탈바꿈
동물이 성장과정에 있어서 짧은 기간 동안에 크게 형태가 바뀌는 현상이다. 변태(變態)라고도 한다. 땅 위에 사는 곤충, 개구리 외에도 성게, 불가사리 등 바다에 사는 동물에도 탈바꿈하는 것이 많다.
특히, 생존과 성장에 적합한 형태를 가진 '유생'에서, 세대 번식을 위해 생식 기능을 갖추는 '성체'가 되는 과정으로 변태가 나타나는 경우가 많다. 이에 따라 생활양식이나 생활 장소를 바꾸는 경우도 있는데, 예를 들어 성체는 바다 밑바닥에서 생활하고 유생은 플랑크톤으로 생활하는 식으로, 바다에 사는 무척추동물에서 자주 발견된다.
포유류나 조류, 파충류에서처럼 기본적인 몸 구성은 변하지 않고 각 부분의 발달에 따라 연속적으로 형태가 변화해서 성체가 되는 경우에는 변태라는 용어를 사용하지 않는다. 또한 알에서 동물이 태어나는 경우에는 외관상으로 보기에는 변화가 크지만 실제 개체 형태는 알 속에 있을 때부터 형성되어 있었기 때문에 이 역시 변태가 아니다. 즉, 변태는 동물이 부화해서 유생 형태가 된 후에 일어난 변화만을 가리킨다.
곤충의 탈바꿈
반대좀과 같이 탈바꿈을 하지 않고 엄지벌레(성충)가 되는 것도 있다. 그러나 대개의 곤충은 자라는 사이에 탈바꿈을 한다.
곤충은 알에서 부화하면 '유충'이라고 하는 형태가 되는데, 유충이 생식 능력을 가지는 '성충'으로 변하는 과정에서 변태가 일어난다. 곤충은 크게 완전변태, 불완전변태, 과변태, 무변태를 하는 네 가지 종류로 나뉜다.
나비, 벌, 파리, 딱정벌레, 풍뎅이 등은 알 → 애벌레 → 번데기 → 성충으로 변화하는데, 이와 같은 탈바꿈을 갖춘탈바꿈(완전변태)이라고 한다. 또 메뚜기, 매미, 잠자리 등은 알 → 애벌레 → 성충으로 바뀌며 번데기의 시기가 없다. 이와 같은 탈바꿈을 안갖춘탈바꿈(불완전변태)이라고 한다.
탈바꿈을 하는 사이에서 알이 애벌레로 되는 것을 부화(孵化)라 하며, 애벌레와 번데기로부터 날개가 생겨서 성충으로 되는 것을 우화(羽化)라고 한다.
완전변태는 유충이 성충이 될 때 일단 운동능력이 거의 없는 번데기 상태를 거쳐서 변태 하는 부류이다. 이러한 곤충에는 나비, 벌, 파리, 투구벌레 등이 있으며, 일반적으로 완전변태하는 유충은 성충과 매우 다른 모습을 하고 있는 경우가 많다. 유충때는 몸이 길고 다리가 많아 기어 다니다가 번데기 상태가 되면 유충의 몸을 구성하고 있는 기관을 한 번 분해하여 다시 재구성한다.
불완전변태는 번데기 상태를 거치지 않고 유충이 바로 성충으로 변하는 형태이며, 여기에는 매미, 잠자리, 메뚜기, 바퀴벌레가 대표적이다.
불완전변태하는 종은 유충과 성충의 형태가 닮았으며, 유충 시기에 몇 번의 탈피를 거쳐 성충이 되는 경우가 많다. 잠자리는 형태 변화가 비교적 큰 편으로, 유충 시절에는 물속에서 아가미 호흡을 하며 살다가 성충이 되면 비로소 하늘을 날게 된다.
과변태는 유충 단계에서 생활양식에 맞추어 형태가 크게 변화하는 부류를 말한다. 여기에 속하는 곤충은 가뢰(blister beetle)나 부채벌레 등이 있는데, 이 곤충들은 모두 기생 생활을 하고 있기 때문에 유충이 숙주로 이동하기 위해 형태 변형을 일으키는 것이라 볼 수 있다. 많은 곤충은 변태를 하지만 좀벌레처럼 변태를 하지 않고 탈피를 통해 크기만 바뀌는 무변태 곤충도 있다.
