EDCs(endocrine disrupting chemicals)는 생물의 내분비계 작용기작에 비정상적으로 작용하여 호르몬 생산, 분비, 이동, 대사, 결합작용 및 배설을 간섭하는 외인성 물질이다. 특히, androgenic effector나 estrogenic effector로서 각각 다른 기작에 의해 생물의 생식관련 내분비계를 교란시켜 성의 표현이나 기능을 변화시킨다(Iguchi, 1998; Quinn et al., 2004). 전 세계적으로 EDCs로 약 67종의 화학물질을 선정하였으며, 이 물질들 가운데 중금속인 Cd, Pb, Hg, Zn이 EDCs 물질로 확인되었다(WWF, 2006; Ju et al., 2009). Zn은 수서생물에 생식에서 생식세포 발달을 억제하고 생식소 지수를 감소시키며(Timmermans et al., 1996), 배의 부화능력을 감소시킨다(Dave et al., 1987). 또한 Zn의 경우 고농도 또는 장시간 노출시 대복(Gomphina veneriformis)에서 웅성화를 일으킨다(Ju et al., 2009). 본 연구에서는 Zn에 노출된 꼬막의 성비와 intersexuality를 알아보고자 하였다. 본 연구에 사용된 꼬막, Tegillarca granosa은 남해안 여자만 장도에서 2013년 1월 초에 채집하였다. 대조구 하나와 Zn 노출구 9.5, 19.0, 28.5 ㎎/ℓ에 각각 200개체씩 2013년 1월부터 2월까지 5주간 노출시켰다. 그 후 생존개체는 채집지역에서 2013년 2월부터 2013년 5월까지 11주 동안 사육하였다. 조직표본 제작은 생식소가 포함된 내장낭을 적출하여 Bouin 용액에 고정하고 파라핀 절편법에 의해 4~6 ㎛ 두께로 연속 절편하였다. 제작된 표본은 Mayer's hematoxylin과 0.5% eosin(H-E) 비교염색을 실시하여 광학현미경으로 관찰하였다. 체내 아연 분석은 전처리한 시료를 ICP-MS(Perkin Elmer, NexION®300X)로 측정하였다. 꼬막의 성비는 대조구에서는 1:0.9로 나타났으며, Zn 노출구에서는 1:1.5로 나타났다. 노출구 가운데 19.0와 28.5 ㎎/ℓ에서 유의적으로 수컷의 비율이 높게 관찰되었다. Intersexuality는 대조구에서는 암컷에서만 3.2%로 나타났으며, Zn 노출구에서는 암컷(30.5%)에서 수컷(5.9%)보다 높게 관찰되었다. 노출구 가운데 28.5 ㎎/ℓ에서는 암컷에서 52.4%로 가장 높게 관찰되었다. 꼬막 체내 Zn 축적도는 28.5 ㎎/ℓ에서 대조구와 9.5 ㎎/ℓ에 유의적 차이가 나타났다.

환경요인의 위해성 평가에 이용되는 biomarker 가운데 생식 및 조직학적 지표들은 독성물질에 의한 장기적이고 지속적인 영향을 평가하는데 중요하게 이용되는 항목이다(Huggett et al., 1992). 수질 오염원으로 확인되는 화학물질은 중금속, 난분해성 화학물질(persistent organic pollutants: POPs), 내분비계장애물질(endocrine disrupting chemicals: EDCs) 등이 있으며, 이매패류는 해양 저질과 수질의 오염상태를 알아보기 위한 지표종으로 많이 사용되고 있다. 본 연구는 한국 남해안 여자만에 서식하고 있는 우점종 이매패류를 이용하여 생태 건강도를 알아보고자 하였다. 연구에 사용된 이매패류는 여수 인근 여자만에 서식하는 바지락, Ruditapes philippinarum, 지중해담치, Mytilus galloprovincialis와 진주담치, M. edulis이다. 바지락은 여자만 인근 여수 이목리와 송여자도에서, 지중해담치와 진주 담치는 여수 이목리, 송여자도, 적금도와 고흥 백일도에서 2012년 5월부터 7월까지 채집하였다. 채집한 시료는 조직표본을 제작한 후 Mayer's hematoxylin-eosin(H-E) 염색, AB-PAS(pH 2.5) 반응과 Long Ziehl-Neelsen 염색을 실시하여 광학현미경으로 관찰하였다. Lipofuscin의 분포비율은 화상분석장치(IMT, Virsus, USA)를 이용하여 분석하였다. 체내 중금속 분석은 ICP-MS(Perkin Elmer, ELAN 6000)로 측정하였다. 