할 수 있죠.

이를 이용하면 생태학자들이 지상에서 하듯 분석을 하고

인접개체법도 쓸 수 있죠.

하지만 이와 같은 불빛 쇼를 보기 위해서

꼭 바다 속 깊이 내려갈 필요는 없습니다.

물 표면에서도 볼 수 있거든요.

스크립스 연구소의 마이크 래츠 박사가 찍은 영상입니다.

돌고래가 생물발광 플랑크톤을 속을 헤엄치는 모습이죠.

푸에르토리코의 생물발광 만처럼

이국적인 곳에서 찍은 게 아닙니다.

바로 샌디에고 항구에서 찍은 거죠.

때론 이보다 가까운 곳에서도 볼 수 있죠.

바로 배 앞부분이죠.

모르는 분도 있겠지만, 거기 화장실이 있는데

정수하지 않은 바닷물을 변기 물로 사용하죠.

그 물 안에 발광 플랑크톤이 자주 있습니다.

그래서 만약 여러분이 밤에 배 앞으로 가서

멀미 때문에 변기를 껴안을 때

불 켜는 것을 잊었다면

아마 종교적인 체험을 했다고 생각할 수도 있습니다.

그럼 생명체는 불빛을 어떻게 내는 것일까요?

바로 이 질문을 19세기에

프랑스 생리학자 라파엘 두부와가

발광 조개를 보고 생각했습니다.

그는 조개를 잘개 갈아 몇몇 화학 물질을 얻어냈죠.

그가 루시페라아제(발광 효소)라고 부른 효소와

루시퍼린(발광소)이라고 부른 기질이었죠.

"빛을 가진 자" 루시퍼에서 딴 이름이죠.

여전히 이 용어를 사용하지만, 사실 특정 화학물질을 의미하진 않습니다.

왜냐하면 이들은 아주 다양한 형태로 나타나기 때문이죠.

사실 오늘날 생물 발광을 연구하는

사람들 대부분은

화학적인 부분에 집중합니다. 이런 화학물질의

엄청난 가치가 증명됐기 때문입니다.

향균제 개발과

항암제 개발,

화성의 생물 존재 확인,

그리고 ORCA에서 우리가 사용하는

물 속의 오염물질 발견에도 씁니다.

2008년에

노벨 화학상을

받은 사람의 연구 업적은

녹색형광단백질이란 물질로

해파리의 생물발광 화학 물질에서

분리한 것이죠.

이 물질이 세포 생물학과

유전 공학게 가져온 파급 효과는

현미경의 발명에 비견될 정도입니다.

이런 분자들로부터 또 알 수 있는 건

진화 과정에서 생물 발광이

적어도 40번, 많으면 50번에 걸쳐

진화했다는 점입니다.

이는 이 특성이 생존을 위해

얼마나 극적으로 중요했는지

명백하게 보여주는 거에요.

그렇다면 이 많은 동물들에게

발광이 왜 그렇게 중요할까요?

포식자를 피하기 위해서

어둠 속에 머무르는 동물들에게도

빛은 아주 유용할 수 있습니다.

생존을 위해 필요한 세 가지에 사용하죠.

바로 음식을 찾고,

짝을 유혹하고, 먹히는 걸 피하는 거죠.

예를 들어 이 물고기는

눈 뒤에 헤드라이트가 내장되어 있지요.

이를 이용하여 음식을 찾거나

짝을 유혹할 수 있죠.

사용하지 않을 땐, 머리 안으로 말아 넣을 수 있습니다.

람보르기니의 헤드라이트처럼 말이죠.

이 물고기는 하이빔을 가지고 있습니다.

이 물고기는 제가 가장 좋아하는 물고기 중 하나로

머리의 각 면에 헤드라이트를 3개씩 가졌지요.

이건 파란색이죠.

해저 발광의 대부분이 파란색이죠.

왜냐하면 진화 과정에서 바닷물을 뚫고

가장 멀리 나아가는 색을 택했기 때문이죠.

그래야 최적의 의사소통을 할 수 있으니까요.

그래서 대부분은 파란 빛을 사용하고,

대부분이 파란 빛만을 볼 수 있죠.

하지만 이 물고기는 대단히 흥미로운 예외입니다.

이 물고기는 두 개의 붉은 발광 기관을 가졌거든요.

왜 두 개인지는 저도 모릅니다.

언젠간 제가 풀고 싶은 문제이죠.

이 물고기는 파란 빛 뿐만 아니라

빨간 빛도 볼 수 있습니다.

