안녕하세요. 김지호 전문가입니다.
Q. 일하지 않는 일개미는 무엇을 하나요?
안녕하세요. 네, 개미 사회는 매우 조직적이고 체계적으로 보이지만, 실상 그 내부를 들여다보면 일을 하지 않는 일개미들(비활동성 개미)이 상당수 존재한다는 사실은 과학자들도 오랫동안 주목해온 주제인데요, 연구에 따르면, 일개미의 약 20~50%는 언제나 비활동적이며, 하루 중 거의 대부분의 시간을 가만히 있거나 쉰 채로 보냅니다. 이들은 단순히 게으르거나 쓸모없는 개미가 아니라, 집단 전체의 생존과 효율성을 유지하는 데 중요한 역할을 수행하고 있다고 여겨집니다. 또한 눈에 띄지 않지만 유충 청소, 알 정리, 여왕개미 돌봄 등 내부 업무를 수행하는 경우도 많습니다. 이외에도 항상 모든 개미가 바쁘게 움직이기보다는, 일부는 사회적 안정과 신호 조절에 기여한다고도 추정됩니다. 예를 들어, 페로몬 감지와 전달, 군체 내부의 혼잡 완화 등의 역할을 수행할 수 있습니다.
Q. 북극곰은 빙하가 녹고 육지에서 어떤 방식으로 적응 중인가요?
안녕하세요.네, 말씀하신 것처럼 실제로 북극곰(Ursus maritimus)은 지구온난화로 인한 해빙의 감소라는 큰 생태적 위기에 직면해 있으며, 일부 개체군은 생존을 위해 육지에서 새로운 방식으로 적응을 시도하고 있는 것으로 보고되고 있습니다. 원래 북극곰은 본래 빙하 위에서 물개를 사냥하며 살아가는 해빙 생태 전문 포식자인데요, 그러나 기후변화로 북극 해빙이 1970년대 이후 약 40% 이상 감소했고, 여름에는 수천 킬로미터의 빙하가 완전히 사라지는 지역도 생기면서, 먹이 사냥터 자체가 사라지는 위기를 맞고 있습니다. 북극곰은 해빙 위에서 먹이를 구하지 못하면 육지로 이동하며, 다양한 방식으로 적응을 시도하고 있습니다. 육지에서 북극곰은 새의 알, 바다코끼리 사체, 순록, 해안 식물, 인간 쓰레기 등 기존에 먹지 않던 다양한 먹이 자원을 섭취하는 모습이 관찰되고 있습니다. 또한 지구 온난화로 인해 북극곰과 갈색곰(불곰)이 서식지에서 만나 교배하여 잡종이 나타나는 현상이 증가하고 있습니다. 이 잡종 곰은 "피즐리" 또는 "그롤라"라고 불리며, 북극곰의 감소와 갈색곰의 북상으로 인해 발생하고 있습니다.
Q. 참새들은 여름철에도 우리나라에 있던데 보통 서식지의 기온이 몇도정도에서 서식하는 조류인가요?
안녕하세요.참새는 우리가 일상적으로 자주 보는 친숙한 조류지만, 그 생존 환경에 대한 생리적 범위는 매우 넓은 편인데요, 특히 집참새(House Sparrow, Passer domesticus)는 전 세계에 가장 널리 퍼진 조류 중 하나로, 기온 변화에 잘 적응하는 대표적인 종입니다. 우선 참새는 더위와 추위에 어느 정도 둘 다 강한 편입니다. 참새는 여름철 더위에서도 양지와 그늘을 오가며 체온을 조절하는데요, 개방된 부리로 열을 방출하거나, 날개를 들어 겨드랑이 부위를 통풍시키며 더위를 식히며, 물이 충분한 환경에서는 더위에도 비교적 잘 견디며 활동성을 유지합니다. 겨울에는 깃털을 부풀려 공기층을 두껍게 만들어 단열 효과를 높이는데요 또한, 무리를 이루고 서로 밀착해 체온 손실을 줄이고, 낮 동안은 적극적으로 먹이를 섭취해 체온 유지를 위한 에너지 확보에 힘씁니다. 우리나라 여름철 평균 기온(25~35℃ 정도)은 참새의 적정 생존 온도 범위 내에 있으며, 특히 사람이 만든 구조물(지붕, 차고, 간판 틈 등)은 은신처와 둥지 장소를 제공해 주기 때문에, 도심이나 농촌 환경에서도 무리 없이 여름을 나고 번식까지 가능합니다.