바지락의 성비(♀:♂)는 여수 이목리와 송여자도에서 각각 1:1.10, 1:0.52로 나타났고, 지중해 담치와 진주담치는 여수 이목리에서 1:0.8, 1:1, 송여자도에서 1:1.25, 1:0.57, 적금도에서 1:1.67, 1:2, 고흥 백일도에서 1:0.44, 1:1.33으로 나타났다. Intersex 현상은 송여자도에 서식하는 바지락(13.8%), 지중해담치(11.1%)와 진주담치(9.1%)에서만 발견되었다. 조직학적 측면에서 intersex 현상은 반대 성의 생식세포들이 생식세포형성소낭 내부와 소낭 사이에 무리지어 나타나는 형태였다. 소화선에서는 모든 지역에서 공통적으로 소화선세관을 구성하는 상피세포와 호염기성세포의 변성과 결합조직층의 변성이 확인되었다. 특히 이목리와 송여자도에서 상피세포의 위축과 파괴가 관찰되었다. 소화선에서 lipofuscin의 분포비율(%)은 여수 이목리와 송여자도에 서식하는 바지락에서 각각 0.24, 3.14로 관찰되었으며, 지중해담치와 진주담치는 송여자도 7.17, 3.14, 이목리 1.16, 1.55, 적금도에서 4.81, 8.21과 고흥 백일도에서 3.51, 3.47로 확인되었다. 여자만에 서식하는 이매패류의 체내 중금속(Ni, Cr, Co, Al, Mn, Zn, Cu, Pb, Cd, As) 농도(mg/kg)는 바지락 2.49, 3.04, 0.53, 375.09, 19.25, 46.68, 8.39, 0.57, 0.34, 9.76, 지중해담치 3.93, 4.46, 0.75, 753.75, 26.72, 81.82, 7.86, 1.57, 1.54, 7.48와 진주담치 3.03, 0.69, 700.26, 28.95, 63.14, 7.87, 1.40, 1.39, 6.83로 나타났다.

환경요인의 위해성 평가방법은 기본적인 위해성 평가의 접근방법 결정에 필요한 위험성 확인(hazard identification), 노출평가(exposure assessment), 용량-반응 평가(dose-response assessment) 및 위해도 결정(risk characterization)의 주요 4단계이다(Huggett et al., 1992). 이러한 위해성 평가에 이용되는 biomarker는 생물체에 미치는 외인성 요인들의 영향을 측정할 수 있는 세포 또는 개체수준의 생리, 생화학 및 구조 등의 지표를 지칭하는 용어이다. 생리학적 biomarker 가운데 생색생물학적 지표들은 독성물질에 의한 장기적이고 지속적인 영향을 평가하는데 중요하게 이용되는 항목이다. 본 연구에서는 우리나라 수서생태계 가운데 내분비계장애물질(endocrine disrupting chemicals: EDCs)의 오염우려가 높은 시화호의 수서생태영향 모니터링 과정에서 가숭어의 intersex 현상이 확인되어 이를 보고하고자 한다. 연구에 사용된 가숭어는 시화호 7개 지점에서 채집하였다. 채집한 시료는 생식소를 적출하여 10% 중성포르말린 용액에 고정하고, 파라핀 절편법으로 4～6 ㎛ 두께로 연속 절편하여 조직표본을 제작한 후 Mayer’s hematoxylin-eosin(H-E) 염색을 실시한 후 광학현미경으로 관찰하였다. 성호르몬 분석은 조사지점 중 3개 지역에서 채집된 가숭어 혈액 내 estradiol과 testosterone의 농도를 측정하였다. 체내 EDCs 분석은 ｢잔류성유기오염물질공정시험방법(환경부고시, 제2007-165호)｣ 및 ｢내분비계장애물질 측정분석방법(국립환경연구원, 2002. 5)｣에 준하여 분석하였으며, PBDEs의 경우 고분해능 가스크로마토그래피/질량분석기(HRGC/HRMS)법을 적용하였다. 성비(♀:♂)는 1:1.05(n=130:136)으로 조사되었다. Intersexuality는 20.30%(n=54/266)이며, 암컷(12.31%)보다 수컷(27.94%)에서 높게 나타났다. 혈액 내 성호르몬 농도는 성에 따른 뚜렷한 차이는 없었으며, intersex현상을 나타내는 개체들에서 성 호르몬과의 연관성은 매우 낮은 것으로 나타났다. 체내 EDCs 축적도는 alkylphenol은 21.6 ㎍/㎏, phthalate는 82.0 ㎍/㎏, PBEDs는 505.0 ㎍/㎏, PFCs는 51.5 ㎍/㎏, bisphenol A는 0.3 ㎍/㎏, PAHs는 2.2 ㎍/㎏로 조사되었다.

