How do animals see in the dark? - Anna Stöckl

동물들은 어떻게 밤에 앞을 볼 수 있을까요?|안나 스토클(Anna Stöckl)

번역: Won Jang 검토: Jihyeon J. Kim

To human eyes, the world at night is a formless canvas of grey.

인간의 눈으로 보는 밤의 세계는 틀 없는 회색 캔버스와 같습니다.

Many nocturnal animals, on the other hand,

이와 반대로 많은 야행성 동물들은

experience a rich and varied world bursting with details, shapes, and colors.

세부사항, 모양과 색들로 가득찬 풍부하고 다양한 세계를 경험합니다.

What is it, then, that separates moths from men?

그렇다면 나방과 인간의 차이점은 과연 무엇일까요?

Moths and many other nocturnal animals see at night

나방을 비롯한 많은 야행성 동물들은 밤에 앞을 볼 수 있습니다.

because their eyes are adapted to compensate for the lack of light.

그들의 눈들은 부족한 빛을 보충하는데 적응되어 있기 때문이지요.

All eyes, whether nocturnal or not,

야행성동물이든 아니든, 모든 눈은

depend on photoreceptors in the retina to detect light particles,

광자라고 불리는 빛 입자를 탐지하는데 망막의 광수용기에 의존합니다.

known as photons.

Photoreceptors then report information about these photons to other cells

그리고 광수용기는 이 광자들에 대한 정보를

in the retina and brain.

망막과 뇌의 다른 세포들에게 전달하지요.

The brain sifts through that information and uses it to build up an image

뇌는 그 정보를 추려내고

눈이 인식하는 환경에 대한 상을 형성합니다.

of the environment the eye perceives.

The brighter the light is, the more photons hit the eye.

빛이 더 밝을 수록 눈에 닿는 광자의 수도 더 많아집니다.

On a sunny day,

화창한 날에는 흐리고 달이 뜨지 않는 밤에 비해서

upwards of 100 million times more photons are available to the eye

1억 배 이상의 광자들이 눈에 도달하는 것이 가능합니다,

than on a cloudy, moonless night.

Photons aren't just less numerous in darkness,

어둠 속에서는 단순히 광자가 적기만 한게 아니라

but they also hit the eye in a less reliable way.

눈에 안정적으로 도착하지도 못합니다.

This means the information that photoreceptors collect

이는 광수용기가 수집하는 정보가

will vary over time,

시간에 따라 계속 변한다는 뜻이고

as will the quality of the image.

따라서 상의 품질도 계속 변합니다.

In darkness, trying to detect the sparse scattering of randomly arriving photons

어둠 속에서, 무작위로 도달하는 소수의 광자들을 포착하는 것은

is too difficult for the eyes of most daytime animals.

대부분의 주행성 동물에게는 매우 어려운 일입니다.

But for night creatures, it's just a matter of adaptation.

하지만 야행성 동물에게는 간단한 적응의 문제일 뿐입니다.

One of these adaptations is size.

이러한 적응들 중 하나는 크기의 조절입니다.

Take the tarsier, whose eyeballs are each as big as its brain,

안경원숭이를 예로 들면 이들의 눈알은 뇌 만큼이나 크고

giving it the biggest eyes compared to head size of all mammals.

모든 포유류들 중에서 머리 대비 눈크기가 가장 큽니다.

If humans had the same brain to eye ratio, our eyes would be the size of grapefruits.

인간이 이와 같은 비율이라면 눈 크기가 자몽만 할 겁니다.

The tarsier's enlarged orbs haven't evolved to make it cuter, however,

안경원숭이의 커다란 눈은 귀여워 보이기 위해서가 아니라

but to gather as much light as possible.

가능한 한 많은 빛을 모으기 위한 것입니다.

Bigger eyes can have larger openings, called pupils,

눈이 더 클 수록 동공과 수정체의 크기가 커지며

and larger lenses,

allowing for more light to be focused on the receptors.

때문에 수용기에 더 많은 빛을 집중시킬 수 있습니다.

While tarsiers scan the nocturnal scene with their enormous peepers,

안경원숭이가 이런 큰 확대경으로 밤의 풍경을 만끽하는 반면

cats use gleaming eyes to do the same.