Q. 칼부리벌새와 바나나시계초의 공진화 관계는 어떤식으로 이루어지나요?
안녕하세요. 말씀해주신 사례는 자연선택이 식물과 동물 양쪽에 상호 작용을 통해 동시적이고 밀접한 진화를 유도한 대표적인 경우입니다. 칼부리벌새는 부리 길이만 8~12cm에 달하며, 몸길이보다 부리가 더 긴 유일한 새인데요, 물론 다른 벌새들도 부리가 긴 편이긴 하지만 몸길이보다 부리가 더 길지는 않습니다. 이 새의 경우 베네수엘라, 콜롬비아, 페루, 에콰도르 등 안데스 산맥에 주로 분포하고 있으며, 주로 꽃부리가 길다란 꽃들의 꿀을 먹습니다. 이러한 칼부리벌새는 바나나시계초(Passiflora mixta)와 '공진화' 관계를 맺고 있는데요, 이때 공진화란 서로 다른 생물 집단이 상호작용하여 같이 진화하는 현상을 말합니다. 이 꽃의 꿀은 긴 꽃부리로 인해 오직 칼부리벌새만이 얻을 수 있으며, 해당 꽃의 분포 지역과 칼부리벌새의 분포 지역은 일치합니다. 일반적인 곤충이나 새로는 꽃가루나 꿀에 도달하기 힘든 구조이며, 대신, 꽃의 깊은 곳에 풍부한 꿀을 저장해두고 오직 특정한 부리 구조를 가진 벌새만 수분이 가능하게 유도합니다. 바나나시계초는 다른 곤충이나 새에 의한 '꽃가루 도둑(pollen thief)'을 피하고, 효율적이고 정확한 수분자(=칼부리벌새)에게만 꽃가루를 주도록꽃의 형태를 길고 좁게 진화시켰습니다. 반대로 칼부리벌새는 바나나시계초와 같은 긴 꽃관을 가진 식물들에서만 꿀을 얻을 수 있기 때문에, 부리를 점점 길고 가늘게 진화시켰습니다.
Q. 조류가 공룡의 후손이라는 근거는 무엇인가요?
안녕하세요.한때는 공룡이 멸종하고 지금의 파충류들이 그 후손이라고 생각했던 시절도 있었지만, 현대 과학은 조류가 곧 ‘살아있는 공룡’의 후손이라는 점을 매우 강력하게 뒷받침하고 있는데요, 우선 조류와 수각류 공룡(특히 티라노사우루스, 벨로키랍토르)은 머리, 목뼈, 쇄골, 앞다리, 골반, 다리뼈, 발톱 구조에서 거의 동일한 특징을 공유합니다. 특히 조류의 가슴뼈에 있는 ‘부리뼈(keel)’, 이는 비행에 중요한 역할을 하는데, 일부 공룡(예: 미크로랍토르, 카우딥테릭스 등)에서도 동일한 구조가 발견됩니다. 또한 과거에는 깃털이 오직 새에만 있는 줄 알았지만, 중국 랴오닝성 등에서 발견된 수많은 공룡 화석에서 깃털 흔적이 발견되었습니다. 특히 드로마이오사우루스과(dromaeosauridae) 공룡은 명확한 깃털 구조를 가지고 있어, 이들이 비행의 초기 단계를 갖고 있었을 가능성이 매우 높다고 봅니다. 이외에도 조류와 일부 공룡은 알을 낳고, 알 껍질이 경질이며, 둥지를 만들고, 새끼를 돌보는 행동이 공통됩니다. 예를 들어, 오비랍토르는 둥지에서 알을 품고 있는 화석이 발견되었고, 이는 조류의 부화 행동과 매우 유사하다고 볼 수 있습니다. 또한 2007년, 미국의 고생물학자들이 티라노사우루스 뼈에서 콜라겐 단백질 조각을 추출하였고, 이 단백질의 서열이 현대 조류(특히 닭)와 매우 유사하다는 사실을 밝혀냈습니다. 유전자 분석에서도 조류와 수각류 공룡의 관계가 파충류보다 훨씬 가까운 것으로 나타납니다. 이러한 증거들을 모아서 조류가 공룡의 후손이라고 볼 수 있습니다.