대부분 경골어류의 성은 자웅동체이며, 생식소 분화시기에 결정된 형태학적 성이 일생동안 지속된다. 하지만 형태학적 성이 완성된 이후에도 외부환경요인 등에 의하여 자웅동체 또는 성의 교란이 나타나기도 한다. 경골어류의 성과 생식에 영향을 미치는 환경요인 EDCs(endocrine disrupting chemicals)는 생물의 내분비계 작용기작에 비정상적으로 작용하여 호르몬 생산, 분비, 이동, 대사, 결합작용 및 배설을 간섭하는 외인성 물질이다. 많은 연구자들은 EDCs가 androgenic effector나 estrogenic effector로서 각각 다른 기작에 의해 수서동물의 생식관련 내분비계를 교란시켜 성의 표현이나 기능을 변화시키는데, 이에 대한 가장 대표적인 biomarcker는 intersex라고 하였다(Ackermann et al., 2002; Metrio et al., 2003; Quinn et al., 2004). 본 연구에서는 우리나라 임해 공단지역에서 채집된 숭어, Mugil cephalus와 주둥치, Leiognathus nuchalis의 생식이상 및 체내 EDCs 축적도를 보고하고자 한다. 연구에서 이용된 숭어와 주둥치는 각각 2009년 7월 동해안 울산 온산 인근해역과 남해안 광양만 인근 해역에서 채집되었다. 채집된 개체들은 생식소를 적출하여 조직표본을 제작하고 Mayer's hematoxylin-eosin(H-E) 염색하였다. 성비와 intersex는 생식소표본 관찰을 통하여 구분하였으며, intersex는 반대 성의 생식세포가 관찰되는 경우만을 포함하였다. 어류 중 EDCs의 축적도는 ｢잔류성유기오염물질공성시험법 (환경부고시, 제2007-165호)｣ 및 ｢내분비계장애물질측정분석방법 (국립환경연구원, 2002, 5)에 준하여 분석하였다. PBDEs의 경우 고분해능 가스크로마토그래피/질량분석기 (HRGC/HRMS)법을 적용하여 분석하였다. 숭어와 주둥치의 성비와 intersexuality를 분석한 결과는 Table 1과 같으며, 체내 EDCs 6종류를 분석한 결과는 Table 2와 같다.

연체동물의 성은 자웅이체와 자웅동체로 구분된다. 자웅동체는 동시자웅동체 (simultaneous or synchronous hermaphroditism)와 비동시자웅동체 (sequential or asynchronous hermaphroditism)로 구분되는데, 비동시자웅동체는 성의 전환을 의미한다 (Heller, 1993; Gosling, 2004). 일반적으로 자웅이체의 경우, 개체의 형태학적 성을 확인한 후, 암수로 표현되는 것은 그 개체의 생활사 가운데 일정시기에 한정된 것이다. 이들의 성을 정확히 파악하기 위해서는 개체의 연속적인 성의 변화 추적이 필요하다. 이매패류의 성전환 가능성에 관한 간접적인 증거는 개체군 수준에서 크기에 따른 성비 변화이다. 또 다른 간접적인 증거는 상당수의 이매패류들은 생식주기 동안 생식소조직이 완전 퇴화되어 형태학적 성의 구분이 불가능한 비활성기를 가진다는 것이다. 이러한 결과는 다음의 생식주기가 시작될 때 새로운 형태학적 성의 발달 가능성을 제시한다. 본 연구에 사용된 꼬막은 남해안 여수시 장수만에서 채집하였다. 조직학적인 분석 결과, 꼬막의 생식소는 1년을 주기로 비활성기 (12～2월), 초기활성기 (3～4월), 후기활성기 (5～6월), 산란 및 퇴화흡수기 (6～11월)의 연속적인 과정을 거치게 되는데, 이 가운데 비활성기에는 생식세포들이 완전 흡수되어 성을 구분할 수 없었다. 성비분석에는 각장 (SL) 10.5～44.6mm 크기의 1,232개체가 사용되었다. 조직학적으로 분석한 결과, 이들의 성비 (암:수)는 1:1.04였다. 하지만, 각장을 2.0mm 간격으로 나누어 이들의 성비를 분석한 결과, 성비는 크기에 따라 다르게 나타났으며, 크기가 증가함에 따라 암컷의 비율이 높아지는 경향을 보였다. SL 10.5～32.0mm (n=772)에서 성비는 1:1.33으로 수컷의 비율이 높았으나, SL 32.1～44.6mm (n=460)에서 성비는 1:0.67로 암컷의 비율이 높았다. 이러한 결과는 꼬막의 성장에 따른 성전환을 간접적으로 의미한다. 따라서 꼬막의 성을 정확히 파악하기 위해서는 개체의 연속적인 성의 변화 추적이 필요하다.