그래서 빨간 빛을 저격수의 조준기처럼 사용해서

빨간 빛을 보지 못하는 적에게

발견되지 않고 몰래 다가가

습격할 수 있스니다.

이것도 여기에 파란 빛의 미끼가 달린

작은 턱이 달려 있습니다.

이를 이용해 멀리서부터 먹이를 유혹할 수 있죠.

많은 동물들이 생물 발광을 미끼로 사용합니다.

이것도 제가 좋아하는 물고기인데요.

바이퍼피쉬라고, 긴 낚시대 끝에

미끼를 가지고 있죠

바이퍼피쉬라는 이름을 갖게 된 이유인

이빨이 달린 턱 앞에 미끼가 아치형태로 있죠.

이 물고기의 이는 너무 길어서

만약 입을 다물 때 이가 입 안에 있다면

아랫니가 이 물고기의 뇌를 찌를 겁니다.

그래서 이빨은 머리 바깥에 있는

홈으로 넣어지죠.

이건 물고기의 크리스마스 트리입니다.

모든 부분이 빛을 내거든요.

이것은 단순히 미끼가 아니라

손전등입니다.

배에는 보석과 같은 발광 기관이 있어서

그림자를 지우는

위장을 하는 데에 사용합니다.

그래서 수영을 하다가 포식자가 아래서 위를 보면

사라질 수 있습니다.

입 안에도 발광 기관이 있습니다.

비늘 하나하나와 지느러미,

등과 배의 점막에까지

다양한 목적의 발광 기관이 있습니다.

우리가 목적을 아는 것도 있고, 모르는 것도 있죠.

그리고 픽사 덕분에 생물 발광에 대해 조금 더 알게 되었는데요,

픽사가 제가 가장 좋아하는 분야를

수많은 사람에게 알려 줘서 매우 감사합니다.

다만 그만한 예산을 있으면

가난하고 배고픈 대학원생에게

돈을 아주 조금 지불했더라면

여기 나오는 물고기의 눈은

포르말린에 보존된 물고기의 눈이란 걸 알았겠죠.

살아있는 낚시꾼 물고기의 눈은 이렇습니다.

이 물고기는 바늘처럼 뾰족한 이빨이 달린

살아 있는 함정 앞에

미끼가 튀어나와 있어서,

아무 것도 모르던 먹이를 유혹하지요.

이 물고기는 온갖 신기한 실이 달린

미끼를 가지고 있습니다.

전에는 유혹하려는 먹이의 종류에 따라

다른 모양의 미끼가 있다고 생각했는데,

과학자들이, 아니 그 밑의 대학원생들이

이런 물고기의 위를 검사해 보았더니

모두 같은 비슷한 걸

먹는다는 게 밝혀졌지요.

그래서, 우리는 미끼의 다양한 형태는

낚시꾼 물고기의 세계에서 수컷이

암컷을 알아보는 방법이라고 믿고 있습니다.

왜냐하면 이런 수컷 중 상당수가

왜웅(난쟁이 수컷)이기 때문이죠.

이 작은 녀석들은

보이지 않는 방식으로 먹고 사는데요,

미끼를 유혹할 미끼도 없고

미끼를 먹을 이빨도 없습니다.

이들이 생존할 수 있는 유일한 방법은

제비족으로 사는 것 뿐이죠.

그는 마음에 드는 암컷을 찾아서

살기 위해 계속 붙어 있어야 합니다.

여기 조그만 수컷은

암컷을 하나 찾았네요.

여기 보시듯이, 이 수컷은 똑똑해서

암컷 얼굴을 보지 않아도 되는 방향으로 붙었군요.

(웃음)

그래도 괜찮은 암컷인 건 알기 때문에,

그는 이 관계를 영원한 키스로 봉쇄합니다.

그의 살은 그녀의 살에 결합되고,

그녀의 혈관이 그의 몸 안으로 흐르지요.

이제 그는 작은 정자 주머니에 지나지 않죠.

(웃음)

이것이 여성 해방의 심해 버전입니다.

암컷은 늘 수컷이 어디 있는지 알고

수컷 하나만 사귈 필요도 없죠.

왜냐하면 어떤 암컷에는

여러 마리의 수컷이 결합하기도 하거든요.

보셨듯이 이들은 발광을 음식을 찾을 때, 짝을 유혹할 때 씁니다.

자기 방어에도 다양한 방법으로 사용하고요.

많은 경우 발광소와 발광 효소를 물에 발산할 수 있습니다.

마치 오징어나 문어가 잉크 구름을 발산하듯이요.

이 새우는 실제로

불을 내뿜는 용처럼

입으로 빛을 분출해서

바이퍼피쉬의 시야를 방해하거나 주의를 돌리고

어둠 속으로 도망칠 수 있죠.

