산소 대신 이산화탄소를 흡수하는 동물이 있나요?
안녕하세요
지구에서 살아가는 동물들은 공기 중의 산소로 에너지를 만들어 살아가고 있는데요 이 산소 말고 이산화탄소를 사용해 살아가는 동물이 있나요?
안녕하세요. 박창민 수의사입니다. 아직까지 식물이 아닌 동물에서 산소 대신 다른 가스를 통해서 호흡을 하는 동물은 없는 걸로 알고 있습니다. 감사합니다.
안녕하세요.
동물들은 일반적으로 공기 중의 산소를 사용해 에너지를 만들어 살아갑니다. 이는 세포 호흡 과정을 통해 이루어지며, 산소는 영양소를 에너지로 변환하는 데 필수적입니다. 하지만 이산화탄소를 흡수하여 에너지를 생성하는 동물은 없습니다.대신, 이산화탄소를 활용하는 생명체는 주로 식물, 조류, 그리고 일부 세균과 같은 광합성을 하는 생물들입니다. 광합성 과정에서 이산화탄소는 물과 함께 빛 에너지를 사용하여 포도당과 산소로 변환됩니다. 이 과정은 주로 엽록소를 포함한 세포 내에서 이루어집니다. 일부 박테리아는 화학합성 과정을 통해 이산화탄소를 사용하여 유기물을 합성할 수 있지만, 이는 광합성과는 다른 방식입니다. 그러나, 동물 중에는 특정한 공생 관계를 통해 간접적으로 이산화탄소를 사용하는 경우가 있습니다. 예를 들어, 일부 해양 무척추동물(예: 산호)들은 내부에 공생하는 조류를 가지고 있습니다. 이 조류는 이산화탄소를 흡수하여 광합성을 통해 산호에게 필요한 에너지를 제공합니다. 산호는 조류가 제공하는 영양소를 이용하여 생존할 수 있습니다.
네, 이산화탄소를 에너지원으로 사용하는 동물이 있습니다. 대표적인 예로 심해에 사는 럼븐스 튜브웜(Riftia pachyptila)이라는 관벌레를 들 수 있습니다. 이 생물은 심해 열수구 근처에 서식하며, 체내에 공생하는 화학합성 세균을 통해 에너지를 얻습니다. 이 세균들은 이산화탄소와 황화수소를 이용하여 유기물을 합성하는데, 이 과정에서 산소 대신 이산화탄소를 사용합니다. 럼븐스 튜브웜은 이렇게 만들어진 유기물을 흡수하여 에너지원으로 삼습니다. 이러한 생명 현상은 화학합성이라고 하며, 태양 에너지 대신 화학 에너지를 이용한다는 점에서 매우 특이한 사례라고 할 수 있습니다.
산소 대신 이산화탄소를 에너지원으로 사용하는 동물들은 주로 깊은 해저 열수구나 화산 지대같은 극한 환경에서 찾아볼 수 있습니다. 섬모충류의 동물성 단세포는 이산화탄소와 황화수소만을 에너지원으로 활용하여 살아갈 수 있다고 하고, 일부 화산 지대에 서식하는 고세균류도 이산화탄소를 탄소원으로 사용하여 살아갑니다.
다만 우리가 일상생활에서 '동물'을 말할 때 떠올리는 덩치 큰 생명체 중에는 산소없이 살 수 있는 생명체는 없습니다.
호흡에 산소를 사용하는 이유는, 산소가 화학적으로 가진 특성 때문입니다.
호흡으로 에너지를 얻는 과정은 아주 느린 연소라고 비유하기도 합니다.
어떤 물질을 태울 때 산소가 필요한 것처럼
호흡으로 에너지를 얻는데는 산소의 화학적 성질이 필요합니다.
산소원자의 경우 전자를 잘 받아들이는 성질이 있습니다.
때문에 산소는 다른 원자에서 전자를 빼앗아 산화(전자를 빼앗긴상태)시키는 특징이 있습니다.
세포호흡 과정중 전자전달계 라는 과정이 있는데, 전자를 최종적으로 산소가 받아서 H2O가 되며
이것이 계속 일어나야 전자전달계가 계속 작동 할 수 있습니다.
이산화탄소는 CO2로 탄소가 산소에 의해 이미 산화 된 상태이며 산소도 이미 전자를 얻은 상태로,
위에서 전자를 받는 작용을 수행할 수 없기 때문에 이산화탄소를 호흡에 사용할 수는 없습니다.
그래서 이산화탄소는 식물에서 광합성의 원료로 사용되며,
이 경우 반대로 O2가 발생하는 것입니다.
다만 산소 대신에 다른 물질로 호흡을 하는 미생물들이 존재합니다.
이들은 절대혐기성 미생물 들이며, 산소에 민감하여 산소가 있으면 죽습니다.
이들은 산소와 비슷한 성질을 가진 다른 물질을 세포호흡에 사용합니다.
주로 황산염, 질산염, 황 등을 산소 대신에 사용합니다.
모든 동식물들은 산소로 에너지를 만들지는 않고, 에너지를 소모시키는 재료로 사용합니다.
이산화탄소와 물을 태양에너지로 융합하여 에너지원으로 만드는 생물은 대표적으로 광합성을 하는 나무들이나 해조류, 플랑크톤 등이 있습니다.
동물 중에서는 산소 대신 이산화탄소를 흡수하는 경우는 없습니다. 식물은 광합성을 위해 대기 중의 이산화탄소를 흡수하지만, 동물은 ATP 에너지원을 얻기 위해 산소를 흡수하여 세포호흡을 진행할 뿐, 이산화탄소는 노폐물로 배출하는 것이 특징입니다.