알이 만들어지는 과정

교미 후 정상적으로 알이 만들어지는 과정을 살펴봅니다.  간단히 말하면 난소에서 배출된 난자가 정자를 만나 배아를 형성하고(수정이 되었다고 표현하기도 합니다)  배아는 난관을 통과하면서 껍질을 얻고 자궁에 정착하여 알 낳기를 기다리는 과정입니다. 알은 크게 보아 3 부분으로 구성이 되어 있는데, 배아가 될 난황, 배아의 영양분이 될 흰자, 그리고 이런 내부환경을 보호하기 위한 알껍질입니다. 이들은 난관을 통과하면서 질서 정연 하게 조합됩니다. 난관을 통과하는 데는 보통 하루가 걸리지만 일주일이 되는 경우도 있습니다.  나팔관 Infundibulum에 잠시 머무른 난자(20여분)는 분당 2.3밀리미터 속도로 난관을 통과하면서(3-4시간 정도) 흰자를 더하게 됩니다. 알껍질은  협부 Isthmus에서부터 입히게 되는데 이때 통과 속도는 분당 1.4밀리미터로 다소 늦추어지고 자궁에 정착하면 20시간에 걸쳐 색소를 추가하는 등 알껍질을 완성하게 됩니다.

 

난관은 길고 구부러진 관이며 신축성이 있어서 커져가는 알을 잘 포용할 수 있고, 리드미컬한 운동으로 알을 나팔관에서 아래쪽 자궁 쪽으로 밀어낼 수 있습니다. 내벽에는 각각 흰자,알껍질및 색소 등을 추가하는 세포조직이 있습니다. 암컷 새는 난소 및 난관이 왼쪽에 하나만 있는 것이 다른 동물과 차이점입니다.

 

 

 

보다 상세하게 알아봅니다.

 

첫 번째 단계로, Magnum이라고 불리는 난관의 앞부분은 흰자Albumen 4층을 추가합니다. 난황 Yolk은 난관 내부를 감싸고 있는 세포 융기의 나선형 배열에 반응하여 부드럽게 회전합니다. 난황이 회전하면 알부민 가닥이 꼬이게 되는데 이것을  칼라제Chalazae라고 부릅니다.  이 칼라제는 난황의 위치를 안정시켜 배아가 제 위치를 잘 유지하는 데 도움이 되는 작은 스프링 역할을 합니다.

알부민으로 덮인 난자는 난관의 협부 Isthmus로 들어가며, 이 협부는 먼저 내막Inner membrane으로 알부민을 둘러싸고 외막 Outer Shell membrane으로 한번 더 둘러싸게 됩니다.  유연하면서도 질긴 외막은 일반적으로 껍질 자체에 단단히 붙어 있습니다. 삼투와 확산을 통해 기체와 액체가 통과할 수 있는 작은 구멍으로 많이 뚫려있습니다. 외막에 소량의 색소를 첨가하면 분홍빛을 띨 수 있습니다.

알 생산의 마지막 단계는 딱딱한 껍질을 추가하는 것입니다. 대부분 방해석 결정 형태의 탄산칼슘(CaCO3)으로 구성됩니다. 껍질은 난관의 자궁 부분에서 추가됩니다. 

 

 

알껍질 미세구조

 

알껍질 미세구조는 (1) 껍질 외막 Outer shell membrane에 접하고 아래쪽으로 기저 돌기가 있는 내부 원뿔층 Inner cone layer과 (2) 탄산칼슘 결정의 대부분을 차지하는 팰리세이드층 Palisade layer이라는 두 가지 층으로 구성됩니다(그림 12-13 참조). 결정질 방해석 Crystalline calcite 은 껍질에서 서서히 흡수되어 배아의 뼈 성장을 위한 칼슘으로 사용됩니다.

