[와우! 과학] 덩치 큰 병정개미, 일개미 보다 뇌는 작다?

개미는 고도로 분화된 사회적 곤충이다. 아예 개미의 업무에 따라 크기와 형태까지 달라 본연의 임무에 최적화되어 있다. 예를 들어 병정개미는 일개미보다 덩치가 크고 강한 턱을 지니고 있어 외적의 침입을 막거나 반대로 다른 곤충 무리를 공격해 먹이와 애벌레를 약탈한다. 과학자들은 단순한 뇌를 지닌 개미가 어떻게 복잡한 환경에서 서로 협력해 생존하는지 연구하고 있다.

미국과 독일의 과학자팀은 에치톤(Eciton) 속의 군대개미 8종을 분석해 개미의 종류와 뇌의 크기를 측정했다. 연구팀은 일개미에 비해 병정개미가 다른 곤충의 둥지를 약탈하는 등 복잡한 협동 임무를 수행하고 몸집도 더 크기 때문에 병정개미가 일개미보다 복잡하고 큰 뇌를 지닐 것으로 예상했다.

하지만 8종의 개미에서 각각 일개미 109마리와 병정개미 39마리를 분석한 결과는 예상과 반대로 나타났다. 몸집이 클수록 뇌도 같이 커지는 비례 관계는 있었지만, 몸집 큰 병정개미의 뇌는 일개미와 별 차이가 없었으며 몸집 대비 뇌의 크기는 오히려 덩치가 커질수록 급격히 작아졌다. 쉽게 말해 병정개미는 상대적으로 작은 뇌를 지니고 있었다. 더 나아가 곤충에서 기억 및 판단을 관장하는 뇌의 부분인 버섯체(mushroom body)의 크기도 예상외로 작았다. 이 연구 결과는 전문 저널(BMC Zoology)에 발표됐다.

아마도 이 병정개미들은 전투에 특화된 행동 패턴을 지닌 대신 뇌의 크기를 줄이는 방향으로 진화한 것으로 보인다. 하지만 왜일까? 연구를 이끈 드렉셀 대학의 숀 오도넬 교수는 뇌의 크기를 줄이면 개체는 이득이 없지만, 군집에는 큰 이익이 된다고 설명했다. 뇌는 크기에 비해 많은 자원을 소모하는 장기다. 더구나 근육과 달리 움직이지 않을 때도 많은 에너지를 소모한다.

병정개미 한 마리가 소모하는 식량은 크지 않을지 모르지만, 큰 뇌를 지닌 병정개미 여러 마리가 소비하는 식량은 상당히 많다. 자연의 법칙은 이런 낭비를 허용하지 않는다. 결국 병정개미들은 임무 수행에 필요한 최소한의 뇌 크기를 지니도록 진화한 것이다. 이렇게 아낀 자원은 더 큰 턱과 근육에 투자되어 병정개미들은 전투에 최적화된 생체 무기로 거듭났다. 다만 단순해진 뇌 때문에 전투 이외의 일은 할 수 없는 것으로 보인다. 물론 본래 전투를 위해 태어난 개미이기 때문에 특별히 문제될 것도 없는 일이다.

큰 뇌를 지닌 인간은 뇌의 크기가 클수록 더 고도로 진화된 생물로 생각하지만, 이번 연구는 진화가 한 방향으로 일어나는 것이 아니라 적자생존의 법칙에 따라 가장 생존에 적합한 크기로 진화한다는 점을 보여준다. 반면 작은 뇌에도 불구하고 병정개미들이 합동으로 복잡한 전투를 수행할 수 있다는 것 역시 분명한 사실이다. 곤충을 연구하는 과학자는 물론 생체 모방 로봇을 연구하는 과학자 역시 이 사실에 매우 큰 흥미를 가지고 있다. 앞으로 연구를 거듭할수록 우리는 개미에게 많은 지혜를 얻을 수 있을 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com