흰개미가 거대한 둥지를 짓는 방법
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2024-04-12 18:23:58
3'00" 읽기
- 흰개미 둥지에는 에어컨 기능도 있다.
- 서로 협력해 구조물을 건설하는 방법에는 습도가 중요한 역할
- 흰개미는 습도에 매우 민감하다. 대부분의 다른 곤충과 달리 외골격이 얇고 피부가 부드러워서 70% 미만의 습도에 장기간 노출되면 치명적
흰개미는 동물계에서 최고의 건축가 중 하나다. 일부 종의 둥지는 높이가 5m가 넘고 흙이 50톤이나 들어간다. 흰개미 둥지는 인상적일 뿐만 아니라 신선한 공기를 둥지 내부로 운반하는 정교한 "공조 시스템"을 포함해 모든 종류의 첨단 기술을 갖추고 있다. 도대체 작은 건축가들은 어떻게 그들의 걸작을 창조할 수 있을까?
마법 같은 팀워크
단일 둥지를 짓는 데 수백만 마리의 흰개미 일꾼이 참여할 수 있기 때문에 주요 질문은 이 팀워크를 어떻게 조정하는가이다. 인간 건축가와는 달리 이 작은 곤충은 축척된 건축 도면을 사용하거나 진행 방법을 논의하기 위해 팀 회의를 열 수 없다. 오히려 모든 흰개미 건축업자는 다음 점토 덩어리가 어디에 속하는지 스스로 알고 있는 것 같다.
건물을 지을 때 흰개미는 자신의 환경에 있는 어떤 것, 예를 들어 감독의 페로몬이나 이전 구조물의 모양 등을 기준으로 방향을 잡아야 한다. 기술적인 용어로는 광범위한 의사소통이 없는 이러한 자기 조직화를 스티크머지(Stigmergy : 환경에 남겨진 흔적이 후속 행위의 수행을 자극하는 작업간의 자발적인 조정 메카니즘)라고 한다. 이전 연구에서 알 수 있듯이 흰개미의 경우 이는 점토 구조의 곡률과 관련이 있을 수 있지만 정확한 메커니즘은 오랫동안 알려지지 않았다.
연구자들은 이전 연구에서와 비슷한 그림을 보았다. 흰개미는 곡률이 가장 높은 곳에 새로운 점토 공을 배치하는 것을 선호했다. 시간이 지남에 따라 미리 지어진 구조물은 결국 일부 종의 자연 둥지와 유사한 견고하고 복잡한 타워로 발전했다.
습도가 길을 보여준다
파치니와 그의 동료들이 발견한 바와 같이 다리가 여섯 개인 건설 노동자에게 비언어적 신호를 주는 것은 곡률 자체가 아니라 오히려 이 영역에서 발생하는 물 증발의 증가다. 이는 연구원들이 중탄산나트륨으로 만든 소금 용액을 점토에 함침시켰을 때 실험에서 드러났다. 증발률이 가장 높은 곳에 다량의 소금 결정이 쌓였으며, 바로 이곳이 흰개미가 가장 부지런히 일했던 곳이었다.
"흰개미는 습도에 매우 민감하다. 대부분의 다른 곤충과 달리 외골격이 얇고 피부가 부드러워서 70% 미만의 습도에 장기간 노출되면 치명적일 수 있다"고 Roehampton 대학의 수석 저자인 안드레아 페르나(Andrea Perna)는 설명했다. 흰개미는 둥지를 지을 때 이 미세한 수분과 증발 감각을 이용하기 때문에 대규모 건설 인력도 서로 쉽게 협력할 수 있다.
작은 건축가의 자체 조직은 이전에 가정했던 것보다 훨씬 간단하다. “흰개미는 지역 습도에 따라 재료 펠릿만 추가하면 된다. 그들이 추가하는 알갱이는 증발과 습도의 전체 패턴을 변화시켜 다른 흰개미가 다른 장소에 집을 짓게 만드는 등 매우 복잡한 구조가 나타날 때까지 계속된다”고 Perna는 요약했다.
(eLife, 2024; doi: 10.7554/eLife.86843.4)
출처: IMT School for Advanced Studies Lucca
- 흰개미 둥지에는 에어컨 기능도 있다.
- 서로 협력해 구조물을 건설하는 방법에는 습도가 중요한 역할
- 흰개미는 습도에 매우 민감하다. 대부분의 다른 곤충과 달리 외골격이 얇고 피부가 부드러워서 70% 미만의 습도에 장기간 노출되면 치명적
흰개미가 거대한 둥지를 짓는 방법
천재적인 동물 건축가들의 팀워크가 공개됐다.
