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물속에서도 숨 쉬며 익사 위기에서 살아남는 뒤영벌 여왕벌

 (smithsonianmag.com)
1P by GN⁺ 6시간전 | ★ favorite | 댓글 1개
  • 뒤영벌 여왕벌이 물속에서도 호흡하며 일주일 이상 생존할 수 있음이 실험으로 확인됨
  • 겨울철 토양 속에서 휴면(디아포즈) 상태로 지내는 여왕벌이 침수 상황에서도 산소를 흡수하고 이산화탄소를 배출함이 관찰됨
  • 연구진은 무산소 대사와 수중 호흡이 동시에 작동해 생존을 가능하게 한다는 증거를 제시함
  • 이 발견은 우연한 실험실 사고에서 비롯되었으며, 이후 체계적 실험을 통해 재현됨
  • 연구 결과는 지상 곤충의 생리적 적응 한계를 확장하며, 겨울철 벌 보존 연구의 새로운 과제를 제시함

뒤영벌의 겨울 생존 전략

  • 전체 벌 종의 80% 이상이 지하에 둥지를 짓는 것으로 알려져 있으며, 이들은 침수 위험에 노출됨
    • 여름에 활동이 활발하고, 가을이 되면 일벌·수벌·늙은 여왕벌은 죽고 새 여왕벌만 남음
    • 새 여왕벌은 겨울 동안 토양 속에서 디아포즈 상태로 에너지를 절약하며 봄에 새로운 군체를 형성
  • 눈 녹음이나 비로 인한 토양 포화 상태가 여왕벌의 익사 위험을 높임
    • UC Davis의 생태학자 Elizabeth Crone은 “토양 속에서 휴면하는 곤충은 물에 덮일 준비가 되어 있어야 한다”고 언급

실험실의 우연한 발견

  • 캐나다 University of Guelph의 Sabrina Rondeau는 살충제 잔류물이 뒤영벌에 미치는 영향을 연구 중이었음
    • 냉장고 내 실험 중 응결로 인해 일부 시험관이 물로 가득 차 여왕벌이 완전히 잠김
    • 그러나 제거 후 벌들이 다시 움직이기 시작하며 익사하지 않았음이 확인됨
  • 이후 17마리는 건조 상태, 126마리는 다양한 수분 조건에서 실험
    • 최대 일주일간 침수 후 약 90%가 생존
    • 이 결과는 2024년 논문으로 발표되어 디아포즈 중 여왕벌이 수중 생존 가능함이 입증됨

수중 생존 메커니즘

  • 연구진은 무산소 대사와 수중 호흡 두 가지 가능성을 검증
    • 51마리의 여왕벌을 8일간 물속에 완전히 잠기게 한 뒤 회복 과정을 관찰
    • 물속 산소 농도가 대조군보다 40% 낮았고, 이산화탄소가 일정하게 발생
    • 이는 여왕벌이 산소를 흡수하고 이산화탄소를 배출, 즉 수중 호흡을 하고 있음을 의미
  • Arizona State University의 Jon Harrison은 “지상 곤충이 물에서 산소를 얻는 첫 사례”라고 평가

대사 변화와 회복 과정

  • Darveau의 이전 연구에 따르면 여왕벌의 휴면기 대사율은 평상시의 약 5% 수준
    • 낮은 대사율은 산소 요구량을 줄여 수중 생존을 돕는 요인으로 작용
  • 물에서 꺼낸 직후 이산화탄소 배출량이 10배 이상 증가했다가 7일 후 정상 수준으로 회복
    • 이는 무산소 대사 후 회복 과정으로, 운동 후 숨이 가빠지는 현상과 유사
  • 20마리의 여왕벌을 단계별로 냉동해 젖산(lactate) 농도를 측정
    • 침수 중 젖산 농도가 두 배 이상 증가했으나, 완전한 무산소 대사 수준에는 미치지 않음
    • 결과적으로 수중 호흡과 무산소 대사가 병행되어 생존을 유지함이 확인됨

향후 연구와 보존 과제

  • 연구진은 공기 방울(물리적 아가미) 을 통한 호흡 가능성을 추가 검증할 계획
    • 잠수 딱정벌레처럼 체모 아래 공기층을 유지할 수 있는지 확인 예정
    • 세제 등으로 공기층을 제거해 가스 교환 변화를 관찰할 계획
  • 다른 벌 종도 같은 능력을 가질지는 아직 불명확
    • Harrison은 “다른 종에서도 가능할 수 있지만 아직 알 수 없다”고 언급
  • UC Davis의 Crone은 이번 결과가 겨울철 벌 보존 조건에 대한 새로운 질문을 제기한다고 지적
    • 지금까지는 봄·여름의 먹이 자원에 초점을 맞췄지만, 겨울 서식 환경의 중요성이 드러남
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GN⁺ 6시간전  [-]
Hacker News 의견들

