위장술: 동물의 위장술이 완벽할 필요가 없는 이유
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2025-07-03 21:48:20
4분 읽기
- 어떤 포식자는 평범한 모방에도 속는다.
- 새는 "진짜"와 "가짜"를 매우 정확하게 구분할 수 있다.
- 거미는 미묘한 차이를 감지하는 능력이 부족해 평범한 모방에도 속아 넘어간다.
어떤 생물들은 더 나은 방어 전략을 가진 다른 종의 모습을 흉내 낸다. 그러면 무해한 동물들은 포식자에게 독이 있거나 먹을 수 없는 위험한 동물처럼 보이거나, 가시, 발톱 또는 이와 유사한 장치로 포식자를 물리칠 수 있다. 이러한 유형의 위장술은 자연주의자 헨리 월터 베이츠(Henry Walter Bates)의 이름을 따서 베이츠식 위장술이라고 불리며, 주로 포식자를 단념시키기 위한 것이다.
완벽할 이유가 있을까?
예를 들어, 어떤 꽃등에 파리 종은 말벌과 비슷하지만 고통스러운 침을 가지고 있지 않다. 어떤 파리 종은 말벌의 검고 노란 경고 깃털을 완벽하게 모방하는 반면, 어떤 파리 종은 불완전한 모방만 발달하도록 진화했다. 이론적으로, 이러한 불완전한 모방은 식충동물이 감지하기 더 쉬워서 포식자는 덜 보호받아야 함에 틀림없다.
그렇다면 왜 자연에 이러한 불완전한 모방이 존재하는 것일까? 왜 더 최적화되지 않았거나 오래전에 멸종되었을까? 일반적인 가설은 모방하는 파리가 조잡한 모방을 통해 여러 모델을 동시에 모방하여 더 많은 포식자를 단념시킨다는 것이다. 이는 모방이 하나의 모델과 하나의 포식자에게만 완벽하게 적응하는 경우보다 더 나은 방어력을 제공할 것이다.
피식자 모방 실험
노팅엄 대학교의 크리스토퍼 테일러가 이끄는 연구진은 이 이론이 맞는지 검증했다. 연구진은 3D 프린팅을 사용하여 흉내를 내지 않는 일반 파리(Mesembrina meridiana), 다양한 흉내 형태를 가진 꽃등에(Syrphus ribesii와 Chrysotoxum), 그리고 일반 말벌(Vespula vulgaris와 Argogorytes mystaceus)을 닮은 정교한 곤충 모조품을 제작했다. 또한, 원래 말벌과 거의 유사한 가상의 흉내 형태를 가진 수십 개의 꽃등에 모조품을 제작했다.
연구진은 이러한 인공 곤충을 다양한 식충동물에게 보여주고 반응을 관찰했다. 선정된 종들은 일반적으로 꽃등에를 먹지만, 꽃등에를 선호하는 먹이로는 사용하지 않았다. 테일러와 그의 동료들은 초기 실험에서 큰박새, 푸른박새, 그리고 꽃등에와 함께 밀웜을 먹도록 훈련된 닭을 실험했다.
추가 실험에서 연구팀은 게거미, 깡충거미, 사마귀 등 무척추 식충동물을 이용하여 말벌이 있는 곳에서 얇은 금속 막대로 쏘아 말벌에 쏘였을 때의 통증에 반응하도록 훈련시켰다. 실제 실험은 훈련 단계 이후에 진행되었다.
공통 이론 반박
결과에 따르면 두 말벌 종과 어느 정도 유사한 의태파리는 두 말벌 종 중 한 종의 외형만 특화된 의태파리와 마찬가지로 식충동물의 공격을 자주 받았다. 따라서 불완전한 위장술은 포식자로부터 추가적인 보호를 제공하지 못하지만, 완벽함도 제공하지 못한다고 연구팀은 결론지었다. 공통 이론은 명백히 틀렸다.
