내골격
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1. 개요
내골격은 동물의 몸 안쪽에 위치하며, 척추동물과 일부 무척추동물에서 발견된다. 척추동물의 내골격은 뼈와 연골로 구성되어 몸을 지지하고, 근육 부착 지점 역할을 하여 운동을 가능하게 한다. 무척추동물에서는 해면동물의 침골, 극피동물의 골편, 두족류의 내부 껍데기 등이 내골격 역할을 한다. 내골격은 외골격에 비해 더 큰 운동성을 제공하며, 지지 기능과 운동 기능 사이에서 유연성을 제공한다.
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2. 척추동물의 내골격
척삭동물은, 아문 피낭류(무른 몸을 가졌거나 테스트라 알려진 외골격에 의해 지지되는)를 제외하고, 축 내골격을 따라 발달한다. 보다 기저적인 아문 두삭류(창고기류)에서, 내골격은 단지 탄력있는 당단백질-콜라겐 막대인 척삭으로 구성되며, 이는 스프링과 같이 에너지를 저장하고 보다 에너지 효율적인 수영을 가능하게 한다. 왕관군 아문 척추동물(척추동물)에서, 내골격은 크게 확장되고, 척삭은 분절된 척주로 대체되고 골격 요소는 더 발달하여 두개골, 갈비뼈, 사지골격을 형성한다. 척추동물 내골격은 두 종류의 광물화 조직, 즉 뼈와 연골로 구성되며, 콜라겐성 인대로 강화된다. 척추동물은 또한 내골격 위에 횡문근이라 불리는 특수한 골격근을 진화시켰는데, 이 근육은 직렬화된 근절과 평행한 근원섬유가 다발로 묶여 있어 더 큰 힘을 발생시키고 수축 속도를 최적화한다.
[[File:Human skull side bones numbered.svg|사람 두개골의 측면부
1. 이마뼈(이마뼈/Frontal bone영어)
2. 마루뼈(마루뼈/Parietal bone영어)
3. 코뼈(코뼈/Nasal bone영어)
4. 눈물뼈(눈물뼈/Lacrimal bone영어)
5. 벌집뼈(벌집뼈/Ethmoid bone영어)
6. 나비뼈(나비뼈/Sphenoid bone영어)
7. 뒤통수뼈(뒤통수뼈/Occipital bone영어)
8. 관자뼈(관자뼈/Temporal bone영어)
9. 광대뼈(광대뼈/Zygomatic bone영어)
10. 위턱뼈(위턱뼈/Maxilla영어)
11. 아래턱뼈(아래턱뼈/Mandible영어)]]
;척추
: 척추는 척추뼈가 체절 모양으로 늘어선 구조로, 척삭에서 진화했다. 척추뼈는 원통 모양의 추체와 여기서 나오는 여러 돌기로 구성된다. 등쪽에는 한 쌍의 신경 돌기가 있고, 그 끝은 척수를 둘러싸며 합쳐져 추궁이 되고 정점은 가시 모양의 돌기를 이룬다.
: 몸통의 척추뼈에는 배쪽에 한 쌍의 혈도 돌기가 있는데, 그 속으로 혈관이 지나간다. 어류에서는 이것이 일종의 갈비뼈가 되어 창자를 보호하게 된다. 어류 이상의 동물에는 추체의 양쪽에 횡돌기가 있는데, 여기에 갈비뼈가 붙어 있다.
: 척추뼈의 수는 동물에 따라 다르다. 개구리는 10개 밖에 안 되지만, 뱀은 400∼500개의 척추뼈를 지니고 있다. 척추뼈는 부위에 따라, 경추·흉추·요추·미추 등으로 구별되고, 구조도 여러 가지로 분화되어 있다.
;머리뼈
: 머리뼈는 뇌와 감각 기관을 보호하는 역할을 한다. 척추동물 특유의 것으로 원구류에서 처음 나타났으며, 포유류에서는 매우 견고하게 발달되어 있다. 발생상 뇌와 감각기를 감싸는 머리뼈와 구강, 인두 벽에 생기는 장골로 구성된다.
: 한국인의 두개골 형태는 시대에 따라 변화해 왔으며, 이는 인류학적 연구에서 중요한 자료로 활용된다.
;외지 골격
: 외지 골격의 원시형은 지느러미로, 무대(無對) 지느러미와 유대(有對)지느러미 두 종류가 있다. 육상 척추동물의 앞·뒷다리는 어류의 유대 지느러미와 같아 계통·발생적으로도 어류의 유대 지느러미와 비교해 볼 수 있다. 외지 골격은 구조상 지골(肢骨)과 유리골(遊離骨)로 구별되는데, 보통 유리골은 동물의 종류에 따라 변화가 많지만, 양서류 이상에서는 대개 오지형(五指型)을 기본으로 하고 있다.
