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농산물 해충인 멸구에 속하는 한 종(학명: Issus coleoptratus)의 유충은 점프할 때 약 1m를 비행한다. 뒷다리 홈에 맞물리는 톱니로 고속 점프 시 다리의 움직임을 조정할 수 있다고 한다.
점프 시 2개의 뒷다리는 서로 30마이크로초 단위로 움직이며, 초속 3m의 빠른 속도로 공중을 비상한다. 참고로 메뚜기는 2~3밀리 초라고 한다.
만일 이 유충에 기어가 없다면 움직임을 정밀하게 제어할 수 없다고 한다. 즉 한쪽 뒷다리가 다른 쪽 다리보다 빨리 움직이기라도 하면 공중에서 몸이 돌아가 안전하게 착지할 수 없다는 것이다.
이러한 곤충의 움직임을 연구해 온 맬컴 버로우스 영국 캠브리지대학 명예교수는 “‘기어’를 연동시키는 예는 처음”이라고 설명했다.
버로우스 교수에 따르면 등갑가시거북(학명: Heosemys spinosa)이란 파충류도 등딱지 가장자리에 기어가 달렸지만, 어디까지나 장식적인 ‘기어’며 기능은 없다. 또 악어류의 심장에도 혈액 흐름을 제어하는 기어와 같은 밸브가 있지만, 두 개 이상의 기어를 조합해 움직임을 동기화하는 동물로는 이 곤충이 처음이라고 한다.
그러나 이 곤충의 기어 구조는 기계 부품처럼 좌우대칭은 아니다. 뒷다리에 달린 기어는 점프 직전에 기능하며, 기어에 달린 힘줄의 왜곡 때문에 회전은 단방향이라고 한다.
버로우스 교수는 “유충에 편리한 기어는 탈피하면 쓸모없게 된다”고 말했다. 성체는 대신 ‘마찰’을 이용한 전략을 취한다. 동체에 가장 가까운 뒷다리 일부를 서로 문질러 맞춰 움직임을 동기화하는 것이다.
왜 성체에는 기어가 없는 것일까. 성충이 될 때까지 5~6회의 탈피를 거듭하는 유충은 기어 힘줄이 손상된다 하더라도 다음 탈피를 통해 새롭게 바꿀 수 있다. 하지만 성체는 더는 탈피하지 않기 때문이라고 버로우스 교수는 추정하고 있다.
버로우스 교수는 “탈피한 다음 날 기어가 손상되면 나머지 인생은 깨진 기어를 안고 살아야 한다. 포식자로부터 도망칠 수 없다면 그 일생은 크게 단축될 것”이라고 설명했다.
한편 이번 연구 결과는 미국의 사이언스지(誌) 온라인판 13일 자로 발표됐다.
사진=맬컴 버로우스
윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr
