기본 콘텐츠로 건너뛰기

초파리도 행동하기 전에 생각한다 ?



 초파리 (fruit fly) 는 몸길이가 수 mm 에 불과한 작은 파리로 특히 썩은 과일이나 음식물 쓰레기 위에 흔하게 나타나 귀찮게 만드는 곤충입니다. 그런데 초파리가 큰 파리에 비해서 징그럽지 않기는 하지만 역시 하찮은 생물이라는 인간의 편견에 일침을 가하는 연구 결과가 최근 사이언스에 게재되었습니다. 옥스퍼드 대학의 샤믹 다스굽타 (Dr Shamik DasGupta) 와 그의 동료들이 이 작은 초파리가 행동을 하기전 생각을 한다 (Fruit flies 'think' before they act) 는 사실을 발견하고 이를 보고한 것입니다. 


 연구자들은 본래 초파리가 냄새의 농도에 따라 먹이를 찾거나 위험을 회피할 것으로 예상하고 이를 실험했으나 그 결과는 놀랍게도 초파리가 충동적, 본능적으로 이동하는 것이 아니라 선택을 하기 전 아마도 어떤 판단을 하는 것으로 나타났다고 합니다. 수 mm 에 불과한 초파리의 뇌와 신경계가 얼마나 작은 지를 고려하면 놀라운 결과라고 하겠습니다.  

 

(몸길이가 수 mm 에 불과한 초파리도 행동하기 전에 생각을 먼저 할 수 있다는 연구 결과가 나왔습니다. Drosophila sp fly. Credit: Muhammad Mahdi Karim/Wikipedia )


 연구자들은 초파리 (Drosophila fruit flies) 를 특정 농도의 냄새를 피하도록 훈련시킨 후 이 초파리를 좁은 방에 넣고 양끝에서 냄새의 농도를 달리하면 어느 방향으로 이동하는지 관찰했습니다. 냄새를 내는 화학물질의 농도가 아주 큰 차이를 보이면 초파리는 정확하고 빠르게 맞는 답을 찾아서 이동했습니다. 그러나 농도가 구별하기 힘들면 정확한 답을 찾는데 어려움을 겪었습니다. 


 여기까지는 별 다른 특징이 없지만 연구자들이 FoxP 라는 유전자에 변형을 일으킨 초파리를 실험했을 때 정상 초파리와는 확연히 다른 특징이 나타났습니다. 즉 이 유전자가 변형되어 제 기능을 못하는 초파리들은 애매한 농도에서 답을 찾는데 더 많은 시간이 걸리거나 혹은 제대로 답을 찾지 못했습니다. 초파리의 FoxP 유전자는 초파리의 뇌를 구성하는 20 만개의 뉴런 (neuron) 가운데 200 정도 뉴런이 모여 있는 작은 클러스터 주변에서 주로 활성화 되어 있습니다. 그리고 이 부위가 초피리가 경험과 여러 근거를 기준으로 판단을 내리는데 도움을 주는 것 같습니다. 


 초파리의 FoxP 유전자는 한가지이지만 훨씬 고등한 동물인 인간은 4 가지 종류의 FoxP gene 을 가지고 있습니다. 이중에서 FoxP1 과 FoxP2 는 각각 언어 및 인지 발달에 연관되어 있다고 알려져 있습니다. 또 동시에 피아노를 연주하는 것과 같은 정교한 동작을 학습하는데도 연관성이 있습니다. 수많은 동물에서 이 유전자는 생각하는 능력과 연관성이 있어 보입니다.  


 그런데 이 유전자에 장애가 생긴 초파리가 정확한 판단을 내리는데 장애를 보였다는 점은 이 유전자가 초파리에서도 학습과 인지 능력에 어떤 역할을 한다는 것을 의미합니다. 물론 동시에 초파리가 이런 능력을 가지고 있다는 것도 의미하고 있습니다. 애시당초 본능에 따라서만 움직인다면 다른 감각기능은 멀쩡하므로 유전자에 이상 유무와 상관없이 같은 행동을 보였을 것이기 때문이죠. 


 현재까지 과학자들은 언어 유전자 (language gene) 이나 혹은 의사 결정 유전자 (decision - making gene) 이라 불리는 FoxP  유전자가 어떻게 이렇게 다양한 정신 활동에 관여하는지는 정확히 모르고 있습니다. 그런데 인간보다 훨씬 간단한 구조를 지니고 있으면서 유전자 조작을 통해서 연구를 진행하기 쉬운 (인간에서 돌연변이를 유발해서 실험을 할 수는 없으니) 초파리를 이용해서 그 비밀을 조금더 다가선 셈입니다.


 아무튼 초파리도 '학습' 을 할 수 있을 뿐 아니라 판단을 내릴 수 있을지 모른다는 연구 결과는 흥미롭습니다. 그렇다고 해도 귀찮은 초파리를 없애기전에 우리 인간들이 한번 더 생각을 할 이유는 없겠지만 말이죠.   


 참고   




Journal Reference:
  1. Shamik Dasgupta, Clara Howcroft Ferreira, and Gero Miesenbock. FoxP influences the speed and accuracy of a perceptual decision in Drosophila.Science, May 2014 DOI: 10.1126/science.1252114

댓글

이 블로그의 인기 게시물

벨 V-280 Valor 시험 비행 성공

( The V-280 Valor flew for the first time at Bell Helicopter's Amarillo Assembly Center in Texas(Credit: Bell Helicopter/YouTube) )  앞서 소개드린 V-280 발러가 첫 번째 비행 테스트에 성공했다는 소식입니다. V-22 오스프리의 소형화 버전이라고 할 수 있는 V-280 발러는  미 육군의 차세대 헬기 사업인 Future Vertical Lift (FVL)에 입찰을 시도하는 틸트로터기로 현재 미 육군이 주력으로 사용하는 블랙호크 헬기와 비슷한 체급입니다. 다만 틸트로터기인 만큼 최고 속도나 항속 거리면에서 더 유리합니다. 스펙은 이전 포스트를 참조해 주시기   이전 포스트:  https://blog.naver.com/jjy0501/221115245986  (동영상)   V-280 발러는 틸트로터기의 더 대중화 될 수 있을지를 검증하는 중요한 무대가 될 것입니다. V-22 오스프리의 경우 복잡한 구조로 인해 가격이 너무 비싸져서 사실 미국은 몰라도 그 동맹국에 널리 도입되기는 어려운 부분이 있습니다. V-280 역시 가격이 아주 저렴할 것 같지는 않지만, 좀 더 합리적인 대안은 될 수 있을 것 같습니다. 만약 성공적인 결과가 나오면 한국을 포함한 미국의 동맹국에서 도입을 검토할 수 있을지 모르겠다는 생각입니다.   참고  https://newatlas.com/bell-v-280-valor-maiden-flight/52663/

세상에서 가장 큰 벌

( Wallace's giant bee, the largest known bee species in the world, is four times larger than a European honeybee(Credit: Clay Bolt) ) (Photographer Clay Bolt snaps some of the first-ever shots of Wallace's giant bee in the wild(Credit: Simon Robson)  월리스의 거대 벌 (Wallace’s giant bee)로 알려진 Megachile pluto는 매우 거대한 인도네시아 벌로 세상에서 가장 거대한 말벌과도 경쟁할 수 있는 크기를 지니고 있습니다. 암컷의 경우 몸길이 3.8cm, 날개너비 6.35cm으로 알려진 벌 가운데 가장 거대하지만 수컷의 경우 이보다 작아서 몸길이가 2.3cm 정도입니다. 아무튼 일반 꿀벌의 4배가 넘는 몸길이를 지닌 거대 벌이라고 할 수 있습니다.   메가칠레는 1981년 몇 개의 표본이 발견된 이후 지금까지 추가 발견이 되지 않아 멸종되었다고 보는 과학자들도 있었습니다. 2018년에 eBay에 표본이 나왔지만, 언제 잡힌 것인지는 알 수 없었습니다. 사실 이 벌은 1858년 처음 발견된 이후 1981년에야 다시 발견되었을 만큼 찾기 어려운 희귀종입니다. 그런데 시드니 대학과 국제 야생 동물 보호 협회 (Global Wildlife Conservation)의 연구팀이 오랜 수색 끝에 2019년 인도네시아의 오지에서 메가칠레 암컷을 야생 상태에서 발견하는데 성공했습니다.   메가칠레 암컷은 특이하게도 살아있는 흰개미 둥지가 있는 나무에 둥지를 만들고 살아갑니다. 이들의 거대한 턱은 나무의 수지를 모아 둥지를 짓는데 유리합니다. 하지만 워낙 희귀종이라 이들의 생태에 대해서는 거의 알려진 바가 없습니다.  (동영상)...

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...