;중축 골격
: 척삭은 원색동물에서 볼 수 있는 결합 조직의 일종으로, 원장(原腸)의 배벽이 신경관의 배쪽을 따라 부풀어 있는 간상체(桿狀體)로서 외피는 내외 두 층의 막에 싸여 있다. 바깥쪽의 막은 얇고 탄력이 있는 막이고 안쪽의 막은 섬유 모양의 층인데, 양쪽이 다 척삭에서 분비된 것이다.
2. 1. 척추
척추는 척추뼈가 체절 모양으로 늘어선 구조로, 척삭에서 진화했다. 척추뼈는 원통 모양의 추체와 여기서 나오는 여러 돌기로 구성된다. 등쪽에는 한 쌍의 신경 돌기가 있고, 그 끝은 척수를 둘러싸며 합쳐져 추궁이 되고 정점은 가시 모양의 돌기를 이룬다.몸통의 척추뼈에는 배쪽에 한 쌍의 혈도 돌기가 있는데, 그 속으로 혈관이 지나간다. 어류에서는 이것이 일종의 갈비뼈가 되어 창자를 보호하게 된다. 어류 이상의 동물에는 추체의 양쪽에 횡돌기가 있는데, 여기에 갈비뼈가 붙어 있다.
척추뼈의 수는 동물에 따라 다르다. 개구리는 10개 밖에 안 되지만, 뱀은 400∼500개의 척추뼈를 지니고 있다. 척추뼈는 부위에 따라, 경추·흉추·요추·미추 등으로 구별되고, 구조도 여러 가지로 분화되어 있다.
척삭동물은, 아문 피낭류를 제외하고, 축 내골격을 따라 발달한다. 두삭류에서 내골격은 탄력있는 당단백질-콜라겐 막대인 척삭으로 구성되며, 이는 스프링과 같이 에너지를 저장하고 보다 에너지 효율적인 수영을 가능하게 한다. 척추동물에서 내골격은 크게 확장되고, 척삭은 분절된 척주로 대체되고 골격 요소는 더 발달하여 두개골, 갈비뼈, 사지골격을 형성한다.
2. 2. 머리뼈
머리뼈는 뇌와 감각 기관을 보호하는 역할을 한다. 척추동물 특유의 것으로 원구류에서 처음 나타났으며, 포유류에서는 매우 견고하게 발달되어 있다. 발생상 뇌와 감각기를 감싸는 머리뼈와 구강, 인두 벽에 생기는 장골로 구성된다.[[File:https://cdn.onul.works/wiki/source/195024da782_79f81f17.svg|사람 두개골의 측면부
1. 이마뼈(이마뼈/Frontal bone영어)
2. 마루뼈(마루뼈/Parietal bone영어)
3. 코뼈(코뼈/Nasal bone영어)
4. 눈물뼈(눈물뼈/Lacrimal bone영어)
5. 벌집뼈(벌집뼈/Ethmoid bone영어)
6. 나비뼈(나비뼈/Sphenoid bone영어)
7. 뒤통수뼈(뒤통수뼈/Occipital bone영어)
8. 관자뼈(관자뼈/Temporal bone영어)
9. 광대뼈(광대뼈/Zygomatic bone영어)
10. 위턱뼈(위턱뼈/Maxilla영어)
11. 아래턱뼈(아래턱뼈/Mandible영어)]]
한국인의 두개골 형태는 시대에 따라 변화해 왔으며, 이는 인류학적 연구에서 중요한 자료로 활용된다.
2. 3. 외지 골격
외지 골격의 원시형은 지느러미로, 무대(無對) 지느러미와 유대(有對)지느러미 두 종류가 있다. 육상 척추동물의 앞·뒷다리는 어류의 유대 지느러미와 같아 계통·발생적으로도 어류의 유대 지느러미와 비교해 볼 수 있다. 외지 골격은 구조상 지골(肢骨)과 유리골(遊離骨)로 구별되는데, 보통 유리골은 동물의 종류에 따라 변화가 많지만, 양서류 이상에서는 대개 오지형(五指型)을 기본으로 하고 있다.2. 4. 중축 골격
척삭은 원색동물에서 볼 수 있는 결합 조직의 일종으로, 원장(原腸)의 배벽이 신경관의 배쪽을 따라 부풀어 있는 간상체(桿狀體)로서 외피는 내외 두 층의 막에 싸여 있다. 바깥쪽의 막은 얇고 탄력이 있는 막이고 안쪽의 막은 섬유 모양의 층인데, 양쪽이 다 척삭에서 분비된 것이다. 척삭동물은, 아문 피낭류를 제외하고, 축 내골격을 따라 발달한다.3. 무척추동물의 내골격
동물 몸 깊숙이 있는 골편은 지탱하는 구조로 된 점으로는 골격이라고 할 수 있으나, 운동을 일으키는 근육이 붙어 있지 않다. 해면동물의 석회질 또는 규산질로 이루어진 골편이 이에 속한다.