이런 능력이 있는 동물은 다양합니다.

해파리도 있고, 오징어도 있고,

다양한 갑각류도 있지요.

심지어는 이 능력을 가진 물고기도 있습니다.

이름은 샤이닝 튜브슐더(Shining Tubeshoulder)에요.

실제로 어깨에 빛을 발산할 수 있는

튜브를 가지 있거든요.

전 운 좋게 이 물고기 한 마리를 잡은 적이 있어요.

블루 플래닛 단체를 위해

아프리카 북서 해안에서 이 푸른 행성의

깊은 곳을 그물을 이용해 탐사할 때였죠.

우리는 특별한 저인망을 사용했고

이런 동물을 생포할 수 있었어요.

이 물고기 한 마리를 잡고, 연구실에 가져왔죠.

제가 이걸 쥐고서

이 물고기의 어깨의 튜브를 만지려고 합니다.

만지는 순간, 생물 발광의 발산을 볼 수 있을 거에요.

하지만 제가 놀랐던 것은

발산하는 빛의 양 뿐만 아니라

발광소과 효소만 발산하는게 아니란 사실이었어요.

이 물고기는 핵이 있고 세포막이 있는

온전한 세포를 발산하는 거였습니다.

에너지 측면에서 비용이 매우 큰 거죠.

왜 그러는진 전혀 모릅니다.

풀어야 할 또 다른 수수께끼이죠.

방어의 다른 형태로

도난 경보라고 부르는 것이 있습니다.

우리도 차에 도난 경보기를 달잖아요.

경적 소리와 반짝거리는 불빛으로

경찰의 집중을 끌어서 이들이

절도범을 쫓아내길 바라는 거죠.

동물이 포식자의 손아귀에 붙잡혔을 때,

도망갈 수 있는 유일한 희망은

더 크고 더 심술궂은 것의 주의를 끌어서

포식자를 공격하게 하는 것입니다.

그러면 도망갈 기회가 생기겠죠.

예를 들어 이 해파리는

화려한 생물 발광을 보여줍니다.

우리가 잠수함으로 이를 쫓아가는 중이죠.

저건 발광이 아니라, 생식샘에 반사된 빛입니다.

우리는 잠수함 앞에 단 아주 특별한 장치로 이걸 잡았는데요,

정말 자연 그대로의 상태로 생명체를 잡아서

배의 실험실까지 가져갈 수 있습니다.

여러분이 보실 화면을 찍기 위해서

제가 한 일은 1초에 한 번씩 자극한 게 다에요.

물고기의 날카로운 이빨과 비슷한

도구로 신경환을 찔렀지요.

일단 시작되고 난 후엔, 더 이상 만지지 않았어요.

정말 믿을 수 없는 빛의 쇼입니다.

빛의 바람개비와 같죠.

제가 계산을 해 본 결과, 이 모습은

300피트 떨어진 곳에서도 보입니다.

생각해보면

꽤 괜찮은 미끼인 것 같죠.

왜냐하면 제게 정말 안타까운 것 하나가

심해 탐험을 하지만

해저 생물에 대해 모르는 게 너무 많을 거란 점입니다.

우리가 사용하는 탐사 방식 때문이죠.

해저에 뭐가 사는 지 알기 위해 우리는

배를 타고 나가서 그물을 끄는 것이에요.

다른 과학 그 어느 분야에서 아직도

수백 년 된 기술에 의존하는지 생각해 보세요.

다른 방법은 우락 직접 잠수함을 타고 내려가거나

원격 조정 장비를 사용하는 것입니다.

전 잠수함을 타고 수백 회의 잠수를 했습니다.

제가 잠수함에 앉아 있을 때

제가 얼마나 눈에 띄는지 알고 있죠.

밝은 빛과 시끄러운 엔진 때문에

감각을 가진 동물이라면 한참 전에 사라졌죠.

그래서 전 오랫동안

다른 탐사 방법을 찾았습니다.

그리고 얼마 전, 이 카메라 시스템을 생각해냈죠.

대단히 어려운 기술은 아니에요. 이름은 "바다 속 눈"입니다.

지상에서는 오래 전 부터 써오던 방식이죠.

동물들이 볼 수 없는 색을 사용하고,

그 색을 볼 수 있는 카메라를 쓰는 거에요.

바다 속에선 적외선을 쓸 수 없죠.

가장 붉은 빛을 쓰는데, 이것도 문제가 있어요.

순식간에 흡수가 되기 때문이죠.

