(The variation in the size of soldiers and minor workers is caused by the brief presence, during the larval phase of a seemingly 'useless' rudimentary organ. This discovery answers a question -- about the difference in ants in a single colony -- that it lead Charles Darwin to doubt his own theory of evolution. Credit: Alex Wild)
개미 군집의 절대 다수는 작은 일개미입니다. 하지만 이들만으로는 효과적으로 외적의 침입에 대응할 수 없기 때문에 큰 몸집과 턱을 지닌 병정개미가 존재합니다. 과학자들은 오랜 세월 어떻게 하나의 애벌레들이 병정개미와 일개미로 적절하게 분화할 수 있는지 연구했습니다.
맥길 대학의 에하브 아부헤이프 교수 (Ehab Abouheif from McGill's Biology Department)와 라젠드흐란 라자쿠마르 (Rajendhran Rajakumar)는 애벌레가 병정개미로 분화하는데 결정적인 역할을 하는 장기를 확인했습니다. 그 비밀은 예상치 못한 퇴화된 흔적 기관에 있었습니다.
연구팀은 개미의 애벌레 단계에서 나타나는 쓸모없는 기관들이 어떤 숨은 기능을 하는지 연구했습니다. 예를 들어 날개로 분화하는 imaginal wing disc는 애벌레 발달 단계의 후반에 등장했다 사라지는데 병정개미의 경우 당연히 날개가 필요없으므로 별 의미가 없는 중간 단계로 여겨졌습니다.
하지만 연구팀이 Pheidole 속의 개미에서 이를 외과적으로 절제한 결과 놀랍게도 병정개미의 머리 크기와 몸집이 작아지는 것을 확인했습니다. 이는 병정개미의 발달에 이 장기가 중요한 역할을 한다는 점을 시사합니다. 물론 이것만으로는 적절한 비율의 병정개미를 확보하기 어려울 것입니다.
병정개미가 너무 많으면 군집이 제대로 유지되기 어렵고 반대로 너무 적으면 외적을 방어하기 어려울 것입니다. 따라서 병정개미가 너무 많으면 억제 페로몬의 농도가 높아져 imaginal wing disc의 발달을 억제하는 것으로 보입니다. 이런 방식으로 대략 병정 개미를 전체 개미 군집의 5-10% 수준에서 일정하게 유지할 수 있습니다. 다만 아직도 우리가 알지 못한 다른 조절 기전이 존재할지도 모릅니다.
개미는 척추동물에 비해 훨씬 단순한 생물체이지만, 상당히 복잡한 군집을 유지할 수 있는 놀라운 능력을 지니고 있습니다. 앞으로도 그 비밀을 밝히기 위한 연구가 계속될 것입니다.
참고
Rajendhran Rajakumar et al, Social regulation of a rudimentary organ generates complex worker-caste systems in ants, Nature (2018). DOI: 10.1038/s41586-018-0613-1
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