==== 극피동물 ====
극피동물은 진피 내에 중배엽성 골격을 가지고 있는데, 이는 방해석 기반의 골편(ossicle)으로 구성되어 있으며, 다공성 구조인 스테레옴(stereom)을 형성한다.[3][4] 성게류에서는 골편이 서로 융합되어 껍질(test)을 이루는 반면, 불가사리류, 거미불가사리류, 해백합(바다나리)류의 팔에서는 관절을 형성하여 유연한 관절을 만든다. 골편은 딱딱한 표피(epidermis)에 의해 지지되는 가시(spine), 과립 또는 사마귀 형태의 외부 돌기가 있을 수 있다. 극피동물 골격 요소는 성게의 "아리스토텔레스의 등불(Aristotle's lantern)"이라 불리는 저작기관, 해백합의 지지대 줄기, 해삼의 구조적 "석회환"과 같이 특수한 방식으로 사용되기도 한다.[5]
==== 해면동물 ====
해면동물의 골격은 미세한 침골들이 그물처럼 연결된 구조로 이루어져 있다. 침골은 탄산칼슘(방해석 또는 아라고나이트) 또는 실리카로 만들어져, 해면의 형태를 유지하는 데 필요한 구조 요소 역할을 한다. 해면동물은 침골의 재질에 따라 석회해면류와 규질해면류로 나뉜다.
해면의 부드러운 결합조직은 젤라틴성 중교질(mesohyl)과 섬유상 해면질(spongin)로 구성되어 있으며, 이는 우수한 인장강도를 지닌 복합재료의 기질을 형성한다. 그러나 해류로 인한 변형에 저항하는 데 필요한 강성(stiffness, rigidity)이 부족하기 때문에, 침골이 압축강도와 전단강도를 더하여 해면의 형태를 유지한다. 이는 철근콘크리트 내의 골재와 철근보강철근과 유사하다.
침골이 없거나 현저히 감소된 종들은 전체적으로 부드러운 "스펀지" 구조를 갖기도 한다.
==== 두족류 ====
두족류는 진정한 내골격을 갖고 있지 않다. 내부 껍데기는 오징어뼈 또는 갑골이라고 하는 부력 기관으로 진화했는데, 이것은 근육 부착을 제공할 수 있지만 두족류의 몸 형태를 지지하지는 않는다(몸 형태는 수압골격에 의해서만 유지됨). 한국은 오징어, 문어 등 두족류 소비량이 많은 국가 중 하나이며, 이와 관련된 다양한 음식 문화가 발달했다.
3. 1. 극피동물
극피동물은 진피 내에 중배엽성 골격을 가지고 있는데, 이는 방해석 기반의 골편(ossicle)으로 구성되어 있으며, 다공성 구조인 스테레옴(stereom)을 형성한다.[3][4] 성게류에서는 골편이 서로 융합되어 껍질(test)을 이루는 반면, 불가사리류, 거미불가사리류, 해백합(바다나리)류의 팔에서는 관절을 형성하여 유연한 관절을 만든다. 골편은 딱딱한 표피(epidermis)에 의해 지지되는 가시(spine), 과립 또는 사마귀 형태의 외부 돌기가 있을 수 있다. 극피동물 골격 요소는 성게의 "아리스토텔레스의 등불(Aristotle's lantern)"이라 불리는 저작기관, 해백합의 지지대 줄기, 해삼의 구조적 "석회환"과 같이 특수한 방식으로 사용되기도 한다.[5]3. 2. 해면동물
해면동물의 골격은 미세한 침골들이 그물처럼 연결된 구조로 이루어져 있다. 침골은 탄산칼슘(방해석 또는 아라고나이트) 또는 실리카로 만들어져, 해면의 형태를 유지하는 데 필요한 구조 요소 역할을 한다. 해면동물은 침골의 재질에 따라 석회해면류와 규질해면류로 나뉜다.해면의 부드러운 결합조직은 젤라틴성 중교질(mesohyl)과 섬유상 해면질(spongin)로 구성되어 있으며, 이는 우수한 인장강도를 지닌 복합재료의 기질을 형성한다. 그러나 해류로 인한 변형에 저항하는 데 필요한 강성(stiffness, rigidity)이 부족하기 때문에, 침골이 압축강도와 전단강도를 더하여 해면의 형태를 유지한다. 이는 철근콘크리트 내의 골재와 철근보강철근과 유사하다.