대신, 실험에서 결정적인 요인으로 또 다른 요소가 밝혀졌다. 바로 포식자들이 가짜를 감지하는 능력이었다. 새들은 일반적으로 곤충의 외형에서 미묘한 차이를 매우 잘 감지했다. 먹이가 있는 곳에서 말벌보다는 3D 프린팅된 파리를 주로 선택했다. 그러나 새들은 위장이 약할수록, 특히 색깔이나 크기가 실제 말벌과 일치하지 않을 때 위장한 파리를 더 잘 식별했다. 반면 무늬나 모양만 원래 말벌과 다를 경우에는 새들이 파리를 말벌로 오인하는 경우가 더 많았다.
무척추동물, 새보다 모방 감지 능력 떨어져
무척추 식충동물은 새보다 다양한 먹이 곤충을 구별하는 능력이 현저히 떨어졌다. 이들은 적당히 위장한 복제 말벌과 원래 말벌의 미묘한 차이를 인식하지 못했고, 거의 같은 빈도로 두 종을 모두 공격했다. 이 포식자들은 위험하다고 알려진 말벌뿐만 아니라, 적당히 위장한 무해한 파리 복제 말벌까지도 피하지 않았다.
모방 능력이 전혀 없거나 매우 부족한 먹이는 거미와 사마귀의 주요 표적이 되었다. 깡충거미는 게거미와 사마귀보다 먹이의 미묘한 차이를 어느 정도 더 잘 인식하는 경향이 있었다. 연구팀은 깡충거미가 큰 눈 덕분에 다른 종보다 색깔을 더 잘 구분하고 시력도 더 좋기 때문일 수 있다고 추측한다. 그러나 사냥할 때 위험을 감수하려는 각 개체의 의지 또한 중요한 역할을 할 수 있다.
포식자의 지각이 중요하다
연구진은 실험을 통해 의태가 완벽하지 않아도 보호를 제공할 수 있다는 결론을 내렸다. 유일하게 중요한 요인은 문제의 포식자가 위장술을 확실하게 감지할 수 없다는 것이다. 따라서 자연에서 이러한 일부 부정확한 위장술이 지속되는 이유를 설명할 수 있다.
피식자 근처에 서식하는 포식자에 따라, 이러한 동물들은 정확한 위장술을 할 수밖에 없다. 따라서 생태계 내 포식자와 피식자 간의 특정 상호작용과 "관찰자의 눈"이 피식자의 외형 진화를 주도한다.
참고: Nature, 2025; doi: 10.1038/s41586-025-09216-3
출처: Nature, 노팅엄 대학교
- 어떤 포식자는 평범한 모방에도 속는다.
- 새는 "진짜"와 "가짜"를 매우 정확하게 구분할 수 있다.
- 거미는 미묘한 차이를 감지하는 능력이 부족해 평범한 모방에도 속아 넘어간다.
위장술: 동물의 위장술이 완벽할 필요가 없는 이유
어떤 포식자는 평범한 모방에도 속는다
일부 무해한 동물들은 포식자를 단념시키기 위해 더 위험한 종의 모습을 흉내 낸다. 하지만 한 실험에서 보여주듯이 이러한 위장 전략의 효과는 모방의 완벽함보다는 포식자의 주의력과 관점에 달려 있다. 예를 들어, 새는 "진짜"와 "가짜"를 매우 정확하게 구분할 수 있다. 반면 거미는 미묘한 차이를 감지하는 능력이 부족해 평범한 모방에도 속아 넘어간다. 연구진은 이를 "네이처"에 보고했다.