알 껍질의 외부 표면에는 큐티클 단백질층이 한 겹 더 있어서 미생물의 침입을 차단하고, 공기 이동 통로가 있어 알 속 배아의 성장을 돕는 역할을 합니다.  알 껍질을 구성하는 화학 원소는 매우 안정적이어서, 과거 온도에 대한 적절한 보정을 통해 100만 년 이전 고고학 유적지의 연대를 추정하는 데 사용할 수 있습니다

마그네슘과 인산염은 껍질 구조의 부차적인 구성 요소이지만 농도가 조금만 변해도 껍질의 강도와 두께에 영향을 미치고 배아에 필요한 공기와 수분 교환의 섬세한 균형을 변화시킵니다.  살충제는 껍질 두께에 영향을 미쳐 먹이사슬 상위에 있는 맹금류, 물새 등의 심각한 감소를 초래합니다. DDT 및 DDE(DDT의 분해 산물)와 같은 살충제는 마그네슘과 인산염 수치를 증가시켜 정상적인 달걀 껍질 형성에 악영향을 미치며, 이는 치명적인 결과를 초래합니다. 예를 들어, 쇠제비갈매기 알 껍데기의 정상적인 마그네슘 수치는 1.54%, 정상적인 인산염 수치는 0.25%입니다. DDT와 DDE에 노출되면 이러한 농도가 각각 2.1%와 0.6% 이상으로 증가하여 알껍질이 깨지거나 발육 부전을 일으킵니다. 더 높은 인산염 수준(0.86%)은 배아를 죽게 만들기도 합니다.

1960년대에 이러한 살충제는 갈색 펠리컨 Brown Pellican, 여러 종의 맹금류, 펭귄 등에서  광범위한 알 껍질 얇아짐과 생식 장애의 원인이었습니다. 알이 너무 얇아서 부화 중인 어미의 무게에 짓눌린 알이 많았습니다. 살충제 사용의 감소로 알껍질이 회복되고 멸종 위기에 처한 종의 개체 수가 회복되었습니다.

마지막 단계는 색소를 첨가하는 것으로, 우선 껍질 샘 Shell Gland에서 껍질 배경색이 입혀지고 나중에 가장 외곽 큐티클 층에 특별한 마크가 만들어집니다. 알에 색소를 추가하는 정확한 과정은 아직까지 밝혀지지 않았습니다.

 

그림B. 알껍질의 기능. (1) 물리적 충격에 저항, (2) 알껍질을 깨고 나올 때 실금이 잘 만들고 (3) 산소/이산화탄소 교환을 원활하게 하고 (4) 온도를 조절하고 (5) 수분 손실을 조절하며 (6)세균침입을 막고 (7) 위장색을 표현한다. 이미지 출쳐: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982222012015

어떤 새도 몸 안에 수정란을 품고 키우며 새끼를 낳지 않습니다. 모든 새는 외부 포란를 위해 알을 낳는데, 이를 산란이라고 합니다. 조류의 높은 체온(40~42°C)은 알이 체강 내에 머무르는 것을 방지하고 수정란을 체외의 낮은 온도로 빠르게 배출한 후 둥지에서 외부 부화를 진행하도록 합니다.

새는 강력한 질 근육을 이용해 완성된 알을 자발적으로 배출합니다. 대부분의 알은 크기가 크기 때문에 한 개 이상의 알을 품을 수 없습니다. 알을 많이 품으면 비행에 필요한 에너지 비용이 증가하고 암컷은 포식자에게 더 취약해집니다. 대부분의 새는 이른 아침에 알을 낳는데, 이는 아마도 무겁고 깨지기 쉬운 알을 난관에 품고 있는 새가 낮에 활동할 때 발생할 수 있는 위험을 피하기 위해서일 것입니다.

비조류 파충류는 한 번에 모든 알을 낳는 반면, 새(난소가 하나)는 하루에 하나씩 또는 며칠에 걸쳐 순차적으로 알을 낳습니다. 대부분의 가금류, 오리류 및 일부 기러기, 암탉, 딱따구리, 작은 도요새, 작은 논병아리는 하루에 한 개의 알을 낳습니다. 래티, 펭귄, 대형 맹금류는 3일에서 5일이 걸리고, 부비 Boobie와 코뿔새 Hornbill는 7일이 걸립니다. 


이 글 대부분은 
Ornithology 4th. Gill and Prum에서 옮겨 적었습니다.