고양이들은 빛나는 눈을 이용합니다.

Cats' eyes get their shine from a structure called the tapetum lucidum

고양이의 눈이 빛나는 이유는

광수용기 뒤에 있는 반사판이라는 구조 때문입니다.

that sits behind the photoreceptors.

This structure is made from layers of mirror-like cells containing crystals

반사판은 수정체를 포함하는 거울같은 세포층으로 만들어져있으며

that send incoming light bouncing back towards the photoreceptors

이것들은 들어온 빛을 광수용기와 눈 밖으로 반사시킵니다.

and out of the eye.

This results in an eerie glow,

이 때문에 고양이 눈에서 으스스한 빛이 나며

and it also gives the photoreceptors a second chance to detect photons.

광수용기에게 있어서는 빛을 포착할 두 번째 기회가 생깁니다.

In fact, this system has inspired the artificial cats' eyes we use on our roads.

사실 이 체계는 우리가 차량에 사용하는 인조 고양이 눈에 영감을 주었습니다.

Toads, on the other hand, have adapted to take it slow.

반면, 두꺼비는 조금 더 느리게 가는 방법을 선택했습니다.

They can form an image

이들은 광자가 1초에 하나만 도착해도 상을 형성시킬 수 있습니다.

even when just a single photon hits each photoreceptor per second.

They accomplish this with photoreceptors

이들의 광 수용기는 사람의 것 보다 25배 느리기 때문에 이것이 가능하지요.

that are more than 25 times slower than human ones.

This means toads can collect photons for up to four seconds,

덕분에 두꺼비들은 최대 4초동안 광자를 모을 수 있으며

allowing them to gather many more than our eyes do

인간의 눈이 한 번에 모으는 것보다

at each visual time interval.

훨씬 많은 빛을 모을 수 있습니다.

The downside is that this causes toads to react very slowly

단점은 이것이 두꺼비를 매우 느리게 반응하도록 한다는 것이지요.

because they're only receiving an updated image every four seconds.

이는 그들이 겨우 4초에 한 번씩 최신의 이미지를 받기 때문입니다.

Fortunately, they're accustomed to targeting sluggish prey.

다행스럽게도 두꺼비들은 느릿한 먹이를 사냥하도록 적응했지요.

Meanwhile, the night is also buzzing with insects,

한편, 밤은 박각시나방 같은 곤충으로도 붐빕니다.

such as hawk moths,

which can see their favorite flowers in color, even on a starlit night.

이들은 별빛에만 의지해서도 좋아하는 꽃의 색을 볼 수 있습니다.

They achieve this by a surprising move -

이는 꽤 놀라운 선택의 결과입니다.

getting rid of details in their visual perception.

시각적으로 인지한 부분에서 세부적인 사항을 버리는 것이지요.

Information from neighboring photoreceptors is grouped in their brains,

인접한 광수용기들에서 얻은 정보는 뇌에서 무리지어지고

so the photon catch of each group is higher

각 그룹단위로 모인 광자들의 양은

compared to individual receptors.

각 각의 광수용기에 모인 양보다 더 많습니다.

However, grouping photoreceptors loses details in the image,

하지만 광수용기를 무리지으면 상의 세부적인 부분을 놓치게 되는데

as fine details require a fine grid of photoreceptors,

세부적인 부분을 얻으려면 각각의 수용기가 한 점의 빛을 포착하는

each detecting photons from one small point in space.

촘촘한 광수용기의 배치가 필요합니다.

The trick is to balance the need for photons with the loss of detail

여기서 비결은 꽃을 찾을 수 있을 만큼 정도로만

to still find their flowers.

광자를 받도록 세부적인 부분을 포기하는 것입니다.

Whether eyes are slow, enormous, shiny, or coarse,

그들의 눈이 느리든, 거대하든, 빛나거든, 흐리멍텅하든

it's the combination of these biological adaptations

야행성 동물들이 이런 고유한 시력을 가지는 것은

that gives nocturnal animals their unique visual powers.

생물학적 적응의 결과입니다.

Imagine what it might be like to witness through their eyes

해가 지면 비로소 밝아오는 세상을 이들의 눈으로 보는 것을 상상해보세요.

the world that wakes up when the Sun goes down.