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- 14~16마리의 붉은바다거북(Caretta caretta) 4개의 그룹을 작은 물통에서 조사
- 거북이의 먹이 춤에서 자기 감각(magnetoreception)이 드러나
- 장거리 이동을 위한 나침반 메커니즘과 음식에 대한 기억을 위한 지도 메커니즘 갖춰
- 거북이에게 교란장을 적용했을 때, 예상했던 대로 행동 실험에서 거북이 방향 감각 손상

기쁨에 찬 동물의 춤(영상)

거북이의 먹이 춤에서 자기 감각(magnetoreception)이 드러나
바다거북은 두 가지 방법으로 자기장을 감지하고 사용한다.

바다거북은 지구 자기장을 이용해 방향을 찾을 뿐만 아니라, 이를 이용해 음식 공급원의 위치를 ​​기억한다. 연구자들이 "네이처"에 보고한 바에 따르면, 붉은머리 바다거북은 주변 환경의 자기장이 맛있는 간식을 약속하면 기쁨의 춤을 춘다고 한다. 행동 실험 결과 거북이는 두 가지 자기 감각을 갖고 있는 것으로 나타났다. 장거리 이동을 위한 나침반 메커니즘과 음식에 대한 기억을 위한 지도 메커니즘이다. 

▲ 카리브해의 붉은바다거북(Caretta caretta). pixabay

바다거북은 먼 거리를 수영하는 것으로 알려져 있으며, 계절과 나이에 따라 다른 해양 지역에 서식한다. 파충류는 평생 익숙한 번식지와 먹이원으로 돌아오는 경우가 많다. 그들이 어떻게 그들을 다시 찾았는지는 지금까지 불분명하다. 그러나 계절에 따라 이동하는 다른 동물과 마찬가지로 거북이도 지구 자기장을 내부 지도와 나침반으로 사용하여 방향을 찾는다는 증거가 있다.

자기장은 나침반과 마찬가지로 거북이에게 방향을 알려준다. 즉, 중력에 의한 자기장 선의 극성이나 경사 패턴을 통해 방향을 알려준다. 동시에 자기장은 지도 역할을 하며 자기장의 강도와 위치에 따른 경사각을 통해 특정 위치를 보여준다. 하지만 거북이는 이 위치 특징만 인식할 수 있을까요, 아니면 기억할 수도 있을까?

바다거북이 행동 테스트

이를 확인하기 위해, 노스캐롤라이나 대학의 카일라 고포스가 이끄는 팀은 어린 바다거북의 행동을 더 자세히 조사했다. 연구진은 14~16마리의 붉은바다거북(Caretta caretta)으로 이루어진 4개의 그룹을 작은 물통에서 개별적으로 수영하게 한 다음, 멕시코만, 카리브해, 대서양의 서로 다른 지리적 위치에 상응하는 자기장을 생성했다.

한 들판에서 생물학자들은 거북이에게 간식을 주었고, 두 번째 자기 패턴에서는 파충류에게 아무것도 주지 않았다. 고포스와 그녀의 동료들은 2개월 동안 이 연습을 여러 번 반복하여 동물들의 조건화를 시도했고 동물들이 어떻게 반응하는지 관찰했다. 그들은 또한 4개월 후에도 훈련된 행동이 여전히 존재하는지 확인했다.

먹이를 먹는 상황이 춤 동작을 유발한다.

거북이들이 이전에 음식을 받았던 곳 주변의 자기장 좌표를 감지하자, 특이한 방식으로 춤을 추기 시작했다는 것이 밝혀졌다. 그들은 앞다리 두 개를 이용해 힘차게 노를 저어가며 똑바로 서서 머리를 수면이나 물 밖으로 들고 입을 벌렸다. 가끔은 그 자리에서 회전하기도 했다. 어떤 사람들은 이러한 특징 중 일부만 보였고, 다른 사람들은 모든 "댄스 동작"을 완성했다.

© NPG press
 

각각의 통제 시나리오에서, 자기적 위치 패턴이 먹이를 보장하지 않는 경우, 거북이는 차분하게 행동하거나 노를 저거나 방향을 바꾸지 않고 매우 차분한 춤 동작만 보였다. 동물들은 또한 자기장 선의 기울기나 세기 중 하나만이 "먹이를 먹는 위치"와 일치하고, 두 가지가 동시에 일치하지 않을 때도 동일한 무관심한 반응을 보였다. "4개월 후 테스트를 실시했을 때, 거북이는 여전히 두 밭을 구별할 수 있었다"고 연구팀은 보고했다.

음식 기억을 위한 자기 카드

따라서 생물학자들은 "먹이 춤"은 기대와 기대의 표현이라고 결론지었다. 이는 거북이가 지리적으로 특정한 자기장 패턴을 구별하고 이 위치 좌표가 무엇을 의미하는지 기억하는 법을 배울 수 있다는 것을 보여준다. 이런 식으로 동물들은 기억 속에 잠재적인 음식 공급원에 대한 일종의 자기 지도를 만든다고 고포스와 그녀의 동료들은 결론지었다.

"저희의 연구는 동물이 특정 지역의 자연적 자기적 특징을 학습하고 기억할 수 있다는 직접적인 증거를 제공한다. 이러한 능력을 통해 거북이와 다른 동물들은 생태적으로 중요한 목적지의 위치를 ​​알아내고 긴 이동을 한 후 그곳으로 돌아올 수 있을 것"고 생물학자들은 기술했다. "우리가 아는 한, 그런 능력은 이전에 동물에게서 입증된 적이 없다.“

동물들은 기억 속에 잠재적인 음식 공급원에 대한 일종의 자기 지도를 만든다

더블 자기감각

놀랍게도 추가 테스트 결과 이 ​​"식량 지도"는 거북이가 일반적으로 항해하고 장거리 이동을 완료하는 데 사용하는 자기 나침반과 동일하지 않다는 것이 밝혀졌다. 최근 연구에 따르면, 이러한 내부 나침반은 빛에 의해 유도된 라디칼 쌍과 감각 세포에서의 화학적 인식을 기반으로 합니다. 고주파 진동 자기장은 이러한 화학적 자기 수용을 방해한다.

연구원들이 거북이에게 이런 교란장을 적용했을 때, 예상했던 대로 별도의 행동 실험에서 거북이의 방향 감각이 손상되었다. 그러나 간섭 신호는 자기 음식 신호에 대한 동물의 춤 행동을 변화시키지 않았다. 이 연구에 따르면, 바다거북은 자기장을 감지하고 그에 따라 방향을 잡는 두 가지 다른 감각 메커니즘을 가지고 있는 것으로 나타났다. 또한 실험에 따르면, 지도가 아닌 자기 나침반만이 라디칼에 의해 화학적으로 매개된다.

자기저항에 대한 두 번째 대안적 메커니즘이 정확히 어떻게 작동하는지는 아직 불분명하다. 후속 연구를 통해 이 점을 명확히 하고, 자기장을 이용해 방향을 잡는 다른 거북이나 물고기, 새 등 동물도 두 개의 자기 감각을 가지고 있는지, 그리고 각 감각이 어떻게 기능하는지 조사해야 한다.
(Nature, 2025; doi: 10.1038/s41586-024-08554-y)
출처: Nature

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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