문어의 심장 3개는 각각 어떤 역할을 할까?

문어는 연체동물문 두족강에 속하는 동물이다. 문어와 오징어, 갑오징어를 비롯한 여러 두족류는 폐쇄혈관계를 가지고 있다. 혈액이 혈관을 따라 순환하며 조직에 필요한 산소와 물질을 운반하는 구조다.

아가미 심장 2개

아가미 심장(branchial heart)은 각각의 아가미 쪽으로 혈액을 보내는 펌프 역할을 한다.

전신에서 돌아온 산소가 적은 혈액은 아가미 심장을 거쳐 아가미로 이동한다. 아가미에서는 바닷물에 녹아 있는 산소가 혈액으로 이동하고 이산화탄소는 배출된다.

전신 심장 1개

전신 심장(systemic heart)은 아가미에서 산소를 공급받은 혈액을 받아 몸 전체로 내보낸다.

문어의 근육과 신경계, 소화기관을 비롯한 여러 조직은 이렇게 공급된 혈액을 통해 산소를 전달받는다.

따라서 문어의 심장 세 개는 같은 기능을 단순히 반복하는 기관이 아니다. 서로 다른 순환 구간에서 혈액을 이동시키는 역할을 분담한다.

문어의 혈액은 어떤 경로로 순환할까?

문어의 혈액순환은 아가미에서의 산소 교환과 전신 조직으로의 산소 공급으로 나누어 이해할 수 있다.

사람도 폐에서 산소를 얻고 혈액을 통해 온몸에 전달한다. 하지만 사람은 하나의 심장 내부에 있는 네 개의 방을 통해 폐순환과 체순환을 담당한다.

반면 문어는 아가미 쪽 순환을 돕는 두 개의 심장과 전신으로 혈액을 보내는 하나의 심장이 별도로 존재한다.

이러한 차이는 두 동물의 호흡기관과 순환계가 서로 다른 진화적 역사를 거쳐 발달했음을 보여준다.

문어의 피는 왜 파란색일까?

문어의 혈액이 푸르게 보이는 이유는 헤모시아닌(hemocyanin)이라는 산소 운반 단백질 때문이다.

사람은 철을 포함한 헤모글로빈을 주요 산소 운반 물질로 사용한다. 반면 문어는 구리를 포함한 헤모시아닌을 이용해 산소를 운반한다.

헤모시아닌은 산소와 결합한 상태에서 푸른색을 나타낸다. 이 때문에 문어의 산소화된 혈액은 붉은색이 아니라 푸른색을 띤다.

헤모시아닌은 문어의 혈림프에 녹아 있는 형태로 존재한다. 이는 헤모글로빈이 주로 적혈구 안에 존재하는 사람의 혈액과도 다른 점이다.

푸른 혈액이 더 우수하다는 뜻일까?

그렇지는 않다. 헤모시아닌과 헤모글로빈은 서로 다른 구조와 산소 결합 특성을 가진다.

산소 운반 능력은 단백질의 특성뿐 아니라 수온, 산소 농도, 산성도 등 여러 조건의 영향을 받는다.

따라서 문어의 푸른 혈액이 사람의 붉은 혈액보다 언제나 산소를 효율적으로 운반한다고 설명하는 것은 정확하지 않다.

문어에게 심장이 세 개 필요한 이유

문어의 세 심장은 아가미를 통과하는 혈액과 전신으로 공급되는 혈액의 흐름을 유지하는 데 기여한다.

특히 아가미 심장은 혈액이 아가미의 미세한 혈관을 통과하도록 돕고, 전신 심장은 산소가 공급된 혈액을 다시 몸 전체로 보낸다.

다만 이러한 기능적 설명과 심장이 정확히 세 개로 진화한 역사적 원인을 완전히 규명하는 일은 구분해야 한다.

문어가 심장 세 개를 가지고 있다는 사실만으로 더 강한 체력이나 뛰어난 지구력을 가졌다고 판단할 수도 없다.

문어의 순환계는 아가미를 통한 호흡, 세 심장의 역할 분담, 헤모시아닌을 통한 산소 운반이 서로 연결된 생리적 체계다.