연구팀 규모에 따라 연구결과도 다르다 & 상어: 심해에서 새로운 종의 상어가 발견됐다

미스터리의 시작은 알이었다. 1989년 호주의 과학자들은 특정한 상어 종이 새끼 대신 낳은 가죽처럼 생긴 알 지갑, 즉 “인어의 지갑”이라는 특이한 알 지갑을 발견했다. 상단에 불룩 솟아오른 융기 부분이 줄지어 있는 게 눈길을 끄는 알 지갑이었다.

이 알 지갑은 ‘롤리 쇼얼스’에서 발견됐다. 롤리 쇼얼스는 호주 북동쪽 해안에서 수백km 떨어진 동티모르 해 대륙붕 가장자리에 있는 환초(고리 모양으로 배열된 산호초) 더미다. 이는 학계에 여러 가지 질문을 던지는 발견이었다. 어떤 생물이 이 알을 낳았을까? 알을 낳은 생물은 어디에서 살았을까? 알 지갑은 왜 이런 독특한 특징을 가지게 됐을까?

학계가 이런 질문에 기본적인 답을 찾아내고 그 과정에서 완전히 새로운 상어 종을 발견하기까지 30년이 넘게 걸렸다.

21세기에 접어든 지도 20년이 넘은 지금, 인류는 여전히 바다에 사는 ‘가장 인상적인 사냥꾼(상어)’의 새로운 종을 찾고 있다. 1980년대 중반까지만 해도 몸 길이 20cm의 ‘투명상어’ 같은 심해 소형 상어부터 플랑크톤을 먹는 거대한 고래상어에 이르기까지 약 360종의 상어가 바다에서 발견됐다는 게 학계의 정설이었다.

하지만 이로부터 40년이 채 되지 않아, 학계가 발견한 상어 종이 40% 가까이 늘어났다. 알려진 것만 500종이 넘는데, 계속해서 새로운 종이 발견되고 있다.

이 흐름은 바다 탐험 황금기에 버금가는 성과다. 그런데 이는 전 세계 심해를 들여다보는 엄청난 노력과 박물관 기록보관소를 뒤지는 고된 작업의 결과물이다.

신비로운 산등성이처럼 융기 부위가 있는 알 지갑의 주인공 상어를 예로 들어 보자.

윌 화이트는 호주 호바트에 있는 호주 연방과학산업연구기구(CSIRO) 산하 ‘호주국립어류컬렉션’ 수석 큐레이터다. 화이트는 산발적으로 존재하던 연구 성과를 연결해 새로운 사실을 발견한 연구팀의 일원이기도 하다. 사실 롤리 쇼얼스 조사중 발견된 알 지갑은 발견 이후 아무도 그 독특한 융기 부위를 더 연구하지 않은 채로 여러 박물관에 흩어져 보관되고 있었다.

그러던 중 2011년 브렛 휴먼이라는 연구원이 퍼스에 있는 서호주 박물관 자원봉사 중 융기 부위가 있는 상어 알 지갑을 발견했다. 이 알 지갑과 비슷한 것을 낳는 상어 종이 있었지만, 그 상어는 호주 해역에서 발견된 적이 없었다. 휴먼은 알 지갑을 호주 인근에서 발견된 다른 것과 연관짓는 연구를 진행했고, 이 알을 낳은 상어의 범위를 두툽상어(전체 몸길이가 50cm 정도인 소형 상어류)과로 좁혔다. 하지만 정확한 종은 밝혀내지 못했다.

화이트는 “휴먼은 이 사례를 최초로 설명하고 범위를 좁히기 위해 매우 열심히 노력한 사람”이라며 “많은 이들이 했던 것보다 그가 만든 성과가 훨씬 더 크다”고 말했다. “이 사례 연구에서 또 다른 의미 있는 변화는 동료인 헬렌 오닐과 함께 조사한 이후에 생겼어요. 그 전까지만 해도 저는 ‘이것을 살펴보고 있는 게 뭔가를 잘못 짚고 있는 것 같다. 그동안 아무도 안 했다면, 그럴 만한 이유가 있는 것이 아닐까’라고 생각했거든요.”

알고 보니, 1980년대에 CSIRO에도 알 지갑 사례가 접수되었지만 아무도 추가 연구를 하지 않았다. “수집된 데이터를 살펴보고 나서야 이 두 사례가 실제로 동일한 조사에서 나왔다는 것을 알게 됐습니다. 같은 날 같은 장소에서 수집된 자료였죠.”

화이트와 동료들은 1980년대에 수거된 알이 특정 수심(410m~504m)에서 나왔다는 것을 파악하고, 해당 수심에서 잡힌 상어를 찾기 시작했다. CSIRO에 수집된 상어 자료에는 남중국 두툽상어로 추정되는 것이 있었는데, 이 상어는 잡혔을 때 임신 상태였다. 연구팀은 이 상어를 해부했다. 그리고 수년 전 롤리 쇼얼스에서 발견된 것과 동일한 융기 모양을 가진 알 지갑과 그 안에서 발달 중이던 배아를 찾아냈다. 이 발견은 완전히 새로운 종의 상어가 있다는 것을 증명하는 근거가 됐다. 그리고 이를 통해 호주의 상어 과학자들이 30년 동안 풀지 못했던 미스터리가 마침내 풀렸다.