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| ▲ 깡충거미가 꽃등에를 잡아먹고 있다. 꽃등에(hoverfly)는 말벌처럼 보이도록 진화했지만, 이 경우, 그 유사성만으로는 거미의 공격을 막을 수 없다. © Tom Reader |
어떤 생물들은 더 나은 방어 전략을 가진 다른 종의 모습을 흉내 낸다. 그러면 무해한 동물들은 포식자에게 독이 있거나 먹을 수 없는 위험한 동물처럼 보이거나, 가시, 발톱 또는 이와 유사한 장치로 포식자를 물리칠 수 있다. 이러한 유형의 위장술은 자연주의자 헨리 월터 베이츠(Henry Walter Bates)의 이름을 따서 베이츠식 위장술이라고 불리며, 주로 포식자를 단념시키기 위한 것이다.
완벽할 이유가 있을까?
예를 들어, 어떤 꽃등에 파리 종은 말벌과 비슷하지만 고통스러운 침을 가지고 있지 않다. 어떤 파리 종은 말벌의 검고 노란 경고 깃털을 완벽하게 모방하는 반면, 어떤 파리 종은 불완전한 모방만 발달하도록 진화했다. 이론적으로, 이러한 불완전한 모방은 식충동물이 감지하기 더 쉬워서 포식자는 덜 보호받아야 함에 틀림없다.
그렇다면 왜 자연에 이러한 불완전한 모방이 존재하는 것일까? 왜 더 최적화되지 않았거나 오래전에 멸종되었을까? 일반적인 가설은 모방하는 파리가 조잡한 모방을 통해 여러 모델을 동시에 모방하여 더 많은 포식자를 단념시킨다는 것이다. 이는 모방이 하나의 모델과 하나의 포식자에게만 완벽하게 적응하는 경우보다 더 나은 방어력을 제공할 것이다.
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| ▲ 모형 곤충 제작 과정 설명. 실제 곤충 사진을 분석하여 디지털 3D 형태와 패턴을 만들고, 이를 조합하여 인쇄했다. 윗줄은 파리, 아랫줄은 말벌, 가운데 줄은 두 곤충의 특징을 결합한 모습이다. © Christopher Taylor |
피식자 모방 실험
노팅엄 대학교의 크리스토퍼 테일러가 이끄는 연구진은 이 이론이 맞는지 검증했다. 연구진은 3D 프린팅을 사용하여 흉내를 내지 않는 일반 파리(Mesembrina meridiana), 다양한 흉내 형태를 가진 꽃등에(Syrphus ribesii와 Chrysotoxum), 그리고 일반 말벌(Vespula vulgaris와 Argogorytes mystaceus)을 닮은 정교한 곤충 모조품을 제작했다. 또한, 원래 말벌과 거의 유사한 가상의 흉내 형태를 가진 수십 개의 꽃등에 모조품을 제작했다.
연구진은 이러한 인공 곤충을 다양한 식충동물에게 보여주고 반응을 관찰했다. 선정된 종들은 일반적으로 꽃등에를 먹지만, 꽃등에를 선호하는 먹이로는 사용하지 않았다. 테일러와 그의 동료들은 초기 실험에서 큰박새, 푸른박새, 그리고 꽃등에와 함께 밀웜을 먹도록 훈련된 닭을 실험했다.
추가 실험에서 연구팀은 게거미, 깡충거미, 사마귀 등 무척추 식충동물을 이용하여 말벌이 있는 곳에서 얇은 금속 막대로 쏘아 말벌에 쏘였을 때의 통증에 반응하도록 훈련시켰다. 실제 실험은 훈련 단계 이후에 진행되었다.
