(With exceptionally keen vision and the fastest strike in the animal kingdom, mantis shrimp are formidable predators of coral reefs around the world. Credit: Roy L. Caldwell/University of California, Berkeley)
(Researchers stained mantis shrimp brain specimens with antibodies to obtain highly detailed images showing various types of neuronal processes. The reniform body (inset) is connected to the eye's visual (middle- and upper-left) and learning and memory center (small, blue structure at bottom). Credit: Marcel Sayre/Lund University Sweden and Roy L. Caldwell/University of California, Berkeley)
갯가재 (mantis shrimp)는 매우 독특한 갑각류입니다, 자연계에서 가장 빠른 주먹을 지닌 생물로 이를 이용해 사냥을 하는데, 엄청난 충격을 견딜 수 있는 특수한 구조를 지녀 소재 공학을 연구하는 과학자들의 주목을 받고 있습니다. 1만G의 가속도를 견디면서도 가벼운 생체 소재를 모방할 수 있다면 소재 공학의 혁신이 될 것입니다.
그런데 사실 갯가재에서 놀라운 부분은 주먹만이 아닙니다. 호주, 미국의 과학자들 (Hanne Thoen and Justin Marshall at Queensland Brain Institute at the University of Queensland in Brisbane, Australia, teamed up with Nicholas Strausfeld at the University of Arizona,)이 이끄는 국제 과학자팀은 갯가재의 시력에 대해서 조사했습니다.
사실 갯가재는 몸집에 비해 작은 뇌를 지니고 있지만, 시력은 매우 우수합니다. 기본적으로는 절지동물의 겹눈 구조에서 벗어나지 않지만, 놀랍게도 편광을 포함 12가지 파장을 감지할 수 있기 때문입니다. 사람은 사실상 가시광 영역에서 일부 파장만 볼 수 있을 뿐입니다. 물론 카메라 같은 눈을 지닌 사람이 물체의 형태를 파악하는데 훨씬 유리하지만, 갯가재 역시 인간은 볼 수 없는 다양한 파장을 감지해 먹이의 위치를 정확하게 파악하고 주먹을 날립니다.
연구팀은 갯가재의 뇌 앞쪽에 있는 reniform body 라는 신경핵에 그 비밀이 숨겨져 있다는 것을 발견했습니다. reniform body는 갯가재의 뇌에서 기억을 담당하는 버섯체 (mushroom body)와 연결되어 빠른 속도로 시각적 정보를 처리하고 숨어 있는 먹이를 파악할 수 있게 합니다. 버섯체는 후각 정보도 처리하기 때문에 갯가재는 시각 및 후각 정보를 통합해 주변 환경과 먹이를 감지할 수 있습니다.
갯가재 자체는 척추동물보다 단순한 구조를 지닌 갑갈류에 불과하지만, 이들 역시 수억 년의 진화 과정을 통해 획득한 놀라운 능력들이 있습니다. 뛰어난 시력과 작지만 효율적인 뇌, 그리고 엄청난 속도로 움직이는 주먹과 그 힘을 견디는 외골격 등 과학자들의 흥미를 끄는 요소가 하나 둘이 아닙니다. 앞으로도 이 갑각류에 대한 연구는 계속될 것입니다.
참고
Hanne Halkinrud Thoen et al, The reniform body: An integrative lateral protocerebral neuropil complex of Eumalacostraca identified in Stomatopoda and Brachyura, Journal of Comparative Neurology (2019). DOI: 10.1002/cne.24788
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