물고기 낚는(?) 의태의 달인 민물 조개, 왜 점점 사라져가고 있을까?

민물조개 Lampsilis cardium이 외투막 가장자리를 작은 물고기 모양으로 펼치고 있다. 꼬리지느러미 무늬와 검은 눈알까지 흉내 낸다. ⓒ Ryan Hagerty / USFWS (Public Domain)

북미 강바닥에서는 지금 조용한 대멸종이 진행되고 있습니다. 주인공은 눈에 잘 띄지 않는 민물조개입니다. 돌 사이에 파묻혀 있어서 그냥 지저분한 조약돌로 보이는 그 생명체가, 북미에만 약 300종이 있는데 이 중 10%⁠는 이미 사라졌습니다. 살아남은 종의 약 3분의 1은 멸종위기·위협종 목록에 올라 있죠. 문제는 이 멸종의 원인을 과학자들이 아직 정확히 짚어내지 못하고 있다는 겁니다.

그런데 왜 이 작은 조개가 사라지는 게 "대멸종"인 걸까요. 답은 민물조개가 강 생태계에서 수행하는 기능에 있습니다. 이 조개는 평범한 연체동물이 아닙니다. 2억 년에 걸쳐 정교하게 다듬어진, 강이라는 환경에 특화된 일종의 생태공학자죠.

2억 년 전에 해양에서 강으로 올라간 조개

민물조개의 선조는 바다에 살던 이매패류입니다. 약 2억 년 전, 이 해양 조개의 일부가 강으로 거슬러 올라가기 시작했습니다. 문제는 강이 기본적으로 상류에서 하류로 흐른다는 점이죠. 가만히 놔두면 조개는 바다로 휩쓸려 내려가게 됩니다. 강에 정착하려면 알이든 애벌레든 상류로 거슬러 올라갈 방법이 필요했습니다.

해결책은 기발했습니다. 물고기에 올라타는 겁니다. 민물조개는 자기 애벌레를 물고기 몸에 실어 상류로 나르게 만드는 번식 전략을 진화시켰습니다. 이 애벌레를 글로키디움⁠(glochidium)⁠이라고 부르는데, 크기가 0.05~0.3밀리미터밖에 안 되는 현미경적 존재입니다. 글로키디움은 짧은 시간 동안 물고기의 아가미나 지느러미에 달라붙어 기생하듯 성장한 뒤, 어느 순간 툭 떨어져 강바닥에서 어린 조개로 변신하죠.

민물조개의 생활사 도해. 암컷의 외투막 의태 → 숙주 어류 유인 → 글로키디움 부착 → 어린 조개 정착으로 이어지는 순환이다. 도해 중앙의 조개는 외투막을 펼쳐 물고기 모양을 만들고, 왼쪽 위로 뿌려지는 점들이 글로키디움 애벌레다. ⓒ John Megahan / University of Michigan (Public Domain)

숙주 어류에 글로키디움을 전달하는 방식은 종마다 다릅니다. 어떤 종은 물에 애벌레 점액 다발을 풀어 물고기가 지나가면서 우연히 묻히길 기다립니다. 다른 종은 좀 더 적극적인데, 외투막 가장자리를 작은 물고기나 벌레, 심지어 가재 모양으로 변장시켜 포식 어류를 유인합니다. 북미에 사는 Lampsilis cardium은 외투막에 꼬리지느러미 무늬를 만들고 검은 점으로 눈알까지 흉내 내죠. 큰입배스 같은 포식자가 이걸 먹이로 착각해 덥석 무는 순간, 조개는 그 입에 글로키디움 수천 마리를 한꺼번에 뿌립니다.

놀라운 점은 종마다 '짝꿍' 숙주 어류가 대부분 정해져 있다는 사실입니다. 글로키디움 표면 단백질은 아무 물고기에게나 붙지 못하고, 특정 어류의 면역계와 특정한 궁합이 맞을 때만 부착·성장에 성공하는 것으로 알려져 있습니다. 2억 년 공진화가 만든 열쇠-자물쇠 관계인 셈입니다. 이건 뒤집어 말하면, 숙주 어류가 사라지면 그 조개도 자동으로 다음 세대를 만들 수 없다는 뜻이기도 하죠.

'강의 간' 역할 — 여과장치이자 생태공학자

성체 민물조개는 대부분의 시간을 강바닥에 반쯤 파묻혀 있습니다. 조용해 보이지만 실제로 하는 일은 엄청납니다. 하루 종일 물을 빨아들여 플랑크톤과 박테리아, 유기물 입자를 걸러 먹고, 나머지 물은 다시 내뿜는 거죠. 한 개체가 하루에 여과하는 물의 양은 종과 크기에 따라 수십 리터에 달합니다.

