말피기관
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1. 개요
말피기관은 절지동물의 소화관 후방에서 발견되는 가늘고 긴 튜브 형태의 배설 기관이다. 이 기관은 주로 삼투압 조절, 전해질 및 질소 대사산물의 배출을 담당하며, 곤충, 거미류, 다족류 등 육상 절지동물에서 일반적으로 발견된다. 말피기관은 신장이나 신관과 유사한 기능을 수행하며, 세뇨관을 통해 노폐물을 혈림프에서 흡수하여 뒷창자로 배출한다. 일부 곤충에서는 배설 기능 외에 물과 전해질 재흡수, 이온 균형 조절, 생물 발광, 독성 물질 배출 등 다양한 부가적인 기능을 수행하기도 한다.
말피기관은 신장이나 신관처럼 배설기 역할을 하며, 체내 삼투압 조절과 전해질 및 질소대사산물 배출 기능을 수행한다.[11][17] 예를 들어, 거미강 동물은 주로 구아닌을[13], 곤충은 칼륨이나 나트륨 같은 이온을 배출하는 데 이 기관을 사용한다.[16] 세뇨관에서 형성된 배설물은 최종적으로 뒷창자를 통해 몸 밖으로 나간다.[11]
2. 구조
말피기관은 일반적으로 절지동물의 소화관 뒤쪽, 중장과 후장이 만나는 지점에서 시작되는 가늘고 긴 관 형태를 띤다. 각 관은 단 하나의 세포 층으로 이루어져 있으며, 소화관에서 먼 쪽 끝(원위단)은 막혀 있고 소화관과 연결되는 쪽(근위단)은 소화관으로 열려 있다[8]. 대부분의 말피기관은 매우 복잡하게 꼬여 있으며, 그 수는 종에 따라 다르지만 보통 2의 배수로 존재하여 적게는 1쌍에서 많게는 100쌍에 이른다[11].
말피기관은 몸 속 체액인 혈림프에 잠겨 있으며, 지방체 조직과 가깝게 위치한다. 관의 구조를 유지하기 위해 액틴이라는 단백질이 있으며, 관 안쪽 벽에는 물질을 이동시키는 데 도움을 주는 미세융모가 나 있다.
대부분의 곤충에서는 말피기관에 근육 조직이 붙어 있다. 이 근육은 관 속의 내용물을 섞거나, 관을 움직여서 혈림프에 더 많이 노출되도록 돕는 역할을 하는 것으로 여겨진다. 하지만 집게벌레나 총채벌레와 같은 일부 곤충의 말피기관에는 이러한 근육 조직이 없다[15].
2. 1. 곤충 외 절지동물
말피기관은 곤충 등 육각류뿐만 아니라 다른 육상 절지동물에서도 흔히 발견되는 기관이다. 예를 들어, 거미[12], 전갈, 진드기[13]와 같은 거미류와 지네[14], 노래기 등의 다족류에서도 말피기관이 확인된다[8].
절지동물 외에도 같은 범절지동물에 속하는 물곰(완보동물) 역시 말피기관을 가지고 있는 것으로 알려져 있다[9].
그러나 모든 절지동물이 말피기관을 가지는 것은 아니다. 갑각류는 일반적으로 말피기관을 가지고 있지 않으며[8], 일부 육각류 중에서도 예외적으로 말피기관이 없는 경우가 있다. 대표적으로 톡토기나 진딧물 등이 여기에 해당한다.
3. 기능
3. 1. 일반적인 작용 방식
말피기관은 신장이나 신관과 같은 배설기 역할을 수행하며, 체내의 삼투압 조절을 하고 전해질과 질소대사산물을 관 밖에서 안으로 수송하여 뒷창자로 배출한다.
세뇨관에서 질소 폐기물과 전해질이 세뇨관 벽을 통과하여 수송될 때, 사전 소변이 형성된다. 요소 및 아미노산과 같은 폐기물은 확산을 통해 벽을 통과하는 것으로 여겨지며, 나트륨 및 칼륨과 같은 이온은 능동 수송 기전에 의해 이동한다. 이 과정에서 물도 함께 이동한다. 사전 소변은 소화된 음식과 함께 후장에서 합쳐진다. 이때, 요산이 침전되고, 나트륨 및 칼륨 이온은 삼투를 통해 물과 함께 직장에서 능동적으로 재흡수된다. 최종적으로 요산은 배설물과 섞여 몸 밖으로 배설된다.
말피기관의 구체적인 작용 방식은 동물군에 따라 차이가 있다. 예를 들어 거미나 진드기 같은 거미강에서는 주로 구아닌을 배출하는 데 중요한 역할을 한다.[13] 반면, 곤충에서는 주로 칼륨·나트륨 등의 이온을 배출하는 데 기여한다.[16]
곤충의 경우, 말피기 세뇨관의 원위부에서 칼륨·나트륨 등의 이온이 능동 수송으로 이동하며, 요소·아미노산 등은 수동 수송으로 이동하는 것으로 생각된다. 물도 이 과정에 따라 함께 수송된다.[11] 이때 형성된 원뇨는 약염기성을 띤다. 세뇨관의 근위부에서는 이산화 탄소가 원뇨에 흡수되면서 요산이 석출된다. 흡수된 이산화 탄소에 해당하는 양만큼의 칼륨·나트륨 등의 이온이 탄산염 형태로 재흡수되어, 뇨는 약산성으로 변한다.[17] 이렇게 만들어진 뇨는 최종적으로 뒷창자로 배출되어, 배설되기 전의 변과 혼합된다.[11]
3. 2. 추가적인 기능
일부 곤충에서는 말피기관이 배설 이외의 조절 기능도 수행한다. 예를 들어 노린재목(노린재, 매미 등) 곤충은 장 내의 액체를 관으로 역류시켜 물과 전해질을 직접 혈림프에 재흡수할 수 있다.
