정수골격

Hydrostatic skeleton

정수골격(hydrostic skelton)은 유체의 압력에 의해 지탱되는 유연한 골격이다.[1] 정수학적 골격은 단순한 무척추동물 유기체들 사이에서 흔하다. 보다 발달한 유기체는 정수학적이라고 볼 수 있지만, 정수적 골격 대신에 정수적 장기를 소유한다는 이유로 정수적이라 부르기도 한다. 정수장기와 정수골격은 같은 능력을 가질 수 있지만 같지 않다.[1] 정수장기는 선진 유기체에서 더 흔하고, 정수장의 골격은 원시 유기체에서 더 흔하다. 이름에서 알 수 있듯이, "물"을 뜻하는 하이드로틱을 포함하고 있다는 것은 골격이나 장기가 유체로 채워져 있다는 것을 의미한다.[2]

골격 구조로서 모양과 움직임에 영향을 주는 능력을 가지고 있으며, 근육층과 신체벽이라는 두 개의 기계적인 단위가 관여한다. 근육층은 세로와 원형이며, 안에 유체가 채워진 코엘롬의 일부분이다. 원형근육의 수축은 유기체의 몸을 길게 하는 반면 세로근육의 수축은 유기체의 몸을 짧게 한다. 유기체 내의 유체는 균등하게 집중되어 근육의 힘이 전체 유기체 전체에 퍼져 형상의 변화가 지속될 수 있다.[2] 이러한 구조적 요인은 정수기에서도 지속된다.

비헬리컬 정수 골격 구조는 포유류 페니스의 기능적 기반이다.[3] 헬리컬 강화 정수 골격 구조는 부드러운 몸집의 동물에서와 같이 유연한 구조로 대표적이다.[2]

구조

지렁이 같은 원통형의 몸을 가진 많은 동물들은 유연한 피부를 가진 정수 골격과 물이 차 있는 체강(코엘롬 또는 유사체강)을 가지고 있다. 그들은 몸의 모양을 바꾸기 위해 정수골에 작용하는 반대되는 원형과 종방향 근육을 사용하여 근막으로 움직인다.

정전기 해골은 전형적으로 원통 안에 배열되어 있다. 정수학적 골격은 몇 가지 다른 근육 유형에 의해 조절될 수 있다. 길이는 세로축에 평행한 세로근육섬유로 조절할 수 있다. 근육 섬유는 연속 시트나 고립된 묶음에서 발견될 수 있으며, 지름은 원형, 방사형, 횡형의 세 가지 다른 근육 유형에 의해 조작될 수 있다.[2] 원형의 근골은 실린더의 둘레를 감싸고, 방사형의 근골은 실린더의 중심에서 표면으로 확장하며, 가로 근골은 실린더의 직경을 가로지르는 평행과 수직 시트로 배열된다.[2]

실린더 안에는 대부분 물이 들어있다. 그 액체는 부피의 변화에 내성이 있다. 원근, 방사근, 횡근의 수축은 실린더 내의 압력을 증가시키고, 길이를 증가시킨다. 세로근육의 수축은 실린더를 단축시킬 수 있다.[2]

형태 변화는 결합 조직 섬유에 의해 제한된다. 종종 콜라겐성인 결합섬유는 정수골격의 벽 안에 나선형으로 배열되어 있다. 이 섬유들에 의해 형성된 나선형 모양은 골격의 연장과 단축을 가능케 하는 동시에 비틀림을 방지하기 위해 여전히 단단한 상태를 유지한다. 실린더의 모양이 변함에 따라 나선의 피치가 변하게 된다. 긴 축에 상대적인 각도는 연장 시 감소하고 단축 시 증가한다.[2]

장단점

정수 골격을 포함하는 유기체는 장단점이 있다. 그들의 유동적인 모양은 그들이 수영하고 굴을 파는 동안 쉽게 돌아다닐 수 있게 해준다. 그들은 이상한 모양의 통로를 뚫고 들어갈 수 있고 포식자들로부터 더 효과적으로 몸을 숨길 수 있다. 그들은 바위를 비집고 들어갈 때 힘을 만들어 낼 수 있고, "열려라"는 제스처를 만들어 낼 수 있다. 그들에게는 가볍고 유연한 성분이 있어 근육량이 거의 없는 상태에서 이러한 움직임을 가능하게 한다.[4]

또한 이 유기체들은 단단한 골격을 포함하고 있는 유기체들보다 더 빨리 치유될 수 있다. 이 유기체들의 치유는 생물마다 다르다. 그러나 충치를 다시 채워야 할 경우에는 '유체'가 물이나 피라면 쉽게 다시 채워질 수 있다. 액체가 다른 종류의 액체라면, 더 오래 걸릴 수 있지만, 뼈를 치료하는 것보다 더 빠르다. 보통 지렁이는 또한 몸의 손상된 부분을 재생시킬 수 있다.[4]

이 유기체들은 순환과 호흡을 위한 비교적 간단한 경로를 가지고 있다. 또한, 이 유기체들은 충격으로부터 내부 장기를 보호할 수 있는 방석을 가지고 있다. 그러나 외부 손상으로부터 내부 장기를 매우 효과적으로 보호하지는 못한다.[4]

정수골은 팔다리를 붙이는 능력이 제한적이기 때문에 유기체는 비교적 단순하며 물건을 움켜쥐거나 붙이는 능력이 많지 않다. 완전한 정역학적 골격을 가진 유기체는 생존에 필요한 액체를 다시 채울 수 있는 환경에 있어야 한다. 해양 생물에서 정역학적 해골이 흔한 이유다. 그들은 생존에 필요한 요소들을 많이 접할 수 있다. 정수학적 골격을 가진 지상 유기체는 일반적으로 유동적인 환경에 있지 않기 때문에 힘이 부족하다. 몸을 너무 크게 확장하면 자신의 무게로 무너진다.[4]

유기체

이 반달가슴은 정수학적 뼈와 근위 운동을 하는 많은 해양 동물들 중 하나이다.

