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[표지로 읽는 과학] 북한군과 닮은 벌새 기동성, 어떻게 진화했나?

2018년 02월 10일 13:00

[표지로 읽는 과학-사이언스]

 

 

이미지 확대하기Science 제공
Science 제공

평창올림픽 개막을 앞둔 8일 북한은 약 100여분 간 군대 열병식을 벌였다. 김정은 노동당 위원장 체제에서 진행됐던 그간의 열병식과 달리 생중계되지 않았지만, 북한군은 열병식 때마다 재빠르고 절도있는 동작을 시연하는 것으로 유명하다.

 

북한군에 뒤지지 않는 기동성을 가진 생명체, 자유자재로 속도를 조절하는 ‘벌새’가 2월 둘째주 학술지 ‘사이언스’의 표지에 등장했다. 이 움직임을 모델로 군사용 소형 비행로봇을 설계하기도 한다.

 

벌새 특유의 기동성은 어떻게 진화돼 온 걸까? 사실 이런 질문에 답을 얻기 위해 유전자 분석법을 많이 쓰지만, 이것만으로 세분화된 진화가계를 작성하려면 허점이 생길 수 있다. 생명체의 움직임과 생김새는 유전자에 근거한 특정 패턴을 가진 것이 맞지만, 자유도가 크고 생명체가 가진 다른 특징들과 복합적으로 상호작용한 결과로서 나타나기 때문이다.

 

최근 이런 형태적 특성과 행동 특성 등의 상호작용을 종합적으로 분석해 벌새 진화의 비밀을 밝힌 연구가 나왔다.

 

캐나다 브리티시컬럼비아대와 독일 프레이브루그대 등 공동 연구팀이 9일 25종의 벌새 총 207마리의 비행행동을 컴퓨터로 분석한 다음, 이 특징에 근거한 벌새의 진화가계도를 작성해 발표했다. 이번 조사에 포함된 벌새는 알려진 전체 벌새(337종)의 약 7% 수준이다.

 

연구팀은 체질량과 최대 방향전환 각도, 회전능력, 그리고 평균속도와 가속도 등을 종합적으로 분석했고, 각 개체별 근육의 크기나 신경구조와 같은 신체적 특징과 연계해 비행능력을 구분했다.

 

그 결과 벌새의 교묘한 비행 행동 패턴의 65%가 형태학적 특징과 연계해 있음을 확인했으며, 이를 바탕으로 가계도를 완성했다(아래). 나머지 약 34% 이상의 움직임은 각 생명체가 상황에 따라 우연히 반응해 행동한 것으로 신체적 특징과 연결점을 찾지 못했다고 설명했다. 벌새의 가속도는 근육량과 관련이 가장 컸으며, 빠른 회전과 방향전환 능력은 날개의 형태의 영향을 크게 받았다고 연구팀은 분석했다.

 

논문 제1 저자인 브리티시컬럼비아대 동물학과 로슬린 다킨 박사는 “날개의 모양은 방향 전환과 회전 능력을 개량하기 위해, 그리고 근육은 새들이 낼 수 있는 최대 가속도를 높이기 위한 방향으로 진화했다”며 “벌새의 모양과 행동에 근거한 진화 과정 분석법을 보다 큰 조류에도 적용하면, 형태상 비슷한 여러 종이 생존해있는 종들의 진화 가계도를 더 명확히 할 수 있을 것”이라고 전망했다.

 

 

이미지 확대하기벌새의 감지기를 부착해 행동 패턴과 특징을 측정해 25종의 벌새들의 진화 가계도(왼쪽)를 작성했다. 행동패턴의 경우 회전방향전환(Pitch-roll turn, PRT), 감속(deceleration, DecHor), 회전방향전환(Arcing turn, Arc), 가속(Acceleration) 등의 능력이 포함됐다. - Science 제공
벌새에 감지기를 부착해 행동 패턴과 특징을 측정해 25종의 벌새들의 진화 가계도(왼쪽)를 작성했다. 행동패턴의 경우 회전방향전환(Pitch-roll turn, PRT), 감속(deceleration, DecHor), 회전방향전환(Arcing turn, Arc), 가속(Acceleration) 등의 능력이 포함됐다. - Science 제공

 

 

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