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- 흡반이 달린 유연한 다리는 이동뿐만 아니라 촉각, 맛 감지, 심지어 번식에도 활용
- 민문어는 구멍의 크기에 따라 두 가지 서로 다른 전략을 사용하는 것으로 나타나.
- 두 경우 모두 문어는 먼저 구멍을 탐색한 후 3~5개의 다리를 차례로 밀어 넣었다.
- 구멍이 눈 사이 거리보다 클 때, 문어는 이미 구멍을 통과한 다리로 격벽을 밀어내며 남은 다리와 머리, 외투막을 단 한 번의 동작으로 끌어당겨

문어는 어떻게 미세한 틈을 통과할까

유연한 탈출의 귀재: 문어는 좁은 공간에서 벗어나는 데 작은 구멍 하나만으로도 충분하다. 최근 연구에 따르면 문어는 통로의 크기에 따라 각기 다른 전략을 사용한다. 머리를 먼저 밀어 넣고 남은 다리를 빼내기도 하고, 머리를 가장 마지막에 빼내기도 합니다. 이 연구 결과는 유연한 소프트 로봇을 발전시키는 데에도 도움이 될 수 있다. 

▲ 문어는 자신의 몸 지름보다 훨씬 작은 틈새도 통과할 수 있다.Foto: © Michael Kuba

문어는 여러 면에서 이례적인 생물이다. 놀라운 인지 능력을 발휘하며, 먹이를 찾을 때는 종을 넘어선 팀을 이루어 협력하기도 한다. 또한 흡반이 달린 유연한 다리는 이동뿐만 아니라 촉각, 맛 감지, 심지어 번식에도 활용한다.

유연하게 흘러가는 문어

싱가포르 국립대학교의 웬치 신(Wenci Xin) 연구팀은 이 지능적인 두족류의 또 다른 매혹적인 특징에 주목했다. 신 연구원은 "문어는 마치 물이 틈새로 흘러가는 것처럼 자신의 몸 형태를 변형해 미세한 구멍을 통과할 수 있다. 따라서 이들의 몸집 크기는 이동 공간을 거의 제한하지 않다"고 설명했다. 실제로 몸통 지름보다 훨씬 작은 구멍도 문어에게는 거의 장애물이 되지 않는다. 연구진은 "하지만 문어가 환경의 제약에 상호작용하고 적응하기 위해 다리와 몸을 어떻게 조직하는지는 지금까지 명확히 밝혀지지 않았다"라고 덧붙였다.

문어의 비밀을 밝혀내기 위해 연구팀은 어린 민문어(Octopus vulgaris)와 어린 마야문어(Octopus maya)의 탈출 능력을 시험했다. 연구진은 원형 구멍이 하나 뚫린 작은 아크릴 상자를 제작했다. 구멍의 지름은 문어의 양 눈 사이 거리를 기준으로 설정했다. 실험 대상 문어들의 눈 사이 거리는 15~35mm 사이였으며, 이는 외투막 내부에 있는 단단한 연골 구조의 크기를 나타내는 좋은 지표다. 연구진은 구멍 크기를 눈 사이 거리보다 약간 크게 만들기도 하고, 5mm 작게 만들기도 했다.

구멍 크기에 따른 다양한 전략

실험을 위해 연구진은 상자를 작은 문어 위에 씌운 뒤, 문어가 구멍을 통과해 수조의 넓은 공간으로 다시 나가는 과정을 촬영했다. 그 결과, 민문어는 구멍의 크기에 따라 두 가지 서로 다른 전략을 사용하는 것으로 나타났다. 두 경우 모두 문어는 먼저 구멍을 탐색한 후 3~5개의 다리를 차례로 밀어 넣었다.

연구팀은 "구멍이 눈 사이 거리보다 클 때, 문어는 이미 구멍을 통과한 다리로 격벽을 밀어내며 남은 다리와 머리, 외투막을 단 한 번의 동작으로 끌어당겼다"고 보고했다. 그러나 구멍이 너무 작아 이 동작을 할 수 없을 때 문어는 단계를 나누어, 먼저 남은 다리들을 끌어당긴 후 마지막으로 머리와 외투막을 통과시켰다. 이때 문어는 부피가 큰 이 몸체 부위들을 능동적으로 축소시켰다.

소프트 로봇의 모델

반면 마야문어는 작은 구멍이 주어졌을 때 아예 통과하려는 시도조차 하지 않았다. 작은 구멍과 큰 구멍이 모두 마련된 수정된 실험 환경에서, 마야문어는 작은 구멍을 탐색하고 다리 몇 개를 넣어보기도 했지만 결국 더 쉬운 길인 큰 구멍을 선택했다.

연구진의 관점에서 민문어의 이러한 기교는 재난 지역의 접근하기 어려운 폐허를 조사할 수 있는 차세대 소프트 로봇 개발에 도움이 될 수 있다. 신 연구원은 "지금까지 이러한 임무에 사용된 모든 수색·구조 및 탐사 로봇은 좁은 틈을 이동할 수 있도록 가늘고 뱀 같은 몸체 구조를 가졌다"고 설명했다. 하지만 이러한 구조는 로봇에 탑재할 수 있는 센서와 거치용 장치의 수를 제한한다. 문어를 모델로 한 구조와 이와 유사한 운동 조절 능력이 결합된다면 새로운 가능성을 열어줄 수 있을 것이다.

 

참고: Wenci Xin (National University of Singapore) et al., Journal of Experimental Biology, doi: 10.1242/jeb.252825

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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