  • 예전에 단풍잎을 모아 퇴비용 쓰레기봉투에 넣어두었는데, 봄이 되어 열어보니 수십 마리의 털벌(bumblebee) 이 나왔음
    그들은 그 안에서 겨울잠을 잤던 것 같음. 영하 15도까지 떨어진 혹한이었는데도 멀쩡했음
    어릴 땐 벌이 어디서, 어떻게 겨울을 나는지 생각해본 적이 없었는데, 정말 놀라운 생명체임
    잎 속에서 6개월을 자는 능력뿐 아니라, 문 플랩을 배우거나 홍수에서도 살아남는다고 함
    모든 동물은 관찰만 잘하면 놀라운 적응력을 보여줌
    관련 영상 보기

    • 방금 이런 걸 봤음 — “양봉가가 털벌 여왕에게 보호용 캡을 가르쳐서 24시간 만에 말벌 등의 위협으로부터 군체를 지키게 함”
      영상 링크
    • 썩는 유기물은 열을 내기 때문에, 벌들이 그 따뜻함 덕분에 살아남았을 수도 있음
      퇴비 더미가 자연 발화할 정도로 열이 나기도 함
    • 생물학적으로는 흥미롭지만, 상상만 해도 무서울 것 같음
      차고에서 벌떼가 쏟아져 나오는 걸 보면 좀비 벌처럼 느껴질 듯함
    • 많은 곤충들이 낙엽 밑이나 마른 풀 속에서 겨울을 남
      몸이 얼었다 녹아도 괜찮은 구조임
      봄에 울새(robins) 들이 낙엽을 뒤집으며 곤충을 찾는 걸 자주 봄
      어릴 땐 지렁이만 먹는 줄 알았는데, 실제로는 움직이는 건 다 먹음
      해질 무렵엔 공중의 나방을 잡는 모습도 볼 수 있음

  • 연구 논문 출처는 Proceedings of the Royal Society B 임

  • 곤충의 표면장력 덕분에, 물속에서도 공기 방울을 품고 며칠 동안 숨 쉴 수 있음

  • 제목에 “Proceedings of the Royal Society Bee”라고 되어 있어서 웃겼음

  • 정확히는 “익사(survive drowning)”가 아니라 “홍수에서 생존(survive floods)”임

  • 실험 방법이 불편하게 느껴짐
    곤충이 고통을 느끼는지조차 명확하지 않은데, 일부러 익사시키는 실험을 하는 게 마음에 걸림
    물론 이런 연구가 생태계 보전에 도움이 되겠지만, 결국 인간 중심의 관점이라는 생각이 듦

    • 과학은 본질적으로 수많은 생명체의 희생 위에 세워져 있음
      대학 연구시설에서는 쥐나 닭 같은 동물을 대량으로 사육함
      연구자들도 그 현실을 받아들이며, 가능한 한 고통을 최소화하려 노력함
      식품 산업과 비교하며 스스로를 납득시키기도 함 — 인간 생존을 위해 더 많은 생명이 희생되지만, 과학은 그 과정에서 지식을 남긴다는 점에서 다름
    • 이런 감상적 공감은 인류에게 해로움
      유전적 비밀을 풀 기회를 스스로 막고 있음
      수많은 사람들이 치료 가능한 질병으로 죽거나 고통받는 동안, 우리는 단기적인 감정 때문에 연구를 제한함
      오히려 극악한 범죄자들의 신체를 연구에 활용해야 한다고 생각함

  • 자기 땅에 털벌을 유인할 방법이 있는지 궁금함

    • 내 경험상, 잔디밭의 낮게 핀 잡초꽃에 잘 모여듦

  • 이런 사실을 이제야 알아낸 게 정말 흥미로움

  • 요즘 웹사이트들이 불필요하게 거대한 헤더 이미지를 쓰는 걸 자주 봄
    이 페이지도 24MP짜리 이미지를 올려놨더라

    • 그래도 털벌 여왕의 고화질 사진이라면 괜찮다고 생각함

  • “털벌은 쏘지 않는다”고 생각했는데, 사실 물기도 한다는 걸 알게 됨

    • 실제로는 쏠 수 있음. Bee sting 위키 문서에 따르면, 털벌의 독은 꿀벌 독과 화학적으로 유사함
      말벌은 쏘기도 하고 물기도 함
    • 오늘 처음 알았음 — 털벌은 반복해서 쏠 수 있음, 단지 잘 안 쏠 뿐임
      꽤 온순한 성격임
    • 공격적이지 않아서 잘 쏘지 않지만, 분명히 쏠 수 있음
      아마 꿀벌과 혼동한 듯함
    • “수컷은 쏘지 않는다”라고 하면 맞는 말임
      관련 자료
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