흰개미 둥지는 동물계에서 가장 복잡한 구조 중 하나다. 일종의 에어컨도 갖추고 있다. 이제 작은 건설 노동자들이 서로 협력해 구조물을 건설하는 방법이 분명해졌다. 그중 일부는 높이가 몇 미터에 달한다. 연구에 의하면 건설 현장의 다양한 영역에서 발생하는 습도의 정도가 중요한 역할을 한다. 생물학자들은 습도가 다리가 여섯 개인 곤충 건축업자에게 중요한 정보를 제공한다는 것을 발견했다.
 |
| ▲ 수천, 심지어 수백만 마리의 흰개미가 둥지를 지을 때 어떻게 협력할까? © Andrea Perna |
흰개미는 동물계에서 최고의 건축가 중 하나다. 일부 종의 둥지는 높이가 5m가 넘고 흙이 50톤이나 들어간다. 흰개미 둥지는 인상적일 뿐만 아니라 신선한 공기를 둥지 내부로 운반하는 정교한 "공조 시스템"을 포함해 모든 종류의 첨단 기술을 갖추고 있다. 도대체 작은 건축가들은 어떻게 그들의 걸작을 창조할 수 있을까?
마법 같은 팀워크
단일 둥지를 짓는 데 수백만 마리의 흰개미 일꾼이 참여할 수 있기 때문에 주요 질문은 이 팀워크를 어떻게 조정하는가이다. 인간 건축가와는 달리 이 작은 곤충은 축척된 건축 도면을 사용하거나 진행 방법을 논의하기 위해 팀 회의를 열 수 없다. 오히려 모든 흰개미 건축업자는 다음 점토 덩어리가 어디에 속하는지 스스로 알고 있는 것 같다.
건물을 지을 때 흰개미는 자신의 환경에 있는 어떤 것, 예를 들어 감독의 페로몬이나 이전 구조물의 모양 등을 기준으로 방향을 잡아야 한다. 기술적인 용어로는 광범위한 의사소통이 없는 이러한 자기 조직화를 스티크머지(Stigmergy : 환경에 남겨진 흔적이 후속 행위의 수행을 자극하는 작업간의 자발적인 조정 메카니즘)라고 한다. 이전 연구에서 알 수 있듯이 흰개미의 경우 이는 점토 구조의 곡률과 관련이 있을 수 있지만 정확한 메커니즘은 오랫동안 알려지지 않았다.
점토 경기장의 타워 건설
이제 영국 Roehampton 대학의 지울리오 파치니(Giulio Facchini)가 이끄는 연구원들이 흰개미 팀워크의 미스터리를 다시 탐구하기 시작했다. 이를 위해 그들은 먼저 작은 경기장을 짓고 촉촉한 점토로 다양한 높이의 구조물을 건설했다. 다음 단계에서는 Coptotermes gestroi 종의 흰개미가 경기장으로 이동했고 Facchini와 그의 팀은 곤충이 시간이 지남에 따라 조립식 구조물을 어떻게 변화시키는지 관찰했다.
 |
| ▲ 점토 실험장 중 하나 © Giulio Facchini |
연구자들은 이전 연구에서와 비슷한 그림을 보았다. 흰개미는 곡률이 가장 높은 곳에 새로운 점토 공을 배치하는 것을 선호했다. 시간이 지남에 따라 미리 지어진 구조물은 결국 일부 종의 자연 둥지와 유사한 견고하고 복잡한 타워로 발전했다.
습도가 길을 보여준다
파치니와 그의 동료들이 발견한 바와 같이 다리가 여섯 개인 건설 노동자에게 비언어적 신호를 주는 것은 곡률 자체가 아니라 오히려 이 영역에서 발생하는 물 증발의 증가다. 이는 연구원들이 중탄산나트륨으로 만든 소금 용액을 점토에 함침시켰을 때 실험에서 드러났다. 증발률이 가장 높은 곳에 다량의 소금 결정이 쌓였으며, 바로 이곳이 흰개미가 가장 부지런히 일했던 곳이었다.
 |
| ▲ 실험 설정. 실험 설정의 스케치(왼쪽)와 흰개미가 설정에 추가되기 전의 한 실험(E66)의 스냅샷(오른쪽). 그림의 흰색 표시는 설정의 규모를 나타내며 연속 표시 사이의 거리는 1, 3, 5cm 이다. (출처:관련논문 Substrate evaporation drives collective construction in termites / eLife) |
"흰개미는 습도에 매우 민감하다. 대부분의 다른 곤충과 달리 외골격이 얇고 피부가 부드러워서 70% 미만의 습도에 장기간 노출되면 치명적일 수 있다"고 Roehampton 대학의 수석 저자인 안드레아 페르나(Andrea Perna)는 설명했다. 흰개미는 둥지를 지을 때 이 미세한 수분과 증발 감각을 이용하기 때문에 대규모 건설 인력도 서로 쉽게 협력할 수 있다.
작은 건축가의 자체 조직은 이전에 가정했던 것보다 훨씬 간단하다. “흰개미는 지역 습도에 따라 재료 펠릿만 추가하면 된다. 그들이 추가하는 알갱이는 증발과 습도의 전체 패턴을 변화시켜 다른 흰개미가 다른 장소에 집을 짓게 만드는 등 매우 복잡한 구조가 나타날 때까지 계속된다”고 Perna는 요약했다.
(eLife, 2024; doi: 10.7554/eLife.86843.4)
출처: IMT School for Advanced Studies Lucca
[더사이언스플러스=문광주 기자]
[ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]
