코끼리의 발은 장비목 코끼리과에 속하는 대형 포유류인 코끼리의 하지 말단부를 구성하는 기관으로, 육상 동물 중 가장 큰 체중을 지탱하도록 특수하게 진화한 구조를 가진다. 현존하는 코끼리는 아프리카코끼리(Loxodonta africana), 둥근귀코끼리(Loxodonta cyclotis), 아시아코끼리(Elephas maximus)의 3종으로 구분되며, 종에 따라 발의 형태에 차이가 있다.
발의 외형 및 발가락 구조
코끼리의 다리는 원기둥 모양으로 수직에 가깝게 서 있으며, 발바닥은 넓고 편평해 보이지만 골격 구조상으로는 발가락으로 체중을 지탱하는 자세(digitigrade)에 가깝다. 앞발은 아시아코끼리의 경우 일반적으로 5개, 아프리카코끼리는 4개의 발톱(nail)이 관찰되며, 뒷발은 아시아코끼리 4개, 아프리카코끼리 3개이나 개체에 따라 변이가 있다. 다섯 개의 발가락 뼈(phalanges)는 모두 발 내부에 위치하며, 발바닥 쪽으로 두꺼운 섬유질 및 지방 조직으로 이루어진 패드(pad)가 발달해 있다.
여섯 번째 발가락(predigit)
코끼리의 발목 부위에는 종자뼈(sesamoid bone)가 변형되어 형성된 막대 모양의 구조물이 존재한다. 이 구조는 1706년 스코틀랜드 의사 패트릭 블레어(Patrick Blair)가 처음 발견하였으나 오랫동안 단순한 연골 덩어리로 여겨져 왔다. 2011년 12월, 영국 왕립수의대(Royal Veterinary College) 존 허치슨(John R. Hutchinson) 교수 연구팀은 죽은 코끼리 60마리 이상의 발을 컴퓨터단층촬영(CT), 조직 분석, 해부, 전자현미경 등으로 분석한 결과, 이 구조물이 실제로 종자뼈가 확장되어 형성된 일종의 가짜 발가락(predigit)이며, 길이 약 5~10cm, 너비 약 6cm에 달한다는 연구 결과를 학술지 《사이언스(Science)》에 발표하였다. 이 여섯 번째 발가락은 발뒤꿈치 쪽을 향해 뒤로 뻗어 있으며, 거대한 체중을 분산하고 지지하는 역할을 하는 것으로 추정된다. 연구팀은 코끼리의 조상이 약 4,000만 년 전 몸집이 커지면서 발의 자세가 변화하는 과정에서 이 구조가 진화한 것으로 보았다. 다만 일부 학자들은 인공 환경에서 사육된 코끼리의 사체만을 대상으로 한 연구이므로 정형외과적 질환에 의한 변형일 가능성을 제기하기도 하였으며, 연구진도 이에 동의하며 야생 코끼리에 대한 추가 관찰이 필요하다고 밝혔다.
발바닥 패드와 충격 흡수 구조
코끼리의 발바닥에는 두꺼운 섬유탄성 결합 조직과 지방 조직으로 이루어진 디지털 쿠션(digital cushion)이 발달해 있다. 이 쿠션은 체중으로 인한 충격을 흡수하고 조용한 보행을 가능하게 한다. 발바닥 표면의 각질층(sole horn 및 pad horn)은 사육 환경에 따라 두께에 큰 차이가 있으며, 야생 코끼리에 비해 동물원 등 사육 코끼리의 발바닥 각질층이 얇은 경향이 관찰된다. 이는 바닥 재질과 발 관리 방식의 차이에 기인하는 것으로 분석된다.
발톱(hoof)의 성장
코끼리 발톱(hoof wall)의 성장 속도는 종과 부위에 따라 차이가 있다. 2005년 취리히 대학의 안드레아스 벤츠(Andreas Benz) 연구에 따르면, 아시아코끼리의 발톱 성장 속도는 28일당 약 7.0mm, 아프리카코끼리는 약 5.4mm로 측정되었으며, 앞발이 뒷발보다 성장 속도가 빠르다.
종 간 차이
아프리카코끼리와 아시아코끼리의 발은 외형 및 계측치에서 차이를 보인다. 아프리카코끼리의 발은 상대적으로 좁고 길쭉한 형태이며, 발바닥 패드 표면의 주름이 적고 매끄러운 편이다. 아시아코끼리의 발은 더 둥글고 넓으며, 발바닥 패드에 원형의 각질 조각이 관찰되기도 한다. 발톱의 수도 종에 따라 다르며, 아프리카코끼리는 앞발 4개·뒷발 3개, 아시아코끼리는 앞발 5개·뒷발 4개가 일반적이다.
