온도수용

온도수용은 동물이 불에 노출되는 것과 같은 위험한 경우에 반응하게 도울 뿐만 아니라 체온을 조절하는 데도 도움을 주므로 매우 중요하다. 동물의 종류에 따라 다르나 생명현상은 대체로 체온이 0~45℃에 있어야만 유지될 수 있다. 이 온도범위를 벗어나면 생명유지에 필요한 조직구조와 화학성분들이 심각한 손상을 입게 된다.

조류(鳥類)·포유류 같은 정온동물(온혈동물)은 체온을 항상 일정하게 유지하는 물질대사를 하고 있다. 따라서 온도수용은 정온동물이 외부의 온도 변화에 대해 자동적으로 반응하게 조절함으로써 일정한 체온을 유지하게 한다. 이와 반대로 곤충류·파충류 같은 변온동물(냉혈동물)은 환경의 온도변화에 따라 체온이 변한다. 그러므로 온도수용은 변온동물이 필요한 온도 범위 내의 환경을 찾도록 자극한다.

온도수용기에 관한 연구는 뜨거워지고 차가워지는 것에 민감한 피부에서 온도에 대한 감각이 일어난다는 사실이 발견된 후부터 시작되었다. 그후 신체의 특정 부위에 전극을 연결하여 전기충격이 신경세포를 따라 어떻게 전달되는지를 관찰함으로써 온도에 대한 반응이 의식적으로 일어나지 않는 불수의적 반응임을 확인했다.

신경세포의 온도수용 기능은 기본적으로 모든 동물에 있어 같은 방식을 취한다. 온도가 올라가면 온-수용기(溫受容器)에 의한 신경충격의 빈도는 높아지고 냉-수용기(冷受容器)에 의한 신경충격의 빈도는 낮아지게 되는데, 이 두 과정 모두 아주 빠르게 일어난다.

온도가 내려가면 두 종류의 수용기에서 보이는 반응은 반대로 일어난다. 어떤 경우든 온도가 새로운 수준에서 안정화되면 신경충격의 빈도는 곧 처음 수준으로 되돌아가게 되고 다시 온도 변화가 생길 때까지 그 상태가 유지된다. 많은 경우에 있어서 온도수용기 세포는 화학적·기계적·전기적 자극에 대해서도 반응한다는 사실에 유의할 필요가 있다. 비록 온도수용의 메커니즘이 모든 동물에서 비슷하지만 온도수용기 세포의 체표분포(體表分布)는 종(種)에 따라 다르다. 흥미로운 온도수용 기관은 방울뱀을 포함한 살모사류에서 볼 수 있다. 이 뱀은 눈 아래쪽에 움푹 팬 작은 구멍을 갖는데 그곳은 온도수용성 세포들로 둘러싸인 섬세한 막으로 되어 있다. 눈·코·혀를 사용하지 않고도 방울뱀은 이러한 눈 아래에 위치한 구멍을 사용하여 40㎝ 떨어진 곳에서 주위온도보다 10℃ 정도 더 높은 체온을 가진 동물의 위치를 탐지해 낼 수 있다. 방울뱀의 구멍기관은 온도 자체보다는 온도의 차이나 변화를 탐지하는 데 이용된다.

방울뱀