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화이트는 “이 문제를 해결하는 데 약 이틀 정도 걸렸다”고 말했다. “이 사례를 특별하게 보게 됐죠. 특히 이 상어의 성체들은 다른 종과 아주 미세하게 다릅니다.”

이 상어 종은 이제 학명(일반명은 곧 정해질 예정임)을 얻었고, 2023년 4월 어류 생물학 저널에 공개됐다. ‘아프리스투루스 오비코루가투스(Apristurus ovicorrugatus)’라고도 알려진 이 새로운 종의 악마 두툽상어는 수심 약 700m에 서식하며 햇빛이 침투하지 않는 깊은 물 속 산호 위에 알을 낳는 것으로 추정된다. 화이트는 이 상어과에 속하는 상어들은 찾기 어렵고 종 간의 차이가 매우 미묘하기 때문에 연구가 특히 어렵다고 말했다.

화이트는 “우리는 특히 이 상어의 소화관이나 간 모양 등을 집중적으로 살펴보고 있다”며 “이런 특징을 따지기 시작하면 정말 엄청나게 어려워진다”고 말했다.

그는 새로운 종을 식별하는 작업은 매우 어려운 일이라, 현재 이 상어를 연구하는 전문가들은 모두 “서로 연락하면서 함께 이야기하고 있다”고 말했다. 그는 이어 “보통 연구를 할 때 마주치는 어려움이 안타깝게도 고정된 (보존) 표본만 있고 실제로 살아 있는 상태의 사진이 없다는 것”이라며 “우리가 연구하는 악마 두툽상어는 운이 좋게도 생생한 사진이 있었다”고 말했다.

화이트가 참여한 연구팀이 발견한 것은 악마 두툽상어뿐만이 아니다. 그가 작년에 참여한 조사에서 서호주 연안의 깊은 바다에서 뿔상어의 일종인 또 다른 종이 발견됐다. 뿔상어는 얕은 바다에 사는 것을 좋아해 켈프(다시마과에 속하는 대형 갈조류의 총칭) 숲 바닥에 서식하는 경향이 있지만, 이번에는 수심 150m에서 새로운 종이 발견됐다.

하지만 화이트는 앞으로 일어날 일에 비하면 이는 아무것도 아니라고 말했다. 악마 두툽상어만 인류 앞에 등장한 새로운 종이 아닌 것이다. 그는 “실제로 같은 속의 다른 종도 발견했는데, 역시 알 지갑이 융기되어 있지만 퀸즐랜드 연안에서 발견된 것과 융기된 모양이 다르다”며 “그래서 현재 이에 대한 연구를 진행하고 있다”고 말했다.

“퀸즈랜드에서 발견된 또 다른 한 마리가 있는 것 같은데, 같은 속의 새로운 종인 것 같습니다. 그리고 서호주에서 발견된 또 하나가 있는 것 같은데, 새로운 것이거나 다른 곳에선 잘 알려지지 않은 종의 새로운 기록일 겁니다.” 화이트는 이렇게 말했다.

새로운 상어 종이 호주 주변 해역에서만 발견되는 것도 아니다. 독일 함부르크 엘라스모브란치 연구소 소속 상어학자 사이먼 바이그만은 인도양 반대편, 아프리카 남동부 해안에서 긴 주둥이와 날카로운 이빨을 가진 특이한 생김새의 톱상어 두 종을 발견하는 일에 기여했다.

이 톱상어는 마다가스카르 연안에서 톱가오리의 새로운 종을 연구하던 앤더슨 캐봇 해양생물센터의 루스 리니의 도움으로 발견할 수 있었다(톱가오리는 가오리의 일종으로, 상어와 먼 친척이다).

바이그만은 리니의 동료 중 한 명이 “‘어부들이 톱상어라고 생각되는 두 마리의 주둥이가 긴 어류를 보관해 놓았다’고 그녀에게 전화로 알렸다”고 했다. “그녀는 사진을 보자마자 톱가오리가 아니라 톱상어라고 판단했습니다. 톱상어는 거의 잡히지 않기 때문에 이는 매우 흥미로운 발견이었죠.”

이 톱상어는 흥미로운 세부 특징을 갖고 있었다. 대부분의 상어가 가지고 있는 5개의 아가미 대신, 수백만 년 전에 살았던 상어 종에서 진화해온 흔적으로 보이는 6개의 아가미를 가지고 있었다. 또한 이른 바 수염, 즉 작고 도톰한 털이 다른 톱상어 종보다 주둥이 끝 쪽으로 가깝게 나 있었다.

