기본 콘텐츠로 건너뛰기

초파리 뇌 안에 나침판이 있다.



(When a fruit fly turns, E-PG nerve cells that form the ellipsoid body compass (purple) get updates from P-EN nerve cells in the handlebar-shaped protocerebral bridge (green). Credit: Credit: Tanya Wolff and Gerry Rubin)


(Experiments with flies tethered to thin metal rods helped researchers see how nerve cells in the doughnut-shaped ellipsoid body interact to create a reliable compass. Credit: Igor Siwanowicz)



 동물 가운데는 지구 자기장을 감지하는 능력을 지닌 것들이 있습니다. 몸 안에 나침판이 있어 눈으로 보지 않고도 방위를 측정할 수 있는 셈인데, 새와 어류는 물론 곤충에서도 그런 사례가 있습니다. 놀라운 점은 아주 작은 뇌를 지닌 초파리 역시 지구 자기장을 감지할 수 있다는 것입니다. 과학자들은 어떻게 그럴 수 있는지를 알기 위해서 계속해서 연구를 진행하고 있습니다. 


 하워드 휴즈 의학 연구소 (Howard Hughes Medical Institute)의 비벡 자야라만 (Vivek Jayaraman)이 이끄는 과학자 팀은 초파리의 작은 신경 세포가 지구 자기장을 감지할 수 있는 사실을 밝혀내 저널 네이처에 보고했습니다. 


 연구팀은 초파리에 뇌에 작은 바늘을 넣어서 E-PG 뉴런이라는 신경 세포를 자극하는 실험을 진행했습니다. 이 신경은 지구 자기장을 감지하는 데 큰 역할을 담당하지만, 혼자서 모든 일을 하지는 않는 것으로 나타났습니다. P-EN 뉴런이라는 다른 신경이 같이 협력해서 정확한 위치와 방향을 파악하는 데 도움을 주는 것입니다. 


 E-PG 뉴런이 (사진에서 원형 고리로 생긴 신경) 자기장을 감지한다면 P-EN 뉴런 (사진에서 손잡이 보양으로 생긴 신경)은 초파리가 방향을 트는 것을 확인해서 신호를 보내줍니다. 스마트폰으로 비유하면 하나는 나침판 역할이하고 하나는 동작을 감지하는 가속도 센서나 자이로 센서의 역할을 담당하는 것입니다. 


 이 두 신경의 조합으로 초파리는 매우 정확하게 방향을 파악하고 비행이 가능합니다. 초파리의 뇌 크기를 고려하면 놀라울 정도로 작은 기관이 이 일을 담당하는 것입니다. 이는 자연의 경이라고 할 수 있습니다. 


 물론 사람의 뇌가 초파리와는 비교할 수 없이 복잡한 고도의 사고 능력을 처리할 수 있지만, 이런 기능을 하는 뉴런은 없습니다. 만약 사람에도 이런 기관이 존재해서 동서남북의 방위를 느낄 수 있다면 유용하겠지만, 아마도 생존에 필수적이지는 않았을 것입니다. 인간은 다른 감각기관과 인지능력이 발달되어 있고 초파리처럼 빠르게 비행을 하는 생물이 아니기 때문이겠죠. 


 참고 


Jonathan Green et al, A neural circuit architecture for angular integration in Drosophila, Nature (2017). DOI: 10.1038/nature22343


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/

100 테슬라급 자기장 도달

 미국의 로스 알라모스 국립 연구소 (Los Alamos National Laboratory) 에서 과학자들이 지금까지 인간이 개발한 가장 강력한 자기장을 발생시키는 장치 개발에 도전하고 있습니다. 자기장의 세기를 나타내는 방법으로 자기력선의 밀도를 나타내기 위해 단위 면적당 자기력선의 수를 표시하는 단위인 테슬라 (T) 가 있습니다. (1T = 1Wb/㎡  웨버 (Wb) 는 자속의 단위)   의료용으로 사용되는 초전도체를 이용한 MRI 의 경우 1.5 - 3 테슬라급의 강력한 자기장으로 인체 내부를 볼 수 있게 만들지만 과학 연구용으로 이보다 더 강력한 자기장이 필요할 수 있습니다. 최근에 등장한 90 테슬라급 자기장에 이어 이번에 로스 알라모스 국립 연구소에서는 100 테슬라급인 100.75 T 를 실현 했다고 합니다.   이를 구현한 것은 18000 파운드 (8.16 톤 정도) 의 코일과 여기에 에너지를 공급할 1200 메가줄 (Megajoule) 급 모터 제네레이터등의 설비입니다.  (   The 1,200-megajoule motor generator that powers the magnetic pulse.  )  이와 같은 연구를 통해 알아내고자 하는 것은  Quantum Phase transitions and new ultra high field magnetic states Electronic Structure determination Topologically protected states of matter  로 요약할 수 있다고 합니다.   아무튼 수 T 급 MRI 만 해도 자기장의 힘이 엄청난데 100 T 라니 엄청난 자기장이네요. 이는 지구 자기장 세기보다 200만배 강력한 (물론 좁은 범위에서 작용하는 자기장이라 지구 전체...

고대 양서류 이야기 (2) - 악어를 닮은 거대 양서류들

  페름기에는 다양한 양막류가 진화해서 앞서 소개한 육상형 템노스폰딜리는 점차 설 자리를 잃게 됩니다. 하지만 양서류는 본래 자신의 서식지인 물과 습지에서 여전히 번성을 누렸습니다. 당시에는 악어류 같은 대형 양서형 파충류도 없던 시절이었기 때문에 이와 비슷한 생태학적 지위는 여전히 양서류의 몫이었습니다. 이들에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 비교적 간단히 다뤘는데, 오늘은 여기에 대한 보충 설명입니다.  책 정보:  http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200 Yes 24:  http://www.yes24.com/24/goods/58772859 11번가:  http://books.11st.co.kr/product/SellerProductDetail.tmall?method=getSellerProductDetail&prdNo=1977867160 알라딘:  http://www.aladin.co.kr/shop/wproduct.aspx?ItemId=134877825 교보문고:  http://www.kyobobook.co.kr/product/detailViewKor.laf?ejkGb=KOR&mallGb=KOR&barcode=9788970447988&orderClick=LAG&Kc= 인터파크 :  http://book.interpark.com/product/BookDisplay.do?_method=detail&sc.prdNo=279593764&sc.saNo=003002003&bid1=search_auto&bid2=detail&bid3=prd_img&bid4=001 영풍문고:  http://www.ypbooks.co.kr/book.yp?bookcd=100843205&gubun=NV ...