둥근 장에서 네모난 똥이? 웜뱃의 비밀은 벽의 단단함에 있다

웜뱃이 남긴 배설물을 보면 작은 주사위가 떠오른다. 그렇다고 출구가 사각형이거나 나온 뒤 잘라서 모양을 만드는 것은 아니다. 연구자들은 부드럽고 둥근 장 안에서 평평한 면과 모서리가 생기는 과정에 주목했다. 핵심은 장 벽이 모든 방향으로 똑같이 늘어나지 않는다는 점이다.

네모는 몸 밖에 나오기 전에 만들어진다

Soft Matter에 실린 연구는 호주 남동부 등에 사는 코가 드러난 웜뱃을 대상으로 해부 관찰, 조직 검사와 인장 시험, 수학 모형을 함께 사용했다. 관찰에서는 장의 마지막 약 17% 구간에서 배설물의 각진 모양이 형성됐다. 원 논문은 2020년 12월 온라인 공개됐고 2021년 권호에 실렸다. 이 글은 오래된 연구의 흥미로운 원리를 설명하며 오늘의 새 발견으로 소개하지 않는다.

단단한 두 구역과 유연한 두 구역

왕립화학회 설명에 따르면 장의 둘레에는 상대적으로 단단한 두 구역과 더 유연한 두 구역이 있다. 연구진은 이 차이를 시험하고 번갈아 배치된 단단한 부분과 부드러운 부분이 수축하는 모형을 만들었다. 원 논문의 모형에서는 단단한 부위의 빠른 수축과 유연한 부위 중심의 느린 움직임이 모서리 형성으로 이어졌다.

즉, 물렁한 관이 단순히 내용물을 같은 힘으로 밀어내는 과정과 다르다. 어디가 더 잘 늘어나고 어디가 덜 움직이는지의 차이가 반복되는 수축과 결합한다. 장 끝부분에서 수분이 빠지는 과정도 형태를 잡는 데 관여한다는 설명이다. 사각형 틀을 몸속에 숨겨 놓았다는 이야기가 아니라 재료 성질과 운동으로 형태를 만드는 현상이다.

‘어떻게’와 ‘왜 진화했는가’는 다른 질문

연구진은 웜뱃이 바위나 통나무처럼 눈에 띄는 곳에 배설물을 놓아 서로 소통한다고 설명했다. 그러나 네모난 모양으로 진화한 이유까지 모두 해결했다고 하지는 않았다. 장에서 모서리가 형성되는 물리적 과정과 동물이 그 모양을 갖게 된 진화적 이유는 구분해야 한다.

이 연구의 재미는 배설물이라는 의외의 재료가 부드러운 물질을 가공하는 문제와 연결된다는 데 있다. 연구진은 연성 재료 제조와 사육 웜뱃의 상태 관찰에 응용할 가능성을 제시했다. 이미 완성된 제조 공정이나 사람의 질병 진단법이 됐다는 뜻은 아니며, 사람의 배변 모양에 이 동물 연구를 그대로 대입할 수도 없다.