생물은 모두 시계를 갖고 있다

   체온 조절을 위한 활동

  많은 동물이 체온 조절을 하고 있다. 포유류나 조류 같은 정온 동물은 말할 것도 없고, 곤충류와 파충류처럼 표피가 외부의 공기나 수분을 통과시키지 않는 것 중에도, 체온을 바깥 기온보다 훨씬 더 높게 유지하는 것이 많다. 하지만 그렇지 못한 변온 동물의 경우에는 몸이 따뜻하면 아무래도 수분이 많이 증발할 것이므로, 정온 동물인 포유류나 조류처럼 체온을 유지할 수가 없다. 수분과 공기를 통과시키는 표피를 가진 작은 동물은 당연히 높은 체온을 유지하기 힘들 것이다. 게다가 높은 체온은 수분을 많이 잃을 것이니 유해하기까지 한 것이다.  곤충류의 대부분은 몸이 아주 작다. 따라서 곤충류에 있어서 대사를 하고 에너지를 만들어 내는 일은 아주 짧은 시간의 효과밖에 없다. 그래서인지 곤충 중에는 날아오르기 전에 준비 운동을 하는 것처럼 날개를 치는 것이 있다.

  곤충류나 파충류는 온도 지배형 동물이다. 이들은 몸에 생리적으로 체온 조절장치를 갖춘 것이 아니라 행동을 통해서 체온 조절을 한다. 이렇게 행동으로 체온 조절을 하는 일이 몸집에 비해 체표 면적이 클 때에는 상당히 많은 손실을 불러온다. 따라서 바깥의 온도에 맞추어 생활하는 것이 많으므로 야행성보다는 주행성이 되기 쉽다. 낮에는 온도가 비교적 높으므로 체온 조절하기도 쉽고, 이들의 표피는 수분을 발산하지 않으므로 수분 손실을 염려하지 않아도 되기 때문이다. 이들 주행성 파충류와 곤충류는 낮이 되면 햇볕을 쬐러 나왔다 들어갔다 하고, 땅에 달라붙거나 떼기도 하고, 또 구멍에 숨기도 하면서 체온을 조절할 수 있다. 몸이 식었을 때에는 몸을 태양볕에 노출시키고, 너무 더워지면 바람을 쐬이는 것이다. 일광욕을 하거나 너무 강한 햇빛을 피해 숨고 하는 일 이외에, 체온 조절을 위해 가장 중요한 행동의 기준은 서커디언 리듬이라고 할 수 있다. 많은 동물이 체내의 생물 시계가 가리키는 주기에 따라 새벽이나 저녁 때부터 보금자리를 나와 돌아다닌다. 하지만 기온에 의해 영향을 받는 곤충이나 파충류의 경우, 보금자리에서 쉬는 것은 곧바로 활동을 개시할 수 없고, 따라서 시간을 소모하게 된다.

그러므로 체온 조절의 정도는 외부의 환경 요인과 서커디언 리듬의 주기, 반응 행동의 세 가지가 상호 작용을 하면서 결정되는 것이다.  이 사실은 나일 강이나 마다가스카르 등지에 사는 나일악어를 예로 들어 설명할 수 있다. 나일악어는 악어과의 파충류이다. 이 나일악어는 체온을 거의 일정하게 유지하기 위해 밤에는 강물에 떠서 움직여 다니고 아침 저녁으로는 햇볕을 쪼인다. 그리고 낮에는 더위를 피해 물 속으로 잠기거나 그늘을 찾아드는 것이다. 정온 동물은 체온을 좁은 범위에서 일정하게 유지하고 있는 데 반해서 변온 동물은 체온을 비교적 넓은 범위 사이에서 변화시킨다. 가장 높은 온도와 가장 낮은 온도를 정해서 그 사이의 값을 갖는 것이다. 하지만 아무리 변온 동물이라고 해도, 체온의 변화가 주위 온도의 변화만큼 크지는 않다. 그러나 온도의 변화에 따라 체온이 다소 변화한다.

  한데 변온 동물은 체온의 변화를 판단하는 어떤 특정한 감각 기관을 갖고 있지는 않다. 하지만 일반적으로 변온 동물이 가장 좋아하는 온도는 그들이 활동할 수 있는 범위 안에서 비교적 높은 쪽이다. 생물의 대사 작용이 온도가 높을수록 효율적이기 때문일 것이다. 하지만 체온이 너무 높을 때는 열 때문에 효소의 작용을 포함한 대사 과정이 진행되지 못한다. 변온 동물의 경우, 온도를 감각하는 기관을 갖고 있지는 않다고 해도 행동에 의한 체온 조절은 온도에 대한 절대적인 감각을 갖고 있어야만 비로소 가능해지는 것이다. 그렇다면 이 감각을 담당하고 있는 것은 과연 어떤 기관일까? 아직 그 구체적인 장치는 완전히 밝혀지지 않았지만 파충류의 경우에는 그 기관이 뇌하수체 전엽에 존재하고 있다. 하지만 곤충의 온도 감각 기관은 아직 알려지지 않았다.

  파충류의 이 감각 기관은 아마 페름기(지질 시대에서 고생대 최후의 시기, 약 2억 9천만 년 전에서 2억 5천만 년 전 까지)에 살던 건조한 피부를 가진 척추동물의 시대에 발생하였을 것으로 생각된다. 비교적 높은 체온을 가진 정온 동물이 출현하기 이전에 이미 존재하고 있었다는 말이다. 이 장치는 체표면의 온도 감각의 수용기로부터 전달된 온도 충격에 대해서뿐만 아니라 혈액 온도의 사소한 변화에 대해서도 반응한다. 이에 따라 체온 조절은 혈압, 호흡, 체내의 활동 리듬, 생식 주기, 대사 작용이나 내분비의 조절 등 동물의 몸에서 일어나는 거의 모든 일과 관련되어 있는 것이다. 이제는 여러분도 서커디언 리듬이 체온의 조절이나 체온 유지를 위해 혈액을 체표로부터 체내의 조직으로 이동시키는 일과 밀접한 관련성을 갖고 있음을 알 수 있을 것이다. 결국 서커디언 리듬이란 동물이 환경에 적응하기 위해 갖추게 된 많은 복잡한 기능 중의 하나인 것이다.