무척추동물도 호르몬을 가지고 있다. 단, 척추동물의 호르몬이 내분비선을 통해 작용하는 것과는 달리 무척추동물의 호르몬은 특정 신경 분비세포로부터 분비되는 경우가 많다.
무척추동물은 척추동물과 달리 내분비선이 잘 발달되어 있지 않으므로, 특정한 신경 분비세포로부터 분비되는 물질이 호르몬으로 작용하는 경우가 많다. 무척추동물 중 갑각류와 곤충류의 호르몬을 간단히 살펴보기로 한다.
갑각류의 호르몬
갑각류는 탈피를 반복하면서 생장한다. 탈피 간격은 온도나 빛 등의 영향을 받는다. 한편 X기관이 생산하는 탈피 억제 호르몬과 Y기관이 분비하는 탈피 촉진 호르몬(엑디손이라는 스테로이드 호르몬)이 큰 역할을 한다.
눈자루 안의 시누스샘을 제거하면 탈피 간격이 단축되지만 Y기관을 제거해두면 시누스샘을 제거해도 탈피는 일어나지 않는다. 그러나 이런 동물에 Y기관을 이식하면 탈피가 일어난다. 이 실험 결과 X기관에서 만들어져 시누스샘을 거쳐 분비되는 호르몬은 Y기관의 활동을 억제함으로써 탈피를 억제하는 것으로 생각된다.
누에의 호르몬
누에의 성충에는 휴면(월년)하는 알을 낳는 것과 그렇지 않은 알을 낳는 것이 있다. 이것은 호르몬이 번데기나 성충에 작용하여 휴면성 결정에 영향을 주기 때문이다.
누에의 탈피와 변태에 관계하는 내분비 기관은 뇌 알라타체 전흉선(앞가슴샘)이다. 유충 탈피는 알라타체에서 분비되는 현상 유지 호르몬(유충 호르몬)과 전흉선에서 분비되는 탈피 촉진 호르몬(엑디손 호르몬)의 협력에 의해 행해진다.
탈피 호르몬만 단독으로 작용하면 유충 탈피(유충인 채로 일어나는 탈피)는 일어나지 않고 탈피해서 번데기로 변태하는 용화 탈피가 된다.
탈피 호르몬의 작용이 전혀 없으면 누에는 탈피를 하지 못한다. 즉 유충탈피는 알라타체의 호르몬과 전흉선 호르몬 양쪽이 작용해서 일어나고, 변태(용화·우화)는 전흉선의 호르몬만이 작용했을 때 일어난다. 이러한 현상은 유충의 몸을 실로 묶는 실험으로 간단히 알 수 있다.
누에를 묶는 실험을 살펴보자.
△ 4령이 되고 55시간쯤 지난 유충을 이용하여
△ A는 머리와 가슴 사이를 묶는다(묶은 부분의 앞쪽에 알라타체, 뒤쪽에 전흉선이 있다).
△ B는 제6체절과 제7체절 사이를 묶는다(알라타체와 전흉선이 모두 묶은 앞쪽에 있게 된다)
△ C는 무처리도 하지 않고 그대로 둔다.
△ A B C의 누에를 25℃ 정도인 곳에 1주일간 둔다.
△ C:탈피를 해서 정상인 5령의 유충이 되었다. 이것은 알라타체와 전흉선에서 분비되는 호르몬이 서로 협력하여 작용했기 때문이다.
△ A:묶여서 분리된 몸통(가슴과 배)에는 전흉선뿐이므로, 전흉선에서 분비된 탈피 호르몬의 단독 작용에 의하여 번데기가 됐다.
△ B:묶은 부분 앞쪽은 C와 같이 탈피하여 5령의 유충이 된 것이고, 묶은 부분 뒤쪽은 알라타체나 전흉선이 없으므로 아무 변화가 일어나지 않았다.
호르몬을 분비하는 시기에 따라서도 차이가 있다. 4령이 되고 약 75시간이 지난 유충의 머리와 가슴 사이를 묶어보면 55시간에서 실험했을 때와는 달리, 분리된 몸통은 전흉선 밖에 없는데도 탈피해서 유충이 된다. 이것은 묶은 시기에 따라 알라타체 호르몬의 영향을 받거나 받지 않을 수도 있다는 것을 의미한다.
여기에서 유충의 어느 시기에 호르몬이 분비되는가를 알 수 있다. 즉 전흉선 호르몬은 나이의 후기에, 알라타체 호르몬은 그보다 먼저 많이 분비되고 5령기가 되면 퇴화한다.
정상인 번데기는 25℃로 보존하면 용화 후 약12일만에 우화하여 성충이 된다. 그런데 용화해서 10시간 이내인 번데기의 뇌를 제거하면 25℃로 40일 이상 보존해도 성충이 되지 않는 번데기가 된다. 이 번데기에 유충이나 다른 번데기의 뇌를 이식하면 그후 16-25일 만에 우화한다.
이것으로 번데기가 성충이 되는 과정에서 뇌의 내분비물의 작용과 그 시기를 알 수 있다. 뇌호르몬은 체액에 방출되어 전흉선을 자극해서 전흉선 호르몬의 방출을 촉진한다는 것이 밝혀졌다.
■ 생각해 봅시다
5살난 누에(5령)에 3령 누에의 알라타체를 이식하면, 누에는 어떻게 될까?
