부엌 조리대에서 보이는 개미 한 마리는 단순히 한 마리의 벌레가 아닙니다. 더욱 거대한 군집의 일부입니다. 단일 개체로 움직여도 근방에서 먹이와 위험을 감지할 때마다 무리에게 신호를 보내며 소통합니다. 셀(Cell) 저널에 14일(현지시간) 게재된 논문은 개미 군집이 어떻게 냄새 신호에 기반해서 행동하는지 설명하고 있습니다.

논문 공동 저자인 테일러 하트 록펠러 대학교 신경생물학자는 "복잡한 사회와 의사소통 시스템을 갖춘 생명체는 인간만이 아니다"며 "개미는 진화 과정에서 다른 곤충에 비해 후각이 발달했기 때문에 다양한 페로몬을 사용해 여러 의미를 전달하는 의사소통이 가능하다"고 밝혔습니다.

연구는 개미도 인간처럼 뇌에 의사소통을 담당하는 영역이 있다고 암시합니다. 다른 개미가 분비하는 페로몬에서 경고를 읽어낼 수 있으며, 후각이 꿀벌 같은 곤충보다 더 발달했을 가능성이 있습니다. 꿀벌은 여러 뇌 부위가 협동해야 페로몬 하나를 인식하는 수준입니다.

논문 공동 저자인 다니엘 크로나우어 록펠러 대학 진화 생물학자는 "개미 뇌에는 온갖 경보 페로몬을 감지하는 감각 허브가 있는 것 같다"고 밝혔습니다. 

연구진은 개미 뇌를 직접 분석했습니다. 표본으로 클론 레이더 개미(clonal raider ants)를 선정하고 형광 단백질인 GCaMP를 투입했습니다. 관찰하고 싶은 뇌 영역을 형광으로 물들게 하기 위해서입니다. 단백질을 탐지할 수 있는 고해상도 현미경으로 개미 뇌를 들여다보았습니다. 뇌에서 위험 신호에 반응하는 부위는 일부분이었지만 개미는 격렬한 반응을 보였습니다. 연구진은 개미가 경보에 따라 둥지에서 도망치거나 새끼를 옮기는 행동을 공황 반응이라고 명명했습니다.

군집 크기에 따라 개미 종은 각기 다른 모습을 보입니다. 하트는 "야생에서 클론 레이더 개미 군집은 일반적으로 수십에서 수백 마리에 불과하며 개미 무리치고는 작은 편이다"며 "작은 군집은 주목표가 도망쳐 생존하는 것이기 때문에 경보에 공황 반응을 보이는 경우가 많다"고 설명했습니다. 이어 "군대개미의 대규모 군집은 수십만에서 수백만 마리를 보유하고 있으므로 훨씬 더 공격적일 수 있다"고 덧붙였습니다.

군집 크기가 다른 개미 종은 다른 페로몬을 사용하여 다양한 메시지를 전달하기도 합니다. 

개미 사회는 계급 체계에 따라 조직됩니다. 다른 역할을 맡은 개미는 서로 신체 구조에서 차이도 있습니다. 이번 실험은 일관성을 유지하기 위해 표본을 동일 계급에서 수집했습니다. 광범위한 규칙성을 파악하는 데 더 수월하기 때문입니다.

연구진이 각 개체별 역할, 성별, 계급에 따른 생물학적 차이를 더 알게 된다면 개미마다 같은 경고를 처리하는 방법을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 

※이 기사는 popsci.com 원문을 바탕으로 작성됐으며, 번역은 파퓰러사이언스코리아 소속 기자가 도왔습니다.

/ 글 Laura Baisas 기자 & 육지훈 기자