딱정벌레와 나비목(나방과 나비)에서는 말피기관의 원위단(말단부)이 직장 주변의 지방체로 들어가 은신 신장관 복합체(cryptonephridial arrangementeng)라는 구조를 형성한다. 이 구조는 말피기관에서 용질 처리의 효율성을 높이는 데 기여하며, 일단 배출된 이온을 선택적으로 흡수하거나 배출하여 체내의 칼륨과 나트륨 균형을 조절할 수 있다.[18]
3. 2. 1. 조절 이외의 기능
말피기관은 주로 배설과 삼투압 조절에 관여하지만, 일부 곤충에서는 이러한 조절 기능 외에 다른 역할을 수행하도록 변형되기도 한다.[7] 예를 들어, 뉴질랜드에 서식하는 반딧불이의 일종인 ''Arachnocampa luminosa''의 유충은 변형되어 부풀어 오른 말피기관을 사용하여 청록색의 생물 발광을 일으킨다. 이 빛은 먹이를 점액으로 덮인 덫으로 유인하여 포식하는 데 사용된다.[7][19][20]
또한, 알칼로이드와 같은 유해한 알렐로케미컬을 함유한 식물을 먹는 곤충의 경우, 말피기관은 혈림프에서 이러한 유해 물질을 신속하게 배설하는 역할을 한다.[10]
그 밖에도 말피기관이 특수한 기능을 하는 경우가 있다. 일부 꿀벌에서는 말피기관이 고치를 만드는 데 필요한 점액을 분비하며, 밀웜의 일종인 ''Zophobas morio''는 항미생물 펩타이드를 말피기관에 가지고 있다. 초파리의 경우 말피기관이 면역 감지 기관으로 기능하는 것으로 알려져 있다.[10]
참조
[1]
논문
The Development of the Alimentary Canal in Pieris Brassicae and the Endodermal origin of the Malpighian Tubules of Insects
https://journals.bio[...]
1932
[2]
논문
Morphological and histological description of the midgut caeca in true crabs (Malacostraca: Decapoda: Brachyura): Origin, development and potential role
2022-02-04
[3]
논문
Comparative Anatomy of the Alimentary Canal of Hyperiid Amphipods
https://academic.oup[...]
1994
[4]
논문
Premolt calcium secretion in midgut posterior caeca of the crustacean ''Orchestia'': Ultrastructure of the epithelium
1983
[5]
논문
The ultrastructure of the posterior gut and caecum inAlona affinis (Crustacea, Cladocera)
https://link.springe[...]
1991
[6]
논문
Studies on the Alimentary Canal of Amphipods. Excretory Caeca
https://www.jstor.or[...]
1976
[7]
간행물
The fine structure of the light organ of the New Zealand glow-worm ''Arachnocampa luminosa'' (Diptera: Mycetophilidae)
1979
[8]
서적
Water Balance in Land Arthropods
https://books.google[...]
Springer Science & Business Media
2012-12-06
[9]
논문
Studies on the morphology and ultrastructure of the Malpighian tubules of ''Halobiotus crispae'' Kristensen, 1982 (Eutardigrada)
https://doi.org/10.1[...]
1996-01
[10]
논문
Comparative physiology of Malpighian tubules: form and function
https://www.dovepres[...]
2016-04-21
[11]
논문
Review: Malpighian Tubule, an Essential Organ for Insects
https://repositorio.[...]
[12]
논문
Morphology and ultrastructure of the malpighian tubules of the Chilean common tarantula (Araneae: Theraphosidae)
https://onlinelibrar[...]
2002-01
[13]
논문
Modelling Malpighian tubule crystals within the predatory soil mite ''Pergamasus longicornis'' (Mesostigmata: Parasitidae)
https://doi.org/10.1[...]
2017-05-01
[14]
논문
Insect-Like Characteristics of the Malpighian Tubules of a Non-Insect: Fluid Secretion in the Centipede ''Uthobius Forficatus'' (Myriapoda: Chilopoda)
https://doi.org/10.1[...]
1991-07-01
[15]
논문
Studies in the peristalsis of Malpighian tubules in insects
https://core.ac.uk/d[...]
1946
[16]
논문
Fluid Secretion by the Malpighian tubules of Insects
https://www.jstor.or[...]
1971
[17]
논문
The excretion of sodium and potassium by the Malplghian tubules of ''Rhodnius''
https://citeseerx.is[...]
1952-08-06
[18]
웹사이트
http://ocw.kyoto-u.a[...]
[19]
논문
XIV.—A note on the “New Zealand glow-worm” (Diptera, Mycetophilidae)
https://doi.org/10.1[...]
1924-07-01
[20]
논문
The fine structure of the light organ of the New Zealand glow-worm Arachnocampa luminosa (Diptera: Mycetophilidae)
https://www.scienced[...]
1979-01-01
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