곤충 이외의 절지동물에서의 변태
대부분의 절지동물은 성장하면서 몸의 마디나 다리가 늘어난다. 특히 지네, 노래기 등이 속하는 다지류는 마디와 다리가 늘어나는 것 이외에는 별다른 변화가 없다. 거미의 일부 부류는 다리가 6개에서 8개로 늘어나지만 대부분의 거미는 변태하지 않는다. 갑각류는 분류군에 따라서 다양한 변태의 형태를 보여주는데, 기본적으로는 노플리우스(nauplius)라는 유생 형태로 태어나며, 이 유생은 두 쌍의 더듬이와 턱만을 가지고 있다가 성장하면서 점차 마디와 다리가 늘어나며 체형도 변화한다. 새우와 게처럼 노플리우스 단계를 생략하고 더욱 발달한 상태에서 부화하는 것도 있으며, 가재, 쥐며느리 등과 같이 이미 성체와 같은 모습으로 부화하는 갑각류도 있다.
개구리의 탈바꿈
개구리는 알 → 올챙이 → 개구리로 변화한다. 올챙이 때에는 물 속에서 생활하기 때문에 꼬리, 아가미 등이 있으며, 입, 창자 등도 물풀을 먹기에 알맞은 꼴을 하고 있다. 올챙이가 충분히 자라면 탈바꿈하여 개구리가 되는데 땅 위에서 생활하기 좋도록 발과 허파가 생기며 꼬리 아가미는 없어진다. 또 먹이도 달라지므로 입, 소화기관 등의 꼴로 바뀐다.
개구리는 봄에 우무 모양의 것으로 싸인 둥근 알을 물속 풀 등지에 덩어리나 끈꼴로 낳는다. 이 알이 몇 차례의 분열을 거듭하여 마침내 올챙이가 태어난다. 이 올챙이는 아가미로 호흡을 하며 꼬리가 있으나 자라남에 따라 먼저 뒷발이 생기고 이어서 앞발이 생기며 꼬리는 점점 짧아진다. 그리하여 아가미가 없어지고 꼬리도 없어지면 육지로 올라가 어미와 같은 개구리로 된다. 이때부터는 호흡도 허파로 하게 되며 또 먹는 것도 식물질의 것에서 곤충 등 동물질의 것으로 옮아간다.
바다에 사는 동물의 탈바꿈
탈바꿈 현상은 땅 위에 사는 동물보다 오히려 물속에 사는 동물에 더 많다. 바다에 사는 동물은 탈바꿈하지 않는 것이 오히려 이상하다.
어류는 유생과 성체의 모습이 다른 것이 많은데, 특히 큰 변화를 보이는 것이 연골어류이다. 뱀장어 유생은 심해에서 부화한 후 근해에 나올 때는 버드나무 잎 같은 모습이 되며 이를 렙토세팔루스(leptocephalus)라고 한다. 개복치의 유생은 전신에 가시가 있어서 복어 같은 모습을 하지만 성장과 함께 가시가 없어지고 외형도 크게 바뀐다. 넙치나 가자미는 처음에는 일반적인 물고기와 비슷한 모습이지만 성장에 따라 점차 눈이 몸 옆쪽으로 이동해서 성체가 되면 눈이 한쪽 면에 몰리게 된다.
그리고 바다에 사는 동물은 탈바꿈하여 어미가 되기까지의 모습에 따라 각각 특별한 이름이 붙여져 있다. 이를테면 조개 등의 연체동물은 알 → 트로코포라 → 벨리저 → 조개, 게 등 새우 무리는 알 → 노플리우스 → 조에아 → 게, 보라섬게 등 섬게무리는 알 → 플루테우스 → 섬게로 된다.
탈바꿈의 원인
올챙이에게 다른 동물의 목밑샘(갑상선)을 먹이로 주면 보통의 경우보다 더 빨리 탈바꿈하여 개구리가 된다. 또 올챙이가 아주 어릴 때에 장래 목밑샘이 될 부분을 떼어내면 그 올챙이는 탈바꿈을 하지 않게 된다. 이와 같은 실험으로 개구리의 탈바꿈에는 목밑샘에서 나오는 호르몬(나이옥신)이 관계하고 있다는 것을 알 수 있다. 또 곤충이나 그 밖의 동물도 그와 같은 탈바꿈 호르몬의 작용으로 탈바꿈을 하게 된다는 것을 알게 되었다.
곤충의 변태는 일반적으로 뇌에서 먼저 전흉선(thoracic gland)을 자극하여, 여기서 분비되는 스테로이드 호르몬인 용화호르몬(ecdysone)에 의하여 이루어진다. 유충의 탈피는 주로 알라타체(corpora allata)에서 만드는 알라타체호르몬과 용화호르몬의 상호작용으로 일어난다.