[핵잼 사이언스] 뇌의 크기를 자유자재로 조절하는 개미

인간의 장기 중 중요하지 않은 것이 없지만, 뇌는 특별히 더 중요하기 때문에 단단한 두개골 안에 넣고 충격을 흡수해주는 뇌척수액이라는 액체로 한 번 더 보호한다.

뇌를 이렇게 밀폐된 공간에 보호할 수 있는 것은 심장과 폐, 소화기관처럼 움직이지 않을 뿐 아니라 다 자라고 난 이후에는 크기가 변하지 않기 때문이다. 뇌 같은 중요한 장기의 크기는 보통 다른 동물에서도 평생 일정하게 유지된다. 하지만 항상 그렇듯이 예외는 존재한다.

뉴욕 의대와 애리조나 주립 대학의 과학자들은 인도에 서식하는 인도 점핑 개미 (Indian jumping ant, 학명 Harpegnathos saltator)가 환경에 따라 뇌의 크기를 조절할 수 있다는 사실을 발견했다.

인도 점핑 개미는 이름처럼 뛰어난 도약력과 긴 턱을 이용해 사냥하는 공격적인 개미로 고도로 사회화된 개미와 비교해서 작은 군집을 만드는 대신 생식 일개미(gamergate)가 있어 여왕 이외에 일부 일개미도 알을 낳을 수 있는 원시적인 개미다. 따라서 여왕 개미가 사라지거나 죽으면 생식 일개미들이 경쟁해 그중 하나가 새로운 여왕 개미로 추대된다.

연구팀은 이 과정에서 일개미에 어떤 변화가 일어나는지 연구하기 위해 인도 점핑 개미의 여왕 개미를 포획했다. 여왕 개미가 사라지면 생식 일개미 중 하나가 다른 개미를 경쟁에서 물리치고 새로운 여왕 개미가 된다.

연구팀은 새로운 여왕 개미에서 나타나는 신체적 변화를 관찰했다. 그 결과 알을 많이 낳기 위해서 난소는 커지는 반면 뇌는 25% 크기가 감소했다. 그전에는 알도 낳고 일도 하러 나가는 개미였다면 이제는 알만 낳는 여왕 개미가 됐기 때문에 뇌의 필요성이 감소했기 때문이다.

여기까지는 예상했던 결과지만, 정말 놀라운 일은 잡았던 여왕 개미를 다시 무리에 넣었을 때 발생했다. 과거 여왕이 돌아오자 새 여왕은 전쟁을 벌이는 대신 놀랍게도 평화롭게 이전 여왕에 왕위를 양보했다. 그리고 다시 난소의 크기를 줄이고 뇌의 크기를 이전 상태로 복원해 일개미의 위치로 돌아왔다.

멍게 같은 일부 동물은 고착 생활 후 필요 없게 된 뇌를 퇴화시키기도 한다. 하지만 이렇게 뇌의 크기를 줄였다 다시 늘리는 것은 매우 이례적인 경우다. 다른 세포와 달리 신경세포는 빠르게 증식하지 못하기 때문이다.

어쩌면 이 작은 곤충의 뇌에 각종 퇴행성 뇌질환을 치료할 수 있는 비밀이 숨어 있을지도 모른다. 과학자들은 정확한 기전을 알아내기 위해 앞으로 연구를 계속 진행할 것이다.

 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com