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| ▲ 그림 1: 인공적 모방 자극을 생성하는 데 사용되는 방법 개요. 그림은 파리 M. meridiana(M100)에서 말벌 V. vulgaris(V100)까지의 50% 중간체(M50/V50)를 통한 유사성 축을 기반으로 한다. a, 방법론의 흐름도. 실제 곤충 표본을 사진측량법으로 스캔하여 컬러 3D 메시를 생성했다. 이를 여러 구성 요소로 분할하고 각 구성 요소를 부드럽게 변경하여 중간 값을 생성했다. 이러한 중간체는 단일 3D 객체로 재결합한 다음 최종적으로 적층 제조를 사용하여 인쇄했다. b–g, 표현형의 각 구성 요소(몸의 모양(b), 패턴(c), 크기(d) 및 색상(e)과 다리, 날개 및 더듬이(f)의 단순화된 표현)가 보간되는 방식과 그 결과 나타나는 모방 정확도 축(g) (출처:Published: 02 July 2025 / Mapping the adaptive landscape of Batesian mimicry using 3D-printed stimuli / nature) |
공통 이론 반박
결과에 따르면 두 말벌 종과 어느 정도 유사한 의태파리는 두 말벌 종 중 한 종의 외형만 특화된 의태파리와 마찬가지로 식충동물의 공격을 자주 받았다. 따라서 불완전한 위장술은 포식자로부터 추가적인 보호를 제공하지 못하지만, 완벽함도 제공하지 못한다고 연구팀은 결론지었다. 공통 이론은 명백히 틀렸다.
대신, 실험에서 결정적인 요인으로 또 다른 요소가 밝혀졌다. 바로 포식자들이 가짜를 감지하는 능력이었다. 새들은 일반적으로 곤충의 외형에서 미묘한 차이를 매우 잘 감지했다. 먹이가 있는 곳에서 말벌보다는 3D 프린팅된 파리를 주로 선택했다. 그러나 새들은 위장이 약할수록, 특히 색깔이나 크기가 실제 말벌과 일치하지 않을 때 위장한 파리를 더 잘 식별했다. 반면 무늬나 모양만 원래 말벌과 다를 경우에는 새들이 파리를 말벌로 오인하는 경우가 더 많았다.
무척추동물, 새보다 모방 감지 능력 떨어져
무척추 식충동물은 새보다 다양한 먹이 곤충을 구별하는 능력이 현저히 떨어졌다. 이들은 적당히 위장한 복제 말벌과 원래 말벌의 미묘한 차이를 인식하지 못했고, 거의 같은 빈도로 두 종을 모두 공격했다. 이 포식자들은 위험하다고 알려진 말벌뿐만 아니라, 적당히 위장한 무해한 파리 복제 말벌까지도 피하지 않았다.
모방 능력이 전혀 없거나 매우 부족한 먹이는 거미와 사마귀의 주요 표적이 되었다. 깡충거미는 게거미와 사마귀보다 먹이의 미묘한 차이를 어느 정도 더 잘 인식하는 경향이 있었다. 연구팀은 깡충거미가 큰 눈 덕분에 다른 종보다 색깔을 더 잘 구분하고 시력도 더 좋기 때문일 수 있다고 추측한다. 그러나 사냥할 때 위험을 감수하려는 각 개체의 의지 또한 중요한 역할을 할 수 있다.
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| ▲ 깡충거미가 3D 프린팅된 곤충들을 살펴보고 있다. 일반 파리(오른쪽 위), 말벌(거미 옆), 그리고 말벌을 흉내 내는 정도가 다양한 중간 형태들이 있다. © David McMahon |
포식자의 지각이 중요하다
연구진은 실험을 통해 의태가 완벽하지 않아도 보호를 제공할 수 있다는 결론을 내렸다. 유일하게 중요한 요인은 문제의 포식자가 위장술을 확실하게 감지할 수 없다는 것이다. 따라서 자연에서 이러한 일부 부정확한 위장술이 지속되는 이유를 설명할 수 있다.
피식자 근처에 서식하는 포식자에 따라, 이러한 동물들은 정확한 위장술을 할 수밖에 없다. 따라서 생태계 내 포식자와 피식자 간의 특정 상호작용과 "관찰자의 눈"이 피식자의 외형 진화를 주도한다.
참고: Nature, 2025; doi: 10.1038/s41586-025-09216-3
출처: Nature, 노팅엄 대학교
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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