정수학적 해골은 무척추동물에서 매우 흔하다. 일반적인 예는 지렁이다. 또 젤리피쉬, 불가사리, 바다아네모네 등 해양생물에서도 정수성 자연이 흔하다. 지렁이는 유체로 채워진 근육의 고리를 가지고 있어 온몸을 정적으로 만든다. 바다 아네모네는 정전기 머리를 가지고 있으며, 팔을 입 주위를 방사한다. 이 구조는 먹이와 이동에 도움이 된다.[5]

정수 골격을 포함하는 단순한 중수성 골격의 예로는 엔테로프네우스타(Enteropneusta)가 있는데, 도토리 벌레라는 통칭이 있을 것이다. 이 유기체는 헤미코르드로 분류되며, 그들은 수성 골격을 이용해 터널을 만들고 땅에 고정시키는 해양 벌레다. 이것은 이동에 이용될 수 있지만, 벌레가 해저 안에서 자신을 "숨기기"를 시도할 수 있기 때문에 외부의 힘에 대항하는 유기체의 방어를 도울 수도 있다.[5]

척추동물

포유류의 음경은 정수기관이다. 이 경우 정수액은 발기 중에 음경을 채운다. 동물의 굽음을 운동용으로 사용하는 많은 무척추동물의 정수학적 골격과는 달리, 음경은 성교시 굽힘과 모양 변화에 저항해야 한다. 나선형으로 배열된 결합섬유 대신 음경에는 말뭉치 가버노섬이라는 층이 들어 있다. 말뭉치는 세로축에 평행하고 수직으로 배열된 결합섬유를 포함하고 있다. 이러한 섬유들은 페니스가 축 늘어져 있을 때는 접힌 채로 남아있지만, 발기 중에 페니스가 피로 가득 차면서 펼쳐져 페니스가 구부러지는 것을 견딜 수 있게 한다. 거북이의 음경은 각각 따로 진화하긴 했지만 비슷한 구조로 되어 있다.[5]

다른 척추동물들은 때때로 근력 하이드로스타트라고 불리는 변형된 정수압 골격을 이용한다.[2] 근육질의 하이드로스타트에는 유체가 채워진 충치가 들어 있지 않다. 이 구조물은 근육과 결합 섬유로 구성되어 있으며, 3-D 구조로 촘촘히 채워져 있다. 근력 하이드로스타트는 3차원에서 모두 조작할 수 있는 경우가 많다. 이를 통해 일반적인 정수골격에 비해 보다 정밀한 이동이 가능하다. 전형적인 정수학적 골격에서는 유체가 채워진 충치에 힘을 가함으로써 움직임이 발생하는 반면, 근육 수족관은 근육의 수축에 의해 운동을 일으킨다. 한 근육이 수축하고 부위가 줄어들면 구조 내의 다른 근육은 이에 대응하여 팽창해야 한다. 나선근육이 존재할 수 있으며, 이것은 정수학적 골격에서 제한되는 기능인 비틀림을 만들 수 있다. 근육질의 수족관은 포유류, 파충류, 양서류 혀에서 발견된다. 포유류의 혀는 종근육의 다발과 횡근육의 평행시트로 둘러싸인 근육섬유의 중심핵의 구조를 가지고 있다. 코끼리 코와 타피르 주둥이는 또한 근육질의 하이드로스타트를 이용한다. 이 구조물은 방사형 및 나선형 섬유로 둘러싸인 세로형 섬유로 구성되어 있다.[5]

참고 항목

참조

  1. ^ a b Kardong, Kenneth V. (2015). Vertebrates Comparative Anatomy, Function, Evolution (7th ed.). Mc Graw Hill Education. pp. 426, 496. ISBN 978-0078023026.
  2. ^ a b c d e f g h Kier, William M. (2012-04-15). "The diversity of hydrostatic skeletons". Journal of Experimental Biology. 215 (8): 1247–1257. doi:10.1242/jeb.056549. PMID 22442361.
  3. ^ Kelly, DA (April 2002). "The functional morphology of penile erection: tissue designs for increasing and maintaining stiffness" (PDF). Integrative and Comparative Biology. 42 (2): 216–221. doi:10.1093/icb/42.2.216. PMID 21708713.
  4. ^ a b c d "Everything Maths and Science". www.everythingmaths.co.za. Retrieved 2016-12-01.
  5. ^ a b c d "Hydrostatic Skeleton - The Infinite Spider". The Infinite Spider. 2015-02-10. Retrieved 2016-12-01.