침골이 없거나 현저히 감소된 종들은 전체적으로 부드러운 "스펀지" 구조를 갖기도 한다.
3. 3. 두족류
두족류는 진정한 내골격을 갖고 있지 않다. 내부 껍데기는 오징어뼈 또는 갑골이라고 하는 부력 기관으로 진화했는데, 이것은 근육 부착을 제공할 수 있지만 두족류의 몸 형태를 지지하지는 않는다(몸 형태는 수압골격에 의해서만 유지됨). 한국은 오징어, 문어 등 두족류 소비량이 많은 국가 중 하나이며, 이와 관련된 다양한 음식 문화가 발달했다.4. 내골격의 기능
척삭동물과 극피동물처럼 근육 부착 부위 및 근육 힘 전달 메커니즘으로도 기능하여 동물 이동의 수단을 제공한다. 내골격은 골격근의 부착점 역할을 한다. 관절의 굴신 운동 시에는 관절의 골격 말단부에 가까운 쪽에 부착하는 굴근과 기저부에 가까운 쪽에 부착하는 신근을 수축시킨다. 회전 운동 시에는 두 개의 평행한 뼈와 관절에 부착하는 회전근을 번갈아 수축시킨다.
운동할 때 관절이나 회전축으로부터 근육의 부착점이 멀수록 효율이 좋고 기동성이 높은 운동을 할 수 있지만, 내골격 생물은 외골격 생물보다 부착점을 멀리 둘 수 있기 때문에 외골격 생물보다 유리하다.
내골격의 뼈는 주로 몸을 지지하는 역할을 하며, 외부 환경으로부터 생체를 보호하는 역할은 피부 등의 기관에 맡긴다.
사람의 정강이뼈와 앞팔은 두 개의 평행한 뼈 구조로 되어 있어 발목을 회전시킬 수 있다. 하지만, 코끼리와 같은 대형 동물은 체중을 지탱하는 것을 우선시해야 하기 때문에, 뼈를 굵게 하는 대신 회전 기구는 채용하지 않는다. 외골격과 비교하여 내골격은 지지 성능과 운동 성능 중 하나가 더 좋아진다.
4. 1. 운동 기관으로서의 내골격
내골격은 골격근의 부착점 역할을 한다. 관절의 굴신 운동 시에는 관절의 골격 말단부에 가까운 쪽에 부착하는 굴근과 기저부에 가까운 쪽에 부착하는 신근을 수축시킨다. 회전 운동 시에는 두 개의 평행한 뼈와 관절에 부착하는 회전근을 번갈아 수축시킨다.운동할 때 관절이나 회전축으로부터 근육의 부착점이 멀수록 효율이 좋고 기동성이 높은 운동을 할 수 있지만, 내골격 생물은 외골격 생물보다 부착점을 멀리 둘 수 있기 때문에 외골격 생물보다 유리하다.
4. 2. 지지 및 보호 기관으로서의 내골격
내골격의 뼈는 주로 몸을 지지하는 역할을 하며, 외부 환경으로부터 생체를 보호하는 역할은 피부 등의 기관에 맡긴다.사람의 정강이뼈와 앞팔은 두 개의 평행한 뼈 구조로 되어 있어 발목을 회전시킬 수 있다. 하지만, 코끼리와 같은 대형 동물은 체중을 지탱하는 것을 우선시해야 하기 때문에, 뼈를 굵게 하는 대신 회전 기구는 채용하지 않는다. 외골격과 비교하여 내골격은 지지 성능과 운동 성능 중 하나가 더 좋아진다.
5. 내골격의 장점 (외골격과의 비교)
참조
[1]
서적
Hyman's Comparative Vertebrate Anatomy
https://books.google[...]
University of Chicago Press
1992-09-15
[2]
간행물
The Development and Evolution of Cartilage
https://linkinghub.e[...]
Elsevier
2019
[3]
서적
Handbook of Biomineralization: Biomimetic and bioinspired chemistry'
Wiley-VCH
[4]
서적
Invertebrates
Sinauer Associates
2016
[5]
서적
Invertebrate Zoology
Cengage Learning
[6]
웹사이트
内骨格とは
https://kotobank.jp/[...]
2022-04-08
[7]
논문
The endoskeletal structures in arthropods: cytology, morphology and evolution
https://www.academia[...]
2002-02-01
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