새로운 종일지도 모른다는 직감을 확인하기 위해 바이그만은 런던 자연사 박물관으로 향했다. 100여 년 전에 잡혀 매우 양호한 상태로 보관된 톱상어가 전시되어 있는 곳이다. 바이그만은 자연사 박물관의 사례를 언급하며 “아프리카에서 잡힌 것처럼 수염이 주둥이에 가깝게 나 있었다”고 말했다. 레니의 동료가 마다가스카르의 어시장에서 촬영한 것이 무엇이든, 그것은 기존에 확인된 것과 다른 종처럼 보였다. 남아프리카에 보관되어 있는 다른 표본에 대한 추가 연구도 이를 뒷받침하고 있었다.

그러던 중 또 다른 상어 연구자인 앤드류 템플이 연락을 해왔다. 바이그만은 “탄자니아 잔지바르 앞바다에서 현지 어부들이 어획량을 조사하던 중 우리가 최근 발견한 상어와는 다른 톱상어를 발견했다”고 말했다. “우리는 ‘특한 표본 아니면 또 다른 새로운 종일 수도 있겠구나’라고 생각했습니다.”

바이그만은 “톱상어는 개체 수가 적고 흔하지 않기 때문에 매우 특별하다”고 말했다. “아주 멋지죠.”

그러나 뭔가 다른 점이 있다는 것을 처음 알아차린 것은 바이그만과 같은 과학자가 아니라 이 어류를 잡은 마다가스카르 어부들이었다. “현지 어부들이 이 자료를 제공한 것이 정말 중요했습니다. 만약 그들이 주둥이를 보관하지 않았거나 나중에 잔지바르에서 채집한 뒤 부두로 가져오지 않았다면 우리는 몰랐을 것입니다. 그랬다면 제가 다른 박물관 자료들을 모두 살펴보려고 노력하지 않았을 것이고, 뭔가 다른 것이 있다는 것을 알아차리지 못했겠죠.”

지금까지 발견된 많은 톱상어들은 수심 300m의 비교적 깊은 바다에 서식한다. 그런데 잔지바르 앞바다에서 발견된 톱상어는 수면에서 30m 미만의 수심에서 잡혔다. 바이그만은 “상어가 밤에 더 얕은 수심까지 올라온 것으로 보고 있는데, 이는 많은 해양 생물 집단에서 흔히 볼 수 있는 현상”라고 말했다.

“밤에 바다에서 볼 수 있는 수직 이동은 동물의 가장 큰 움직임이라고 생각합니다. 수직 운동을 하는 것으로 알려진 상어들도 많죠. 그래서 저는 낮에는 상어들이 더 깊은 수심에서 활동하기 때문에 이 정도로 얕은 수심에도 상어가 등장한다는 것을 우리가 몰랐다고 생각합니다. 그런데 상어가 이렇게 얕은 수심으로도 올라오기 때문에 상어는 상업적 어업에 훨씬 더 취약해질 수 있어요.”

새로운 상어 종의 발견은 참고 자료가 늘거나 박물관에 새로운 전시물이 추가되는 것 이상의 의미가 있다. 바이그만은 상업적 어업으로 개체 수가 급감하기 전까지 비교적 흔하게 볼 수 있었던 북대서양 가오리의 일종인 블루 스케이트를 예로 들었다. 그는 “이 가오리는 개체 수가 급감했다”고 말했다. “그러다가 약 10년 전, 과학자들은 이 이름 아래 두 가지 종이 묶여 있는 것을 발견했습니다. 그래서 개체 수에 대한 모든 어업 통계가 한 가지 종을 말하는 것인지 다른 종을 말하는 것인지 알 수 없기 때문에 더 이상 사용할 수 없게 됐습니다. 분류학 연구와 새로운 종에 대한 설명이 매우 중요해진 것이죠.”

바다 깊은 곳에는 발견을 기다리는 상어가 아직도 더 많을 지도 모른다. 그리고 이 상어들이 최근 종이 밝혀진 두툽상어만큼 작기만 한 것은 아닐 수도 있다. 2021년 과학자들은 어둠 속에서 빛을 내는 심해 상어 3종을 새로 발견했는데, 그중에는 최대 1.8m까지 자랄 수 있는 상어도 있었다.

게다가 하와이 연안에서 미 해군 함정의 닻에 엉켜 새로운 상어가 발견된 것도 채 50년이 지나지 않은 일이다. 당시 이 상어는 길이가 약 4.5m에 달했고, 그동안 발견되지 않았던 턱을 벌리고 헤엄치는 여과 섭식 동물이었다. 레이튼 테일러라는 상어 학자는 이 상어를 “넓은주둥이상어”라고 불렀고, 현재 이 상어는 상어 중 몸집이 가장 크게 자라는 중으로 간주되고 있다.

그렇다면 지금 바닷속에는 또 어떤 상어들이 상어 학자를 기다리고 있을까?