① 번데기가 된다.
② 3령의 누에가 된다.
③ 4령의 누에가 된다.
④ 5령의 누에로 머무른다.
⑤ 6령의 누에가 된다.
<;해설>; 5령을 지나 번데기가 되어야 하지만 3령 유충(누에)의 알라타체가 용화를 억제하여 6령의 유충이 된다. <;정답>;⑤
바퀴의 호르몬
바퀴는 보통 일주기성을 가지고 있는데, 하루 종일 일정한 빛의 조명 하에서 사육하면 주기성 활동을 하지 않게 되는 종류도 알려져 있다. 이처럼 주기성 활동을 하지 않게 된 바퀴를 명기와 암기로 각각 12시간씩의 주기에서 사육하면 분명한 일주기성을 나타낸다.
일주기성을 갖지 않는 개체(무주기 개체)와 12시간씩의 주기에서 사육하여 분명한 일주기성을 갖는 개체(일주기 개체)를 서로의 체액이 섞일 수 있도록 등을 맞붙이는 수술을 한 다음, 일주기성 개체의 다리를 모두 떼어버려 보았다.
그랬더니 일주기 개체를 등에 젊어진 무주기 개체는 종일토록 일정한 빛의 조명하에 놓여 있었음에도 불구하고 명확한 주기성 활동을 나타냈다.
이 두 개체 사이에는 신경의 연락은 없으며, 체액만이 섞여 있을 뿐이다. 그러므로 위와 같은 실험의 결과가 나타난 것은 체액을 통해서 일주기성 바퀴로부터 무주기성 바퀴에 행동을 지배하는 물질이 전달되었기 때문이라고 생각할 수 있다.
바퀴는 머리 부분을 잘라버려도 며칠 동안은 산다. 이같은 성질을 이용해서 일주기성 활동을 하고 있던 개체의 머리를 잘라냈더니 일주기성을 잃어버리고 무주기성 활동을 하게 되었다. 이러한 현상이 일어나는 것은 그 물질이 머리 부분에서 만들어지기 때문이라고 생각할 수 있다.
■ 생각해 봅시다
바퀴는 사다리꼴 신경계를 가지고 있다.
<;실험 I>;뇌로부터 각 신경절 사이를 연결하고 있는 신경섬유다발을 절단(그림5의 A)해도 활동주기성은 상실 되지 않았다. 그러나 뇌의 일부인 뇌간부를 완전히 절단해 버렸더니 활동의 주기성이 없어졌다.
<;실험 II>;눈으로부터 시엽을 거쳐 뇌간부와 연락하고 있는 신경의 다발을 절단(그림5의 B)하였을 경우에도 활동의 주기성은 없어졌다.
실험 I과 II를 통해서 알 수 있는 것은?
① 바퀴의 주기성은 신경과 관계없이 일어난다.
② 바퀴의 주기성은 신경에 의해서만 조절된다.
③ 일정 시간이 지나면 바퀴는 주기성을 상실한다.
④ 바퀴는 빛에 대하여 양성 주광성을 나타낸다.
⑤ 바퀴의 주기성은 뇌에서 분비되는 물질의 영향을 받는다.
<;해설>; 실험 II로 보아, 눈에서 빛을 감지하고 이 자극이 시신경을 따라 시엽을 거쳐 뇌간부에 전달된다. 실험II에서 신경을 절단하여도 주기성이 나타나므로 뇌간부에서 어떤 물질(호르몬)을 생성하여 주기성 활동을 조절 한다고 해석 할 수 있다. 정답 ⑤
■ 퀴즈
바퀴(보통 바퀴벌레라고 한다)는 똥으로 더러워진 거름종이와 새 거름종이를 세워 놓으면 어느 쪽으로 갈까?
① 똥으로 더러워진 거름종이 쪽으로 모여든다
② 새 거름종이 쪽으로 모여든다.
③ 다른 장소를 찾아간다.
<;정답 및 해설>; ①
바퀴는 야행성으로 낮에는 찬장 뒤 같은 곳에서 쉬고 있다가 어두워진 뒤에 활동하는데, 그 곳은 언제나 바퀴의 똥으로 더럽혀져 있다. 그 곳에서 여러가지 실험을 한 결과, 바퀴는 똥으로 더렵혀진 곳에 이끌리며 똥에서 추출된 어떤 물질을 바른 곳에 모인다는 것을 알았다. 바퀴는 모여 있으면 안심이 되어 가만히 있는다.
똥으로 더러워진 거름종이와 새 거름종이를 세워 놓으면, 바퀴는 더러워진 쪽으로 모인다. 또 똥 속에서 어떤 물질을 추출하여 거름종이에 스미게 하면 마찬가지로 바퀴가 모여든다. 바퀴를 모이도록 작용하는 이 물질을 집합페로몬이라고 하며 바퀴의 항문에서 분비된다는 것을 알았다.
패로몬은 냄새 물질이라고 하며, 몸의 여러가지 샘에서 분비된다. 그리고 이 물질의 냄새는 같은 종류에게만 자극을 주어 어떤 일정한 행동을 불러 일으킨다. 페로몬에는 나방 암컷이 수컷을 유인하는 성페로몬, 개미가 행렬을 유지하기 위해 땅에 묻히는 길잡이페로몬 등이 있다.
