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

150년 만에 다시 울린 희귀 곤충의 울음 소리

  ( The katydid Prophalangopsis obscura has been lost since it was first collected, with new evidence suggesting cold areas of Northern India and Tibet may be the species' habitat. Credit: Charlie Woodrow, licensed under CC BY 4.0 ) ( The Museum's specimen of P. obscura is the only confirmed member of the species in existence. Image . Credit: The Trustees of the Natural History Museum, London )  과학자들이 1869년 처음 보고된 후 지금까지 소식이 끊긴 오래 전 희귀 곤충의 울음 소리를 재현하는데 성공했습니다. 프로팔랑곱시스 옵스큐라 ( Prophalangopsis obscura)는 이상한 이름만큼이나 이상한 곤충으로 매우 희귀한 메뚜기목 곤충입니다. 친척인 여치나 메뚜기와는 오래전 갈라진 독자 그룹으로 매우 큰 날개를 지니고 있으며 인도와 티벳의 고산 지대에 사는 것으로 보입니다.   유일한 표본은 수컷 성체로 2005년에 암컷으로 생각되는 2마리가 추가로 발견되긴 했으나 정확히 같은 종인지는 다소 미지수인 상태입니다. 현재까지 확실한 표본은 수컷 성체 한 마리가 전부인 미스터리 곤충인 셈입니다.   하지만 과학자들은 그 형태를 볼 때 이들 역시 울음 소리를 통해 짝짓기에서 암컷을 유인했을 것으로 보고 있습니다. 그런데 높은 고산 지대에서 먼 거리를 이동하는 곤충이기 때문에 낮은 피치의 울음 소리를 냈을 것으로 보입니다. 문제는 이런 소리는 암컷 만이 아니라 박쥐도 잘 듣는다는 것입니다. 사실 이들은 중생대 쥐라기 부터 존재했던 그룹으로 당시에는 박쥐가 없어 이런 방식이 잘 통했을 것입니다. 하지만...

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)...

eMMC 달고 가격 낮췄다. 마이크로소프트 서피스 랩탑 고 발표

  (출처: 마이크로소프트)   마이크소프트가 서피스 랩탑의 보급형 버전을 발표했습니다. 서피스 랩탑 고 ( Surface Laptop Go )는 서피스 랩탑 3의 13.5/15인치 보다 작은 12.45인치 픽셀 센스 ( 1536 x 1024 Resolution 148 PPI, 10포인트 멀티 터치 ) 디스플레이를 탑재하고  Core i5-1035G1 (4C / 8T 1.0-3.6 GHz, 32EU, 15W TDP)를 사용한 무게 1.1kg의 경량 노트북입니다. 여기까지는 흠잡을 때 없어 보이지만, 549달러의 기본 모델이 4GB LPDDR4x 메모리와 64GB eMMC를 탑재했다는 사실은 호불호가 갈릴 것 같습니다. 다른 스펙은 가격대비 우수하고 고급진 외형을 지니고 있으나 속도도 느린 eMMC에 용량도 64GB에 불과하다면 실사용에서 불편할 일이 적지 않을 것이기 때문입니다.  Component Laptop Go CPU Intel Core i5-1035G1 4C / 8T 1.0-3.6 GHz Gen 10 Graphics with 32 Eus 15W TDP Memory 4 / 8 GB LPDDR4x 16 GB LPDDR4x Available on Commercial Model Display 12.45-inch PixelSense 1536 x 1024 Resolution 148 PPI 3:2 Aspect Ratio 10-Point multitouch Storage 64 GB eMMC 128 GB or 256 GB SSDs Wireless Wi-Fi 6 Bluetooth 5.0 I/O 1 x USB Type-C 1 x USB Type-A Headset jack Surface Connect Webcam 720p f2.0 Battery Up to 13 hours 39-Watt adapter Dimensions 278 x 206 x 15.7 mm 10.95 x 8.10 x 0.62 inches Weight 1110 grams...