오리건주 몰랄라강 바닥에 반쯤 파묻힌 민물조개. 껍데기 사이로 내보이는 연한 조직⁠(외투막)⁠이 끊임없이 물을 빨아들이고 내뿜는 여과기 구실을 한다. ⓒ Peter Kauss / BLM Oregon (Public Domain)

생태학자 캐럴라인 본⁠(Caryn Vaughn) 연구팀은 이 기능을 정량화해, 민물조개 군집이 한 강 구간의 플랑크톤·영양염·탄소 흐름을 실질적으로 조절한다는 사실을 확인했습니다. 조개는 빨아들인 유기물 중 일부를 아가미에서 가라앉혀 강바닥 퇴적물로 보내고, 나머지는 자기 배설물로 내보내 다른 무척추동물과 미생물의 먹이를 만듭니다. 조개가 많은 강 구간은 그렇지 않은 구간보다 수질이 맑고, 바닥 퇴적물이 훨씬 안정적이라는 결과가 여러 강에서 재현됐죠.

그래서 연구자들은 민물조개를 종종 '강의 간'이라고 표현합니다. 간이 혈액을 거르듯이, 민물조개는 강물을 거른다는 뜻이에요. 조개가 있던 강 구간에서 조개가 사라지면, 그 여과 기능도 사라지고 바닥 생태계 전체가 서서히 바뀌게 됩니다. 민물조개는 있어도 그만, 없어도 그만인 존재가 아닌 겁니다.

한 세기 만에 한 번 무너진 시스템

19세기 말, 유럽계 이주민은 이 조개에 전혀 다른 가치를 매겼습니다. 고기 맛은 별로였지만 껍데기가 돈이 됐죠. 1891년 미국인 단추 제조업자 요한 뵈플레⁠(Johann Boepple)⁠가 민물조개 껍데기로 단추를 깎는 기술을 개발한 이후, 미시시피강과 그 지류는 거대한 "단추 채굴장"으로 바뀌었습니다. 1895년부터 1950년까지 단추 산업을 위해 강에서 끌어올린 민물조개는 약 110억 마리로 추산됩니다.

1910년대 아이오와주 머스커틴의 단추 공장. 강에서 끌어올린 민물조개 껍데기를 회전 톱에 대고 동그란 단추 소재를 뽑아냈다. 한 세기 전 북미 민물조개는 단추의 원료였다. ⓒ Hugh McCormick Smith / NOAA Photo Library (Public Domain)

단추 산업은 플라스틱이 등장하면서 사라졌지만, 그 무렵엔 이미 수많은 지류에서 조개가 싹쓸이된 뒤였죠. 여기에 20세기 내내 이어진 댐 건설이 결정타를 날렸습니다. 댐은 상·하류를 단절시켜 숙주 어류의 이동을 막고, 흐르는 여울을 깊은 저수지로 바꿔 조개가 살기 어려운 환경을 만들었습니다. 1996년 발표된 Watters의 연구는 작은 댐 하나만 놓여도 상류 민물조개 개체군이 심각하게 줄어든다는 점을 보여주었죠. 2억 년 공진화로 설계된 시스템이, 한 세기 만에 처음으로 크게 흔들린 셈입니다.

댐이 멎었는데도 왜 계속 사라지나

이야기가 여기서 끝난다면 상대적으로 간단합니다. 댐을 멈추고, 수질을 회복시키고, 하천을 복원하면 조개도 돌아오겠죠. 그런데 1970~80년대 이후 미국은 신규 대형 댐 건설을 사실상 멈췄고, 수질오염방지법 시행으로 강물은 과거보다 훨씬 깨끗해졌습니다. 단추 산업은 먼 옛날 이야기입니다. 그럼에도 민물조개는 계속 줄고 있습니다.

특정 강 구간에서 갑자기 조개들이 폐사하거나 성장이 멈춘 채 발견되는 일이 잦아졌는데, 기름 유출·농약·수온 이상 같은 기존 용의자로는 설명이 잘 안 됩니다. 연구자들은 이 현상에 "수수께끼 감소⁠(enigmatic declines)"라는 이름을 붙였습니다. 원인을 모르겠다는 뜻을 학술용어로 고백한 셈이죠.

2021년 발표된 한 실험은 이 문제의 성격을 잘 보여줍니다. 연구진은 켄터키주 락캐슬강 17개 지점에 어린 민물조개를 직접 넣고 84일 동안 성장 속도를 쟀습니다. 같은 강, 같은 유역인데도 지점마다 성장률이 수십 배씩 차이가 났죠. 석탄광산의 영향, 수질 인자, 유속 중 어느 것도 이 차이를 설명하지 못했습니다. 숫자 '수십 배'는 상대값이 아니라, 조개가 잘 자라는 지점에선 평균보다 수십 배 빠르게, 나쁜 지점에선 거의 안 자라는 절대적 격차였다는 뜻이에요.

유력한 용의자, 외래 아시아조개

이 많은 변수 중 조개 성장과 지속적으로 맞아떨어진 단 하나의 요인이 있습니다. 각 지점에 얼마나 많은 아시아조개⁠(Corbicula fluminea)⁠가 사는가였습니다. 아시아조개는 1930년대 북미에 유입된 외래종으로, 빠르게 번식하고 작은 몸집으로 강바닥을 장악합니다.

