기본 콘텐츠로 건너뛰기

폭탄 먼지 벌레의 비밀



(독성 스프레이를 방출하는 폭탄 먼지 벌레. Bombardier beetles eject a liquid called benzoquinone, which they superheat and expel in an intense, pulsating jet. The explosive mechanism used by the beetle generates a spray that's much hotter than that of other insects that use the liquid, and propels the jet five times faster.
Credit: Charles Hedgcock ) 

 방귀 벌레라는 애칭(?)을 가지고 있는 폭탄 먼지 벌레(Bombardier beetles)는 남극 대륙을 제외한 전세계 모든 대륙에서 볼 수 있는 딱정벌레과 곤충으로 약 500여 종이 알려져 있습니다. 우리나라에서도 발견되죠. 이 벌레는 별명처럼 위협을 당하면 강력한 가스를 분출해 천적을 물리칩니다.

 이 강력한 가스는 방귀가 아니라 고온 고압의 독성 물질로 여기에 대응할 수 있도록 진화된 극히 일부 천적을 제외하고 모든 적을 물리칠 수 있습니다. 이들은 복부에 두개의 원료 물질을 보관하는 주머니를 가지고 있습니다. 두 원료 물질은 hydroquinones 과 hydrogen peroxide입니다. 이 두 물질이 반응하면 폭발하면서 고온의 독성 스프레이 형식으로 1,4-Benzoquinone 이 방출됩니다. 

 따라서 폭탄 먼지 벌레는 스컹크와는 완전히 격이 다른 동물계의 화학전 전문가라고 할 수 있습니다. 이 물질은 심지어 사람에게도 상당한 고통을 안겨줄 수 있습니다. 하지만 이 고온의 벤조퀴논은 폭탄 먼지 벌레에게도 위험합니다. 어떻게 이 벌레들은 자신이 내뿜는 독가스에 손상을 입지 않을 수 있는지는 지금까지 미스테리였습니다.      

 MIT, 애리조나 주립 대학, 브룩헤븐 국립 연구소의 과학자팀은 이 곤충의 비밀을 밝히기 위해서 강력한 고속 싱크로트론 X선 (high-speed synchrotron X-ray)을 사용했습니다. 이 신기술을 이용해서 과학자들은 곤충의 체내를 해부하지 않고도 실시간으로 관찰할 수 있습니다. (동영상 참조) 



(동영상)    

 폭탄 먼지 벌레가 '폭탄'을 체내에서 발사하는 순간을 포착하기 위해, 연구팀은 초당 2000 프레임으 고속으로 그 내부를 촬영했습니다. 몸길이 11-18mm 에 불과한 작은 곤충의 체내에서 일어나는 일을 이렇게 고속으로 촬영해서 생생하게 재구성한다는 것은 그야말로 현대 과학기술의 경이라고 할 수 있을 것입니다. 

 연구 결과 이 곤충들은 아주 단순한 방식으로 폭발 반응을 콘트롤 하는 것으로 드러났습니다. 원료 물질이 폭발 주머니 안으로 들어가면 여기서 폭발이 일어나는데 그러면 압력이 높아지면서 입구가 닫히는 단순한 수동 밸브식 방식이라고 합니다. 하지만 이런 단순한 방식으로 닫아주지 않으면 적이 아니라 이 곤충이 폭발할 우려가 있기 때문에 이런 안전 장치는 반드시 필요한 것이죠. 

 폭발 이후 압력이 낮아지면 다시 주머니 안쪽으로 원료 물질이 들어올 수 있게 되는데, 물론 위협을 받았을 때만 폭발 원료 물질이 주머니 안쪽으로 들어가게 됩니다. 폭발할 때는 이 곤충이 견딜 수 있을 만큼만 소량씩 물질이 주입되기 때문에 고속 카메라로 보면 여러 차례 물질을 방출하는 것을 볼 수 있습니다.

 독성 물질을 진화시킨 곤충은 매우 많지만 이런 방식으로 뿜어내는 것은 폭탄 먼지 벌레 뿐입니다. 그 결과 더 효과적인 방어 수단이 된 것은 말할 것도 없습니다. 이 곤충이 뿜어내는 고온의 가스는 온도가 섭씨 100도에 이릅니다. 당연히 이렇게 위험한 물질은 체내에서 보관할 수 없고 원료 물질만 보관 한 후 빠르게 배출을 해야 안전하겠죠. 

 이들은 진정한 의미의 진화적 화학전 전문가들입니다. 이 연구는 사이언스에 실렸습니다. 

 참고 

 Journal Reference:
  1. Eric M. Arndt, Wendy Moore, Wah-Keat Lee, Christine Ortiz.Mechanistic origins of bombardier beetle (Brachinini) explosion-induced defensive spray pulsation. Science, 2015 DOI:10.1126/science.1261166




라벨:

댓글

댓글 쓰기

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...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

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)...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

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...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기