그래서 강화 카메라를 만들었고,

전기 해파리를 만들고 싶었죠.

문제는, 과학 연구를 할 때

연구비를 받으려면, 돈을 받기 전에 미리

뭘 발견하게 될지 말해야 한단 거죠.

하지만 전 뭘 발견하게 될지 몰랐고,

자금을 받을 수 없었습니다.

그래서 저는 하비머드 대학 클리닉에 가서

이걸 우선 학부생 프로젝트로 만들기로 했죠.

또 온갖 곳에서 자금을 끌어 모았습니다.

몬테레이 베이 수족관 연구소가

ROV(무인 해저 작업 장치)을 사용하게 해줬습니다.

덕분에 저희는 실험을 통해서

우리가 붉은 빛 중 어느 색을 써야

들키지 않고 동물을 볼 수 있는지 알아냈고,

전기 해파리도 만들어냈습니다.

이게 얼마나 저예산이었는지 보실 수 있는데요,

제가 파란 LED 16개를 에폭시 수지에 넣을 때

우리가 사용한 주조틀에서 찍힌

지퍼락 로고가 그대로 보이거든요.

말할 필요도 없이, 이런 식으로 작업했을 하니

많은 시도와 시련을 겪어야 했습니다.

하지만 결국 이것들이 하나로 합쳐져서

모든 것들이 작동하는 순간이 왔죠.

놀랍게도 사진사 마크 리차드가

정확히 그 순간에 자리에 있었고

우리가 모든게 작동한단 걸 알게 된

그 순간을 카메라에 담을 수 있었습니다.

왼쪽에 있는게 저고요,

당시 제 대학원생이었던 에리카 레이몬드와

프로젝트 엔지니어였던 리프라이입니다.

우린 이 사진을 기념하기 위해 연구실에 붙여놨죠.

그 밑엔 "두 여성을 동시에 만족시키는 엔지니어"라고 써있죠.

우린 정말, 정말 행복했어요.

이제 우리가 가진 이 시스템은

우리가 어디든 가져다 놓으면

바다 밑 바닥의 오아시스처럼 되어서

큰 포식자들을 유혹할 수도 있죠.

그래서 우리가 선택한 장소는

소금 웅덩이라 불리는 곳인데

멕시코의 걸프 항구의 북쪽에 위치해 있습니다.

정말 매혹적인 곳이죠.

여러분께는 아무 것도 아닌 장면 같겠지만,

당시 카메라가 형편 없었거든요.

하지만 저는 황홀했습니다.

소금 웅덩이의 모서리에 있을 때죠.

카메라 앞으로 수영하는 물고기가 있는데,

우리에 방해를 전혀 받지 않은 모습입니다.

이제 제겐 심해를 볼 수 있는 창문이 생긴 거죠.

전 처음으로 어떤 식으로든 우리한테 방해를 받지 않는

동물이 움직이는 모습을 볼 수 있었죠.

설치 후 4시간 째,

전기 해파리가 처음으로 작동하도록

설정해두었습니다.

86초 뒤에

바람개비 쇼를 시작했고,

이 영상을 얻었습니다.

1.8미터가 넘는 오징어인데,

정말 새로운 종이라서

현재 알려진 그 어떤 과(科)에도 넣을 수 없었죠.

연구비를 따는데 이보다 더 좋은 근거가 없었죠.

전 이걸 가지고 국립 과학 재단에 돌아가서

우리가 이런 걸 발견할 거라고 말했죠.

그러자 충분한 연구비를 지원 받을 수 있었고,

세계 최처의 심해 웹캠을 개발했습니다.

이 웹캠은 지난 한 해 동안

몬트레이 캐년안에 설치됐었죠.

그리고 최근에는

이 시스템을 모듈화하고

더 휴대성을 높여서

설치와 회수가 더 쉽게 만들었고,

실비아의 "희망의 지점"에 사용하고 싶습니다.

이 지점의 탐험을 돕고

이 지역을 보호할 수도 있고

저로서는 이 지점의 생물 발광에 대해

더 많은 것을 배울 수 있게요.

여기서 여러분이 집에 가져갈 메시지는

바다에는 아직도 탐험할 곳이 많다는 것입니다.

실비아는 말했죠.

우린 바다 안에 뭐가 있는지도 모른 채, 이를 파괴하고 있다고요.

맞는 말입니다.

만약 여러분이 언젠가 잠수함을 타고

잠수를 할 기회를 얻는다면,

예라고 천번이라도 말하세요.

그리고 꼭 조명을 꺼보세요.

제가 약속하는데, 사랑에 빠지실 거에요.

감사합니다.

(박수)