외래종 아시아조개⁠(Corbicula fluminea). 1930년대 북미에 유입된 뒤 강바닥을 빠르게 장악했다. 민물조개의 수수께끼 감소와 가장 강하게 연관된 변수로 지목되는 외래 이매패류다. ⓒ Sam Stukel / USFWS Mountain-Prairie (Public Domain)

아시아조개가 왜 토종 민물조개를 누르는지는 아직 결론이 안 났습니다. 현재는 두 가설이 경쟁 중이죠. 하나는 경쟁 가설입니다. 아시아조개는 성숙이 빠르고 밀도가 폭발적으로 치솟기 때문에, 강의 플랑크톤과 유기물을 통째로 빨아먹어 어린 민물조개가 먹을 게 남지 않는다는 설명입니다. 실제로 락캐슬강 데이터에서 아시아조개 밀도가 높은 지점일수록 어린 민물조개의 성장이 거의 멈춰 있었다는 사실이 이 가설을 뒷받침합니다.

다른 하나는 병원체 매개 가설입니다. 아시아조개가 숙주로 삼는 바이러스나 미생물이 토종 조개에게는 치명적일 수 있다는 이야기죠. 2016년 이후 버지니아주 클린치강에서는 꿩껍질조개⁠(pheasantshell) 수천 마리가 수 주 만에 떼죽음하는 일이 반복됐는데, 최근 연구에서는 이 대량 폐사 조개에게서 이전엔 보고된 적 없는 비리온 입자가 확인됐습니다. 연구자들은 이 병원체의 기원과 전파 경로를 추적하고 있습니다. 두 가설은 서로 배타적이지 않고, 실제로는 경쟁 + 병원체 매개가 동시에 작동할 가능성이 큽니다.

실험실에서 되살리는 2억 년 설계도

원인이 다 밝혀지지 않은 상태에서도, 연구자들은 가만히 있을 수 없습니다. 민물조개는 100년 넘게 사는 종도 있어서, 한 번 사라지면 그 강으로 돌아오려면 수십 년 단위의 시간이 걸립니다. 그 사이에 숙주 어류와의 공진화 고리가 끊기면 복원은 더 어려워지죠.

2012년 9월, 미국 어류·야생동물관리국 연구팀이 테네시주 파월강에 멸종위기 민물조개 5,000마리를 방류하는 장면. 실험실에서 글로키디움을 숙주 어류의 아가미에 감염시켜 키운 개체들이다. ⓒ USFWS Southeast Region (Public Domain)

그래서 요즘 민물조개 복원의 핵심은 실험실 번식입니다. 연구자들은 성숙한 암컷에서 글로키디움을 받아낸 뒤, 숙주 어류를 수조에 함께 넣어 인공으로 감염시킵니다. 몇 주 뒤 아가미에서 떨어져 나오는 어린 조개를 수천 마리 단위로 회수해, 강에 다시 놓는 거죠. 종에 따라서는 물고기 대신 토끼 혈청 같은 대체물로 글로키디움을 키우는 방법까지 개발됐습니다. 퍼플캣츠포⁠(purple cat's paw) 같은 종은 이런 방식으로 야생 개체군이 거의 회복됐습니다.

하지만 이 복원은 근본 원인을 해결하는 방법은 아닙니다. 방류해도 그 강에 수수께끼 감소를 일으키는 요인이 남아 있다면, 방류한 어린 조개도 같은 자리에서 죽거나 성장이 멎을 수 있죠. 그래서 민물조개 연구의 무게 중심은 점점 "더 많이 방류"에서 "원인 규명" 쪽으로 이동하고 있습니다. 2억 년 걸려 다듬어진 숙주–조개–여과의 시스템은, 지금 우리가 아직 이해하지 못한 요인 때문에 조용히 풀리고 있습니다.

강바닥의 조개는 겉으로는 아무 움직임이 없어 보입니다. 그래서 이 대멸종도 조용합니다. 하지만 이 생명체가 사라지는 속도는 숙주 물고기가 사라지는 속도와, 우리가 아직 이름을 못 붙인 새 병원체·새 외래종의 진입 속도에 맞춰져 있을 겁니다. 이 조용한 강바닥의 대멸종이 정말 조용히 끝나버릴지, 아니면 '강의 간'을 되살리는 쪽으로 돌아설지는, 결국 그 숨은 요인을 찾아내느냐에 달려 있습니다.

참고문헌

1. Haag, W. R., "North American Freshwater Mussels: Natural History, Ecology, and Conservation", Cambridge University Press, 2012.

2. Haag, W. R. et al., "Testing mechanisms of enigmatic freshwater mussel declines using growth-based field assays in the Rockcastle River, Kentucky", Freshwater Biology, 2021.

3. Watters, G. T., "Small dams as barriers to freshwater mussels and their hosts", Biological Conservation, 1996. doi:10.1016/0006-3207(95)00071-2

4. Anthony, J. L. & Downing, J. A., "Exploitation trajectory of a declining fauna: a century of freshwater mussel fisheries in North America", Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 2001.

5. Vaughn, C. C. & Hakenkamp, C. C., "The functional role of burrowing bivalves in freshwater ecosystems", Freshwater Biology, 2001. doi:10.1046/j.1365-2427.2001.00690.x